JP6096762B2 - プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置 - Google Patents
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Description
(工程S2)
処理空間Sの圧力:10mTorr(1.33Pa)
第1高周波電源35の電力:100W
第2高周波電源32の電力:300W
第1の処理ガスの流量
N2ガス:250sccm
Cl2ガス:50sccm
ラジカル分布制御(RDC)FC/FE:50
処理時間:10秒
(工程S3A)
処理空間Sの圧力:30mTorr(4.00Pa)
第1高周波電源35の電力:200W
第2高周波電源32の電力:0W
第2の処理ガスの流量
H2ガス:400sccm
N2ガス:100sccm
ラジカル分布制御(RDC)FC/FE:50
処理時間:2秒
(工程S3B)
処理空間Sの圧力:30mTorr(4.00Pa)
第1高周波電源35の電力:200W
第2高周波電源32の電力:1000W
第2の処理ガスの流量
H2ガス:400sccm
N2ガス:100sccm
ラジカル分布制御(RDC)FC/FE:50
処理時間:10秒
以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
実施例1では、図2に示すプラズマ処理装置10により、第1の処理ガスを用いて被処理基体Wをエッチングした。被処理基体Wは、基板Bの上面から絶縁層104の上面までの厚さが70.8nmであるものを用いた。そして、エッチング後の被処理基体Wの表面を電子顕微鏡で観察した。実施例1では、エッチングを4段階に分けて行った。各段階のエッチングは、以下に示す処理条件とした。
処理空間Sの圧力:30mTorr(4.00Pa)
第1高周波電源35の電力:200W
第2高周波電源32の電力:0W
第1の処理ガスの流量
N2ガス:200sccm
CH4ガス:50sccm
Cl2ガス:50sccm
ラジカル分布制御(RDC)FC/FE:50
処理時間:2秒
(第2段階)
処理空間Sの圧力:30mTorr(4.00Pa)
第1高周波電源35の電力:200W
第2高周波電源32の電力:300W
第1の処理ガスの流量
N2ガス:200sccm
CH4ガス:50sccm
Cl2ガス:50sccm
ラジカル分布制御(RDC)FC/FE:50
処理時間:2秒
(第3段階)
処理空間Sの圧力:20mTorr(2.67Pa)
第1高周波電源35の電力:200W
第2高周波電源32の電力:300W
第1の処理ガスの流量
N2ガス:200sccm
CH4ガス:50sccm
Cl2ガス:50sccm
ラジカル分布制御(RDC)FC/FE:50
処理時間:70秒
(第4段階)
処理空間Sの圧力:10mTorr(1.33Pa)
第1高周波電源35の電力:100W
第2高周波電源32の電力:300W
第1の処理ガスの流量
N2ガス:250sccm
Cl2ガス:50sccm
ラジカル分布制御(RDC)FC/FE:50
処理時間:10秒
処理空間Sの圧力:30mTorr(4.00Pa)
第1高周波電源35の電力:200W
第2高周波電源32の電力:0W
第2の処理ガスの流量
H2ガス:400sccm
N2ガス:100sccm
ラジカル分布制御(RDC)FC/FE:50
処理時間:2秒
(第2段階)
処理空間Sの圧力:30mTorr(4.00Pa)
第1高周波電源35の電力:200W
第2高周波電源32の電力:1000W
第2の処理ガスの流量
H2ガス:400sccm
N2ガス:100sccm
ラジカル分布制御(RDC)FC/FE:50
処理時間:10秒
次に、第2高周波電源32から供給される第2周波数を変化させた場合の実施例について説明する。実施例3では、図2に示すプラズマ装置により、第1高周波電源35から60MHzを有する電力を電極板40に供給し、第2高周波電源32から400kHzを有する電力をベース14に供給してエッチングを行った。実施例3では、処理時間を120秒とした。エッチングガスとしては、H2、Ar、CH4を含むガスを用いた。
