磁気デバイスの製造方法、及び磁気デバイスの製造装置
【課題】磁性薄膜の選択的なエッチングを可能にして生産性を向上させた磁気デバイスの製造方法及び磁気デバイスの製造装置を提供するものである。
【解決手段】基板Ｓ上に、鉄、コバルト、ニッケルの群から選択される少なくとも一種の元素を含有した磁性層と、磁性層５１のエッチング領域５１Ｅを露出するマスクパターン５２を形成する。そして、基板Ｓ上にシクロペンタジエンを含むエッチングガスＬを供給し、エッチング領域５１Ｅとシクロペンタジエンとの熱反応により、エッチング領域５１Ｅの磁性層５１をメタロセンＭＣにして排気させた。
【解決手段】基板Ｓ上に、鉄、コバルト、ニッケルの群から選択される少なくとも一種の元素を含有した磁性層と、磁性層５１のエッチング領域５１Ｅを露出するマスクパターン５２を形成する。そして、基板Ｓ上にシクロペンタジエンを含むエッチングガスＬを供給し、エッチング領域５１Ｅとシクロペンタジエンとの熱反応により、エッチング領域５１Ｅの磁性層５１をメタロセンＭＣにして排気させた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気デバイスの製造方法、及び磁気デバイスの製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
遷移金属系の磁性薄膜は、優れた磁気特性を有するため、ＨＤＤ（Hard Disk Drive ）、ＭＲＡＭ（Magnetoresistive Random Access Memory ）、磁気センサなどの各種の磁気デバイスに利用されている。磁気センサに用いられる磁性薄膜、あるいはＨＤＤの磁気ヘッドに用いられる磁性薄膜は、外部からの信号磁界を受けて抵抗値を変化させ、外部磁界の強度に応じた電気信号を出力する。ＭＲＡＭに用いられる磁性薄膜は、磁化方向の変換によって素子の抵抗値を変化させ、その素子抵抗の変化をメモリ情報にする。
【０００３】
磁気デバイスの製造工程においては、磁気デバイスの小型化、高速化に伴い、磁性薄膜に微細加工を施すためのエッチング技術が強く要望されている。磁性薄膜のエッチング技術としては、従来から、物理的なエッチングを利用したイオンミリング法と、化学的・物理的な反応を利用した反応性イオンエッチング法が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２）。
【０００４】
イオンミリング法は、加速されたアルゴンなどのイオンを磁性薄膜に衝突させ、磁性薄膜の構成原子を表面から弾き出すことにより磁性薄膜をエッチングする。反応性イオンエッチング法は、半導体素子の微細加工技術に採用されるエッチング技術であって、プラズマ中に生成したハロゲン系の活性種を対象物に供給し、対象物の一部を揮発性の反応性生物にして排気させる。
【特許文献１】特開平１１−１７５９２７号公報
【特許文献２】特開２００４−１２８２２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、イオンミリング法を利用して磁性薄膜をエッチングする場合、イオンの衝突した領域は、磁性材料であるか否かに関わらずエッチングされてしまう。この結果、イオンミリング法では、磁性薄膜に対する選択性を得難く、十分な加工精度の下でエッチングを施すことが困難であった。特に、積層された磁性薄膜にエッチングを施して磁気抵抗素子を形成させる場合、各層の膜厚が数ｎｍ〜数十ｎｍと非常に薄いため、上記イオンミリング法では、膜厚方向のパターニングが極めて困難となる。
【０００６】
一方、反応性イオンエッチング法を利用して磁性薄膜をエッチングする場合、遷移金属のハロゲン化物が非常に低い蒸気圧を有するため、反応生成物を排気させることが困難となり、磁性薄膜に対して効果的なパターニングを施すことができない。また、反応性イオンエッチング法は、加速したイオンを磁性薄膜に衝突させてエッチングさせるため、反応生成物の蒸気圧が低い場合、イオンミリング法と同じく、エッチングの選択比を得難い。さらに、反応性イオンエッチング法においては、磁性薄膜に吸着したハロゲンガスがエッチング後に磁性薄膜を腐食させ、磁気デバイスの磁気特性を著しく劣化させてしまう。
【０００７】
これらの結果、イオンミリング法や反応性イオンエッチング法を用いたエッチングでは、磁性薄膜の選択的なエッチングを十分に行うことが困難であった。
本願発明は、上記問題を解決するためになされたものであって、磁性薄膜の選択的なエッチングを可能にして生産性を向上させた磁気デバイスの製造方法及び磁気デバイスの製造装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
メタロセンは、金属とシクロペンタジエン環とからなる化合物であって、一般式[M(C5H5)2](M=V,Cr,Fe,Co,Ni,Ru,Os )で表され、比較的低い融点、沸点を有する。金属とシクロペンタジエンとの熱反応によってメタロセンを合成できることは、例えば、J.Chem.Soc.632,(1952),S.A.Miller et al. に詳しく記載されている。
【０００９】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明では、基板上に、鉄、コバルト、ニッケルの群から選択される少なくとも一種の元素を含有した磁性層を形成する工程と、前記磁性層上に、前記磁性層の一部を露出する開口を有したマスクを形成する工程と、前記基板上にシクロペンタジエンを供給し、前記開口から露出する前記磁性層と前記シクロペンタジエンとによってメタロセンを生成し、前記メタロセンを排気する工程と、を備えたことを要旨とする。
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、開口から露出する磁性層がメタロセンとして除去される。したがって、メタロセンを生成する磁性層のみを、選択的に除去させることができる、すなわち選択的にエッチングさせることができる。この結果、磁性層に対し、その磁気特性を損なうことなく、膜厚やサイズに応じた微細加工を施すことができる。ひいては、磁気デバイスの生産性を向上させることができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の磁気デバイスの製造方法であって、基板上に、バナジウム、クロム、ルテニウム、オスミウムの群から選択される少なくとも一種の元素を含有した金属層をさらに形成する工程と、前記金属層上に、前記金属層の一部を露出する開口を有したマスクを形成する工程と、前記基板上にシクロペンタジエンを供給し、前記開口から露出する前記金属層と前記シクロペンタジエンとによってメタロセンを生成し、前記メタロセンを排気する工程と、を備えたことを要旨とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、開口から露出する金属層がメタロセンとして除去される。したがって、メタロセンを生成する金属層のみを、選択的に除去させることができる、すなわち選択的にエッチングさせることができる。この結果、磁気デバイスが磁性層と金属層の積層構造を呈する場合であっても、膜厚やサイズに応じた微細加工を施すことができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の磁気デバイスの製造方法であって、前記メタロセンを排気する工程が、前記基板を１４０℃〜４００℃に昇温して前記基板上に前記シクロペンタジエンを供給することを要旨とする。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、より確実にメタロセンを排気させることができ、かつ、そのメタロセンの分解を抑制させることができる。したがって、磁気デバイスの生産性を、より確実に向上させることができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１つに記載の磁気デバイスの製造方法であって、前記メタロセンを排気した後、前記基板の表面を水素プラズマと酸素プラズマの少なくともいずれか一方に晒して前記基板の表面を洗浄する工程をさらに備えたことを要旨とする。
【００１６】
請求項４に記載の発明によれば、エッチングによる副生成物を除去させることができ、後続する処理工程を円滑に実行させることができる。ひいては、磁気デバイスの生産性を、さらに向上させることができる。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１つに記載の磁気デバイスの製造方法であって、前記メタロセンを排気した後、前記基板の表面を水素プラズマと酸素プラズマの少なくともいずれか一方に晒して前記基板の表面を洗浄する工程と、前記基板の表面を洗浄した後、前記基板上に再びシクロペンタジエンを供給して前記開口の残存物と前記シクロペンタジエンとによってメタロセンを生成し、前記メタロセンを排気する工程と、をさらに備えたことを要旨とする。
【００１８】
請求項５に記載の発明によれば、開口から露出する磁性層または金属層の全てを、より確実に除去させることができ、磁気デバイスの生産性を、より確実に向上させることができる。
【００１９】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１つに記載の磁気デバイスの製造方法であって、前記マスクは、バナジウム、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、ルテニウム、オスミウム以外からなる群から選択される少なくとも一種の元素を含有した金属層からなり、前記マスクを形成する工程が、前記開口に対応するレジストパターンを前記磁性層上に形成する工程と、前記レジストパターン上と前記磁性層上に前記金属層を形成する工程と、前記レジストパターンをリフトオフする工程と、を備えたことを要旨とする。
【００２０】
請求項６に記載の発明によれば、メタロセンを生成させる工程において、マスクを安定させることができ、マスク下にある磁性層または金属層を確実に保護させることができる。ひいては、シクロペンタジエンを用いた磁性層のエッチングを、より安定した条件の下で行うことができる。
【００２１】
上記課題を解決するため、請求項７に記載の発明では、磁気デバイスの製造装置であって、基板上に、鉄、コバルト、ニッケルの群から選択される少なくとも一種の元素を含有した磁性層と、を有し、前記基板上にシクロペンタジエンを供給する供給手段と、前記基板上からメタロセンを排気する排気手段と、前記供給手段を駆動し、前記磁性層上に形成されたマスクの開口から露出する前記磁性層と前記シクロペンタジエンとによってメタロセンを生成させ、前記排気手段を駆動し、前記メタロセンを排気させる制御手段と、を備えたことを要旨とする。
【００２２】
請求項７に記載の発明によれば、開口から露出する磁性層がメタロセンとして除去される。したがって、メタロセンを生成する磁性層のみを、選択的に除去させることができる、すなわち選択的にエッチングさせることができる。この結果、磁性層に対し、その磁気特性を損なうことなく、膜厚やサイズに応じた微細加工を施すことができる。ひいては、磁気デバイスの生産性を向上させることができる。
【００２３】
請求項８に記載の発明では、請求項７に記載の磁気デバイスの製造装置であって、前記磁気デバイスは、基板上に、バナジウム、クロム、ルテニウム、オスミウムの群から選択される少なくとも一種の元素を含有した金属層をさらに有し、前記制御手段は、前記供給手段を駆動し、前記金属層上に形成されたマスクの開口から露出する前記金属層と前記シクロペンタジエンとによってメタロセンを生成させ、前記排気手段を駆動し、前記メタロセンを排気させること、を要旨とする。
【００２４】
請求項８に記載の発明によれば、開口から露出する金属層がメタロセンとして除去される。したがって、メタロセンを生成する金属層のみを、選択的に除去させることができる、すなわち選択的にエッチングさせることができる。この結果、磁気デバイスが磁性層と金属層の積層構造を有する場合であっても、その磁気特性を損なうことなく、膜厚やサイズに応じた微細加工を施すことができる。ひいては、磁気デバイスの生産性を向上させることができる。
【００２５】
請求項９に記載の発明では、請求項７又は８に記載の磁気デバイスの製造装置であって、前記基板を載置し、前記基板を１４０℃〜４００℃に加熱する加熱手段を備え、前記制御手段が、前記供給手段と前記加熱手段を駆動し、前記基板を１４０℃〜４００℃に昇温して前記開口から露出する前記磁性層と前記シクロペンタジエンとによってメタロセンを生成させ、前記排気手段と前記加熱手段を駆動し、前記基板を１４０℃〜４００℃に昇温して前記メタロセンを排気させること、を要旨とする。
【００２６】
請求項９に記載の磁気デバイスの製造装置によれば、より確実にメタロセンを排気させることができ、かつ、そのメタロセンの分解を抑制させることができる。したがって、磁気デバイスの生産性を、より確実に向上させることができる。
