KR20050012144A - 자성 재료의 드라이 에칭 방법 - Google Patents

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Abstract

비유기 재료로 이루어진 마스크재를 이용하여 자성 재료를 에칭하는 경우에, 애프터 코로젼 처리, 에칭 장치에 대한 내부식성 대책이 불필요하고, 자기 특성을 열화시켜 버리는 에칭 데미지를 감소시킬 수 있는 드라이 에칭 방법을 제안한다.
에칭 가스로서 수산기를 적어도 1개 이상 갖는 알콜을 이용하여, 해당 에칭 가스의 플라즈마를 형성하고, 비유기계 재료로 이루어진 마스크재를 이용하여 자성 재료를 드라이 에칭하는 방법. 수산기를 1개 갖는 알콜이 에칭 가스로서 이용되는 경우, 해당 에칭 가스는, 메탄올(CH30H), 에탄올(C2H50H), 프로판올(C3H70H)로 이루어진 군으로부터 선택된 알콜이다.

Description

자성 재료의 드라이 에칭 방법{METHOD FOR DRY ETCHING MAGNETIC MATERIAL}
이 발명은, 드라이 에칭 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, FeNi, CoFe, FeMn, CoPt 등의 자성 박막의 미세 가공에 유용한 드라이 에칭 방법에 관한 것이다.
DRAM 수준의 집적 밀도이고 SRAM 수준의 고속성을 가지며, 또한 무제한으로 고쳐쓸 수 있는 메모리로서 집적화 자기 메모리인　 MRAM(magnetic random access memory)이 주목받고 있다. 또한, GMR(거대 자기 저항)이나 TMR(터널링 자기 저항)과 같은 자기 저항 소자를 구성하는 박막 자기 헤드나 자기 센서 등의 개발이 급속하게 진행되고 있다.
지금까지, 자성 재료의 에칭 가공에는, 이온 밀링이 자주 쓰여지고 왔었다. 그러나, 이온 밀링은 물리적인 스퍼터 에칭이기 때문에, 마스크가 되는 각종 재료에 대해 선택성을 취하기 어렵고, 가공 형상도 피에칭 재료의 아랫부분이 테이퍼 형상이 되는 등의 과제가 생겼다. 그 때문에, 특히 미세한 가공 기술이 요구되는 대용량의 MRAM의 제조에는 적합하지 않고, 300mm의 큰 면적 기판에서 균일성을 좋게 가공하는 것이 어렵고, 수율이 오르지 않는 것이 것이 현재의 상태이었다.
이와 같은 이온 밀링 대신에 반도체 산업에서 배양되어 온 기술이 도입되기 시작하고 있다.
그 중에서 300mm의 큰 면적 기판에서 균일성을 확보할 수 있고 미세 가공성에 대하여 우수한 RIE(Reactive Ion Etching, 반응성 이온 에칭) 기술이 기대되고 있다.
그러나, 반도체 산업에서는 폭넓게 사용되고 있는 RIE기술이라도, FeNi, CoFe, CoPt 등의 자성 재료에 대해서는, 일반적으로 반응성이 부족하고, 에칭 잔사나 측벽 데포없이 가공하는 것은 어려웠다.
종래, 이와 같은 자성 재료의 에칭 가공에 있어서 RIE 기술을 사용하는 경우, 에칭 가스로서는 염소계 가스(Cl2등)가 사용되었다. 그러나, 염소계 가스를 이용하면, 이른바 애프터 코로젼의 문제가 있고, 에칭 후의 기판의 표면층에 부착한잔류 염소 성분을 제거하는 처리가 필요했다. 또, RIE 장치 그 자체에도 부식성 가스인 염소계 가스에 대한 부식 대책이 필요했다.
이와 같은 자성 재료에 대한 RIE 기술의 현재의 상태중에서, 애프터 코로젼 처리가 없는 신규한 반응계를 확립하기 위한 노력도 이루어지고 있다.