次に、処理空間Sの圧力を変化させた場合の実施例について説明する。実施例4では、図2に示すプラズマ処理装置10により、第1の処理ガスを用いて被処理基体Wをエッチングし、更に第2の処理ガスを用いて被処理基体Wをエッチングした。そして、エッチング後の被処理基体Wの表面を電子顕微鏡で観察した。実施例4では、エッチングを6段階に分けて行った。各段階のエッチングは、以下に示す処理条件とした。
処理空間Sの圧力:30mTorr(4.00Pa)
第1高周波電源35の電力:200W
第2高周波電源32の電力:0W
第1の処理ガスの流量
N2ガス:200sccm
CH4ガス:50sccm
Cl2ガス:50sccm
ラジカル分布制御(RDC)FC/FE:50
処理時間:2秒
(第2段階)
処理空間Sの圧力:30mTorr(4.00Pa)
第1高周波電源35の電力:200W
第2高周波電源32の電力:300W
第1の処理ガスの流量
N2ガス:200sccm
CH4ガス:50sccm
Cl2ガス:50sccm
ラジカル分布制御(RDC)FC/FE:50
処理時間:2秒
(第3段階)
処理空間Sの圧力:20mTorr(2.67Pa)
第1高周波電源35の電力:200W
第2高周波電源32の電力:300W
第1の処理ガスの流量
N2ガス:200sccm
CH4ガス:50sccm
Cl2ガス:50sccm
ラジカル分布制御(RDC)FC/FE:50
処理時間:70秒
(第4段階)
処理空間Sの圧力:10mTorr(1.33Pa)
第1高周波電源35の電力:100W
第2高周波電源32の電力:300W
第1の処理ガスの流量
N2ガス:250sccm
Cl2ガス:50sccm
ラジカル分布制御(RDC)FC/FE:50
処理時間:10秒
(第5段階)
処理空間Sの圧力:30mTorr(4.00Pa)
第1高周波電源35の電力:200W
第2高周波電源32の電力:0W
第2の処理ガスの流量
H2ガス:400sccm
N2ガス:100sccm
ラジカル分布制御(RDC)FC/FE:50
処理時間:2秒
(第6段階)
処理空間Sの圧力:30mTorr(4.00Pa)
第1高周波電源35の電力:200W
第2高周波電源32の電力:1000W
第2の処理ガスの流量
H2ガス:400sccm
N2ガス:100sccm
ラジカル分布制御(RDC)FC/FE:50
処理時間:20秒
次に、プラズマ処理装置10のギャップを変化させた場合の実施例について説明する。実施例5では、ギャップ25mmのプラズマ処理装置10を用いて被処理基体Wをエッチングした。実施例5では、以下に示す処理条件で被処理基体Wをエッチングした。
第1高周波電源35の電力:500W
第2高周波電源32の電力:100W
処理ガスの流量
CO2ガス:34sccm
CH4ガス:26sccm
H2ガス:150sccm
Arガス:50sccm
Heガス:10sccm
ラジカル分布制御(RDC)FC/FE:50
処理時間:600秒
第1高周波電源35の電力:500W
第2高周波電源32の電力:100W
処理ガスの流量
CO2ガス:30sccm
CH4ガス:25sccm
H2ガス:150sccm
Arガス:50sccm
Heガス:10sccm
ラジカル分布制御(RDC)FC/FE:50
処理時間:600秒
Claims (8)
- プラズマが生成される処理空間を画成する処理容器と、前記処理空間内に処理ガスを供給するガス供給部と、を備えるプラズマ処理装置を用いて、第1磁性層及び第2磁性層が絶縁層を挟んで積層された積層構造を含む多層膜材料をエッチングするプラズマ処理方法であって、
前記処理容器に第1の処理ガスを供給し、プラズマを発生させて前記第1磁性層をエッチングし、前記絶縁層の表面でエッチングを終了する第1エッチング工程と、
前記処理容器に第2の処理ガスを供給し、プラズマを発生させて前記第1エッチング工程で生成された残留物を除去する第2エッチング工程と、
前記第2エッチング工程よりも後に、前記多層膜材料の表面を絶縁膜で被覆する被覆工程と、
