磁気抵抗素子の製造方法及び製造装置
【課題】エッチングに用いられるハロゲン系成分による素子の腐食を防止することが可能な磁気抵抗素子の製造装置及び製造方法を提供すること
【解決手段】本発明の磁気抵抗素子１０の製造方法は、基板上に強磁性材料からなる第１の強磁性層１３を形成する。酸化マグネシウムからなる絶縁層１４は、第１の強磁性層１３上に形成される。Ｆｅ及びＣｏの少なくとも一方を含有する第２の強磁性層１５は、絶縁層１４上に形成される。ハロゲン系元素を含むプラズマによるエッチングは、基板１１上に第１の強磁性層１３、絶縁層１４及び第２の強磁性層１５が積層された積層体に対して施される。積層体は、Ｈ２Ｏを含むプラズマであるＨ２Ｏプラズマに曝露される。
【解決手段】本発明の磁気抵抗素子１０の製造方法は、基板上に強磁性材料からなる第１の強磁性層１３を形成する。酸化マグネシウムからなる絶縁層１４は、第１の強磁性層１３上に形成される。Ｆｅ及びＣｏの少なくとも一方を含有する第２の強磁性層１５は、絶縁層１４上に形成される。ハロゲン系元素を含むプラズマによるエッチングは、基板１１上に第１の強磁性層１３、絶縁層１４及び第２の強磁性層１５が積層された積層体に対して施される。積層体は、Ｈ２Ｏを含むプラズマであるＨ２Ｏプラズマに曝露される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気抵抗素子の製造方法及び製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁場により電気抵抗が変化する「磁気抵抗効果」を利用した磁気抵抗素子は、ＭＲＡＭ（magnetoresistive random access memory）、磁気ヘッドあるいは磁気センサ等に利用される。磁気抵抗素子は、強磁性層や絶縁層、電極層等が積層された構造を有しており、一般的には、基板上にこれらの材料が順次成膜された積層体をエッチング等によってパターニングすることにより製造される。
【０００３】
ここで、積層体のエッチングにはハロゲン系元素（Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）のプラズマが用いられることが多いが、これらのハロゲン系元素はエッチング後に除去されることが必要である。エッチング後にハロゲン系元素成分が残留している場合、大気中の酸素、水分等と反応して素子を腐食（アフターコロージョン）させてしまうからである。したがって、通常、大気開放前に素子に付着しているハロゲン系元素成分を除去するプロセスが実行される。例えば、特許文献１には、エッチング後にＨ２プラズマ等によりハロゲン系の活性種を除去する工程を有する磁気記録媒体の製造方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１３０１８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の方法は、磁性層と非磁性層とが積層方向に垂直な方向に並ぶ磁気記録媒体に関するものであり、磁性層と非磁性層とが積層方向に並ぶ磁気抵抗素子に対して適用することはできない。
【０００６】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、エッチングに用いられるハロゲン系成分による素子の腐食を防止することが可能な磁気抵抗素子の製造装置及び製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る磁気抵抗素子の製造方法は、基板上に強磁性材料からなる第１の強磁性層を形成する。
酸化マグネシウムからなる絶縁層は、上記第１の強磁性層上に形成される。
Ｆｅ及びＣｏの少なくとも一方を含有する第２の強磁性層は、上記絶縁層上に形成される。
ハロゲン系元素を含むプラズマによるエッチングは、上記基板上に上記第１の強磁性層、上記絶縁層及び上記第２の強磁性層が積層された積層体に対して施される。
上記積層体は、Ｈ２Ｏを含むプラズマであるＨ２Ｏプラズマに曝露される。
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の別の形態に係る磁気抵抗素子の製造方法は、基板上に、強磁性材料からなる第１の強磁性層、酸化マグネシウムからなる絶縁層並びにＦｅ及びＣｏの少なくとも一方を含有する第２の強磁性層が積層された積層体に対して、ハロゲン系元素を含むプラズマによりエッチングを施す。
上記積層体は、Ｈ２Ｏを含むプラズマであるＨ２Ｏプラズマに曝露される。
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る磁気抵抗素子の製造装置は、エッチング室と、プラズマ処理室とを具備する。
上記エッチング室は、処理対象物にハロゲン系元素を含むプラズマを照射するエッチング室と、
上記プラズマ処理室は、上記処理対象物にＨ２Ｏを含むプラズマであるＨ２Ｏプラズマを照射する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態に係る磁気抵抗素子の概略構成を示す模式図である。
【図２】上記磁気抵抗素子の各層の構成材料の例を示す模式図である。
【図３】上記磁気抵抗素子となる積層体の概略構成を示す模式図である。
【図４】上記積層体のパターニング装置の概略構成を示す模式図である。
【図５】上記パターニング装置の第１エッチング室及び第２エッチング室の概略構成を示す模式図である。
【図６】上記パターニング装置のプラズマ処理室の概略構成を示す模式図である。
【図７】上記積層体のパターニング方法を示すフローチャートである。
【図８】上記積層体のレジストマスク形成工程後の状態を示す模式図である。
【図９】上記積層体の第１エッチング工程後の状態を示す模式図である。
【図１０】上記積層体のアッシング工程後の状態を示す模式図である。
【図１１】上記積層体の第２エッチング工程後の状態を示す模式図である。
【図１２】第２の実施形態に係る磁気抵抗素子の概略構成を示す模式図である。
【図１３】上記磁気抵抗素子の各層の構成材料の例を示す模式図である。
【図１４】上記磁気抵抗素子となる積層体の概略構成を示す模式図である。
【図１５】上記積層体のレジストマスク形成工程後の状態を示す模式図である。
【図１６】上記積層体の第１エッチング工程後の状態を示す模式図である。
【図１７】上記積層体のアッシング工程後の状態を示す模式図である。
【図１８】上記積層体の第２エッチング工程後の状態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の一実施形態に係る磁気抵抗素子の製造方法は、基板上に強磁性材料からなる第１の強磁性層を形成する。
酸化マグネシウムからなる絶縁層は、上記第１の強磁性層上に形成される。
Ｆｅ及びＣｏの少なくとも一方を含有する第２の強磁性層は、上記絶縁層上に形成される。
ハロゲン系元素を含むプラズマによるエッチングは、上記基板上に上記第１の強磁性層、上記絶縁層及び上記第２の強磁性層が積層された積層体に対して施される。
上記積層体は、Ｈ２Ｏを含むプラズマであるＨ２Ｏプラズマに曝露される。
【００１２】
ハロゲン系元素（Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）を含むプラズマによりエッチングされた積層体には、エッチングの終了後においてもハロゲン系元素が残留している。この状態の積層体を大気に曝すとハロゲン系元素の残留成分が大気と反応してハロゲン化Ｃｏ（ＣｏＣｌ２、ＣｏＣｌ３等）、ハロゲン化Ｆｅ（ＦｅＣｌ２、ＦｅＣｌ２等）等が生成し、積層体の各層が腐食（アフターコロージョン）する。本実施形態では、エッチング後に積層体をＨ２Ｏプラズマに曝露させることにより、ハロゲン系元素の残留成分を除去し、上記腐食を防止することが可能である。
【００１３】
上記積層体をＨ２Ｏプラズマに曝露させる工程では、上記積層体を２００℃以上に加熱してもよい。
【００１４】
積層体をＨ２Ｏプラズマに曝露させると同時に加熱することにより、ハロゲン系元素の残留成分によるハロゲン化水素（ＨＣｌ、ＨＢｒ等）の生成が促進される。ハロゲン化水素は揮発性を有するため、積層体を加熱することにより残留成分の除去を高速化させることが可能となる。
【００１５】
上記Ｈ２Ｏプラズマは、Ｈ２Ｏに加えＨ２、Ｈｅ、Ｏ２、Ｎ２、Ａｒ、Ｎｅ及びＸｅの何れか一種以上を含むプラズマであってもよい。
【００１６】
Ｈ２ＯにＨ２を加えることによってハロゲン化水素の生成を促進させ、残留成分の除去を高速化させることが可能であり、Ｈ２ＯにＮ２を加えることによってＨ２Ｏラジカルの寿命を延ばすことが可能となる。また、レジストのアッシングとハロゲン系元素の残留成分の除去を同時に実行する場合において、Ｈ２Ｏに不活性ガス（Ａｒ、Ｎｅ、Ｘｅ）を加えることによってアッシング速度や残留成分除去の速度を制御することが可能となる。また、この場合において、Ｈ２ＯにアッシングガスであるＯ２を加えることによって、アッシング速度を高速化させることが可能である。
【００１７】
本発明の一実施形態に係る磁気抵抗素子の製造方法は、基板上に、強磁性材料からなる第１の強磁性層、酸化マグネシウムからなる絶縁層並びにＦｅ及びＣｏの少なくとも一方を含有する第２の強磁性層が積層された積層体に対して、ハロゲン系元素を含むプラズマによりエッチングを施す。
上記積層体は、Ｈ２Ｏを含むプラズマであるＨ２Ｏプラズマに曝露される。
【００１８】
本発明の一実施形態に係る磁気抵抗素子の製造装置は、エッチング室と、プラズマ処理室とを具備する。
上記エッチング室は、処理対象物にハロゲン系元素を含むプラズマを照射するエッチング室と、
上記プラズマ処理室は、上記処理対象物にＨ２Ｏを含むプラズマであるＨ２Ｏプラズマを照射する。
【００１９】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
【００２０】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る磁気抵抗素子について説明する。
【００２１】
［磁気抵抗素子の構成］
図１は、本発明の一実施形態に係る磁気抵抗素子の概略構成を示す断面図である。同図に示すように、磁気抵抗素子１０は基板１１上に、下部電極層１２、ピン層（磁化固定層）１３、絶縁層１４、フリー層１５、上部電極層１６が順に積層された構成を有している。なお、図１に示す各層の厚さは実際の厚さに比例するものではない。磁気抵抗素子１０は、絶縁層１４をトンネル接合層（障壁層）とするトンネル磁気抵抗効果素子（ＴＭＲ(tunnel magneto-resistance)素子）を構成し、例えば、ＳＴＴ−ＭＲＡＭ、磁気ヘッド、磁気センサ等の各種磁気デバイスとして用いられる。
【００２２】
基板１１は、シリコン基板等の半導体基板で構成されるが、これに限られず、セラミック基板やガラス基板であってもよい。下部電極層１２は、磁気抵抗素子１０の下部電極として構成された金属等の導体層である。ピン層１３は、磁化方向が固定された強磁性材料層で構成されている。絶縁層１４は、ピン層１３とフリー層１５との間を接合し、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）で構成される。フリー層１５は、磁化方向が変化可能な強磁性材料層で構成されている。上部電極層１６は、磁気抵抗素子１０の上部電極として構成された金属等の導体層である。
【００２３】
磁気抵抗素子１０の各層のうち、ピン層１３、絶縁層１４、フリー層１５及び上部電極層１６はパターニングされており下部電極層１２が部分的に表出している。このようなパターニングは、隣接する磁気抵抗素子（図示せず）との絶縁のためであり、パターニングの形態は図示するものに限られない。
【００２４】
磁気抵抗素子１０は、ピン層１３の磁化方向とフリー層１５の磁化方向との相違による抵抗値の変化を利用して、情報の記録あるいは読み出しを可能とする。例えば、各層の磁化方向が相互に同一方向（平行）の場合の抵抗値は最も小さく、各層の磁化方向が相互に逆方向（反平行）の場合の抵抗値は最も大きい。そこで、前者の磁化態様を「０」、後者の磁化態様を「１」と各データを規定することによって、当該素子によるデジタル情報の記録あるいは読み出しが可能となる。情報の記録（書き込み）及び読み出しは、ＳＴＴ−ＭＲＡＭの場合、下部電極層１２及び上部電極層１６を通じてのフリー層１５に対する電流の供給制御によって行われる。
