JP3131594B2 - Reactive ion etching equipment - Google Patents

Reactive ion etching equipment

Info

Publication number
JP3131594B2
JP3131594B2 JP09256635A JP25663597A JP3131594B2 JP 3131594 B2 JP3131594 B2 JP 3131594B2 JP 09256635 A JP09256635 A JP 09256635A JP 25663597 A JP25663597 A JP 25663597A JP 3131594 B2 JP3131594 B2 JP 3131594B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
reactive ion
ion etching
etching
alloy
reaction vessel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP09256635A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH1192970A (en
Inventor
功 中谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Science and Technology Agency
Original Assignee
Japan Science and Technology Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Science and Technology Corp filed Critical Japan Science and Technology Corp
Priority to JP09256635A priority Critical patent/JP3131594B2/en
Priority to US09/157,421 priority patent/US6391216B1/en
Priority to KR10-1998-0038946A priority patent/KR100397860B1/en
Priority to GB0128508.9A priority patent/GB2366766B8/en
Priority to GB9820639.4A priority patent/GB2331273B8/en
Publication of JPH1192970A publication Critical patent/JPH1192970A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3131594B2 publication Critical patent/JP3131594B2/en
Priority to US10/059,248 priority patent/US6669807B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この出願の発明は、反応性イ
オンエッチング装置に関するものである。さらに詳しく
は、この出願の発明は、磁気ディスクへの書き込み読み
出しに用いられる磁気ヘッド、磁気集積回路に組み込ま
れるマイクロトランス、マイクロインダクター、磁気セ
ンサー、さらにスピン散乱磁気抵抗効果素子、スピンバ
ルブ素子、強磁性トンネル接合素子、スピン電界効果素
子、スピンダイオード、スピントランジスターなどの一
群の量子効果磁気デバイス、また薄膜磁石、磁歪アクチ
ュエーターなどの微少機械の構成部品などの製造に有用
な、磁性材料のドライエッチング装置等として特徴づけ
られる、新しい反応性イオンエッチング装置に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a reactive ion etching apparatus. More specifically, the invention of this application relates to a magnetic head used for writing to and reading from a magnetic disk, a microtransformer incorporated in a magnetic integrated circuit, a microinductor, a magnetic sensor, a spin-scattering magnetoresistance effect element, a spin valve element, Dry etching of magnetic materials useful for manufacturing a group of quantum effect magnetic devices such as ferromagnetic tunnel junction devices, spin field effect devices, spin diodes, and spin transistors, as well as components for micromachines such as thin film magnets and magnetostrictive actuators The present invention relates to a new reactive ion etching apparatus characterized as an apparatus or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術とその課題】一般に超LSI等の微小半導
体素子や磁気素子はリソグラフィー技術とエッチング技
術という2つのプロセスを組み合わせて製造されてい
る。リソグラフィー技術は被加工物質(半導体の薄膜や
磁性体の薄膜)の表面に塗布したレジスト膜等の感光膜
に微細図形を作る技術であり、これには紫外線を用いて
感光させるフォトリソグラフィ技術、電子線を用いて感
光させる電子線リソグラフィ技術、さらにイオン線を用
いて感光させるイオン線リソグラフィ技術がある。
2. Description of the Related Art In general, micro semiconductor elements such as VLSI and magnetic elements are manufactured by combining two processes of lithography and etching. The lithography technology is a technology for making fine patterns on a photosensitive film such as a resist film applied on the surface of a material to be processed (a thin film of a semiconductor or a thin film of a magnetic material). There is an electron beam lithography technique for exposing using a beam, and an ion beam lithography technique for exposing using an ion beam.

【0003】また、エッチング技術は、リソグラフィで
作製したレジストパターンを被加工物質の半導体薄膜や
磁性体薄膜に転写し、素子を作製する技術である。エッ
チング技術には、湿式エッチング法、アルゴンイオンミ
リング法、及び反応性イオンエッチング法がある。これ
らのエッチング方法の中で、反応性イオンエッチング法
は、リソグラフィーで作製したパターンを最も正確に転
写することができ、微細加工に最も適しており、かつエ
ッチング速さが速く、最も優れた方法である。現実に半
導体の大規模集積回路、半導体メモリーがこの方法によ
り作られている。
[0003] The etching technique is a technique for transferring a resist pattern formed by lithography to a semiconductor thin film or a magnetic thin film as a material to be processed to manufacture an element. Etching techniques include wet etching, argon ion milling, and reactive ion etching. Among these etching methods, the reactive ion etching method can transfer a pattern produced by lithography most accurately, is most suitable for fine processing, has a fast etching speed, and is the most excellent method. is there. Actually, large-scale integrated circuits and semiconductor memories of semiconductors are manufactured by this method.