일본 특개평 8-253881에서는, 자성 재료에 대한 에칭 가스로서, 암모니아(NH3) 또는 아민류 가스 등의 함질소 화합물에 일산화탄소(C0)가스를 첨가한 가스계(이하, NH3+C0계 가스라고 한다)를 제안하고 있다.
그러나, NH3+CO계 가스에도 이하와 같은 해결해야 할 과제가 있었다.
1. NH3이나 CO는, 유독 가스로 RIE 장치에 배기가스 처리의 설비가 필요했다.
2. MRAM이나 자기 저항 소자의 기본 성능을 결정짓는 TMR의 구성에서는, Al203등의 절연층을 끼우는 핀 층과 프리층을 구성하는 CoFe 등의 강자성층은, 불과 1~5nm 정도의 강자성 박막이다. NH3+CO계 가스를 에칭 가스에 사용한 경우, 이들의 극히 얇은 강자성층에 에칭 데미지를 주어 자기적인 특성을 열화시켜 버리고, MRAM이나 자기 저항 소자의 디바이스 특성에도 영향을 주게 될 우려가 있었다. 특히, MRAM이나 자기 저항 소자 등의 미세화에 수반하여, RIE 처리시의 피에칭 재료(FeNi, CoFe 등)의 측면(측벽)의 디바이스 전체에 대한 비율이 증대하고 있고, 측벽으로부터의 에칭 데미지에 의한 자기 특성의 열화가 무시할 수 없게 되고 있다.
이 발명은, 비유기 재료를 마스크재로서 자성 재료를 에칭하는 경우에, 애프터 코로젼 처리, 에칭 장치에 대한 내부식성 대책이 불필요하고, 자기 특성을 열화시켜 버리는 에칭 데미지를 감소시킬 수 있는 드라이 에칭 방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 이 발명이 제안하는 드라이 에칭 방법은, 에칭 가스로서 수산기를 적어도 1개 이상 갖는 알콜을 이용하여, 해당 에칭 가스의 플라즈마를 형성하고, 비유기계 재료로 이루어진 마스크재를 이용하여 자성 재료를 드라이 에칭하는 것을 특징으로 하는 것이다.
상기에 있어서, 수산기의 수는 1개로 할 수 있다.
상기의 에칭 가스에 이용되는 수산기를 적어도 1개 이상 갖는 알콜은, 수산기의 수가 1개인 경우에는, 예를 들면, 메탄올(CH30H), 에탄올(C2H50H), 프로판올(C3H7OH)로 이루어진 군으로부터 선택된 알콜로 할 수 있다.
또, 비유기계 재료로 이루어진 마스크재는, Ta, Ti, Al, Si중 어느 하나의 단층막 또는 적층막으로 이루어진 마스크재, 또는, Ta, Ti, Al, Si중 어느 하나의 산화물 또는 질화물의 단층막 또는 적층막으로 이루어진 마스크재로 할 수 있다.
예를 들면, 단체 원소인 Ta, Ti, Al, Si중 어느 하나의 단층막 또는 적층막을 마스크재로서 사용할 수 있다. 또, Ta, Ti, Al, Si중 어느 하나의 산화물 또는 질화물인 Ta산화물, Ti산화물, Al203등의 Al 산화물, SiO2등의 Si산화물, TaN,TiN, AlN, SiN 등의 단층막 또는 적층막을 마스크재로서 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 드라이 에칭 방법에 있어서, 에칭되는 자성 재료는 8족의 철족 원소의 단체 금속 또는 해당 단체 금속을 주요 구성 원소으로 하는 자성 재료로 할 수 있다. 예를 들면, Fe-Ni계 합금, Co-Fe계 합금, Fe-Mn계 합금, Co-Pt계 합금, Ni-Fe-Cr계 합금, Co-Cr계 합금, Co-Pt계 합금, Co-Cr-Pt계 합금, Co-Pd계 합금, Co-Fe-B계 합금의 단층막 또는 적층막의 에칭에 본 발명의 드라이 에칭 방법을 사용할 수 있다.