【００２５】
磁気抵抗素子１０の各層は、各種材料の単層又は積層によって構成されている。図２は、磁気抵抗素子１０の各層の構成材料の一例を示す図である。
【００２６】
下部電極層１２は、Ｔａ（タンタル）層２１、Ｒｕ（ルテニウム）層２２及びＴａ層２３がこの順で積層された構造とすることができる。下部電極層１２はこの他にも、各種電極材料からなるものとすることができる。
【００２７】
ピン層１３は、ＰｔＭｎ（白金マンガン）層２４、ＣｏＦｅＢ（コバルト鉄ホウ素）層２５、Ｒｕ層２６及びＣｏＦｅＢ層２７がこの順で積層された構造とすることができる。ピン層１３はこの他にも、Ｆｅ（鉄）、Ｃｏ（コバルト）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｉｒ（イリジウム）、Ｐｔ（白金）、Ｍｎ（マンガン）等のひとつあるいは複数種の金属からからなるものや、ＣｏＦｅやＣｏＦｅＢ等の合金からなる層上にＣｏＢ／Ｐｔ等の垂直磁化人工格子、Ｌ１０規則合金（ＦｅＰｔ、ＣｏＰｔ）、Ｌ１１規則合金（ＣｏＰｔ）、相分離系合金（ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２）、ホイスラー合金（ＣｏＭｎＳｉ）、アモルファス希土類（ＴｂＦｅＣｏ）等の材料が更に積層されたものとすることができる。また、これらの材料にＳｉ（シリコン）、Ｂ（ホウ素）、Ｐ（リン）等の半金属元素が含まれてもよい。
【００２８】
絶縁層１４は、単層のＭｇＯ（酸化マンガン）層２８からなるものとすることができる。
【００２９】
フリー層１５は、単層のＣｏＦｅ（コバルト鉄）層２９からなるものとすることができる。フリー層１５はこの他にも、Ｆｅ及びＣｏの少なくとも一方を含有する材料からなるものとすることができる。また、フリー層１５は、ＣｏＦｅやＣｏＦｅＢ等の合金からなる層上に、ＣｏＢ／Ｐｔ等の垂直磁化人工格子、Ｌ１０規則合金（ＦｅＰｔ、ＣｏＰｔ）、Ｌ１１規則合金（ＣｏＰｔ）、相分離系合金（ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２）、ホイスラー合金（ＣｏＭｎＳｉ）、アモルファス希土類（ＴｂＦｅＣｏ）等の材料が更に積層されたものとすることができる。
【００３０】
上部電極層１６は、単層のＴａ層３０からなるものとすることができる。上部電極層１６はこの他にも、各種電極材料からなるものとすることができる。
【００３１】
磁気抵抗素子１０は以上のように構成されている。
【００３２】
［積層体の構成］
磁気抵抗素子１０は、基板１１上に上記各層が成膜された「積層体」をパターニングすることにより作成することが可能である。図３は磁気抵抗素子１０となる積層体４０を示す模式図である。
【００３３】
同図に示すように、積層体４０は、基板１１上に、Ｔａ層４１、Ｒｕ層４２、Ｔａ層４３、ＰｔＭｎ層４４、ＣｏＦｅＢ層４５、Ｒｕ層４６、ＣｏＦｅＢ層４７、ＭｇＯ層４８、ＣｏＦｅ層４９及びＴａ層５０がこの順に積層されて構成されている。積層体４０の各層は、上記磁気抵抗素子１０の各層に対応するものであり、各層の材料に応じてその材料は変更され得る。
【００３４】
［積層体の作製方法］
積層体４０は、基板１１上に、Ｔａ層４１、Ｒｕ層４２、Ｔａ層４３、ＰｔＭｎ層４４、ＣｏＦｅＢ層４５、Ｒｕ層４６、ＣｏＦｅＢ層４７、ＭｇＯ層４８、ＣｏＦｅ層４９及びＴａ層５０を順に成膜することによって製造することができる。各層は、スパッタリング法、真空蒸着法等の各種成膜方法によって成膜することが可能である。各層の厚みは例えば、ＭｇＯ層４８が２ｎｍ、ＣｏＦｅ層４９が５ｎｍ、Ｔａ層５０が１０ｎｍとすることができる。積層体４０はこのようにして作製される。なお、積層体４０の作製方法はここに示すものに限らない。
【００３５】
このようにして作製された積層体４０は、ＰｔＭｎ層４４、ＣｏＦｅＢ層４５、Ｒｕ層４６、ＣｏＦｅＢ層４７、ＭｇＯ層４８、ＣｏＦｅ層４９及びＴａ層５０がパターニングされることにより磁気抵抗素子１０となる。
【００３６】
［積層体のパターニング装置］
積層体４０のパターニングに用いるパターニング装置について説明する。図４は、積層体４０のパターニング装置１００の概略構成を示す模式図である。同図に示すように、パターニング装置１００はマルチチャンバ型装置であり、Ｌ／ＵＬ（ロード／アンロード）室１０１、搬送室１０２、プレヒート室１０３、第１エッチング室１０４、第２エッチング室１０５、アッシング室１０６、プラズマ処理室１０７を有する。
【００３７】
パターニング装置１００は、Ｌ／ＵＬ（ロード／アンロード）室１０１、プレヒート室１０３、第１エッチング室１０４、第２エッチング室１０５、アッシング室１０６、プラズマ処理室１０７がそれぞれ搬送室１０２に接続された構成となっている。なお、パターニング装置１００の構成はここに示すものに限られない。
【００３８】
Ｌ／ＵＬ室１０１は、２重の開閉扉を有し、パターニング装置１００内への積層体４０の搬入及び搬出を行うための室である。搬送室１０２は、図示しない搬送ロボットが設置され、Ｌ／ＵＬ室１０１から搬入された積層体４０を各室に移動させるための室である。
【００３９】
プレヒート室１０３は、積層体４０を加熱するための室であり、室内には図示しないヒーターが設けられている。第１エッチング室１０４及び第２エッチング室１０５は、積層体４０にエッチングを施すための室である。図５は第１エッチング室１０４及び第１エッチング室１０４と同様の構成を有する第２エッチング室１０５の構成を示す模式図である。
【００４０】
同図に示すように第１エッチング室１０４（第２エッチング室１０５も同様、以下略）には、チャンバ２０１が設けられている。チャンバ２０１には、チャンバ２０１内を真空排気するための真空排気系２０２が接続されている。真空排気系２０２は、ターボ分子ポンプ等の真空ポンプとその配管によって構成されている。チャンバ２０１の内部には、積層体４０を支持するステージ２０３が設置されている。ステージ２０３の上面には、載置された積層体４０を保持する静電チャックが具備されており、チャック後にステージ２０３と積層体４０の間にＨｅ（ヘリウム）ガスを導入する。このＨｅガスを熱媒体として、ステージ２０３の温度を積層体４０に伝導させることができると同時に、積層体４０全面の均熱を図る機構となっている。
【００４１】
また、エッチング室１０４には、ステージ２０３の内部において熱媒体を温度管理しながら循環させるチラー循環ユニット２０４が設けられている。チラー循環ユニット２０４は、ステージ２０３を所定温度に保持することが可能である。熱媒体としては市販の熱媒体（液体）を用いることができ、チラー循環ユニット２０４によって、ステージ２０３に熱媒体が供給される。
【００４２】
別の方法としては，ステージ２０３の加熱はチラー循環ユニット２０４からの熱媒体にはよらず、ステージ２０３に内蔵されたヒーター線による加熱機構とすることができる。チラーによる加熱の場合には最高加熱温度が２００℃程度であるのに対し、ヒーター線による場合は４５０℃まで加熱することが可能となる。但し、各所にあるOリングなどが溶けるなどの不具合を防止するため、断熱板を介した上でチャンバ２０３の壁と接する側をこれまでとは逆にチラーにより冷却する必要がある。
【００４３】
ステージ２０３の周囲にはプラズマ形成空間を区画する防着板２０５が設けられており、プラズマ形成空間には、エッチングガス（エッチング用のプラズマの元となるガス）を導入するためのガス導入系２０６が接続されている。ガス導入系２０６は、ガスボンベ等のガス源とその配管、配管上に設けられたマスフローコントローラによって構成されている。エッチングガスは第１エッチング室１０４ではＣｌ２／ＢＣｌ３混合ガス、第２エッチング室１０５ではＡｒ／Ｏ２／Ｃｌ２混合ガスとすることができる。また、第１エッチング室１０４及び第２エッチング室１０５においてこれら以外のハロゲン系ガス（Ｃｌ２、ＨＢｒ、ＨＩ、ＣＦ４等）をエッチングガスとしてもよい。
【００４４】
さらに、エッチング室１０４には、プラズマの発生機構として、アンテナ２０７、高周波電源２０８及びマグネットユニット２０９が設けられている。アンテナ２０７は、プラズマ形成空間の上部を閉塞する蓋体２１０の上部に配置されており、高周波電源２０８に接続されることで、プラズマ形成空間に高周波誘導電場を形成する。マグネットユニット２０９は、蓋体２１０の上部に設置されており、プラズマ形成空間に固定磁場を形成する。ガス導入系２０６を介してプラズマ形成空間へ導入されたエッチングガスは、アンテナ２０７による誘導電場の作用とマグネットユニット２０９による固定磁場の作用とを受けてプラズマ化する。また、エッチング室１０４には、プラズマ中のイオンをステージ２０３側へ引き付けるバイアス電源２１１が設けられても良い。バイアス電源２１１は、高周波電源で構成することができる。
【００４５】
アッシング室１０６は、積層体４０に塗布されるレジストマスク（後述）を除去するための室である。アッシング室１０６には、プラズマアッシングのためのプラズマ発生機構（図示せず）が収容されている。プラズマ発生機構はＩＣＰ(Inductively coupled plasma：誘導結合プラズマ)型、マイクロ波型等の種々のものがあるが、任意のものを用いることが可能である。
【００４６】
プラズマ処理室１０７は、積層体４０にプラズマ処理を施すための室である。図６は、プラズマ処理室１０７の概略構成を示す模式図である。同図に示すようにプラズマ処理室１０７は、チャンバ３０１、ヒーター３０２、真空排気系３０３、ガス導入系３０４、プラズマ源３０５及びプラズマ導入配管３０６を有する。ヒーター３０２には、ヒーター３０２上に載置された積層体４０が示されている。
【００４７】
ヒーター３０２はチャンバ３０１に収容されており、チャンバ３０１には真空排気系３０３が接続されている。チャンバ３０１の積層体４０に対向する面には、プラズマ導入配管３０６が接続されており、プラズマ源３０５はプラズマ導入配管３０６を介してチャンバ３０１に接続されている。また、プラズマ導入配管３０６のプラズマ源３０５近傍には、ガス導入系３０４が接続されている。
【００４８】
ヒーター３０２は積層体４０を加熱し、ハロゲン系元素の気化（後述）を促進するためのものである。ヒーター３０２は積層体４０を例えば２００℃以上に加熱することが可能なものとすることができる。真空排気系３０３は、ドライポンプ等の真空ポンプとその配管によって構成されている。
【００４９】
ガス導入系３０４は、ガスボンベ等のガス源とその配管、配管上に設けられたマスフローコントローラによって構成されている。本実施形態では、プラズマの元となるガスとしてＨ２Ｏガスをプラズマ導入配管３０６に供給するものとすることができる。なお、Ｈ２Ｏは、液体の状態で供給され、気化器によって水蒸気とされるものとすることができる。また、プラズマの元となるガスとして、Ｈ２ＯにＨ２、Ｈｅ、Ｏ２、Ｎ２、Ａｒ、Ｎｅ及びＸｅの中から１種類以上を混合したガスを用いてもよい。
【００５０】
Ｈ２ＯにＨ２を加えることによってハロゲン化水素の生成を促進させ、残留成分の除去を高速化させることが可能であり、Ｈ２ＯにＮ２を加えることによってＨ２Ｏラジカルの寿命を延ばすことが可能となる。また、レジストのアッシングとハロゲン系元素の残留成分の除去を同時に実行する場合（後述）において、Ｈ２Ｏに不活性ガス（Ａｒ、Ｎｅ、Ｘｅ）を加えることによってアッシング速度や残留成分除去の速度を制御することが可能となる。また、この場合において、Ｈ２ＯにアッシングガスであるＯ２を加えることによって、アッシング速度を高速化させることが可能である。
【００５１】
プラズマ源３０５はマイクロ波プラズマ源、高周波プラズマ源又は低周波プラズマ源とすることができる。プラズマの発生方式はＩＣＰ(Inductively coupled plasma：誘導結合プラズマ)やＣＣＰ（CapacitivelyCoupledPlasma：容量結合プラズマ）であってもよく、電極形状もコイル状、平行平板状とすることができる。また、高周波放電の場合、プラズマ源３０５と積層体４０の間にアース電位のメッシュを挿入し、ラジカルのみを積層体４０に照射する構造とすることも可能である。