【0004】反応性イオンエッチング法は反応性ガスの
プラズマ中に被加工物を置き電界を加えることにより、
被加工物の表面に対して垂直に入射するイオンにより、
化学的並びに物理的に被加工物の表面の原子を順次はぎ
取る方法であり、マスクで覆われていない個所を、マス
クの境界に沿って垂直に切り込んでいく異方的な加工が
可能である。そのために微細な鋭い形状の転写が可能な
方法である。反応性イオンエッチング法では、プラズマ
中で発生した反応性ガスのイオン、ラジカルなどの化学
的活性種が被加工物の表面に吸着し、被加工物と化学反
応をし、低い結合エネルギーをもつ表面反応層がまず形
成される。そこで、被加工物の表面はプラズマ中で電界
で加速された正イオンの垂直の衝撃にさらされているわ
けであるから、結合が緩んだ表面反応層はイオンのスパ
ッタリング作用により、あるいは蒸発作用によりはぎ取
られていく。このように反応性イオンエッチング法は化
学的作用と物理的作用が同時に起こって進行するプロセ
スである。そのため特定の物質のみをエッチングすると
いう選択性が得られ、同時に加工対象物質の表面に垂直
に切り込んでいくという異方性が得られるわけである。
[0004] In the reactive ion etching method, a workpiece is placed in a plasma of a reactive gas and an electric field is applied.
By the ion which is perpendicularly incident on the surface of the workpiece,
This is a method in which atoms on the surface of a workpiece are chemically and physically stripped sequentially, and anisotropic processing in which a portion not covered with a mask is cut vertically along the boundary of the mask is possible. Therefore, it is a method capable of transferring a fine and sharp shape. In the reactive ion etching method, chemically active species such as reactive gas ions and radicals generated in the plasma are adsorbed on the surface of the workpiece and chemically react with the workpiece, resulting in a surface with low binding energy. A reaction layer is first formed. Since the surface of the workpiece is exposed to the vertical impact of positive ions accelerated by the electric field in the plasma, the loosely bonded surface reaction layer is formed by ion sputtering or evaporation. It will be stripped off. As described above, the reactive ion etching method is a process in which a chemical action and a physical action occur simultaneously. Therefore, selectivity of etching only a specific substance can be obtained, and at the same time, anisotropy of cutting into the surface of the processing target substance perpendicularly can be obtained.

【0005】しかしながら、一方で、磁性材料に対して
は、長い間有効な反応性イオンエッチング法が見つから
ず、現実には磁性材料に対しては、湿式エッチング法と
アルゴンイオンミリング法が用いられ、それらの方法に
より薄膜磁気ヘッド、磁気センサー、マイクロトランス
などが製造されている。磁性材料におけるこのような状
況は、磁性体の微細化並びに高密度集積化の指向を半導
体に比べて著しく遅らせ、発展の障害となっていた。
[0005] On the other hand, however, no effective reactive ion etching method has been found for magnetic materials for a long time. In practice, wet etching methods and argon ion milling methods have been used for magnetic materials. Thin-film magnetic heads, magnetic sensors, micro-transformers and the like are manufactured by these methods. Such a situation in a magnetic material significantly slows down the direction of miniaturization and high-density integration of a magnetic body as compared with a semiconductor, and has been an obstacle to development.

【0006】磁性材料に対する反応性イオンエッチング
が困難な理由は、遷移金属元素を主成分としている磁性
材料は、今まで半導体材料用に開発されてきたすべての
エッチングガス(例えばCF4 ,CCl4 ,CCl2
2 ,CClF3 ,CBrF3,Cl2 ,C2 6 ,C3
8 ,C4 10,CHF3 ,C2 2 ,SF6 ,SiF
4 ,BCl3 ,PCl3 ,SiCl4 ,HCl,CHC
lF2 など)は磁性材料とプラズマ中で反応するが、半
導体材料の反応生成物と比較して、はるかに結合エネル
ギーが大きい物質を生成するので、スパッター作用を受
けにくく、したがってエッチングはなされなかった。
The reason that reactive ion etching of magnetic materials is difficult is that magnetic materials containing a transition metal element as a main component are all etching gases (for example, CF 4 , CCl 4 , etc.) which have been developed for semiconductor materials. CCl 2 F
2, CClF 3, CBrF 3, Cl 2, C 2 F 6, C 3
F 8 , C 4 F 10 , CHF 3 , C 2 H 2 , SF 6 , SiF
4 , BCl 3 , PCl 3 , SiCl 4 , HCl, CHC
lF 2, etc.) is reacted with the magnetic material and the plasma, as compared with the reaction product of the semiconductor material, because it produces a much high bond energy material, less susceptible to sputtering effect, thus etching is not made .

