JP6586328B2 - 被処理体を処理する方法 - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、非処理体を処理する方法に関するものである。
磁気ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ：Magnetic Random Access Memory）素子は、磁性トンネル接合（ＭＴＪ：Magnetic Tunnel Junction）を有するメモリであり、二つの磁性層（上部磁性層および下部磁性層）と当該二つの磁性層の間に設けられる絶縁層とを有する。例えば特許文献１に開示されているＭＲＡＭの場合、絶縁層の上には上部磁性層から凸状の積層体がエッチングによって形成され、上部磁性層の一部は積層体に含まれ、積層体の表面と積層体が形成されている上部磁性層の表面とは絶縁膜で覆われている。この絶縁膜は、例えば非特許文献１に開示されているように、ＳｉＮ膜等である。このＳｉＮ膜は、一般にＳｉＨ４およびＮＨ３を含む処理ガスのプラズマによって成膜される。
絶縁膜の成膜にプラズマＣＶＤ（Plasma-enhanced Chemical Vapor Deposition）が用いられる場合、二つの磁性層および絶縁層はプラズマの熱による影響を受けるが、このような熱の影響についての研究結果は、例えば非特許文献２等に報告されている。また、ＭＲＡＭの上部磁性層および下部磁性層は基板に対して垂直方向（積層体に対して平行方向）に磁化しやすい性質（垂直磁気異方性）を有している。上部磁性層等の磁性層のエッジにおける垂直磁気異方性の特性についての研究結果は、例えば非特許文献３等に報告されている。
特開２０１２−６４９０１号公報
"Improvement of Thermal Stability of Magnetoresistive Random Access Memory Device with SiN Protective Film Deposited by High-Density Plasma Chemical Vapor Deposition"、Katsumi SUEMITSU et al.、Japanese Journal of Applied Physics、Vol.47、No.4、2008、pp.2714-2718 "Annealing effects on CoFeB-MgO magnetic tunnel junctions with perpendicular anisotropy"、H.Meng et al.、Journal of Applied Physics、110、033904(2011) "Reversal mechanisms in perpendicularly magnetized nanostructures"、Justin M.Shaw et al.、Physical Review B 78、024414(2008)
ＭＴＪを構成する上記の上部磁性層および絶縁層は、上記の絶縁膜の成膜時において、プラズマＣＶＤで用いられる上記の処理ガスのプラズマに含まれる水素プラズマによる影響、および、この処理ガスのプラズマに含まれるイオンによる影響を、以下のように受ける場合がある。即ち、上部磁性層の材料がＣｏＦｅを含む場合に、上部磁性層は、水素プラズマによって、組成の変化、Ｃｏ原子またはＦｅ原子の離脱、結晶配向性の変化（アモルファス化）、水素進入による格子間隔の変化、等の影響を受ける場合があり、更に、イオンによって、スパッタ、結晶配向性の変化（アモルファス化）、温度上昇による界面特性の変化（垂直磁気異方性の劣化）、等の影響を受ける場合がある。絶縁層の材料がＭｇＯを含む場合に、絶縁層は、水素プラズマによって、還元反応（ＭｇＯＨおよびＭｇの生成）、等の影響を受ける場合があり、更に、イオンによって、スパッタ、結晶配向性の変化（アモルファス化）、温度上昇による界面特性の変化、等の影響を受ける場合がある。
また、ＭＴＪを構成する上記の上部磁性層および絶縁層は、上記の絶縁膜の成膜前のエッチング処理時、成膜処理時、およびエッチング処理から成膜処理への移行時、等において酸素に対する被処理体の曝露が有る場合には、その影響を、以下のように受ける場合がある。即ち、上部磁性層の材料がＣｏＦｅを含む場合に、上部磁性層は、酸素に対する曝露による酸化反応（ＣｏＦｅ＋Ｏ→ＣｏＦｅＯ）、等の影響を受ける場合がある。絶縁層の材料がＭｇＯを含む場合に、絶縁層は、大気中の水分に対する曝露による潮解反応、等の影響を受ける場合がある。
上記の上部磁性層等の磁性層または絶縁層が上記のような影響を受けると、磁性層は磁気異方性を持たなくなる。このことは、磁性層における垂直方向の磁化が、絶縁膜との界面において生じており（磁性層のバルク部分ではない）、この界面の状態に強く依存することに起因している。そして、磁性層の磁化はエッジ（外周部）から進行するので、エッジが数ｎｍの程度でも変化を受けて垂直磁気異方性を失っている場合には、磁性層は外部磁場に対し容易に磁化されることとなり、磁性層の保磁力は低減する（特許文献１を参照）。
従って、ＭＴＪを構成する磁性層および絶縁層を覆う絶縁膜の成膜処理が当該磁性層および当該絶縁層に対して及ぼす影響を十分に抑制する必要がある。
一態様においては、被処理体を処理する方法が提供される。被処理体は、第１磁性層と、第１磁性層の上に設けられるトンネル障壁層と、トンネル障壁層の第１表面に設けられ凸状に延びる積層部とを有する。積層部は、トンネル障壁層の第１表面に設けられる第２磁性層を有する。この方法は、エッチング処理を行う第１処理容器と、成膜処理を行う第２処理容器と、第１処理容器および第２処理容器を連結する連結部とを有する処理システムによって行われ、（ａ）エッチング処理を行う工程であり、第１処理容器において被処理体の積層部をエッチングによって形成する工程（「工程ａ」という）と、（ｂ）第１処理容器で行われたエッチング処理によって積層部が形成された被処理体を第１処理容器から第２処理容器に移動する工程（「工程ｂ」という）と、（ｃ）工程ｂの後に第２処理容器において被処理体に対し成膜処理を行う工程（「工程ｃ」という）と、を含む。この方法では、さらに、工程ｃは、水素を含む処理ガスのプラズマによって、トンネル障壁層の第１表面と積層部の第２表面とに絶縁膜を成膜する。この方法では、さらに、第２処理容器の内圧は、工程ｃにおいて、２００［ｍＴｏｒｒ］以上１５００［ｍＴｏｒｒ］以下である。この方法では、さらに、第２処理容器の水素分圧は、工程ｃにおいて、１５［ｍＴｏｒｒ］以下である。この方法では、さらに、第１処理容器、第２処理容器、および連結部は、酸素を含む外気に対して気密であり、連結部は、第１処理容器および第２処理容器を、酸素を含む外気に対して気密に連結し、工程ａと工程ｂと工程ｃとは、一貫して酸素が排気された状態で行われる。
この一態様によれば、処理システムは、工程ａのエッチング処理を行う第１処理容器と、工程ｃの成膜処理を行う第２処理容器と、第１処理容器および第２処理容器を酸素を含む外気に対して気密に連結する連結部と、を備えており、第１処理容器、第２処理容器、および連結部は、酸素を含む外気に対して気密であり、第１処理容器においてエッチング処理を行う工程ａと被処理体を第１処理容器から第２処理容器に移動する工程ｂと第２処理容器において被処理体に成膜処理を行う工程ｃとは一貫して酸素が排気された状態で行われる。従って、工程ａと工程ｂと工程ｃとは一貫して（エッチング処理の開始から成膜処理の完了まで一貫して）酸素を含む外気に対して気密に保持されることとなり、よって酸素に対する被処理体の曝露が十分に抑制される。
また、この一態様によれば、成膜処理の実行時の第２処理容器における水素分圧が、比較的に低い１５［ｍＴｏｒｒ］以下となっている。従って、第２処理容器において水素プラズマが十分に低減されるので、第２磁性層に対し、組成の変化、結晶配向性の変化（アモルファス化）、水素進入による格子間隔の変化、等の影響が低減され、さらに、トンネル障壁層に対し、還元反応、等の影響が低減される。
また、この一態様によれば、成膜処理の実行時の第２処理容器における内圧が、比較的に高い２００［ｍＴｏｒｒ］以上１５００［ｍＴｏｒｒ］以下となっている。従って、第２処理容器においてイオン密度の上昇が十分に抑制されるので、トンネル障壁層および第２磁性層に対するスパッタ、結晶配向性の変化（アモルファス化）、温度上昇による界面特性の変化（第２磁性層の場合には垂直磁気異方性の劣化）、等の影響が低減される。
一実施形態において、処理ガスは、ＳｉＨ４ガス、Ｎ２ガス、およびＨ２ガスを含むことができ、さらに、絶縁膜は、ＳｉＮの膜であることができる。従って、ＳｉＮの絶縁膜の形成に用いる処理ガスがＳｉＨ４ガス、Ｎ２ガス、およびＨ２ガスを含むので、特に水素分圧の詳細な調整がＨ２ガスの流量等の調整によって可能となる。また、処理ガスにＮ２ガスが含まれるので、処理ガスのプラズマを安定して発生させることが可能となる。