【００５２】
プラズマ処理室１０７では真空排気系３０３によってチャンバ３０１内が真空排気された状態で、ヒーター３０２によって積層体４０が加熱される。積層体４０が所定温度に到達した段階でプラズマ源３０５からマイクロ波プラズマ等が放射され、ガス導入系３０４から導入されたガスに照射される。生成したプラズマはプラズマ導入配管３０６を通じてチャンバ３０１に流入し、積層体４０に照射される。なお、プラズマ処理室１０７はここに示す構成に限られず、積層体４０を加熱した状態でＨ２Ｏ等のプラズマを積層体４０に照射することが可能な構成とすることができる。
【００５３】
パターニング装置１００は以上のように構成されている。なお、パターニング装置１００において、アッシング室１０６とプラズマ処理室１０７は別の室としたが、これらをひとつの室とすることも可能である。
【００５４】
［積層体のパターニング方法］
パターニング装置１００を用いた、積層体４０のパターニング方法について説明する。図７は積層体４０のパターニング方法を示すフローチャートである。同図に示すように、積層体４０は次の各工程を経由してパターニングされる。即ち、レジストマスク形成（Ｓｔ１）、第１エッチング（Ｓｔ２）、アッシング（Ｓｔ３）、第２エッチング（Ｓｔ４）、プラズマ処理（Ｓｔ５）である。また、図８乃至１１は、各工程における積層体４０の状態を示す模式図である。
【００５５】
「レジストマスク形成（Ｓｔ１）」
図８に示すように、積層体４０の表面、即ち、Ｔａ層５０上にレジストマスクＲが形成される。レジストマスクＲの形成は、一般的なフォトリソグラフィ技術を用いてすることが可能である。レジストマスクＲのパターン（形状）は、作製対象の磁気抵抗素子１０のパターンに応じて適宜決定される。
【００５６】
レジストマスクＲが形成された積層体４０は、Ｌ／ＵＬ室１０１を介してパターニング装置１００に搬入される。積層体４０は、搬送室１０２において搬送ロボットにより第１エッチング室１０４に搬入される。
【００５７】
「第１エッチング（Ｓｔ２）」
積層体４０は第１エッチング室１０４において、レジストマスクＲをエッチングマスクとしてエッチングされる。具体的には、ガス導入系２０６（図５参照）からプラズマ形成空間にＣｌ２/ＢＣｌ３混合ガスが導入され、アンテナ２０７による誘導電場の作用とマグネットユニット２０９による固定磁場の作用と受けてプラズマ化される。Ｃｌ２ガス及びＢＣｌ３ガスのそれぞれの流量は、Ｃｌ２：１０〜４０ｓｃｃｍ、ＢＣｌ３：１０〜４０ｓｃｃｍとすることができる。また、積層体４０の温度は室温、チャンバ２０１内の圧力は０．３〜３Ｐａ、アンテナ電力は５００〜１５００Ｗ、バイアス電力は５０〜１５０Ｗ、エッチング時間は１５秒以下とすることができる。
【００５８】
このような条件下でＣｌ２/ＢＣｌ３プラズマが積層体４０に照射され、Ｔａ層５０のうちレジストマスクＲに覆われていない領域がエッチングされる。図９は、第１エッチング工程によりエッチングされた積層体４０を示す模式図である。なお、ＣｏＦｅ層４９は、Ｔａ層５０とのエッチング性の違いによりこのエッチング工程ではエッチングされない。その後、積層体４０は搬送ロボットによりアッシング室１０６に搬入される。
【００５９】
「アッシング（Ｓｔ３）」
積層体４０はアッシング室１０６において、アッシングを施され、レジストマスクＲが除去される。図１０は、レジストマスクＲが除去された積層体４０を示す模式図である。アッシングは、レジストマスクＲをＨ２、Ｏ２又はＨ２Ｏ等のプラズマに曝露させるプラズマアッシングとすることができる。Ｏ２プラズマを利用する場合のアッシング条件は、Ｏ２圧力１０〜３００Ｐａ、印加電力１０００〜３０００Ｗ、バイアス電力０〜１００Ｗ（ＲＦ）、加熱温度２０〜３００℃、アッシング時間３０秒とすることができる。その後、積層体４０は搬送ロボットによりプレヒート室１０３に搬入される。なお、このアッシング工程はこの時点では実施せず、後述するプラズマ処理工程（Ｓｔ５）と同時に実施することも可能である。
【００６０】
「第２エッチング（Ｓｔ４）」
積層体４０はプレヒート室１０３により所定温度まで加熱される。所定温度は１５０〜３００℃とすることができる。その後、積層体４０は搬送ロボットにより第２エッチング室１０５に搬入される。なお、積層体４０は上記アッシング工程（Ｓｔ３）の直後に第２エッチング室１０５に搬入され、第２エッチング室１０５において所定温度まで加熱されるものとすることも可能である。
【００６１】
積層体４０は加熱後、第２エッチング室１０５において、Ｔａ層５０をエッチングマスクとしてエッチングされる。具体的には、ガス導入系２０６（図５参照）からプラズマ形成空間にＡｒ/Ｏ２/Ｃｌ２混合ガスが導入され、アンテナ２０７による誘導電場の作用とマグネットユニット２０９による固定磁場の作用と受けてプラズマ化される。Ａｒガス、Ｏ２ガス及びＣｌ２ガスのそれぞれの流量は、Ａｒ：５〜４０ｓｃｃｍ、Ｏ２：１０〜３０ｓｃｃｍ、Ｃｌ２：５〜５０ｓｃｃｍとすることができる。また、積層体４０の温度は１５０〜３００℃、チャンバ２０１内の圧力は０．３〜３Ｐａ、アンテナ電力は５００〜１５００Ｗ、バイアス電力は３００〜８００Ｗ、エッチング時間は３０〜２００秒とすることができる。
【００６２】
このような条件下でＡｒ/Ｏ２/Ｃｌ２プラズマが積層体４０に照射される。ここで、Ａｒ/Ｏ２/Ｃｌ２プラズマはＴａに対するエッチング性を有しない（又は小さい）ため、ＣｏＦｅ層４９〜ＰｔＭｎ層４４（ＣｏＦｅ層４９とＰｔＭｎ層４４及びこれら２層の間に挟まれた各層を意味する、以下同様）のうち、上層にＴａ層５０が存在しない領域がエッチングされる。図１１は、第２エッチング工程においてエッチングされた積層体４０を示す模式図である。
【００６３】
ここで、本エッチング工程において積層体４０に曝露されたＡｒ/Ｏ２/Ｃｌ２プラズマの
残留成分（以下、エッチング残留成分とする）が積層体４０に付着している。しかし、積層体４０は真空環境（又はプロセスガス雰囲気）に収容されているため、エッチング残留成分による積層体４０の腐食は発生しない。仮に、この時点で積層体４０を大気中に取り出したとすると、エッチング残留成分、特にＣｌ成分がＣｏあるいはＦｅと反応し、ＣｏＣｌ２、ＣｏＣｌ３、ＦｅＣｌ２、ＦｅＣｌ３等が生成し、積層体４０の各層が腐食される。これは、Ｃｌに限られず、ハロゲン系ガスのプラズマを本工程に用いた場合も同様である。本工程の後、積層体４０はプラズマ処理室１０７に搬入される。
【００６４】
「プラズマ処理（Ｓｔ５）」
積層体４０はプラズマ処理室１０７においてプラズマ処理を施され、上記エッチング残留成分が除去される。具体的には、ガス導入系３０４（図６参照）からプラズマ導入配管３０６にＨ２Ｏガスが導入され、プラズマ源３０５から放射されたマイクロ波等により当該ガスがプラズマ化される。Ｈ２Ｏガスの流量は５００ｓｃｃｍ、圧力は３００Ｐａ、マイクロ波放電電力は２０００Ｗ、プラズマ処理時間は６０ｓｅｃとすることができる。生成されたプラズマはプラズマ導入配管３０６を通じて積層体４０に照射される。また、同時にヒーター３０２により積層体４０が所定温度まで加熱される。積層体４０の加熱温度は２００℃とすることができる。
【００６５】
これにより、積層体４０に付着しているエッチング残留成分が化学反応を生じる。例えば、上述のようにＣｌ成分が残留している場合にはＨＣｌが生成する。同様に、Ｂｒ（臭素）成分が残留している場合にはＨＢｒ、Ｉ（ヨウ素）成分ではＨＩ、Ｆ（フッ素）成分ではＨＦ等がそれぞれ生成する。これらのハロゲン化水素は揮発性を有しており、プラズマ処理室１０７が減圧されているため、さらに積層体４０がヒーター３０２により加熱されているために速やかに揮発する。
【００６６】
以上のようにして積層体４０のパターニングがなされ、積層体４０から図２示す磁気抵抗素子１０が製造される。上述のようにプラズマ処理工程によってエッチング残留成分が除去されているため、磁気抵抗素子１０のエッチング残留成分による腐食（アフターコロージョン）の発生を防止することが可能である。
【００６７】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る磁気抵抗素子について説明する。
第２の実施形態では、第１の実施形態に対して、磁気抵抗素子の素子構造が異なり、エッチング種、エッチングの順序等が異なる。
【００６８】
［磁気抵抗素子の構成］
図１２は、本発明の一実施形態に係る磁気抵抗素子の概略構成を示す断面図である。同図に示すように、磁気抵抗素子４１０は基板４１１上に、下部電極層４１２、ピン層（磁化固定層）４１３、絶縁層４１４、フリー層４１５、上部電極層４１６が順に積層された構成を有している。なお、図１２に示す各層の厚さは実際の厚さに比例するものではない。
【００６９】
各層の機能は第１の実施形態に係る磁気抵抗素子１０と同様であるので説明を省略する。
磁気抵抗素子４１０の各層のうち、フリー層４１５及び上部電極層４１６はパターニングされており絶縁層４１４が部分的に表出している。このようなパターニングは、隣接する磁気抵抗素子（図示せず）との絶縁のためであり、パターニングの形態は図示するものに限られない。
【００７０】
磁気抵抗素子４１０の各層は、各種材料の単層又は積層によって構成されている。図１３は、磁気抵抗素子４１０の各層の構成材料の一例を示す図である。
【００７１】
下部電極層４１２は、Ｔａ層４２１、Ｒｕ層４２２及びＴａ層４２３がこの順で積層された構造とすることができる。下部電極層４１２はこの他にも、各種電極材料からなるものとすることができる。
【００７２】
ピン層４１３は、ＰｔＭｎ層４２４、ＣｏＦｅＢ層４２５、Ｒｕ層４２６及びＣｏＦｅＢ層４２７がこの順で積層された構造とすることができる。ピン層４１３はこの他にも、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｍｎ等のひとつあるいは複数種の金属からからなるものや、ＣｏＦｅやＣｏＦｅＢ等の合金からなる層上にＣｏＢ／Ｐｔ等の垂直磁化人工格子、Ｌ１０規則合金（ＦｅＰｔ、ＣｏＰｔ）、Ｌ１１規則合金（ＣｏＰｔ）、相分離系合金（ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２）、ホイスラー合金（ＣｏＭｎＳｉ）、アモルファス希土類（ＴｂＦｅＣｏ）等の材料が更に積層されたものとすることができる。また、これらの材料にＳｉ、Ｂ、Ｐ等の半金属元素が含まれてもよい。
【００７３】
絶縁層４１４は、単層のＭｇＯ層４２８からなるものとすることができる。
【００７４】
フリー層４１５は、単層のＣｏＦｅ層４２９からなるものとすることができる。フリー層４１５はこの他にも、Ｆｅ及びＣｏの少なくとも一方を含有する材料からなるものとすることができる。また、フリー層４１５は、ＣｏＦｅやＣｏＦｅＢ等の合金からなる層上に、ＣｏＢ／Ｐｔ等の垂直磁化人工格子、Ｌ１０規則合金（ＦｅＰｔ、ＣｏＰｔ等）、Ｌ１１規則合金（ＣｏＰｔ等）、相分離系合金（ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２等）、ホイスラー合金（ＣｏＭｎＳｉ等）、アモルファス希土類（ＴｂＦｅＣｏ等）等の材料が更に積層されたものとすることができる。
【００７５】
上部電極層４１６は、単層のＲｕ層４３０からなるものとすることができる。上部電極層４１６はこの他にも、Ｔａ、Ｃｒ等の各種電極材料及びその積層膜や合金膜、あるいは導電性酸化物膜からなるものとすることができる。
【００７６】
磁気抵抗素子４１０は以上のように構成されている。
【００７７】
［積層体の構成］
磁気抵抗素子４１０は、基板４１１上に上記各層が成膜された「積層体」をパターニングすることにより作成することが可能である。図１４は磁気抵抗素子４１０となる積層体４４０を示す模式図である。
【００７８】
同図に示すように、積層体４４０は、基板４１１上に、Ｔａ層４４１、Ｒｕ層４４２、Ｔａ層４４３、ＰｔＭｎ層４４４、ＣｏＦｅＢ層４４５、Ｒｕ層４４６、ＣｏＦｅＢ層４４７、ＭｇＯ層４４８、ＣｏＦｅ層４４９及びＲｕ層４５０がこの順に積層されて構成されている。積層体４４０の各層は、上記磁気抵抗素子４１０の各層に対応するものであり、各層の材料に応じてその材料は変更され得る。