【0007】そこで、半導体技術からの類推ではなく、
新しい反応性イオンエッチング反応を探究する努力がな
され、最近本発明の発明者等により一酸化炭素(CO)
ガスとアンモニアガス(NH3 )の混合ガスプラズマを
用いる方法が発明された。この方法は、COの活性ラジ
カルにより被加工物である遷移金属元素を主成分とする
磁性材料の表面で遷移金属カーボニル化物(Fe(C
O)5 ,Ni(CO)4,Co2 (CO)8 ,Mn
2 (CO)10,Cr(CO)6 ,V(CO)6 ,Mo
(CO)6 ,W(CO)6 )を生成させ、真空中での蒸
発作用、あるいはイオンによるスパッター作用により、
それらをはぎ取り、エッチングすることを原理としてい
る。遷移金属カーボニル化物は遷移金属中で唯一の結合
エネルギーが小さい化合物である。しかしながら、プラ
ズマ中でCOガスは不均等化反応によりCO2 とCに分
解するため、導入したCOガスは反応に寄与することな
く、また遊離したC原子は遷移金属元素と反応し、安定
な遷移金属カーバイドを生成するので、エッチング反応
は起こらないのが普通である。NH3 ガスは遷移金属元
素の存在下で、上記の不均等化反応を遅らせる性質を示
し、COガスとNH3 ガスをほぼ等量混合したガスのプ
ラズマ中で、目的の反応性イオンエッチングが進行す
る。
Therefore, instead of analogy from semiconductor technology,
Efforts have been made to explore new reactive ion etching reactions, and recently the inventors of the present invention have developed carbon monoxide (CO).
A method using a mixed gas plasma of a gas and ammonia gas (NH 3 ) has been invented. This method uses a transition metal carbonyl compound (Fe (C) on the surface of a magnetic material mainly composed of a transition metal element, which is a workpiece, by an active radical of CO.
O) 5, Ni (CO) 4, Co 2 (CO) 8, Mn
2 (CO) 10 , Cr (CO) 6 , V (CO) 6 , Mo
(CO) 6 , W (CO) 6 ), and by evaporation in vacuum or sputtering by ions,
The principle is that they are stripped and etched. Transition metal carbonyls are the only compounds having a low binding energy among transition metals. However, in the plasma, the CO gas is decomposed into CO 2 and C by a non-uniform reaction, so that the introduced CO gas does not contribute to the reaction, and the released C atoms react with the transition metal element to form a stable transition. Usually, no etching reaction takes place because it produces metal carbide. NH 3 gas exhibits the property of delaying the above-mentioned non-uniformity reaction in the presence of a transition metal element, and the desired reactive ion etching proceeds in a plasma of a gas in which CO gas and NH 3 gas are mixed in substantially equal amounts. I do.

【0008】この原理に基づく方法で、磁性材料のパー
マロイ(Fe−Ni合金)、Co−Cr合金、Feなど
の反応性イオンエッチングの実現が確認されている。こ
のように、磁性材料に対する優れた反応性イオンエッチ
ング法が見出されて、今後の技術的発展が期待されてい
るところであるが、この方法では微細図形の加工と、異
方的形状の加工は可能であるが、エッチングの速さは、
たとえば34nm/minとあまり早くないという問題
点が残されていた。
It has been confirmed that reactive ion etching of a magnetic material such as permalloy (Fe—Ni alloy), Co—Cr alloy, or Fe is realized by a method based on this principle. As described above, an excellent reactive ion etching method for a magnetic material has been found, and technological development in the future is expected. In this method, processing of a fine figure and processing of an anisotropic shape are required. It is possible, but the etching speed is
For example, there is a problem that it is not as fast as 34 nm / min.

【0009】そこで、この出願の発明は、より大きなエ
ッチング速度により効率的な磁性材料の反応性イオンエ
ッチングを実現することのできる、改善された新しい技
術的手段を提供することを目的としている。
Accordingly, an object of the present invention is to provide an improved new technical means capable of realizing efficient reactive ion etching of a magnetic material at a higher etching rate.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】この出願の発明は、上記
の課題を解決するものとして、ドライエッチング装置で
あって、反応容器および反応容器内の金属部品につい
て、その一部または全部が、チタン、アルミニウム、も
しくはこれらの各々の、または両者を主構成成分とする
合金の群から選択される1種以上の金属により構成され
ていることを特徴とする反応性イオンエッチング装置
(請求項1)を提供する。
Means for Solving the Problems An object of the present invention is to provide a dry etching apparatus which solves the above-mentioned problems, wherein a part or all of a reaction vessel and metal parts in the reaction vessel are made of titanium. , Aluminum, or one or more metals selected from the group of alloys containing each or both of them as main constituent components. provide.

