WO2016013418A1 - 被処理体を処理する方法 - Google Patents

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plasma
processing
magnetic layer
processing gas
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佐藤　淳
栄一 西村
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Tokyo Electron Ltd
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    • H10P14/65—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of insulating materials characterised by treatments performed before or after the formation of the materials
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    • H10P14/6514—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of insulating materials characterised by treatments performed before or after the formation of the materials of treatments performed before formation of the materials by exposure to a gas or vapour by exposure to a plasma

Definitions

  • Embodiment of this invention is related with the method of processing a to-be-processed object.
  • a magnetic random access memory (MRAM) element is a memory having a magnetic tunnel junction (MTJ), and has two magnetic layers and an insulating layer provided between the magnetic layers. is doing.
  • the magnetic layer is made of a metal such as Co and / or Fe.
  • etching for transferring the mask pattern to the two magnetic layers and the insulating film of the object to be processed is performed.
  • a reaction product that is difficult to vaporize is generated, and the reaction product is deposited on the object to be processed.
  • This reaction product can cause various problems such as leakage current of the MRAM device and needs to be removed.
  • Patent Document 1 describes a method for removing a reaction product.
  • the upper magnetic layer of the two magnetic layers that is, the lower magnetic layer and the upper magnetic layer
  • a processing gas containing a halogen element is etched by plasma of a processing gas containing a halogen element.
  • a protective film is formed on the surface of the object to be processed.
  • the insulating layer is then etched.
  • the reaction product is removed by a processing gas containing PF 3 gas.
  • reaction products that is, deposits are also formed on the object to be processed by etching the upper magnetic layer.
  • the method described in Patent Document 1 only removes the reaction product formed by etching the insulating layer, and does not remove the deposit formed by etching the upper magnetic layer. .
  • the deposit formed by etching the upper magnetic layer also needs to be removed.
  • a method for treating a workpiece includes a lower magnetic layer, an insulating layer provided on the lower magnetic layer, an upper magnetic layer provided on the insulating layer, and a mask provided on the upper magnetic layer.
  • This method is a step of (a) etching the upper magnetic layer, supplying a first processing gas into a processing container of a plasma processing apparatus, generating plasma of the first processing gas, and generating the first processing gas. Etching the upper magnetic layer with the plasma of the process gas (hereinafter referred to as “process a”), and (b) removing the deposit formed on the object to be processed by the process a (hereinafter referred to as “process a”). Step b)).
  • Step b includes (b1) a step of causing a reduction reaction to occur in the deposit by the plasma of the second processing gas containing H 2 gas, and (b2) a product generated by the step of causing the reduction reaction to be converted to hexa Removing with a third process gas containing fluoroacetylacetone.
  • the top magnetic layer can include CoFeB.
  • the deposit formed by etching the upper magnetic layer in step a may contain a metal oxide.
  • This metal oxide is formed by the reaction between the metal contained in the upper magnetic layer and oxygen. Oxygen is considered to be generated from a layer included in the object to be processed or various parts of the plasma processing apparatus.
  • a reduction reaction is caused in the deposit by the plasma of the second processing gas containing H 2 gas.
  • the product obtained from the deposit by this reduction reaction can be removed by the third processing gas containing hexafluoroacetylacetone. Therefore, according to this method, it is possible to remove deposits formed by etching the upper magnetic layer.
  • step a and step b may be repeated alternately. According to this embodiment, by repeating step a and step b, it is possible to prevent the generation of a large amount of deposits and remove the deposits generated by the etching in step a.
  • the second process gas may further include N 2 gas.
  • the second processing gas contains N 2 gas, the plasma of the second processing gas can be generated stably.
  • the third process gas may include H 2 O. According to this embodiment, it is possible to promote the reaction between the product obtained by the reduction reaction and hexafluoroacetylacetone.
  • the method of an embodiment may further include the step of etching the insulating layer.
  • a fourth processing gas is supplied into a processing container of the plasma processing apparatus, plasma of the fourth processing gas is generated, and the insulating layer is formed by the plasma of the fourth processing gas. Etch.
  • FIG. 6 is a flowchart showing details of the process ST5 shown in FIG. FIG.
  • FIG. 2 schematically illustrates a processing system of an embodiment that can be used to implement the method shown in FIG. 1. It is a figure which shows schematically the plasma processing apparatus which can be used as process module PM1 shown in FIG. It is a figure which shows roughly the plasma processing apparatus which can be used as process module PM2 shown in FIG. It is a figure which shows roughly the plasma processing apparatus which can be used as process module PM4 shown in FIG.
  • FIG. 1 is a flowchart of a method for processing an object to be processed according to an embodiment.
  • a method MT shown in FIG. 1 is a method used in the manufacture of a magnetic random access memory (MRAM) element. At least a step ST2 for etching the upper magnetic layer and a step ST3 for removing deposits. Is included.
  • the method MT includes steps ST1 and ST4 to ST7 in addition to the steps ST2 and ST3.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of an object to be processed to which the method shown in FIG. 1 is applied, and a state of the object to be processed after each process of the method shown in FIG.
  • an object to be processed to which the method MT is applied includes a substrate SB, a lower electrode layer LE, a pinning layer PL, a lower magnetic layer LM, an insulating layer.
  • the layer IL, the upper magnetic layer UM, the upper electrode layer UE, and the mask layer ML are included.
  • the lower electrode layer LE is a layer made of an electrode material having electrical conductivity, and is provided on the substrate SB.
  • the thickness of the lower electrode layer LE is, for example, about 5 nm.
  • the pinning layer PL is provided between the lower electrode layer LE and the lower magnetic layer LM.
  • the pinning layer PL in the MRAM element functions as a layer for fixing the magnetization direction of the lower magnetic layer LM due to the pinning effect by the antiferromagnetic material.
  • the pinning layer PL is made of, for example, an antiferromagnetic material such as IrMn (iridium manganese) or PtMn (platinum manganese), and has a thickness of about 7 nm, for example.
  • the lower magnetic layer LM is a layer containing a ferromagnetic material and is provided on the pinning layer PL.
  • the lower magnetic layer LM is a layer that functions as a so-called pinned layer. That is, in the MRAM element, the magnetization direction of the lower magnetic layer LM is kept constant without being influenced by the external magnetic field due to the pinning effect by the pinning layer PL.
  • the lower magnetic layer LM is made of, for example, CoFeB and has a thickness of, for example, about 2.5 nm.
  • the insulating layer IL is provided between the lower magnetic layer LM and the upper magnetic layer UM.
  • the insulating layer IL in the MRAM element constitutes a magnetic tunnel junction (MTJ).
  • MTJ magnetic tunnel junction
  • the insulating layer IL is interposed between the lower magnetic layer LM and the upper magnetic layer UM, so that the tunnel magnetoresistance is between the lower magnetic layer LM and the upper magnetic layer UM.
  • An effect (TMR: Tunnel magnetoresistance) occurs. That is, an electrical resistance is generated between the lower magnetic layer LM and the upper magnetic layer UM according to the relative relationship (parallel or antiparallel) between the magnetization direction of the lower magnetic layer LM and the magnetization direction of the upper magnetic layer UM.
  • This insulating layer IL is made of Al 2 O 3 or MgO, and its thickness is, for example, 1.3 nm.
  • the upper magnetic layer UM is a layer containing a ferromagnetic material, and is provided on the insulating layer IL.
  • the upper magnetic layer UM in the MRAM element is a layer that functions as a so-called free layer. That is, in the MRAM element, the magnetization direction of the upper magnetic layer UM follows an external magnetic field that is magnetic information.
  • the upper magnetic layer UM is made of, for example, CoFeB and has a thickness of, for example, about 2.5 nm.
  • the upper electrode layer UE is a layer composed of an electrode material having electrical conductivity.
  • the upper electrode layer UE can be made of Ta, for example.
  • the mask layer ML is a layer serving as a mask for etching the upper electrode layer UE and the upper magnetic layer UM.
  • the mask layer ML can be composed of, for example, a first layer containing amorphous carbon and a second layer containing SiO 2 .
  • the second layer is provided on the upper electrode layer UE, and the first layer is provided on the second layer.
  • FIGS. 3 to 5 are cross-sectional views showing the state of the object to be processed after each step of the method shown in FIG.
  • the process ST1 is performed.
  • step ST1 as shown in FIG. 2B, a mask MK is created from the mask layer ML.
  • the mask MK can be formed by providing a patterned mask on the first layer and sequentially etching the first layer and the second layer of the mask layer ML.
  • the first layer can be etched by plasma of a processing gas containing O 2 gas
  • the second layer can be etched by plasma of a processing gas containing fluorocarbon gas.
  • the upper magnetic layer UM is etched.
  • the upper electrode layer UE and the upper magnetic layer UM are etched together.
  • the processing gas A (first processing gas) is supplied into the processing container of the plasma processing apparatus.
  • the processing gas A can contain a halogen element. Further, the processing gas A may further contain a rare gas.
  • the processing gas A includes SF 6 gas and Ar gas.
  • plasma of the processing gas A is generated.
  • the wafer W is exposed to the plasma of the processing gas A.
  • the upper electrode layer UE and the upper magnetic layer UM are etched, and the pattern of the mask MK is transferred to the upper electrode layer UE and the upper magnetic layer UM.
  • a deposit DP is formed on the wafer W as shown in FIG. Specifically, the deposit DP is formed on the side surface of the upper electrode layer UE, the side surface of the upper magnetic layer UM, and the surface of the insulating layer IL.
  • the deposit DP includes Co and Fe oxides included in the upper magnetic layer UM. It is considered that the oxides of Co and Fe in the deposit DP are derived from oxidation of Co and Fe by SiO 2 contained in the mask MK or oxygen generated from various parts of the plasma processing apparatus.
  • step ST3 includes a step ST31 and a step ST32.
  • step ST31 a process for causing a reduction reaction on the deposit is performed.
  • a processing gas B second processing gas
  • H 2 gas is supplied into the processing container of the plasma processing apparatus.
  • plasma of the processing gas B is generated.
  • step ST31 the wafer W is exposed to the plasma of the processing gas B.
  • the reduction reaction of deposit DP arises and the product RP is produced
  • oxygen is removed from Co and Fe oxides in the deposit DP, and a product RP containing Co and Fe is obtained.
  • the processing gas used in step ST31 may include N 2 gas in addition to H 2 gas.
  • the plasma of the second processing gas can be generated stably.
  • the processing gas C (third processing gas) containing hexafluoroacetylacetone is supplied into the processing container containing the wafer W.
  • hexafluoroacetylacetone is 1,1,1,5,5,5-hexafluoroacetylacetone (hereinafter referred to as “hfacH”).
  • the process gas C may include H 2 O and / or O 2 gas.
  • Co and Fe contained in the product RP are complexed by hfac.
  • Hfac is a hexafluoroacetylacetonate ligand that is generated when hydrogen (H) is released from hfacH and the hfacH becomes a monovalent anion.
  • a Co complex is formed from Co in the product RP. Co + 2 (hfac) + 2H 2 O ⁇ Co (H 2 O) 2 (hfac) 2
  • step ST32 the complex thus generated is removed.
  • the product RP is removed as shown in FIG.
  • H 2 O is contained in the processing gas C
  • H 2 O is added to the processing gas C for the purpose of promoting the reaction of the above reaction formula and facilitating the formation of a complex of Co and hafc.
  • the process ST31 and the process ST32 may be alternately repeated.
  • the upper magnetic layer UM is partially etched in the process ST31, and a relatively small amount of deposit DP generated by the process ST31 is removed in the process ST32.
  • the steps ST31 and ST32 it is possible to prevent the generation of a large amount of deposit DP and to remove the deposit DP generated by the etching in the step ST31.
  • step ST4 is performed.
  • the wafer W is transferred to the film forming apparatus.
  • a protective film PF is formed on the surface of the wafer W.