一実施形態において、トンネル障壁層は、ＭｇＯを含むことができ、また、一実施形態において、第２磁性層は、ＣｏＦｅを含むことができる。従って、酸素に対する被処理体の曝露が十分に抑制されることによって、ＣｏＦｅを含む第２磁性層につき酸化反応（ＣｏＦｅ＋Ｏ→ＣｏＦｅＯ）等の発生を抑制でき、ＭｇＯを含むトンネル障壁層につき潮解反応等の発生を抑制できる。また、比較的に低い水素分圧によって、ＣｏＦｅを含む第２磁性層につきＣｏ原子またはＦｅ原子の離脱等の影響が低減され、さらに、ＭｇＯを含むトンネル障壁層につき還元反応（ＭｇＯＨおよびＭｇの生成）等の影響が低減される。
以上説明したように、ＭＴＪを構成する磁性層および絶縁層を覆う絶縁膜の成膜処理が当該磁性層および当該絶縁層に対して及ぼす影響を抑制できる。
図１は、一実施形態に係る方法によって処理される被処理体の断面の構成を示す図である。 図２は、一実施形態に係る方法の実施に用いることができる処理システムの構成を概略的に示す図である。 図３は、図２に示す処理システムに含まれており、一実施形態に係る方法の実施に用いることができるプラズマ処理装置を概略的に示す図である。 図４の（ａ）部は、図３に示すプラズマ処理装置に含まれるスロット板の構成を概略的に示す図であり、図４の（ｂ）部は、図３に示すプラズマ処理装置に含まれるバッファ室およびガス噴出口の構成の一例を示すチャンバの断面図である。 図５は、図３に示すプラズマ処理装置に含まれる処理ガス供給部の構成を概略的に示す図である。 図６は、一実施形態に係る方法の内容に対応するフローチャートを示す図である。 図７は、図６に示すフローチャートの成膜処理が図１に示す被処理体に施されることによって形成される基板生産物の断面の構成を示す図である。 図８は、チャンバの内圧とステージへのプラズマ入熱との相関の測定結果を示す図である。 図９の（ａ）部、図９の（ｂ）、および図９の（ｃ）部は、チャンバの内圧ごとに、プラズマＣＶＤの実行時にステージのヒータによって消費される消費電力が時間経過に伴って変化する様子を示す図である。 図１０（ａ）部は、プラズマＣＶＤの実行時に、ステージの径方向の位置に応じたステージの表面の近傍における電子密度を、チャンバの内圧ごとに測定した測定結果を示す図であり、図１０の（ｂ）部は、図１０の（ａ）部に示す電子密度の測定結果をチャンバの内圧ごとに平均した平均値を示す図である。 図１１は、プラズマＣＶＤによって被処理体に絶縁膜が形成された場合において、プラズマＣＶＤが行われたチャンバの内側の水素分圧と、プラズマＣＶＤが被処理体に施されて得られた基板生産物の第２磁性層の保磁力［Ｏｅ］とを測定した測定結果を示す図である。
以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、図面において同一または相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。まず一実施形態に係る方法（被処理体の処理方法）によって処理される被処理体の構成を説明し、次いで、当該方法によって被処理体を処理する処理システムの構成を説明し、次いで、当該方法を説明する。
図１を参照して、一実施形態に係る被処理体Ｗ１の構成を説明する。図１は、一実施形態に係る方法ＭＴ（後述する図６のフローチャートに示す方法）によって処理される被処理体Ｗ１の断面の構成を示す図である。図１に示す被処理体Ｗ１は、方法ＭＴによって処理された後に、図７に示す基板生産物Ｗ２となる。
被処理体Ｗ１は、支持基体１３１と、第１電極層１３２と、ピン止め層１３４と、第１磁性層１３６と、トンネル障壁層１３８と、複数の積層部１４５とを備える。積層部１４５は、トンネル障壁層１３８の第１表面ＳＦ１に設けられ、第１表面ＳＦ１から凸状に延びる。第１表面ＳＦ１は、トンネル障壁層１３８において外に露出している表面である。第１表面ＳＦ１は、被処理体Ｗ１の積層方向に対し垂直に延びる。積層部１４５は、第２磁性層１４０と、第２電極層１４２と、マスク層１４４とを備える。第２磁性層１４０は、トンネル障壁層１３８の第１表面ＳＦ１に設けられる。第２電極層１４２は、第２磁性層１４０の表面に設けられる。マスク層１４４は、第２磁性層１４０の上に設けられ、第２電極層１４２の表面に設けられる。積層部１４５において、第２磁性層１４０、第２電極層１４２、マスク層１４４は、この順に、トンネル障壁層１３８の第１表面ＳＦ１の上に積層されている。一つの積層部１４５と、支持基体１３１、第１電極層１３２、ピン止め層１３４、第１磁性層１３６およびトンネル障壁層１３８とは、一つのＭＲＡＭ素子１３０（ＭＲＡＭ：Magnetic Random Access Memory）に対応している。図１には、一つのＭＲＡＭ素子１３０が示されている。
第１電極層１３２は、支持基体１３１の表面に設けられる。第１電極層１３２は、支持基体１３１に接する。第１電極層１３２は、電気伝導性を有する電極材料の層である。第１電極層１３２の厚さは、例えば５［ｎｍ］の程度である。
ピン止め層１３４は、第１電極層１３２と第１磁性層１３６との間に設けられる。ピン止め層１３４は、第１電極層１３２と第１磁性層１３６とに接する。ピン止め層１３４は、ＭＲＡＭ素子１３０において、反強磁性体によるピン止め効果によって第１磁性層１３６の磁化の方向を固定する。ピン止め層１３４は、例えば、ＩｒＭｎ（イリジウムマンガン）、ＰｔＭｎ（プラチナマンガン）等の反強磁性体材料の層である。ピン止め層１３４の厚さは、例えば７［ｎｍ］の程度である。
第１磁性層１３６は、ピン止め層１３４の表面に設けられる。第１磁性層１３６は、ピン止め層１３４に接する。第１磁性層１３６は、強磁性体を含む層である。第１磁性層１３６は、所謂ピンド層として機能する。すなわち、ＭＲＡＭ素子１３０において、第１磁性層１３６の磁化の方向は、ピン止め層１３４によるピン止め効果によって、外部磁界の影響を受けることなく保持される。第１磁性層１３６は、例えばＣｏＦｅの層である。第１磁性層１３６の厚さは、例えば２．５［ｎｍ］の程度である。
トンネル障壁層１３８は、第１磁性層１３６と第２磁性層１４０との間に設けられる。トンネル障壁層１３８は、第１磁性層１３６と第２磁性層１４０とに接する。トンネル障壁層１３８は、ＭＲＡＭ素子１３０において、磁性トンネル接合（ＭＴＪ：Magnetic Tunnel Junction）を構成する。すなわち、第１磁性層１３６と第２磁性層１４０との間にトンネル障壁層１３８が設けられることによって、第１磁性層１３６と第２磁性層１４０との間にトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ：Tunnel Magneto Resistance）効果が生じる。このトンネル磁気抵抗効果によって、第１磁性層１３６と第２磁性層１４０との間には、第１磁性層１３６の磁化方向と第２磁性層１４０の磁化方向との相対関係（平行または反平行）に応じた電気抵抗が生じる。トンネル障壁層１３８は、例えばＭｇＯの層であるが、Ａｌ２Ｏ３の層であることもできる。トンネル障壁層１３８の厚さは、例えば１．３［ｎｍ］の程度である。
第２磁性層１４０は、トンネル障壁層１３８の第１表面ＳＦ１に設けられる。第２磁性層１４０は、第１表面ＳＦ１を介してトンネル障壁層１３８に接する。第２磁性層１４０は、積層部１４５に含まれる。第２磁性層１４０は、強磁性体を含む層である。第２磁性層１４０は、ＭＲＡＭ素子１３０において、いわゆるフリー層として機能する。すなわち、第２磁性層１４０の磁化の向きは、ＭＲＡＭ素子１３０において、磁気情報である外部磁場に追従する。第２磁性層１４０は、例えばＣｏＦｅの層である。第２磁性層１４０の厚さは、例えば２．５［ｎｍ］の程度である。
第２電極層１４２は、トンネル障壁層１３８の上に設けられており、第２磁性層１４０の表面に設けられる。第２電極層１４２は、第２磁性層１４０に接する。第２電極層１４２は、積層部１４５に含まれる。第２電極層１４２は、電気伝導性を有する電極材料の層である。第２電極層１４２は、例えばＴａの層である。
マスク層１４４は、第２磁性層１４０の上に設けられており、第２電極層１４２の表面に設けられる。マスク層１４４は、第２電極層１４２に接する。マスク層１４４は、積層部１４５に含まれる。マスク層１４４は、第２電極層１４２と第２磁性層１４０とに対するエッチングに用いるマスクである。マスク層１４４は、例えば、アモルファスカーボンを含む第１層とＳｉＯ２を含む第２層とを備えることができる。第２層は、第２電極層１４２の上に設けられ、第２電極層１４２の表面に設けられる。第２層は、第２電極層１４２に接する。第１層は、第２層上に設けられ、第２層の表面に設けられる。第１層は、第２層に接する。
次に、図２を参照して、一実施形態に係る処理システムＰＳの構成を説明する。図２は、方法ＭＴの実施に用いることができる処理システムＰＳの構成を概略的に示す図である。図２に示す処理システムＰＳは、図１に示す被処理体Ｗ１を処理する方法ＭＴの実施に用いることが可能なシステムである。処理システムＰＳは、基板載置台ＳＴａと、基板載置台ＳＴｂと、基板載置台ＳＴｃと、基板載置台ＳＴｄと、収容容器ＣＡａと、収容容器ＣＡｂと、収容容器ＣＡｃと、収容容器ＣＡｄと、ローダモジュールＬＤＭと、ロードロックチャンバＬＬ１と、ロードロックチャンバＬＬ２と、プロセスモジュールＰＭ１（エッチング装置）と、プロセスモジュールＰＭ２（成膜装置）と、プロセスモジュールＰＭ３と、プロセスモジュールＰＭ４と、トランスファーチャンバＴＣ（連結部）と、搬送ロボットＲｂ１と、搬送ロボットＲｂ２とを備える。