【0011】また、この出願の発明は、上記の装置につ
いて、反応容器および反応容器内の部品について、その
一部または全部が、露出している表面層において前記の
1種以上の金属により構成されていること(請求項
2)、被エッチング物質を支持する支持体が前記の1種
以上の金属により構成されていること(請求項3)、高
周波電極、高周波アンテナ、接地電極、零電位シールド
および防着板のうちの1以上の部品が前記の1種以上の
金属により構成されていること(請求項4)をもその態
様の一つとしている。
Further, the invention of this application relates to the above-mentioned apparatus, wherein a part or all of the reaction vessel and parts in the reaction vessel are formed of one or more of the above-mentioned metals in an exposed surface layer. (Claim 2), the support for supporting the substance to be etched is made of one or more of the above metals (claim 3), a high-frequency electrode, a high-frequency antenna, a ground electrode, a zero potential shield, One of the aspects is that one or more components of the deposition-preventing plate are made of the one or more metals.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】従来技術における反応性イオンエ
ッチング装置は、反応容器、並びに反応容器内部の構成
部品は主としてステンレススチールを材料として構成さ
れている。ステンレススチールは遷移金属の鉄、ニッケ
ル、クロムを主な成分元素とした合金であり、磁性材料
に近い成分組成を有している。このため、従来型の反応
性イオンエッチング装置を用いて、遷移金属を主成分と
する磁性合金に対する上記COガスとNH3 ガスの混合
ガスプラズマを用いた反応性イオンエッチングを行う場
合には、エッチング対象物質がエッチングされると同時
に、反応容器、電極、並びにエッチング対象物質を保持
している部材、ならびにその周辺のプラズマに接してい
るすべて部材もエッチング作用を受けることになる。そ
のため、反応容器内部は腐食され、同時に、発生した反
応性ガスプラズマのすべてが有効にエッチング対象物質
に作用しないという問題を発生する。このことがエッチ
ング対象物質の汚染の原因を与え、同時にエッチング速
さを阻害するなど、望ましくない多くの結果をもたら
す。この問題を解決するためにこの出願の発明では、反
応容器、並びに反応容器内の構成金属部品の少くとも一
部を従来型のステンレススチールに代えて、チタン(T
i)、Ti合金、アルミニウム(Al)、Al合金ある
いはチタン−アルミニウム合金とする。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In a prior art reactive ion etching apparatus, a reaction vessel and components inside the reaction vessel are mainly made of stainless steel. Stainless steel is an alloy containing transition metals such as iron, nickel and chromium as main component elements, and has a composition close to that of a magnetic material. For this reason, when performing a reactive ion etching using a mixed gas plasma of the above CO gas and NH 3 gas on a magnetic alloy containing a transition metal as a main component using a conventional reactive ion etching apparatus, etching is performed. At the same time as the target substance is etched, the reaction vessel, the electrode, the member holding the target substance, and all the members in contact with the plasma around the reaction container are subjected to the etching action. Therefore, the inside of the reaction vessel is corroded, and at the same time, there occurs a problem that all of the generated reactive gas plasma does not effectively act on the etching target material. This causes a number of undesirable results, such as causing contamination of the etching target material and at the same time impairing the etching speed. In order to solve this problem, according to the invention of this application, titanium (T) is used in place of a conventional stainless steel for a reaction vessel and at least a part of constituent metal parts in the reaction vessel.
i), Ti alloy, aluminum (Al), Al alloy or titanium-aluminum alloy.

【0013】この場合の少くとも「一部」との規定につ
いては、この発明の目的に照らして、COガスおよびN
3 ガスの混合ガス、あるいはCOガスと、含窒素化合
物としてのアミン類のガスとの混合ガスによるプラズマ
によりエッチング作用を受けやすく、大きな反応性イオ
ンエッチングに好ましくない影響を及ぼすことになる部
位、あるいは部品として定義される。このことからは、
実際に装置を構成する場合に、反応容器本体またはその
内表面、ガスの導入系や排出系をはじめ、容器内に配備
される各種部品について、プラズマ生成とその導入のた
めの方式や、被エッチング物質の種類や大きさ等を考慮
して、その「一部」または全部について前記の金属によ
るものとすることが理解される。
[0013] In this case, the definition of at least “part” means that CO gas and N 2
A portion which is susceptible to an etching action by plasma by a mixed gas of H 3 gas or a mixed gas of CO gas and a gas of amines as a nitrogen-containing compound, which adversely affects large reactive ion etching; Alternatively, it is defined as a part. From this,
When actually constructing the equipment, the method for plasma generation and its introduction and various types of components to be installed in the vessel, including the reaction vessel body or its inner surface, gas introduction and exhaust systems, and etching It is understood that “part” or all of the substance is made of the above-described metal in consideration of the type and size of the substance.

【0014】たとえば、図1、図2および図3には、前
記方式として、平行平板型プラズマ装置、インダクティ
ブ結合型プラズマ装置、電子サイクロトロン共鳴型プラ
ズマ装置の各々について示したが、これらの装置につい
て、次の部位または部品が、ガラスや冷却水等非金属部
分を除いてその一部もしくは全部についてTi、Alま
たはそれらの各々の合金もしくは両者の合金により構成
される。
For example, FIGS. 1, 2 and 3 show a parallel plate type plasma apparatus, an inductively coupled type plasma apparatus, and an electron cyclotron resonance type plasma apparatus as the above-mentioned systems. Except for non-metallic parts such as glass and cooling water, a part or all of the following parts or parts are made of Ti, Al, or their respective alloys, or alloys of both.