전술한 본 발명의 드라이 에칭 방법에 있어서, 에칭되는 자성 재료의 온도는 250℃이하의 범위로 유지하여 행하는 것이 바람직하다. 극히 얇은 자성 박막에 대하여 불필요한 열적 데미지를 주지 않도록 하기 위해서이고, 보다 바람직한 온도 범위는 20~100℃이다.
또, 전술한 본 발명의 드라이 에칭 방법에 있어서, 진공도 0.1~10Pa의 범위에서 에칭을 행하는 것이 바람직하다. 이 압력 범위라면, 고밀도 플라즈마의 형성에 의해 이방성 좋게 가공할 수 있다.
더욱이, 전술한 본 발명의 드라이 에칭 방법에 있어서, 에칭 가스에는 첨가 가스로서, 산소 가스, 물, 불활성가스를 첨가할 수 있다. 이들은 모두 단독으로 첨가해도 좋고, 이들의 그룹중에서 임의로 조합시켜 첨가해도 좋다. 산소 가스 및 물은, 에칭 가스에 대해 각각 25%를 넘지 않는 범위에서 첨가하고, 불활성가스는 에칭 가스에 대하여 90%를 넘지 않는 범위에서 첨가하는 것이 바람직하다. 불활성가스로서는, Ar, Ne, Xe, Kr 등을 사용할 수 있다.
이들 첨가 가스를 에칭 가스에 대하여 전술한 범위에서 첨가하면, 마스크에 대한 선택성이 증가하기 때문에 유리하다. 단, 상기의 첨가 비율을 초과하면 에칭 레이트가 감소하거나, 또는 마스크에 대한 선택비가 저하되기 때문에 바람직하지 않다.
발명자의 실험에 의하면, 자성 재료를 RIE 기술을 이용하여 에칭하는 방법으로서, 애프터 코로젼 처리가 불필요한 것으로서 제안되고 있는 NH3+CO계 가스를 채용하고 있는 종래 기술과 비교하여, 본 발명의 드라이 에칭 방법에 의해 에칭 속도, 선택비를 개선할 수 있었다. 특히, CoFe의 에칭에 대해서는, 50% 이상 에칭 속도 증가를 달성할 수 있었다.
본 발명의 드라이 에칭 방법이 이와 같이 우수한 효과를 발휘할 수 있는 것은, 에칭 가스로서 사용되고 있는 수산기를 적어도 1개 이상 갖는 알콜의 플라즈마중에서 생성한 H 라디칼이나, H+, OH-와 같은 이온, 예를 들면, CH30H가 에칭 가스로서 사용되고 있는 경우에는, 플라즈마중에서 생성한 활성의 CH3이나 H라디칼, 또는 CH3 +, H+, OH-과 같은 이온이, Fe-Ni, Co-Fe, Fe-Mn, Co-Pt, Ni-Fe-Cr, Co-Cr, Co-Pt, Co-Cr-Pt, Co-Pd, Co-Fe-B 등의 자성 재료과 반응하여 에칭이 행해지기 때문이다고 추측된다.
또, 발명자의 실험에 의하면, 자성 재료를 RIE 기술을 이용하여 에칭하는 방법으로서, 애프터 코로젼 처리가 불필요한 것으로서 제안되고 있는 NH3+CO계 가스를채용하고 있는 종래 기술에 비해, 본 발명의 드라이 에칭 방법에서는, 자기 특성을 열화시켜 버리는 에칭 데미지를 반감시킬 수 있었다.
본 발명의 드라이 에칭 방법은, 에칭 가스로서 부식성이 있는 NH3등을 사용하지 않기 때문에, 에칭 후에 애프터 코로젼 처리를 할 필요가 없고, 에칭 장치에 대한 내부식성을 특별하게 고려하지 않아서 좋다. 또, CO나 NH3와 같은 독성이 있는 에칭 가스를 사용하고 있지 않기 때문에 배기가스 처리의 설비가 불필요하게 된다.