基板載置台ＳＴａ〜ＳＴｄは、ローダモジュールＬＤＭの一縁に沿って配列される。基板載置台ＳＴａ〜ＳＴｄのそれぞれの上には、収容容器ＣＡａ〜ＣＡｄがそれぞれ載置される。被処理体は、収容容器ＣＡａ〜ＣＡｄに収容される。
搬送ロボットＲｂ１は、ローダモジュールＬＤＭの内側に設けられる。搬送ロボットＲｂ１は、収容容器ＣＡａ〜ＣＡｄの何れかに収容されている被処理体を取り出して、当該被処理体を、ロードロックチャンバＬＬ１またはロードロックチャンバＬＬ２に搬送する。
ロードロックチャンバＬＬ１およびロードロックチャンバＬＬ２は、ローダモジュールＬＤＭの別の一縁に沿って設けられる。ロードロックチャンバＬＬ１およびロードロックチャンバＬＬ２は、予備減圧室を構成する。ロードロックチャンバＬＬ１およびロードロックチャンバＬＬ２は、それぞれの対応するゲートバルブを介して、トランスファーチャンバＴＣの内側に接続される。
トランスファーチャンバＴＣは、トランスファーチャンバＴＣの内側の圧力（内圧）の調整（特に、減圧）が可能なチャンバである。トランスファーチャンバＴＣには、トランスファーチャンバＴＣの換気および内圧調整のための圧力調整器ＴＣＰ１および排気装置ＴＣＰ２を備える。搬送ロボットＲｂ２は、トランスファーチャンバＴＣの内側に設けられる。プロセスモジュールＰＭ１〜ＰＭ４は、それぞれ、酸素を含む外気に対して気密なチャンバ（処理容器）を備える。プロセスモジュールＰＭ１〜ＰＭ４は、それぞれ、換気および内圧調整のための圧力調整器および排気装置（特に後述するプロセスモジュールＰＭ２の場合には図３に示す圧力調整器５５および排気装置５６）を備える。プロセスモジュールＰＭ１〜ＰＭ４のそれぞれのチャンバは、それぞれの対応するゲートバルブを介して、トランスファーチャンバＴＣの内側に、外気に対し気密に接続される。トランスファーチャンバＴＣは、プロセスモジュールＰＭ１〜ＰＭ４のそれぞれのチャンバ同士を互いに、酸素を含む外気に対して気密に連結する。
搬送ロボットＲｂ２は、ロードロックチャンバＬＬ１およびロードロックチャンバＬＬ２の何れかとプロセスモジュールＰＭ１〜ＰＭ４のうち何れかとの間で、トランスファーチャンバＴＣを介して被処理体を移動する。搬送ロボットＲｂ２は、プロセスモジュールＰＭ１〜ＰＭ４のうち任意の二つのプロセスモジュールの間で、トランスファーチャンバＴＣを介して被処理体を移動する。
プロセスモジュールＰＭ１は、方法ＭＴ（後述する図６のフローチャートに示す方法）のエッチング処理（工程ＳＴ１）を行うエッチング装置であり、プラズマエッチングに用いることができる。図１に示す被処理体Ｗ１（特に積層部１４５）は、プロセスモジュールＰＭ１において実施されるエッチング処理によって形成される。プロセスモジュールＰＭ２は、方法ＭＴの成膜処理（工程ＳＴ３）を行う成膜装置であり、プラズマＣＶＤ（Plasma-enhanced Chemical Vapor Deposition）に用いることができる。プロセスモジュールＰＭ２は、具体的には、図３に示すプラズマ処理装置１０である。プロセスモジュールＰＭ２では、ＲＬＳＡ（Radial Line Slot Antenna）装置が用いられ得る。また、トランスファーチャンバＴＣは、プロセスモジュールＰＭ１のチャンバ（第１処理容器）とプロセスモジュールＰＭ２のチャンバ（第２処理容器）とを互いに、酸素を含む外気に対して気密に連結する。プロセスモジュールＰＭ１、プロセスモジュールＰＭ２、およびトランスファーチャンバＴＣは、酸素を含む外気に対して気密である。
次に、図３〜５を参照して、一実施形態に係るプラズマ処理装置１０の構成を説明する。図３は、図２に示す処理システムＰＳに含まれており、方法ＭＴの実施に用いることができるプラズマ処理装置１０を概略的に示す図である。図４の（ａ）部は、図３に示すプラズマ処理装置１０に含まれるスロット板４０の構成を概略的に示す図であり、図４の（ｂ）部は、図３に示すプラズマ処理装置１０に含まれるバッファ室１０８およびガス噴出口１１０の構成の一例を示すチャンバ１２の断面図である。図５は、図３に示すプラズマ処理装置１０に含まれる処理ガス供給部８０の構成を概略的に示す図である。
図３に示すプラズマ処理装置１０は、マイクロ波および平板スロットアンテナを用いて励起される表面波プラズマの下で、プラズマＣＶＤによって成膜処理を行う成膜装置である。プラズマ処理装置１０は、チャンバ１２と、マイクロ波供給部１４と、誘電体窓１８と、ステージ２０と、筒状支持部４６と、筒状支持部４８と、排気路５０と、バッフル板５２と、排気管５４と、圧力調整器５５と、排気装置５６と、高周波電源５８と、マッチングユニット６０と、給電棒６２と、直流電源６４と、スイッチ６６と、被覆線６８と、配管７０と、配管７２と、ガス供給管７４と、処理ガス供給部８０と、制御部１２２と、を備える。
チャンバ１２は、空間Ｓと、側壁１２ａと、底部１２ｂと、天井部１２ｃと、排気孔１２ｈとを備える。チャンバ１２は、アルミニウムまたはステンレス鋼等の金属製の円筒型真空チャンバである。チャンバ１２は、接地されている。空間Ｓは、チャンバ１２の内側の空間であり、被処理体Ｗ１を収容する。空間Ｓにおいてプラズマが生成される。側壁１２ａは、略円筒状の形状を備える。側壁１２ａの上端部は、開口となっている。側壁１２ａの上端部の開口は、誘電体窓１８によって閉じられる。誘電体窓１８は、側壁１２ａの上端部と天井部１２ｃとの間に狭持される。誘電体窓１８と側壁１２ａの上端部との間に封止部材２６が介在することができる。封止部材２６は、チャンバ１２の気密性に寄与する部材である。封止部材２６は、たとえばＯリングである。底部１２ｂは、側壁１２ａの下端側（ステージ２０が設けられる側であって、天井部１２ｃの反対側）に設けられる。排気孔１２ｈは、底部１２ｂに設けられる。
ステージ２０は、サセプタ２０ａと、静電チャック２０ｂと、フォーカスリングＦとを備える。ステージ２０は、被処理体Ｗ１を載置する。ステージ２０は、チャンバ１２の内側において、誘電体窓１８の反対側（底部１２ｂの側）に設けられる。
サセプタ２０ａは、高周波電極を兼ねる。サセプタ２０ａの材料は、たとえばアルミニウム等の導体である。サセプタ２０ａは、マッチングユニット６０および給電棒６２を介して、高周波電源５８に電気的に接続される。高周波電源５８は、ＲＦバイアスに用いられる。高周波電源５８は、所定の周波数の電圧を所定のパワーで出力する。高周波電源５８によって出力される電圧の周波数は、被処理体Ｗ１に入射するイオンのエネルギーを制御するのに適した一定の周波数であって、例えば１３．６５［ＭＨｚ］の程度である。マッチングユニット６０は、整合器を収容する。この整合器は、高周波電源５８の側のインピーダンスと、チャンバ１２にある負荷の側のインピーダンスとの間でインピーダンス整合をとる。この負荷は、主にチャンバ１２の内側にあるプラズマおよび高周波電極（サセプタ２０ａ）等を含む。
サセプタ２０ａは、筒状支持部４６に支持される。筒状支持部４６の材料は、絶縁性の材料である。筒状支持部４６は、底部１２ｂから天井部１２ｃに向かって延びる。筒状支持部４６の外周には、筒状支持部４８が設けられる。筒状支持部４８の材料は、導電性の材料である。筒状支持部４８は、筒状支持部４６の外周に沿って底部１２ｂから天井部１２ｃに向かって延びる。筒状支持部４８と側壁１２ａとの間には、環状の排気路５０が設けられる。
排気路５０の上部（底部１２ｂの反対側であって、天井部１２ｃの側）には、バッフル板５２が設けられる。バッフル板５２は、複数の貫通孔が設けられ、環状の形状を備える。排気路５０は、排気管５４に接続される。排気管５４は、一または複数の排気孔１２ｈを提供する。排気管５４は、圧力調整器５５に接続され、圧力調整器５５は、排気装置５６に接続される。排気管５４は、圧力調整器５５を介して排気装置５６に接続される。圧力調整器５５は、例えばＡＰＣバルブ（ＡＰＣ：Automatic Pressure Control）である。排気装置５６は、ターボ分子ポンプ等の真空ポンプを備える。圧力調整器５５は、排気装置５６の排気量を調整することによって、チャンバ１２の内側の圧力（内圧）を調整する。圧力調整器５５および排気装置５６によって、チャンバ１２の内側にある空間Ｓを所望の真空度まで減圧できる。圧力調整器５５は、チャンバ１２の真空排気またはパージング時において、排気装置５６を動作させることによって、ステージ２０の周囲に残留するガスを、排気路５０を介して排気装置５６へ排出できる。
静電チャック２０ｂは、電極２０ｄと、絶縁膜２０ｅと、絶縁膜２０ｆとを備える。静電チャック２０ｂは、サセプタ２０ａの上面に設けられる。電極２０ｄは、導電膜である。電極２０ｄは、絶縁膜２０ｅと絶縁膜２０ｆとの間に設けられる。電極２０ｄは、スイッチ６６および被覆線６８を介して、直流電源６４に電気的に接続される。被処理体Ｗ１は、静電チャック２０ｂの上面に載置される。静電チャック２０ｂは、直流電源６４から印加される直流電圧によって発生する静電気の力によって、被処理体Ｗ１を静電チャック２０ｂの上面に保持する。