前記被覆工程よりも後に、前記処理容器に第3の処理ガスを供給し、プラズマを発生させて前記絶縁層及び前記第2磁性層をエッチングする第3エッチング工程と、
を備え、
前記絶縁層は、MgOを含み、
前記第1磁性層及び前記第2磁性層は、CoFeBを含み、
前記第1の処理ガスは、Cl2を含み、
前記第2の処理ガスは、H2を含む、
前記第3の処理ガスは、CH 4 を含む、
プラズマ処理方法。 - 前記第2の処理ガスは、少なくともN2、Ar、及びHeのうち、いずれ一種のガスを更に含む、請求項1に記載のプラズマ処理方法。
- 前記プラズマ処理装置が、前記処理容器内に配置される第1電極と、前記第1電極に対して対向して配置される第2電極と、前記第1電極に第1周波数の電力を供給する第1電源部と、前記第2電極に第2周波数の電力を供給する第2電源部と、を備え、
前記第1エッチング工程、前記第2エッチング工程、及び、前記第3エッチング工程では、前記第2電源部から第2周波数として1MHz以下の周波数の電力を前記第2電極に供給して、前記処理容器にプラズマを発生させる、請求項1又は2に記載のプラズマ処理方法。 - 前記第1エッチング工程、前記第2エッチング工程、及び、前記第3エッチング工程では、前記第2電源部から第2周波数として400kHz以下の周波数の電力を前記第2電極に供給して、前記処理容器内にプラズマを発生させる、請求項3に記載のプラズマ処理方法。
- 前記プラズマ処理装置が、前記処理容器内に配置される第1電極と、前記第1電極に対して対向して配置される第2電極と、前記第1電極に第1周波数の電力を供給する第1電源部と、前記第2電極に第2周波数の電力を供給する第2電源部と、を備え、
前記第3エッチング工程では、前記第1電源部から100W〜300Wの電力を前記第1電極に供給して、前記処理容器にプラズマを発生させる、請求項1又は2に記載のプラズマ処理方法。 - 前記第1電極と前記第2電極との間のギャップが20mm〜30mmである、請求項3〜5の何れか一項に記載のプラズマ処理方法。
- 前記プラズマ処理装置が、前記処理空間を所望の気圧まで減圧することができる排気部と、前記排気部を制御する制御部を更に備え、
前記第1エッチング工程、前記第2エッチング工程、及び、前記第3エッチング工程では、前記制御部が処理空間の圧力を10mTorr〜30mTorr(1.33Pa〜4.00Pa)になるように前記排気部を制御する、請求項1〜6の何れか一項に記載のプラズマ処理方法。 - 第1磁性層及び第2磁性層が絶縁層を挟んで積層された積層構造を含む多層膜材料をエッチングするプラズマ処理装置であって、
プラズマが生成される処理空間を画成する処理容器と、
前記処理空間内に処理ガスを供給するガス供給部と、
前記処理空間を介して互いに対向して配置される第1電極及び第2電極と、
前記第1電極に高周波電力を供給する電源部と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記処理容器に第1の処理ガスを供給し、プラズマを発生させて前記第1磁性層をエッチングし、前記絶縁層の表面でエッチングを終了するように前記ガス供給部及び前記電源部を制御する第1の制御と、
前記処理容器に第2の処理ガスを供給し、プラズマを発生させて前記第1の処理ガスによるエッチングで生成された残留物を除去するように前記ガス供給部及び前記電源部を制御する第2の制御と、
前記残留物が除去された前記多層膜材料の表面が絶縁膜で被覆された後に行われる第3の制御であり、前記処理容器に第3の処理ガスを供給し、プラズマを発生させて前記絶縁層及び前記第2磁性層をエッチングするように前記ガス供給部及び前記電源部を制御する、該第3の制御と、
を実行し、
前記絶縁層は、MgOを含み、
前記第1磁性層及び前記第2磁性層は、CoFeBを含み、
前記第1の処理ガスは、Cl2を含み、
前記第2の処理ガスは、H2を含む、
前記第3の処理ガスは、CH 4 を含む、
プラズマ処理装置。
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