【００７９】
［積層体の作製方法］
積層体４４０は、基板４１１上に、Ｔａ層４４１、Ｒｕ層４４２、Ｔａ層４４３、ＰｔＭｎ層４４４、ＣｏＦｅＢ層４４５、Ｒｕ層４４６、ＣｏＦｅＢ層４４７、ＭｇＯ層４４８、ＣｏＦｅ層４４９及びＴａ層４５０を順に成膜することによって製造することができる。各層は、スパッタリング法、真空蒸着法等の各種成膜方法によって成膜することが可能である。各層の厚みは例えば、ＭｇＯ層４４８が２ｎｍ、ＣｏＦｅ層４４９が５ｎｍ、Ｔａ層４５０が１０ｎｍとすることができる。積層体４４０はこのようにして作製される。なお、積層体４４０の作製方法はここに示すものに限らない。
【００８０】
このようにして作製された積層体４４０は、ＣｏＦｅ層４４９及びＲｕ層４５０がパターニングされることにより磁気抵抗素子４１０となる。
【００８１】
［積層体のパターニング装置］
積層体４４０のパターニングに用いるパターニング装置について説明する。積層体４４０のパターニングには、第１の実施形態のパターニング装置１００（図４参照）と同様の構成を有するパターニング装置を用いることができる。以下、パターニング装置１００と異なる構成についてのみ説明する。
【００８２】
第１エッチング室１０４及び第２エッチング室１０５のガス導入系２０６から導入されるガスは、第１エッチング室１０４についてＣｌ２／Ｏ２ガス、第２エッチング室１０５についてＣｌ２ガスとすることができる。また、第１エッチング室１０４及び第２エッチング室１０５においてこれら以外のハロゲン系ガス（Ｃｌ２、ＨＢｒ、ＨＩ、ＣＦ４等）をエッチングガスとしてもよい。
【００８３】
第２の実施形態に係るパターニング装置１００は以上のように構成されている。
【００８４】
［積層体のパターニング方法］
パターニング装置１００を用いた、積層体４４０のパターニング方法について説明する。なお、積層体４４０のパターニング方法を示すフローチャートは、第１の実施形態に係るパーニング方法のフローチャート（図７）と同一であるので図示を省略する。
【００８５】
図７に示すように、積層体４４０は次の各工程を経由してパターニングされる。即ち、レジストマスク形成（Ｓｔ１）、第１エッチング（Ｓｔ２）、アッシング（Ｓｔ３）、第２エッチング（Ｓｔ４）、プラズマ処理（Ｓｔ５）である。また、図１５乃至図１８は、各工程における積層体４４０の状態を示す模式図である。
【００８６】
「レジストマスク形成（Ｓｔ１）」
図１５に示すように、積層体４４０の表面、即ち、Ｒｕ層４５０上にレジストマスクＲが形成される。レジストマスクＲの形成は、一般的なフォトリソグラフィ技術を用いてすることが可能である。レジストマスクＲのパターン（形状）は、作製対象の磁気抵抗素子４１０のパターンに応じて適宜決定される。
【００８７】
レジストマスクＲが形成された積層体４４０は、Ｌ／ＵＬ室１０１を介してパターニング装置１００に搬入される。積層体４４０は、搬送室１０２において搬送ロボットにより第１エッチング室１０４に搬入される。
【００８８】
「第１エッチング（Ｓｔ２）」
積層体４４０は第１エッチング室１０４において、レジストマスクＲをエッチングマスクとしてエッチングされる。具体的には、ガス導入系２０６（図５参照）からプラズマ形成空間にＣｌ２/Ｏ２混合ガスが導入され、アンテナ２０７による誘導電場の作用とマグネットユニット２０９による固定磁場の作用と受けてプラズマ化される。Ｃｌ２ガス及びＯ２ガスのそれぞれの流量は、Ｃｌ２：１０〜４０ｓｃｃｍ、Ｏ２：５〜２０ｓｃｃｍとすることができる。また、積層体４４０の温度は室温、チャンバ２０１内の圧力は０．３〜３Ｐａ、アンテナ電力５００〜１５００Ｗ、バイアス電力５０〜１５０Ｗ、エッチング時間３０秒以下とすることができる。
【００８９】
このような条件下でＣｌ２/Ｏ２プラズマが積層体４４０に照射され、Ｒｕ層４５０のうちレジストマスクＲに覆われていない領域がエッチングされる。図１６は、第１エッチング工程によりエッチングされた積層体４４０を示す模式図である。なお、ＣｏＦｅ層４４９は、Ｔａ層４５０とのエッチング性の違いによりこのエッチング工程ではエッチングされない。その後、積層体４４０は搬送ロボットによりアッシング室１０６に搬入される。
【００９０】
「アッシング（Ｓｔ３）」
積層体４４０はアッシング室１０６において、アッシングを施され、レジストマスクＲが除去される。図１７は、レジストマスクＲが除去された積層体４４０を示す模式図である。アッシングは、レジストマスクＲをＨ２、Ｏ２又はＨ２Ｏ等のプラズマに曝露させるプラズマアッシングとすることができる。Ｏ２プラズマを利用する場合のアッシング条件は、Ｏ２圧力１０〜３００Ｐａ、印加電力１０００〜３０００Ｗ、バイアス電力０〜１００Ｗ（ＲＦ）、加熱温度２０〜３００℃、アッシング時間３０秒とすることができる。その後、積層体４４０は搬送ロボットによりプレヒート室１０３に搬入される。なお、このアッシング工程はこの時点では実施せず、後述するプラズマ処理工程（Ｓｔ５）と同時に実施することも可能である。
【００９１】
「第２エッチング（Ｓｔ４）」
積層体４４０はプレヒート室１０３により所定温度まで加熱される。加熱は積層体４４０の温度が１５０〜３５０℃とすることができる。その後、積層体４４０は搬送ロボットにより第２エッチング室１０５に搬入される。なお、積層体４４０は上記アッシング工程（Ｓｔ３）の直後に第２エッチング室１０５に搬入され、第２エッチング室１０５において所定温度まで加熱されるものとすることも可能である。
【００９２】
積層体４４０は加熱後、第２エッチング室１０５において、Ｒｕ層４５０をエッチングマスクとしてエッチングされる。具体的には、ガス導入系２０６（図５参照）からプラズマ形成空間にＣｌ２ガスが導入され、アンテナ２０７による誘導電場の作用とマグネットユニット２０９による固定磁場の作用と受けてプラズマ化される。Ｃｌ２ガスの流量は２０〜１００ｓｃｃｍとすることができる。また、積層体４４０の温度は１５０〜３５０℃、チャンバ２０１内の圧力は０．５〜３Ｐａ、アンテナ電力５００〜３０００Ｗ、バイアス電力０〜５０Ｗ、エッチング時間６０秒以下とすることができる。
【００９３】
このような条件下でＣｌ２プラズマが積層体４４０に照射される。ここで、Ｃｌ２プラズマはＲｕ及びＭｇＯに対するエッチング性を有しない（又は小さい）ため、ＣｏＦｅ層４４９の上層にＲｕ層４５０が存在しない領域がエッチングされる。図１８は、第２エッチング工程においてエッチングされた積層体４４０を示す模式図である。
【００９４】
ここで、本エッチング工程において積層体４４０に曝露されたＣｌ２プラズマの残留成分（以下、エッチング残留成分とする）が積層体４４０に付着している。しかし、積層体４４０は真空環境（又はプロセスガス雰囲気）に収容されているため、エッチング残留成分による積層体４４０の腐食は発生しない。仮に、この時点で積層体４４０を大気中に取り出したとすると、エッチング残留成分、特にＣｌ成分がＣｏあるいはＦｅと反応し、ＣｏＣｌ２、ＣｏＣｌ３、ＦｅＣｌ２、ＦｅＣｌ３等が生成し、積層体４４０の各層が腐食される。これは、Ｃｌに限られず、ハロゲン系ガスのプラズマを本工程に用いた場合も同様である。本工程の後、積層体４４０はプラズマ処理室１０７に搬入される。
【００９５】
「プラズマ処理（Ｓｔ５）」
積層体４４０はプラズマ処理室１０７においてプラズマ処理を施され、上記エッチング残留成分が除去される。具体的には、ガス導入系３０４（図６参照）からプラズマ導入配管３０６にＨ２Ｏガスが導入され、プラズマ源３０５から放射されたマイクロ波等により当該ガスがプラズマ化される。Ｈ２Ｏガスの流量は５００ｓｃｃｍ、圧力は３００Ｐａ、マイクロ波放電電力は２０００Ｗ、プラズマ処理時間は６０ｓｅｃとすることができる。生成されたプラズマはプラズマ導入配管３０６を通じて積層体４４０に照射される。また、同時にヒーター３０２により積層体４４０が所定温度まで加熱される。積層体４４０の加熱温度は２００℃とすることができる。
【００９６】
これにより、積層体４４０に付着しているエッチング残留成分が化学反応を生じる。例えば、上述のようにＣｌ成分が残留している場合にはＨＣｌが生成する。同様に、Ｂｒ成分が残留している場合にはＨＢｒ、Ｉ成分ではＨＩ、Ｆ成分ではＨＦ等がそれぞれ生成する。これらのハロゲン化水素は揮発性を有しており、プラズマ処理室１０７が減圧されているため、さらに積層体４４０がヒーター３０２により加熱されているために速やかに揮発する。
【００９７】
以上のようにして積層体４４０のパターニングがなされ、積層体４４０から図２示す磁気抵抗素子４１０が製造される。上述のようにプラズマ処理工程によってエッチング残留成分が除去されているため、磁気抵抗素子４１０のエッチング残留成分による腐食（アフターコロージョン）の発生を防止することが可能である。
【００９８】
本発明はこの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において変更することが可能である。
【００９９】
上記各実施形態に示した製造方法により製造することが可能な磁気抵抗素子は、上述の構造を有するものに限られず、適宜変更することが可能である。
【実施例】
【０１００】
プラズマ処理工程の有無による影響を確認するため、以下の測定を実施した。上記第１の実施形態係る積層体と同様の積層体を作製し、上記第１の実施形態に係るパターニング方法に従って、エッチング及びプラズマ処理を実施した。作製された磁気抵抗素子に対してＥＰＭＡ（Electron Probe Micro Analyzer：電子線マイクロ分析）による残留Ｃｌ成分の測定を行った。その結果、Ｃｌの特性Ｘ線のカウント数は１００カウント程度であった。これはバックグラウンド程度であり、Ｃｌ成分は残留していないことが確認された。
【０１０１】
比較として、第１の実施形態に係るパターニング方法において、プラズマ処理を施すことなく作製した磁気抵抗素子に対してＥＰＭＡによる残留Ｃｌ成分の測定を行った。その結果、Ｃｌの特性Ｘ線のカウント数は３０００カウントを超えており、Ｃｌ成分が残留していることが確認された。したがって、上記実施形態に係るプラズマ処理により、残留Ｃｌ成分が有効に除去されていることがわかった。
【符号の説明】
【０１０２】
１０…磁気抵抗素子
４０…積層体
１３…ピン層（第１の強磁性層）
１４…絶縁層
１５…フリー層（第２の強磁性層）
１００…パターニング装置
４１０…磁気抵抗素子
４４０…積層体
４１３…ピン層（第１の強磁性層）
４１４…絶縁層
４１５…フリー層（第２の強磁性層）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気抵抗素子の製造方法及び製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁場により電気抵抗が変化する「磁気抵抗効果」を利用した磁気抵抗素子は、ＭＲＡＭ（magnetoresistive random access memory）、磁気ヘッドあるいは磁気センサ等に利用される。磁気抵抗素子は、強磁性層や絶縁層、電極層等が積層された構造を有しており、一般的には、基板上にこれらの材料が順次成膜された積層体をエッチング等によってパターニングすることにより製造される。
【０００３】
ここで、積層体のエッチングにはハロゲン系元素（Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）のプラズマが用いられることが多いが、これらのハロゲン系元素はエッチング後に除去されることが必要である。エッチング後にハロゲン系元素成分が残留している場合、大気中の酸素、水分等と反応して素子を腐食（アフターコロージョン）させてしまうからである。したがって、通常、大気開放前に素子に付着しているハロゲン系元素成分を除去するプロセスが実行される。例えば、特許文献１には、エッチング後にＨ２プラズマ等によりハロゲン系の活性種を除去する工程を有する磁気記録媒体の製造方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１３０１８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の方法は、磁性層と非磁性層とが積層方向に垂直な方向に並ぶ磁気記録媒体に関するものであり、磁性層と非磁性層とが積層方向に並ぶ磁気抵抗素子に対して適用することはできない。