フォーカスリングＦは、静電チャック２０ｂの径方向の外側に設けられる。フォーカスリングＦは、被処理体Ｗ１を環状に囲む。
サセプタ２０ａは、冷媒室２０ｇを備える。冷媒室２０ｇは、サセプタ２０ａの内部に設けられる。冷媒室２０ｇは、サセプタ２０ａの周方向に延びる環状の形状を備える。冷媒室２０ｇには、所定の温度の冷媒ＷＣたとえば冷却水が、配管７０および配管７２を介してチラーユニット（図示せず）から循環供給される。静電チャック２０ｂの上に保持される被処理体Ｗ１の処理温度は、冷媒ＷＣの温度によって制御され得る。さらに、伝熱ガス供給部（図示せず）からの伝熱ガス（例えばＨｅガス）が、ガス供給管７４を介して、静電チャック２０ｂの上面と被処理体Ｗ１の裏面との間に供給される。
プラズマ処理装置１０は、温度制御機構として、ヒータＨＴと、ヒータＨＳと、ヒータＨＣＳと、ヒータＨＥＳとを更に備える。ヒータＨＴは、天井部１２ｃの内部に設けられる。ヒータＨＴは、天井部１２ｃに並行に延在する形状であって、アンテナ１５を囲む環状の形状を備える。ヒータＨＳは、側壁１２ａの内部に設けられる。ヒータＨＳは、誘電体窓１８とステージ２０との間の高さ位置に設けられる。ヒータＨＳは、底部１２ｂに並行に延在する形状であって、空間Ｓを囲む環状の形状を備える。ヒータＨＣＳは、サセプタ２０ａの内部に設けられる。ヒータＨＣＳは、静電チャック２０ｂおよび被処理体Ｗ１の中心部と対向するように配置される。ヒータＨＥＳは、サセプタ２０ａの内部に設けられる。ヒータＨＥＳは、静電チャック２０ｂに並行に延在する形状であって、ヒータＨＣＳを囲む環状の形状を備える。ヒータＨＥＳは、静電チャック２０ｂおよび被処理体Ｗ１の周辺部と対向するように配置される。
プラズマ処理装置１０は、圧力センサ２１を更に備える。圧力センサ２１は、キャパシタンスマノメータであり、チャンバ１２の外側に設けられており、配管を介してチャンバ１２の内側の気圧を測定する。当該配管は、静電チャック２０ｂの高さ位置において側壁１２ａに設けられており、チャンバ１２の内側から外側に貫通しており、チャンバ１２の外側にある圧力センサ２１に接続される。従って、圧力センサ２１によって、静電チャック２０ｂの表面に載置される被処理体Ｗ１の周囲の全気圧（チャンバ１２の内圧に対応し、以下同様。）と同様の気圧が配管を介して検出される。圧力センサ２１は、検出した気圧を示す圧力信号ＭＳＰ２を、制御部１２２に出力する。制御部１２２は、圧力センサ２１からの圧力信号ＭＳＰ２に基づいて、処理ガス供給部８０、第１電磁弁９１、第２電磁弁１０６、第３電磁弁１１４、圧力調整器５５、および排気装置５６を制御することによって、静電チャック２０ｂの上に載置される被処理体Ｗ１の周囲の全気圧を調整する。
また、プラズマ処理装置１０は、温度センサ２２を更に備える。温度センサ２２は、静電チャック２０ｂに設けられる。従って、ステージ２０の表面温度（静電チャック２０ｂの表面温度であり、以下同様。）は、温度センサ２２によって検出される。温度センサ２２は、検出した温度を示す温度信号ＭＳＴを制御部１２２に出力する。制御部１２２は、温度センサ２２からの温度信号ＭＳＴに基づいて、ヒータＨＣＳおよびヒータＨＥＳを制御することによって、ステージ２０の表面の温度を調整する。
マイクロ波供給部１４は、プラズマ生成用の電磁波（マイクロ波）を、チャンバ１２の内側に誘電体窓１８を介して供給する。マイクロ波供給部１４は、アンテナ１５と、同軸導波管１６と、マイクロ波発生器２８と、チューナ３０と、導波管３２と、モード変換器３４とを備える。アンテナ１５は、冷却ジャケット３６と、誘電体板３８と、スロット板４０とを備える。同軸導波管１６は、外側導体１６ａと、内側導体１６ｂとを備える。
誘電体窓１８は、凹部１８ａと、窪み１８ｂと、コネクタ部９２とを備える。誘電体窓１８の表面（空間Ｓの側の表面）には、溝幅がアンテナ１５の側に向かって次第に減少するテーパ形状の溝部または凹部１８ａが、環状に形成されている。凹部１８ａは、チャンバ１２内に導入されるマイクロ波による定在波の発生を促進する。凹部１８ａは、チャンバ１２内に導入されるマイクロ波によるプラズマの効率的な生成に寄与し得る。窪み１８ｂは、誘電体窓１８の表面（スロット板４０に接する面）に形成される円筒形の窪みである。コネクタ部９２は、内側導体１６ｂに接続される。コネクタ部９２は、導体、例えば銅、アルミニウム、ステンレス或いはこれらの合金からなる。コネクタ部９２は、窪み１８ｂに収容される。
マイクロ波発生器２８は、例えば２．４５［ＧＨｚ］の程度の周波数のマイクロ波を、予め設定されたパワーで出力する。マイクロ波発生器２８は、チューナ３０、導波管３２およびモード変換器３４を介して、外側導体１６ａおよび内側導体１６ｂそれぞれの一端（チャンバ１２の反対側にある端）に接続される。外側導体１６ａおよび内側導体１６ｂは、互いに並行に延びる。外側導体１６ａおよび内側導体１６ｂは、チャンバ１２の中心軸線に沿って同軸に延在する円筒状または管状の形状を備える。外側導体１６ａの他端（チャンバ１２の側にある端）は、冷却ジャケット３６の表面に電気的に接続される。冷却ジャケット３６の表面は、導電性を備える。内側導体１６ｂは、外側導体１６ａの内側に設けられる。内側導体１６ｂの他端（チャンバ１２の側にある端）は、コネクタ部９２を介してアンテナ１５のスロット板４０に接続する。
アンテナ１５は、天井部１２ｃに形成される開口内に、配置される。アンテナ１５は、ラジアルラインスロットアンテナ（ＲＬＳＡ：Radial Line Slot Antenna）である。誘電体板３８は、マイクロ波の波長を短縮させる機能を備え、略円板状の形状を備える。誘電体板３８の材料は、例えば石英またはＡｌ２Ｏ３である。誘電体板３８は、スロット板４０と冷却ジャケット３６との間に狭持される。
スロット板４０は、略円板状の形状を備える。スロット板４０は、金属板である。スロット板４０は、複数のスロット対４０ａを備える。スロット対４０ａは、スロット孔４０ｂと、スロット孔４０ｃとによって構成される。複数のスロット対４０ａは、スロット板４０の径方向において所定の間隔で配置されており、さらに、スロット板４０の周回方向において所定の間隔で配置されている。複数のスロット対４０ａのそれぞれは、一対のスロット孔４０ｂおよびスロット孔４０ｃを備える。スロット孔４０ｂとスロット孔４０ｃとは、互いに交差または直交する方向に延在している。
マイクロ波発生器２８から出力されるマイクロ波は、導波管３２、モード変換器３４、および同軸導波管１６の中を伝搬し、アンテナ１５に給電される。そして、誘電体板３８内で波長が短縮されながら誘電体板３８の半径方向に広げられたマイクロ波は、スロット板４０のそれぞれのスロット対４０ａから二つの直交する偏波成分を含む円偏波の平面波となり、誘電体窓１８を介してチャンバ１２の内側に向けて放射される。誘電体窓１８の表面（空間Ｓの側の表面）に沿って誘電体窓１８の半径方向に伝搬する表面波の電界（マイクロ波電界）は、誘電体窓１８のこの表面の付近にあるガスを電離させ、プラズマを生成する。
プラズマ処理装置１０は、このプラズマ処理装置１０で実施されるプラズマプロセスに用いる全ての処理ガスを提供する処理ガス供給部８０を備えるとともに、処理ガス供給部８０より提供される処理ガスをチャンバ１２内に導入するためのガス導入機構を備える。このガス導入機構は、三系統のガスライン、すなわち、第１ガスライン８２と、第２ガスライン８４と、第３ガスライン８６とを備える。
第１ガスライン８２は、第１ガス供給管９０と、第１電磁弁９１と、圧力センサ１２０とを備える。第１ガス供給管９０は、処理ガス供給部８０と内側導体１６ｂとの間に設けらる。第１ガス供給管９０は、処理ガス供給部８０からの処理ガスを内側導体１６ｂに送る。第１電磁弁９１は、第１ガス供給管９０に設けらる。第１ガス供給管９０は、内側導体１６ｂおよび誘電体窓１８において、ガス流路８８（内側導体１６ｂ）、ガス流路９２ａ、ガス流路９６、およびガス噴出口９４に連通する。第１ガス供給管９０は、ガス流路８８（内側導体１６ｂ）、ガス流路９２ａ、ガス流路９６、およびガス噴出口９４を介して、空間Ｓに連通する。
内側導体１６ｂは、ガス流路８８を備える。コネクタ部９２は、ガス流路９２ａを備える。誘電体窓１８は、一または複数個のガス噴出口９４と、ガス流路９６とをさらに備える。ガス流路８８は、第１ガス供給管９０に連通する。ガス流路９２ａは、ガス流路８８に連通する。ガス流路９６は、誘電体窓１８の中心部に設けられる。ガス流路９６は、ガス流路９２ａを介してガス流路８８に連通する。ガス噴出口９４は、誘電体窓１８の中心部であって空間Ｓに面する誘電体窓１８の表面に設けられる。ガス噴出口９４は、空間Ｓに面する開口を備える。ガス噴出口９４は、空間Ｓに通じる。ガス噴出口９４は、ガス流路９６およびガス流路９２ａを介してガス流路８８に連通する。ガス流路９６およびガス噴出口９４は、インジェクタを構成する。
処理ガス供給部８０から第１ガスライン８２に送出される処理ガスは、第１ガス供給管９０、ガス流路８８、ガス流路９２ａ、ガス流路９６を順に流れ、終端のガス噴出口９４からステージ２０の中心部に向かって空間Ｓに噴射される。
