(57)【要約】  本発明は、絶縁性珪素化合物（例えば、ＳｉＯ２）に形成されたパターンを下層に転写する際に、下層の側壁や裾に堆積したＳｉ化合物の除去を行い、且つ下層にパターンを転写するためのマスク形状の劣化を低減可能な、磁性膜を有する積層体、該積層体の製造方法、および磁性膜の加工方法を提供する。本発明の一実施形態に係る、磁性膜を有する積層体は、磁性膜（３５）と、該磁性膜３５上に形成された電極膜（３４）と、該電極膜（３４）上に形成されたＲｕ膜（３３）と、該Ｒｕ膜（３３）上に形成された絶縁性珪素化合膜（３２）とを備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極膜の加工方法であって、
磁性膜上に、電極膜とＲｕ膜と珪素化合物を含む絶縁膜とが順次積層された積層体を用意する第１の工程と、
前記絶縁膜上にフォトレジストを成膜する第２の工程と、
前記フォトレジストをパターニングし第１のマスクを形成する第３の工程と、
前記第１のマスクを使用して、フッ素含有ガスおよび酸素含有ガスを用いて前記絶縁膜および前記Ｒｕ膜を反応性イオンエッチングすることで、前記第１のマスクのパターンが転写された前記絶縁膜である第２のマスク、および前記第１のマスクのパターンが転写された前記Ｒｕ膜である第３のマスクを形成する第４の工程と、
前記第２及び第３のマスクを使用して、塩素含有ガスを用いて前記電極膜を反応性イオンエッチングする第５の工程と
を有することを特徴とする電極膜の加工方法。
【請求項２】
前記第４の工程は、
前記第１のマスクを使用して、前記フッ素含有ガスを用いて前記絶縁膜を反応性イオンエッチングすることで前記第２のマスクを形成する工程と、
前記第２のマスクを使用して、前記酸素含有ガスを用いて前記Ｒｕ膜を反応性イオンエッチングすることで前記第３のマスクを形成する工程と
を有することを特徴とする請求項１に記載の電極膜の加工方法。
【請求項３】
前記第４の工程は、前記第１のマスクを使用して、前記フッ素含有ガスと前記酸素含有ガスの混合ガスを用いて、前記絶縁膜及び前記Ｒｕ膜を前記反応性イオンエッチングすることで前記第２のマスク及び前記第３のマスクを形成することを特徴とする請求項１に記載の電極膜の加工方法。
【請求項４】
前記絶縁膜は、ＳｉＯ２膜、ＳｉＮ膜またはＳｉＯＮ膜、もしくはこれらの膜の少なくとも２つを含む積層膜であることを特徴とする請求項１に記載の電極膜の加工方法。
【請求項５】
前記電極膜は、Ｔａ、Ｔｉもしくはこれらの窒化物または炭化物、Ｗのうち少なくとも１つを含有する単層膜、もしくはこれらの積層膜であることを特徴とする請求項１に記載の電極膜の加工方法。
【請求項６】
前記フッ素含有ガスはフルオロカーボンであることを特徴とする請求項１に記載の電極膜の加工方法。
【請求項７】
前記塩素含有ガスはＢＣｌ３またはＣｌ２、もしくはＢＣｌ３とＣｌ２の混合ガスであることを特徴とする請求項１に記載の電極膜の加工方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法によって得られた電極膜をマスクとして使用して反応性イオンエッチングすることで前記磁性膜を加工することを特徴とする磁性膜の加工方法。
【請求項９】
前記磁性膜を反応性イオンエッチングする際に用いられるガスが、アルコールガスもしくは炭化水素ガス、またはこれらの混合ガスであることを特徴とする請求項８に記載の磁性膜の加工方法。
【請求項１０】
請求項８に記載の磁性膜の加工方法を用いて製造された磁気抵抗効果素子。
【請求項１１】
磁性膜上に、電極膜とＲｕ膜と珪素化合物を含む絶縁膜とが順次積層された積層体が有する前記電極膜の加工方法であって、
前記絶縁膜上に形成されたフォトレジストをパターニングし第１のマスクを形成する第１の工程と、
前記第１のマスクを使用して、フッ素含有ガスおよび酸素含有ガスを用いて前記絶縁膜および前記Ｒｕ膜を反応性イオンエッチングすることで、前記第１のマスクのパターンが転写された前記絶縁膜である第２のマスク、および前記第１のマスクのパターンが転写された前記Ｒｕ膜である第３のマスクを形成する第２の工程と、
前記第２及び第３のマスクを使用して、塩素含有ガスを用いて前記電極膜を反応性イオンエッチングする第３の工程と
を有することを特徴とする電極膜の加工方法。
【請求項１２】
前記第２の工程は、
前記第１のマスクを使用して、前記フッ素含有ガスを用いて前記絶縁膜を反応性イオンエッチングすることで前記第２のマスクを形成する工程と、
前記第２のマスクを使用して、前記酸素含有ガスを用いて前記Ｒｕ膜を反応性イオンエッチングすることで前記第３のマスクを形成する工程と
を有することを特徴とする請求項１１に記載の電極膜の加工方法。
【請求項１３】
前記第２の工程は、前記第１のマスクを使用して、前記フッ素含有ガスと前記酸素含有ガスの混合ガスを用いて、前記絶縁膜及び前記Ｒｕ膜を前記反応性イオンエッチングすることで前記第２のマスク及び前記第３のマスクを形成することを特徴とする請求項１１に記載の電極膜の加工方法。
【請求項１４】
前記絶縁膜は、ＳｉＯ２膜、ＳｉＮ膜またはＳｉＯＮ膜、もしくはこれらの膜の少なくとも２つを含む積層膜であることを特徴とする請求項１１に記載の電極膜の加工方法。
【請求項１５】
前記電極膜は、Ｔａ、Ｔｉもしくはこれらの窒化物または炭化物、Ｗのうち少なくとも１つを含有する単層膜、もしくはこれらの積層膜であることを特徴とする請求項１１に記載の電極膜の加工方法。
【請求項１６】
前記フッ素含有ガスはフルオロカーボンであることを特徴とする請求項１１に記載の電極膜の加工方法。
【請求項１７】
前記塩素含有ガスはＢＣｌ３とＣｌ２の混合ガスであることを特徴とする請求項１１に記載の電極膜の加工方法。
【請求項１８】
請求項１１に記載の方法によって得られた電極膜をマスクとして使用して反応性イオンエッチングすることで前記磁性膜を加工することを特徴とする磁性膜の加工方法。
【請求項１９】
前記磁性膜を反応性イオンエッチングする際に用いられるガスが、アルコールガスもしくは炭化水素ガス、またはこれらの混合ガスであることを特徴とする請求項１８に記載の磁性膜の加工方法。
【請求項２０】
請求項１８に記載の磁性膜の加工方法を用いて製造された磁気抵抗効果素子。
【請求項２１】
磁性膜を有する積層体であって、
前記磁性膜と、
前記磁性膜上に形成された電極膜と、
前記電極膜上に形成されたＲｕ膜と、
前記Ｒｕ膜上に形成された珪素化合物を含む絶縁膜と
を備えることを特徴とする磁性膜を有する積層体。
【請求項２２】
前記絶縁膜は、ＳｉＯ２膜、ＳｉＮ膜またはＳｉＯＮ膜、もしくはこれらの膜の少なくとも２つを含む積層膜であることを特徴とする請求項２１に記載の磁性膜を有する積層体。
【請求項２３】
前記電極膜は、Ｔａ、Ｔｉもしくはこれらの窒化物または炭化物、Ｗのうち少なくとも１つを含有する単層膜、もしくはこれらの積層膜であることを特徴とする請求項２１に記載の磁性膜を有する積層体。
【請求項２４】
磁性膜を有する積層体の製造方法であって、
前記磁性膜が形成された基板を用意する工程と、
前記磁性膜上に電極膜を成膜する工程と、
前記電極膜上にＲｕ膜を成膜する工程と、
前記Ｒｕ膜上に珪素化合物を含む絶縁膜を成膜する工程と、
を有することを特徴とする磁性膜を有する積層体の製造方法。
【請求項２５】
前記絶縁膜は、ＳｉＯ２膜、ＳｉＮ膜またはＳｉＯＮ膜、もしくはこれらの膜の少なくとも２つを含む積層膜であることを特徴とする請求項２４に記載の磁性膜を有する積層体の製造方法。
【請求項２６】
前記電極膜は、Ｔａ、Ｔｉもしくはこれらの窒化物または炭化物、Ｗのうち少なくとも１つを含有する単層膜、もしくはこれらの積層膜であることを特徴とする請求項２４に記載の磁性膜を有する積層体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電極膜の加工方法、磁性膜の加工方法、磁性膜を有する積層体、および該積層体の製造方法に関し、さらに詳しくは、ＦｅＮｉ、ＣｏＦｅ、ＦｅＭｎ、ＣｏＰｔ等の磁性薄膜のドライエッチングによる微細加工に有用な電極膜の加工方法、磁性膜の加工方法、磁性膜を有する積層体、および該積層体の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＤＲＡＭ並の集積密度でＳＲＡＭ並の高速性を持ち、かつ無制限に書き換え可能なメモリとして集積化磁気メモリであるＭＲＡＭ（ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｒａｎｄｏｍ  ａｃｃｅｓｓ  ｍｅｍｏｒｙ）が注目されている。又、ＧＭＲ（巨大磁気抵抗）やＴＭＲ（トンネリング磁気抵抗）といった磁気抵抗素子を構成する薄膜磁気ヘッドや磁気センサー等の開発が急速に進んでいる。【０００３】
磁性材料のエッチング加工方法として、磁性膜の上に非有機材からなるハードマスクを形成した、アルコールを用いた反応性イオンエッチング（以下ＲＩＥという）が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−０４２１４３号公報
【発明の概要】
【０００５】
特許文献１に開示された方法では、フォトレジストをマスクとして非有機材であるＴａのパターニングを行っている。しかしこの方法ではＴａとフォトレジストの選択比が低いためにフォトレジストを厚く成膜しなければならず、寸法精度が劣化してしまうという問題がある。
【０００６】
このフォトレジストの厚膜化の問題については、フッ素系ガスにおいて、フォトレジストに対してエッチング速度が速く、且つ塩素系ガスにおいて、Ｔａに対してエッチング速度が遅いＳｉＯ２を、フォトレジストとＴａの間に設ける事で解決することが出来る。
【０００７】
しかしこの解決方法によると、ＲＩＥ中に、エッチングされたＳｉ化合物がＴａの側壁や裾に堆積し、Ｔａマスクの形状が悪くなってしまうという新たな問題が生じる。さらに、この堆積したＳｉ化合物をオーバーエッチングによって除去しようとすると、Ｔａマスクまでもがエッチングされてしまい、やはり形状が悪くなってしまう。
【０００８】
このような寸法精度や形状の劣化は、素子の微細化が進むにつれ問題となってくる。
本発明は上述したような種々の問題に鑑み、絶縁性珪素化合物（例えば、ＳｉＯ２）に形成されたパターンを下層に転写する際に、下層の側壁や裾に堆積したＳｉ化合物の除去を行い、且つ下層にパターンを転写するためのマスク形状の劣化を低減可能な、電極膜の加工方法、磁性膜の加工方法、磁性膜を有する積層体、および該積層体の製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
このような目的を達成するために、本発明の第１の態様は、電極膜の加工方法であって、磁性膜上に、電極膜とＲｕ膜と珪素化合物を含む絶縁膜とが順次積層された積層体を用意する第１の工程と、前記絶縁膜上にフォトレジストを成膜する第２の工程と、前記フォトレジストをパターニングし第１のマスクを形成する第３の工程と、前記第１のマスクを使用して、フッ素含有ガスおよび酸素含有ガスを用いて前記絶縁膜および前記Ｒｕ膜を反応性イオンエッチングすることで、前記第１のマスクのパターンが転写された前記絶縁膜である第２のマスク、および前記第１のマスクのパターンが転写された前記Ｒｕ膜である第３のマスクを形成する第４の工程と、前記第２及び第３のマスクを使用して、塩素含有ガスを用いて前記電極膜を反応性イオンエッチングする第５の工程とを有することを特徴とする。
本発明の第２の態様は、磁性膜の加工方法であって、上記第１の態様に記載の方法によって得られた電極膜をマスクとして使用して反応性イオンエッチングすることで前記磁性膜を加工することを特徴とする。
本発明の第３の態様は、磁性膜上に、電極膜とＲｕ膜と珪素化合物を含む絶縁膜とが順次積層された積層体が有する前記電極膜の加工方法であって、前記絶縁膜上に形成されたフォトレジストをパターニングし第１のマスクを形成する第１の工程と、前記第１のマスクを使用して、フッ素含有ガスおよび酸素含有ガスを用いて前記絶縁膜および前記Ｒｕ膜を反応性イオンエッチングすることで、前記第１のマスクのパターンが転写された前記絶縁膜である第２のマスク、および前記第１のマスクのパターンが転写された前記Ｒｕ膜である第３のマスクを形成する第２の工程と、前記第２及び第３のマスクを使用して、塩素含有ガスを用いて前記電極膜を反応性イオンエッチングする第３の工程とを有することを特徴とする。
本発明の第４の態様は、磁性膜の加工方法であって、上記第３の態様に記載の方法によって得られた電極膜をマスクとして使用して反応性イオンエッチングすることで前記磁性膜を加工することを特徴とする。
本発明の第５の態様は、磁性膜を有する積層体であって、前記磁性膜と、前記磁性膜上に形成された電極膜と、前記電極膜上に形成されたＲｕ膜と、前記Ｒｕ膜上に形成された珪素化合物を含む絶縁膜とを備えることを特徴とする。
本発明の第６の態様は、磁性膜を有する積層体の製造方法であって、前記磁性膜が形成された基板を用意する工程と、前記磁性膜上に電極膜を成膜する工程と、前記電極膜上にＲｕ膜を成膜する工程と、前記Ｒｕ膜上に珪素化合物を含む絶縁膜を成膜する工程と、を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明を用いることで磁性膜を寸法精度良く加工することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態を実施するための装置構成の一例である。
【図２】本発明の一実施形態に係る積層体を説明するための図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る積層体を説明するための図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る積層体を説明するための図である。
【図５】本発明の一実施形態を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１を用いて、本発明を実施するためのエッチング装置について説明する。
本発明の一実施形態に係るエッチング装置１は真空容器２を有する。真空容器２は排気系２１によって排気される。また、不図示のゲートバルブを開けて被処理物を積層した基板９を真空容器２内に搬入し、基板ホルダー４に保持する。基板ホルダー４に基板９を固定する方法としては、静電吸着作用を利用した静電吸着、あるいは機械的機構を利用したクランプチャックなどが用いられる。基板ホルダー４上に固定された基板９は温度制御機構４１により所定の温度に維持される。
【００１３】
ガス導入系３を動作させることにより、エッチングガスを貯蔵しているボンベから配管、バルブ、流量調整器を介して、エッチングガスを所定の流量で真空容器２内へ導入する。導入されたエッチングガスは、誘電体壁容器１１内に拡散する。ここで、プラズマ形成手段を動作させる。プラズマ形成手段は、真空容器２に対して内部空間が連通するようにして気密に接続された誘電体壁容器１１と、誘電体壁容器１１内に誘導磁界を発生する１ターンのアンテナ１２と、アンテナ１２に不図示の整合器を介して伝送路１５によって接続され、アンテナ１２に供給する高周波電力（ソース電力）を発生させるプラズマ用高周波電源１３と、誘電体壁容器１１内に所定の磁界を生じさせる電磁石１４等を有している。プラズマ用高周波電源１３が発生させた高周波電力が伝送路１５によってアンテナ１２に供給された際に、１ターンのアンテナ１２に電流が流れ、この結果、誘電体壁容器１１の内部にプラズマが形成される。
【００１４】
なお、真空容器２の側壁の外側には、多数の側壁用磁石２２が並べられており、真空容器２の側壁を臨む面の磁極が、隣り合う磁石同士で互いに異なるように周方向に多数並べて配置されている。これによってカスプ磁場が真空容器２の側壁の内面に沿って周方向に連なって形成され、真空容器２の側壁の内面へのプラズマの拡散が防止ないしは低減されている。この時、同時に、バイアス用高周波電源５を作動させて、エッチング処理対象物である基板９に負の直流分の電圧であるバイアス電圧が与えられ、プラズマから基板９の表面へのイオン入射エネルギーを制御している。上記のようにして形成されたプラズマが誘電体壁容器１１から真空容器２内に拡散し、基板９の表面付近にまで達する。この際、基板９の表面がエッチングされる。
【００１５】
次に、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。
【００１６】
図２において、符号３１はフォトレジスト、符号３２は珪素化合物からなる絶縁膜（以下絶縁性珪素化合膜という）、符号３３はＲｕ膜、符号３４は電極膜、符号３５はＴＭＲ素子やＧＭＲ素子などの磁性膜、符号３６は基板を示す。
【００１７】
図２に示される、磁性膜加工用マスクとしても機能する層、および磁性膜を有する積層体を形成するための工程を以下にしめす。
上記積層体は、磁性膜３５と、電極膜３４と、Ｒｕ膜３３と、絶縁性珪素化合膜３２とをこの順番で積層させたものである。
まず、磁性膜３５が形成された基板３６上に、電極膜３４の成膜を行う。なお磁性膜３５と基板３６の間には他の構成が存在していても良い。また、磁性膜３５は、電極膜３４から絶縁性珪素化合膜３２が形成される真空装置と同一の装置内で真空一貫で成膜されても良いし、他の装置から磁性膜３５が形成された基板を持ってきても良い。そして電極膜３４の上にＲｕ膜３３及び絶縁性珪素化合膜３２を順次成膜する。成膜方法としては、スパッタリングやＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）など種々の成膜方法が用いられる。
【００１８】
その後、絶縁性珪素化合膜３２の上にフォトレジスト３１が成膜される。このとき、電極膜３４からフォトレジスト３１までの成膜を真空一貫で行っても良いし、電極膜３４から絶縁性珪素化合膜３２までを成膜した後に、大気中に取り出して別の装置に移してからフォトレジスト３１が成膜されても良い。
【００１９】
次に、フォトリソグラフィによりフォトレジスト３１のパターニングを行い、所望のパターンを形成する（以下パターニング後のフォトレジスト３１を第１のマスクともいう）。フォトレジスト３１がパターニングされた後の状態を図２に示す。そして、この第１のマスクおよび第１のエッチングガスを用いて、下部の絶縁性珪素化合膜３２にＲＩＥによってパターンを転写する（以下パターンニングされた後の絶縁性珪素化合膜３２を第２のマスクともいう）。ＲＩＥの第１のエッチングガスとしてフッ素含有ガスを用いる。フッ素含有ガスとしては例えばフルオロカーボンが好適に用いられる。エッチングガスにはフッ素含有ガスの他に適宜Ａｒなどの不活性ガスが添加されてもよい。本実施形態では、第１のエッチングガスとしては、プラズマにより、第１のマスクを用いて絶縁性珪素化合膜３２を第１のマスクのパターンでエッチングすることができればいずれのガスを用いても良い。絶縁性珪素化合膜３２には、フォトレジストに対してフッ素含有ガスにおいて選択比が取れる材質、例えばＳｉＯ２膜、ＳｉＮ膜、ＳｉＯＮ膜などが用いられ、これらの単層膜もしくはこれらの膜を少なくとも２つ含む積層膜が用いられる。すなわち、絶縁性珪素化合膜３２としては、第１のエッチングガスについて、第１のマスクに対して選択比が高くなるような絶縁性珪素化合物であれば、いずれを用いても良い。
【００２０】
次に、第２のマスクおよび第２のエッチングガスを用いて、下部のＲｕ膜３３にＲＩＥによってパターンを転写する（以下パターンニングされた後のＲｕ膜を第３のマスクともいう）。ＲＩＥの第２のエッチングガスとしてＯ２などの酸素含有ガスを用いる。Ｏ２には微量のハロゲン系ガス、例えばフルオロカーボンや塩素、または不活性ガスなどが添加されていてもよい。本実施形態では、第２のエッチングガスとしては、プラズマにより、第２のマスクを用いてＲｕ膜３３を第２のマスクのパターンでエッチングすることができ、かつ絶縁性珪素化合膜３２に対するエッチング速度がＲｕ膜３３のエッチング速度よりも低ければ（好ましくは、Ｒｕ膜３３をエッチングするが、絶縁性珪素化合膜３２をほとんどエッチングしない）、いずれのガスを用いても良い。なおフォトレジスト３１は、このＲｕ膜３３の加工時に、酸素含有ガスのプラズマによって全て取り除かれる。Ｒｕ膜３３が加工された状態を図３に示す。また絶縁性珪素化合膜３２は、酸素含有ガスに対する反応性が低いため、Ｒｕ膜３３の加工によってはほぼエッチングされない。すなわち、本工程では、Ｒｕ膜３３上に絶縁性珪素化合膜３２が残るように、上記第２のエッチングガスによりＲｕ膜３３を第２のマスクを用いてエッチングする。なお、第１のマスクを用いて、絶縁性珪素化合膜３２をＲＩＥする際に、エッチングガスをフッ素含有ガスと酸素含有ガスの混合ガスとすると、絶縁性珪素化合膜３２のみならずＲｕ膜３３の加工も同時に行えるため生産性の向上が望める。
なお本明細書においてエッチング速度とは、基板上にエッチング速度の計測対象となる単層膜をそれぞれ別個に成膜し、同条件下においてそれぞれの単層膜が単位時間当たりにエッチングされる膜厚を指している。
【００２１】
次に、第２のマスクおよび第３のマスク、ならびに第３のエッチングガスを用いて、Ｒｕ膜３３の下部にある電極膜３４にＲＩＥによってパターンを転写する（以下加工後の電極膜３４を第４のマスクともいう）。ＲＩＥの第３のエッチングガスとしてＣｌ２またはＢＣｌ３、もしくはＢＣｌとＣｌ２との混合ガスなどの塩素含有ガスを用いる。塩素含有ガスのほかにも適宜Ａｒなどの不活性ガスが添加されてもよい。本実施形態では、第３のエッチングガスとしては、プラズマにより、第２のマスクを用いて電極膜３３を第２のマスクのパターンでエッチングすることができればいずれのガスを用いても良い。電極膜３４としては、絶縁性珪素化合膜３２に対して選択比が取れ、なおかつ磁性膜３５の加工後に電極として機能する材質を用いる。そのような材質としてはＴａ、Ｔｉもしくはこれらの窒化物または炭化物、Ｗのうち少なくとも１つを含有する単層膜、もしくはこれらの積層膜が用いられる。例としては、ＴａやＴｉの単層膜、ＴａとＴａＣの積層膜などが用いられる。すなわち、電極膜３４としては、第３のエッチングガスについて、第２のマスクに対して選択比が高くなるような導電性材料であれば、いずれを用いても良い。また電極膜３４は、第２のマスクに対する選択性を考慮して表面部分が一部酸化していても良い。電極膜３４の表面に酸化部分を形成した場合は、酸化部分を磁性膜３５の加工と同時もしくは加工後の表面処理によって除去することで、電極膜３４を電極として機能させることができる。
【００２２】
通常、絶縁性珪素化合膜３２をマスクとして塩素含有ガスによってＲＩＥを行った場合、珪素の一部が基板上に再堆積してしまいマスクの形状が悪くなる問題がある。また、この再堆積を除去するためにオーバーエッチングを行ったとしても、絶縁性珪素化合膜３２の下部にある電極膜３４の形状が悪くなってしまう。しかし、本実施形態によれば、珪素化合物３２の下部にパターニングされたＲｕ膜３３が存在する。このＲｕ膜３３は第３のエッチングガスとしての塩素含有ガスに対して耐性を持つため、Ｒｕ膜３３上に残っている絶縁性珪素化合膜３２や、磁性膜３５上や電極膜３４の側壁に再堆積した珪素及びその化合物を除去すべくオーバーエッチングを行ったとしても、パターニングされた形状を良好に保つことができる。電極膜３４が加工され、絶縁性珪素化合膜３２が除去された状態を図４に示す。
【００２３】
なお、オーバーエッチングとは、エッチング対象膜の膜厚に対して、該膜のエッチングレートとエッチング時間から求められるエッチング深さの方が大きいことを指す。
【００２４】
そして、第３のマスク及び第４のマスク、ならびに第４のエッチングガスを用いて、磁性膜３５をＲＩＥによって加工する。ＲＩＥの第４のエッチングガスとしてはアルコールガス、または炭化水素ガス、あるいはアルコールガスと炭化水素ガスとの混合ガスが好適に用いられる。第３のマスク及び第４のマスクを用いて磁性膜３５を加工した状態を図５に示す。
【００２５】
なお、磁性膜３５をＲＩＥする際に第４のエッチングガスとしてアルコールガスを用いた場合、ウェハに対して塩素含有ガスについてのアフターコロージョンの処理を行う必要がない。
【００２６】
このように、本実施形態によれば、磁性膜を加工するにあたってマスクとして機能する第３のマスク及び第４のマスクの形状を劣化させることなく、絶縁性珪素化合膜３２及び再堆積した珪素化合物の除去を行うことが可能となる。このため、電極膜３４を寸法精度良く加工することができる。また、電極膜３４をマスクとして用いることで、磁性膜３５の加工を精度良く行うことが可能となり、更なる微細化に対応した磁気抵抗効果素子が製造可能となる。
【００２７】
（実施例）
以下に本実施形態の実施例を示す。
【００２８】
磁性膜３５が形成された基板上に、電極膜３４としてＴａ膜を１００ｎｍ、Ｒｕ膜３３を５ｎｍ、絶縁性珪素化合膜３２としてＳｉＯ２膜を２０ｎｍ、フォトレジスト３１を８０ｎｍ成膜する。
【００２９】
フォトレジスト３１をフォトリソグラフィによりパターニングして第１のマスクを形成した後、以下の条件でＲＩＥを行い、ＳｉＯ２膜である絶縁性珪素化合膜３２及びＲｕ膜３３の加工を同時に行う。
エッチングガス  ＣＦ４＋Ｏ２
エッチングガスの流量比  ＣＦ４：Ｏ２＝９：１
ソース電力   ７００Ｗ
バイアス電力  １００Ｗ
真空容器２内の圧力  ０．３Ｐａ
基板温度  ８０℃
【００３０】
該ＲＩＥによって第２のマスク及び第３のマスクを形成後、以下の条件でＲＩＥを行い、Ｔａ膜である電極膜３４の加工及びＳｉＯ２膜である絶縁性珪素化合膜３２の除去を行う。
エッチングガス  Ｃｌ２＋ＢＣｌ３＋Ａｒ
エッチングガスの流量比  Ｃｌ２＋ＢＣｌ３＋Ａｒ＝７：１：２
ソース電力  １５００Ｗ
バイアス電力  ５０Ｗ
真空容器２内の圧力  ０．４Ｐａ
基板温度  １２０℃
オーバーエッチング  ７５％（エッチング深さが膜厚の１７５％）
【００３１】
このＲＩＥにより、Ｒｕ膜３３上のＳｉＯ２膜（絶縁性珪素化合膜３２）は除去され、裾が垂直状に形成された第３のマスク及び第４のマスクを得ることが可能となる。
【００３２】
次に、第３のマスク及び第４のマスクを用いて以下の条件でＲＩＥを行い、磁性膜３５の加工を行う。
エッチングガス  ＣＨ３ＯＨ
ソース電力  ２０００Ｗ
バイアス電力  ２０００Ｗ
真空容器２内の圧力  ０．７Ｐａ
基板温度  ８０℃
【００３３】
本実施形態により得られた磁性膜をＳＥＭ及び断面ＴＥＭで確認したところ、精度良く加工されていることが確認できた。
【図１】
2012090474.tif 000003
【図２】
2012090474.tif 000004
【図３】
2012090474.tif 000005
【図４】
2012090474.tif 000006
【図５】
2012090474.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成24年10月25日(2012.10.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極膜の加工方法であって、
磁性膜上に、電極膜とＲｕ膜と珪素化合物を含む絶縁膜とが順次積層された積層体を用意する第１の工程と、
前記絶縁膜上にフォトレジストを成膜する第２の工程と、
前記フォトレジストをパターニングし第１のマスクを形成する第３の工程と、
前記第１のマスクを使用して、フッ素含有ガスおよび酸素含有ガスを用いて前記絶縁膜および前記Ｒｕ膜を反応性イオンエッチングすることで、前記第１のマスクのパターンが転写された前記絶縁膜である第２のマスク、および前記第１のマスクのパターンが転写された前記Ｒｕ膜である第３のマスクを形成する第４の工程と、
前記第２及び第３のマスクを使用して、塩素含有ガスを用いて前記電極膜を反応性イオンエッチングし、前記塩素含有ガスによって前記第２のマスクを除去する第５の工程と
を有することを特徴とする電極膜の加工方法。
【請求項２】
前記第４の工程は、
前記第１のマスクを使用して、前記フッ素含有ガスを用いて前記絶縁膜を反応性イオンエッチングすることで前記第２のマスクを形成する工程と、
前記第２のマスクを使用して、前記酸素含有ガスを用いて前記Ｒｕ膜を反応性イオンエッチングすることで前記第３のマスクを形成する工程と
を有することを特徴とする請求項１に記載の電極膜の加工方法。
【請求項３】
前記第４の工程は、前記第１のマスクを使用して、前記フッ素含有ガスと前記酸素含有ガスの混合ガスを用いて、前記絶縁膜及び前記Ｒｕ膜を前記反応性イオンエッチングすることで前記第２のマスク及び前記第３のマスクを形成することを特徴とする請求項１に記載の電極膜の加工方法。
【請求項４】
前記絶縁膜は、ＳｉＯ２膜、ＳｉＮ膜またはＳｉＯＮ膜、もしくはこれらの膜の少なくとも２つを含む積層膜であることを特徴とする請求項１に記載の電極膜の加工方法。
【請求項５】
前記電極膜は、Ｔａ、Ｔｉもしくはこれらの窒化物または炭化物、Ｗのうち少なくとも１つを含有する単層膜、もしくはこれらの積層膜であることを特徴とする請求項１に記載の電極膜の加工方法。
【請求項６】
前記フッ素含有ガスはフルオロカーボンであることを特徴とする請求項１に記載の電極膜の加工方法。
【請求項７】
前記塩素含有ガスはＢＣｌ３またはＣｌ２、もしくはＢＣｌ３とＣｌ２の混合ガスであることを特徴とする請求項１に記載の電極膜の加工方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法によって得られた電極膜をマスクとして使用して反応性イオンエッチングすることで前記磁性膜を加工することを特徴とする磁性膜の加工方法。
【請求項９】
前記磁性膜を反応性イオンエッチングする際に用いられるガスが、アルコールガスもしくは炭化水素ガス、またはこれらの混合ガスであることを特徴とする請求項８に記載の磁性膜の加工方法。
【請求項１０】
請求項８に記載の磁性膜の加工方法を用いて製造された磁気抵抗効果素子。
【請求項１１】
磁性膜上に、電極膜とＲｕ膜と珪素化合物を含む絶縁膜とが順次積層された積層体が有する前記電極膜の加工方法であって、
前記絶縁膜上に形成されたフォトレジストをパターニングし第１のマスクを形成する第１の工程と、
前記第１のマスクを使用して、フッ素含有ガスおよび酸素含有ガスを用いて前記絶縁膜および前記Ｒｕ膜を反応性イオンエッチングすることで、前記第１のマスクのパターンが転写された前記絶縁膜である第２のマスク、および前記第１のマスクのパターンが転写された前記Ｒｕ膜である第３のマスクを形成する第２の工程と、
前記第２及び第３のマスクを使用して、塩素含有ガスを用いて前記電極膜を反応性イオンエッチングし、前記塩素含有ガスにより前記第２のマスクを除去する第３の工程と
を有することを特徴とする電極膜の加工方法。
【請求項１２】
前記第２の工程は、
前記第１のマスクを使用して、前記フッ素含有ガスを用いて前記絶縁膜を反応性イオンエッチングすることで前記第２のマスクを形成する工程と、
前記第２のマスクを使用して、前記酸素含有ガスを用いて前記Ｒｕ膜を反応性イオンエッチングすることで前記第３のマスクを形成する工程と
を有することを特徴とする請求項１１に記載の電極膜の加工方法。
【請求項１３】
前記第２の工程は、前記第１のマスクを使用して、前記フッ素含有ガスと前記酸素含有ガスの混合ガスを用いて、前記絶縁膜及び前記Ｒｕ膜を前記反応性イオンエッチングすることで前記第２のマスク及び前記第３のマスクを形成することを特徴とする請求項１１に記載の電極膜の加工方法。
【請求項１４】
前記絶縁膜は、ＳｉＯ２膜、ＳｉＮ膜またはＳｉＯＮ膜、もしくはこれらの膜の少なくとも２つを含む積層膜であることを特徴とする請求項１１に記載の電極膜の加工方法。
【請求項１５】
前記電極膜は、Ｔａ、Ｔｉもしくはこれらの窒化物または炭化物、Ｗのうち少なくとも１つを含有する単層膜、もしくはこれらの積層膜であることを特徴とする請求項１１に記載の電極膜の加工方法。
【請求項１６】
前記フッ素含有ガスはフルオロカーボンであることを特徴とする請求項１１に記載の電極膜の加工方法。
【請求項１７】
前記塩素含有ガスはＢＣｌ３とＣｌ２の混合ガスであることを特徴とする請求項１１に記載の電極膜の加工方法。
【請求項１８】
請求項１１に記載の方法によって得られた電極膜をマスクとして使用して反応性イオンエッチングすることで前記磁性膜を加工することを特徴とする磁性膜の加工方法。
【請求項１９】
前記磁性膜を反応性イオンエッチングする際に用いられるガスが、アルコールガスもしくは炭化水素ガス、またはこれらの混合ガスであることを特徴とする請求項１８に記載の磁性膜の加工方法。
【請求項２０】
請求項１８に記載の磁性膜の加工方法を用いて製造された磁気抵抗効果素子。
【請求項２１】
（削除）
【請求項２２】
（削除）
【請求項２３】
（削除）
【請求項２４】
（削除）
【請求項２５】
（削除）
【請求項２６】
（削除）
【請求項２７】
前記第３の工程では、前記電極膜を反応性イオンエッチングにより加工した後に行われるオーバーエッチングによって前記第２のマスクを除去することを特徴とする請求項１に記載の電極膜の加工方法。
【請求項２８】
前記第３の工程では、前記電極膜を反応性イオンエッチングにより加工した後に行われるオーバーエッチングによって前記第２のマスクを除去することを特徴とする請求項１１に記載の磁性膜の加工方法。
【国際調査報告】
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