【0015】1 反応容器 2 防着板 3 接地電極 4 支持板 5 高周波電極 6 零電位シールド 7 コンダクタンス調節バルブ 8 窓フランジまたはフィードスルーフランジ 9 反応ガス導入口 10 のぞき窓 11 高周波電源 12 冷却水 13 コイル状アンテナ 14 石英窓 15 ソレノイドコイル 16 マイクロ波導波管 Ti、Al、Cuおよび従来のステンレススチールの各
々について、実際に試験を行った結果では、エッチング
対象物質を支える支持体、高周波電極、零電位シール
ド、接地電極、及び支柱、シャッター、ボルト・ナット
など反応容器内部のすべての金属部材をTi製としたと
き、最も優れた作用効果が得られた。すなわち、反応性
イオンエッチングのプロセスにおいて、ステンレススチ
ールに比べて、Ti製のこれらの部材が腐食を受け磨耗
する割合はほとんど観測できない程度に小さく、またエ
ッチング対象物質のパーマロイ(80%Ni−Fe合
金)、及び10%Cr−Co合金に対するエッチング速
さはそれぞれ約4倍の120nm/min 140nm
/minに向上した。さらに、エッチング対象物質に対
する汚染物質の再付着は認められず、鋭く正確な形状の
エッチングが可能となった。なおこのような作用効果に
最も顕著な影響を与える部分品は、エッチング対象物質
を支える支持体と接地電極であった。上記の部分品を構
成するために、Tiはその優れた耐真空性や、機械的強
度、さらに溶接性、耐真空性、曲げ加工や切削性などの
加工性の点からも好適であった。もちろん純Tiの他、
これらの条件を満足するTi合金であれば、各種のもの
でよく、好適なものとして、Ti−Pd合金、Ti−T
a合金、Ti−Al−Sn合金、Ti−Al−V−Mo
合金、Ti−Al−Sn−Zr−Mo−Si合金、Ti
−Al−Zr−Mo−Sn合金、Ti−Al−V合金、
Ti−Al−Sn−Zr−Mo合金、Ti−Al−V−
Sn合金、Ti−V−Cr−Al合金などがあげられ
る。
1 Reaction vessel 2 Deposition plate 3 Ground electrode 4 Support plate 5 High frequency electrode 6 Zero potential shield 7 Conductance control valve 8 Window flange or feedthrough flange 9 Reaction gas inlet 10 Viewing window 11 High frequency power supply 12 Cooling water 13 Coil Antenna 14 quartz window 15 solenoid coil 16 microwave waveguide Each of Ti, Al, Cu and conventional stainless steel was actually tested. As a result, a support, a high-frequency electrode, and a zero potential shield supporting a substance to be etched were obtained. The best operation and effect were obtained when all the metal members inside the reaction vessel such as the ground electrode, the support, the shutter, the bolt and the nut were made of Ti. That is, in the reactive ion etching process, the rate at which these members made of Ti are corroded and abraded is so small as to be hardly observable as compared with stainless steel, and permalloy (80% Ni-Fe alloy ) And 10% Cr—Co alloy are about four times faster at 120 nm / min 140 nm, respectively.
/ Min. Further, no re-adhesion of the contaminant to the substance to be etched was recognized, and etching of a sharp and accurate shape became possible. Note that the components that most significantly affect such effects are the support and the ground electrode that support the substance to be etched. In order to constitute the above-mentioned parts, Ti was suitable from the viewpoint of its excellent vacuum resistance, mechanical strength, and workability such as weldability, vacuum resistance, bending and cutting. Of course, in addition to pure Ti,
As long as the Ti alloy satisfies these conditions, various types may be used, and preferred are Ti-Pd alloy, Ti-T
a alloy, Ti-Al-Sn alloy, Ti-Al-V-Mo
Alloy, Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si alloy, Ti
-Al-Zr-Mo-Sn alloy, Ti-Al-V alloy,
Ti-Al-Sn-Zr-Mo alloy, Ti-Al-V-
Sn alloy, Ti-V-Cr-Al alloy and the like can be mentioned.

【0016】純Alも同様な作用効果を呈した。溶接性
と強度の点において、Tiよりも取り扱いには留意が必
要であった。もちろん純Alの他、Al−Cu−X1
金(X1 はSi、Mn、Mgなど添加元素)、Al−M
n−X2 合金(X2 はMg、Siなど添加元素)、Al
−Mg−X3 合金(X3 はZn、Si、Cr、Mn、M
gなど)、Al−Si−X4 合金(X4 はMg、Cu、
Crなど)を用いても作用効果は同様である。
Pure Al also exhibited the same function and effect. In terms of weldability and strength, care was required in handling compared to Ti. Of course, in addition to pure Al, Al-Cu-X 1 alloy (X 1 is an additional element such as Si, Mn, Mg), Al-M
n-X 2 alloy (X 2 is Mg, added elements such as Si), Al
-Mg-X 3 alloy (X 3 is Zn, Si, Cr, Mn, M
g), an Al—Si—X 4 alloy (X 4 is Mg, Cu,
The same effect can be obtained even if Cr is used.