圧力センサ１２０は、キャパシタンスマノメータであり、第１ガスライン８２における第１電磁弁９１の下流側の内圧、たとえば第１ガス供給管９０の内圧を計測し、この計測結果を示す圧力信号ＭＳＰ１を、制御部１２２に出力する。
第２ガスライン８４は、バッファ室１００と、複数のガス噴出口１０２と、第２ガス供給管１０４と、第２電磁弁１０６とを備える。バッファ室１００は、誘電体窓１８とステージ２０との間の高さ位置において、側壁１２ａの内部に設けられる。バッファ室１００は、空間Ｓを囲む環状の形状を備える。ガス噴出口１０２は、バッファ室１００と空間Ｓとの間に設けられる。ガス噴出口１０２は、バッファ室１００と空間Ｓとに連通する。複数のガス噴出口１０２は、側壁１２ａの内部において、バッファ室１００の周回方向に等間隔で配置される。第２ガス供給管１０４は、処理ガス供給部８０とバッファ室１００との間に設けられる。第２ガス供給管１０４は、バッファ室１００とガス噴出口１０２とを介して、空間Ｓに連通する。第２電磁弁１０６は、第２ガス供給管１０４に設けられる。処理ガス供給部８０から第２ガスライン８４に送出される処理ガスは、第２ガス供給管１０４、バッファ室１００を順に流れ、終端のガス噴出口１０２からステージ２０の周辺部に向かって略水平または斜め下向きに空間Ｓに噴射される。
第３ガスライン８６は、バッファ室１０８と、複数のガス噴出口１１０と、第３ガス供給管１１２と、第３電磁弁１１４とを備える。バッファ室１０８は、第１ガスライン８２に係るガス噴出口９４と第２ガスライン８４に係るバッファ室１００との間の高さ位置において、側壁１２ａの内部に設けられる。バッファ室１０８は、空間Ｓを囲む環状の形状を備える。ガス噴出口１１０は、バッファ室１０８と空間Ｓとの間に設けられる。ガス噴出口１１０は、バッファ室１００と空間Ｓとに連通する。複数のガス噴出口１１０は、側壁１２ａの内部において、バッファ室１０８の周回方向に等間隔で配置される。第３ガス供給管１１２は、処理ガス供給部８０とバッファ室１０８との間に設けられる。第３ガス供給管１１２は、バッファ室１０８とガス噴出口１１０とを介して、空間Ｓに連通する。第３電磁弁１１４は、第３ガス供給管１１２に設けられる。処理ガス供給部８０から第３ガスライン８６に送出される処理ガスは、第３ガス供給管１１２、バッファ室１０８を順に流れ、終端のガス噴出口１１０から誘電体窓１８の下面に沿って略水平に空間Ｓに噴射される。
図４の（ｂ）部に、第３ガスライン８６の要部の構成を示す。図４の（ｂ）部は、図３に示すプラズマ処理装置１０に含まれるバッファ室１０８およびガス噴出口１１０の構成の一例を示すチャンバ１２の断面図である。図４の（ｂ）部に示すように、一定の間隔を隔てて周回方向に分布する複数のガス噴出口１１０から、処理ガスが、空間Ｓの中心部に向かって均一な流量で逆放射状に噴出される。なお、第２ガスライン８４の要部（バッファ室１００およびガス噴出口１０２）の構成も、図４の（ｂ）部に示す構成と同様である。
プラズマ処理装置１０は、上記したガス導入機構において、第１ガスライン８２の第１ガス供給管９０と排気部（圧力調整器５５および排気装置５６）とを繋ぐバイパス排気ライン１１６と、バイパス電磁弁１１８とをさらに備える。図示の構成例では、排気孔１２ｈと圧力調整器５５との間の排気路にバイパス排気ライン１１６の一端（出口）が接続されるが、バイパス排気ライン１１６の出口は、圧力調整器５５と排気装置５６との間の排気路に接続されることができる。バイパス電磁弁１１８は、バイパス排気ライン１１６に設けられる。バイパス電磁弁１１８は、ノーマルクローズ式の電磁弁である。
制御部１２２は、マイクロコンピュータを有しており、プラズマ処理装置１０の各部、特に圧力調整器５５、排気装置５６、高周波電源５８、マッチングユニット６０、静電チャック２０ｂ用のスイッチ６６、マイクロ波発生器２８、処理ガス供給部８０、第１電磁弁９１，第２電磁弁１０６，第３電磁弁１１４、バイパス電磁弁１１８、ヒータＨＴ、ヒータＨＳ、ヒータＨＣＳ、ヒータＨＥＳ、伝熱ガス供給部、チラーユニット等の個々の動作、およびプラズマ処理装置１０の全体の動作を制御する。制御部１２２は、マン・マシン・インタフェース用のタッチパネル（図示せず）、および、プラズマ処理装置１０の諸動作を規定する各種プログラムや設定値等のデータを格納する記憶装置（図示せず）等にも接続されており、各種センサ類からの出力信号（例えば圧力センサ１２０からの圧力信号ＭＳＰ１、圧力センサ２１からの圧力信号ＭＳＰ２、温度センサ２２からの温度信号ＭＳＴ）を受け取る。
図５に、処理ガス供給部８０の構成を示す。図５は、図３に示すプラズマ処理装置１０に含まれる処理ガス供給部８０の構成を概略的に示す図である。処理ガス供給部８０は、ＳｉＨ４ガス源１５０と、Ｎ２ガス源１５２と、Ａｒガス源１５４と、Ｈ２ガス源１５６とを備える。処理ガス供給部８０は、さらに、主ＳｉＨ４ガスライン１５８、第１分岐ＳｉＨ４ガスライン１６０、第２分岐ＳｉＨ４ガスライン１６２、電磁弁１６４、電磁弁１６６、ＭＦＣ１６８（ＭＦＣ：Mass Flow Controller）、ＭＦＣ１７０と、主Ｎ２ガスライン１７２、第１分岐Ｎ２ガスライン１７４、第２分岐Ｎ２ガスライン１７６、電磁弁１７８、電磁弁１８０、ＭＦＣ１８２、ＭＦＣ１８４と、主Ａｒガスライン１８６、第１分岐Ａｒガスライン１８８、第２分岐Ａｒガスライン１９０、第３分岐Ａｒガスライン１９２、電磁弁１９４、電磁弁１９６、電磁弁１９８、ＭＦＣ２００、ＭＦＣ２０２、ＭＦＣ２０４と、主Ｈ２ガスライン２０６、第１分岐Ｈ２ガスライン２０８、第２分岐Ｈ２ガスライン２１０、電磁弁２１２、電磁弁２１４、ＭＦＣ２１６、ＭＦＣ２１８とを備える。
ＳｉＨ４ガス源１５０は、ＳｉＨ４ガスを所定の圧力で主ＳｉＨ４ガスライン１５８に送出する。Ｎ２ガス源１５２は、Ｎ２ガスを所定の圧力で主Ｎ２ガスライン１７２に送出する。Ａｒガス源１５４は、Ａｒガスを所定の圧力で主Ａｒガスライン１８６に送出する。Ｈ２ガス源１５６は、Ｈ２ガスを所定の圧力で主Ｈ２ガスライン２０６に送出する。
ＳｉＨ４ガス源１５０の出力ポートは、主ＳｉＨ４ガスライン１５８および第１分岐ＳｉＨ４ガスライン１６０を介して、第１ガスライン８２の第１ガス供給管９０に接続される。ＳｉＨ４ガス源１５０の出力ポートは、さらに、主ＳｉＨ４ガスライン１５８および第２分岐ＳｉＨ４ガスライン１６２を介して、第２ガスライン８４の第２ガス供給管１０４に接続される。電磁弁１６４は、第１分岐ＳｉＨ４ガスライン１６０に設けられる。電磁弁１６６は、第２分岐ＳｉＨ４ガスライン１６２に設けられる。ＭＦＣ１６８は、第１分岐ＳｉＨ４ガスライン１６０に設けられる。ＭＦＣ１７０は、第２分岐ＳｉＨ４ガスライン１６２に設けられる。
ＭＦＣ１６８は、第１分岐ＳｉＨ４ガスライン１６０におけるＳｉＨ４ガスの流量を検出し、この検出結果を示す信号を制御部１２２に送信する。制御部１２２は、ＭＦＣ１６８から受信した検出結果に基づいて、ＳｉＨ４ガスの流量を制御するための制御信号をＭＦＣ１６８に送信する。ＭＦＣ１６８は、制御部１２２からの制御信号に応じて第１ガスライン８２におけるＳｉＨ４ガスの流量（ガス噴出口９４からチャンバ１２内に送出されるＳｉＨ４ガスの流量）の増減を行う。ＭＦＣ１７０は、第２分岐ＳｉＨ４ガスライン１６２におけるＳｉＨ４ガスの流量を検出し、この検出結果を示す信号を制御部１２２に送信する。制御部１２２は、ＭＦＣ１７０から受信した検出結果に基づいて、ＳｉＨ４ガスの流量を制御するための制御信号をＭＦＣ１７０に送信する。ＭＦＣ１７０は、制御部１２２からの制御信号に応じて第２ガスライン８４におけるＳｉＨ４ガスの流量（ガス噴出口１０２からチャンバ１２内に送出されるＳｉＨ４ガスの流量）の増減を行う。
Ｎ２ガス源１５２の出力ポートは、主Ｎ２ガスライン１７２および第１分岐Ｎ２ガスライン１７４を介して、第１ガスライン８２の第１ガス供給管９０に接続される。Ｎ２ガス源１５２の出力ポートは、さらに、主Ｎ２ガスライン１７２および第２分岐Ｎ２ガスライン１７６を介して、第２ガスライン８４の第２ガス供給管１０４に接続される。電磁弁１７８は、第１分岐Ｎ２ガスライン１７４に設けられる。電磁弁１８０は、第２分岐Ｎ２ガスライン１７６に設けられる。ＭＦＣ１８２は、第１分岐Ｎ２ガスライン１７４に設けられる。ＭＦＣ１８４は、第２分岐Ｎ２ガスライン１７６に設けられる。
ＭＦＣ１８２は、第１分岐Ｎ２ガスライン１７４におけるＮ２ガスの流量を検出し、この検出結果を示す信号を制御部１２２に送信する。制御部１２２は、ＭＦＣ１８２から受信した検出結果に基づいて、Ｎ２ガスの流量を制御するための制御信号をＭＦＣ１８２に送信する。ＭＦＣ１８２は、制御部１２２からの制御信号に応じて第１ガスライン８２におけるＮ２ガスの流量（ガス噴出口９４からチャンバ１２内に送出されるＮ２ガスの流量）の増減を行う。ＭＦＣ１８４は、第２分岐Ｎ２ガスライン１７６におけるＮ２ガスの流量を検出し、この検出結果を示す信号を制御部１２２に送信する。制御部１２２は、ＭＦＣ１８４から受信した検出結果に基づいて、Ｎ２ガスの流量を制御するための制御信号をＭＦＣ１８４に送信する。ＭＦＣ１８４は、制御部１２２からの制御信号に応じて第２ガスライン８４におけるＮ２ガスの流量（ガス噴出口１０２からチャンバ１２内に送出されるＮ２ガスの流量）の増減を行う。