【００２７】
請求項１０に記載の発明は、請求項７〜９のいずれか１つに記載の磁気デバイスの製造装置であって、水素プラズマと酸素プラズマの少なくともいずれか一方を生成するプラズマ生成手段を備え、前記制御手段が、前記メタロセンを排気させた後に前記プラズマ生成手段を駆動し、前記基板の表面を前記水素プラズマと前記酸素プラズマの少なくともいずれか一方に晒して前記基板の表面を洗浄すること、を要旨とする。
【００２８】
請求項１０に記載の発明によれば、エッチングによる副生成物を除去させることができ、後続する処理工程を円滑に実行させることができる。ひいては、磁気デバイスの生産性を、さらに向上させることができる。
【００２９】
請求項１１に記載の発明は、請求項７〜９のいずれか１つに記載の磁気デバイスの製造装置であって、水素プラズマと酸素プラズマの少なくともいずれか一方を生成するプラズマ生成手段を備え、前記制御手段が、前記メタロセンを排気させた後に前記プラズマ生成手段を駆動し、前記基板の表面を前記水素プラズマと前記酸素プラズマの少なくともいずれか一方に晒して前記基板の表面を洗浄し、前記供給手段を再び駆動し、前記開口の残存物と前記シクロペンタジエンとによってメタロセンを生成させ、前記排気手段を再び駆動し、前記メタロセンを排気させることを要旨とする。
【００３０】
請求項１１に記載の発明によれば、開口から露出する磁性層の全てを、より確実に除去させることができ、磁気デバイスの生産性を、より確実に向上させることができる。
【発明の効果】
【００３１】
上記したように、本発明によれば、磁性薄膜の選択的なエッチングを可能にして生産性を向上させた磁気デバイスの製造方法及び磁気デバイスの製造装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明を具体化した一実施形態について説明する。まず、磁気デバイスの製造装置としてのエッチングシステム１０について説明する。図１は、エッチングシステム１０を模式的に示す平面図である。
【００３３】
（磁気デバイスの製造装置）
図１において、エッチングシステム１０は、ロードロックチャンバ（以下単に、ＬＬチャンバ）１１と、ＬＬチャンバ１１に連結された搬送チャンバ１２とを有する。また、エッチングシステム１０は、搬送チャンバ１２に連結された２つのチャンバ、すなわちエッチングチャンバ１３と、洗浄チャンバ１４とを有する。
【００３４】
ＬＬチャンバ１１は、減圧可能な内部空間（以下単に、収容室１１ｓという。）を有し
、カセットＣに収容された複数の基板Ｓを搬出及び搬入可能にする。基板Ｓとしては、例えばシリコン基板やセラミック基板などを用いることができる。基板Ｓの表面には、鉄（Fe ）、コバルト（Co ）、ニッケル（Ni ）のからなる群から選択される少なくともいず
れか一種の元素を含有した磁性層が形成されている。磁性層は、選択された単一材料からなる単層構造、積層構造であってもよく、選択された異なる磁性材料からなる積層体であってもよい。ＬＬチャンバ１１は、基板Ｓのエッチング処理を開始するとき、収容室１１ｓを減圧し、収容する複数の基板Ｓをそれぞれ搬送チャンバ１２に搬出可能にする。ＬＬチャンバ１１は、基板Ｓのエッチング処理を終了するとき、収容室１１ｓを大気開放し、収容する基板Ｓをエッチングシステム１０の外部へ搬出可能にする。
【００３５】
搬送チャンバ１２は、収容室１１ｓと連通可能な内部空間（以下単に、搬送室１２ｓという。）を有し、基板Ｓを搬送するための搬送ロボット１２ｂを搬送室１２ｓに搭載している。搬送ロボット１２ｂは、基板Ｓのエッチング処理を開始するとき、エッチング処理前の基板ＳをＬＬチャンバ１１から搬送チャンバ１２に搬入する。搬送ロボット１２ｂは、搬入した基板Ｓを図１における反時計回りの順に、すなわち、エッチングチャンバ１３、洗浄チャンバ１４の順に搬送し、基板Ｓを大気に晒すことなく、基板Ｓのエッチング処理を連続的に実行させる。搬送ロボット１２ｂは、基板Ｓのエッチング処理を終了するとき、エッチング処理後の基板Ｓを搬送チャンバ１２からＬＬチャンバ１１へ搬出する。
【００３６】
図２において、エッチングチャンバ１３は、チャンバ本体２１と、チャンバ本体２１に内設された減圧可能な内部空間（以下単に、エッチング室１３ｓという。）を有する。
チャンバ本体２１には、供給配管２１ａが接続され、その供給配管２１ａを介してエッチングガス供給部２２が接続されている。エッチングガス供給部２２は、磁性層をエッチングさせるためのエッチングガスを供給する。エッチングガスとしては、シクロペンタジエン（以下単に、ＣＰＤという。）、またはＣＰＤを円滑に搬送させるために、ＣＰＤとキャリアガス（例えば、ヘリウムや窒素などの不活性ガス）とを混合したものを用いることができる。すなわち、エッチングガスは、鉄（Fe ）、コバルト（Co ）、ニッケル（Ni
）に配位して揮発可能なメタロセンを生成するものであればよい。
【００３７】
チャンバ本体２１には、排気配管２１ｂが接続され、その排気配管２１ｂを介して排気ポンプ２３に接続されている。排気ポンプ２３は、例えばドライポンプによって構成され、エッチング室１３ｓに供給されるエッチングガスを排気し、エッチング室１３ｓを所定の圧力値に減圧させる。
【００３８】
エッチング室１３ｓには、基板Ｓを載置するためのエッチングステージ２４が配設されている。エッチングステージ２４は、搬送チャンバ１２から搬入される基板Ｓを搬出可能に載置し、基板Ｓをエッチング室１３ｓの所定の位置に位置決め固定する。エッチングステージ２４は、基板Ｓを加熱可能にするヒータ２４Ｈ（例えば、抵抗加熱ヒータ）を搭載し、ヒータ電源２５からの電力を受けて、基板Ｓを昇温させる。昇温される基板Ｓの温度は、メタロセンを揮発可能にする温度であって、好ましくは１４０℃〜４００℃であり、より好ましくは３００℃である。これによって、基板Ｓは、常圧あるいは減圧空間でメタロセンを十分に揮発させて排気させることができ、かつ、そのメタロセンの分解を抑制させることができる。
【００３９】
供給配管２１ａとエッチングステージ２４との間には、シャワーヘッド２６が配設されている。シャワーヘッド２６は、供給配管２１ａから供給されるエッチングガスを基板Ｓの面方向に分散させ、エッチングガスを基板Ｓの上面に向けて均等に供給する。
【００４０】
エッチングガス供給部２２がエッチングガスを供給するとき、エッチングガスは、供給配管２１ａ及びシャワーヘッド２６を通してエッチング室１３ｓに導入され、エッチング
ステージ２４に載置された基板Ｓの表面に到達する。
【００４１】
この際、基板Ｓの表面に到達するエッチングガスは、露出する磁性層との間の熱反応によって磁性層の遷移金属元素に配位して、揮発可能なメタロセンを生成する。そして、エッチングガスは、露出する磁性層の領域をメタロセンとして排気させてエッチングする。しかも、エッチングガスは、磁性層の遷移金属元素にのみ配位するため、磁性層の下地の状態を維持させ、磁性層のみを選択的にエッチングさせる。
【００４２】
このシクロペンタジエンによるエッチング量は、磁性層のシート抵抗値から確認できる。例えば、エッチングの前後において、エッチングガスの供給された領域を挟む磁性層のシート抵抗値を比較し、そのシート抵抗値の増加によって、エッチング量を確認することができる。
【００４３】
なお、基板Ｓの温度が高い場合、基板Ｓの表面に到達するシクロペンタジエンの一部は、その熱分解反応を開始させ、基板Ｓの表面に有機系の副生成物を付着させる。
図３において、洗浄チャンバ１４は、チャンバ本体３１と、チャンバ本体３１に内設された減圧可能な内部空間（以下単に、洗浄室１４ｓという。）を有する。
【００４４】
チャンバ本体３１には、供給配管３１ａが接続され、その供給配管３１ａを介して洗浄ガス供給部３２が接続されている。洗浄ガス供給部３２は、基板Ｓの表面に形成された副生成物（有機物）を分解除去し、基板Ｓの表面を洗浄させるための洗浄ガスを供給する。洗浄ガスとしては、例えば水素、酸素、水素と酸素の混合ガス、または、これらのガスのプラズマ状態を安定させるためのために、これらのガスにアンモニア、アルゴンなどを混合したものを用いることができる。
【００４５】
チャンバ本体３１には、排気配管３１ｂが接続され、その排気配管３１ｂを介して排気ポンプ３３が接続されている。排気ポンプ３３は、例えばドライポンプによって構成され、洗浄室１４ｓに供給される洗浄ガスや洗浄室１４ｓで生成されるメタロセンを排気し、洗浄室１４ｓを所定の圧力値に減圧させる。
【００４６】
洗浄室１４ｓには、基板Ｓを載置するための洗浄ステージ３４が配設されている。洗浄ステージ３４は、搬送チャンバ１２から搬入される基板Ｓを搬出可能に載置し、基板Ｓを洗浄室１４ｓの所定の位置に位置決め固定する。洗浄ステージ３４は、基板Ｓを加熱可能にするヒータ３４Ｈ（例えば、抵抗加熱ヒータ）を搭載し、ヒータ電源３５が供給する電力を受けて基板Ｓを所定の温度に昇温させる。ヒータ３４Ｈは、副生成物の除去と基板Ｓの洗浄とを促進させるために、基板Ｓを所定の温度に加熱する。なお、プラズマ化した洗浄ガスによって副生成物を十分に除去・洗浄可能な場合には、ヒータ３４Ｈを除いた構成であってもよい。
【００４７】
洗浄室１４ｓであって、供給配管３１ａと洗浄ステージ３４との間には、シャワーヘッド３６が配設されている。シャワーヘッド３６は、供給配管３１ａから供給される洗浄ガスを基板Ｓの面方向に分散させて、基板Ｓの上方から洗浄ガスを均等に供給させる。シャワーヘッド３６には、高周波電源３７が接続されて、その高周波電源３７から所定の高周波（例えば１３．５６ＭＨｚの高周波）が供給させる。高周波電源３７は、洗浄ガス供給部３２が洗浄ガスを供給するとき、シャワーヘッド３６と洗浄ステージ３４との間の洗浄ガスに高周波を供給し、洗浄ガスを励起させて活性化させる（プラズマ化させる）。
【００４８】
この際、プラズマ化した洗浄ガスは、洗浄ステージ３４に載置された基板Ｓの表面に到達し、基板Ｓに生成された有機系の副生成物を分解する。そして、プラズマ化した洗浄ガスは、基板Ｓの表面から有機系の副生成物を除去し、基板Ｓの表面を洗浄する。
【００４９】
次に、エッチングシステム１０の電気的構成について以下に説明する。図４は、エッチングシステム１０の電気的構成を示す電気ブロック回路図である。
図４において、制御装置４０は、エッチングシステム１０に各種の処理動作、例えば、搬送チャンバ１２に基板Ｓの搬送処理、エッチングチャンバ１３にエッチング処理、洗浄チャンバ１４に洗浄処理を実行させるものである。制御装置４０は、各種の信号を入力するための入力Ｉ／Ｆ４０Ａと、各種の演算処理を実行するためのＣＰＵなどからなる演算部４０Ｂとを有する。また、制御装置４０は、各種のデータや各種の制御プログラムを格納するための記憶部４０Ｃと、各種の信号を出力するための出力Ｉ／Ｆ４０Ｄとを有する。
【００５０】
制御装置４０は、入力Ｉ／Ｆ４０Ａを介して、入力部４１Ａと、ＬＬチャンバ検出部４２Ａと、搬送チャンバ検出部４３Ａと、エッチングチャンバ検出部４４Ａと、洗浄チャンバ検出部４５Ａとが接続されている。
【００５１】
入力部４１Ａは、起動スイッチや停止スイッチなどの各種の操作スイッチを有し、エッチングシステム１０が各種の処理動作に利用するためのデータを制御装置４０に入力する。例えば、入力部４１Ａは、エッチングを実行するための各種のパタメータ、すなわちエッチングガスの流量、エッチング室１３ｓの圧力、基板Ｓの温度、プロセス時間などを制御装置４０に入力する。また、入力部４１Ａは、洗浄処理を実行するため各種のパラメータ、すなわち洗浄ガスの流量、洗浄室１４ｓの圧力、基板Ｓの温度、プロセス時間などを制御装置４０に入力する。さらにまた、入力部４１Ａは、エッチング処理及び洗浄処理の回数に関するデータを制御装置４０に入力する。
【００５２】
なお、エッチング処理及び洗浄処理を、ＣＰＤ処理という。また、磁性層をエッチングするために予め基板Ｓごとに規定されたＣＰＤ処理の回数を、目標処理回数Ｎｐという。また、基板Ｓごとに実行されたＣＰＤ処理の回数を、実処理回数Ｎａという。
【００５３】
制御装置４０は、入力部４１Ａから入力される各種のパラメータや目標処理回数Ｎｐに関するデータを受信し、各種のパラメータや目標処理回数Ｎｐに対応する条件の下で各種の処理動作を実行させる。
【００５４】
ＬＬチャンバ検出部４２Ａは、ＬＬチャンバ１１の状態を検出し、その検出結果を制御装置４０に入力する。ＬＬチャンバ検出部４２Ａは、例えば、収容室１１ｓの圧力値を検出し、同圧力値に関する検出信号を制御装置４０に入力する。搬送チャンバ検出部４３Ａは、搬送チャンバ１２の状態を検出し、その検出結果を制御装置４０に入力する。搬送チャンバ検出部４３Ａは、例えば、搬送ロボット１２ｂのアーム位置を検出し、基板Ｓの搬送位置に関する検出信号を制御装置４０に入力する。
【００５５】
エッチングチャンバ検出部４４Ａは、エッチングチャンバ１３の状態を検出し、その検出結果を制御装置４０に入力する。エッチングチャンバ検出部４４Ａは、例えば、エッチング室１３ｓの実圧力、エッチングガスの実流量、基板Ｓの実温度、プロセス時間などを検出し、これらのパラメータに関する検出信号を制御装置４０に入力する。洗浄チャンバ検出部４５Ａは、洗浄チャンバ１４の状態を検出し、その検出結果を制御装置４０に入力する。洗浄チャンバ検出部４５Ａは、例えば、洗浄室１４ｓの実圧力、洗浄ガスの実流量、基板Ｓの実温度、プロセス時間、高周波電源３７の実出力値などを検出し、これらのパラメータに関する検出信号を制御装置４０に入力する。
【００５６】
制御装置４０は、出力Ｉ／Ｆ４０Ｄを介して、出力部４１Ｂと、ＬＬチャンバ駆動部４２Ｂと、搬送チャンバ駆動部４３Ｂと、エッチングチャンバ駆動部４４Ｂと、洗浄チャン
バ駆動部４５Ｂとが接続されている。出力部４１Ｂは、液晶ディスプレイなどの各種表示装置を有し、エッチングシステム１０の処理状況に関するデータを出力する。
【００５７】
制御装置４０は、ＬＬチャンバ検出部４２Ａから入力される検出信号を利用し、ＬＬチャンバ駆動部４２Ｂに対応する駆動制御信号をＬＬチャンバ駆動部４２Ｂに出力する。ＬＬチャンバ駆動部４２Ｂは、制御装置４０からの駆動制御信号に応答し、収容室１１ｓを減圧あるいは大気開放して基板Ｓの搬入あるいは搬出を可能にする。
【００５８】
制御装置４０は、搬送チャンバ検出部４３Ａから入力される検出信号を利用し、搬送チャンバ検出部４３Ａに対応する駆動制御信号を搬送チャンバ駆動部４３Ｂに出力する。搬送チャンバ駆動部４３Ｂは、制御装置４０からの駆動制御信号に応答し、エッチング処理プログラムに従って、基板ＳをＬＬチャンバ１１、搬送チャンバ１２、エッチングチャンバ１３、洗浄チャンバ１４の順序で搬送する。また、搬送チャンバ駆動部４３Ｂは、エッチングチャンバ１３と洗浄チャンバ１４との間において、目標処理回数Ｎｐの回数分だけ、基板Ｓの搬送処理を繰り返す。
【００５９】
制御装置４０は、エッチングチャンバ検出部４４Ａから入力される検出信号を利用し、エッチングチャンバ１３に対応する駆動制御信号をエッチングチャンバ駆動部４４Ｂに出力する。エッチングチャンバ駆動部４４Ｂは、制御装置４０からの駆動制御信号に応答し、入力部４１Ａから入力されたエッチング条件の下でエッチングを実行する。
【００６０】
制御装置４０は、洗浄チャンバ検出部４５Ａから入力される検出信号を利用し、洗浄チャンバ駆動部４５Ｂに対応する駆動制御信号を洗浄チャンバ駆動部４５Ｂに出力する。洗浄チャンバ駆動部４５Ｂは、制御装置４０からの駆動制御信号に応答し、入力部４１Ａから入力された洗浄条件の下で洗浄処理を実行する。
【００６１】
（磁気デバイスの製造方法）
次に、磁気デバイスの製造方法について以下に説明する。図５〜図７は、それぞれ磁気デバイスの製造方法を示すフローチャートであり、図８〜図１０は、それぞれ磁気デバイスの製造工程を示す工程図である。
【００６２】
図５において、まず、磁気デバイスの製造方法は、基板Ｓ上に磁性層を形成する（ステップＳ１１）。すなわち、図８（ａ）に示すように、基板Ｓ上に、所望の磁気デバイスに応じた下地層５０を形成し、その下地層５０の上側に、スパッタリング法を用いた磁性層５１を形成する。下地層５０には、例えば、ＣＶＤ法を用いたシリコン酸化膜からなる層間絶縁層や、スパッタリング法を用いたアルミニウム膜からなる配線層などを用いることができる。磁性層５１には、鉄（Fe ）、コバルト（Co ）、ニッケル（Ni ）からなる群
から選択される少なくともいずれか一種の元素を含有した単層、あるいは多層構造の磁性体を用いることができる。
【００６３】
図５において、磁性層５１を形成すると、磁性層５１上に所望のパターンに対応するマスクパターン５２を形成する（ステップＳ１２）。すなわち、図８（ｂ）に示すように、磁性層５１上に、エッチングの対象領域のみを露出させたマスクパターン５２を形成する。ここで、エッチングの対象領域を、エッチング領域５１Ｅという。
【００６４】
マスクパターン５２には、例えば、バナジウム、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、ルテニウム、オスミウム以外からなる群から選択される少なくとも一種の元素を含有した金属層、例えば、アルミニウム（Al ）、チタン（Ti ）、銅（Cu ）、銀（Ag ）、タンタル（Ta ）、金（Au ）が挙げられる。また、酸化アルミニウム（Al2O3 ）、窒化シリコン(Si3N4)、酸化シリコン（SiO2 ）、酸化マグネシウム（MgO ）からなる絶縁層などを用いる
ことができる。すなわち、マスクパターン５２は、ＣＰＤ処理において、エッチングガスに対して不活性な材料であって、かつ、磁性層５１との境界に合金層を形成しない材料であればよい。
【００６５】
マスクパターン５２の形成方法としては、例えば、リフトオフ法を用いることが好ましい。すなわち、図６において、マスクパターン５２の形成方法は、まず、磁性層５１上にレジストマスクＲＭを形成する（ステップＳ２１）。レジストマスクＲＭは、フォトリソグラフィ法を用いた感光性樹脂などからなるパターンであって、図９（ａ）に示すように、磁性層５１のエッチング領域５１Ｅに対応したサイズに形成される。
【００６６】
図６において、レジストマスクＲＭを形成すると、基板Ｓの全面にスパッタリング法を用いた金属層５２Ｍを形成する（ステップＳ２２）。金属層５２Ｍは、バナジウム、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、ルテニウム、オスミウム以外からなる群から選択された少なくとも一つの元素を含有する層であって、図９（ｂ）に示すように、磁性層５１上とレジストマスクＲＭ上の双方に形成される。金属元素としては、例えば、アルミニウム（Al
）、チタン（Ti ）、銅（Cu ）、銀（Ag ）、タンタル（Ta ）、金（Au ）が挙げられる。また、金属層は、選択された単一材料からなる単層構造、積層構造であってもよく、選択された異なる材料からなる積層体であってもよい。
【００６７】
図６において、金属層５２Ｍを形成すると、レジストマスクＲＭをリフトオフし、マスクパターン５２を形成する（ステップＳ２３）。すなわち、レジストマスクＲＭを基板Ｓから剥離し、レジストマスクＲＭと、レジストマスクＲＭ上に形成された金属層５２Ｍとを基板Ｓから除去する。そして、エッチング領域５１Ｅ以外の磁性層５１の領域を覆うマスクパターン５２を形成し、エッチング領域５１Ｅに対応する磁性層５１の領域を露出させる。これによれば、ＣＰＤ処理において、熱的、化学的に安定したマスクパターン５２を、ミリングなどのエッチングを施すことなく形成させることができる。
【００６８】
図５において、マスクパターン５２を形成すると、上記エッチングシステム１０を利用したＣＰＤ処理を実行する（ステップＳ１３）。まず、エッチングシステム１０のＬＬチャンバ１１には、下地層５０、磁性層５１、マスクパターン５２を有した基板Ｓがセットされる。
【００６９】
制御装置４０は、入力部４１Ａから、エッチング条件、洗浄条件、目標処理回数Ｎｐなどに関するデータを受信すると、ＬＬチャンバ駆動部４２Ｂ及び搬送チャンバ駆動部４３Ｂを介してＬＬチャンバ１１及び搬送チャンバ１２を駆動し、収容室１１ｓの基板Ｓをエッチングチャンバ１３に搬送させる。
【００７０】
制御装置４０は、基板Ｓをエッチングチャンバ１３に搬入させると、エッチングチャンバ駆動部４４Ｂを介してエッチング室１３ｓにエッチングガスを供給し、露出する磁性層５１とエッチングガスとを反応させてメタロセンを合成させる。すなわち、制御装置４０は、図８（ｃ）に示すように、上記エッチング条件の下でエッチングガスＬを供給し、露出する磁性層５１とエッチングガスＬとの熱反応によって生成されるメタロセンＭＣを磁性層５１から揮発させ、エッチング領域５１Ｅをエッチングさせる。これによって、制御装置４０は、揮発するメタロセンの分だけ、エッチング領域５１Ｅをエッチングさせることができ、磁性層５１のエッチングを下地層５０で停止させることができる。
【００７１】
制御装置４０は、エッチングチャンバ１３によってエッチング領域５１Ｅをエッチングさせると、搬送チャンバ駆動部４３Ｂを介して搬送チャンバ１２を駆動し、エッチング室１３ｓの基板Ｓを洗浄チャンバ１４に搬送させる。
【００７２】
制御装置４０は、基板Ｓを洗浄チャンバ１４に搬入すると、洗浄チャンバ駆動部４５Ｂを介して、基板Ｓの表面を洗浄させる。すなわち、制御装置４０は、図８（ｄ）に示すように、上記洗浄条件の下で洗浄ガスのプラズマ（洗浄用プラズマＰＬＳ）を生成し、基板Ｓの表面に付着する副生成物を分解除去して基板Ｓの表面を洗浄させる。これによって、制御装置４０は、基板Ｓの表面に清浄化した表面を露出させることができ、後続する各種工程の処理不良を回避させることができる。
【００７３】
この際、磁性層５１を覆う有機系の副生成物は、メタロセンＭＣの生成反応を停止させる。そこで、上記ＣＰＤ処理においては、副生成物によって磁性層５１のエッチング速度が低下する場合に、目標処理回数Ｎｐを２回以上に設定し、目標処理回数Ｎｐの分だけエッチング処理と洗浄処理とを交互に繰り返すことが好ましい。
【００７４】
すなわち、制御装置４０は、図７に示すように、そのＣＰＤ処理において、まず、実処理回数Ｎａとして初期値“０”を設定する（ステップＳ３１）。
制御装置４０は、実処理回数Ｎａを初期値に設定すると、上記エッチング条件の下でエッチング領域５１ＥにＣＰＤを供給させ、エッチング領域５１Ｅのエッチングを実行させる（ステップＳ３２）。この際、エッチング領域５１Ｅの表面は、図１０（ａ）に示すように、プロセス時間の経過に伴い、副生成物からなる不動層５３によって覆われて、そのエッチング速度を低下させる。そこで、制御装置４０は、エッチングを実行させると、入力された洗浄条件の下で副生成物の洗浄処理を実行させる（ステップＳ３３）。これによって、制御装置４０は、エッチング領域５１Ｅの表面から不動層５３を除去させることができ、清浄化されたエッチング領域５１Ｅの表面を再び露出させることができる。
【００７５】
制御装置４０は、洗浄処理を実行させて１回目のＣＰＤ処理を終了すると、実処理回数Ｎａに “１”を加え、実処理回数Ｎａを更新させる（ステップＳ３４）。そして、制御
装置４０は、実処理回数Ｎａを更新させると、実処理回数Ｎａが目標処理回数Ｎｐに到達したか否かを判断し、実処理回数Ｎａが目標処理回数Ｎｐに到達するまでＣＰＤ処理を実行させる（ステップＳ３５においてＮｏ）。すなわち、制御装置４０は、図１０（ｂ）に示すように、清浄化されたエッチング領域の表面にＣＰＤを供給させ、エッチング領域５１Ｅのエッチングを繰り返し実行させる。
【００７６】
そして、制御装置４０は、実処理回数Ｎａが目標処理回数Ｎｐに到達するとき、搬送チャンバ駆動部４３Ｂを介して、洗浄室１４ｓの基板ＳをＬＬチャンバ１１に搬入させ、ＣＰＤ処理を終了させる。これにより、制御装置４０は、副生成物によるエッチングの停滞を回避させることができ、エッチング領域５１Ｅを確実にエッチングさせることができる。
【００７７】
（磁気デバイス）
次に、上記磁気デバイスの製造方法を用いて製造した磁気デバイスとしての磁気メモリについて説明する。図１１は、磁気メモリ６０を示す概略断面図である。
【００７８】
磁気メモリ６０の基板Ｓには、薄膜トランジスタＴｒが形成されている。薄膜トランジスタＴｒの拡散層ＬＤは、コンタクトプラグＣＰ、配線ＭＬ、下部電極層６１を介して磁気抵抗素子６２に接続されている。
【００７９】
磁気抵抗素子６２は、例えば、ＴＭＲ素子もしくはＧＭＲ素子であって、下部電極層６１の上側に積層された磁気固定層６３と、磁気固定層６３に積層されたトンネル障壁層６４と、トンネル障壁層６４に積層された磁気自由層６５とからなる。
【００８０】
磁気抵抗素子６２の下側には、下部電極層６１の下方に離間するワード線ＷＬが配設さ
れている。ワード線ＷＬは、紙面に対して垂直方向に延びる帯状に形成されている。また、磁気抵抗素子６２の上側には、ワード線ＷＬと直交する方向に延びる帯状のビット線ＢＬが配設されている。すなわち、磁気抵抗素子６２は、互いに直交するワード線ＷＬとビット線ＢＬとの間に配設されている。
【００８１】
磁気抵抗素子６２は、下部電極層６１の上側に、磁気固定層６３、トンネル障壁層６４、磁気自由層６５を積層し、これら磁気固定層６３、トンネル障壁層６４、磁気自由層６５にエッチングを施すことによって形成されている。磁気固定層６３と磁気自由層６５は、上記エッチングシステム１０を用いたエッチング処理によって形成されている。したがって、磁気メモリ６０は、磁気固定層６３と下部電極層６１との間のエッチングの選択性と、磁気自由層６５とトンネル障壁層６４との間のエッチングの選択性とを十分に確保することができる。これによって、磁気メモリ６０は、各磁性層に対し、その磁気特性を損なうことなく、膜厚やサイズに応じた微細加工を施すことができ、その生産性を向上させることができる。
【００８２】
（実施例）
次に、実施例を挙げて本発明の効果を説明する。図１２は、各膜厚（２ｎｍ〜約１８ｎｍ）の磁性層５１に対して上記エッチング処理を施したときの電気伝導度の変化を示す図である。
【００８３】
シリコン酸化膜を下地層５０として有したシリコン基板を基板Ｓとして用い、膜厚が２ｎｍ〜約１８ｎｍのコバルト鉄（CoFe ）膜からなる磁性層５１を得た。そして、エッチ
ング処理前の各磁性層５１に対してそれぞれ電気伝導度を計測した。
【００８４】
次いで、各磁性層５１を有する基板Ｓを、それぞれエッチングシステム１０のエッチングチャンバ１３に搬入し、以下の条件を用いてエッチング処理を施した。
・基板温度：３００（℃）
・ＣＰＤ＋キャリアガス（Ar）流量：１０００（ｓｃｃｍ）
・エッチング室圧力：１（ａｔｍ）
・エッチング時間：３０（ｍｉｎ）
そして、エッチング処理後の各磁性層５１に対してそれぞれ電気伝導度を計測した。エッチング処理後の電気伝導度を、上記エッチング処理前の電気伝導度とともに図１２に示す。
【００８５】
図１２において、エッチング処理後の電気伝導度は、計測した磁性層５１の膜厚の略全体にわたり、一様に減少していることが分かる。すなわち、各膜厚の磁性層５１が、それぞれ上記エッチング処理によって一様にエッチングされて、その膜厚の減少分だけ電気伝導度を低下させていることが分かる。したがって、上記ＣＰＤ処理によれば、磁性層５１の磁気特性を損なうことなくエッチング領域５１Ｅの磁性層５１のみをエッチングさせることができ、エッチング時間、あるいは目標処理回数Ｎｐの変更によって、磁性層５１の膜厚やサイズに応じた微細加工を施すことができる。
【００８６】
上記実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）上記実施形態においては、基板Ｓ上に、鉄、クロム、コバルト、ニッケル、バナジウム、ルテニウム、オスニウムからなる群から選択される少なくとも一種の元素を含有した磁性層５１と、磁性層５１のエッチング領域５１Ｅを露出するマスクパターン５２を形成する。そして、基板Ｓ上にシクロペンタジエンを含むエッチングガスＬを供給し、エッチング領域５１Ｅとシクロペンタジエンとの熱反応により、エッチング領域５１Ｅの磁性層５１をメタロセンＭＣにして排気させた。
【００８７】
したがって、基板Ｓの表面において、メタロセンを生成する磁性層５１のみを、選択的に除去させることができる、すなわち選択的にエッチングさせることができる。この結果、磁性層５１に対し、その磁気特性を損なうことなく、膜厚やサイズに応じた微細加工を施すことができる。ひいては、磁気デバイスの生産性を向上させることができる。
【００８８】
（２）上記実施形態においては、シクロペンタジエンを含むエッチングガスＬをエッチング領域５１Ｅに供給する際、基板Ｓを１４０℃〜４００℃に昇温した。したがって、エッチング領域５１Ｅに対応する磁性層５１を、より確実にメタロセンとして排気させることができ、かつ、そのメタロセンの分解を抑制させることができる。
【００８９】
（３）上記実施形態においては、エッチング領域５１Ｅにエッチングを施した後、基板Ｓの表面を洗浄プラズマＰＬＳに晒して基板Ｓの表面を洗浄した。したがって、エッチングによって生成される副生成物を基板Ｓから除去させることができ、後続する処理工程を円滑に実行させることができる。この結果、磁気デバイスの生産性を、さらに向上させることができる。
【００９０】
（４）上記実施形態においては、ＣＰＤ処理の処理回数を予め目標処理回数Ｎｐとして設定し、ＣＰＤ処理の実処理回数Ｎａが目標処理回数ＮｐになるまでＣＰＤ処理を繰り返し実行した。したがって、エッチング領域５１Ｅに形成される不動層５３を所定のタイミングで分解除去させることができ、エッチング速度の低下を抑制させて、エッチング領域５１Ｅの全てを、より確実にエッチングさせることができる。
【００９１】
（５）上記実施形態においては、リフトオフ法を用いてマスクパターン５２を形成し、マスクパターン５２を、バナジウム、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、ルテニウム、オスミウム以外からなる群から選択される少なくとも一種の元素を含有した金属層５２Ｍによって構成した。したがって、メタロセンを生成させる工程において、熱的、化学的に安定したマスクパターン５２を形成させることができる。ひいては、シクロペンタジエンを用いた磁性層５１のエッチングを、より安定した条件の下で行うことができる。
【００９２】
尚、上記実施形態は、以下の態様で実施してもよい。
・上記実施形態においては、エッチング領域５１Ｅにシクロペンタジエンを供給してメタロセンＭＣを生成する構成にした。これに限らず、エッチング領域５１Ｅに置換シクロペンタジエンを供給し、置換シクロペンタジエンの配位したメタロセンを生成する構成にしてもよい。
【００９３】
・上記実施形態においては、エッチングチャンバ１３によってエッチング処理を実行し、洗浄チャンバ１４によって洗浄処理を実行する構成にした。これに限らず、例えば、エッチング処理と洗浄処理とを同一のチャンバによって実行させる構成にしてもよい。
【００９４】
・上記実施形態においては、磁気デバイスを磁気メモリとして説明したが、これに限らず、例えば、磁気デバイスをＨＤＤの磁気ヘッドや磁気センサなどに具体化してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】エッチングシステムの構成を模式的に示す平面図。
【図２】エッチングチャンバの構成を模式的に示す側断面図。
【図３】洗浄チャンバの構成を模式的に示す側断面図。
【図４】エッチングシステムの電気的構成を示す電気ブロック回路図。
【図５】磁気デバイスの製造方法を示すフローチャート。
【図６】マスクパターンの形成方法を示すフローチャート。
【図７】ＣＰＤ処理を示すフローチャート。
【図８】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、それぞれ磁気デバイスの製造工程を示す工程図。
【図９】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ磁気デバイスの製造工程を示す工程図。
【図１０】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ磁気デバイスの製造工程を示す工程図。
【図１１】磁気メモリの構成を模式的に示す側断面図。
【図１２】エッチング処理前後の電気伝導度を示す図。
【符号の説明】
【００９６】
ＭＣ…メタロセン、ＰＬＳ…洗浄用プラズマ、Ｓ…基板、１０…磁気デバイスの製造装置としてのエッチングシステム、２２…供給手段を構成するエッチングガス供給部、２３…排気手段を構成する排気ポンプ、４０…制御手段を構成する制御装置、５１…磁性層、５２…マスクパターン、６０…磁気デバイスとしての磁気メモリ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気デバイスの製造方法、及び磁気デバイスの製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
遷移金属系の磁性薄膜は、優れた磁気特性を有するため、ＨＤＤ（Hard Disk Drive ）、ＭＲＡＭ（Magnetoresistive Random Access Memory ）、磁気センサなどの各種の磁気デバイスに利用されている。磁気センサに用いられる磁性薄膜、あるいはＨＤＤの磁気ヘッドに用いられる磁性薄膜は、外部からの信号磁界を受けて抵抗値を変化させ、外部磁界の強度に応じた電気信号を出力する。ＭＲＡＭに用いられる磁性薄膜は、磁化方向の変換によって素子の抵抗値を変化させ、その素子抵抗の変化をメモリ情報にする。
【０００３】
磁気デバイスの製造工程においては、磁気デバイスの小型化、高速化に伴い、磁性薄膜に微細加工を施すためのエッチング技術が強く要望されている。磁性薄膜のエッチング技術としては、従来から、物理的なエッチングを利用したイオンミリング法と、化学的・物理的な反応を利用した反応性イオンエッチング法が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２）。
【０００４】
イオンミリング法は、加速されたアルゴンなどのイオンを磁性薄膜に衝突させ、磁性薄膜の構成原子を表面から弾き出すことにより磁性薄膜をエッチングする。反応性イオンエッチング法は、半導体素子の微細加工技術に採用されるエッチング技術であって、プラズマ中に生成したハロゲン系の活性種を対象物に供給し、対象物の一部を揮発性の反応性生物にして排気させる。
【特許文献１】特開平１１−１７５９２７号公報
【特許文献２】特開２００４−１２８２２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、イオンミリング法を利用して磁性薄膜をエッチングする場合、イオンの衝突した領域は、磁性材料であるか否かに関わらずエッチングされてしまう。この結果、イオンミリング法では、磁性薄膜に対する選択性を得難く、十分な加工精度の下でエッチングを施すことが困難であった。特に、積層された磁性薄膜にエッチングを施して磁気抵抗素子を形成させる場合、各層の膜厚が数ｎｍ〜数十ｎｍと非常に薄いため、上記イオンミリング法では、膜厚方向のパターニングが極めて困難となる。
【０００６】
一方、反応性イオンエッチング法を利用して磁性薄膜をエッチングする場合、遷移金属のハロゲン化物が非常に低い蒸気圧を有するため、反応生成物を排気させることが困難となり、磁性薄膜に対して効果的なパターニングを施すことができない。また、反応性イオンエッチング法は、加速したイオンを磁性薄膜に衝突させてエッチングさせるため、反応生成物の蒸気圧が低い場合、イオンミリング法と同じく、エッチングの選択比を得難い。さらに、反応性イオンエッチング法においては、磁性薄膜に吸着したハロゲンガスがエッチング後に磁性薄膜を腐食させ、磁気デバイスの磁気特性を著しく劣化させてしまう。
【０００７】
これらの結果、イオンミリング法や反応性イオンエッチング法を用いたエッチングでは、磁性薄膜の選択的なエッチングを十分に行うことが困難であった。
本願発明は、上記問題を解決するためになされたものであって、磁性薄膜の選択的なエッチングを可能にして生産性を向上させた磁気デバイスの製造方法及び磁気デバイスの製造装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
メタロセンは、金属とシクロペンタジエン環とからなる化合物であって、一般式[M(C5H5)2](M=V,Cr,Fe,Co,Ni,Ru,Os )で表され、比較的低い融点、沸点を有する。金属とシクロペンタジエンとの熱反応によってメタロセンを合成できることは、例えば、J.Chem.Soc.632,(1952),S.A.Miller et al. に詳しく記載されている。
【０００９】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明では、基板上に、鉄、コバルト、ニッケルの群から選択される少なくとも一種の元素を含有した磁性層を形成する工程と、前記磁性層上に、前記磁性層の一部を露出する開口を有したマスクを形成する工程と、前記基板上にシクロペンタジエンを供給し、前記開口から露出する前記磁性層と前記シクロペンタジエンとによってメタロセンを生成し、前記メタロセンを排気する工程と、を備えたことを要旨とする。
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、開口から露出する磁性層がメタロセンとして除去される。したがって、メタロセンを生成する磁性層のみを、選択的に除去させることができる、すなわち選択的にエッチングさせることができる。この結果、磁性層に対し、その磁気特性を損なうことなく、膜厚やサイズに応じた微細加工を施すことができる。ひいては、磁気デバイスの生産性を向上させることができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の磁気デバイスの製造方法であって、基板上に、バナジウム、クロム、ルテニウム、オスミウムの群から選択される少なくとも一種の元素を含有した金属層をさらに形成する工程と、前記金属層上に、前記金属層の一部を露出する開口を有したマスクを形成する工程と、前記基板上にシクロペンタジエンを供給し、前記開口から露出する前記金属層と前記シクロペンタジエンとによってメタロセンを生成し、前記メタロセンを排気する工程と、を備えたことを要旨とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、開口から露出する金属層がメタロセンとして除去される。したがって、メタロセンを生成する金属層のみを、選択的に除去させることができる、すなわち選択的にエッチングさせることができる。この結果、磁気デバイスが磁性層と金属層の積層構造を呈する場合であっても、膜厚やサイズに応じた微細加工を施すことができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の磁気デバイスの製造方法であって、前記メタロセンを排気する工程が、前記基板を１４０℃〜４００℃に昇温して前記基板上に前記シクロペンタジエンを供給することを要旨とする。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、より確実にメタロセンを排気させることができ、かつ、そのメタロセンの分解を抑制させることができる。したがって、磁気デバイスの生産性を、より確実に向上させることができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１つに記載の磁気デバイスの製造方法であって、前記メタロセンを排気した後、前記基板の表面を水素プラズマと酸素プラズマの少なくともいずれか一方に晒して前記基板の表面を洗浄する工程をさらに備えたことを要旨とする。
【００１６】
請求項４に記載の発明によれば、エッチングによる副生成物を除去させることができ、後続する処理工程を円滑に実行させることができる。ひいては、磁気デバイスの生産性を、さらに向上させることができる。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１つに記載の磁気デバイスの製造方法であって、前記メタロセンを排気した後、前記基板の表面を水素プラズマと酸素プラズマの少なくともいずれか一方に晒して前記基板の表面を洗浄する工程と、前記基板の表面を洗浄した後、前記基板上に再びシクロペンタジエンを供給して前記開口の残存物と前記シクロペンタジエンとによってメタロセンを生成し、前記メタロセンを排気する工程と、をさらに備えたことを要旨とする。
【００１８】
請求項５に記載の発明によれば、開口から露出する磁性層または金属層の全てを、より確実に除去させることができ、磁気デバイスの生産性を、より確実に向上させることができる。
【００１９】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１つに記載の磁気デバイスの製造方法であって、前記マスクは、バナジウム、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、ルテニウム、オスミウム以外からなる群から選択される少なくとも一種の元素を含有した金属層からなり、前記マスクを形成する工程が、前記開口に対応するレジストパターンを前記磁性層上に形成する工程と、前記レジストパターン上と前記磁性層上に前記金属層を形成する工程と、前記レジストパターンをリフトオフする工程と、を備えたことを要旨とする。
【００２０】
請求項６に記載の発明によれば、メタロセンを生成させる工程において、マスクを安定させることができ、マスク下にある磁性層または金属層を確実に保護させることができる。ひいては、シクロペンタジエンを用いた磁性層のエッチングを、より安定した条件の下で行うことができる。
【００２１】
上記課題を解決するため、請求項７に記載の発明では、磁気デバイスの製造装置であって、基板上に、鉄、コバルト、ニッケルの群から選択される少なくとも一種の元素を含有した磁性層と、を有し、前記基板上にシクロペンタジエンを供給する供給手段と、前記基板上からメタロセンを排気する排気手段と、前記供給手段を駆動し、前記磁性層上に形成されたマスクの開口から露出する前記磁性層と前記シクロペンタジエンとによってメタロセンを生成させ、前記排気手段を駆動し、前記メタロセンを排気させる制御手段と、を備えたことを要旨とする。
【００２２】
請求項７に記載の発明によれば、開口から露出する磁性層がメタロセンとして除去される。したがって、メタロセンを生成する磁性層のみを、選択的に除去させることができる、すなわち選択的にエッチングさせることができる。この結果、磁性層に対し、その磁気特性を損なうことなく、膜厚やサイズに応じた微細加工を施すことができる。ひいては、磁気デバイスの生産性を向上させることができる。
【００２３】
請求項８に記載の発明では、請求項７に記載の磁気デバイスの製造装置であって、前記磁気デバイスは、基板上に、バナジウム、クロム、ルテニウム、オスミウムの群から選択される少なくとも一種の元素を含有した金属層をさらに有し、前記制御手段は、前記供給手段を駆動し、前記金属層上に形成されたマスクの開口から露出する前記金属層と前記シクロペンタジエンとによってメタロセンを生成させ、前記排気手段を駆動し、前記メタロセンを排気させること、を要旨とする。
【００２４】
請求項８に記載の発明によれば、開口から露出する金属層がメタロセンとして除去される。したがって、メタロセンを生成する金属層のみを、選択的に除去させることができる、すなわち選択的にエッチングさせることができる。この結果、磁気デバイスが磁性層と金属層の積層構造を有する場合であっても、その磁気特性を損なうことなく、膜厚やサイズに応じた微細加工を施すことができる。ひいては、磁気デバイスの生産性を向上させることができる。
【００２５】
請求項９に記載の発明では、請求項７又は８に記載の磁気デバイスの製造装置であって、前記基板を載置し、前記基板を１４０℃〜４００℃に加熱する加熱手段を備え、前記制御手段が、前記供給手段と前記加熱手段を駆動し、前記基板を１４０℃〜４００℃に昇温して前記開口から露出する前記磁性層と前記シクロペンタジエンとによってメタロセンを生成させ、前記排気手段と前記加熱手段を駆動し、前記基板を１４０℃〜４００℃に昇温して前記メタロセンを排気させること、を要旨とする。
【００２６】
請求項９に記載の磁気デバイスの製造装置によれば、より確実にメタロセンを排気させることができ、かつ、そのメタロセンの分解を抑制させることができる。したがって、磁気デバイスの生産性を、より確実に向上させることができる。
【００２７】
請求項１０に記載の発明は、請求項７〜９のいずれか１つに記載の磁気デバイスの製造装置であって、水素プラズマと酸素プラズマの少なくともいずれか一方を生成するプラズマ生成手段を備え、前記制御手段が、前記メタロセンを排気させた後に前記プラズマ生成手段を駆動し、前記基板の表面を前記水素プラズマと前記酸素プラズマの少なくともいずれか一方に晒して前記基板の表面を洗浄すること、を要旨とする。
【００２８】
請求項１０に記載の発明によれば、エッチングによる副生成物を除去させることができ、後続する処理工程を円滑に実行させることができる。ひいては、磁気デバイスの生産性を、さらに向上させることができる。
【００２９】
請求項１１に記載の発明は、請求項７〜９のいずれか１つに記載の磁気デバイスの製造装置であって、水素プラズマと酸素プラズマの少なくともいずれか一方を生成するプラズマ生成手段を備え、前記制御手段が、前記メタロセンを排気させた後に前記プラズマ生成手段を駆動し、前記基板の表面を前記水素プラズマと前記酸素プラズマの少なくともいずれか一方に晒して前記基板の表面を洗浄し、前記供給手段を再び駆動し、前記開口の残存物と前記シクロペンタジエンとによってメタロセンを生成させ、前記排気手段を再び駆動し、前記メタロセンを排気させることを要旨とする。
【００３０】
請求項１１に記載の発明によれば、開口から露出する磁性層の全てを、より確実に除去させることができ、磁気デバイスの生産性を、より確実に向上させることができる。
【発明の効果】
【００３１】
上記したように、本発明によれば、磁性薄膜の選択的なエッチングを可能にして生産性を向上させた磁気デバイスの製造方法及び磁気デバイスの製造装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明を具体化した一実施形態について説明する。まず、磁気デバイスの製造装置としてのエッチングシステム１０について説明する。図１は、エッチングシステム１０を模式的に示す平面図である。
【００３３】
（磁気デバイスの製造装置）
図１において、エッチングシステム１０は、ロードロックチャンバ（以下単に、ＬＬチャンバ）１１と、ＬＬチャンバ１１に連結された搬送チャンバ１２とを有する。また、エッチングシステム１０は、搬送チャンバ１２に連結された２つのチャンバ、すなわちエッチングチャンバ１３と、洗浄チャンバ１４とを有する。
【００３４】
ＬＬチャンバ１１は、減圧可能な内部空間（以下単に、収容室１１ｓという。）を有し
、カセットＣに収容された複数の基板Ｓを搬出及び搬入可能にする。基板Ｓとしては、例えばシリコン基板やセラミック基板などを用いることができる。基板Ｓの表面には、鉄（Fe ）、コバルト（Co ）、ニッケル（Ni ）のからなる群から選択される少なくともいず
れか一種の元素を含有した磁性層が形成されている。磁性層は、選択された単一材料からなる単層構造、積層構造であってもよく、選択された異なる磁性材料からなる積層体であってもよい。ＬＬチャンバ１１は、基板Ｓのエッチング処理を開始するとき、収容室１１ｓを減圧し、収容する複数の基板Ｓをそれぞれ搬送チャンバ１２に搬出可能にする。ＬＬチャンバ１１は、基板Ｓのエッチング処理を終了するとき、収容室１１ｓを大気開放し、収容する基板Ｓをエッチングシステム１０の外部へ搬出可能にする。
【００３５】
搬送チャンバ１２は、収容室１１ｓと連通可能な内部空間（以下単に、搬送室１２ｓという。）を有し、基板Ｓを搬送するための搬送ロボット１２ｂを搬送室１２ｓに搭載している。搬送ロボット１２ｂは、基板Ｓのエッチング処理を開始するとき、エッチング処理前の基板ＳをＬＬチャンバ１１から搬送チャンバ１２に搬入する。搬送ロボット１２ｂは、搬入した基板Ｓを図１における反時計回りの順に、すなわち、エッチングチャンバ１３、洗浄チャンバ１４の順に搬送し、基板Ｓを大気に晒すことなく、基板Ｓのエッチング処理を連続的に実行させる。搬送ロボット１２ｂは、基板Ｓのエッチング処理を終了するとき、エッチング処理後の基板Ｓを搬送チャンバ１２からＬＬチャンバ１１へ搬出する。
【００３６】
図２において、エッチングチャンバ１３は、チャンバ本体２１と、チャンバ本体２１に内設された減圧可能な内部空間（以下単に、エッチング室１３ｓという。）を有する。
チャンバ本体２１には、供給配管２１ａが接続され、その供給配管２１ａを介してエッチングガス供給部２２が接続されている。エッチングガス供給部２２は、磁性層をエッチングさせるためのエッチングガスを供給する。エッチングガスとしては、シクロペンタジエン（以下単に、ＣＰＤという。）、またはＣＰＤを円滑に搬送させるために、ＣＰＤとキャリアガス（例えば、ヘリウムや窒素などの不活性ガス）とを混合したものを用いることができる。すなわち、エッチングガスは、鉄（Fe ）、コバルト（Co ）、ニッケル（Ni
）に配位して揮発可能なメタロセンを生成するものであればよい。
【００３７】
チャンバ本体２１には、排気配管２１ｂが接続され、その排気配管２１ｂを介して排気ポンプ２３に接続されている。排気ポンプ２３は、例えばドライポンプによって構成され、エッチング室１３ｓに供給されるエッチングガスを排気し、エッチング室１３ｓを所定の圧力値に減圧させる。
【００３８】
エッチング室１３ｓには、基板Ｓを載置するためのエッチングステージ２４が配設されている。エッチングステージ２４は、搬送チャンバ１２から搬入される基板Ｓを搬出可能に載置し、基板Ｓをエッチング室１３ｓの所定の位置に位置決め固定する。エッチングステージ２４は、基板Ｓを加熱可能にするヒータ２４Ｈ（例えば、抵抗加熱ヒータ）を搭載し、ヒータ電源２５からの電力を受けて、基板Ｓを昇温させる。昇温される基板Ｓの温度は、メタロセンを揮発可能にする温度であって、好ましくは１４０℃〜４００℃であり、より好ましくは３００℃である。これによって、基板Ｓは、常圧あるいは減圧空間でメタロセンを十分に揮発させて排気させることができ、かつ、そのメタロセンの分解を抑制させることができる。
【００３９】
供給配管２１ａとエッチングステージ２４との間には、シャワーヘッド２６が配設されている。シャワーヘッド２６は、供給配管２１ａから供給されるエッチングガスを基板Ｓの面方向に分散させ、エッチングガスを基板Ｓの上面に向けて均等に供給する。
【００４０】
エッチングガス供給部２２がエッチングガスを供給するとき、エッチングガスは、供給配管２１ａ及びシャワーヘッド２６を通してエッチング室１３ｓに導入され、エッチング
ステージ２４に載置された基板Ｓの表面に到達する。
【００４１】
この際、基板Ｓの表面に到達するエッチングガスは、露出する磁性層との間の熱反応によって磁性層の遷移金属元素に配位して、揮発可能なメタロセンを生成する。そして、エッチングガスは、露出する磁性層の領域をメタロセンとして排気させてエッチングする。しかも、エッチングガスは、磁性層の遷移金属元素にのみ配位するため、磁性層の下地の状態を維持させ、磁性層のみを選択的にエッチングさせる。
【００４２】
このシクロペンタジエンによるエッチング量は、磁性層のシート抵抗値から確認できる。例えば、エッチングの前後において、エッチングガスの供給された領域を挟む磁性層のシート抵抗値を比較し、そのシート抵抗値の増加によって、エッチング量を確認することができる。
【００４３】
なお、基板Ｓの温度が高い場合、基板Ｓの表面に到達するシクロペンタジエンの一部は、その熱分解反応を開始させ、基板Ｓの表面に有機系の副生成物を付着させる。
図３において、洗浄チャンバ１４は、チャンバ本体３１と、チャンバ本体３１に内設された減圧可能な内部空間（以下単に、洗浄室１４ｓという。）を有する。
【００４４】
チャンバ本体３１には、供給配管３１ａが接続され、その供給配管３１ａを介して洗浄ガス供給部３２が接続されている。洗浄ガス供給部３２は、基板Ｓの表面に形成された副生成物（有機物）を分解除去し、基板Ｓの表面を洗浄させるための洗浄ガスを供給する。洗浄ガスとしては、例えば水素、酸素、水素と酸素の混合ガス、または、これらのガスのプラズマ状態を安定させるためのために、これらのガスにアンモニア、アルゴンなどを混合したものを用いることができる。
【００４５】
チャンバ本体３１には、排気配管３１ｂが接続され、その排気配管３１ｂを介して排気ポンプ３３が接続されている。排気ポンプ３３は、例えばドライポンプによって構成され、洗浄室１４ｓに供給される洗浄ガスや洗浄室１４ｓで生成されるメタロセンを排気し、洗浄室１４ｓを所定の圧力値に減圧させる。
【００４６】
洗浄室１４ｓには、基板Ｓを載置するための洗浄ステージ３４が配設されている。洗浄ステージ３４は、搬送チャンバ１２から搬入される基板Ｓを搬出可能に載置し、基板Ｓを洗浄室１４ｓの所定の位置に位置決め固定する。洗浄ステージ３４は、基板Ｓを加熱可能にするヒータ３４Ｈ（例えば、抵抗加熱ヒータ）を搭載し、ヒータ電源３５が供給する電力を受けて基板Ｓを所定の温度に昇温させる。ヒータ３４Ｈは、副生成物の除去と基板Ｓの洗浄とを促進させるために、基板Ｓを所定の温度に加熱する。なお、プラズマ化した洗浄ガスによって副生成物を十分に除去・洗浄可能な場合には、ヒータ３４Ｈを除いた構成であってもよい。
【００４７】
洗浄室１４ｓであって、供給配管３１ａと洗浄ステージ３４との間には、シャワーヘッド３６が配設されている。シャワーヘッド３６は、供給配管３１ａから供給される洗浄ガスを基板Ｓの面方向に分散させて、基板Ｓの上方から洗浄ガスを均等に供給させる。シャワーヘッド３６には、高周波電源３７が接続されて、その高周波電源３７から所定の高周波（例えば１３．５６ＭＨｚの高周波）が供給させる。高周波電源３７は、洗浄ガス供給部３２が洗浄ガスを供給するとき、シャワーヘッド３６と洗浄ステージ３４との間の洗浄ガスに高周波を供給し、洗浄ガスを励起させて活性化させる（プラズマ化させる）。
【００４８】
この際、プラズマ化した洗浄ガスは、洗浄ステージ３４に載置された基板Ｓの表面に到達し、基板Ｓに生成された有機系の副生成物を分解する。そして、プラズマ化した洗浄ガスは、基板Ｓの表面から有機系の副生成物を除去し、基板Ｓの表面を洗浄する。
【００４９】
次に、エッチングシステム１０の電気的構成について以下に説明する。図４は、エッチングシステム１０の電気的構成を示す電気ブロック回路図である。
図４において、制御装置４０は、エッチングシステム１０に各種の処理動作、例えば、搬送チャンバ１２に基板Ｓの搬送処理、エッチングチャンバ１３にエッチング処理、洗浄チャンバ１４に洗浄処理を実行させるものである。制御装置４０は、各種の信号を入力するための入力Ｉ／Ｆ４０Ａと、各種の演算処理を実行するためのＣＰＵなどからなる演算部４０Ｂとを有する。また、制御装置４０は、各種のデータや各種の制御プログラムを格納するための記憶部４０Ｃと、各種の信号を出力するための出力Ｉ／Ｆ４０Ｄとを有する。
【００５０】
制御装置４０は、入力Ｉ／Ｆ４０Ａを介して、入力部４１Ａと、ＬＬチャンバ検出部４２Ａと、搬送チャンバ検出部４３Ａと、エッチングチャンバ検出部４４Ａと、洗浄チャンバ検出部４５Ａとが接続されている。
【００５１】
入力部４１Ａは、起動スイッチや停止スイッチなどの各種の操作スイッチを有し、エッチングシステム１０が各種の処理動作に利用するためのデータを制御装置４０に入力する。例えば、入力部４１Ａは、エッチングを実行するための各種のパタメータ、すなわちエッチングガスの流量、エッチング室１３ｓの圧力、基板Ｓの温度、プロセス時間などを制御装置４０に入力する。また、入力部４１Ａは、洗浄処理を実行するため各種のパラメータ、すなわち洗浄ガスの流量、洗浄室１４ｓの圧力、基板Ｓの温度、プロセス時間などを制御装置４０に入力する。さらにまた、入力部４１Ａは、エッチング処理及び洗浄処理の回数に関するデータを制御装置４０に入力する。
【００５２】
なお、エッチング処理及び洗浄処理を、ＣＰＤ処理という。また、磁性層をエッチングするために予め基板Ｓごとに規定されたＣＰＤ処理の回数を、目標処理回数Ｎｐという。また、基板Ｓごとに実行されたＣＰＤ処理の回数を、実処理回数Ｎａという。
【００５３】
制御装置４０は、入力部４１Ａから入力される各種のパラメータや目標処理回数Ｎｐに関するデータを受信し、各種のパラメータや目標処理回数Ｎｐに対応する条件の下で各種の処理動作を実行させる。
【００５４】
ＬＬチャンバ検出部４２Ａは、ＬＬチャンバ１１の状態を検出し、その検出結果を制御装置４０に入力する。ＬＬチャンバ検出部４２Ａは、例えば、収容室１１ｓの圧力値を検出し、同圧力値に関する検出信号を制御装置４０に入力する。搬送チャンバ検出部４３Ａは、搬送チャンバ１２の状態を検出し、その検出結果を制御装置４０に入力する。搬送チャンバ検出部４３Ａは、例えば、搬送ロボット１２ｂのアーム位置を検出し、基板Ｓの搬送位置に関する検出信号を制御装置４０に入力する。
【００５５】
エッチングチャンバ検出部４４Ａは、エッチングチャンバ１３の状態を検出し、その検出結果を制御装置４０に入力する。エッチングチャンバ検出部４４Ａは、例えば、エッチング室１３ｓの実圧力、エッチングガスの実流量、基板Ｓの実温度、プロセス時間などを検出し、これらのパラメータに関する検出信号を制御装置４０に入力する。洗浄チャンバ検出部４５Ａは、洗浄チャンバ１４の状態を検出し、その検出結果を制御装置４０に入力する。洗浄チャンバ検出部４５Ａは、例えば、洗浄室１４ｓの実圧力、洗浄ガスの実流量、基板Ｓの実温度、プロセス時間、高周波電源３７の実出力値などを検出し、これらのパラメータに関する検出信号を制御装置４０に入力する。
【００５６】
制御装置４０は、出力Ｉ／Ｆ４０Ｄを介して、出力部４１Ｂと、ＬＬチャンバ駆動部４２Ｂと、搬送チャンバ駆動部４３Ｂと、エッチングチャンバ駆動部４４Ｂと、洗浄チャン
バ駆動部４５Ｂとが接続されている。出力部４１Ｂは、液晶ディスプレイなどの各種表示装置を有し、エッチングシステム１０の処理状況に関するデータを出力する。
【００５７】
制御装置４０は、ＬＬチャンバ検出部４２Ａから入力される検出信号を利用し、ＬＬチャンバ駆動部４２Ｂに対応する駆動制御信号をＬＬチャンバ駆動部４２Ｂに出力する。ＬＬチャンバ駆動部４２Ｂは、制御装置４０からの駆動制御信号に応答し、収容室１１ｓを減圧あるいは大気開放して基板Ｓの搬入あるいは搬出を可能にする。
【００５８】
制御装置４０は、搬送チャンバ検出部４３Ａから入力される検出信号を利用し、搬送チャンバ検出部４３Ａに対応する駆動制御信号を搬送チャンバ駆動部４３Ｂに出力する。搬送チャンバ駆動部４３Ｂは、制御装置４０からの駆動制御信号に応答し、エッチング処理プログラムに従って、基板ＳをＬＬチャンバ１１、搬送チャンバ１２、エッチングチャンバ１３、洗浄チャンバ１４の順序で搬送する。また、搬送チャンバ駆動部４３Ｂは、エッチングチャンバ１３と洗浄チャンバ１４との間において、目標処理回数Ｎｐの回数分だけ、基板Ｓの搬送処理を繰り返す。
【００５９】
制御装置４０は、エッチングチャンバ検出部４４Ａから入力される検出信号を利用し、エッチングチャンバ１３に対応する駆動制御信号をエッチングチャンバ駆動部４４Ｂに出力する。エッチングチャンバ駆動部４４Ｂは、制御装置４０からの駆動制御信号に応答し、入力部４１Ａから入力されたエッチング条件の下でエッチングを実行する。
【００６０】
制御装置４０は、洗浄チャンバ検出部４５Ａから入力される検出信号を利用し、洗浄チャンバ駆動部４５Ｂに対応する駆動制御信号を洗浄チャンバ駆動部４５Ｂに出力する。洗浄チャンバ駆動部４５Ｂは、制御装置４０からの駆動制御信号に応答し、入力部４１Ａから入力された洗浄条件の下で洗浄処理を実行する。
【００６１】
（磁気デバイスの製造方法）
次に、磁気デバイスの製造方法について以下に説明する。図５〜図７は、それぞれ磁気デバイスの製造方法を示すフローチャートであり、図８〜図１０は、それぞれ磁気デバイスの製造工程を示す工程図である。
【００６２】
図５において、まず、磁気デバイスの製造方法は、基板Ｓ上に磁性層を形成する（ステップＳ１１）。すなわち、図８（ａ）に示すように、基板Ｓ上に、所望の磁気デバイスに応じた下地層５０を形成し、その下地層５０の上側に、スパッタリング法を用いた磁性層５１を形成する。下地層５０には、例えば、ＣＶＤ法を用いたシリコン酸化膜からなる層間絶縁層や、スパッタリング法を用いたアルミニウム膜からなる配線層などを用いることができる。磁性層５１には、鉄（Fe ）、コバルト（Co ）、ニッケル（Ni ）からなる群
から選択される少なくともいずれか一種の元素を含有した単層、あるいは多層構造の磁性体を用いることができる。
【００６３】
図５において、磁性層５１を形成すると、磁性層５１上に所望のパターンに対応するマスクパターン５２を形成する（ステップＳ１２）。すなわち、図８（ｂ）に示すように、磁性層５１上に、エッチングの対象領域のみを露出させたマスクパターン５２を形成する。ここで、エッチングの対象領域を、エッチング領域５１Ｅという。
【００６４】
マスクパターン５２には、例えば、バナジウム、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、ルテニウム、オスミウム以外からなる群から選択される少なくとも一種の元素を含有した金属層、例えば、アルミニウム（Al ）、チタン（Ti ）、銅（Cu ）、銀（Ag ）、タンタル（Ta ）、金（Au ）が挙げられる。また、酸化アルミニウム（Al2O3 ）、窒化シリコン(Si3N4)、酸化シリコン（SiO2 ）、酸化マグネシウム（MgO ）からなる絶縁層などを用いる
ことができる。すなわち、マスクパターン５２は、ＣＰＤ処理において、エッチングガスに対して不活性な材料であって、かつ、磁性層５１との境界に合金層を形成しない材料であればよい。
【００６５】
マスクパターン５２の形成方法としては、例えば、リフトオフ法を用いることが好ましい。すなわち、図６において、マスクパターン５２の形成方法は、まず、磁性層５１上にレジストマスクＲＭを形成する（ステップＳ２１）。レジストマスクＲＭは、フォトリソグラフィ法を用いた感光性樹脂などからなるパターンであって、図９（ａ）に示すように、磁性層５１のエッチング領域５１Ｅに対応したサイズに形成される。
【００６６】
図６において、レジストマスクＲＭを形成すると、基板Ｓの全面にスパッタリング法を用いた金属層５２Ｍを形成する（ステップＳ２２）。金属層５２Ｍは、バナジウム、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、ルテニウム、オスミウム以外からなる群から選択された少なくとも一つの元素を含有する層であって、図９（ｂ）に示すように、磁性層５１上とレジストマスクＲＭ上の双方に形成される。金属元素としては、例えば、アルミニウム（Al
）、チタン（Ti ）、銅（Cu ）、銀（Ag ）、タンタル（Ta ）、金（Au ）が挙げられる。また、金属層は、選択された単一材料からなる単層構造、積層構造であってもよく、選択された異なる材料からなる積層体であってもよい。
【００６７】
図６において、金属層５２Ｍを形成すると、レジストマスクＲＭをリフトオフし、マスクパターン５２を形成する（ステップＳ２３）。すなわち、レジストマスクＲＭを基板Ｓから剥離し、レジストマスクＲＭと、レジストマスクＲＭ上に形成された金属層５２Ｍとを基板Ｓから除去する。そして、エッチング領域５１Ｅ以外の磁性層５１の領域を覆うマスクパターン５２を形成し、エッチング領域５１Ｅに対応する磁性層５１の領域を露出させる。これによれば、ＣＰＤ処理において、熱的、化学的に安定したマスクパターン５２を、ミリングなどのエッチングを施すことなく形成させることができる。
【００６８】
図５において、マスクパターン５２を形成すると、上記エッチングシステム１０を利用したＣＰＤ処理を実行する（ステップＳ１３）。まず、エッチングシステム１０のＬＬチャンバ１１には、下地層５０、磁性層５１、マスクパターン５２を有した基板Ｓがセットされる。
【００６９】
制御装置４０は、入力部４１Ａから、エッチング条件、洗浄条件、目標処理回数Ｎｐなどに関するデータを受信すると、ＬＬチャンバ駆動部４２Ｂ及び搬送チャンバ駆動部４３Ｂを介してＬＬチャンバ１１及び搬送チャンバ１２を駆動し、収容室１１ｓの基板Ｓをエッチングチャンバ１３に搬送させる。
【００７０】
制御装置４０は、基板Ｓをエッチングチャンバ１３に搬入させると、エッチングチャンバ駆動部４４Ｂを介してエッチング室１３ｓにエッチングガスを供給し、露出する磁性層５１とエッチングガスとを反応させてメタロセンを合成させる。すなわち、制御装置４０は、図８（ｃ）に示すように、上記エッチング条件の下でエッチングガスＬを供給し、露出する磁性層５１とエッチングガスＬとの熱反応によって生成されるメタロセンＭＣを磁性層５１から揮発させ、エッチング領域５１Ｅをエッチングさせる。これによって、制御装置４０は、揮発するメタロセンの分だけ、エッチング領域５１Ｅをエッチングさせることができ、磁性層５１のエッチングを下地層５０で停止させることができる。
【００７１】
制御装置４０は、エッチングチャンバ１３によってエッチング領域５１Ｅをエッチングさせると、搬送チャンバ駆動部４３Ｂを介して搬送チャンバ１２を駆動し、エッチング室１３ｓの基板Ｓを洗浄チャンバ１４に搬送させる。
【００７２】
制御装置４０は、基板Ｓを洗浄チャンバ１４に搬入すると、洗浄チャンバ駆動部４５Ｂを介して、基板Ｓの表面を洗浄させる。すなわち、制御装置４０は、図８（ｄ）に示すように、上記洗浄条件の下で洗浄ガスのプラズマ（洗浄用プラズマＰＬＳ）を生成し、基板Ｓの表面に付着する副生成物を分解除去して基板Ｓの表面を洗浄させる。これによって、制御装置４０は、基板Ｓの表面に清浄化した表面を露出させることができ、後続する各種工程の処理不良を回避させることができる。
【００７３】
この際、磁性層５１を覆う有機系の副生成物は、メタロセンＭＣの生成反応を停止させる。そこで、上記ＣＰＤ処理においては、副生成物によって磁性層５１のエッチング速度が低下する場合に、目標処理回数Ｎｐを２回以上に設定し、目標処理回数Ｎｐの分だけエッチング処理と洗浄処理とを交互に繰り返すことが好ましい。
【００７４】
すなわち、制御装置４０は、図７に示すように、そのＣＰＤ処理において、まず、実処理回数Ｎａとして初期値“０”を設定する（ステップＳ３１）。
制御装置４０は、実処理回数Ｎａを初期値に設定すると、上記エッチング条件の下でエッチング領域５１ＥにＣＰＤを供給させ、エッチング領域５１Ｅのエッチングを実行させる（ステップＳ３２）。この際、エッチング領域５１Ｅの表面は、図１０（ａ）に示すように、プロセス時間の経過に伴い、副生成物からなる不動層５３によって覆われて、そのエッチング速度を低下させる。そこで、制御装置４０は、エッチングを実行させると、入力された洗浄条件の下で副生成物の洗浄処理を実行させる（ステップＳ３３）。これによって、制御装置４０は、エッチング領域５１Ｅの表面から不動層５３を除去させることができ、清浄化されたエッチング領域５１Ｅの表面を再び露出させることができる。
【００７５】
制御装置４０は、洗浄処理を実行させて１回目のＣＰＤ処理を終了すると、実処理回数Ｎａに “１”を加え、実処理回数Ｎａを更新させる（ステップＳ３４）。そして、制御
装置４０は、実処理回数Ｎａを更新させると、実処理回数Ｎａが目標処理回数Ｎｐに到達したか否かを判断し、実処理回数Ｎａが目標処理回数Ｎｐに到達するまでＣＰＤ処理を実行させる（ステップＳ３５においてＮｏ）。すなわち、制御装置４０は、図１０（ｂ）に示すように、清浄化されたエッチング領域の表面にＣＰＤを供給させ、エッチング領域５１Ｅのエッチングを繰り返し実行させる。
【００７６】
そして、制御装置４０は、実処理回数Ｎａが目標処理回数Ｎｐに到達するとき、搬送チャンバ駆動部４３Ｂを介して、洗浄室１４ｓの基板ＳをＬＬチャンバ１１に搬入させ、ＣＰＤ処理を終了させる。これにより、制御装置４０は、副生成物によるエッチングの停滞を回避させることができ、エッチング領域５１Ｅを確実にエッチングさせることができる。
【００７７】
（磁気デバイス）
次に、上記磁気デバイスの製造方法を用いて製造した磁気デバイスとしての磁気メモリについて説明する。図１１は、磁気メモリ６０を示す概略断面図である。
【００７８】
磁気メモリ６０の基板Ｓには、薄膜トランジスタＴｒが形成されている。薄膜トランジスタＴｒの拡散層ＬＤは、コンタクトプラグＣＰ、配線ＭＬ、下部電極層６１を介して磁気抵抗素子６２に接続されている。
【００７９】
磁気抵抗素子６２は、例えば、ＴＭＲ素子もしくはＧＭＲ素子であって、下部電極層６１の上側に積層された磁気固定層６３と、磁気固定層６３に積層されたトンネル障壁層６４と、トンネル障壁層６４に積層された磁気自由層６５とからなる。
【００８０】
磁気抵抗素子６２の下側には、下部電極層６１の下方に離間するワード線ＷＬが配設さ
れている。ワード線ＷＬは、紙面に対して垂直方向に延びる帯状に形成されている。また、磁気抵抗素子６２の上側には、ワード線ＷＬと直交する方向に延びる帯状のビット線ＢＬが配設されている。すなわち、磁気抵抗素子６２は、互いに直交するワード線ＷＬとビット線ＢＬとの間に配設されている。
【００８１】
磁気抵抗素子６２は、下部電極層６１の上側に、磁気固定層６３、トンネル障壁層６４、磁気自由層６５を積層し、これら磁気固定層６３、トンネル障壁層６４、磁気自由層６５にエッチングを施すことによって形成されている。磁気固定層６３と磁気自由層６５は、上記エッチングシステム１０を用いたエッチング処理によって形成されている。したがって、磁気メモリ６０は、磁気固定層６３と下部電極層６１との間のエッチングの選択性と、磁気自由層６５とトンネル障壁層６４との間のエッチングの選択性とを十分に確保することができる。これによって、磁気メモリ６０は、各磁性層に対し、その磁気特性を損なうことなく、膜厚やサイズに応じた微細加工を施すことができ、その生産性を向上させることができる。
【００８２】
（実施例）
次に、実施例を挙げて本発明の効果を説明する。図１２は、各膜厚（２ｎｍ〜約１８ｎｍ）の磁性層５１に対して上記エッチング処理を施したときの電気伝導度の変化を示す図である。
【００８３】
シリコン酸化膜を下地層５０として有したシリコン基板を基板Ｓとして用い、膜厚が２ｎｍ〜約１８ｎｍのコバルト鉄（CoFe ）膜からなる磁性層５１を得た。そして、エッチ
ング処理前の各磁性層５１に対してそれぞれ電気伝導度を計測した。
【００８４】
次いで、各磁性層５１を有する基板Ｓを、それぞれエッチングシステム１０のエッチングチャンバ１３に搬入し、以下の条件を用いてエッチング処理を施した。
・基板温度：３００（℃）
・ＣＰＤ＋キャリアガス（Ar）流量：１０００（ｓｃｃｍ）
・エッチング室圧力：１（ａｔｍ）
・エッチング時間：３０（ｍｉｎ）
そして、エッチング処理後の各磁性層５１に対してそれぞれ電気伝導度を計測した。エッチング処理後の電気伝導度を、上記エッチング処理前の電気伝導度とともに図１２に示す。
【００８５】
図１２において、エッチング処理後の電気伝導度は、計測した磁性層５１の膜厚の略全体にわたり、一様に減少していることが分かる。すなわち、各膜厚の磁性層５１が、それぞれ上記エッチング処理によって一様にエッチングされて、その膜厚の減少分だけ電気伝導度を低下させていることが分かる。したがって、上記ＣＰＤ処理によれば、磁性層５１の磁気特性を損なうことなくエッチング領域５１Ｅの磁性層５１のみをエッチングさせることができ、エッチング時間、あるいは目標処理回数Ｎｐの変更によって、磁性層５１の膜厚やサイズに応じた微細加工を施すことができる。
【００８６】
上記実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）上記実施形態においては、基板Ｓ上に、鉄、クロム、コバルト、ニッケル、バナジウム、ルテニウム、オスニウムからなる群から選択される少なくとも一種の元素を含有した磁性層５１と、磁性層５１のエッチング領域５１Ｅを露出するマスクパターン５２を形成する。そして、基板Ｓ上にシクロペンタジエンを含むエッチングガスＬを供給し、エッチング領域５１Ｅとシクロペンタジエンとの熱反応により、エッチング領域５１Ｅの磁性層５１をメタロセンＭＣにして排気させた。
【００８７】
したがって、基板Ｓの表面において、メタロセンを生成する磁性層５１のみを、選択的に除去させることができる、すなわち選択的にエッチングさせることができる。この結果、磁性層５１に対し、その磁気特性を損なうことなく、膜厚やサイズに応じた微細加工を施すことができる。ひいては、磁気デバイスの生産性を向上させることができる。
【００８８】
（２）上記実施形態においては、シクロペンタジエンを含むエッチングガスＬをエッチング領域５１Ｅに供給する際、基板Ｓを１４０℃〜４００℃に昇温した。したがって、エッチング領域５１Ｅに対応する磁性層５１を、より確実にメタロセンとして排気させることができ、かつ、そのメタロセンの分解を抑制させることができる。
【００８９】
（３）上記実施形態においては、エッチング領域５１Ｅにエッチングを施した後、基板Ｓの表面を洗浄プラズマＰＬＳに晒して基板Ｓの表面を洗浄した。したがって、エッチングによって生成される副生成物を基板Ｓから除去させることができ、後続する処理工程を円滑に実行させることができる。この結果、磁気デバイスの生産性を、さらに向上させることができる。
【００９０】
（４）上記実施形態においては、ＣＰＤ処理の処理回数を予め目標処理回数Ｎｐとして設定し、ＣＰＤ処理の実処理回数Ｎａが目標処理回数ＮｐになるまでＣＰＤ処理を繰り返し実行した。したがって、エッチング領域５１Ｅに形成される不動層５３を所定のタイミングで分解除去させることができ、エッチング速度の低下を抑制させて、エッチング領域５１Ｅの全てを、より確実にエッチングさせることができる。
【００９１】
（５）上記実施形態においては、リフトオフ法を用いてマスクパターン５２を形成し、マスクパターン５２を、バナジウム、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、ルテニウム、オスミウム以外からなる群から選択される少なくとも一種の元素を含有した金属層５２Ｍによって構成した。したがって、メタロセンを生成させる工程において、熱的、化学的に安定したマスクパターン５２を形成させることができる。ひいては、シクロペンタジエンを用いた磁性層５１のエッチングを、より安定した条件の下で行うことができる。
【００９２】
尚、上記実施形態は、以下の態様で実施してもよい。
・上記実施形態においては、エッチング領域５１Ｅにシクロペンタジエンを供給してメタロセンＭＣを生成する構成にした。これに限らず、エッチング領域５１Ｅに置換シクロペンタジエンを供給し、置換シクロペンタジエンの配位したメタロセンを生成する構成にしてもよい。
【００９３】
・上記実施形態においては、エッチングチャンバ１３によってエッチング処理を実行し、洗浄チャンバ１４によって洗浄処理を実行する構成にした。これに限らず、例えば、エッチング処理と洗浄処理とを同一のチャンバによって実行させる構成にしてもよい。
【００９４】
・上記実施形態においては、磁気デバイスを磁気メモリとして説明したが、これに限らず、例えば、磁気デバイスをＨＤＤの磁気ヘッドや磁気センサなどに具体化してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】エッチングシステムの構成を模式的に示す平面図。
【図２】エッチングチャンバの構成を模式的に示す側断面図。
【図３】洗浄チャンバの構成を模式的に示す側断面図。
【図４】エッチングシステムの電気的構成を示す電気ブロック回路図。
【図５】磁気デバイスの製造方法を示すフローチャート。
【図６】マスクパターンの形成方法を示すフローチャート。
【図７】ＣＰＤ処理を示すフローチャート。
【図８】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、それぞれ磁気デバイスの製造工程を示す工程図。
【図９】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ磁気デバイスの製造工程を示す工程図。
【図１０】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ磁気デバイスの製造工程を示す工程図。
【図１１】磁気メモリの構成を模式的に示す側断面図。
【図１２】エッチング処理前後の電気伝導度を示す図。
【符号の説明】
【００９６】
ＭＣ…メタロセン、ＰＬＳ…洗浄用プラズマ、Ｓ…基板、１０…磁気デバイスの製造装置としてのエッチングシステム、２２…供給手段を構成するエッチングガス供給部、２３…排気手段を構成する排気ポンプ、４０…制御手段を構成する制御装置、５１…磁性層、５２…マスクパターン、６０…磁気デバイスとしての磁気メモリ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、鉄、コバルト、ニッケルの群から選択される少なくとも一種の元素を含有した磁性層を形成する工程と、
前記磁性層上に、前記磁性層の一部を露出する開口を有したマスクを形成する工程と、
前記基板上にシクロペンタジエンを供給し、前記開口から露出する前記磁性層と前記シクロペンタジエンとによってメタロセンを生成し、前記メタロセンを排気する工程と、
を備えたことを特徴とする磁気デバイスの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の磁気デバイスの製造方法であって、
基板上に、バナジウム、クロム、ルテニウム、オスミウムの群から選択される少なくとも一種の元素を含有した金属層をさらに形成する工程と、
前記金属層上に、前記金属層の一部を露出する開口を有したマスクを形成する工程と、
前記基板上にシクロペンタジエンを供給し、前記開口から露出する前記金属層と前記シクロペンタジエンとによってメタロセンを生成し、前記メタロセンを排気する工程と、
を備えたことを特徴とする磁気デバイスの製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の磁気デバイスの製造方法であって、
前記メタロセンを排気する工程は、
前記基板を１４０℃〜４００℃に昇温して前記基板上に前記シクロペンタジエンを供給すること、
を特徴とする磁気デバイスの製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の磁気デバイスの製造方法であって、
前記メタロセンを排気した後、前記基板の表面を水素プラズマと酸素プラズマの少なくともいずれか一方に晒して前記基板の表面を洗浄する工程をさらに備えたこと、
を特徴とする磁気デバイスの製造方法。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の磁気デバイスの製造方法であって、
前記メタロセンを排気した後、前記基板の表面を水素プラズマと酸素プラズマの少なくともいずれか一方に晒して前記基板の表面を洗浄する工程と、
前記基板の表面を洗浄した後、前記基板上に再びシクロペンタジエンを供給して前記開口の残存物と前記シクロペンタジエンとによってメタロセンを生成し、前記メタロセンを排気する工程と、
をさらに備えたことを特徴とする磁気デバイスの製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１つに記載の磁気デバイスの製造方法であって、
前記マスクは、バナジウム、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、ルテニウム、オスミウム以外からなる群から選択される少なくとも一種の元素を含有した金属層からなり、
前記マスクを形成する工程は、
前記開口に対応するレジストパターンを前記磁性層上に形成する工程と、
前記レジストパターン上と前記磁性層上に前記金属層を形成する工程と、
前記レジストパターンをリフトオフする工程と、
を備えたことを特徴とする磁気デバイスの製造方法。
【請求項７】
基板上に、鉄、コバルト、ニッケルの群から選択される少なくとも一種の元素を含有した磁性層と、を有した磁気デバイスの製造装置であって、
前記基板上にシクロペンタジエンを供給する供給手段と、
前記基板上からメタロセンを排気する排気手段と、
前記供給手段を駆動し、前記磁性層上に形成されたマスクの開口から露出する前記磁性
層と前記シクロペンタジエンとによってメタロセンを生成させ、前記排気手段を駆動し、前記メタロセンを排気させる制御手段と、
を備えたことを特徴とする磁気デバイスの製造装置。
【請求項８】
請求項７に記載の磁気デバイスの製造装置であって、
前記磁気デバイスは、
基板上に、バナジウム、クロム、ルテニウム、オスミウムの群から選択される少なくとも一種の元素を含有した金属層をさらに有し、
前記制御手段は、
前記供給手段を駆動し、前記金属層上に形成されたマスクの開口から露出する前記金属層と前記シクロペンタジエンとによってメタロセンを生成させ、前記排気手段を駆動し、前記メタロセンを排気させること、
を特徴とする磁気デバイスの製造装置。
【請求項９】
請求項７又は８に記載の磁気デバイスの製造装置であって、
前記基板を載置し、前記基板を１４０℃〜４００℃に加熱する加熱手段を備え、
前記制御手段は、
前記供給手段と前記加熱手段を駆動し、前記基板を１４０℃〜４００℃に昇温して前記開口から露出する前記磁性層と前記シクロペンタジエンとによってメタロセンを生成させ、前記排気手段と前記加熱手段を駆動し、前記基板を１４０℃〜４００℃に昇温して前記メタロセンを排気させること、
を特徴とする磁気デバイスの製造装置。
【請求項１０】
請求項７〜９のいずれか１つに記載の磁気デバイスの製造装置であって、
水素プラズマと酸素プラズマの少なくともいずれか一方を生成するプラズマ生成手段を備え、
前記制御手段は、
前記メタロセンを排気させた後に前記プラズマ生成手段を駆動し、前記基板の表面を前記水素プラズマと前記酸素プラズマの少なくともいずれか一方に晒して前記基板の表面を洗浄すること、
を特徴とする磁気デバイスの製造装置。
【請求項１１】
請求項７〜９のいずれか１つに記載の磁気デバイスの製造装置であって、
水素プラズマと酸素プラズマの少なくともいずれか一方を生成するプラズマ生成手段を備え、
前記制御手段は、
前記メタロセンを排気させた後に前記プラズマ生成手段を駆動し、前記基板の表面を前記水素プラズマと前記酸素プラズマの少なくともいずれか一方に晒して前記基板の表面を洗浄し、前記供給手段を再び駆動し、前記開口の残存物と前記シクロペンタジエンとによってメタロセンを生成させ、前記排気手段を再び駆動し、前記メタロセンを排気させること、
を特徴とする磁気デバイスの製造装置。
【請求項１】
基板上に、鉄、コバルト、ニッケルの群から選択される少なくとも一種の元素を含有した磁性層を形成する工程と、
前記磁性層上に、前記磁性層の一部を露出する開口を有したマスクを形成する工程と、
前記基板上にシクロペンタジエンを供給し、前記開口から露出する前記磁性層と前記シクロペンタジエンとによってメタロセンを生成し、前記メタロセンを排気する工程と、
を備えたことを特徴とする磁気デバイスの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の磁気デバイスの製造方法であって、
基板上に、バナジウム、クロム、ルテニウム、オスミウムの群から選択される少なくとも一種の元素を含有した金属層をさらに形成する工程と、
前記金属層上に、前記金属層の一部を露出する開口を有したマスクを形成する工程と、
前記基板上にシクロペンタジエンを供給し、前記開口から露出する前記金属層と前記シクロペンタジエンとによってメタロセンを生成し、前記メタロセンを排気する工程と、
を備えたことを特徴とする磁気デバイスの製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の磁気デバイスの製造方法であって、
前記メタロセンを排気する工程は、
前記基板を１４０℃〜４００℃に昇温して前記基板上に前記シクロペンタジエンを供給すること、
を特徴とする磁気デバイスの製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の磁気デバイスの製造方法であって、
前記メタロセンを排気した後、前記基板の表面を水素プラズマと酸素プラズマの少なくともいずれか一方に晒して前記基板の表面を洗浄する工程をさらに備えたこと、
を特徴とする磁気デバイスの製造方法。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の磁気デバイスの製造方法であって、
前記メタロセンを排気した後、前記基板の表面を水素プラズマと酸素プラズマの少なくともいずれか一方に晒して前記基板の表面を洗浄する工程と、
前記基板の表面を洗浄した後、前記基板上に再びシクロペンタジエンを供給して前記開口の残存物と前記シクロペンタジエンとによってメタロセンを生成し、前記メタロセンを排気する工程と、
をさらに備えたことを特徴とする磁気デバイスの製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１つに記載の磁気デバイスの製造方法であって、
前記マスクは、バナジウム、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、ルテニウム、オスミウム以外からなる群から選択される少なくとも一種の元素を含有した金属層からなり、
前記マスクを形成する工程は、
前記開口に対応するレジストパターンを前記磁性層上に形成する工程と、
前記レジストパターン上と前記磁性層上に前記金属層を形成する工程と、
前記レジストパターンをリフトオフする工程と、
を備えたことを特徴とする磁気デバイスの製造方法。
【請求項７】
基板上に、鉄、コバルト、ニッケルの群から選択される少なくとも一種の元素を含有した磁性層と、を有した磁気デバイスの製造装置であって、
前記基板上にシクロペンタジエンを供給する供給手段と、
前記基板上からメタロセンを排気する排気手段と、
前記供給手段を駆動し、前記磁性層上に形成されたマスクの開口から露出する前記磁性
層と前記シクロペンタジエンとによってメタロセンを生成させ、前記排気手段を駆動し、前記メタロセンを排気させる制御手段と、
を備えたことを特徴とする磁気デバイスの製造装置。
【請求項８】
請求項７に記載の磁気デバイスの製造装置であって、
前記磁気デバイスは、
基板上に、バナジウム、クロム、ルテニウム、オスミウムの群から選択される少なくとも一種の元素を含有した金属層をさらに有し、
前記制御手段は、
前記供給手段を駆動し、前記金属層上に形成されたマスクの開口から露出する前記金属層と前記シクロペンタジエンとによってメタロセンを生成させ、前記排気手段を駆動し、前記メタロセンを排気させること、
を特徴とする磁気デバイスの製造装置。
【請求項９】
請求項７又は８に記載の磁気デバイスの製造装置であって、
前記基板を載置し、前記基板を１４０℃〜４００℃に加熱する加熱手段を備え、
前記制御手段は、
前記供給手段と前記加熱手段を駆動し、前記基板を１４０℃〜４００℃に昇温して前記開口から露出する前記磁性層と前記シクロペンタジエンとによってメタロセンを生成させ、前記排気手段と前記加熱手段を駆動し、前記基板を１４０℃〜４００℃に昇温して前記メタロセンを排気させること、
を特徴とする磁気デバイスの製造装置。
【請求項１０】
請求項７〜９のいずれか１つに記載の磁気デバイスの製造装置であって、
水素プラズマと酸素プラズマの少なくともいずれか一方を生成するプラズマ生成手段を備え、
前記制御手段は、
前記メタロセンを排気させた後に前記プラズマ生成手段を駆動し、前記基板の表面を前記水素プラズマと前記酸素プラズマの少なくともいずれか一方に晒して前記基板の表面を洗浄すること、
を特徴とする磁気デバイスの製造装置。
【請求項１１】
請求項７〜９のいずれか１つに記載の磁気デバイスの製造装置であって、
水素プラズマと酸素プラズマの少なくともいずれか一方を生成するプラズマ生成手段を備え、
前記制御手段は、
前記メタロセンを排気させた後に前記プラズマ生成手段を駆動し、前記基板の表面を前記水素プラズマと前記酸素プラズマの少なくともいずれか一方に晒して前記基板の表面を洗浄し、前記供給手段を再び駆動し、前記開口の残存物と前記シクロペンタジエンとによってメタロセンを生成させ、前記排気手段を再び駆動し、前記メタロセンを排気させること、
を特徴とする磁気デバイスの製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００８−２２６９２２（Ｐ２００８−２２６９２２Ａ）
【公開日】平成２０年９月２５日（２００８．９．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５９０４０（Ｐ２００７−５９０４０）
【出願日】平成１９年３月８日（２００７．３．８）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１８年度、文部科学省、「高機能・超低消費電力メモリの開発」 委託研究、産業再生法第３０条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００２３１４６４）株式会社アルバック (1,740)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月２５日（２００８．９．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月８日（２００７．３．８）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１８年度、文部科学省、「高機能・超低消費電力メモリの開発」 委託研究、産業再生法第３０条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００２３１４６４）株式会社アルバック (1,740)
【Ｆターム（参考）】
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