본 발명의 드라이 에칭 방법에 의하면, 비유기 재료로 이루어진 마스크재를 이용하여 자성 재료를 에칭하는 경우에, 애프터 코로젼 처리가 불필요한 동시에, 에칭 장치에 대한 내부식성을 특별하게 고려하지 않아서 좋고, 더욱이, 배기가스 처리의 설비를 설치할 필요도 없어진다.
또, 본 발명의 드라이 에칭 방법에 의하면, 비유기 재료로 이루어진 마스크재를 이용하여 자성 재료를 에칭하는 경우에, 자기 특성을 열화시켜 버리는 에칭 데미지를 감소시킬 수 있다.
그래서, 본 발명에 의하면, Fe-Ni계 합금, Co-Fe계 합금, Fe-Mn계 합금, Co-Pt계 합금, Ni-Fe-Cr계 합금, Co-Cr계 합금, Co-Pt계 합금, Co-Cr-Pt계 합금, Co-Pd계 합금, Co-Fe-B계 합금의 단층막 또는 적층막으로 이루어진 자성 박막의 미세 가공에 유용한 드라이 에칭 방법을 제공할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 방법에 사용 가능한 에칭 장치의 개략 구성도이다.
도 2는, 본 발명의 방법을 이용하여 TMR 소자가 에칭 처리되는 경우의 프로세스의 일례를 나타내는 도면으로서, (a)는 프로세스 개시전의 단면 개략도, (b)는 PR을 마스크로 하여 Ta막을 에칭한 상태의 단면 개략도, (c)는 Ta 마스크로 자성막을 에칭한 상태의 단면 개략도, (d)는 프리층까지 에칭하여 Al203층에서 에칭을 멈춘 상태의 단면 개략도이다.
도 3은, 본 발명의 프로세스로 MRAM을 에칭했을 때의 형상의 SEM 사진이다.
부호의 설명
1 플라즈마원
2 진공 용기
3 가스 도입계
4 기판 홀더
5 바이어스용 고주파 전원
9 웨이퍼
11 유전체벽 용기
12 안테나
13 플라즈마용 고주파 전원
14 전자석
15 전송로
21 배기계
22 측벽용 자석
31 봄베
32 배관
33 밸브
34 유량 조정기
41 온도 제어 기구
도 1에 나타낸 바와 같이 ICP(Inductive Coupled Plasma) 플라즈마원 탑재의에칭 장치를 이용하고, 메탄올(CH3OH)을 에칭 가스로서 사용하고, Ta가 마스크재로 되어 있는 도 2 도시의 TMR 소자에 대하여 에칭을 행할 경우에 대하여 설명한다.
도 2는 TMR 소자의 기본적인 구조의 일례를 나타내는 것이다.
TMR 소자를 특징짓는 구조는, 막두께가 1nm의 절연층인 Al2O3막을 끼워, 프리층(Al2O3의 상층)과 핀층(Al2O3의 하층)이라고 불리는 2개의 CoFe로 이루어진 강자성층(막두께는, 프리층이 5nm, 핀층이 5nm)과, 핀층의 하층으로 반 강자성층의 PtMn(막두께 15nm)으로 이루어진다. 또한, 여기에서는, TMR 소자의 기본원리, 동작의 설명은 생략한다.
먼저, 도 2(a) 도시의 구성의 TMR 소자에 대하여, CF4가스를 이용하고, PR을 마스크로 하여, Ta막을 에칭하여, 도 2(b) 도시와 같이 형성된 Ta막을 절연층인Al2O3을 포함한 자성층(PtMn, CoFe)을 에칭하기 위한 마스크로 했다. 이 프로세스는 이하와 같이 행했다.