Ａｒガス源１５４の出力ポートは、主Ａｒガスライン１８６および第１分岐Ａｒガスライン１８８を介して、第１ガスライン８２の第１ガス供給管９０に接続される。Ａｒガス源１５４の出力ポートは、さらに、主Ａｒガスライン１８６および第２分岐Ａｒガスライン１９０を介して、第２ガスライン８４の第２ガス供給管１０４に接続される。Ａｒガス源１５４の出力ポートは、さらに、主Ａｒガスライン１８６および第３分岐Ａｒガスライン１９２を介して、第３ガスライン８６の第３ガス供給管１１２に接続される。電磁弁１９４は、第１分岐Ａｒガスライン１８８に設けられる。電磁弁１９６は、第２分岐Ａｒガスライン１９０に設けられる。電磁弁１９８は、第３分岐Ａｒガスライン１９２に設けられる。ＭＦＣ２００は、第１分岐Ａｒガスライン１８８に設けられる。ＭＦＣ２０２は、第２分岐Ａｒガスライン１９０に設けられる。ＭＦＣ２０４は、第３分岐Ａｒガスライン１９２に設けられる。
ＭＦＣ２００は、第１分岐Ａｒガスライン１８８におけるＡｒガスの流量を検出し、この検出結果を示す信号を制御部１２２に送信する。制御部１２２は、ＭＦＣ２００から受信した検出結果に基づいて、Ａｒガスの流量を制御するための制御信号をＭＦＣ２００に送信する。ＭＦＣ２００は、制御部１２２からの制御信号に応じて第１ガスライン８２におけるＡｒガスの流量（ガス噴出口９４からチャンバ１２内に送出されるＡｒガスの流量）の増減を行う。ＭＦＣ２０２は、第２分岐Ａｒガスライン１９０におけるＡｒガスの流量を検出し、この検出結果を示す信号を制御部１２２に送信する。制御部１２２は、ＭＦＣ２０２から受信した検出結果に基づいて、Ａｒガスの流量を制御するための制御信号をＭＦＣ２０２に送信する。ＭＦＣ２０２は、制御部１２２からの制御信号に応じて第２ガスライン８４におけるＡｒガスの流量（ガス噴出口１０２からチャンバ１２内に送出されるＡｒガスの流量）の増減を行う。ＭＦＣ２０４は、第３分岐Ａｒガスライン１９２におけるＡｒガスの流量を検出し、この検出結果を示す信号を制御部１２２に送信する。制御部１２２は、ＭＦＣ２０４から受信した検出結果に基づいて、Ａｒガスの流量を制御するための制御信号をＭＦＣ２０４に送信する。ＭＦＣ２０４は、制御部１２２からの制御信号に応じて第３ガスライン８６におけるＡｒガスの流量（ガス噴出口１１０からチャンバ１２内に送出されるＡｒガスの流量）の増減を行う。
Ｈ２ガス源１５６の出力ポートは、主Ｈ２ガスライン２０６および第１分岐Ｈ２ガスライン２０８を介して、第１ガスライン８２の第１ガス供給管９０に接続される。Ｈ２ガス源１５６の出力ポートは、さらに、主Ｈ２ガスライン２０６および第２分岐Ｈ２ガスライン２１０を介して、第２ガスライン８４の第２ガス供給管１０４に接続される。電磁弁２１２は、第１分岐Ｈ２ガスライン２０８に設けられる。電磁弁２１４は、第２分岐Ｈ２ガスライン２１０に設けられる。ＭＦＣ２１６は、第１分岐Ｈ２ガスライン２０８に設けられる。ＭＦＣ２１８は、第２分岐Ｈ２ガスライン２１０に設けられる。
ＭＦＣ２１６は、第１分岐Ｈ２ガスライン２０８におけるＨ２ガスの流量を検出し、この検出結果を示す信号を制御部１２２に送信する。制御部１２２は、ＭＦＣ２１６から受信した検出結果に基づいて、Ｈ２ガスの流量を制御するための制御信号をＭＦＣ２１６に送信する。ＭＦＣ２１６は、制御部１２２からの制御信号に応じて第１ガスライン８２におけるＨ２ガスの流量（ガス噴出口９４からチャンバ１２内に送出されるＨ２ガスの流量）の増減を行う。ＭＦＣ２１８は、第２分岐Ｈ２ガスライン２１０におけるＨ２ガスの流量を検出し、この検出結果を示す信号を制御部１２２に送信する。制御部１２２は、ＭＦＣ２１８から受信した検出結果に基づいて、Ｈ２ガスの流量を制御するための制御信号をＭＦＣ２１８に送信する。ＭＦＣ２１８は、制御部１２２からの制御信号に応じて第２ガスライン８４におけるＨ２ガスの流量（ガス噴出口１０２からチャンバ１２内に送出されるＨ２ガスの流量）の増減を行う。
次いで、図６および図７を参照して、方法ＭＴについて説明する。図６は、方法ＭＴの成膜処理の内容を示すフローチャートである。図７は、図６に示すフローチャートの成膜処理が図１に示す被処理体Ｗ１に施されることによって形成される基板生産物Ｗ２の断面の構成を示す図である。
方法ＭＴの主要な工程として、方法ＭＴは、図７に示す工程ＳＴ１〜工程ＳＴ３を備える。まず、方法ＭＴにおいて、プロセスモジュールＰＭ１（エッチング装置）において被処理体Ｗ１の積層部１４５をエッチングによって形成する（工程ＳＴ１）。工程ＳＴ１の後に、プロセスモジュールＰＭ１で行われたエッチング処理によって積層部１４５が形成された被処理体Ｗ１をプロセスモジュールＰＭ１からプロセスモジュールＰＭ２（成膜装置であるプラズマ処理装置１０）に移動する（工程ＳＴ２）。工程ＳＴ２の後に、プロセスモジュールＰＭ２において被処理体Ｗ１に対し成膜処理を行い、基板生産物Ｗ２を形成する（工程ＳＴ３）。工程ＳＴ３の後にはチャンバ１２に対し排気またはパージングが行われる。
工程ＳＴ３の成膜処理は、下記の成膜条件のもとで、水素を含む処理ガス（具体的にはＳｉＨ４ガス、Ｎ２ガスおよびＨ２ガスを含む処理ガス）を用いたプラズマＣＶＤによって、トンネル障壁層１３８の第１表面ＳＦ１と被処理体Ｗ１の積層部１４５の第２表面ＳＦ２（凸状をした積層部１４５の上端の表面および側面であり、積層部１４５において外に露出している表面である。）とに絶縁膜１４６ａおよび絶縁膜１４６ｂを順に成膜する。
［工程ＳＴ３における成膜条件］
マイクロ波のパワー：０．５［ｋＷ］以上４［ｋＷ］以下。
チャンバ１２の内圧（全圧）：２００［ｍＴｏｒｒ］以上１５００［ｍＴｏｒｒ］以下。
処理温度（ステージ２０の表面温度）：３０℃以上３００℃以下。
ＳｉＨ４ガスの流量：１［ｓｃｃｍ］以上５０［ｓｃｃｍ］以下。
Ｎ２ガスの流量：１［ｓｃｃｍ］以上５０［ｓｃｃｍ］以下。
Ａｒガスの流量：５０［ｓｃｃｍ］以上３０００［ｓｃｃｍ］以下。
Ｈ２ガスの流量：２００［ｓｃｃｍ］以下。
チャンバ１２の水素分圧：１５［ｍＴｏｒｒ］以下。
工程ＳＴ３において、ＳｉＨ４ガス、Ｎ２ガス、Ｈ２ガス、およびＡｒガスは、第１ガス供給管９０を介してガス噴出口９４から空間Ｓに供給され、さらに、第２ガスライン８４を介してガス噴出口１０２から空間Ｓに供給される。Ａｒガスは、さらに、第３ガスライン８６を介してガス噴出口１１０から空間Ｓに供給される。チャンバ１２の内圧（全圧）は、制御部１２２が圧力調整器５５および排気装置５６を制御することによって、増減される。チャンバ１２の水素分圧は、制御部１２２が、処理ガス供給部８０のＭＦＣ２１６およびＭＦＣ２１８を制御してＨ２ガスの流量を増減することによって増減される。また、チャンバ１２内の水素分圧は、ＭＦＣ２１６およびＭＦＣ２１８によって検出されるＨ２ガスの流量に基づいて制御部１２２によって算出される。
プロセスモジュールＰＭ１、プロセスモジュールＰＭ２、およびトランスファーチャンバＴＣを含む処理システムＰＳの内側は、予め設定された内圧となるように、少なくともプロセスモジュールＰＭ１においてエッチング処理が行われる工程ＳＴ１の前には真空排気またはパージングが予め行われ、少なくとも工程ＳＴ１〜工程ＳＴ３では一貫（継続）して、酸素を含む外気に対して気密に保持される。従って、被処理体Ｗ１は、酸素に対する曝露が十分に抑制された状態でプロセスモジュールＰＭ１において行われるエッチング処理（工程ＳＴ１）によって形成され、工程ＳＴ１の後、エッチング処理が行われたプロセスモジュールＰＭ１から成膜処理が行われるプロセスモジュールＰＭ２に被処理体Ｗ１を移動する工程ＳＴ２において、被処理体Ｗ１は、酸素に対する曝露が十分に抑制された状態で、プロセスモジュールＰＭ１からプロセスモジュールＰＭ２に移動されプロセスモジュールＰＭ２に格納される（工程ＳＴ２）。そして工程ＳＴ２の後、酸素に対する被処理体Ｗ１の曝露が十分に抑制された状態で、プロセスモジュールＰＭ２において被処理体Ｗ１に対し成膜処理が行われる（工程ＳＴ３）。すなわち工程ＳＴ１と工程ＳＴ２と工程ＳＴ３とは一貫して酸素が排気された状態で行われる。真空排気では純度９９．９９９％のＮ２ガスによるパージングが行われ、この真空排気によって、気圧が例えば１００［ｍＴｏｒｒ］以下となることができ、特に酸素分圧が例えば０．００１［ｍＴｏｒｒ］以下となるとこがでる。気圧の測定には圧力センサ（キャパシタンスマノメータ）などが用いられる。
絶縁膜１４６ａおよび絶縁膜１４６ｂは、共に、ＳｉＮ膜である。絶縁膜１４６ａの厚さは、絶縁膜１４６ｂの厚さよりも小さい。このように比較的に膜厚の薄い絶縁膜１４６ａをまず設ける理由は、絶縁膜１４６ａと第１表面ＳＦ１および第２表面ＳＦ２との間に隙間が生じないようにするためである。このような隙間が生じると、例えば後に加熱処理が行われれば、熱によって隙間が膨張し、この膨張によって被処理体Ｗ１の第１表面ＳＦ１および第２表面ＳＦ２が損傷を受け、この損傷を受けた箇所から表面特性が損なわれ、よって特に垂直磁気異方性等が損なわれるおそれがある。