【0017】純Cu、並びにCuを主成分とする合金は
ステンレススチールと比較して特筆すべき作用効果は呈
さなかった。以下実施例を示し、さらに詳しくこの発明
について説明する。
Pure Cu and alloys containing Cu as a main component did not show any remarkable effects as compared with stainless steel. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.

【0018】[0018]

【実施例】実施例1 (Fe薄膜の微細加工)図1に示す平行平板型反応性イ
オンエッチング装置を用いた。なおこの反応容器を含む
内部の全金属部品は純Ti製とした。反応性イオンエッ
チングの試料として、コーニング7059ガラス基板上
にスパッタリング法で厚さ450nmのFe薄膜を形成
し、その表面に電子線リソグラフィーとリフトオフ法に
より、マスクとして微小な多数のTiパッドを形成した
ものを用いた。その試料を、水冷を施した13.56M
Hzの高周波を印可する下部電極上に置き、高周波電極
とそれと対向した接地電極の距離を35mmとした。C
Oガス及びNH3 ガスをそれぞれ6.3cc/min、
及び6.8cc/minの流量で反応容器に供給しなが
ら、ターボ分子ポンプにより排気し、内部を5.7×1
-3Torrの圧力に保持した。試料を保持した下部電
極に電極単位面積当たり3.7W/cm2 の高周波を印
可し、CO−NH3 混合ガスのグロー放電プラズマを発
生させ、反応性イオンエッチングを行った。
EXAMPLE 1 (Fine processing of Fe thin film) A parallel plate type reactive ion etching apparatus shown in FIG. 1 was used. All internal metal parts including the reaction vessel were made of pure Ti. As a sample for reactive ion etching, a thin film of 450 nm thick Fe was formed on a Corning 7059 glass substrate by sputtering, and a large number of minute Ti pads were formed as masks on the surface by electron beam lithography and lift-off. Was used. The sample was cooled to 13.56M with water cooling.
Hz was placed on the lower electrode to which a high frequency was applied, and the distance between the high frequency electrode and the ground electrode facing it was 35 mm. C
6.3 cc / min each of O gas and NH 3 gas,
While supplying the reaction vessel at a flow rate of 6.8 cc / min, the inside of the reactor was evacuated by a turbo-molecular pump, and the inside was 5.7 × 1
The pressure was maintained at 0 -3 Torr. A high frequency of 3.7 W / cm 2 per electrode unit area was applied to the lower electrode holding the sample, a glow discharge plasma of a CO—NH 3 mixed gas was generated, and reactive ion etching was performed.

【0019】エッチング時間は4.0分間とした。エッ
チング反応後、マスクとして用いたTiパッドに覆われ
ている個所と、覆われていない個所の間に生じた段差を
繰り返し反射干渉計で測定し、単位時間当たりのエッチ
ング量を求めた。またエッチングにより生じた形状を電
子顕微鏡で観察し、段差の平滑性と鋭さ、ならびに汚染
物質や再付着物質の有無に着目してエッチングの評価を
行った。
The etching time was 4.0 minutes. After the etching reaction, the step formed between the portion covered by the Ti pad used as the mask and the uncovered portion was repeatedly measured with a reflection interferometer to determine the amount of etching per unit time. The shape produced by the etching was observed with an electron microscope, and the etching was evaluated by focusing on the smoothness and sharpness of the steps and the presence or absence of a contaminant or a re-adhesion substance.

【0020】その結果、Fe薄膜に対するエッチング速
さは90nm/minであった。また曲率半径が約0.
1μmの鋭さで、深さ400nmの形状を作製すること
ができた。実施例2 (パーマロイ(80%Ni−Fe)合金薄膜の微細加
工)実施例1と同様な条件で、80%Ni−Fe合金の
反応性イオンエッチングが可能であった。エッチングの
速さは120nm/minであり、またエッチングの形
状は同様に良好であった。実施例3 (10%Cr−Co合金の微細加工)実施例1と同様な
条件で、10%Cr−Co合金の反応性イオンエッチン
グが可能であった。エッチングの速さは140nm/m
inであり、エッチングの形状は同様に良好であった。
As a result, the etching speed for the Fe thin film was 90 nm / min. In addition, the radius of curvature is about 0.
A shape with a sharpness of 1 μm and a depth of 400 nm could be produced. Example 2 (Fine processing of permalloy (80% Ni-Fe) alloy thin film) Under the same conditions as in Example 1, reactive ion etching of an 80% Ni-Fe alloy was possible. The etching speed was 120 nm / min, and the etching shape was similarly good. Example 3 (Fine processing of 10% Cr-Co alloy) Reactive ion etching of 10% Cr-Co alloy was possible under the same conditions as in Example 1. The etching speed is 140nm / m
in and the shape of the etching was similarly good.