도 1 도시의 진공 용기(2) 내를 배기계(21)에 의해 배기하고, 도시하지 않은 게이트 밸브를 열어 도 2(a) 도시의 구성의 TMR 소자가 되는 TMR 막을 적층한 웨이퍼(9)를 진공 용기(2) 내에 반입하고, 기판 홀더(4)로 유지하고, 온도 제어 기구(41)에 의해 소정 온도로 유지했다. 다음에, 가스 도입계(3)를 동작시켜, 도 1에는 도시하지 않은 CF4가스를 모아 두고 있는 봄베로부터 도시하지 않은 배관, 밸브, 유량 조정기를 통하여, 소정의 유량의 에칭 가스(CF4)를 진공 용기(2) 내에 도입한다. 도입된 에칭 가스는, 진공 용기(2) 내를 경유하여 유전체벽 용기(11) 내로 확산한다. 여기에서, 플라즈마원(1)을 동작시킨다. 플라즈마원(1)은, 진공 용기(2)에 대하여 내부 공간이 연통하도록 하여 기밀하게 접속된 유전체벽 용기(11)와, 유전체벽 용기(11) 내에 유도 자장을 발생하는 1턴의 안테나(12)와, 안테나(12)에 도시하지 않은 정합기를 통하여 전송로(15)에 의해 접속되어, 안테나(12)에 공급하는 고주파 전력(소스 전력)을 발생시키는 플라즈마용 고주파 전원(13)과, 유전체벽 용기(11) 내에 소정의 자장을 발생시키는 전자석(14) 등으로 구성되어 있다. 플라즈마용 고주파 전원(13)이 발생시킨 고주파가 전송로(15)에 의해 안테나(12)에 공급될 때에, 1턴의 안테나(12)에 전류가 흐르고, 이 결과, 유전체벽 용기(11)의 내부에 플라즈마가 형성된다. 또한, 진공 용기(2)의 측벽의 외측에는, 다수의 측벽용 자석(22)이, 진공 용기(2)의 측벽에 향하는 면의 자극이 서로 인접한 자석끼리에 서로 다르도록 둘레 방향으로 다수 가지런히 배치되고, 이것에 의해서, 카스프 자장이 진공 용기(2)의 측벽의 내면에 따라서 둘레 방향으로 연이어 형성되고, 진공 용기(2)의 측벽의 내면에의 플라즈마의 확산이 방지되고 있다. 이 때, 동시에, 바이어스용 고주파 전원(5)을 작동시켜, 에칭 처리 대상물인 웨이퍼(9)에 음의 직류분의 전압인 셀프바이어스 전압이 부여되고, 플라즈마로부터 웨이퍼(9)의 표면에의 이온 입사 에너지를 제어하고 있다. 상기와 같이 하여 형성된 플라즈마가 유전체벽 용기(11)로부터 진공 용기(2) 내로 확산하고, 웨이퍼(9)의 표면 부근에까지 도달한다. 이때, 웨이퍼(9)의 표면이 에칭된다.
또한, 이상의 CF4를 이용한 PR 마스크에 의한 Ta막의 에칭 프로세스는 이하대로이다.
에칭 가스(CF4)의 유량: 326mg/min(50sccm)
소스 전력: 500W
바이어스 전력: 70W
진공 용기(2) 내의 압력: 0.8Pa
기판 홀더(4)의 온도: 40℃
다음으로, 메탄올(CH3OH)을 에칭 가스로서 이용하여, 상기의 프로세스에 의해 형성된 Ta를 마스크재로서 도 2(b) 도시의 자성막을 에칭했다.
이 프로세스도, 도 1 도시의 ICP 플라즈마원 탑재의 에칭 장치를 이용하여 행한 것이지만, 상기의 프로세스에 있어서, 도시하지 않는 가스 도입계를 동작시켜 CF4가스를 에칭 가스로서 진공 용기(2) 내에 도입한 프로세스를, 가스 도입계(3)를 동작시켜, 도 1 도시의 메탄올(CH30H) 가스를 모아 두고 있는 봄베(31)로부터, 배관(32), 밸브(33), 유량 조정기(34)를 통하여, 소정의 유량의 에칭 가스(CH30H)를 진공 용기(2) 내에 도입하는 프로세스로 변경하고, 다른 것은, 전술의 프로세스와 마찬가지로 에칭을 행하여, 도 2(c) 도시의 TMR 소자를 얻었다.