【０００６】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、エッチングに用いられるハロゲン系成分による素子の腐食を防止することが可能な磁気抵抗素子の製造装置及び製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る磁気抵抗素子の製造方法は、基板上に強磁性材料からなる第１の強磁性層を形成する。
酸化マグネシウムからなる絶縁層は、上記第１の強磁性層上に形成される。
Ｆｅ及びＣｏの少なくとも一方を含有する第２の強磁性層は、上記絶縁層上に形成される。
ハロゲン系元素を含むプラズマによるエッチングは、上記基板上に上記第１の強磁性層、上記絶縁層及び上記第２の強磁性層が積層された積層体に対して施される。
上記積層体は、Ｈ２Ｏを含むプラズマであるＨ２Ｏプラズマに曝露される。
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の別の形態に係る磁気抵抗素子の製造方法は、基板上に、強磁性材料からなる第１の強磁性層、酸化マグネシウムからなる絶縁層並びにＦｅ及びＣｏの少なくとも一方を含有する第２の強磁性層が積層された積層体に対して、ハロゲン系元素を含むプラズマによりエッチングを施す。
上記積層体は、Ｈ２Ｏを含むプラズマであるＨ２Ｏプラズマに曝露される。
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る磁気抵抗素子の製造装置は、エッチング室と、プラズマ処理室とを具備する。
上記エッチング室は、処理対象物にハロゲン系元素を含むプラズマを照射するエッチング室と、
上記プラズマ処理室は、上記処理対象物にＨ２Ｏを含むプラズマであるＨ２Ｏプラズマを照射する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態に係る磁気抵抗素子の概略構成を示す模式図である。
【図２】上記磁気抵抗素子の各層の構成材料の例を示す模式図である。
【図３】上記磁気抵抗素子となる積層体の概略構成を示す模式図である。
【図４】上記積層体のパターニング装置の概略構成を示す模式図である。
【図５】上記パターニング装置の第１エッチング室及び第２エッチング室の概略構成を示す模式図である。
【図６】上記パターニング装置のプラズマ処理室の概略構成を示す模式図である。
【図７】上記積層体のパターニング方法を示すフローチャートである。
【図８】上記積層体のレジストマスク形成工程後の状態を示す模式図である。
【図９】上記積層体の第１エッチング工程後の状態を示す模式図である。
【図１０】上記積層体のアッシング工程後の状態を示す模式図である。
【図１１】上記積層体の第２エッチング工程後の状態を示す模式図である。
【図１２】第２の実施形態に係る磁気抵抗素子の概略構成を示す模式図である。
【図１３】上記磁気抵抗素子の各層の構成材料の例を示す模式図である。
【図１４】上記磁気抵抗素子となる積層体の概略構成を示す模式図である。
【図１５】上記積層体のレジストマスク形成工程後の状態を示す模式図である。
【図１６】上記積層体の第１エッチング工程後の状態を示す模式図である。
【図１７】上記積層体のアッシング工程後の状態を示す模式図である。
【図１８】上記積層体の第２エッチング工程後の状態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の一実施形態に係る磁気抵抗素子の製造方法は、基板上に強磁性材料からなる第１の強磁性層を形成する。
酸化マグネシウムからなる絶縁層は、上記第１の強磁性層上に形成される。
Ｆｅ及びＣｏの少なくとも一方を含有する第２の強磁性層は、上記絶縁層上に形成される。
ハロゲン系元素を含むプラズマによるエッチングは、上記基板上に上記第１の強磁性層、上記絶縁層及び上記第２の強磁性層が積層された積層体に対して施される。
上記積層体は、Ｈ２Ｏを含むプラズマであるＨ２Ｏプラズマに曝露される。
【００１２】
ハロゲン系元素（Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）を含むプラズマによりエッチングされた積層体には、エッチングの終了後においてもハロゲン系元素が残留している。この状態の積層体を大気に曝すとハロゲン系元素の残留成分が大気と反応してハロゲン化Ｃｏ（ＣｏＣｌ２、ＣｏＣｌ３等）、ハロゲン化Ｆｅ（ＦｅＣｌ２、ＦｅＣｌ２等）等が生成し、積層体の各層が腐食（アフターコロージョン）する。本実施形態では、エッチング後に積層体をＨ２Ｏプラズマに曝露させることにより、ハロゲン系元素の残留成分を除去し、上記腐食を防止することが可能である。
【００１３】
上記積層体をＨ２Ｏプラズマに曝露させる工程では、上記積層体を２００℃以上に加熱してもよい。
【００１４】
積層体をＨ２Ｏプラズマに曝露させると同時に加熱することにより、ハロゲン系元素の残留成分によるハロゲン化水素（ＨＣｌ、ＨＢｒ等）の生成が促進される。ハロゲン化水素は揮発性を有するため、積層体を加熱することにより残留成分の除去を高速化させることが可能となる。
【００１５】
上記Ｈ２Ｏプラズマは、Ｈ２Ｏに加えＨ２、Ｈｅ、Ｏ２、Ｎ２、Ａｒ、Ｎｅ及びＸｅの何れか一種以上を含むプラズマであってもよい。
【００１６】
Ｈ２ＯにＨ２を加えることによってハロゲン化水素の生成を促進させ、残留成分の除去を高速化させることが可能であり、Ｈ２ＯにＮ２を加えることによってＨ２Ｏラジカルの寿命を延ばすことが可能となる。また、レジストのアッシングとハロゲン系元素の残留成分の除去を同時に実行する場合において、Ｈ２Ｏに不活性ガス（Ａｒ、Ｎｅ、Ｘｅ）を加えることによってアッシング速度や残留成分除去の速度を制御することが可能となる。また、この場合において、Ｈ２ＯにアッシングガスであるＯ２を加えることによって、アッシング速度を高速化させることが可能である。
【００１７】
本発明の一実施形態に係る磁気抵抗素子の製造方法は、基板上に、強磁性材料からなる第１の強磁性層、酸化マグネシウムからなる絶縁層並びにＦｅ及びＣｏの少なくとも一方を含有する第２の強磁性層が積層された積層体に対して、ハロゲン系元素を含むプラズマによりエッチングを施す。
上記積層体は、Ｈ２Ｏを含むプラズマであるＨ２Ｏプラズマに曝露される。
【００１８】
本発明の一実施形態に係る磁気抵抗素子の製造装置は、エッチング室と、プラズマ処理室とを具備する。
上記エッチング室は、処理対象物にハロゲン系元素を含むプラズマを照射するエッチング室と、
上記プラズマ処理室は、上記処理対象物にＨ２Ｏを含むプラズマであるＨ２Ｏプラズマを照射する。
【００１９】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
【００２０】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る磁気抵抗素子について説明する。
【００２１】
［磁気抵抗素子の構成］
図１は、本発明の一実施形態に係る磁気抵抗素子の概略構成を示す断面図である。同図に示すように、磁気抵抗素子１０は基板１１上に、下部電極層１２、ピン層（磁化固定層）１３、絶縁層１４、フリー層１５、上部電極層１６が順に積層された構成を有している。なお、図１に示す各層の厚さは実際の厚さに比例するものではない。磁気抵抗素子１０は、絶縁層１４をトンネル接合層（障壁層）とするトンネル磁気抵抗効果素子（ＴＭＲ(tunnel magneto-resistance)素子）を構成し、例えば、ＳＴＴ−ＭＲＡＭ、磁気ヘッド、磁気センサ等の各種磁気デバイスとして用いられる。
【００２２】
基板１１は、シリコン基板等の半導体基板で構成されるが、これに限られず、セラミック基板やガラス基板であってもよい。下部電極層１２は、磁気抵抗素子１０の下部電極として構成された金属等の導体層である。ピン層１３は、磁化方向が固定された強磁性材料層で構成されている。絶縁層１４は、ピン層１３とフリー層１５との間を接合し、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）で構成される。フリー層１５は、磁化方向が変化可能な強磁性材料層で構成されている。上部電極層１６は、磁気抵抗素子１０の上部電極として構成された金属等の導体層である。
【００２３】
磁気抵抗素子１０の各層のうち、ピン層１３、絶縁層１４、フリー層１５及び上部電極層１６はパターニングされており下部電極層１２が部分的に表出している。このようなパターニングは、隣接する磁気抵抗素子（図示せず）との絶縁のためであり、パターニングの形態は図示するものに限られない。
【００２４】
磁気抵抗素子１０は、ピン層１３の磁化方向とフリー層１５の磁化方向との相違による抵抗値の変化を利用して、情報の記録あるいは読み出しを可能とする。例えば、各層の磁化方向が相互に同一方向（平行）の場合の抵抗値は最も小さく、各層の磁化方向が相互に逆方向（反平行）の場合の抵抗値は最も大きい。そこで、前者の磁化態様を「０」、後者の磁化態様を「１」と各データを規定することによって、当該素子によるデジタル情報の記録あるいは読み出しが可能となる。情報の記録（書き込み）及び読み出しは、ＳＴＴ−ＭＲＡＭの場合、下部電極層１２及び上部電極層１６を通じてのフリー層１５に対する電流の供給制御によって行われる。
【００２５】
磁気抵抗素子１０の各層は、各種材料の単層又は積層によって構成されている。図２は、磁気抵抗素子１０の各層の構成材料の一例を示す図である。
【００２６】
下部電極層１２は、Ｔａ（タンタル）層２１、Ｒｕ（ルテニウム）層２２及びＴａ層２３がこの順で積層された構造とすることができる。下部電極層１２はこの他にも、各種電極材料からなるものとすることができる。
【００２７】
ピン層１３は、ＰｔＭｎ（白金マンガン）層２４、ＣｏＦｅＢ（コバルト鉄ホウ素）層２５、Ｒｕ層２６及びＣｏＦｅＢ層２７がこの順で積層された構造とすることができる。ピン層１３はこの他にも、Ｆｅ（鉄）、Ｃｏ（コバルト）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｉｒ（イリジウム）、Ｐｔ（白金）、Ｍｎ（マンガン）等のひとつあるいは複数種の金属からからなるものや、ＣｏＦｅやＣｏＦｅＢ等の合金からなる層上にＣｏＢ／Ｐｔ等の垂直磁化人工格子、Ｌ１０規則合金（ＦｅＰｔ、ＣｏＰｔ）、Ｌ１１規則合金（ＣｏＰｔ）、相分離系合金（ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２）、ホイスラー合金（ＣｏＭｎＳｉ）、アモルファス希土類（ＴｂＦｅＣｏ）等の材料が更に積層されたものとすることができる。また、これらの材料にＳｉ（シリコン）、Ｂ（ホウ素）、Ｐ（リン）等の半金属元素が含まれてもよい。
【００２８】
絶縁層１４は、単層のＭｇＯ（酸化マンガン）層２８からなるものとすることができる。
【００２９】
フリー層１５は、単層のＣｏＦｅ（コバルト鉄）層２９からなるものとすることができる。フリー層１５はこの他にも、Ｆｅ及びＣｏの少なくとも一方を含有する材料からなるものとすることができる。また、フリー層１５は、ＣｏＦｅやＣｏＦｅＢ等の合金からなる層上に、ＣｏＢ／Ｐｔ等の垂直磁化人工格子、Ｌ１０規則合金（ＦｅＰｔ、ＣｏＰｔ）、Ｌ１１規則合金（ＣｏＰｔ）、相分離系合金（ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２）、ホイスラー合金（ＣｏＭｎＳｉ）、アモルファス希土類（ＴｂＦｅＣｏ）等の材料が更に積層されたものとすることができる。
【００３０】
上部電極層１６は、単層のＴａ層３０からなるものとすることができる。上部電極層１６はこの他にも、各種電極材料からなるものとすることができる。
【００３１】
磁気抵抗素子１０は以上のように構成されている。
【００３２】
［積層体の構成］
磁気抵抗素子１０は、基板１１上に上記各層が成膜された「積層体」をパターニングすることにより作成することが可能である。図３は磁気抵抗素子１０となる積層体４０を示す模式図である。