【0021】[0021]

【発明の効果】以上詳しく説明したとおり、この出願の
発明の反応性イオンエッチング装置を用いることによ
り、磁性合金を対象としたCO−NH3 混合ガスプラズ
マ等を用いる反応性イオンエッチングは従来型反応性イ
オンエッチング装置を用いた場合に比べて、より効果的
になる。すなわち、磁性合金に対するエッチング速さは
同一のエッチング条件の下で、約4倍になり、作業効率
の向上に寄与する。またエッチング対象物質がエッチン
グプロセスにおいて、汚染されることがなく、エッチン
グにより除去された物質の再付着も問題にならない程度
に少なくすることができる。以上のような作用効果によ
り、磁気記録用の微細磁気ヘッド、マイクロトランス、
マイクロ磁気素子、磁気センサー、磁気抵抗効果素子、
スピンダイオードやスピントランジスター、スピンバル
ブ素子、スピンバルブ磁気メモリー、トンネル磁気抵抗
効果素子などの製造が可能となる。また将来の高密度磁
気記録媒体のパターンド磁気記録媒体なども製造が可能
となる。
As described above in detail, by using the reactive ion etching apparatus of the invention of this application, reactive ion etching using a CO-NH 3 mixed gas plasma or the like for a magnetic alloy can be performed by a conventional reaction ion etching method. It becomes more effective than the case where a ionic ion etching apparatus is used. That is, the etching speed for the magnetic alloy is about four times under the same etching condition, which contributes to the improvement of the working efficiency. In addition, the substance to be etched is not contaminated in the etching process, and reattachment of the substance removed by the etching can be reduced to such an extent that no problem occurs. With the above-described effects, a fine magnetic head for magnetic recording, a micro transformer,
Micro magnetic element, magnetic sensor, magnetoresistive element,
It is possible to manufacture spin diodes, spin transistors, spin valve elements, spin valve magnetic memories, tunnel magnetoresistive elements, and the like. Further, a patterned magnetic recording medium of a future high-density magnetic recording medium can be manufactured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】一実施態様を示した平行平板型反応性イオンエ
ッチング装置の構成断面図である。
FIG. 1 is a configuration sectional view of a parallel plate type reactive ion etching apparatus showing one embodiment.

【図2】一実施態様を示すインダクティブ結合型反応性
イオンエッチング装置の構成断面図である。
FIG. 2 is a configuration sectional view of an inductively coupled reactive ion etching apparatus showing one embodiment.

【図3】一実施態様を示す電子サイクロトロン共鳴型反
応性イオンエッチング装置の構成断面図である。
FIG. 3 is a configuration sectional view of an electron cyclotron resonance type reactive ion etching apparatus showing one embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 反応容器 2 防着板 3 接地電極 4 支持板 5 高周波電極 6 零電位シールド 7 コンダクタンス調節バルブ 8 窓フランジまたはフィードスルーフランジ 9 反応ガス導入口 10 のぞき窓 11 高周波電源 12 冷却水 13 コイル状アンテナ 14 石英窓 15 ソレノイドコイル 16 マイクロ波導波管 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reaction container 2 Deposition plate 3 Ground electrode 4 Support plate 5 High frequency electrode 6 Zero potential shield 7 Conductance control valve 8 Window flange or feed-through flange 9 Reaction gas inlet 10 Viewing window 11 High frequency power supply 12 Cooling water 13 Coiled antenna 14 Quartz window 15 Solenoid coil 16 Microwave waveguide