도 3은, 전술한 본 발명의 프로세스로 MRAM을 에칭했을 때의 형상의 SEM(Scanning Electron Microscope)사진이다. 잔사가 없이 깨끗하게 에칭되어 있는것을 알 수 있다.
(비교 시험예 1)
전술한 본 발명의 방법에 따라서, 메탄올(CH3OH)을 에칭 가스로서 이용하여, 전술한 것과 동일한 프로세스에 의해서 형성된 Ta를 마스크재로 하여 자성막을 에칭한 경우와, 전술한 것과 동일한 프로세스에 의해서 형성된 Ta를 마스크재로 하고, 에칭 가스로서 NH3+CO계 가스를 이용하여 자성막을 에칭한 경우에 대하여, 에칭 특성(에칭 속도, 선택비)에 대한 비교를 행했다. Ta를 마스크재로서 에칭한 자성막은 CoFe막과, NiFe 막이다.
각각의 프로세스 조건은 이하대로이다.
본 발명의 방법
에칭 가스(CH30H 가스)의 유량:
18.75mg/min(15sccm)
소스 전력: 1000W
바이어스 전력: 800W
진공 용기(2) 내의 압력: 0.4Pa
기판 홀더(4)의 온도: 40℃
비교예
에칭 가스(NH3+CO계 가스)의 유량:
NH3가스 57.Omg/min(75sccm)
CO 가스 31.25mg/min(25sccm)
소스 전력: 1000W
바이어스 전력: 1200W
진공 용기(2) 내의 압력: 0.8Pa
기판 홀더(4)의 온도: 40℃
이 비교 시험의 결과는 이하의 표와 같이 됐다.
이 비교 시험의 결과, 본 발명의 드라이 에칭 방법에 의하면, 에칭 속도 및 선택비 모두 에칭 가스로서 NH3+CO계 가스를 이용하는 종래의 드라이 에칭 방법의 경우를 상회하고 있고, 특히, CoFe에 대한 에칭에 대해서는, 에칭 속도를 50%이상 증가시킬 수 있었다.
또, 상기의 표에 있는 것과 같이, 본 발명의 방법에 의하면, Al203에 대하여 선택비를 높게 취할 수 있다. MRAM의 제조 공정중 1개에, 도 2(d) 도시와 같이 프리층까지 에칭하여 Al203층에서 에칭을 멈추어 버리는 공정이 있다. 본 발명의 방법에 의하면, 상기의 표에 나타내고 있는 것처럼, Al203에 대하여 선택비를 높게 취할 수 있기 때문에, 프리층까지 에칭하여 Al203층에서 에칭을 멈추어 버리는 공정을 포함하는 MRAM의 생산상 유리하게 된다.
(비교 시험예 2)
본 발명의 드라이 에칭 방법에 의하여 에칭 처리한 경우의 에칭 데미지와, NH3+C0계 가스로 에칭 처리한 경우의 자기 특성에서의 에칭 데미지에 대하여 비교 검토했다.
도 1 도시의 장치를 이용하고, 전술한 본 발명의 프로세스 조건으로, 자성 박막(CoFe와 NiFe)을 임의의 시간 에칭 처리하고, 에칭 처리한 후의 에칭전과 에칭 후(단, 에칭전과 동일한 자성 박막의 두께로 환산한다)의 포화 자화의 감소량을 측정하고, CH3OH 가스로 에칭한 자성 박막(CoFe와 NiFe)의 감소율을 각각 1로 했을 때의 비율을 구했다.
그래서, 동일(막두께가 동일하기 때문에 포화 자화도 동일)의 자성 박막(CoFe와 NiFe)을 준비하고, 임의의 시간, 본 발명에 의한 메탄올계의 에칭 가스로 본 발명의 에칭 처리를 한 경우와, NH3+C0계 가스의 에칭 가스로 에칭 처리를 한 경우에 대하여, 각각, 진동 시료형 자력계(VSM)로 에칭 후의 포화 자화를 측정했다.