  • This protective film PF is made of, for example, SiN or SiO 2 .
  • the mask MK is omitted. The mask MK may disappear during the execution of the process after the process ST4, or may be removed before the execution of the process ST4.
  • step ST5 is performed.
  • FIG. 6 is a flowchart showing details of the process ST5 shown in FIG.
  • the process ST5 includes a process ST51 and a process ST52.
  • the processing gas D fourth processing gas
  • the processing gas D is supplied into the processing container of the plasma processing apparatus, and plasma of the processing gas D is generated.
  • the insulating layer IL is etched in a region not covered by the upper electrode layer UE, the upper magnetic layer UM, and the protective film PF.
  • the processing gas D used in the process ST51 is a decomposable gas that is dissociated by plasma generated by a plasma source and generates radicals.
  • This radical may be a radical that causes a reduction reaction, an oxidation reaction, a chlorination reaction, or a fluorination reaction.
  • the processing gas D may be a gas containing a hydrogen element, an oxygen element, a chlorine element, or a fluorine element.
  • the processing gas D may include Ar, N 2 , O 2 , H 2 , He, BCl 3 , Cl 2 , CF 4 , NF 3 , CH 4, SF 6, or the like.
  • the processing gas D may contain O 2 gas, Ar gas, H 2 gas, Cl 2 gas, and NF 3 gas.
  • the reaction product RP2 includes a metal contained in the upper electrode layer UE, the protective film PF, and the insulating layer IL, an oxide, chloride, nitride, halide, or a compound containing C or Si, or the like of the metal. May be included.
  • the reaction product RP2 adheres to the side surface of the shape formed by etching and / or the surface of the lower magnetic layer LM.
  • the reaction product RP2 formed in this way reduces the verticality of the shape formed by subsequent etching.
  • the reaction product RP2 contains a conductive substance, if the reaction product RP2 is left, it may be a factor that causes a leakage current to the MRAM element.
  • step ST52 a treatment process using an etching gas containing PF 3 is performed.
  • the processing gas E is supplied into the processing container of the same plasma processing apparatus as in step ST51.
  • This processing gas E is a reactive gas for reacting with a reaction product without being exposed to plasma.
  • the processing gas E may include, for example, a gas whose reaction with the reaction product depends on the temperature of the mounting table 110. Specifically, HF, Cl 2 , HCl, H 2 O, PF 3 , F 2 , ClF 3 , COF 2 , cyclopentadiene, Amidinato, or the like is used as the processing gas E.
  • the processing gas E may include an electron donating gas.
  • the electron donating gas is generally a gas composed of atoms having greatly different electronegativity or ionization potential, or a gas including atoms having a lone electron pair.
  • the electron donating gas has a property of easily giving electrons to other compounds.
  • the electron donating gas has a property of being bonded to a metal compound or the like as a ligand and evaporating.
  • the electron donating gas examples include SF 6 , PH 3 , PF 3 , PCl 3 , PBr 3 , PI 3 , CF 4 , AsH 3 , SbH 3 , SO 3 , SO 2 , H 2 S, SeH 2 , TeH 2 , Examples thereof include Cl 3 F, H 2 O, H 2 O 2 and the like, or a gas containing a carbonyl group.
  • the processing gas E may include PF 3 gas.
  • processing gas used in either or both of the steps ST51 and step ST52 may include PF 3 gas.
  • process ST51 and process ST52 may be repeated alternately.
  • the lower magnetic layer LM and the pinning layer PL are etched.
  • a processing gas containing CH 4 is supplied into the processing container of the plasma processing apparatus.
  • the processing gas F may include an inert gas such as He, N 2 , Ar, and / or a gas other than methane, such as a gas containing a carbonyl group, H 2, or the like.
  • plasma of the processing gas F is generated, and the wafer W is exposed to the plasma.
  • FIG. 5A the lower magnetic layer LM and the pinning layer PL are etched in a region not covered with the upper electrode layer UE, the upper magnetic layer UM, and the protective film PF.
  • the lower electrode layer LE is etched.
  • the processing gas G is supplied into the processing container of the plasma processing apparatus.
  • the processing gas G may include an inert gas such as He, N 2 , Ar, and / or a gas containing a carbonyl group, CH 4, H 2, or the like.
  • plasma of the processing gas G is generated, and the wafer W is exposed to the plasma.
  • FIG. 5B the lower electrode layer LE is etched in a region not covered with the upper electrode layer UE and the upper magnetic layer UM, and an MRAM element is formed.
  • a reduction reaction is caused in the deposit DP by the plasma of the processing gas B containing H 2 gas.
  • the product RP obtained from the deposit DP by this reduction reaction can be removed by the processing gas C containing hexafluoroacetylacetone. Therefore, according to this method, as shown in FIG. 3B, the deposit DP formed by etching the upper magnetic layer UM can be removed. If the processing gas used in step ST31 does not contain H 2 gas, the reduction reaction does not occur. Therefore, even if the wafer is exposed to the processing gas C in step ST32, the state changes from the state shown in FIG. Does not substantially occur and the deposit DP is not removed.
  • FIG. 7 schematically illustrates a processing system of one embodiment that can be used to implement the method illustrated in FIG.
  • the processing system PS shown in FIG. 7 includes substrate mounting tables 22a to 22d, receiving containers 24a to 24d, a loader module LDM, a load lock chamber LL1, a load lock chamber LL2, a process module PM1, a process module PM2, a process module PM3, and a process module.
  • PM4 and transfer chamber TC are provided.
  • the substrate mounting tables 22a to 22d are arranged along one edge of the loader module LDM.
  • the containers 24a to 24d are placed on the substrate platforms 22a to 22d, respectively. Wafers W are stored in the storage containers 24a to 24d.
  • a transfer robot Rb1 is provided in the loader module LDM.
  • the transfer robot Rb1 takes out the wafer W stored in any of the storage containers 24a to 24d, and transfers the wafer W to the load lock chamber LL1 or the load lock chamber LL2.
  • the load lock chamber LL1 and the load lock chamber LL2 are provided along another edge of the loader module LDM, and constitute a preliminary decompression chamber.
  • the load lock chamber LL1 and the load lock chamber LL2 are connected to the transfer chamber TC via gate valves, respectively.
  • the transfer chamber TC is a depressurizable chamber, and another transfer robot Rb2 is provided in the chamber.
  • Process modules PM1 to PM4 are connected to the transfer chamber TC via corresponding gate valves.
  • the transfer robot Rb2 can transfer a wafer between any one of the load lock chamber LL1 and the load lock chamber LL2 and any one of the process modules PM1 to PM4, or between any two process modules among the process modules PM1 to PM4. Transport W.
  • the process module PM1 of the processing system PS is a plasma processing apparatus that can be used for plasma etching
  • the process module PM2 is a plasma processing apparatus that can be used for performing plasma etching and the process ST3.
  • the process module PM3 is a film forming apparatus that can be used to execute the process ST4.
  • a CVD (Chemical Vapor Deposition) apparatus or an RLSA (Radial Line Slot Antenna) apparatus can be used.
  • the process module PM4 is a plasma processing apparatus that can be used for performing plasma etching and the process ST5.
  • examples of the process module PM1, the process module PM2, and the process module PM4 will be described in detail.
  • FIG. 8 is a diagram schematically showing a plasma processing apparatus that can be used as the process module PM1 shown in FIG.
  • a plasma processing apparatus 10 illustrated in FIG. 7 includes a processing container 12.
  • the processing container 12 has a substantially cylindrical shape and provides a processing space S10 as its internal space.
  • the plasma processing apparatus 10 includes a substantially disk-shaped base 14 in a processing container 12.
  • the base 14 is provided in a lower area in the processing space S10.
  • the base 14 is made of, for example, aluminum and constitutes a lower electrode.
  • the base 14 has a function of absorbing the heat of the electrostatic chuck 50 described later and cooling the electrostatic chuck 50.
  • a refrigerant flow path 15 is formed inside the base 14, and a refrigerant inlet pipe and a refrigerant outlet pipe are connected to the refrigerant flow path 15.
  • the refrigerant is supplied to the refrigerant flow path 15 from the chiller unit via the refrigerant inlet pipe.
  • the refrigerant supplied to the refrigerant flow path 15 is returned to the chiller unit via the refrigerant outlet pipe.
  • the plasma processing apparatus 10 further includes a cylindrical holding portion 16 and a cylindrical support portion 17.
  • the cylindrical holding portion 16 holds the base 14 in contact with the side and bottom edges of the base 14.
  • the cylindrical support portion 17 extends in the vertical direction from the bottom portion of the processing container 12 and supports the base 14 via the cylindrical holding portion 16.
  • the plasma processing apparatus 10 further includes a focus ring 18 placed on the upper surface of the cylindrical holder 16.
  • the focus ring 18 can be made of, for example, silicon or quartz.
  • An exhaust path 20 is formed between the side wall of the processing container 12 and the cylindrical support portion 17.
  • a baffle plate 22 is attached to the inlet of the exhaust passage 20 or in the middle thereof. Further, an exhaust port 24 is continuous below the exhaust path 20.
  • the exhaust port 24 is provided by an exhaust pipe 28 fitted in the bottom of the processing container 12.
  • An exhaust device 26 is connected to the exhaust pipe 28.
  • the exhaust device 26 has a vacuum pump, and can depressurize the processing space S10 in the processing container 12 to a desired degree of vacuum.
  • An opening for loading and unloading the wafer W is provided on the side wall of the processing container 12.
  • a gate valve 30 for opening and closing the opening is attached to the side wall of the processing container 12.
  • the base 14 is electrically connected to a high-frequency power source 32 for plasma generation via a matching unit 34.
  • the high-frequency power source 32 supplies high-frequency power mainly for ion attraction, that is, high-frequency bias power to the lower electrode, that is, the base 14.
  • the frequency of the high frequency bias power is, for example, 400 KHz.
  • the plasma processing apparatus 10 further includes a shower head 38.
  • the shower head 38 is provided above the processing space S10.
  • the shower head 38 includes an electrode plate 40 and an electrode support 42.
  • the electrode plate 40 is a conductive plate having a substantially disk shape and constitutes an upper electrode.
  • a high frequency power source 35 is electrically connected to the electrode plate 40 via a matching unit 36.
  • the high-frequency power source 35 supplies the electrode plate 40 with high-frequency power mainly for the purpose of generating plasma.
  • the frequency of the high frequency power is, for example, 60 MHz.
  • the high frequency power supply 35 may be electrically connected to the base 14 via the matching unit 36.
  • the electrode plate 40 has a plurality of gas vent holes 40h.
  • the electrode plate 40 is detachably supported by an electrode support 42.
  • a buffer chamber 42 a is provided inside the electrode support 42.
  • the plasma processing apparatus 10 further includes a gas supply source 44, and the gas supply source 44 is connected to the gas inlet 25 of the buffer chamber 42 a through a gas supply conduit 46.
  • the gas supply source 44 supplies a processing gas to the processing space S10.
  • the electrode support 42 is formed with a plurality of holes that are respectively continuous with the plurality of gas vent holes 40h, and the plurality of holes communicate with the buffer chamber 42a. Therefore, the gas supplied from the gas supply source 44 is supplied to the processing space S10 via the buffer chamber 42a and the gas vent 40h. In order to control the radical distribution, the flow rate of the processing gas with respect to the central region of the wafer W and the flow rate of the processing gas in the peripheral region of the wafer W may be controlled.
  • a magnetic field forming mechanism 48 extending annularly or concentrically is provided on the ceiling of the processing vessel 12.
  • the magnetic field forming mechanism 48 functions to facilitate the start of high-frequency discharge (plasma ignition) in the processing space S10 and maintain the discharge stably.
  • an electrostatic chuck 50 is provided on the base 14.
  • the electrostatic chuck 50 includes an electrode 52 and a pair of insulating films 54a and 54b.