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ドライエッチング装置であって、反応容
器および反応容器内の金属部品について、その一部また
は全部が、チタン、アルミニウム、もしくはこれらの各
々の、または両者を主構成成分とする合金の群から選択
される1種以上の金属により構成されていることを特徴
とする反応性イオンエッチング装置。
1. A dry etching apparatus, wherein a part or all of a reaction vessel and a metal part in the reaction vessel are made of titanium, aluminum, or an alloy containing each or both of them as a main component. A reactive ion etching apparatus comprising at least one metal selected from the group.
【請求項2】 反応容器および反応容器内の部品につい
て、その一部または全部が、露出している表面層におい
て前記の1種以上の金属により構成されている請求項1
の反応性イオンエッチング装置。
2. The reaction vessel and parts in the reaction vessel, a part or the whole of which is formed of the one or more metals in an exposed surface layer.
Reactive ion etching equipment.
【請求項3】 被エッチング物質を支持する支持体が前
記の1種以上の金属により構成されている請求項1また
は2の反応性イオンエッチング装置。
3. The reactive ion etching apparatus according to claim 1, wherein the support for supporting the substance to be etched is made of one or more metals.
【請求項4】 高周波電極、高周波アンテナ、接地電
極、零電位シールドおよび防着板のうちの1以上の部品
が前記の1種以上の金属により構成されている請求項1
または2の反応性イオンエッチング装置。
4. A high-frequency electrode, a high-frequency antenna, a ground electrode, a zero potential shield, and one or more components of a deposition-preventing plate are made of the one or more metals.
Or 2 reactive ion etching apparatus.
JP09256635A 1997-09-22 1997-09-22 Reactive ion etching equipment Expired - Fee Related JP3131594B2 (en)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP09256635A JP3131594B2 (en) 1997-09-22 1997-09-22 Reactive ion etching equipment
US09/157,421 US6391216B1 (en) 1997-09-22 1998-09-21 Method for reactive ion etching and apparatus therefor
KR10-1998-0038946A KR100397860B1 (en) 1997-09-22 1998-09-21 Reactive ion-etching method and an appartus thereof
GB0128508.9A GB2366766B8 (en) 1997-09-22 1998-09-22 Method for reactive ion etching
GB9820639.4A GB2331273B8 (en) 1997-09-22 1998-09-22 Method for reactive-ion etching and apparatus therefor
US10/059,248 US6669807B2 (en) 1997-09-22 2002-01-31 Method for reactive ion etching and apparatus therefor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP09256635A JP3131594B2 (en) 1997-09-22 1997-09-22 Reactive ion etching equipment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH1192970A JPH1192970A (en) 1999-04-06
JP3131594B2 true JP3131594B2 (en) 2001-02-05

Family

ID=17295353

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP09256635A Expired - Fee Related JP3131594B2 (en) 1997-09-22 1997-09-22 Reactive ion etching equipment

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3131594B2 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10147998A1 (en) * 2001-09-28 2003-04-10 Unaxis Balzers Ag Method and device for generating a plasma
JP2005079258A (en) 2003-08-29 2005-03-24 Canon Inc Method for etching processing of magnetic material, magnetoresistive effect film, and magnetic random access memory
US20110254661A1 (en) 2005-12-23 2011-10-20 Invue Security Products Inc. Programmable security system and method for protecting merchandise
CN101887214B (en) * 2010-07-16 2012-06-13 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Method for preparing fine metal mask bushing by wet etching
JP2012174889A (en) * 2011-02-22 2012-09-10 Ulvac Japan Ltd Etching device and etching method
CN116107156B (en) * 2023-04-11 2023-06-23 深圳市龙图光罩股份有限公司 Mask etching equipment, method and system and computer readable storage medium

Also Published As

Publication number Publication date
JPH1192970A (en) 1999-04-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6391216B1 (en) Method for reactive ion etching and apparatus therefor
JP3433721B2 (en) Dry etching method and fine processing method
New et al. Submicron patterning of thin cobalt films for magnetic storage
US7488429B2 (en) Method of dry etching, method of manufacturing magnetic recording medium, and magnetic recording medium
JP4634874B2 (en) Method for manufacturing magnetic recording medium
US6849349B2 (en) Magnetic films having magnetic and non-magnetic regions and method of producing such films by ion irradiation
US8679356B2 (en) Mask system and method of patterning magnetic media
US20050003672A1 (en) Method and apparatus for smoothing surfaces on an atomic scale
JP3131594B2 (en) Reactive ion etching equipment
JP4191096B2 (en) Method for processing workpiece including magnetic material and method for manufacturing magnetic recording medium
JPH08253881A (en) Dry etching method
US7824562B2 (en) Method of reducing an etch rate
JP3131595B2 (en) Mask for reactive ion etching
JP3421259B2 (en) Etching mask, manufacturing method and etching method thereof, and magnetic head and manufacturing method thereof
CN1320523C (en) Formation of a corrosion resistant layer on metallic thin films by nitrogen exposure
US20040173568A1 (en) Method for dry etching magnetic material, magnetic material, and magnetic recording medium
US6878635B1 (en) Dry etching
CN100594587C (en) Dry etching method
GB2366766A (en) Reactive ion etching a magnetic material
US5914017A (en) Apparatus for, and method of, removing hydrocarbons from the surface of a substrate
JP2010020841A (en) In-line film forming apparatus and method for manufacturing magnetic recording medium
Reig et al. Microfabrication techniques
JP3360132B2 (en) Method for manufacturing thin film magnetic head
TW202245028A (en) etching method
Qiu Application of Gettering Layers for Low Temperature Conversion of Magnetic Oxides into Ferromagnetic Metals in Thin Films, Multilayers, and Nanostructured Arrays

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071124

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081124

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081124

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091124

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101124

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101124

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111124

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111124

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121124

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121124

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131124

Year of fee payment: 13

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees