TW201923895A - 蝕刻方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種可抑制磁阻效應元件之磁特性劣化之蝕刻方法。
於一實施形態之蝕刻方法中，對具有磁性穿隧接合層之多層膜進行蝕刻。於該蝕刻方法中，使用電漿處理裝置。電漿處理裝置之腔室本體提供內部空間。於該蝕刻方法中，在內部空間中收容被加工物。繼而，利用內部空間中所生成之第1氣體之電漿對多層膜進行蝕刻。第1氣體包含碳及稀有氣體，且不包含氫。其次，利用內部空間中所生成之第2氣體之電漿進一步對多層膜進行蝕刻。第2氣體包含氧及稀有氣體，且不包含碳及氫。

Description

蝕刻方法
本發明之實施形態係關於一種於磁阻效應元件之製造中所執行之被加工物之多層膜之蝕刻方法。
包含磁性穿隧接合(MTJ：Magnetic Tunnel Junction)層之磁阻效應元件例如被用於MRAM(Magnetoresistive Random Access Memory，磁阻式隨機存取記憶體)等器件中。
於磁阻效應元件之製造中，進行多層膜之蝕刻。於磁阻效應元件之製造中所執行之蝕刻中，於電漿處理裝置之腔室本體之內部空間中生成烴氣體及惰性氣體之電漿，來自該電漿之離子及自由基照射至多層膜。其結果，多層膜被蝕刻。關於此種蝕刻，記載於專利文獻1中。於專利文獻1所記載之蝕刻中，使用氮氣及稀有氣體作為惰性氣體。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2011-14881號公報
[發明所欲解決之問題]
當生成烴氣體之電漿並對多層膜進行蝕刻時，於包含該多層膜之被加工物上形成沈積物。該沈積物之量應減少。作為可使沈積物之量減少之蝕刻方法，想到交替地執行如下步驟之蝕刻方法，上述步驟係指：利用電漿處理裝置之內部空間中所生成之烴氣體與稀有氣體之電漿對多層膜進行蝕刻；以及利用該內部空間中所生成之氫氣與氮氣之電漿去除沈積物。然而，該蝕刻方法於抑制磁阻效應元件之磁特性之劣化之方面可尋求進一步之改善。
[解決問題之技術手段]
於一態樣中，提供一種於磁阻效應元件之製造中所執行之被加工物之多層膜之蝕刻方法。多層膜具有磁性穿隧接合層，該磁性穿隧接合層包含第1磁性層及第2磁性層、以及設於該第1磁性層與該第2磁性層之間之隧道勢壘層。於該蝕刻方法中，使用電漿處理裝置。電漿處理裝置具備腔室本體。腔室本體提供內部空間。該蝕刻方法包含如下步驟：(i)將被加工物收容於內部空間中；(ii)利用內部空間中所生成之第1氣體之電漿對多層膜進行蝕刻，第1氣體包含碳及稀有氣體，且不包含氫；以及(iii)利用內部空間中所生成之第2氣體之電漿進一步對多層膜進行蝕刻，第2氣體包含氧及稀有氣體，且不包含碳及氫。
當利用包含氫之氣體之電漿對多層膜進行蝕刻時，磁阻效應元件之磁特性劣化。推測其原因在於：氫之離子及/或自由基使磁阻效應元件之多層膜變質。於一態樣之蝕刻方法中，多層膜之蝕刻中所使用之第1氣體及第2氣體之兩者不包含氫，因此多層膜之蝕刻所引起之磁阻效應元件之磁特性之劣化得到抑制。又，於一態樣之蝕刻方法中，包含來源於第1氣體之碳之沈積物形成於被加工物上。沈積物之量藉由第2氣體中所包含之氧之離子及/或自由基而減少。再者，於第2氣體中氧氣被稀有氣體稀釋，因此多層膜之過度氧化得到抑制。
於一實施形態中，第1氣體可進而包含氧。於一實施形態中，第1氣體可包含一氧化碳氣體或二氧化碳氣體。
於一實施形態中，利用第1氣體之電漿對多層膜進行蝕刻之步驟與利用第2氣體之電漿進一步對多層膜進行蝕刻之步驟可交替地反覆執行。
於一實施形態中，蝕刻方法可進而包含如下步驟：於執行將被加工物收容至內部空間中之步驟前，在內部空間中生成第3氣體之電漿，且第3氣體含有包含碳之氣體及稀有氣體。當於內部空間中生成第3氣體之電漿時，在劃分形成內部空間之表面上會形成含有碳之覆膜。第2氣體中所包含之氧之離子及/或自由基一部分被消耗於與覆膜中之碳之反應。因此，根據本實施形態，多層膜之氧化進一步得到抑制。故，根據本實施形態，多層膜之蝕刻速度之降低得到抑制。
於一實施形態中，第3氣體可含有包含烴之氣體作為包含碳之氣體。
於一實施形態中，蝕刻方法可進而包含如下步驟：於藉由執行利用第1氣體之電漿對多層膜進行蝕刻之步驟及利用第2氣體之電漿進一步對多層膜進行蝕刻之步驟，將多層膜進行蝕刻之 後，執行劃分形成內部空間之表面之清洗。根據本實施形態，於執行被加工物W之多層膜ML之蝕刻之後，上述覆膜可藉由清洗去除。
於一實施形態中，蝕刻方法可進而包含如下步驟：於將多層膜進行蝕刻之後且執行清洗之步驟之前，將被加工物自內部空間搬出。根據本實施形態，於將多層膜進行蝕刻並將被加工物自內部空間搬出之後，藉由清洗去除覆膜。然後，於將其他被加工物搬入至內部空間之前，再次形成上述覆膜。隨後，執行該其他被加工物之多層膜之蝕刻。因此，根據本實施形態，可於相同環境下依序對兩個以上之被加工物之多層膜進行蝕刻。
於一實施形態中，第1磁性層及第2磁性層之各者可為CoFeB層，隧道勢壘層可為MgO層。
[發明之效果]
如以上所作說明般，提供一種可抑制磁阻效應元件之磁特性之劣化之蝕刻方法。
以下，參照圖式對各種實施形態進行詳細說明。再者，對各圖式中相同或相當之部分標以相同符號。
圖1係表示一實施形態之蝕刻方法之流程圖。圖1所示之蝕刻方法(以下稱為「方法MT」)係對被加工物之多層膜進行蝕刻之方法，且於磁阻效應元件之製造中執行。
圖2係將一例之被加工物之多層膜之一部分放大地表示之剖視圖。方法MT可用於執行圖2所示之被加工物W之多層膜ML之蝕刻。如圖2所示，被加工物W具有多層膜ML。多層膜ML至少包含磁性穿隧接合層TL。
磁性穿隧接合層TL包含第1磁性層L11、隧道勢壘層L12及第2磁性層L13。隧道勢壘層L12設於第1磁性層L11與第2磁性層L13之間。第1磁性層L11及第2磁性層L13之各者例如為CoFeB層。隧道勢壘層L12係由金屬氧化物形成之絕緣層。隧道勢壘層L12例如為氧化鎂層(MgO層)。
多層膜ML可具有第1多層區域MR1及第2多層區域MR2。第1多層區域MR1包含上述磁性穿隧接合層TL。該第1多層區域MR1可進而包含頂蓋層L14、上層L15及下層L16。磁性穿隧接合層TL設於下層L16上。上層L15設於磁性穿隧接合層TL上。頂蓋層L14設於上層L15之上。上層L15及下層L16例如由鎢(W)形成。頂蓋層L14例如由鉭(Ta)形成。
第1多層區域MR1設於第2多層區域MR2上。第2多層區域MR2可包含在磁阻效應元件中構成釘紮層之金屬多層膜。第2多層區域MR2包含複數個鈷層L21及複數個鉑層L22。複數個鈷層L21及複數個鉑層L22交替地積層。多層膜ML2可進而包含釕(Ru)層L23。釕層L23於複數個鈷層L21及複數個鉑層L22之交替之積層中，介於任意兩層之間。
被加工物W可進而具有下部電極層BL及基底層UL。基底層UL例如由氧化矽形成。下部電極層BL設於基底層UL上。第2多層區域MR2設於下部電極層BL上。下部電極層BL可包含第1層L31、第2層L32及第3層L33。第3層L33係Ta層，且設於基底層UL上。第2層L32係Ru層，且設於第3層L33上。第1層L31係Ta層，且設於第2層L32上。
被加工物W進而具有遮罩MK。遮罩MK設於第1多層區域MR1上。遮罩MK可由單一層形成，但於圖2所示之例中為積層體。於圖2所示之例中，遮罩MK包含層L41～L44。層L41由氧化矽形成，層L42由氮化矽形成，層L43由氮化鈦(TiN)形成，層L44由釕形成。
以下，以應用於圖2所示之被加工物W之情形為例，對方法MT進行說明。於方法MT中，使用電漿處理裝置。圖3係概略性地表示可用於執行圖1所示之蝕刻方法之電漿處理裝置之圖。於圖3中，概略性地示出電漿處理裝置之縱截面之構造。圖3所示之電漿處理裝置10係電容耦合型電漿處理裝置。
電漿處理裝置10具備腔室本體12。腔室本體12具有大致圓筒形狀。腔室本體12提供其內側之空間作為內部空間12c。腔室本體12例如由鋁形成。腔室本體12連接於接地電位。於腔室本體12之內壁面即劃分形成內部空間12c之壁面，形成有具有耐電漿性之膜。該膜可為藉由陽極氧化處理形成之膜、或由氧化釔形成之膜等陶瓷製膜。於腔室本體12之側壁12s，形成有開口12g。被加工物W於搬入至內部空間12c時、及自內部空間12c搬出時，通過開口12g。開口12g可藉由閘閥14開閉。閘閥14沿著側壁12s設置。
於內部空間12c中，設有支持部15。支持部15自腔室本體12之底部朝上方延伸。支持部15具有大致圓筒形狀。支持部15由石英等絕緣材料形成。於內部空間12c中，進而設有載台16。載台16由支持部15支持。載台16以支持搭載於其上之被加工物W之方式構成。被加工物W可如晶圓般具有圓盤形狀。載台16包含下部電極18及靜電吸盤20。
下部電極18包含第1平板18a及第2平板18b。第1平板18a及第2平板18b例如由鋁等金屬形成。第1平板18a及第2平板18b之各者具有大致圓盤形狀。第2平板18b設於第1平板18a上，與第1平板18a電性連接。
於第2平板18b上，設有靜電吸盤20。靜電吸盤20具有絕緣層、及內置於該絕緣層內之電極。於靜電吸盤20之電極，經由開關23電性連接有直流電源22。當對靜電吸盤20之電極施加來自直流電源22之直流電壓時，於靜電吸盤20與被加工物W之間產生靜電引力。藉由所產生之靜電引力，被加工物W被吸引至靜電吸盤20，且由靜電吸盤20保持。
於第2平板18b之周緣部上，以包圍被加工物W之邊緣及靜電吸盤20之方式配置有聚焦環24。聚焦環24係為了提高電漿處理之均勻性而設置。聚焦環24包含根據電漿處理而適當選擇之材料，例如由石英形成。
於第2平板18b之內部，設有流路18f。對於流路18f，自設於腔室本體12之外部之冷卻單元經由配管26a供給冷媒。供給至流路18f之冷媒經由配管26b返回至冷卻單元。即，使冷媒於冷卻單元與流路18f之間循環。藉由利用冷卻單元控制該冷媒之溫度，而控制由靜電吸盤20支持之被加工物W之溫度。
於電漿處理裝置10，設有氣體供給管線28。氣體供給管線28將來自傳熱氣體供給機構之傳熱氣體例如He氣體供給至靜電吸盤20之上表面與被加工物W之背面之間。
電漿處理裝置10進而具備上部電極30。上部電極30設於載台16之上方，且相對下部電極18大致平行地設置。上部電極30與構件32一起將腔室本體12之上部開口關閉。構件32具有絕緣性。上部電極30介隔該構件32支持於腔室本體12之上部。
上部電極30包含頂板34及支持體36。頂板34面向內部空間12c。於頂板34，設有複數個氣體排出孔34a。該頂板34並無特別限定，例如包含矽。或者，頂板34可具有於鋁製母材之表面設有耐電漿性之膜之構造。再者，該膜可為藉由陽極氧化處理而形成之膜、或由氧化釔形成之膜等陶瓷製膜。
支持體36構成為將頂板34自由裝卸地支持。支持體36可由鋁等導電性材料形成。於支持體36之內部，設有氣體擴散室36a。自氣體擴散室36a，朝下方延伸有複數個氣孔36b。複數個氣孔36b分別與複數個氣體排出孔34a連通。於支持體36，形成有將氣體導入至氣體擴散室36a之氣體導入口36c。於氣體導入口36c，連接有氣體供給管38。
於氣體供給管38，經由閥群42及流量控制器群44連接有氣體源群40。氣體源群40具有用於第1氣體、第2氣體、第3氣體及清洗氣體之複數個氣體源。關於第1氣體、第2氣體、第3氣體及清洗氣體將於下文進行敍述。
閥群42包含複數個閥，流量控制器群44包含質量流量控制器等複數個流量控制器。氣體源群40之複數個氣體源之各者經由閥群42之對應之閥及流量控制器群44之對應之流量控制器與氣體供給管38連接。該電漿處理裝置10可將來自氣體源群40之複數個氣體源中之被選擇的一個以上之氣體源之氣體按經個別調整之流量供給至內部空間12c。
於支持部15與腔室本體12之側壁12s之間，設有擋板48。擋板48例如可藉由於鋁製母材被覆氧化釔等陶瓷而構成。於該擋板48，形成有多個貫通孔。於擋板48之下方，排氣管52連接於腔室本體12之底部。於該排氣管52，連接有排氣裝置50。排氣裝置50具有自動壓力控制閥等壓力控制器、及渦輪分子泵等真空泵，可將內部空間12c進行減壓。
電漿處理裝置10進而具備第1高頻電源62。第1高頻電源62係產生電漿生成用之第1高頻之電源。第1高頻之頻率為27 MHz～100 MHz之範圍內之頻率，例如為60 MHz。第1高頻電源62經由匹配器63連接於上部電極30。匹配器63具有用以使第1高頻電源62之輸出阻抗與負載側(上部電極30側)之輸入阻抗匹配之電路。再者，第1高頻電源62可經由匹配器63連接於下部電極18。於第1高頻電源62連接於下部電極18之情形時，上部電極30連接於接地電位。
電漿處理裝置10進而具備第2高頻電源64。第2高頻電源64係產生用以將離子提取至被加工物W之偏壓用之第2高頻之電源。第2高頻之頻率低於第1高頻之頻率。第2高頻之頻率為400 kHz～13.56 MHz之範圍內之頻率，例如為400 kHz。第2高頻電源64經由匹配器65連接於下部電極18。匹配器65具有用以使第2高頻電源64之輸出阻抗與負載側(下部電極18側)之輸入阻抗匹配之電路。
於一實施形態中，電漿處理裝置10可進而具備控制部Cnt。控制部Cnt係具備處理器、記憶裝置、輸入裝置、顯示裝置等之電腦，且控制電漿處理裝置10之各部。具體而言，控制部Cnt執行記憶於記憶裝置之控制程式，基於記憶於該記憶裝置之製程配方資料控制電漿處理裝置10之各部。藉此，電漿處理裝置10可執行由製程配方資料指定之製程。例如，控制部Cnt基於方法MT用之製程配方資料，控制電漿處理裝置10之各部。
於執行使用該電漿處理裝置10之電漿處理時，將來自氣體源群40之複數個氣體源中之被選擇的氣體源之氣體供給至內部空間12c。又，藉由排氣裝置50將內部空間12c進行減壓。然後，供給至內部空間12c之氣體被因來自第1高頻電源62之高頻而產生之高頻電場激發。其結果，於內部空間12c中生成電漿。又，對下部電極18供給第2高頻。其結果，電漿中之離子朝向被加工物W加速。如此加速之離子及/或自由基照射至被加工物，藉此，將被加工物W進行蝕刻。
以下，參照圖1、以及圖4及圖5，對方法MT進行詳細說明。圖4之(a)係說明步驟ST1及步驟ST2中所生成之電漿之圖，圖4之(b)係表示步驟ST1及步驟ST2中之被加工物之狀態之圖。圖5係表示圖1所示之蝕刻方法結束時之被加工物之狀態之圖。再者，於以下說明中，以對圖2所示之被加工物W使用電漿處理裝置10並應用方法MT之情形為例，對方法MT進行說明。
如圖1所示，方法MT包含步驟STa、步驟ST1及步驟ST2。於一實施形態中，方法MT進而包含步驟STp。於又一實施形態中，方法MT進而包含步驟STb及步驟STc。
於步驟STa中，被加工物W收容於內部空間12c中。被加工物W載置於載台16之靜電吸盤20上，由該靜電吸盤20保持。
於一實施形態中，在執行步驟STa前執行步驟STp。於步驟STp中，於內部空間12c中生成第3氣體之電漿PL3。第3氣體含有包含碳之氣體及稀有氣體。包含碳之氣體例如包含甲烷(CH4 )等烴、一氧化碳(CО)等氧化碳、或C4 F6 等氟化碳。稀有氣體可為任意稀有氣體，例如為氬(Ar)氣。於步驟STp中，在虛設晶圓等物體載置於靜電吸盤20上之狀態下，對內部空間12c供給第3氣體。又，於步驟STp中，內部空間12c中之壓力由排氣裝置50設定為所指定之壓力。又，於步驟STp中，為了生成第3氣體之電漿，而供給第1高頻。當於步驟STp中生成第3氣體之電漿時，於劃分形成內部空間12c之表面例如腔室本體12之內壁面上會形成覆膜。該覆膜含有第3氣體中所包含之碳。
於方法MT中，在執行步驟STa後，執行步驟ST1及步驟ST2。於步驟ST1中，利用第1氣體之電漿對多層膜ML進行蝕刻。第1氣體係包含碳及稀有氣體，且不包含氫之氣體。第1氣體可進而包含氧。於包含氧之情形時，第1氣體可包含一氧化碳氣體或二氧化碳氣體。第1氣體中之稀有氣體可為任意稀有氣體，例如為Ar氣體。於一例中，第1氣體包含一氧化碳氣體及Ar氣體。
於步驟ST1中，自氣體源群40對內部空間12c供給第1氣體。又，內部空間12c中之壓力由排氣裝置50設定為所指定之壓力。又，為了生成電漿，自第1高頻電源62供給第1高頻。於步驟ST1中，在內部空間12c中，藉由基於第1高頻之高頻電場將第1氣體激發，生成第1氣體之電漿PL1(參照圖4之(a))。於步驟ST1中，自第2高頻電源64對下部電極18供給第2高頻。藉由將第2高頻供給至下部電極18，電漿PL1中之離子(碳及稀有氣體原子之離子)被提取至被加工物W，並照射至該被加工物W。
於步驟ST1中，藉由來自電漿PL1之碳之離子及/或自由基，將該多層膜ML進行改質，以使多層膜ML之蝕刻變得容易。又，來自電漿PL1之離子與多層膜ML碰撞，藉此，將多層膜ML進行蝕刻。即，於步驟ST1中，藉由離子之濺鍍將多層膜ML進行蝕刻。藉由執行該步驟ST1，於自遮罩MK露出之部分，多層膜ML被蝕刻。其結果，如圖4之(b)所示，遮罩MK之圖案被轉印至多層膜ML。再者，於步驟ST1中，有包含碳之沈積物形成於被加工物W之表面上之情況。
於後續之步驟ST2中，利用第2氣體之電漿進一步對多層膜ML進行蝕刻。第2氣體包含氧及稀有氣體，且不包含碳及氫。稀有氣體可為任意稀有氣體，例如為Ar氣體。作為一例，第2氣體包含氧氣及Ar氣體。
於步驟ST2中，自氣體源群40對內部空間12c供給第2氣體。又，內部空間12c中之壓力由排氣裝置50設定為所指定之壓力。又，於步驟ST2中，為了生成電漿，自第1高頻電源62供給第1高頻。於步驟ST2中，在內部空間12c中，藉由基於第1高頻之高頻電場將第2氣體激發，生成第2氣體之電漿PL2(參照圖4之(a))。於步驟ST2中，自第2高頻電源64對下部電極18供給第2高頻。藉由將第2高頻供給至下部電極18，來自電漿PL2之離子(氧或稀有氣體原子之離子)被提取至被加工物W，並與該被加工物W碰撞。即，藉由離子之濺鍍將多層膜ML進行蝕刻。又，於步驟ST2中，藉由氧之離子及/或自由基，去除被加工物W上之包含碳之沈積物。
於方法MT中，分別包含步驟ST1及步驟ST2之序列被執行1次以上。於執行複數次該序列之情形時，於步驟SJ1中，判定是否滿足停止條件。於該序列之執行次數達到特定次數之情形時，停止條件滿足。當於步驟SJ1中判定未滿足停止條件時，再次執行該序列。即，步驟ST1與步驟ST2交替地反覆執行。另一方面，當於步驟SJ1中判定滿足停止條件時，該序列之執行結束。當序列之特定次數之執行結束時，多層膜ML成為圖5所示之狀態。即，於一實施形態中，該序列被執行至下部電極層BL露出為止，由多層膜ML形成圖5所示之支柱。
於方法MT中，繼而執行步驟STb。於步驟STb中，被加工物W自內部空間12c被搬出至腔室本體12之外部。於方法MT中，在執行步驟STb後，執行步驟STc。於步驟STc中，執行劃分形成內部空間12c之表面之清洗。
於步驟STc中，對內部空間12c供給清洗氣體。清洗氣體包含含氧氣體。含氧氣體可為例如氧氣(O2 氣體)、一氧化碳氣體、或二氧化碳氣體。又，於步驟STc中，內部空間12c中之壓力由排氣裝置50設定為所指定之壓力。又，於步驟STc中，為了生成電漿，自第1高頻電源62供給第1高頻。於步驟STc中，在內部空間12c中，藉由基於第1高頻之高頻電場將清洗氣體激發，生成清洗氣體之電漿。於步驟STc中，藉由來自清洗氣體之電漿之氧之活性種，將劃分形成內部空間12c之表面例如腔室本體12之內壁面上之包含碳之皮膜去除。再者，步驟STc可於虛設晶圓等物體載置於靜電吸盤20上，且由該靜電吸盤20保持之狀態下執行。或者，步驟STc可於在靜電吸盤20上未載置有虛設晶圓等物體之狀態下執行。
於後續之步驟SJ2中，判定是否對其他被加工物進行處理。即，判定是否對其他被加工物之多層膜進行蝕刻。於步驟SJ2中判定為應對其他被加工物進行處理之情形時，再次執行自步驟STp起之處理，對該其他被加工物之多層膜進行蝕刻。另一方面，於步驟SJ2中判定為不對其他被加工物進行處理之情形時，方法MT結束。
當利用包含氫之氣體之電漿對多層膜ML進行蝕刻時，磁阻效應元件之磁特性劣化。推測其原因在於：氫之離子及/或自由基使磁阻效應元件之多層膜ML變質。另一方面，於方法MT中，多層膜ML之蝕刻中所使用之第1氣體及第2氣體之兩者不包含氫，因此多層膜ML之蝕刻所引起之磁阻效應元件之磁特性之劣化得到抑制。又，於方法MT中，包含來源於第1氣體之碳之沈積物形成於被加工物W上。沈積物之量因第2氣體中所包含之氧之離子及/或自由基而減少。再者，於第2氣體中氧氣被稀有氣體稀釋，因此，多層膜ML之過度氧化得到抑制。
於一實施形態中，如上所述，於步驟STp中，在內部空間12c中生成第3氣體之電漿。當於內部空間12c中生成第3氣體之電漿時，於劃分形成內部空間12c之表面上會形成含有碳之覆膜。第2氣體中所包含之氧之離子及/或自由基一部分因與覆膜中之碳反應而被消耗。因此，根據本實施形態，多層膜ML之氧化得到抑制。故，多層膜ML之蝕刻速度之降低得到抑制。
以上，對各種實施形態進行了說明，但可不限定於上述實施形態而構成各種變化態樣。例如，方法MT及其變化態樣之方法之執行可使用電容耦合型電漿處理裝置以外之電漿處理裝置。作為此種電漿處理裝置，例示有感應耦合型電漿處理裝置、及為了生成電漿而使用微波等表面波之電漿處理裝置。
又，於方法MT中被蝕刻之多層膜至少包含磁性穿隧接合層TL。換言之，包含步驟ST1及步驟ST2之序列係為了至少將磁性穿隧接合層TL進行蝕刻而執行。再者，磁性穿隧接合層TL以外之多層膜ML之區域可藉由與包含步驟ST1及步驟ST2之序列不同之處理而蝕刻。
又，可於藉由執行步驟STp、步驟STa、步驟ST1及步驟ST2，而將兩個以上之被加工物之多層膜ML依序進行蝕刻之後，執行步驟STc之清洗。兩個以上之被加工物中之除多層膜ML最後被蝕刻之被加工物以外者係於將下一多層膜ML將被蝕刻之被加工物收容至內部空間12c中之前，自內部空間12c被搬出。步驟STc之清洗可於兩個以上之被加工物中之多層膜ML最後被蝕刻之被加工物配置在內部空間12c中之狀態下、或者於搬出至腔室本體12之外部之後執行。
以下，對為了評估方法MT而進行之各種實驗進行說明。再者，本發明並不限定於以下所說明之實驗。
(第1實驗)
於第1實驗中，執行分別包含步驟ST1及步驟ST2之序列，對圖2所示之構造之被加工物之多層膜進行蝕刻，藉此製作複數個(296個)實驗樣本1。於複數個實驗樣本1之製作中，使用圖3所示之構造之電漿處理裝置。以下，表示複數個實驗樣本1之製作中之處理條件。
＜實驗樣本1之製作中之處理條件＞
・步驟ST1
內部空間之壓力：10[mTorr](1.333[Pa])
第1氣體中之Ar氣體之流量：25[sccm]
第1氣體中之一氧化碳(CO)氣體之流量：175[sccm]
第1高頻：60[MHz]、200[W]
第2高頻：400[kHz]、800[W]
處理時間：5[秒]
・步驟ST2
內部空間之壓力：10[mTorr](1.333[Pa])
第2氣體中之Ar氣體之流量：194[sccm]
第2氣體中之氧(O2 )氣之流量：6[sccm]
第1高頻：60[MHz]、200[W]
第2高頻：400[kHz]、800[W]
處理時間：5[秒]
・序列之執行次數：35次
又，於第1實驗中，為了比較，執行分別包含第1步驟及第2步驟之序列，對圖2所示之構造之被加工物之多層膜進行蝕刻，藉此，製作複數個(287個)比較樣本1。於複數個比較樣本1之製作中，亦使用圖3所示之構造之電漿處理裝置。以下，表示複數個比較樣本1之製作中之處理條件。再者，於第1步驟中，使用包含氫之甲烷(CH4 )氣體。
＜比較樣本1之製作中之第1及第2步驟之處理條件＞
・第1步驟
內部空間之壓力：10[mTorr](1.333[Pa])
Kr氣體之流量：170[sccm]
甲烷(CH4 )氣體之流量：30[sccm]
第1高頻：60[MHz]、200[W]
第2高頻：400[kHz]、800[W]
處理時間：5[秒]
・第2步驟
內部空間之壓力：10[mTorr](1.333[Pa])
Ne氣體之流量：50[sccm]
氧(O2 )氣之流量：10[sccm]
一氧化碳(CO)氣體之流量：140[sccm]
第1高頻：60[MHz]、200[W]
第2高頻：400[kHz]、800[W]
處理時間：5[秒]
・序列之執行次數：30次
於第1實驗中，測定所製作之複數個實驗樣本1及複數個比較樣本1各自之磁阻(MR)比。測定結果為，複數個實驗樣本1之MR比之平均值為188.5%，複數個比較樣本1之MR比之平均值為180.3%。即，複數個實驗樣本1與使用甲烷氣體對其等進行了蝕刻之複數個比較樣本1相比，具有較高之MR比。因此，確認到，藉由執行包含步驟ST1及步驟ST2之序列，磁阻效應元件之磁特性之劣化得到抑制。
(第2實驗)
於第2實驗中，與上述複數個實驗樣本1同樣地製作複數個實驗樣本2。又，為了比較，與上述複數個比較樣本1同樣地製作複數個比較樣本2。然後，對複數個實驗樣本2及複數個比較樣本2之各者，根據使用試樣振動型磁力計而繪製之磁化曲線求出保磁力。測定結果為，複數個實驗樣本2之保磁力Hc之平均值(平均保磁力)為1590(Oe)，複數個比較樣本2之保磁力Hc之平均值(平均保磁力)為951(Oe)。即，實驗樣本2與比較樣本2相比具有較高平均保磁力。因此，確認到，藉由於多層膜ML之蝕刻中使用不包含氫之第1氣體之電漿及第2氣體之電漿，可抑制磁阻效應元件之磁特性之劣化。
(第3實驗)
於第3實驗中，求出多層膜之主蝕刻後所執行之過蝕刻中的序列之執行次數與保磁力之關係。於第3實驗中，製作複數個實驗樣本3及複數個比較樣本3。於複數個實驗樣本3之製作中，在與上述複數個實驗樣本1之製作之處理條件相同之處理條件下，進行圖2所示之構造之被加工物之多層膜之主蝕刻。於複數個實驗樣本3中之若干個之製作中，不執行過蝕刻。於複數個實驗樣本3中之其他實驗樣本3之製作之過蝕刻中，在與複數個實驗樣本1之製作之處理條件相同之處理條件下執行6次、12次或18次序列。於複數個比較樣本3之製作中，於與上述複數個比較樣本1之製作之處理條件相同之處理條件下，進行圖2所示之構造之被加工物之多層膜之主蝕刻。於複數個比較樣本3中之若干個之製作中，不執行過蝕刻。於複數個比較樣本3中之其他比較樣本3之製作之過蝕刻中，於與複數個比較樣本1之製作之處理條件相同之處理條件下執行6次、12次或18次序列。再者，複數個實驗樣本3及複數個比較樣本3之各者之製作使用有圖3所示之構造之電漿處理裝置。
於第3實驗中，對複數個實驗樣本3及複數個比較樣本3之各者，根據使用試樣振動型磁力計而繪製之磁化曲線求出保磁力。然後，求出過蝕刻中之序列之執行次數與保磁力之平均值之關係。將第3實驗之結果示於圖6。於圖6之曲線圖中，橫軸表示過蝕刻中之序列之執行次數，縱軸表示保磁力之平均值。如圖6所示，複數個實驗樣本3即藉由執行步驟ST1及步驟ST2而製作之樣本之保磁力之平均值無關於過蝕刻中之序列之執行次數，為大致固定。另一方面，使用甲烷氣體製作而得之複數個比較樣本3之保磁力之平均值隨著過蝕刻中之序列之執行次數增加而減少。由該結果確認到，根據分別包含步驟ST1及步驟ST2之序列，即便為了調整由多層膜形成之支柱之形狀而進行過蝕刻，亦可抑制磁阻效應元件之磁特性之劣化。
10‧‧‧電漿處理裝置
12‧‧‧腔室本體
12c‧‧‧內部空間
12g‧‧‧開口
12s‧‧‧側壁
14‧‧‧閘閥
15‧‧‧支持部
16‧‧‧載台
18‧‧‧下部電極
18a‧‧‧第1平板
18b‧‧‧第2平板
18f‧‧‧流路
20‧‧‧靜電吸盤
22‧‧‧直流電源
23‧‧‧開關
24‧‧‧聚焦環
26a‧‧‧配管
26b‧‧‧配管
28‧‧‧氣體供給管線
30‧‧‧上部電極
32‧‧‧構件
34‧‧‧頂板
34a‧‧‧氣體排出孔
36‧‧‧支持體
36a‧‧‧氣體擴散室
36b‧‧‧氣孔
36c‧‧‧氣體導入口
38‧‧‧氣體供給管
40‧‧‧氣體源群
42‧‧‧閥群
44‧‧‧流量控制器群
48‧‧‧擋板
50‧‧‧排氣裝置
52‧‧‧排氣管
62‧‧‧第1高頻電源
63‧‧‧匹配器
64‧‧‧第2高頻電源
65‧‧‧匹配器
BL‧‧‧下部電極層
Cnt‧‧‧控制部
L11‧‧‧第1磁性層
L12‧‧‧隧道勢壘層
L13‧‧‧第2磁性層
L14‧‧‧頂蓋層
L15‧‧‧上層
L16‧‧‧下層
L21‧‧‧鈷層
L22‧‧‧鉑層
L23‧‧‧釕層
L31‧‧‧第1層
L32‧‧‧第2層
L33‧‧‧第3層
L41‧‧‧層
L42‧‧‧層
L43‧‧‧層
L44‧‧‧層
MK‧‧‧遮罩
ML‧‧‧多層膜
MR1‧‧‧第1多層區域
MR2‧‧‧第2多層區域
MT‧‧‧方法
PL1‧‧‧第1氣體之電漿
PL2‧‧‧第2氣體之電漿
SJ1‧‧‧步驟
SJ2‧‧‧步驟
ST1‧‧‧步驟
ST2‧‧‧步驟
STa‧‧‧步驟
STb‧‧‧步驟
STc‧‧‧步驟
STp‧‧‧步驟
TL‧‧‧磁性穿隧接合層
UL‧‧‧基底層
W‧‧‧被加工物
圖1係表示一實施形態之蝕刻方法之流程圖。
圖2係將一例之被加工物之一部分放大地表示之剖視圖。
圖3係概略性地表示可用於執行圖1所示之蝕刻方法之電漿處理裝置之圖。
圖4之(a)係說明步驟ST1及步驟ST2中所生成之電漿之圖，圖4之(b)係表示步驟ST1及步驟ST2中之被加工物之狀態之圖。
圖5係表示圖1所示之蝕刻方法結束時之被加工物之狀態的圖。
圖6係表示第3實驗之結果之曲線圖。

Claims (9)

  1. 一種蝕刻方法，其係磁阻效應元件之製造中所執行之被加工物之多層膜之蝕刻方法， 上述多層膜具有磁性穿隧接合層，該磁性穿隧接合層包含第1磁性層及第2磁性層、以及設於該第1磁性層與該第2磁性層之間之隧道勢壘層， 於該蝕刻方法中，使用具備腔室本體之電漿處理裝置，該腔室本體提供內部空間， 該蝕刻方法包含如下步驟： 將上述被加工物收容於上述內部空間中； 利用上述內部空間中所生成之第1氣體之電漿對上述多層膜進行蝕刻，上述第1氣體包含碳及稀有氣體，且不包含氫；以及 利用上述內部空間中所生成之第2氣體之電漿進一步對上述多層膜進行蝕刻，上述第2氣體包含氧及稀有氣體，且不包含碳及氫。
  2. 如請求項1之蝕刻方法，其中上述第1氣體進而包含氧。
  3. 如請求項2之蝕刻方法，其中上述第1氣體包含一氧化碳氣體或二氧化碳氣體。
  4. 如請求項1至3中任一項之蝕刻方法，其中利用第1氣體之電漿對上述多層膜進行蝕刻之上述步驟與利用第2氣體之電漿進一步對上述多層膜進行蝕刻之上述步驟係交替地反覆執行。
  5. 如請求項1之蝕刻方法，其進而包含如下步驟：於將上述被加工物收容至上述內部空間中之上述步驟之執行前，在上述內部空間中生成第3氣體之電漿，且 上述第3氣體含有包含碳之氣體及稀有氣體。
  6. 如請求項5之蝕刻方法，其中上述第3氣體含有包含烴之氣體作為包含上述碳之上述氣體。
  7. 如請求項5或6之蝕刻方法，其進而包含如下步驟：於藉由執行利用第1氣體之電漿對上述多層膜進行蝕刻之上述步驟及利用第2氣體之電漿進一步對上述多層膜進行蝕刻之上述步驟，將上述多層膜進行蝕刻之後，執行劃分形成上述內部空間之表面之清洗。
  8. 如請求項7之蝕刻方法，其進而包含如下步驟：於將上述多層膜進行蝕刻之後且執行清洗之上述步驟之前，將上述被加工物自上述內部空間搬出。
  9. 如請求項1至3、5、6中任一項之蝕刻方法，其中上述第1磁性層及上述第2磁性層之各者為CoFeB層，上述隧道勢壘層為MgO層。
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