  • the insulating films 54a and 54b are films formed of an insulator such as ceramic.
  • the electrode 52 is a conductive film and is provided between the insulating film 54a and the insulating film 54b.
  • a direct current power source 56 is connected to the electrode 52 via a switch SW. When a DC voltage is applied to the electrode 52 from the DC power source 56, a Coulomb force is generated, and the wafer W is attracted and held on the electrostatic chuck 50 by the Coulomb force.
  • a heater as a heating element is embedded in the electrostatic chuck 50 so that the wafer W can be heated to a predetermined temperature.
  • the heater is connected to a heater power supply via wiring.
  • the base 14 and the electrostatic chuck 50 constitute a mounting table 70.
  • the plasma processing apparatus 10 further includes gas supply lines 58 and 60 and heat transfer gas supply sources 62 and 64.
  • the heat transfer gas supply source 62 is connected to the gas supply line 58.
  • the gas supply line 58 extends to the upper surface of the electrostatic chuck 50 and opens at a central portion of the upper surface.
  • the heat transfer gas supply source 62 supplies a heat transfer gas such as He gas between the upper surface of the electrostatic chuck 50 and the wafer W, for example.
  • the heat transfer gas supply source 64 is connected to the gas supply line 60.
  • the gas supply line 60 extends to the upper surface of the electrostatic chuck 50 and opens in the peripheral region of the upper surface.
  • the heat transfer gas supply source 64 supplies a heat transfer gas such as He gas between the upper surface of the electrostatic chuck 50 and the wafer W, for example.
  • the plasma processing apparatus 10 further includes a control unit 66.
  • the control unit 66 is connected to the exhaust device 26, the switch SW, the high frequency power source 32, the matching unit 34, the high frequency power source 35, the matching unit 36, the gas supply source 44, and the heat transfer gas supply sources 62 and 64.
  • the control unit 66 sends control signals to the exhaust device 26, the switch SW, the high frequency power source 32, the matching unit 34, the high frequency power source 35, the matching unit 36, the gas supply source 44, and the heat transfer gas supply sources 62 and 64, respectively. To do.
  • control unit 66 exhaust by the exhaust device 26, opening / closing of the switch SW, power supply from the high frequency power source 32, impedance adjustment of the matching unit 34, power supply from the high frequency power source 35, impedance adjustment of the matching unit 36,
  • the supply of the processing gas by the gas supply source 44 and the supply of the heat transfer gas by the heat transfer gas supply sources 62 and 64 are controlled.
  • a processing gas is supplied from the gas supply source 44 to the processing space S10. Further, a high frequency electric field is formed between the electrode plate 40 and the base 14. By this high frequency electric field, plasma is generated in the processing space S10. Then, the wafer W is processed by radicals of elements contained in the processing gas.
  • FIG. 9 is a diagram schematically showing a plasma processing apparatus that can be used as the process module PM2 shown in FIG.
  • a plasma processing apparatus 100 ⁇ / b> A illustrated in FIG. 9 includes a processing container 192.
  • the processing container 192 has a cylindrical shape, for example, and is made of a metal such as aluminum.
  • the processing container 192 provides a space S100 as its internal space.
  • the space S100 includes a space S101 and a space S102.
  • the space S101 is a space above the space S102.
  • the mounting table 110 may have an electrostatic chuck on a metal base such as aluminum.
  • the mounting table 110 may have a temperature adjustment mechanism such as a heater and / or a refrigerant flow path.
  • a dielectric 194 is provided on the ceiling of the processing container 192.
  • the dielectric 194 has a plate shape and is made of, for example, quartz glass or ceramic.
  • the dielectric 194 is provided so as to face the mounting table 110.
  • the dielectric 194 is airtightly attached so as to close an opening formed in a ceiling portion of the processing container 192.
  • a first gas supply unit 120A for introducing a processing gas is connected to the processing container 192.
  • the first gas supply unit 120A supplies the processing gas excited by the plasma source to the space S101 described above.
  • a gas introduction port 121 is formed in a side wall portion of the processing container 192 that defines the space S101, and a gas supply source 122A is connected to the gas introduction port 121 via a gas supply pipe 123A.
  • a flow rate controller for controlling the flow rate of the processing gas such as a mass flow controller 124A and an opening / closing valve 126A, is interposed in the middle of the gas supply pipe 123A. According to the first gas supply unit 120A, the processing gas from the gas supply source 122A is controlled to a predetermined flow rate by the mass flow controller 124A and is introduced into the space S101 in the processing container 192 from the gas inlet 121.
  • the second gas supply unit 120B to be introduced is connected to the processing container 192.
  • the second gas supply unit 120B supplies the processing gas whose excitation by the plasma source is to be suppressed to the space S102 described above.
  • a gas supply head 240 is provided on the side wall of the processing container 192 that defines the space S102.
  • a gas supply source 122B is connected to the gas supply head 240 via a gas supply pipe 123B.
  • the gas supply head 240 provides a plurality of gas holes 240h.
  • the plurality of gas holes 240h may be opened downward, that is, in a direction toward the mounting table 110.
  • the plurality of gas holes 240h may be opened in the upward direction, that is, the direction toward the space S101.
  • a flow rate controller for controlling the flow rate of the processing gas for example, a mass flow controller 124B and an open / close valve 126B are interposed.
  • the processing gas from the gas supply source 122B is controlled to a predetermined flow rate by the mass flow controller 124B, and is introduced into the space S102 in the processing container 192 from the gas supply head 240.
  • the exhaust part 130 for exhausting the gas in the processing container 192 is connected to the bottom part of the processing container 192 via the exhaust pipe 132.
  • the exhaust unit 130 is configured by, for example, a vacuum pump, and can reduce the pressure in the space in the processing container 192 to a predetermined pressure.
  • a wafer loading / unloading port 134 is formed on the side wall of the processing vessel 192.
  • a gate valve 136 for opening and closing the wafer loading / unloading port 134 is provided on the side wall portion of the processing container 192.
  • the antenna 140 and the shield member 160 are provided above the ceiling of the processing container 192.
  • the antenna 140 is a planar high-frequency antenna, and is provided above the upper surface (outer surface) of the dielectric 194.
  • the shield member 160 covers the antenna 140.
  • the antenna 140 includes an inner antenna element 142A and an outer antenna element 142B.
  • the inner antenna element 142A is disposed above the center portion of the dielectric 194.
  • the outer antenna element 142B is disposed outside the inner antenna element 142A so as to surround the inner antenna element 142A.
  • Each of the inner antenna element 142A and the outer antenna element 142B is made of a conductor such as copper, aluminum, or stainless steel, and is formed in a spiral coil shape.
  • Each of the inner antenna element 142A and the outer antenna element 142B is sandwiched by a plurality of sandwiching bodies 144 and integrated.
  • Each of the plurality of sandwiching bodies 144 is formed in a rod shape, for example.
  • the plurality of sandwiching bodies 144 are arranged in a radial pattern so as to protrude from the vicinity of the center of the inner antenna element 142A to the outside of the outer antenna element 142B.
  • the shield member 160 includes an inner shield wall 162A and an outer shield wall 162B.
  • the inner shield wall 162A has a substantially cylindrical shape, and is provided between the inner antenna element 142A and the outer antenna element 142B so as to surround the inner antenna element 142A.
  • the outer shield wall 162B has a substantially cylindrical shape and is provided so as to surround the outer antenna element 142B.
  • the upper side surface of the dielectric 194 is divided into a central portion (central zone) inside the inner shield wall 162A and a peripheral portion (peripheral zone) between the inner shield wall 162A and the outer shield wall 162B.
  • a disk-shaped inner shield plate 164A is provided so as to close the opening of the inner shield wall 162A.
  • An annular shield outer shield plate 164B is provided on the outer antenna element 142B so as to close the opening between the inner shield wall 162A and the outer shield wall 162B.
  • the shape of the shield member 160 is not limited to a cylindrical shape.
  • the shape of the processing container 192 is a rectangular tube
  • the shape of the shield member 160 may be another shape such as a rectangular tube.
  • a high frequency power source 150A and a high frequency power source 150B are connected to the inner antenna element 142A and the outer antenna element 142B, respectively. Thereby, high frequency power of the same frequency or different frequencies is supplied to the inner antenna element 142A and the outer antenna element 142B.
  • a predetermined frequency for example, 40 MHz
  • the processing gas introduced into the processing container 192 by the induced magnetic field formed in the processing container 192. Is excited, and a donut-shaped plasma is generated at the center of the wafer W.
  • a high frequency power of a predetermined frequency for example, 60 MHz
  • a predetermined frequency for example, 60 MHz
  • the high frequency output from the high frequency power supply 150A and the high frequency power supply 150B is not limited to the above-described frequency.
  • high frequency power of various frequencies such as 13.56 MHz, 27 MHz, 40 MHz, and 60 MHz may be supplied.
  • the electrical lengths of the inner antenna element 142A and the outer antenna element 142B can be adjusted according to the high frequency power output from the high frequency power supply 150A and the high frequency power supply 150B.
  • the height direction position of the inner shield plate 164A and the height direction position of the outer shield plate 164B can be adjusted by the actuator 168A and the actuator 168B, respectively.
  • the plasma processing apparatus 100A further includes a control unit 200.
  • the control unit 200 controls each unit of the plasma processing apparatus 100A.
  • the control unit 200 includes an operation unit 210 including a keyboard for an operator to input commands for managing the plasma processing apparatus 100A, a display for visualizing and displaying the operating status of the plasma processing apparatus 100A, and the like. It is connected.
  • control unit 200 stores a program for realizing various processes executed by the plasma processing apparatus 100A under the control of the control unit 200, recipe data necessary for executing the program, and the like. Is connected.
  • the storage unit 220 stores, for example, a plurality of process processing recipes for executing the process processing of the wafer W, a recipe for performing necessary processing such as cleaning processing in the processing container 192, and the like. These recipes are a collection of a plurality of parameter values such as control parameters and setting parameters for controlling each part of the plasma processing apparatus 100A.
  • the process processing recipe includes parameter values such as the flow rate of processing gas, the pressure in the processing container 192, and the frequency and power of the high-frequency power supplied to the inner antenna element 142A and the outer antenna element 142B.
  • FIG. 10 schematically shows a plasma processing apparatus that can be used as the process module PM4 shown in FIG.
  • the plasma processing apparatus 100B is different from the plasma processing apparatus 100A in that a partition plate 230 is provided.
  • the partition plate 230 is provided inside the processing container 192.
  • the partition plate 230 is interposed between the space S101 and the space S102, and partitions the space S101 and the space S102.
  • the space S101 is a space where plasma is generated by a plasma source.
  • the space S102 is a space where the wafer W is arranged.
  • the partition plate 230 has at least two plate-like members, that is, a plate-like member 230A and a plate-like member 230C.
  • the plate-like member 230A and the plate-like member 230C are arranged in order in the direction from the space S101 to the space S102.
  • a spacer 230B is disposed between the plate-like member 230A and the plate-like member 230C to maintain the distance between the two at a predetermined interval.
  • the plate-like member 230A and the plate-like member 230C are formed with a plurality of slits penetrating in the arrangement direction.
  • the slit may be a through hole.
  • Each slit formed in the plate-like member 230A is arranged so as not to overlap with each slit formed in the plate-like member 230C when viewed from the arrangement direction.
  • quartz glass is used as the material of the plate-like members 230A and 230C.
  • aluminum Al is used as the material of the spacer 230B.
  • the partition plate 230 configured in this manner functions as a so-called ion trap that suppresses transmission of ions and vacuum ultraviolet light.
  • radicals generated in the space S101 pass through the partition plate 230 from the space S101 due to a pressure difference between the space S101 and the space S102. It can move to space S102.
  • the process ST1 and the process ST2 are sequentially performed using the plasma processing apparatus 10.
  • the processing gas for etching the mask layer ML described above is supplied into the processing chamber 12 of the plasma processing apparatus 10 containing the wafer W shown in FIG. 2A, and plasma of the processing gas is generated. Is done.
  • the processing gas A is supplied into the processing container 12 of the plasma processing apparatus 10, and plasma of the processing gas A is generated.
  • the pressure in the space where the wafer W is arranged in the step ST3 is set to a pressure higher than the pressure in the space where the wafer W is arranged in the step ST2.
  • the pressure in the space where the wafer W is placed in the process ST3 is set to a pressure of 1 Torr (133.3 Pa) or more.
  • the pressure in the space where the wafer W is placed is set to 5 Torr (666.6 Pa)
  • the pressure in the space where the wafer W is placed is set to 40 Torr (5333 Pa). .
  • step ST3 the temperature of wafer W is set higher than the temperature of wafer W in step ST2.
  • the temperature of the wafer W is set to a temperature of 200 ° C.
  • the wafer W is transferred to the plasma processing apparatus 100A for the execution of the process ST3 after the execution of the process ST2.
  • the temperature of the mounting table 110 is set to a high temperature as described above, for example, 200 ° C. Further, an inert gas such as Ar gas is supplied into the processing container 192 of the plasma processing apparatus 100A.
  • the processing gas B is supplied from the first gas supply unit 120A into the processing container 192 of the plasma processing apparatus 100A, and plasma of the processing gas B is generated.
  • the processing gas B may include, for example, 150 sccm of H 2 gas, 300 sccm of Ar gas, and N 2 gas.
  • the flow rate of N 2 gas can be arbitrarily set.
  • the electric power supplied to the antenna element of the antenna 140 by the high frequency power supply 150A and the high frequency power supply 150B can be set to 1000 W, for example.
  • the process ST32 is performed.
  • the processing gas C is supplied from the second gas supply unit 120B into the processing container 192 of the plasma processing apparatus 100A. Note that the processing gas C is not excited in the step ST32, and therefore plasma is not generated in the step ST32.
  • the process gas C may include, for example, 280 sccm hfacH, 100 sccm H 2 O, and 30 sccm O 2 gas.
  • the wafer W is transferred to the process module PM3.
  • the process ST4 is executed. Thereby, the protective film PF is formed on the wafer W.
  • step ST5 is performed using plasma processing apparatus 100B.
  • the processing gas D is supplied from the first gas supply unit 120A into the processing container 192 of the plasma processing apparatus 100B, and plasma of the processing gas D is generated.
  • step ST52 is performed.
  • the processing gas E is supplied from the second gas supply unit 120B into the processing container 192 of the plasma processing apparatus 100B.
  • step ST6 the processing gas F is supplied into the processing container 12 of the plasma processing apparatus 10, and plasma of the processing gas F is generated.
  • step ST7 the processing gas G is supplied into the processing container 12 of the plasma processing apparatus 10, and plasma of the processing gas G is generated. Thereby, the implementation of the method MT is completed and the MRAM element is manufactured.
  • the process ST2, the process ST31, and the process ST32 may be performed using the plasma processing apparatus 100A. In still another embodiment, at least one of the process ST6 and the process ST7 may be performed using the plasma processing apparatus 100A.
  • the plasma processing apparatus 100A described above does not include the partition plate 230, but may include, for example, a partition plate that includes a smaller number of plate-like members than the plasma processing apparatus 100B. In this case, the amount of ions supplied to the wafer W can be reduced.
  • the process ST3 is performed for removing deposits generated by etching the upper magnetic layer.
  • the process ST3 is performed for removing resistant substances generated by etching the lower magnetic layer. May be.
  • PS ... processing system, LDM ... loader module, LL1 ... load lock chamber, LL2 ... load lock chamber, TC ... transfer chamber, PM1 ... process module, PM2 ... process module, PM3 ... process module, PM4 ... process module, 10 ... plasma Processing apparatus 12... Processing container 70. Mounting base 14. Base 50. Electrostatic chuck 26. Exhaust device 32. High frequency power source 35 35 High frequency power source 38. shower head 44 44 Gas supply source 66 ... Control unit, 100A ... Plasma processing apparatus, 100B ... Plasma processing apparatus, 192 ... Processing vessel, 110 ... Placing table, 120A ... First gas supply part, 120B ... Second gas supply part, 130 ... Exhaust part, 140 ...

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Abstract

　一実施形態の方法では、プラズマ処理装置の処理容器内に第１の処理ガスを供給し、該第１の処理ガスのプラズマを発生させて、該第１の処理ガスのプラズマにより上部磁性層をエッチングする。次いで、上部磁性層のエッチングによって発生した堆積物を除去する。堆積物の除去は、Ｈ２ガスを含む第２の処理ガスのプラズマによって堆積物に還元反応を生じさせる工程と、還元反応を生じさせる工程により生成された生成物を、ヘキサフルオロアセチルアセトンを含む第３の処理ガスを用いて除去する工程と、を含む。

Description

被処理体を処理する方法
　本発明の実施形態は、被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　ａｃｃｓｓ　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、及び当該磁性層の間に設けられた絶縁層を有している。磁性層は、Ｃｏ及び／又はＦｅといった金属から構成されている。
　磁気ランダムアクセスメモリの製造においては、被処理体の二つの磁性層及び絶縁膜にマスクのパターンを転写するためのエッチングが行われる。このエッチングでは、気化されにくい反応生成物が生成され、当該反応生成物が被処理体上に堆積する。この反応生成物は、ＭＲＡＭ素子のリーク電流といった種々の問題をもたらし得るもので、除去される必要がある。
　下記の特許文献１には、反応生成物を除去する方法が記載されている。特許文献１に記載された方法では、まず、二つの磁性層、即ち、下部磁性層と上部磁性層のうち上部磁性層が、ハロゲン元素を含む処理ガスのプラズマによりエッチングされる。次いで、被処理体表面に保護膜が形成される。次いで、絶縁層がエッチングされる。その後、ＰＦ３ガスを含む処理ガスにより、反応生成物が除去される。
特開２０１４－４９４６６号公報
　ところで、上部磁性層のエッチングによっても、反応生成物、即ち堆積物が被処理体上に形成される。しかしながら、特許文献１に記載された方法は、絶縁層のエッチングによって形成された反応生成物の除去のみを行うものであり、上部磁性層のエッチングによって形成される堆積物の除去を行うものではない。しかしながら、上部磁性層のエッチングによって形成される堆積物も除去される必要がある。
　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、下部磁性層、該下部磁性層上に設けられた絶縁層、該絶縁層上に設けられた上部磁性層、及び該上部磁性層上に設けられたマスクを有する。この方法は、（ａ）上部磁性層をエッチングする工程であり、プラズマ処理装置の処理容器内に第１の処理ガスを供給し、該第１の処理ガスのプラズマを発生させて、該第１の処理ガスのプラズマにより上部磁性層をエッチングする、該工程（以下、「工程ａ」という）と、（ｂ）工程ａによって被処理体上に形成された堆積物を除去する工程（以下、「工程ｂ」という）と、を含む。工程ｂは、（ｂ１）Ｈ２ガスを含む第２の処理ガスのプラズマによって堆積物に還元反応を生じさせる工程と、（ｂ２）還元反応を生じさせる前記工程により生成された生成物を、ヘキサフルオロアセチルアセトンを含む第３の処理ガスを用いて除去する工程と、を含む。一実施形態では、上部磁性層は、ＣｏＦｅＢを含み得る。
　工程ａの上部磁性層のエッチングによって形成される堆積物は、金属酸化物を含有し得る。この金属酸化物は上部磁性層に含まれる金属と酸素との反応によって形成される。酸素は、被処理体に含まれる層、又はプラズマ処理装置の各種パーツから発生するものと考えられる。一態様に係る方法は、Ｈ２ガスを含む第２の処理ガスのプラズマにより堆積物に還元反応を生じさせている。この還元反応により堆積物から得られる生成物は、ヘキサフルオロアセチルアセトンを含む第３の処理ガスによって除去可能なものとなる。したがって、この方法によれば、上部磁性層のエッチングによって形成される堆積物を除去することが可能となる。
　一実施形態では、工程ａと工程ｂとが交互に繰り返されてもよい。この実施形態によれば、工程ａと工程ｂとの繰り返しにより、多量の堆積物の発生を防止して、工程ａのエッチングによって発生する堆積物を除去することが可能である。
　一実施形態では、第２の処理ガスは、更にＮ２ガスを含み得る。この実施形態では、第２の処理ガスにＮ２ガスが含まれているので、第２の処理ガスのプラズマを安定して発生させることが可能である。
　一実施形態では、第３の処理ガスは、Ｈ２Ｏを含み得る。この実施形態によれば、還元反応によって得られる生成物とヘキサフルオロアセチルアセトンとの反応を促進させることが可能である。
　一実施形態の方法は、絶縁層をエッチングする工程を更に含み得る。絶縁層をエッチングする工程は、プラズマ処理装置の処理容器内に第４の処理ガスを供給し、該第４の処理ガスのプラズマを発生させて、該第４の処理ガスのプラズマにより絶縁層をエッチングする。
　以上説明したように、磁性層のエッチングによって形成される堆積物を除去することが可能となる。
一実施形態に係る被処理体を処理する方法の流れ図である。 図１に示す方法が適用される被処理体の一例、及び、図１に示す方法の各工程の実行後の被処理体の状態を示す断面図である。 図１に示す方法の各工程の実行後の被処理体の状態を示す断面図である。 図１に示す方法の各工程の実行後の被処理体の状態を示す断面図である。 図１に示す方法の各工程の実行後の被処理体の状態を示す断面図である。 図６は図１に示す工程ＳＴ５の詳細を示す流れ図である。 図１に示す方法の実施に用いることができる一実施形態の処理システムを概略的に示す図である。 図７に示すプロセスモジュールＰＭ１として用いることが可能なプラズマ処理装置を概略的に示す図である。 図７に示すプロセスモジュールＰＭ２として用いることが可能なプラズマ処理装置を概略的に示す図である。 図７に示すプロセスモジュールＰＭ４として用いることが可能なプラズマ処理装置を概略的に示す図である。
　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、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
　図１は、一実施形態に係る被処理体を処理する方法の流れ図である。図１に示す方法ＭＴは、磁気ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ：Ｍａｇｎｅｔｉｃ　ｒａｎｄｏｍ　ａｃｃｓｓ　ｍｅｍｏｒｙ）素子の製造において用いられる方法であり、少なくとも、上部磁性層をエッチングする工程ＳＴ２、及び、堆積物を除去する工程ＳＴ３を含んでいる。また、一実施形態では、方法ＭＴは、工程ＳＴ２及び工程ＳＴ３に加えて、工程ＳＴ１、ＳＴ４～ＳＴ７を含んでいる。
　図２は、図１に示す方法が適用される被処理体の一例、及び、図１に示す方法の各工程の実行後の被処理体の状態を示す断面図である。図２の（ａ）に示すように、方法ＭＴが適用される被処理体（以下、「ウエハＷ」という）は、基板ＳＢ、下部電極層ＬＥ、ピン止め層ＰＬ、下部磁性層ＬＭ、絶縁層ＩＬ、上部磁性層ＵＭ、上部電極層ＵＥ、及び、マスク層ＭＬを有している。
　下部電極層ＬＥは、電気伝導性を有する電極材料から構成された層であり、基板ＳＢ上に設けられている。下部電極層ＬＥの厚さは、例えば約５ｎｍである。ピン止め層ＰＬは、下部電極層ＬＥと下部磁性層ＬＭの間に設けられている。ＭＲＡＭ素子におけるピン止め層ＰＬは、反強磁性体によるピン止め効果により下部磁性層ＬＭの磁化の方向を固定するための層として機能する。ピン止め層ＰＬ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から構成されており、その厚さは、例えば約７ｎｍである。
　下部磁性層ＬＭは、強磁性体を含む層であり、ピン止め層ＰＬ上に設けられている。下部磁性層ＬＭは、所謂ピンド層として機能する層である。即ち、ＭＲＡＭ素子において、下部磁性層ＬＭの磁化の方向は、ピン止め層ＰＬによるピン止め効果により、外部磁界の影響を受けず、一定に保持される。下部磁性層ＬＭは、例えばＣｏＦｅＢから構成されており、その厚さは、例えば約２．５ｎｍである。
　絶縁層ＩＬは、下部磁性層ＬＭと上部磁性層ＵＭとの間に設けられている。ＭＲＡＭ素子における絶縁層ＩＬは、磁性トンネル接合（ＭＴＪ：Ｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｔｕｎｎｅｌ　ｊｕｎｃｔｉｏｎ）を構成する。ＭＲＡＭ素子の磁性トンネル接合（ＭＴＪ）では、下部磁性層ＬＭと上部磁性層ＵＭとの間に絶縁層ＩＬが介在することにより、下部磁性層ＬＭと上部磁性層ＵＭとの間に、トンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ：Ｔｕｎｎｅｌ　ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）が生じる。即ち、下部磁性層ＬＭと上部磁性層ＵＭとの間には、下部磁性層ＬＭの磁化方向と上部磁性層ＵＭの磁化方向との相対関係（平行又は反平行）に応じた電気抵抗が生じる。この絶縁層ＩＬは、Ａｌ２Ｏ３又はＭｇＯから構成されており、その厚さは、例えば１．３ｎｍである。
　上部磁性層ＵＭは、強磁性体を含む層であり、絶縁層ＩＬ上に設けられている。ＭＲＡＭ素子における上部磁性層ＵＭは、所謂フリー層として機能する層である。即ち、ＭＲＡＭ素子において、上部磁性層ＵＭの磁化の向きは、磁気情報である外部磁場に追従する。上部磁性層ＵＭは、例えばＣｏＦｅＢから構成されており、その厚さは、例えば約２．５ｎｍである。
　上部電極層ＵＥは、電気伝導性を有する電極材料から構成される層である。上部電極層ＵＥは、例えば、Ｔａから構成され得る。マスク層ＭＬは、上部電極層ＵＥ及び上部磁性層ＵＭをエッチングするためのマスクの元となる層である。マスク層ＭＬは、例えば、アモルファスカーボンを含む第１層及びＳｉＯ２を含む第２層から構成され得る。第２層は、上部電極層ＵＥ上に設けられ、第１層は第２層上に設けられる。
　再び図１を参照し、方法ＭＴの各工程について説明する。以下、図１に加え、図３～図５を適宜参照する。図３～図５は、図１に示す方法の各工程の実行後の被処理体の状態を示す断面図である。図１に示すように、方法ＭＴでは、まず、工程ＳＴ１が実行される。工程ＳＴ１では、図２の（ｂ）に示すように、マスク層ＭＬからマスクＭＫが作成される。マスクＭＫは、第１層上にパターニングされたマスクを設けて、マスク層ＭＬの第１層及び第２層を順にエッチングすることにより作成することができる。第１層はＯ２ガスを含む処理ガスのプラズマによりエッチングすることができ、第２層はフルオロカーボンガスを含む処理ガスのプラズマによりエッチングすることができる。
　続く工程ＳＴ２では、上部磁性層ＵＭがエッチングされる。一実施形態の工程ＳＴ２では、上部電極層ＵＥと上部磁性層ＵＭとが一括してエッチングされる。この工程ＳＴ２では、プラズマ処理装置の処理容器内に、処理ガスＡ（第１の処理ガス）が供給される。この処理ガスＡは、ハロゲン元素を含み得る。また、処理ガスＡは、希ガスを更に含み得る。例えば、処理ガスＡは、ＳＦ６ガス及びＡｒガスを含む。そして、工程ＳＴ２では、当該処理ガスＡのプラズマが生成される。工程ＳＴ２では、処理ガスＡのプラズマにウエハＷが晒される。これにより、図２の（ｃ）に示すように、上部電極層ＵＥ及び上部磁性層ＵＭがエッチングされ、当該上部電極層ＵＥ及び上部磁性層ＵＭにマスクＭＫのパターンが転写される。
　工程ＳＴ２によって上部磁性層ＵＭがエッチングされると、図２の（ｃ）に示すように、堆積物ＤＰがウエハＷ上に形成される。具体的には、上部電極層ＵＥの側面、上部磁性層ＵＭの側面、及び、絶縁層ＩＬの表面に堆積物ＤＰが形成される。堆積物ＤＰは、上部磁性層ＵＭに含まれるＣｏ及びＦｅの酸化物を含む。堆積物ＤＰ中のＣｏ及びＦｅの酸化物は、マスクＭＫに含まれるＳｉＯ２、又は、プラズマ処理装置の各種パーツから発生する酸素によるＣｏ及びＦｅの酸化に由来するものと考えられる。
　上記堆積物ＤＰを除去するため、方法ＭＴでは、次いで、工程ＳＴ３が実行される。この工程ＳＴ３は、工程ＳＴ３１及び工程ＳＴ３２を含んでいる。工程ＳＴ３１では、堆積物に還元反応を生じさせる処理が行われる。工程ＳＴ３１では、プラズマ処理装置の処理容器内に、Ｈ２ガスを含む処理ガスＢ（第２の処理ガス）が供給される。そして、この処理ガスＢのプラズマが生成される。工程ＳＴ３１では、処理ガスＢのプラズマにウエハＷが晒される。これにより、図３の（ａ）に示すように、堆積物ＤＰの還元反応が生じ、当該堆積物ＤＰから生成物ＲＰが生成される。具体的には、堆積物ＤＰ中のＣｏ及びＦｅの酸化物から酸素が取りさられ、Ｃｏ及びＦｅを含む生成物ＲＰが得られる。
　一実施形態では、工程ＳＴ３１で用いられる処理ガスは、Ｈ２ガスに加えてＮ２ガスを含んでいてもよい。この実施形態では、第２の処理ガスのプラズマを安定して発生させることが可能である。
　続く工程ＳＴ３２では、生成物ＲＰを除去するために、ウエハＷを収容している処理容器内に、ヘキサフルオロアセチルアセトンを含む処理ガスＣ（第３の処理ガス）が供給される。ここで、ヘキサフルオロアセチルアセトンは、１，１，１，５，５，５－ヘキサフルオロアセチルアセトン（以下、「ｈｆａｃＨ」と称する）である。一実施形態では、処理ガスＣは、Ｈ２Ｏ及び／又はＯ２ガスを含んでいてもよい。この工程Ｓ３２では、生成物ＲＰに含まれているＣｏ及びＦｅが、ｈｆａｃによって錯化する。「ｈｆａｃ」とは、ｈｆａｃＨから水素（Ｈ）が離脱して当該ｈｆａｃＨが一価の陰イオンとなることにより生成されるヘキサフルオロアセチルアセトナート配位子である。例えば、下記の反応式で表されるように生成物ＲＰ中のＣｏから、Ｃｏの錯体が形成される。
Ｃｏ＋２（ｈｆａｃ）＋２Ｈ２Ｏ→Ｃｏ（Ｈ２Ｏ）２（ｈｆａｃ）２
　工程ＳＴ３２では、このように生成された錯体が除去される。これによって、図３の（ｂ）に示すように、生成物ＲＰが除去される。なお、処理ガスＣにＨ２Ｏが含まれている場合には、生成物ＲＰとｈｆａｃとの反応を促進させることが可能である。即ち、Ｈ２Ｏは、上記反応式の反応を促進させ、Ｃｏとｈａｆｃの錯体を生成し易くする目的で処理ガスＣに添加される。
　一実施形態では、工程ＳＴ３１と工程ＳＴ３２が交互に繰り返されてもよい。この実施形態によれば、工程ＳＴ３１において上部磁性層ＵＭが部分的にエッチングされ、当該工程ＳＴ３１によって発生する比較的少量の堆積物ＤＰが工程ＳＴ３２において除去される。このように工程ＳＴ３１及び工程ＳＴ３２を交互に繰り返すことにより、多量の堆積物ＤＰの発生を防止して、工程ＳＴ３１のエッチングによって発生する堆積物ＤＰを除去することが可能となる。
　次いで、方法ＭＴでは、工程ＳＴ４が実行される。工程ＳＴ４では、ウエハＷが成膜装置に搬送される。そして、図４の（ａ）に示すように、ウエハＷの表面に保護膜ＰＦが形成される。この保護膜ＰＦは、例えばＳｉＮ又はＳｉＯ２から構成される。なお、図４の（ａ）においては、マスクＭＫが省略されている。マスクＭＫは、工程ＳＴ４の後の工程の実行中に消失してもよく、或いは、工程ＳＴ４の実行前に除去されてもよい。
　次いで、方法ＭＴでは、工程ＳＴ５が実行される。図６は、図１に示す工程ＳＴ５の詳細を示す流れ図である。図６に示すように、工程ＳＴ５は、工程ＳＴ５１及び工程ＳＴ５２を含んでいる。工程Ｓ５１では、プラズマ処理装置の処理容器内に処理ガスＤ（第４の処理ガス）が供給され、当該処理ガスＤのプラズマが生成される。このプラズマにウエハＷが晒されることにより、上部電極層ＵＥ、上部磁性層ＵＭ、及び保護膜ＰＦによって覆われていない領域において、絶縁層ＩＬがエッチングされる。
　工程ＳＴ５１に用いられる処理ガスＤは、プラズマ源によって発生したプラズマによって解離しラジカルを生成する分解性のガスである。このラジカルは、還元反応、酸化反応、塩化反応、又はフッ化反応を起こすラジカルであってもよい。処理ガスＤは、水素元素、酸素元素、塩素元素又はフッ素元素を含有するガスであってもよい。具体的には、処理ガスＤは、Ａｒ、Ｎ２、Ｏ２、Ｈ２、Ｈｅ、ＢＣｌ３、Ｃｌ２、ＣＦ４、ＮＦ３、ＣＨ４又はＳＦ６等を含み得る。より具体的な一例では、処理ガスＤは、Ｏ２ガス、Ａｒガス、Ｈ２ガス、Ｃｌ２ガス、及び、ＮＦ３ガスを含有し得る。
　この処理ガスのプラズマによって絶縁層ＩＬがエッチングされると、図４の（ｂ）に示すように、反応生成物ＲＰ２が発生する。反応生成物ＲＰ２には、上部電極層ＵＥ、保護膜ＰＦ、及び絶縁層ＩＬに含まれる金属、当該金属の酸化物、塩化物、窒化物、ハロゲン化物、又は、ＣやＳｉを含有する化合物等が含まれる可能性がある。この反応生成物ＲＰ２は、図４の（ｂ）に示すように、エッチングによって形成された形状の側面、及び／又は下部磁性層ＬＭの表面に付着する。このように形成される反応生成物ＲＰ２は、後続のエッチングによって形成される形状の垂直性を低下させる。また、反応生成物ＲＰ２は導電性物質を含むので、当該反応生成物ＲＰ２が残されていると、ＭＲＡＭ素子にリーク電流をもたらす要因となり得る。
　このため、続く工程ＳＴ５２では、ＰＦ３を含むエッチングガスを用いたトリートメント処理が行われる。工程ＳＴ５２では、工程ＳＴ５１と同じプラズマ処理装置の処理容器内に処理ガスＥが供給される。この処理ガスＥは、プラズマに晒すことなく反応生成物と反応させるための反応性のガスである。この処理ガスＥは、例えば反応生成物との反応が載置台１１０の温度に依存するガスを含んでいてもよい。具体的には、処理ガスＥとしては、ＨＦ、Ｃｌ２、ＨＣｌ、Ｈ２Ｏ、ＰＦ３、Ｆ２、ＣｌＦ３、ＣＯＦ２、シクロペンタジエン又はＡｍｉｄｉｎａｔｏ等が用いられる。
　また、処理ガスＥは、電子供与性ガスを含み得る。電子供与性ガスとは、一般的には、電気陰性度又はイオン化ポテンシャルが大きく異なる原子で構成されるガス、或いは、孤立電子対を持つ原子を含むガスである。電子供与性ガスは、他の化合物に電子を与えやすい性質を有する。例えば、電子供与性ガスは、金属化合物等と配位子として結合し蒸発する性質を有する。電子供与性ガスとしては、ＳＦ６、ＰＨ３、ＰＦ３、ＰＣｌ３、ＰＢｒ３、ＰＩ３、ＣＦ４、ＡｓＨ３、ＳｂＨ３、ＳＯ３、ＳＯ２、Ｈ２Ｓ、ＳｅＨ２、ＴｅＨ２、Ｃｌ３Ｆ、Ｈ２Ｏ、Ｈ２Ｏ２等、又はカルボニル基を含有するガスが挙げられる。より具体的な一例として、処理ガスＥは、ＰＦ３ガスを含み得る。
　この処理ガスＥにウエハＷが晒されると、例えば、処理ガスＥに含まれるＰＦ３と反応生成物ＲＰ２に含まれる金属との化合物が形成される。かかる化合物は比較的低い温度で気化する。したがって、当該化合物は容易に排気され得る。かかる工程ＳＴ５２により、図４の（ｃ）に示すように、反応生成物ＲＰ２が除去される。
　なお、工程ＳＴ５１及び工程ＳＴ５２の何れか一方又は双方に用いられる処理ガスにＰＦ３ガスが含まれていてもよい。また、工程ＳＴ５１及び工程ＳＴ５２が交互に繰り返されもよい。
　続く工程ＳＴ６では、下部磁性層ＬＭ及びピン止め層ＰＬがエッチングされる。工程ＳＴ６では、プラズマ処理装置の処理容器内にＣＨ４を含む処理ガスが供給される。この処理ガスＦは、Ｈｅ、Ｎ２、Ａｒ等の不活性ガス、及び／又は、カルボニル基を含有するガス、Ｈ２等、メタン以外のガスを含み得る。そして、処理ガスＦのプラズマが生成され、当該プラズマにウエハＷが晒される。これにより、図５の（ａ）に示すように、上部電極層ＵＥ、上部磁性層ＵＭ、及び保護膜ＰＦによって覆われていない領域において、下部磁性層ＬＭ及びピン止め層ＰＬがエッチングされる。
　続く工程ＳＴ７では、下部電極層ＬＥがエッチングされる。この工程ＳＴ７では、プラズマ処理装置の処理容器内に処理ガスＧが供給される。この処理ガスＧは、Ｈｅ、Ｎ２、Ａｒ等の不活性ガス、及び／又は、カルボニル基を含有するガス、ＣＨ４、Ｈ２等を含み得る。そして、この処理ガスＧのプラズマが生成され、当該プラズマにウエハＷが晒される。これにより、図５の（ｂ）に示すように上部電極層ＵＥ及び上部磁性層ＵＭによって覆われていない領域において、下部電極層ＬＥがエッチングされ、ＭＲＡＭ素子が形成される。
　この方法ＭＴによれば、Ｈ２ガスを含む処理ガスＢのプラズマにより堆積物ＤＰに還元反応を生じさせている。この還元反応により堆積物ＤＰから得られる生成物ＲＰは、ヘキサフルオロアセチルアセトンを含む処理ガスＣによって除去可能なものとなる。したがって、この方法によれば、図３の（ｂ）に示すように、上部磁性層ＵＭのエッチングによって形成される堆積物ＤＰを除去することが可能となる。なお、工程ＳＴ３１において用いられる処理ガスがＨ２ガスを含まない場合には、還元反応が生じないので、工程ＳＴ３２において処理ガスＣにウエハを晒しても図２の（ｃ）に示す状態から変化が実質的に生じず、堆積物ＤＰが除去されない。
　以下、方法ＭＴの実施に用いることが可能な処理システムＰＳについて説明する。図７は、図１に示す方法の実施に用いることができる一実施形態の処理システムを概略的に示す図である。図７に示す処理システムＰＳは、基板載置台２２ａ～２２ｄ、収容容器２４ａ～２４ｄ、ローダモジュールＬＤＭ、ロードロックチャンバＬＬ１、ロードロックチャンバＬＬ２、プロセスモジュールＰＭ１、プロセスモジュールＰＭ２、プロセスモジュールＰＭ３、プロセスモジュールＰＭ４、及び、トランスファーチャンバＴＣを備えている。
　基板載置台２２ａ～２２ｄは、ローダモジュールＬＤＭの一縁に沿って配列されている。これら基板載置台２２ａ～２２ｄの上には、収容容器２４ａ～２４ｄがそれぞれ載置されている。収容容器２４ａ～２４ｄ内には、ウエハＷが収容されている。
　ローダモジュールＬＤＭ内には、搬送ロボットＲｂ１が設けられている。搬送ロボットＲｂ１は、収容容器２４ａ～２４ｄの何れかに収容されているウエハＷを取り出して、当該ウエハＷを、ロードロックチャンバＬＬ１又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及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ており、予備減圧室を構成している。ロードロックチャンバＬＬ１及びロードロックチャンバＬＬ２は、トランスファーチャンバＴＣにゲートバルブを介してそれぞれ接続されている。
　トランスファーチャンバＴＣは、減圧可能なチャンバであり、当該チャンバ内には別の搬送ロボットＲｂ２が設けられている。トランスファーチャンバＴＣには、プロセスモジュールＰＭ１～ＰＭ４が対応のゲートバルブを介してそれぞれ接続されている。搬送ロボットＲｂ２は、ロードロックチャンバＬＬ１及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、又は、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、ウエハＷを搬送する。
　処理システムＰＳのプロセスモジュールＰＭ１は、プラズマエッチングに用いることができるプラズマ処理装置であり、プロセスモジュールＰＭ２は、プラズマエッチング及び工程ＳＴ３の実行に用いることができるプラズマ処理装置である。プロセスモジュールＰＭ３は、工程ＳＴ４の実行に用いることができる成膜装置である。この成膜装置としては、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置やＲＬＳＡ（Ｒａｄｉａｌ　Ｌｉｎｅ　Ｓｌｏｔ　Ａｎｔｅｎｎａ）装置が用いられ得る。また、プロセスモジュールＰＭ４は、プラズマエッチング及び工程ＳＴ５の実行に用いることができるプラズマ処理装置である。以下、プロセスモジュールＰＭ１、プロセスモジュールＰＭ２、及びプロセスモジュールＰＭ４の例について詳細に説明する。
　図８は、図７に示すプロセスモジュールＰＭ１として用いることが可能なプラズマ処理装置を概略的に示す図である。図７に示すプラズマ処理装置１０は、処理容器１２を備えている。処理容器１２は、略円筒形状を有しており、その内部空間として処理空間Ｓ１０を提供している。
　プラズマ処理装置１０は、処理容器１２内に、略円板形状のベース１４を備えている。ベース１４は、処理空間Ｓ１０内の下方側の領域に設けられている。ベース１４は、例えばアルミニウム製であり、下部電極を構成している。ベース１４は、後述する静電チャック５０の熱を吸熱して、静電チャック５０を冷却する機能を有する。
　具体的に、ベース１４の内部には、冷媒流路１５が形成されており、冷媒流路１５には、冷媒入口配管及び冷媒出口配管が接続されている。冷媒流路１５には、チラーユニットから冷媒入口配管を介して冷媒が供給される。冷媒流路１５に供給された冷媒は、冷媒出口配管を介してチラーユニットに戻されるようになっている。かかる構成により、ベース１４及び静電チャック５０の温度が調整されるようになっている。
　プラズマ処理装置１０は、筒状保持部１６及び筒状支持部１７を更に備えている。筒状保持部１６は、ベース１４の側面及び底面の縁部に接して、ベース１４を保持している。筒状支持部１７は、処理容器１２の底部から垂直方向に延在しており、筒状保持部１６を介してベース１４を支持している。プラズマ処理装置１０は、この筒状保持部１６の上面に載置されるフォーカスリング１８を更に備えている。フォーカスリング１８は、例えば、シリコン又は石英から構成され得る。
　処理容器１２の側壁と筒状支持部１７との間には、排気路２０が形成されている。排気路２０の入口又はその途中には、バッフル板２２が取り付けられている。また、排気路２０の下方には、排気口２４が連続している。排気口２４は、処理容器１２の底部に嵌め込まれた排気管２８によって提供されている。この排気管２８には、排気装置２６が接続されている。排気装置２６は、真空ポンプを有しており、処理容器１２内の処理空間Ｓ１０を所望の真空度まで減圧することができる。処理容器１２の側壁には、ウエハＷの搬入及び搬出のための開口が設けられている。処理容器１２の側壁には、当該開口を開閉するためのゲートバルブ３０が取り付けられている。
　ベース１４には、プラズマ生成用の高周波電源３２が整合器３４を介して電気的に接続されている。高周波電源３２は、主としてイオン引き込みを目的とする高周波電力、即ち、高周波バイアス電力を下部電極、即ち、ベース１４に供給する。この高周波バイアス電力の周波数は、例えば、４００ＫＨｚである。
　プラズマ処理装置１０は、更に、シャワーヘッド３８を備えている。シャワーヘッド３８は、処理空間Ｓ１０の上方に設けられている。シャワーヘッド３８は、電極板４０及び電極支持体４２を含んでいる。
　電極板４０は、略円板形状を有する導電性の板であり、上部電極を構成している。電極板４０には、高周波電源３５が整合器３６を介して電気的に接続されている。高周波電源３５は、主としてプラズマの生成を目的とする高周波電力を電極板４０に供給する。この高周波電力の周波数は、例えば、６０ＭＨｚである。プラズマ処理装置１０では、高周波電源３５によって電極板４０に高周波電力が与えられると、ベース１４と電極板４０との間に高周波電界が形成される。なお、高周波電源３５は、整合器３６を介してベース１４に電気的に接続されていてもよい。
　電極板４０には、複数のガス通気孔４０ｈが形成されている。電極板４０は、電極支持体４２によって着脱可能に支持されている。電極支持体４２の内部には、バッファ室４２ａが設けられている。プラズマ処理装置１０は、ガス供給源４４を更に備え、バッファ室４２ａのガス導入口２５にはガス供給導管４６を介してガス供給源４４が接続されている。ガス供給源４４は、処理空間Ｓ１０に処理ガスを供給する。
　電極支持体４２には、複数のガス通気孔４０ｈにそれぞれ連続する複数の孔が形成されており、当該複数の孔はバッファ室４２ａに連通している。したがって、ガス供給源４４から供給されるガスは、バッファ室４２ａ及びガス通気孔４０ｈを経由して、処理空間Ｓ１０に供給される。なお、ラジカル分布を制御するために、ウエハＷの中心領域に対する処理ガスの流量と、ウエハＷの周囲領域における処理ガスの流量とが制御されてもよい。
　一実施形態においては、処理容器１２の天井部に、環状又は同心状に延在する磁場形成機構４８が設けられている。この磁場形成機構４８は、処理空間Ｓ１０における高周波放電の開始（プラズマ着火）を容易にして、放電を安定に維持するよう機能する。
　一実施形態においては、ベース１４上に静電チャック５０が設けられている。静電チャック５０は、電極５２、並びに、一対の絶縁膜５４ａ及び５４ｂを含んでいる。絶縁膜５４ａ及び５４ｂは、セラミック等の絶縁体により形成される膜である。電極５２は、導電膜であり、絶縁膜５４ａと絶縁膜５４ｂの間に設けられている。この電極５２には、スイッチＳＷを介して直流電源５６が接続されている。直流電源５６から電極５２に直流電圧が与えられると、クーロン力が発生し、当該クーロン力によってウエハＷが静電チャック５０上に吸着され保持される。一実施形態では、静電チャック５０の内部に加熱素子であるヒータが埋め込まれ、ウエハＷを所定温度に加熱できるようになっている。ヒータは、配線を介してヒータ電源に接続される。これらベース１４及び静電チャック５０は、載置台７０を構成している。
　一実施形態においては、プラズマ処理装置１０は、ガス供給ライン５８及び６０、並びに、伝熱ガス供給源６２及び６４を更に備えている。伝熱ガス供給源６２は、ガス供給ライン５８に接続されている。このガス供給ライン５８は、静電チャック５０の上面まで延びて、当該上面の中央部分において開口している。伝熱ガス供給源６２は、例えばＨｅガスといった伝熱ガスを、静電チャック５０の上面とウエハＷとの間に供給する。また、伝熱ガス供給源６４は、ガス供給ライン６０に接続されている。ガス供給ライン６０は、静電チャック５０の上面まで延びて、当該上面の周縁領域において開口している。伝熱ガス供給源６４は、例えばＨｅガスといった伝熱ガスを、静電チャック５０の上面とウエハＷとの間に供給する。
　一実施形態では、プラズマ処理装置１０は、制御部６６を更に備えている。この制御部６６は、排気装置２６、スイッチＳＷ、高周波電源３２、整合器３４、高周波電源３５、整合器３６、ガス供給源４４、並びに、伝熱ガス供給源６２及び６４に接続されている。制御部６６は、排気装置２６、スイッチＳＷ、高周波電源３２、整合器３４、高周波電源３５、整合器３６、ガス供給源４４、並びに、伝熱ガス供給源６２及び６４のそれぞれに制御信号を送出する。制御部６６からの制御信号により、排気装置２６による排気、スイッチＳＷの開閉、高周波電源３２からの電力供給、整合器３４のインピーダンス調整、高周波電源３５からの電力供給、整合器３６のインピーダンス調整、ガス供給源４４による処理ガスの供給、伝熱ガス供給源６２及び６４それぞれによる伝熱ガスの供給が制御される。
　このプラズマ処理装置１０では、ガス供給源４４から処理空間Ｓ１０に処理ガスが供給される。また、電極板４０とベース１４との間において高周波電界が形成される。この高周波電界によって、処理空間Ｓ１０においてプラズマが生成される。そして、処理ガスに含まれる元素のラジカル等により、ウエハＷの処理が行われる。
　以下、プロセスモジュールＰＭ２として用いることが可能なプラズマ処理装置１００Ａについて説明する。図９は、図７に示すプロセスモジュールＰＭ２として用いることが可能なプラズマ処理装置を概略的に示す図である。図９に示すプラズマ処理装置１００Ａは、処理容器１９２を備えている。処理容器１９２は、例えば円筒形状を有しており、アルミニウムといった金属から構成されている。処理容器１９２は、その内部空間として空間Ｓ１００を提供している。空間Ｓ１００は、空間Ｓ１０１及び空間Ｓ１０２を含んでいる。空間Ｓ１０１は、空間Ｓ１０２よりも上方の空間である。
　処理容器１９２の底部には、ウエハＷを載置するための載置台１１０が設けられている。載置台１１０は、アルミニウムといった金属製のベース上に静電チャックを有し得る。載置台１１０は、ヒータ及び／又は冷媒流路といった温度調整機構等を有していてもよい。
　処理容器１９２の天井部には、誘電体１９４が設けられている。誘電体１９４は、板状であり、例えば石英ガラスやセラミック等から構成されている。誘電体１９４は、載置台１１０に対向するように設けられている。誘電体１９４は、例えば、処理容器１９２の天井部に形成された開口を塞ぐように気密に取り付けられている。
　処理容器１９２には、処理ガスを導入する第１ガス供給部１２０Ａが接続されている。第１ガス供給部１２０Ａは、プラズマ源によって励起される処理ガスを上述した空間Ｓ１０１に供給する。空間Ｓ１０１を画成する処理容器１９２の側壁部には、ガス導入口１２１が形成されており、ガス導入口１２１にはガス供給配管１２３Ａを介してガス供給源１２２Ａが接続されている。ガス供給配管１２３Ａの途中には処理ガスの流量を制御する流量制御器、例えばマスフローコントローラ１２４Ａ及び開閉バルブ１２６Ａが介在している。この第１ガス供給部１２０Ａによれば、ガス供給源１２２Ａからの処理ガスは、マスフローコントローラ１２４Ａにより所定の流量に制御されて、ガス導入口１２１から処理容器１９２内の空間Ｓ１０１に導入される。
　また、処理容器１９２には、導入する第２ガス供給部１２０Ｂが接続されている。第２ガス供給部１２０Ｂは、プラズマ源による励起を抑制すべき処理ガスを上述した空間Ｓ１０２に供給する。空間Ｓ１０２を画成する処理容器１９２の側壁部には、ガス供給ヘッド２４０が設けられている。ガス供給ヘッド２４０には、ガス供給配管１２３Ｂを介してガス供給源１２２Ｂが接続されている。ガス供給ヘッド２４０は、複数のガス穴２４０ｈを提供している。これらの複数のガス穴２４０ｈは、下方向、即ち、載置台１１０に向かう方向にむけて開口していてもよい。このように、下方向に処理ガスが流通することで、処理ガスをウエハＷに対して適切に供給することができる。なお、複数のガス穴２４０ｈは、上方向、即ち空間Ｓ１０１に向かう方向に開口していてもよい。
　ガス供給配管１２３Ｂの途中には、処理ガスの流量を制御する流量制御器、例えばマスフローコントローラ１２４Ｂ、及び開閉バルブ１２６Ｂが介在している。この第２ガス供給部１２０Ｂによれば、ガス供給源１２２Ｂからの処理ガスは、マスフローコントローラ１２４Ｂにより所定の流量に制御されて、ガス供給ヘッド２４０から処理容器１９２内の空間Ｓ１０２に導入される。
　処理容器１９２の底部には、処理容器１９２内のガスを排気するための排気部１３０が排気管１３２を介して接続されている。排気部１３０は、例えば真空ポンプにより構成され、処理容器１９２内の空間の圧力を所定の圧力まで減圧し得るようになっている。
　処理容器１９２の側壁部には、ウエハ搬出入口１３４が形成されている。また、処理容器１９２の側壁部には、ウエハ搬出入口１３４を開閉するためのゲートバルブ１３６が設けられている。
　処理容器１９２の天井部の上方には、アンテナ１４０及びシールド部材１６０が設けられている。アンテナ１４０は、平面状の高周波アンテナであり、誘電体１９４の上側面（外側面）の上方に設けられている。シールド部材１６０は、アンテナ１４０を覆っている。アンテナ１４０は、内側アンテナ素子１４２Ａ及び外側アンテナ素子１４２Ｂを有している。内側アンテナ素子１４２Ａは、誘電体１９４の中央部の上方に配置されている。外側アンテナ素子１４２Ｂは、内側アンテナ素子１４２Ａを囲むように当該内側アンテナ素子１４２Ａの外側に配置されている。内側アンテナ素子１４２Ａ及び外側アンテナ素子１４２Ｂの各々は、例えば銅、アルミニウム、ステンレスといった導体で構成されており、渦巻きコイル状に形成されている。
　内側アンテナ素子１４２Ａ及び外側アンテナ素子１４２Ｂの各々は、複数の挟持体１４４によって挟持されており、一体となっている。複数の挟持体１４４の各々は、例えば棒状に形成されている。複数の挟持体１４４は、内側アンテナ素子１４２Ａの中央付近から外側アンテナ素子１４２Ｂの外側に張り出すように放射線状に配置されている。
　シールド部材１６０は、内側シールド壁１６２Ａ及び外側シールド壁１６２Ｂを含んでいる。内側シールド壁１６２Ａは、略筒形状を有しており、内側アンテナ素子１４２Ａを囲むように、内側アンテナ素子１４２Ａと外側アンテナ素子１４２Ｂの間に設けられている。外側シールド壁１６２Ｂは、略筒形状を有しており、外側アンテナ素子１４２Ｂを囲むように設けられている。これにより、誘電体１９４の上側面は、内側シールド壁１６２Ａの内側の中央部（中央ゾーン）と、内側シールド壁１６２Ａと外側シールド壁１６２Ｂの間の周縁部（周縁ゾーン）に分けられる。
　内側アンテナ素子１４２Ａ上には、内側シールド壁１６２Ａの開口を塞ぐように、円板状の内側シールド板１６４Ａが設けられている。外側アンテナ素子１４２Ｂ上には、内側シールド壁１６２Ａと外側シールド壁１６２Ｂの間の開口を塞ぐように、環状板形状の外側シールド板１６４Ｂが設けられている。
　なお、シールド部材１６０の形状は、円筒状に限られるものではない。例えば、処理容器１９２の形状が角筒状であれば、シールド部材１６０の形状は角筒状といった他の形状になっていてもよい。
　内側アンテナ素子１４２Ａ及び外側アンテナ素子１４２Ｂにはそれぞれ、高周波電源１５０Ａ及び高周波電源１５０Ｂが接続されている。これにより、内側アンテナ素子１４２Ａ及び外側アンテナ素子１４２Ｂには同じ周波数又は異なる周波数の高周波電力が供給される。例えば内側アンテナ素子１４２Ａに高周波電源１５０Ａから所定の周波数（例えば４０ＭＨｚ）の高周波電力を所定のパワーで供給すると、処理容器１９２内に形成された誘導磁界によって、処理容器１９２内に導入された処理ガスが励起され、ウエハＷ上の中央部にドーナツ型のプラズマが生成される。
　また、外側アンテナ素子１４２Ｂに高周波電源１５０Ｂから所定の周波数（例えば６０ＭＨｚ）の高周波電力を所定のパワーで供給すると、処理容器１９２内に形成された誘導磁界によって、処理容器１９２内に導入された処理ガスが励起され、ウエハ上の周縁部に別のドーナツ型のプラズマが生成される。
　これらのプラズマによって、処理ガスからラジカルが生成される。高周波電源１５０Ａ及び高周波電源１５０Ｂから出力される高周波は、上述した周波数に限られるものではない。例えば１３．５６ＭＨｚ、２７ＭＨｚ、４０ＭＨｚ、６０ＭＨｚなど様々な周波数の高周波電力が供給されてもよい。但し、高周波電源１５０Ａ及び高周波電源１５０Ｂから出力される高周波電力に応じて内側アンテナ素子１４２Ａ及び外側アンテナ素子１４２Ｂの電気的長さは調整され得る。また、内側シールド板１６４Ａの高さ方向位置及び外側シールド板１６４Ｂの高さ方向位置はそれぞれ、アクチュエータ１６８Ａ及びアクチュエータ１６８Ｂによって調整できるようになっている。
　プラズマ処理装置１００Ａは、制御部２００を更に備えている。この制御部２００によってプラズマ処理装置１００Ａの各部が制御されるようになっている。また、制御部２００には、オペレータがプラズマ処理装置１００Ａを管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、プラズマ処理装置１００Ａの稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなる操作部２１０が接続されている。
　さらに、制御部２００には、プラズマ処理装置１００Ａで実行される各種処理を制御部２００の制御にて実現するためのプログラムやプログラムを実行するために必要なレシピデータ等が記憶された記憶部２２０が接続されている。
　記憶部２２０には、例えばウエハＷのプロセス処理を実行させるための複数のプロセス処理レシピの他、処理容器１９２内のクリーニング処理など必要な処理を行うためのレシピ等が記憶されている。これらのレシピは、プラズマ処理装置１００Ａの各部を制御する制御パラメータ、設定パラメータ等の複数のパラメータ値をまとめたものである。例えばプロセス処理レシピは、例えば処理ガスの流量、処理容器１９２内の圧力、内側アンテナ素子１４２Ａ及び外側アンテナ素子１４２Ｂに供給する高周波電力の周波数やパワーなどのパラメータ値を含む。
　以下、プロセスモジュールＰＭ４として用いることが可能なプラズマ処理装置１００Ｂについて説明する。図１０は、図７に示すプロセスモジュールＰＭ４として用いることが可能なプラズマ処理装置を概略的に示す図である。
　プラズマ処理装置１００Ｂは、仕切板２３０を備えている点において、プラズマ処理装置１００Ａとは異なっている。仕切板２３０は、処理容器１９２の内部に設けられている。仕切板２３０は、空間Ｓ１０１と空間Ｓ１０２との間に介在して、空間Ｓ１０１と空間Ｓ１０２を区画している。プラズマ処理装置１００Ｂでは、空間Ｓ１０１は、プラズマ源によってプラズマが生成される空間である。空間Ｓ１０２は、ウエハＷが配置される空間である。仕切板２３０は、少なくとも二つの板状部材、即ち、板状部材２３０Ａ及び板状部材２３０Ｃを有している。板状部材２３０Ａ及び板状部材２３０Ｃは、空間Ｓ１０１から空間Ｓ１０２に向かう方向において順に配列されている。板状部材２３０Ａと板状部材２３０Ｃとの間には、両者の間隔を所定の間隔に維持するスペーサー２３０Ｂが配置されている。
　板状部材２３０Ａ及び板状部材２３０Ｃには、これらの配列方向に貫通する複数のスリットが形成されている。なお、スリットは貫通孔であってもよい。板状部材２３０Ａに形成された各スリットは、上記配列方向からみて、板状部材２３０Ｃに形成された各スリットと重ならないように配置されている。板状部材２３０Ａ、２３０Ｃの材料としては、例えば石英ガラスが用いられる。スペーサー２３０Ｂの材料としては、例えばアルミニウムＡｌが用いられる。このように構成された仕切板２３０は、イオン及び真空紫外光の透過を抑制する、所謂イオントラップとして機能する。なお、排気部１３０による空間Ｓ１００の減圧が行われている状態では、空間Ｓ１０１で生成されたラジカルは、空間Ｓ１０１と空間Ｓ１０２との間の圧力差によって、空間Ｓ１０１から仕切板２３０を透過して空間Ｓ１０２に移動することができる。
　以下、プロセスモジュールＰＭ１、プロセスモジュールＰＭ２、プロセスモジュールＰＭ４として、プラズマ処理装置１０、プラズマ処理装置１００Ａ、プラズマ処理装置１００Ｂをそれぞれ備える処理システムＰＳにおいて方法ＭＴを実施する場合の当該処理システムＰＳの運用に関して、種々の実施形態を説明する。
　一実施形態では、工程ＳＴ１及び工程ＳＴ２がプラズマ処理装置１０を用いて順に実行される。工程ＳＴ１では、図２の（ａ）に示すウエハＷを収容したプラズマ処理装置１０の処理容器１２内に、上述したマスク層ＭＬのエッチング用の処理ガスが供給され、当該処理ガスのプラズマが生成される。また、工程ＳＴ２では、プラズマ処理装置１０の処理容器１２内に処理ガスＡが供給され、当該処理ガスＡのプラズマが生成される。
　次いで、ウエハＷは、プラズマ処理装置１００Ａに搬送される。そして、プラズマ処理装置１００Ａを用いて工程ＳＴ３が実行される。なお、一実施形態では、工程ＳＴ３においてウエハＷが配置される空間の圧力は、工程ＳＴ２においてウエハＷが配置される空間の圧力よりも高い圧力に設定される。例えば、工程ＳＴ３においてウエハＷが配置される空間の圧力は、１Ｔｏｒｒ（１３３．３Ｐａ）以上の圧力に設定される。例えば、工程ＳＴ３１では、ウエハＷが配置される空間の圧力は、５Ｔｏｒｒ（６６６．６Ｐａ）に設定され、工程ＳＴ３２では、ウエハＷが配置される空間の圧力は、４０Ｔｏｒｒ（５３３３Ｐａ）に設定される。また、工程ＳＴ３ではウエハＷの温度は、工程ＳＴ２におけるウエハＷの温度よりも高い温度に設定される。例えば、工程ＳＴ３の工程ＳＴ３１では、ウエハＷの温度は２００℃といった温度に設定される。このため、一実施形態では、工程ＳＴ２の実行後、工程ＳＴ３の実行のために、ウエハＷは、プラズマ処理装置１００Ａに搬送される。
　工程ＳＴ３の実行前に、プラズマ処理装置１００Ａでは、載置台１１０の温度が上述したような高温、例えば２００℃に設定される。また、プラズマ処理装置１００Ａの処理容器１９２内にはＡｒガスといった不活性ガスが供給される。次いで、工程ＳＴ３の工程ＳＴ３１では、プラズマ処理装置１００Ａの処理容器１９２内に、処理ガスＢが第１ガス供給部１２０Ａから供給され、当該処理ガスＢのプラズマが生成される。処理ガスＢは、例えば、１５０ｓｃｃｍのＨ２ガス、３００ｓｃｃｍのＡｒガス、及びＮ２ガスを含み得る。Ｎ２ガスの流量は、任意に設定され得る。また、工程ＳＴ３１では、高周波電源１５０Ａ及び高周波電源１５０Ｂによってアンテナ１４０のアンテナ素子に供給される電力は、例えば１０００Ｗに設定され得る。
　次いで、Ａｒガスといった不活性ガスによって、プラズマ処理装置１００Ａの処理容器１９２内のガスを置換した後に、工程ＳＴ３２が実行される。工程ＳＴ３２では、プラズマ処理装置１００Ａの処理容器１９２内に、処理ガスＣが第２ガス供給部１２０Ｂから供給される。なお、工程ＳＴ３２において処理ガスＣは励起されず、したがって、工程ＳＴ３２ではプラズマは生成されない。この処理ガスＣは、例えば、２８０ｓｃｃｍのｈｆａｃＨ、１００ｓｃｃｍのＨ２Ｏ、及び３０ｓｃｃｍのＯ２ガスを含み得る。
　これら工程ＳＴ３１及び工程ＳＴ３２が一回ずつ、或いは交互に複数回繰り返された後、ウエハＷはプロセスモジュールＰＭ３に搬送される。プロセスモジュールＰＭ３では、工程ＳＴ４が実行される。これにより、ウエハＷ上に保護膜ＰＦが形成される。
　次いで、ウエハＷは、プラズマ処理装置１００Ｂに搬送される。そして、プラズマ処理装置１００Ｂを用いて工程ＳＴ５が実行される。工程ＳＴ５の工程ＳＴ５１では、プラズマ処理装置１００Ｂの処理容器１９２内に、処理ガスＤが第１ガス供給部１２０Ａから供給され、当該処理ガスＤのプラズマが生成される。次いで、工程ＳＴ５２が実行される。工程ＳＴ５２では、プラズマ処理装置１００Ｂの処理容器１９２内に、処理ガスＥが第２ガス供給部１２０Ｂから供給される。
　次いで、ウエハＷは、プラズマ処理装置１０に搬送される。そして、プラズマ処理装置１０を用いて工程ＳＴ６及び工程ＳＴ７が順に実行される。工程ＳＴ６においては、プラズマ処理装置１０の処理容器１２内に処理ガスＦが供給され、当該処理ガスＦのプラズマが生成される。また、工程ＳＴ７では、プラズマ処理装置１０の処理容器１２内に処理ガスＧが供給され、当該処理ガスＧのプラズマが生成される。これにより、方法ＭＴの実施が完了し、ＭＲＡＭ素子が製造される。
　別の実施形態では、工程ＳＴ２、工程ＳＴ３１、及び工程ＳＴ３２がプラズマ処理装置１００Ａを用いて実行されてもよい。更に別の実施形態では、工程ＳＴ６及び工程ＳＴ７の少なくとも一方がプラズマ処理装置１００Ａを用いて実行されてもよい。
　以上、種々の実施形態について説明してきたが、上述した実施形態に限定されることなく種々の変形態様を構成可能である。例えば、上述したプラズマ処理装置１００Ａは、仕切板２３０を有していないが、例えば、プラズマ処理装置１００Ｂよりも少数の板状部材を含む仕切板を有していてもよい。この場合には、ウエハＷに供給されるイオンの量を減少させることが可能となる。
　また、上述した実施形態では、上部磁性層のエッチングによって生じた堆積物の除去のために工程ＳＴ３を実行しているが、下部磁性層のエッチングによって生じる耐性物の除去のために工程ＳＴ３を実行してもよい。
　ＰＳ…処理システム、ＬＤＭ…ローダモジュール、ＬＬ１…ロードロックチャンバ、ＬＬ２…ロードロックチャンバ、ＴＣ…トランスファーチャンバ、ＰＭ１…プロセスモジュール、ＰＭ２…プロセスモジュール、ＰＭ３…プロセスモジュール、ＰＭ４…プロセスモジュール、１０…プラズマ処理装置、１２…処理容器、７０…載置台、１４…ベース、５０…静電チャック、２６…排気装置、３２…高周波電源、３５…高周波電源、３８…シャワーヘッド、４４…ガス供給源、６６…制御部、１００Ａ…プラズマ処理装置、１００Ｂ…プラズマ処理装置、１９２…処理容器、１１０…載置台、１２０Ａ…第１ガス供給部、１２０Ｂ…第２ガス供給部、１３０…排気部、１４０…アンテナ、１４２Ａ…内側アンテナ素子、１４２Ｂ…外側アンテナ素子、１５０Ａ…高周波電源、１５０Ｂ…高周波電源、１９４…誘電体、２００…制御部、２３０…仕切板、Ｗ…ウエハ、ＳＢ…基板、ＬＥ…下部電極層、ＰＬ…ピン止め層、ＬＭ…下部磁性層、ＩＬ…絶縁層、ＵＭ…上部磁性層、ＵＥ…上部電極層、ＭＬ…マスク層、ＭＫ…マスク、ＤＰ…堆積物、ＲＰ…生成物、ＰＦ…保護膜、ＲＰ２…反応生成物。

Claims (6)

  1. 　被処理体を処理する方法であって、該被処理体は、下部磁性層、該下部磁性層上に設けられた絶縁層、該絶縁層上に設けられた上部磁性層、及び該上部磁性層上に設けられたマスクを有し、該方法は、
    　前記上部磁性層をエッチングする工程であり、プラズマ処理装置の処理容器内に第１の処理ガスを供給し、該第１の処理ガスのプラズマを発生させて、該第１の処理ガスのプラズマにより前記上部磁性層をエッチングする、該工程と、
    　前記上部磁性層をエッチングする前記工程によって前記被処理体上に形成された堆積物を除去する工程と、
    を含み、
    　前記堆積物を除去する工程は、
    　　Ｈ２ガスを含む第２の処理ガスのプラズマによって前記堆積物に還元反応を生じさせる工程と、
    　　還元する前記工程により生成された生成物を、ヘキサフルオロアセチルアセトンを含む第３の処理ガスを用いて除去する工程と、
    　を含む、方法。
  2. 　前記上部磁性層をエッチングする前記工程と前記堆積物を除去する工程とが交互に繰り返される、請求項１に記載の方法。
  3. 　前記第２の処理ガスは、更にＮ２ガスを含む、請求項１又は２に記載の方法。
  4. 　前記第３の処理ガスは、Ｈ２Ｏを含む、請求項１～３の何れか一項に記載の方法。
  5. 　前記上部磁性層は、ＣｏＦｅＢを含む、請求項１～４の何れか一項に記載の方法。
  6. 　前記絶縁層をエッチングする工程であり、プラズマ処理装置の処理容器内に第４の処理ガスを供給し、該第４の処理ガスのプラズマを発生させて、該第４の処理ガスのプラズマにより前記絶縁層をエッチングする該工程を更に含む、請求項１～５の何れか一項に記載の方法。
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