【００３３】
同図に示すように、積層体４０は、基板１１上に、Ｔａ層４１、Ｒｕ層４２、Ｔａ層４３、ＰｔＭｎ層４４、ＣｏＦｅＢ層４５、Ｒｕ層４６、ＣｏＦｅＢ層４７、ＭｇＯ層４８、ＣｏＦｅ層４９及びＴａ層５０がこの順に積層されて構成されている。積層体４０の各層は、上記磁気抵抗素子１０の各層に対応するものであり、各層の材料に応じてその材料は変更され得る。
【００３４】
［積層体の作製方法］
積層体４０は、基板１１上に、Ｔａ層４１、Ｒｕ層４２、Ｔａ層４３、ＰｔＭｎ層４４、ＣｏＦｅＢ層４５、Ｒｕ層４６、ＣｏＦｅＢ層４７、ＭｇＯ層４８、ＣｏＦｅ層４９及びＴａ層５０を順に成膜することによって製造することができる。各層は、スパッタリング法、真空蒸着法等の各種成膜方法によって成膜することが可能である。各層の厚みは例えば、ＭｇＯ層４８が２ｎｍ、ＣｏＦｅ層４９が５ｎｍ、Ｔａ層５０が１０ｎｍとすることができる。積層体４０はこのようにして作製される。なお、積層体４０の作製方法はここに示すものに限らない。
【００３５】
このようにして作製された積層体４０は、ＰｔＭｎ層４４、ＣｏＦｅＢ層４５、Ｒｕ層４６、ＣｏＦｅＢ層４７、ＭｇＯ層４８、ＣｏＦｅ層４９及びＴａ層５０がパターニングされることにより磁気抵抗素子１０となる。
【００３６】
［積層体のパターニング装置］
積層体４０のパターニングに用いるパターニング装置について説明する。図４は、積層体４０のパターニング装置１００の概略構成を示す模式図である。同図に示すように、パターニング装置１００はマルチチャンバ型装置であり、Ｌ／ＵＬ（ロード／アンロード）室１０１、搬送室１０２、プレヒート室１０３、第１エッチング室１０４、第２エッチング室１０５、アッシング室１０６、プラズマ処理室１０７を有する。
【００３７】
パターニング装置１００は、Ｌ／ＵＬ（ロード／アンロード）室１０１、プレヒート室１０３、第１エッチング室１０４、第２エッチング室１０５、アッシング室１０６、プラズマ処理室１０７がそれぞれ搬送室１０２に接続された構成となっている。なお、パターニング装置１００の構成はここに示すものに限られない。
【００３８】
Ｌ／ＵＬ室１０１は、２重の開閉扉を有し、パターニング装置１００内への積層体４０の搬入及び搬出を行うための室である。搬送室１０２は、図示しない搬送ロボットが設置され、Ｌ／ＵＬ室１０１から搬入された積層体４０を各室に移動させるための室である。
【００３９】
プレヒート室１０３は、積層体４０を加熱するための室であり、室内には図示しないヒーターが設けられている。第１エッチング室１０４及び第２エッチング室１０５は、積層体４０にエッチングを施すための室である。図５は第１エッチング室１０４及び第１エッチング室１０４と同様の構成を有する第２エッチング室１０５の構成を示す模式図である。
【００４０】
同図に示すように第１エッチング室１０４（第２エッチング室１０５も同様、以下略）には、チャンバ２０１が設けられている。チャンバ２０１には、チャンバ２０１内を真空排気するための真空排気系２０２が接続されている。真空排気系２０２は、ターボ分子ポンプ等の真空ポンプとその配管によって構成されている。チャンバ２０１の内部には、積層体４０を支持するステージ２０３が設置されている。ステージ２０３の上面には、載置された積層体４０を保持する静電チャックが具備されており、チャック後にステージ２０３と積層体４０の間にＨｅ（ヘリウム）ガスを導入する。このＨｅガスを熱媒体として、ステージ２０３の温度を積層体４０に伝導させることができると同時に、積層体４０全面の均熱を図る機構となっている。
【００４１】
また、エッチング室１０４には、ステージ２０３の内部において熱媒体を温度管理しながら循環させるチラー循環ユニット２０４が設けられている。チラー循環ユニット２０４は、ステージ２０３を所定温度に保持することが可能である。熱媒体としては市販の熱媒体（液体）を用いることができ、チラー循環ユニット２０４によって、ステージ２０３に熱媒体が供給される。
【００４２】
別の方法としては，ステージ２０３の加熱はチラー循環ユニット２０４からの熱媒体にはよらず、ステージ２０３に内蔵されたヒーター線による加熱機構とすることができる。チラーによる加熱の場合には最高加熱温度が２００℃程度であるのに対し、ヒーター線による場合は４５０℃まで加熱することが可能となる。但し、各所にあるOリングなどが溶けるなどの不具合を防止するため、断熱板を介した上でチャンバ２０３の壁と接する側をこれまでとは逆にチラーにより冷却する必要がある。
【００４３】
ステージ２０３の周囲にはプラズマ形成空間を区画する防着板２０５が設けられており、プラズマ形成空間には、エッチングガス（エッチング用のプラズマの元となるガス）を導入するためのガス導入系２０６が接続されている。ガス導入系２０６は、ガスボンベ等のガス源とその配管、配管上に設けられたマスフローコントローラによって構成されている。エッチングガスは第１エッチング室１０４ではＣｌ２／ＢＣｌ３混合ガス、第２エッチング室１０５ではＡｒ／Ｏ２／Ｃｌ２混合ガスとすることができる。また、第１エッチング室１０４及び第２エッチング室１０５においてこれら以外のハロゲン系ガス（Ｃｌ２、ＨＢｒ、ＨＩ、ＣＦ４等）をエッチングガスとしてもよい。
【００４４】
さらに、エッチング室１０４には、プラズマの発生機構として、アンテナ２０７、高周波電源２０８及びマグネットユニット２０９が設けられている。アンテナ２０７は、プラズマ形成空間の上部を閉塞する蓋体２１０の上部に配置されており、高周波電源２０８に接続されることで、プラズマ形成空間に高周波誘導電場を形成する。マグネットユニット２０９は、蓋体２１０の上部に設置されており、プラズマ形成空間に固定磁場を形成する。ガス導入系２０６を介してプラズマ形成空間へ導入されたエッチングガスは、アンテナ２０７による誘導電場の作用とマグネットユニット２０９による固定磁場の作用とを受けてプラズマ化する。また、エッチング室１０４には、プラズマ中のイオンをステージ２０３側へ引き付けるバイアス電源２１１が設けられても良い。バイアス電源２１１は、高周波電源で構成することができる。
【００４５】
アッシング室１０６は、積層体４０に塗布されるレジストマスク（後述）を除去するための室である。アッシング室１０６には、プラズマアッシングのためのプラズマ発生機構（図示せず）が収容されている。プラズマ発生機構はＩＣＰ(Inductively coupled plasma：誘導結合プラズマ)型、マイクロ波型等の種々のものがあるが、任意のものを用いることが可能である。
【００４６】
プラズマ処理室１０７は、積層体４０にプラズマ処理を施すための室である。図６は、プラズマ処理室１０７の概略構成を示す模式図である。同図に示すようにプラズマ処理室１０７は、チャンバ３０１、ヒーター３０２、真空排気系３０３、ガス導入系３０４、プラズマ源３０５及びプラズマ導入配管３０６を有する。ヒーター３０２には、ヒーター３０２上に載置された積層体４０が示されている。
【００４７】
ヒーター３０２はチャンバ３０１に収容されており、チャンバ３０１には真空排気系３０３が接続されている。チャンバ３０１の積層体４０に対向する面には、プラズマ導入配管３０６が接続されており、プラズマ源３０５はプラズマ導入配管３０６を介してチャンバ３０１に接続されている。また、プラズマ導入配管３０６のプラズマ源３０５近傍には、ガス導入系３０４が接続されている。
【００４８】
ヒーター３０２は積層体４０を加熱し、ハロゲン系元素の気化（後述）を促進するためのものである。ヒーター３０２は積層体４０を例えば２００℃以上に加熱することが可能なものとすることができる。真空排気系３０３は、ドライポンプ等の真空ポンプとその配管によって構成されている。
【００４９】
ガス導入系３０４は、ガスボンベ等のガス源とその配管、配管上に設けられたマスフローコントローラによって構成されている。本実施形態では、プラズマの元となるガスとしてＨ２Ｏガスをプラズマ導入配管３０６に供給するものとすることができる。なお、Ｈ２Ｏは、液体の状態で供給され、気化器によって水蒸気とされるものとすることができる。また、プラズマの元となるガスとして、Ｈ２ＯにＨ２、Ｈｅ、Ｏ２、Ｎ２、Ａｒ、Ｎｅ及びＸｅの中から１種類以上を混合したガスを用いてもよい。
【００５０】
Ｈ２ＯにＨ２を加えることによってハロゲン化水素の生成を促進させ、残留成分の除去を高速化させることが可能であり、Ｈ２ＯにＮ２を加えることによってＨ２Ｏラジカルの寿命を延ばすことが可能となる。また、レジストのアッシングとハロゲン系元素の残留成分の除去を同時に実行する場合（後述）において、Ｈ２Ｏに不活性ガス（Ａｒ、Ｎｅ、Ｘｅ）を加えることによってアッシング速度や残留成分除去の速度を制御することが可能となる。また、この場合において、Ｈ２ＯにアッシングガスであるＯ２を加えることによって、アッシング速度を高速化させることが可能である。
【００５１】
プラズマ源３０５はマイクロ波プラズマ源、高周波プラズマ源又は低周波プラズマ源とすることができる。プラズマの発生方式はＩＣＰ(Inductively coupled plasma：誘導結合プラズマ)やＣＣＰ（CapacitivelyCoupledPlasma：容量結合プラズマ）であってもよく、電極形状もコイル状、平行平板状とすることができる。また、高周波放電の場合、プラズマ源３０５と積層体４０の間にアース電位のメッシュを挿入し、ラジカルのみを積層体４０に照射する構造とすることも可能である。
【００５２】
プラズマ処理室１０７では真空排気系３０３によってチャンバ３０１内が真空排気された状態で、ヒーター３０２によって積層体４０が加熱される。積層体４０が所定温度に到達した段階でプラズマ源３０５からマイクロ波プラズマ等が放射され、ガス導入系３０４から導入されたガスに照射される。生成したプラズマはプラズマ導入配管３０６を通じてチャンバ３０１に流入し、積層体４０に照射される。なお、プラズマ処理室１０７はここに示す構成に限られず、積層体４０を加熱した状態でＨ２Ｏ等のプラズマを積層体４０に照射することが可能な構成とすることができる。
【００５３】
パターニング装置１００は以上のように構成されている。なお、パターニング装置１００において、アッシング室１０６とプラズマ処理室１０７は別の室としたが、これらをひとつの室とすることも可能である。
【００５４】
［積層体のパターニング方法］
パターニング装置１００を用いた、積層体４０のパターニング方法について説明する。図７は積層体４０のパターニング方法を示すフローチャートである。同図に示すように、積層体４０は次の各工程を経由してパターニングされる。即ち、レジストマスク形成（Ｓｔ１）、第１エッチング（Ｓｔ２）、アッシング（Ｓｔ３）、第２エッチング（Ｓｔ４）、プラズマ処理（Ｓｔ５）である。また、図８乃至１１は、各工程における積層体４０の状態を示す模式図である。
【００５５】
「レジストマスク形成（Ｓｔ１）」
図８に示すように、積層体４０の表面、即ち、Ｔａ層５０上にレジストマスクＲが形成される。レジストマスクＲの形成は、一般的なフォトリソグラフィ技術を用いてすることが可能である。レジストマスクＲのパターン（形状）は、作製対象の磁気抵抗素子１０のパターンに応じて適宜決定される。
【００５６】
レジストマスクＲが形成された積層体４０は、Ｌ／ＵＬ室１０１を介してパターニング装置１００に搬入される。積層体４０は、搬送室１０２において搬送ロボットにより第１エッチング室１０４に搬入される。
【００５７】
「第１エッチング（Ｓｔ２）」
積層体４０は第１エッチング室１０４において、レジストマスクＲをエッチングマスクとしてエッチングされる。具体的には、ガス導入系２０６（図５参照）からプラズマ形成空間にＣｌ２/ＢＣｌ３混合ガスが導入され、アンテナ２０７による誘導電場の作用とマグネットユニット２０９による固定磁場の作用と受けてプラズマ化される。Ｃｌ２ガス及びＢＣｌ３ガスのそれぞれの流量は、Ｃｌ２：１０〜４０ｓｃｃｍ、ＢＣｌ３：１０〜４０ｓｃｃｍとすることができる。また、積層体４０の温度は室温、チャンバ２０１内の圧力は０．３〜３Ｐａ、アンテナ電力は５００〜１５００Ｗ、バイアス電力は５０〜１５０Ｗ、エッチング時間は１５秒以下とすることができる。
【００５８】
このような条件下でＣｌ２/ＢＣｌ３プラズマが積層体４０に照射され、Ｔａ層５０のうちレジストマスクＲに覆われていない領域がエッチングされる。図９は、第１エッチング工程によりエッチングされた積層体４０を示す模式図である。なお、ＣｏＦｅ層４９は、Ｔａ層５０とのエッチング性の違いによりこのエッチング工程ではエッチングされない。その後、積層体４０は搬送ロボットによりアッシング室１０６に搬入される。
【００５９】
「アッシング（Ｓｔ３）」
積層体４０はアッシング室１０６において、アッシングを施され、レジストマスクＲが除去される。図１０は、レジストマスクＲが除去された積層体４０を示す模式図である。アッシングは、レジストマスクＲをＨ２、Ｏ２又はＨ２Ｏ等のプラズマに曝露させるプラズマアッシングとすることができる。Ｏ２プラズマを利用する場合のアッシング条件は、Ｏ２圧力１０〜３００Ｐａ、印加電力１０００〜３０００Ｗ、バイアス電力０〜１００Ｗ（ＲＦ）、加熱温度２０〜３００℃、アッシング時間３０秒とすることができる。その後、積層体４０は搬送ロボットによりプレヒート室１０３に搬入される。なお、このアッシング工程はこの時点では実施せず、後述するプラズマ処理工程（Ｓｔ５）と同時に実施することも可能である。
【００６０】
「第２エッチング（Ｓｔ４）」
積層体４０はプレヒート室１０３により所定温度まで加熱される。所定温度は１５０〜３００℃とすることができる。その後、積層体４０は搬送ロボットにより第２エッチング室１０５に搬入される。なお、積層体４０は上記アッシング工程（Ｓｔ３）の直後に第２エッチング室１０５に搬入され、第２エッチング室１０５において所定温度まで加熱されるものとすることも可能である。
【００６１】
積層体４０は加熱後、第２エッチング室１０５において、Ｔａ層５０をエッチングマスクとしてエッチングされる。具体的には、ガス導入系２０６（図５参照）からプラズマ形成空間にＡｒ/Ｏ２/Ｃｌ２混合ガスが導入され、アンテナ２０７による誘導電場の作用とマグネットユニット２０９による固定磁場の作用と受けてプラズマ化される。Ａｒガス、Ｏ２ガス及びＣｌ２ガスのそれぞれの流量は、Ａｒ：５〜４０ｓｃｃｍ、Ｏ２：１０〜３０ｓｃｃｍ、Ｃｌ２：５〜５０ｓｃｃｍとすることができる。また、積層体４０の温度は１５０〜３００℃、チャンバ２０１内の圧力は０．３〜３Ｐａ、アンテナ電力は５００〜１５００Ｗ、バイアス電力は３００〜８００Ｗ、エッチング時間は３０〜２００秒とすることができる。
【００６２】
このような条件下でＡｒ/Ｏ２/Ｃｌ２プラズマが積層体４０に照射される。ここで、Ａｒ/Ｏ２/Ｃｌ２プラズマはＴａに対するエッチング性を有しない（又は小さい）ため、ＣｏＦｅ層４９〜ＰｔＭｎ層４４（ＣｏＦｅ層４９とＰｔＭｎ層４４及びこれら２層の間に挟まれた各層を意味する、以下同様）のうち、上層にＴａ層５０が存在しない領域がエッチングされる。図１１は、第２エッチング工程においてエッチングされた積層体４０を示す模式図である。
【００６３】
ここで、本エッチング工程において積層体４０に曝露されたＡｒ/Ｏ２/Ｃｌ２プラズマの
残留成分（以下、エッチング残留成分とする）が積層体４０に付着している。しかし、積層体４０は真空環境（又はプロセスガス雰囲気）に収容されているため、エッチング残留成分による積層体４０の腐食は発生しない。仮に、この時点で積層体４０を大気中に取り出したとすると、エッチング残留成分、特にＣｌ成分がＣｏあるいはＦｅと反応し、ＣｏＣｌ２、ＣｏＣｌ３、ＦｅＣｌ２、ＦｅＣｌ３等が生成し、積層体４０の各層が腐食される。これは、Ｃｌに限られず、ハロゲン系ガスのプラズマを本工程に用いた場合も同様である。本工程の後、積層体４０はプラズマ処理室１０７に搬入される。
【００６４】
「プラズマ処理（Ｓｔ５）」
積層体４０はプラズマ処理室１０７においてプラズマ処理を施され、上記エッチング残留成分が除去される。具体的には、ガス導入系３０４（図６参照）からプラズマ導入配管３０６にＨ２Ｏガスが導入され、プラズマ源３０５から放射されたマイクロ波等により当該ガスがプラズマ化される。Ｈ２Ｏガスの流量は５００ｓｃｃｍ、圧力は３００Ｐａ、マイクロ波放電電力は２０００Ｗ、プラズマ処理時間は６０ｓｅｃとすることができる。生成されたプラズマはプラズマ導入配管３０６を通じて積層体４０に照射される。また、同時にヒーター３０２により積層体４０が所定温度まで加熱される。積層体４０の加熱温度は２００℃とすることができる。
【００６５】
これにより、積層体４０に付着しているエッチング残留成分が化学反応を生じる。例えば、上述のようにＣｌ成分が残留している場合にはＨＣｌが生成する。同様に、Ｂｒ（臭素）成分が残留している場合にはＨＢｒ、Ｉ（ヨウ素）成分ではＨＩ、Ｆ（フッ素）成分ではＨＦ等がそれぞれ生成する。これらのハロゲン化水素は揮発性を有しており、プラズマ処理室１０７が減圧されているため、さらに積層体４０がヒーター３０２により加熱されているために速やかに揮発する。
【００６６】
以上のようにして積層体４０のパターニングがなされ、積層体４０から図２示す磁気抵抗素子１０が製造される。上述のようにプラズマ処理工程によってエッチング残留成分が除去されているため、磁気抵抗素子１０のエッチング残留成分による腐食（アフターコロージョン）の発生を防止することが可能である。
【００６７】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る磁気抵抗素子について説明する。
第２の実施形態では、第１の実施形態に対して、磁気抵抗素子の素子構造が異なり、エッチング種、エッチングの順序等が異なる。
【００６８】
［磁気抵抗素子の構成］
図１２は、本発明の一実施形態に係る磁気抵抗素子の概略構成を示す断面図である。同図に示すように、磁気抵抗素子４１０は基板４１１上に、下部電極層４１２、ピン層（磁化固定層）４１３、絶縁層４１４、フリー層４１５、上部電極層４１６が順に積層された構成を有している。なお、図１２に示す各層の厚さは実際の厚さに比例するものではない。
【００６９】
各層の機能は第１の実施形態に係る磁気抵抗素子１０と同様であるので説明を省略する。
磁気抵抗素子４１０の各層のうち、フリー層４１５及び上部電極層４１６はパターニングされており絶縁層４１４が部分的に表出している。このようなパターニングは、隣接する磁気抵抗素子（図示せず）との絶縁のためであり、パターニングの形態は図示するものに限られない。
【００７０】
磁気抵抗素子４１０の各層は、各種材料の単層又は積層によって構成されている。図１３は、磁気抵抗素子４１０の各層の構成材料の一例を示す図である。
【００７１】
下部電極層４１２は、Ｔａ層４２１、Ｒｕ層４２２及びＴａ層４２３がこの順で積層された構造とすることができる。下部電極層４１２はこの他にも、各種電極材料からなるものとすることができる。
【００７２】
ピン層４１３は、ＰｔＭｎ層４２４、ＣｏＦｅＢ層４２５、Ｒｕ層４２６及びＣｏＦｅＢ層４２７がこの順で積層された構造とすることができる。ピン層４１３はこの他にも、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｍｎ等のひとつあるいは複数種の金属からからなるものや、ＣｏＦｅやＣｏＦｅＢ等の合金からなる層上にＣｏＢ／Ｐｔ等の垂直磁化人工格子、Ｌ１０規則合金（ＦｅＰｔ、ＣｏＰｔ）、Ｌ１１規則合金（ＣｏＰｔ）、相分離系合金（ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２）、ホイスラー合金（ＣｏＭｎＳｉ）、アモルファス希土類（ＴｂＦｅＣｏ）等の材料が更に積層されたものとすることができる。また、これらの材料にＳｉ、Ｂ、Ｐ等の半金属元素が含まれてもよい。
【００７３】
絶縁層４１４は、単層のＭｇＯ層４２８からなるものとすることができる。
【００７４】
フリー層４１５は、単層のＣｏＦｅ層４２９からなるものとすることができる。フリー層４１５はこの他にも、Ｆｅ及びＣｏの少なくとも一方を含有する材料からなるものとすることができる。また、フリー層４１５は、ＣｏＦｅやＣｏＦｅＢ等の合金からなる層上に、ＣｏＢ／Ｐｔ等の垂直磁化人工格子、Ｌ１０規則合金（ＦｅＰｔ、ＣｏＰｔ等）、Ｌ１１規則合金（ＣｏＰｔ等）、相分離系合金（ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２等）、ホイスラー合金（ＣｏＭｎＳｉ等）、アモルファス希土類（ＴｂＦｅＣｏ等）等の材料が更に積層されたものとすることができる。
【００７５】
上部電極層４１６は、単層のＲｕ層４３０からなるものとすることができる。上部電極層４１６はこの他にも、Ｔａ、Ｃｒ等の各種電極材料及びその積層膜や合金膜、あるいは導電性酸化物膜からなるものとすることができる。
【００７６】
磁気抵抗素子４１０は以上のように構成されている。
【００７７】
［積層体の構成］
磁気抵抗素子４１０は、基板４１１上に上記各層が成膜された「積層体」をパターニングすることにより作成することが可能である。図１４は磁気抵抗素子４１０となる積層体４４０を示す模式図である。
【００７８】
同図に示すように、積層体４４０は、基板４１１上に、Ｔａ層４４１、Ｒｕ層４４２、Ｔａ層４４３、ＰｔＭｎ層４４４、ＣｏＦｅＢ層４４５、Ｒｕ層４４６、ＣｏＦｅＢ層４４７、ＭｇＯ層４４８、ＣｏＦｅ層４４９及びＲｕ層４５０がこの順に積層されて構成されている。積層体４４０の各層は、上記磁気抵抗素子４１０の各層に対応するものであり、各層の材料に応じてその材料は変更され得る。
【００７９】
［積層体の作製方法］
積層体４４０は、基板４１１上に、Ｔａ層４４１、Ｒｕ層４４２、Ｔａ層４４３、ＰｔＭｎ層４４４、ＣｏＦｅＢ層４４５、Ｒｕ層４４６、ＣｏＦｅＢ層４４７、ＭｇＯ層４４８、ＣｏＦｅ層４４９及びＴａ層４５０を順に成膜することによって製造することができる。各層は、スパッタリング法、真空蒸着法等の各種成膜方法によって成膜することが可能である。各層の厚みは例えば、ＭｇＯ層４４８が２ｎｍ、ＣｏＦｅ層４４９が５ｎｍ、Ｔａ層４５０が１０ｎｍとすることができる。積層体４４０はこのようにして作製される。なお、積層体４４０の作製方法はここに示すものに限らない。
【００８０】
このようにして作製された積層体４４０は、ＣｏＦｅ層４４９及びＲｕ層４５０がパターニングされることにより磁気抵抗素子４１０となる。
【００８１】
［積層体のパターニング装置］
積層体４４０のパターニングに用いるパターニング装置について説明する。積層体４４０のパターニングには、第１の実施形態のパターニング装置１００（図４参照）と同様の構成を有するパターニング装置を用いることができる。以下、パターニング装置１００と異なる構成についてのみ説明する。
【００８２】
第１エッチング室１０４及び第２エッチング室１０５のガス導入系２０６から導入されるガスは、第１エッチング室１０４についてＣｌ２／Ｏ２ガス、第２エッチング室１０５についてＣｌ２ガスとすることができる。また、第１エッチング室１０４及び第２エッチング室１０５においてこれら以外のハロゲン系ガス（Ｃｌ２、ＨＢｒ、ＨＩ、ＣＦ４等）をエッチングガスとしてもよい。
【００８３】
第２の実施形態に係るパターニング装置１００は以上のように構成されている。
【００８４】
［積層体のパターニング方法］
パターニング装置１００を用いた、積層体４４０のパターニング方法について説明する。なお、積層体４４０のパターニング方法を示すフローチャートは、第１の実施形態に係るパーニング方法のフローチャート（図７）と同一であるので図示を省略する。
【００８５】
図７に示すように、積層体４４０は次の各工程を経由してパターニングされる。即ち、レジストマスク形成（Ｓｔ１）、第１エッチング（Ｓｔ２）、アッシング（Ｓｔ３）、第２エッチング（Ｓｔ４）、プラズマ処理（Ｓｔ５）である。また、図１５乃至図１８は、各工程における積層体４４０の状態を示す模式図である。
【００８６】
「レジストマスク形成（Ｓｔ１）」
図１５に示すように、積層体４４０の表面、即ち、Ｒｕ層４５０上にレジストマスクＲが形成される。レジストマスクＲの形成は、一般的なフォトリソグラフィ技術を用いてすることが可能である。レジストマスクＲのパターン（形状）は、作製対象の磁気抵抗素子４１０のパターンに応じて適宜決定される。
【００８７】
レジストマスクＲが形成された積層体４４０は、Ｌ／ＵＬ室１０１を介してパターニング装置１００に搬入される。積層体４４０は、搬送室１０２において搬送ロボットにより第１エッチング室１０４に搬入される。
【００８８】
「第１エッチング（Ｓｔ２）」
積層体４４０は第１エッチング室１０４において、レジストマスクＲをエッチングマスクとしてエッチングされる。具体的には、ガス導入系２０６（図５参照）からプラズマ形成空間にＣｌ２/Ｏ２混合ガスが導入され、アンテナ２０７による誘導電場の作用とマグネットユニット２０９による固定磁場の作用と受けてプラズマ化される。Ｃｌ２ガス及びＯ２ガスのそれぞれの流量は、Ｃｌ２：１０〜４０ｓｃｃｍ、Ｏ２：５〜２０ｓｃｃｍとすることができる。また、積層体４４０の温度は室温、チャンバ２０１内の圧力は０．３〜３Ｐａ、アンテナ電力５００〜１５００Ｗ、バイアス電力５０〜１５０Ｗ、エッチング時間３０秒以下とすることができる。
【００８９】
このような条件下でＣｌ２/Ｏ２プラズマが積層体４４０に照射され、Ｒｕ層４５０のうちレジストマスクＲに覆われていない領域がエッチングされる。図１６は、第１エッチング工程によりエッチングされた積層体４４０を示す模式図である。なお、ＣｏＦｅ層４４９は、Ｔａ層４５０とのエッチング性の違いによりこのエッチング工程ではエッチングされない。その後、積層体４４０は搬送ロボットによりアッシング室１０６に搬入される。
【００９０】
「アッシング（Ｓｔ３）」
積層体４４０はアッシング室１０６において、アッシングを施され、レジストマスクＲが除去される。図１７は、レジストマスクＲが除去された積層体４４０を示す模式図である。アッシングは、レジストマスクＲをＨ２、Ｏ２又はＨ２Ｏ等のプラズマに曝露させるプラズマアッシングとすることができる。Ｏ２プラズマを利用する場合のアッシング条件は、Ｏ２圧力１０〜３００Ｐａ、印加電力１０００〜３０００Ｗ、バイアス電力０〜１００Ｗ（ＲＦ）、加熱温度２０〜３００℃、アッシング時間３０秒とすることができる。その後、積層体４４０は搬送ロボットによりプレヒート室１０３に搬入される。なお、このアッシング工程はこの時点では実施せず、後述するプラズマ処理工程（Ｓｔ５）と同時に実施することも可能である。
【００９１】
「第２エッチング（Ｓｔ４）」
積層体４４０はプレヒート室１０３により所定温度まで加熱される。加熱は積層体４４０の温度が１５０〜３５０℃とすることができる。その後、積層体４４０は搬送ロボットにより第２エッチング室１０５に搬入される。なお、積層体４４０は上記アッシング工程（Ｓｔ３）の直後に第２エッチング室１０５に搬入され、第２エッチング室１０５において所定温度まで加熱されるものとすることも可能である。
【００９２】
積層体４４０は加熱後、第２エッチング室１０５において、Ｒｕ層４５０をエッチングマスクとしてエッチングされる。具体的には、ガス導入系２０６（図５参照）からプラズマ形成空間にＣｌ２ガスが導入され、アンテナ２０７による誘導電場の作用とマグネットユニット２０９による固定磁場の作用と受けてプラズマ化される。Ｃｌ２ガスの流量は２０〜１００ｓｃｃｍとすることができる。また、積層体４４０の温度は１５０〜３５０℃、チャンバ２０１内の圧力は０．５〜３Ｐａ、アンテナ電力５００〜３０００Ｗ、バイアス電力０〜５０Ｗ、エッチング時間６０秒以下とすることができる。
【００９３】
このような条件下でＣｌ２プラズマが積層体４４０に照射される。ここで、Ｃｌ２プラズマはＲｕ及びＭｇＯに対するエッチング性を有しない（又は小さい）ため、ＣｏＦｅ層４４９の上層にＲｕ層４５０が存在しない領域がエッチングされる。図１８は、第２エッチング工程においてエッチングされた積層体４４０を示す模式図である。
【００９４】
ここで、本エッチング工程において積層体４４０に曝露されたＣｌ２プラズマの残留成分（以下、エッチング残留成分とする）が積層体４４０に付着している。しかし、積層体４４０は真空環境（又はプロセスガス雰囲気）に収容されているため、エッチング残留成分による積層体４４０の腐食は発生しない。仮に、この時点で積層体４４０を大気中に取り出したとすると、エッチング残留成分、特にＣｌ成分がＣｏあるいはＦｅと反応し、ＣｏＣｌ２、ＣｏＣｌ３、ＦｅＣｌ２、ＦｅＣｌ３等が生成し、積層体４４０の各層が腐食される。これは、Ｃｌに限られず、ハロゲン系ガスのプラズマを本工程に用いた場合も同様である。本工程の後、積層体４４０はプラズマ処理室１０７に搬入される。
【００９５】
「プラズマ処理（Ｓｔ５）」
積層体４４０はプラズマ処理室１０７においてプラズマ処理を施され、上記エッチング残留成分が除去される。具体的には、ガス導入系３０４（図６参照）からプラズマ導入配管３０６にＨ２Ｏガスが導入され、プラズマ源３０５から放射されたマイクロ波等により当該ガスがプラズマ化される。Ｈ２Ｏガスの流量は５００ｓｃｃｍ、圧力は３００Ｐａ、マイクロ波放電電力は２０００Ｗ、プラズマ処理時間は６０ｓｅｃとすることができる。生成されたプラズマはプラズマ導入配管３０６を通じて積層体４４０に照射される。また、同時にヒーター３０２により積層体４４０が所定温度まで加熱される。積層体４４０の加熱温度は２００℃とすることができる。
【００９６】
これにより、積層体４４０に付着しているエッチング残留成分が化学反応を生じる。例えば、上述のようにＣｌ成分が残留している場合にはＨＣｌが生成する。同様に、Ｂｒ成分が残留している場合にはＨＢｒ、Ｉ成分ではＨＩ、Ｆ成分ではＨＦ等がそれぞれ生成する。これらのハロゲン化水素は揮発性を有しており、プラズマ処理室１０７が減圧されているため、さらに積層体４４０がヒーター３０２により加熱されているために速やかに揮発する。
【００９７】
以上のようにして積層体４４０のパターニングがなされ、積層体４４０から図２示す磁気抵抗素子４１０が製造される。上述のようにプラズマ処理工程によってエッチング残留成分が除去されているため、磁気抵抗素子４１０のエッチング残留成分による腐食（アフターコロージョン）の発生を防止することが可能である。
【００９８】
本発明はこの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において変更することが可能である。
【００９９】
上記各実施形態に示した製造方法により製造することが可能な磁気抵抗素子は、上述の構造を有するものに限られず、適宜変更することが可能である。
【実施例】
【０１００】
プラズマ処理工程の有無による影響を確認するため、以下の測定を実施した。上記第１の実施形態係る積層体と同様の積層体を作製し、上記第１の実施形態に係るパターニング方法に従って、エッチング及びプラズマ処理を実施した。作製された磁気抵抗素子に対してＥＰＭＡ（Electron Probe Micro Analyzer：電子線マイクロ分析）による残留Ｃｌ成分の測定を行った。その結果、Ｃｌの特性Ｘ線のカウント数は１００カウント程度であった。これはバックグラウンド程度であり、Ｃｌ成分は残留していないことが確認された。
【０１０１】
比較として、第１の実施形態に係るパターニング方法において、プラズマ処理を施すことなく作製した磁気抵抗素子に対してＥＰＭＡによる残留Ｃｌ成分の測定を行った。その結果、Ｃｌの特性Ｘ線のカウント数は３０００カウントを超えており、Ｃｌ成分が残留していることが確認された。したがって、上記実施形態に係るプラズマ処理により、残留Ｃｌ成分が有効に除去されていることがわかった。
【符号の説明】
【０１０２】
１０…磁気抵抗素子
４０…積層体
１３…ピン層（第１の強磁性層）
１４…絶縁層
１５…フリー層（第２の強磁性層）
１００…パターニング装置
４１０…磁気抵抗素子
４４０…積層体
４１３…ピン層（第１の強磁性層）
４１４…絶縁層
４１５…フリー層（第２の強磁性層）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に強磁性材料からなる第１の強磁性層を形成し、
前記第１の強磁性層上に、酸化マグネシウムからなる絶縁層を形成し、
前記絶縁層上に、Ｆｅ及びＣｏの少なくとも一方を含有する第２の強磁性層を形成し、
前記基板上に前記第１の強磁性層、前記絶縁層及び前記第２の強磁性層が積層された積層体に対して、ハロゲン系元素を含むプラズマによりエッチングを施し、
前記積層体をＨ２Ｏを含むプラズマであるＨ２Ｏプラズマに曝露させる
磁気抵抗素子の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の磁気抵抗素子の製造方法であって、
前記積層体をＨ２Ｏプラズマに曝露させる工程では、前記積層体を２００℃以上に加熱する
磁気抵抗素子の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の磁気抵抗素子の製造方法であって、
前記Ｈ２Ｏプラズマは、Ｈ２Ｏに加えＨ２、Ｈｅ、Ｏ２、Ｎ２、Ａｒ、Ｎｅ及びＸｅの何れか一種以上を含むプラズマである
磁気抵抗素子の製造方法。
【請求項４】
基板上に、強磁性材料からなる第１の強磁性層、酸化マグネシウムからなる絶縁層並びにＦｅ及びＣｏの少なくとも一方を含有する第２の強磁性層が積層された積層体に対して、ハロゲン系元素を含むプラズマによりエッチングを施し、
前記積層体をＨ２Ｏを含むプラズマであるＨ２Ｏプラズマに曝露させる
磁気抵抗素子の製造方法。
【請求項５】
処理対象物にハロゲン系元素を含むプラズマを照射するエッチング室と、
前記処理対象物にＨ２Ｏを含むプラズマであるＨ２Ｏプラズマを照射するプラズマ処理室と
を具備する磁気抵抗素子の製造装置。
【請求項１】
基板上に強磁性材料からなる第１の強磁性層を形成し、
前記第１の強磁性層上に、酸化マグネシウムからなる絶縁層を形成し、
前記絶縁層上に、Ｆｅ及びＣｏの少なくとも一方を含有する第２の強磁性層を形成し、
前記基板上に前記第１の強磁性層、前記絶縁層及び前記第２の強磁性層が積層された積層体に対して、ハロゲン系元素を含むプラズマによりエッチングを施し、
前記積層体をＨ２Ｏを含むプラズマであるＨ２Ｏプラズマに曝露させる
磁気抵抗素子の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の磁気抵抗素子の製造方法であって、
前記積層体をＨ２Ｏプラズマに曝露させる工程では、前記積層体を２００℃以上に加熱する
磁気抵抗素子の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の磁気抵抗素子の製造方法であって、
前記Ｈ２Ｏプラズマは、Ｈ２Ｏに加えＨ２、Ｈｅ、Ｏ２、Ｎ２、Ａｒ、Ｎｅ及びＸｅの何れか一種以上を含むプラズマである
磁気抵抗素子の製造方法。
【請求項４】
基板上に、強磁性材料からなる第１の強磁性層、酸化マグネシウムからなる絶縁層並びにＦｅ及びＣｏの少なくとも一方を含有する第２の強磁性層が積層された積層体に対して、ハロゲン系元素を含むプラズマによりエッチングを施し、
前記積層体をＨ２Ｏを含むプラズマであるＨ２Ｏプラズマに曝露させる
磁気抵抗素子の製造方法。
【請求項５】
処理対象物にハロゲン系元素を含むプラズマを照射するエッチング室と、
前記処理対象物にＨ２Ｏを含むプラズマであるＨ２Ｏプラズマを照射するプラズマ処理室と
を具備する磁気抵抗素子の製造装置。
【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１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１２−２２２０９３（Ｐ２０１２−２２２０９３Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８５１２３（Ｐ２０１１−８５１２３）
【出願日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【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２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【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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