상기의 작업을 피에칭 재료(자성 박막: CoFe와 NiFe)가 잔존하는 동안에 3회 이상 행하고, 에칭 시간과 에칭 후의 포화 자화의 그래프를 작성했다.
일반적으로, 에칭 시간과 에칭량(이 경우, 막두께)은 비례하기 때문에, 에칭 시간과 포화 자화의 그래프상의 측정점은 직선상으로 놓이고, 단조 감소를 한다.
이 직선을, 에칭 시간=0으로 외삽하고, 에칭 전의 포화 자화에 대해 에칭에 의해 감소한 포화 자화를 구한다.
이 결과를 에칭 전의 실제의 포화 자화와 비교하고, 자성 박막(CoFe와 NiFe)에 대한 자기 특성을 열화시키는 에칭 데미지로서, 본 발명의 방법에 의해 메탄올(CH30H)을 에칭 가스로서 사용하여 에칭한 시료와, NH3+C0계의 가스를 에칭 가스로서 사용한 경우에서 비교했다.
본 발명의 방법으로 에칭한 시료에 대해서는, CoFe와 NiFe의 각각에 대하여, 도 1 도시의 장치를 이용하고, 전술한 본 발명의 프로세스로, TMR 소자 대신에, CoFe 박막과, NiFe 박막에 대해 각각 피에칭 재료(CoFe 박막과, NiFe 박막)가 잔존하는 동안에 전술한 본 발명의 에칭 처리를 3회 이상 행하고, 에칭 시간과 에칭 후의 포화 자화의 그래프를 작성했다.
NH3+CO계의 가스를 사용한 경우에 대해서는, 도 1 도시의 장치에 있어서, 메탄올(CH30H) 가스를 모아 두고 있는 봄베(31)를, 도시하지 않은 CO 가스를 위해 있는 봄베와, 도시하지 않은 NH3가스를 위해 있는 봄베로 변경하고, 에칭 가스로서, 메탄올(CH3OH) 대신에, CO가스와 NH3가스와의 혼합 가스를 이용하여, 상기의 피에칭 재료(CoFe 박막과 NiFe 박막)와 동일 막두께의 피에칭 재료(CoFe 박막과, NiFe 박막)를 에칭했다.
즉, 상기에 있어서, 메탄올(CH30H) 가스를 모아 두고 있는 봄베(31)로부터, 배관(32), 밸브(33), 유량 조정기(34)를 통해, 소정의 유량의 에칭 가스(CH30H)를 진공 용기(2) 내에 도입한 프로세스를, 도시하지 않은 CO 가스를 위해 있는 봄베 및 도시하지 않은 NH3가스를 위해 있는 봄베로부터, 배관(32), 밸브(33), 유량 조정기(34)를 통해, 소정의 혼합비 및 유량의 에칭 가스(CO 가스와 NH3가스와의 혼합 가스)를 진공 용기(2) 내에 도입하는 프로세스로 변경하고, 다른 것은, 전술의 본 발명의 프로세스와 마찬가지로 에칭을 행했다.
이 비교 시험예 2에서의 프로세스 조건은 각각 이하대로이다.
본 발명의 방법
에칭 가스(CH30H 가스)의 유량:
18.75mg/min(15sccm)
소스 전력: 1000W
바이어스 전력: 200W
진공 용기(2) 내의 압력: 0.4Pa
기판 홀더(4)의 온도: 40℃
비교예
에칭 가스(NH3+CO계 가스)의 유량:
NH3가스 57.Omg/min(75sccm)
CO 가스 31.25mg/min(25sccm)
소스 전력: 1500W
바이어스 전력: 300W
진공 용기(2) 내의 압력: 0.6Pa
기판 홀더(4)의 온도: 40℃
피에칭 재료(NiFe, CoFe)의 에칭 후의 포화 자화의 변화로부터 구한 에칭 데미지를 비교한 결과는, NH3+C0계 가스를 사용한 쪽이, CH30H 가스를 사용한 경우보타 에칭 속도가 낮음에도 불구하고, NiFe, CoFe의 각각의 경우, 약 1.6배, 약 5.4 배로 포화 자화의 감소량이 컸다. 즉, 본 발명의 방법에 의하면, 자기 특성을 열화시켜 버리는 에칭 데미지를 대폭적으로 감소할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.