以上説明した方法ＭＴによれば、処理システムＰＳは、工程ＳＴ１のエッチング処理を行うプロセスモジュールＰＭ１と、工程ＳＴ３の成膜処理を行うプロセスモジュールＰＭ２と、酸素を含む外気に対して気密な状態でプロセスモジュールＰＭ１およびプロセスモジュールＰＭ２を連結するトランスファーチャンバＴＣと、を備えており、プロセスモジュールＰＭ１、プロセスモジュールＰＭ２、およびトランスファーチャンバＴＣは、何れも、酸素を含む外気に対して気密であり、プロセスモジュールＰＭ１においてエッチング処理を行う工程ＳＴ１と被処理体Ｗ１をプロセスモジュールＰＭ１からプロセスモジュールＰＭ２に移動する工程ＳＴ２とプロセスモジュールＰＭ２において被処理体Ｗ１に成膜処理を行う工程ＳＴ３とは一貫して酸素が排気された状態で行われる。従って、工程ＳＴ１と工程ＳＴ２と工程ＳＴ３とは一貫して（エッチング処理の開始から成膜処理の完了まで一貫して）酸素を含む外気に対して気密に保持されることとなり、よって酸素に対する被処理体Ｗ１の曝露が十分に抑制される。具体的には、ＣｏＦｅを含む第２磁性層１４０につき酸化反応（ＣｏＦｅ＋Ｏ→ＣｏＦｅＯ）等の発生を抑制でき、ＭｇＯを含むトンネル障壁層１３８につき潮解反応等の発生を抑制できる。
また、方法ＭＴによれば、プラズマＣＶＤによる成膜処理の実行時のチャンバ１２における水素分圧が、比較的に低い１５［ｍＴｏｒｒ］以下となっている。従って、チャンバ１２において水素プラズマが十分に低減されるので、第２磁性層１４０に対し、組成の変化、Ｃｏ原子またはＦｅ原子の離脱、結晶配向性の変化（アモルファス化）、水素進入による格子間隔の変化、等の影響が低減され、さらに、トンネル障壁層１３８に対し、還元反応（ＭｇＯＨおよびＭｇの生成）、等の影響が低減される。
また、方法ＭＴによれば、プラズマＣＶＤによる成膜処理の実行時のチャンバ１２の内圧が、比較的に高い２００［ｍＴｏｒｒ］以上１５００［ｍＴｏｒｒ］以下となっている。従って、チャンバ１２においてイオン密度の上昇が十分に抑制されるので、トンネル障壁層１３８および第２磁性層１４０に対するスパッタ、結晶配向性の変化（アモルファス化）、温度上昇による界面特性の変化（第２磁性層１４０の場合には垂直磁気異方性の劣化）、等の影響が低減される。
図８〜図１１を参照して方法ＭＴの成膜処理によって奏される上記の効果をさらに具体的に説明する。まず、図８、及び図９の（ａ）部〜（ｃ）部を参照して、方法ＭＴの成膜処理で用いられるチャンバ１２の内圧と、被処理体Ｗ１へのプラズマ入熱との関係について説明する。プラズマＣＶＤが行われている場合にチャンバ１２の内圧が低いほど、ステージ２０に対するプラズマ入熱が増加し、よって、ステージ２０上に載置される被処理体Ｗ１の第２磁性層１４０に加えられる熱も増加する。
図８は、測定によって得られたチャンバ１２の内圧とステージ２０へのプラズマ入熱との相関を示す。図８に示す結果は、Ａｒガスのプラズマによって得られた測定結果である。図８の横軸はチャンバ１２の内圧［ｍＴｏｒｒ］を示し、図８の縦軸はステージ２０へのプラズマ入熱［Ｗ］を示す。測定結果ＰＬ１〜ＰＬ３は、ステージ２０の表面温度が２５０℃の場合に得られた値である。測定結果ＰＬ１は、内圧が１５０［ｍＴｏｒｒ］の場合のプラズマ入熱の測定値であり、測定結果ＰＬ２は、内圧が３５０［ｍＴｏｒｒ］の場合のプラズマ入熱の測定値であり、測定結果ＰＬ３は、内圧が９５０［ｍＴｏｒｒ］の場合のプラズマ入熱の測定値である。測定結果ＰＬ４は、ステージ２０の表面温度が３００℃の場合に得られた値であり、内圧が３０［ｍＴｏｒｒ］の場合のプラズマ入熱の測定値である。ステージ２０の表面温度が２５０℃で内圧が３０［ｍＴｏｒｒ］の場合にも測定結果ＰＬ４と同程度のプラズマ入熱の測定値が得られる。また、ステージ２０の表面温度が２５０℃で内圧が３０［ｍＴｏｒｒ］より大きく１５０［ｍＴｏｒｒ］未満の範囲の場合におけるプラズマ入熱も測定可能であり、内圧の当該範囲においては内圧の上昇に伴ってプラズマ入熱も上昇する。図８に示すように、ステージ２０へのプラズマ入熱はチャンバ１２の内圧に依存し、チャンバ１２の内圧が低いほど、ステージ２０へのプラズマ入熱が増加する。ステージ２０に被処理体Ｗ１が載置されている場合、ステージ２０へのプラズマ入熱が高いほど、それに応じてステージ２０に載置されている被処理体Ｗ１の第２磁性層１４０に加えらる熱も増加し、よって第２磁性層１４０の垂直磁気異方性が劣化する（例えば、非特許文献２のＦＩＧ．１を参照）。
上記した図８に示すチャンバ１２の内圧とプラズマ入熱との相関は、図９の（ａ）部〜（ｂ）部に示す結果から理解することができる。図９の（ａ）部〜（ｃ）部は、図８に示す測定結果を得た場合と同様にＡｒガスのプラズマを用いたプラズマＣＶＤが行われている場合において、ステージ２０のヒータＨＣＳおよびヒータＨＥＳによって消費される消費電力の総計（以下、図９の（ａ）部〜（ｃ）部の説明においては、ヒータ電力と総称する）が時間経過に伴って変化する様子を、チャンバ１２の内圧に応じて示す。
図９の（ａ）部〜（ｃ）部において、横軸は経過時間［ｓｅｃ］を示し、左縦軸はステージ２０の表面温度［℃］を示し、右縦軸はヒータ電力［Ｗ］を示す。図９の（ａ）部は、チャンバ１２の内圧が１５０［ｍＴｏｒｒ］の場合に得られた測定結果を示す。図９の（ｂ）部は、チャンバ１２の内圧が３５０［ｍＴｏｒｒ］の場合に得られた測定結果を示す。図９の（ｃ）部は、チャンバ１２の内圧が９５０［ｍＴｏｒｒ］の場合に得られた測定結果を示す。図９の（ａ）部に示す測定結果Ｃｖ１１、図９の（ｂ）部に示す測定結果Ｃｖ２１、および図９の（ｃ）部に示す測定結果Ｃｖ３１は、何れもステージ２０の表面温度である。図９の（ａ）部に示す測定結果Ｃｖ１２、図９の（ｂ）部に示す測定結果Ｃｖ２２、および図９の（ｃ）部に示す測定結果Ｃｖ３２は、何れもヒータ電力である。
ステージ２０の表面温度が所定の値に保持される場合、ステージ２０へのプラズマ入熱とヒータ電力との合計は、ステージ２０に供給される総熱量に対応しており、よって略一定に保たれる必要があるので、このことによりヒータ電力の値からステージ２０へのプラズマ入熱の値が推定可能となる。従って、図９の（ａ）部〜（ｃ）部に示すように、プラズマＣＶＤが行われている場合にステージ２０の表面温度が２５０℃の程度に保持される場合、チャンバ１２の内圧が低いほどヒータ電力に対する依存性（具体的には、ヒータ電力の変動幅、および平均値（図示略））が低減するので、チャンバ１２の内圧が低いほどステージ２０へのプラズマ入熱が増加することがわかる。ステージ２０に被処理体Ｗ１が載置されている場合、ステージ２０へのプラズマ入熱が高いほど、それに応じてステージ２０に載置されている被処理体Ｗ１の磁性層に加えらる熱も増加し、よってこの磁性層の垂直磁気異方性は劣化する。
図８に示す結果、および図９の（ａ）部〜（ｃ）部に示す結果に対し、本実施形態では、方法ＭＴの成膜処理において、プラズマＣＶＤが行われている場合のチャンバ１２の内圧は、比較的に高い２００［ｍＴｏｒｒ］以上１５００［ｍＴｏｒｒ］以下となっている。従って、方法ＭＴの成膜処理においては、プラズマＣＶＤが行われている場合に被処理体Ｗ１へのプラズマ入熱が十分に抑制されるので、被処理体Ｗ１の第２磁性層１４０の垂直磁気異方性も十分に保持される。
次に、図１０の（ａ）部および（ｂ）部を参照して、方法ＭＴの成膜処理で用いられるチャンバ１２の内圧と、ステージ２０の周囲の電子密度との関係について説明する。図１０（ａ）部は、Ａｒガスのプラズマを用いたプラズマＣＶＤが行われている場合において、ステージ２０の径方向の位置に応じたステージ２０の表面の近傍（具体的には、静電チャック２０ｂの表面から５［ｍｍ］程度の高さ位置）における電子密度を、チャンバ１２の複数の内圧（１００［ｍＴｏｒｒ］、２００［ｍＴｏｒｒ］、３００［ｍＴｏｒｒ］、４００［ｍＴｏｒｒ］、５００［ｍＴｏｒｒ］）ごとにＰＡＰ（Plasma Absorption Probe）によって測定した測定結果を示す。
図１０の（ａ）部の横軸は、ステージ２０の径方向の位置［ｍｍ］を示し、図１０の（ｂ）部の縦軸は、電子密度［／ｃｍ３］を示す。図１０の（ｂ）部は、図１０の（ａ）部に示す電子密度の測定結果をチャンバ１２の内圧ごとに平均した平均値を示す。図１０の（ｂ）部の横軸は、チャンバ１２の内圧［ｍＴｏｒｒ］を示し、図１０の（ｂ）部の縦軸は、電子密度［／ｃｍ３］を示す。図１０の（ｂ）部に示す測定結果ＰＬ５は、１００［ｍＴｏｒｒ］の内圧で測定した図１０の（ａ）部に示す電子密度の測定結果を平均した平均値である。図１０の（ｂ）部に示す測定結果ＰＬ６は、２００［ｍＴｏｒｒ］の内圧で測定した図１０の（ａ）部に示す電子密度の測定結果を平均した平均値である。図１０の（ｂ）部に示す測定結果ＰＬ７は、３００［ｍＴｏｒｒ］の内圧で測定した図１０の（ａ）部に示す電子密度の測定結果を平均した平均値である。図１０の（ｂ）部に示す測定結果ＰＬ８は、４００［ｍＴｏｒｒ］の内圧で測定した図１０の（ａ）部に示す電子密度の測定結果を平均した平均値である。図１０の（ｂ）部に示す測定結果ＰＬ９は、５００［ｍＴｏｒｒ］の内圧で測定した図１０の（ａ）部に示す電子密度の測定結果を平均した平均値である。