이상, 이 발명의 바람직한 실시의 형태, 비교 시험예를 설명했지만, 본 발명은, 전술한 실시의 형태에 한정된 것은 아니며, 특허청구의 범위의 기재로부터 파악된 기술적 범위에 있어서, 여러 가지의 형태로 변경 가능하다.
예를 들면, 에칭 장치로서는, 도 1 도시의 1턴의 안테나를 갖는 ICP 형 플라즈마 장치에 한정되지 않고, 이른바 고밀도 플라즈마원이라고 불리는 헬리콘형 플라즈마 장치, 2주파 여기 평행 평판형 플라즈마 장치, 마이크로파형 플라즈마 장치등을 이용할 수 있다.
또, 비유기 재료를 마스크재로 하여 자성 재료를 에칭하는 경우로서, 이 자성 재료가 TMR 소자라고 하는 경우라도, TMR 소자의 구성은, 도 2 도시의 구성에 한정되는 것은 아니다.
더욱이, 상기의 발명의 실시의 형태에서는, 에칭 가스로서 메탄올만에 대하여 서술했지만, 다른 케톤류로 화학식 RCOR'(R 또는 R'는 알킬기)로 표시되는 물자, 예를 들면 메틸에틸케톤, 이소프로필메틸케톤, 메틸프로필케톤 등, 기화할 수 있는 것은 사용할 수 있다. 또, 메탄 이외에도 에탄, 프로판, 부탄과 같은 메틸기를 갖는 탄화 수소는 어느 것이라도 사용할 수 있다.
본 발명에 의하면, 비유기 재료를 마스크재로 하여 자성 재료를 에칭함으로써, 애프터 코로젼 처리, 에칭 장치에 대한 내부식성 대책이 불필요하고, 자기 특성을 열화시켜 버리는 에칭 데미지를 감소시킬 수 있는 드라이 에칭 방법을 제공할 수 있다.

Claims (6)

  1. 에칭 가스로서 수산기를 적어도１개 이상 갖는 알콜을 이용하여, 해당 에칭 가스의 플라즈마를 형성하고, 비유기계 재료로 이루어진 마스크재를 이용하여 자성 재료를 드라이 에칭하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 수산기의 수는 1개인 것을 특징으로 하는 드라이 에칭 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 에칭 가스는, 메탄올(CH30H), 에탄올(C2H50H), 프로판올(C3H7OH)로 이루어진 군으로부터 선택된 알콜인 것을 특징으로 하는 드라이 에칭 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 비유기계 재료로 이루어진 마스크재는, Ta, Ti, Al, Si중 어느 하나의 단층막 또는 적층막으로 이루어진 마스크 재, 또는, Ta, Ti, Al, Si중 어느 하나의 산화물 또는 질화물의 단층막 또는 적층막으로 이루어진 마스크재인 것을 특징으로 하는 드라이 에칭 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 자성 재료는 8족의 철족 원소의 단체 금속 또는 해당 단체 금속을 주요 구성 원소로 하는 자성 재료인 것을 특징으로 하는 드라이 에칭 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서, 에칭 가스에는 첨가 가스로서, 산소 가스, 물, 불활성 가스중의 적어도 1종 이상이, 산소 가스 및 물은 에칭 가스에 대해 각각 25%를 넘지 않는 범위, 불활성가스는 에칭 가스에 대하여 90%를 넘지 않는 범위에서 첨가되어 있는 것을 특징으로 하는 드라이 에칭 방법.
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