図１０の（ａ）部および（ｂ）部に示す結果によれば、チャンバ１２の内圧が２００［ｍＴｏｒｒ］を下回る範囲の場合、電子密度が比較的に高くなり、チャンバ１２の内圧が低下するほど電子密度が上昇する傾向があることがわかる。図１０の（ａ）部および（ｂ）部に示す結果に対し、本実施形態では、方法ＭＴの成膜処理において、プラズマＣＶＤの実行時のチャンバ１２の内圧は比較的に高い２００［ｍＴｏｒｒ］以上１５００［ｍＴｏｒｒ］以下となっている。従って、電子密度の上昇が抑制され、よってイオン密度の上昇が十分に抑制されるので、ステージ２０の上に被処理体Ｗ１が載置されている場合には、トンネル障壁層１３８および第２磁性層１４０に対するスパッタ、結晶配向性の変化（アモルファス化）、温度上昇による界面特性の変化（第２磁性層１４０の場合には垂直磁気異方性の劣化）、等の影響が低減される。
次に、図１１を参照して、方法ＭＴの成膜処理で用いられるチャンバ１２の水素分圧と、ステージ２０の上に載置される被処理体Ｗ１の第２磁性層１４０の保磁力との関係について説明する。図１１は、水素を含む処理ガス（具体的にはＳｉＨ４ガス、Ｎ２ガス、およびＨ２ガスを含む処理ガス）のプラズマを用いたプラズマＣＶＤによって被処理体Ｗ１に絶縁膜１４６ａおよび絶縁膜１４６ｂが形成された場合において、プラズマＣＶＤが行われたチャンバ１２の内側の水素分圧［ｍＴｏｒｒ］と、当該プラズマＣＶＤが被処理体Ｗ１に施されて得られた基板生産物Ｗ２の第２磁性層１４０の保磁力［Ｏｅ］とを測定した測定結果を示す。
図１１の横軸は、チャンバ１２の内側の水素分圧［ｍＴｏｒｒ］を示し、図１１の縦軸は、第２磁性層１４０の保磁力［Ｏｅ］を示す。図１１に示す測定結果ＰＬ１０は、チャンバ１２の内圧が４５０［ｍＴｏｒｒ］のもとで測定して得られた結果である。図１１に示す測定結果ＰＬ１１は、チャンバ１２の内圧が６００［ｍＴｏｒｒ］のもとで測定して得られた結果である。図１１に示す測定結果ＰＬ１２は、チャンバ１２の内圧が４５０［ｍＴｏｒｒ］のもとで測定して得られた結果である。図１１に示す測定結果ＰＬ１３は、チャンバ１２の内圧が４００［ｍＴｏｒｒ］のもとで測定して得られた結果である。図１１に示す測定結果ＰＬ１４は、チャンバ１２の内圧が５０［ｍＴｏｒｒ］のもとで測定して得られた結果である。
図１１に示す結果によれば、チャンバ１２の内圧が２００［ｍＴｏｒｒ］以上１５００［ｍＴｏｒｒ］以下（特に４００［ｍＴｏｒｒ］以上６００［ｍＴｏｒｒ］以下）のもとであって、さらに水素分圧が１５［ｍＴｏｒｒ］以下のもとでプラズマＣＶＤが被処理体Ｗ１に施され、基板生産物Ｗ２が得られた場合には、基板生産物Ｗ２の第２磁性層１４０の保磁力は十分に高い１６０［Ｏｅ］の程度となっていることがわかる。
チャンバ１２の内圧が２００［ｍＴｏｒｒ］以上１５００［ｍＴｏｒｒ］以下（特に４００〜６００［ｍＴｏｒｒ］）のもとであって、さらに水素分圧が１５［ｍＴｏｒｒ］以下のもとでプラズマＣＶＤが被処理体Ｗ１に施される場合には、水素プラズマが十分に低減されるので、第２磁性層１４０に対し、組成の変化、Ｃｏ原子またはＦｅ原子の離脱、結晶配向性の変化（アモルファス化）、水素進入による格子間隔の変化、等の影響が低減され、さらに、トンネル障壁層１３８に対し、還元反応（ＭｇＯＨおよびＭｇの生成）、等の影響が低減される。
以上、好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更され得ることは、当業者によって認識される。本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。
１０…プラズマ処理装置、１００，１０８…バッファ室、１０２，１１０，９４…ガス噴出口、１０４…第２ガス供給管、１０６…第２電磁弁、１１２…第３ガス供給管、１１４…第３電磁弁、１１６…バイパス排気ライン、１１８…バイパス電磁弁、１２…チャンバ、１２０，２１…圧力センサ、１２２…制御部、１２ａ…側壁、１２ｂ…底部、１２ｃ…天井部、１２ｈ…排気孔、１３０…ＭＲＡＭ素子、１３１…支持基体、１３２…第１電極層、１３４…ピン止め層、１３６…第１磁性層、１３８…トンネル障壁層、１４…マイクロ波供給部、１４０…第２磁性層、１４２…第２電極層、１４４…マスク層、１４５…積層部、１４６ａ，１４６ｂ，２０ｅ，２０ｆ…絶縁膜、１５…アンテナ、１５０…ＳｉＨ４ガス源、１５２…Ｎ２ガス源、１５４…Ａｒガス源、１５６…Ｈ２ガス源、１５８…主ＳｉＨ４ガスライン、１６…同軸導波管、１６０…第１分岐ＳｉＨ４ガスライン、１６２…第２分岐ＳｉＨ４ガスライン、１６４，１６６，１７８，１８０，１９４，１９６，１９８，２１２，２１４…電磁弁、１６８，１７０，１８２，１８４，２００，２０２，２０４，２１６，２１８…ＭＦＣ、１６ａ…外側導体、１６ｂ…内側導体、１７２…主Ｎ２ガスライン、１７４…第１分岐Ｎ２ガスライン、１７６…第２分岐Ｎ２ガスライン、１８…誘電体窓、１８６…主Ａｒガスライン、１８８…第１分岐Ａｒガスライン、１８ａ…凹部、１８ｂ…窪み、１９０…第２分岐Ａｒガスライン、１９２…第３分岐Ａｒガスライン、２０…ステージ、２０６…主Ｈ２ガスライン、２０８…第１分岐Ｈ２ガスライン、２０ａ…サセプタ、２０ｂ…静電チャック、２０ｄ…電極、２０ｇ…冷媒室、２１０…第２分岐Ｈ２ガスライン、２２…温度センサ、２６…封止部材、２８…マイクロ波発生器、３０…チューナ、３２…導波管、３４…モード変換器、３６…冷却ジャケット、３８…誘電体板、４０…スロット板、４０ａ…スロット対、４０ｂ，４０ｃ…スロット孔、４６，４８…筒状支持部、５０…排気路、５２…バッフル板、５４…排気管、５５，ＴＣＰ１…圧力調整器、５６，ＴＣＰ２…排気装置、５８…高周波電源、６０…マッチングユニット、６２…給電棒、６４…直流電源、６６…スイッチ、６８…被覆線、７０，７２…配管、７４…ガス供給管、８０…処理ガス供給部、８２…第１ガスライン、８４…第２ガスライン、８６…第３ガスライン、８８，９２ａ，９６…ガス流路、９０…第１ガス供給管、９１…第１電磁弁、９２…コネクタ部、ＣＡａ，ＣＡｂ，ＣＡｃ，ＣＡｄ…収容容器、Ｃｖ１１，Ｃｖ１２，Ｃｖ２１，Ｃｖ２２，Ｃｖ３１，Ｃｖ３２，ＰＬ１，ＰＬ１０，ＰＬ１１，ＰＬ１２，ＰＬ１３，ＰＬ２，ＰＬ３，ＰＬ４，ＰＬ５，ＰＬ６，ＰＬ７，ＰＬ８，ＰＬ９…測定結果、Ｆ…フォーカスリング、ＨＣＳ，ＨＥＳ，ＨＳ，ＨＴ…ヒータ、ＬＤＭ…ローダモジュール、ＬＬ１，ＬＬ２…ロードロックチャンバ、ＭＳＰ１，ＭＳＰ２…圧力信号、ＭＳＴ…温度信号、ＭＴ…方法、ＰＭ１，ＰＭ２，ＰＭ３，ＰＭ４…プロセスモジュール、ＰＳ…処理システム、Ｒｂ１，Ｒｂ２…搬送ロボット、Ｓ…空間、ＳＦ１…第１表面、ＳＦ２…第２表面、ＳＴａ，ＳＴｂ，ＳＴｃ，ＳＴｄ…基板載置台、ＴＣ…トランスファーチャンバ、Ｗ１…被処理体、Ｗ２…基板生産物、ＷＣ…冷媒。

Claims (3)

  1. 被処理体を処理する方法であって、該被処理体は、第１磁性層と、該第１磁性層の上に設けられるトンネル障壁層と、該トンネル障壁層の第１表面に設けられ凸状に延びる積層部とを有し、該積層部は、該トンネル障壁層の該第１表面に設けられる第２磁性層を有し、該方法は、
    エッチング処理を行う第１処理容器と、成膜処理を行う第２処理容器と、該第１処理容器および該第２処理容器を連結する連結部とを有する処理システムによって行われ、
    前記エッチング処理を行う工程であり、前記第１処理容器において前記被処理体の前記積層部をエッチングによって形成する該工程と、
    前記第１処理容器で行われた前記エッチング処理によって前記積層部が形成された前記被処理体を前記第１処理容器から前記第２処理容器に移動する工程と、
    前記移動する前記工程の後に前記第２処理容器において前記被処理体に対し前記成膜処理を行う工程と、
    を含み、
    前記成膜処理を行う工程は、水素を含む処理ガスのプラズマによって、前記トンネル障壁層の前記第１表面と前記積層部の第２表面とに絶縁膜を成膜し、
    前記第２処理容器の内圧は、前記成膜処理を行う前記工程において、２００ｍＴｏｒｒ以上１５００ｍＴｏｒｒ以下であり、
    前記第２処理容器の水素分圧は、前記成膜処理を行う前記工程において、１５ｍＴｏｒｒ以下であり、
    前記第１処理容器、前記第２処理容器、および前記連結部は、酸素を含む外気に対して気密であり、
    前記連結部は、前記第１処理容器および前記第２処理容器を、酸素を含む外気に対して気密に連結し、
    前記エッチング処理を行う前記工程と前記第２処理容器に移動する前記工程と前記成膜処理を行う前記工程とは、一貫して酸素が排気された状態で行われ、
    前記処理ガスは、ＳｉＨ４ガス、Ｎ２ガス、およびＨ２ガスを含み、
    前記絶縁膜は、ＳｉＮの膜である、
    方法。
  2. 前記トンネル障壁層は、ＭｇＯを含む、請求項１に記載の方法。
  3. 前記第２磁性層は、ＣｏＦｅを含む、請求項１または請求項２に記載の方法。
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