(57)【要約】【課題】本発明は、磁性膜のプラズマエッチング方法において、デバイス特性を劣化させずに、垂直形状を得ることができるプラズマエッチング方法を提供する。【解決手段】本発明は、ＴａまたはＴｉＮのいずれかの膜を少なくとも一つ含むハードマスクを用いて磁性膜である可動層と絶縁材料である障壁層と磁性膜である固定層とを含有する積層膜を有する試料をプラズマエッチングするプラズマエッチング方法において、Ｎ2ガスを用いて前記積層膜をエッチングする第一の工程と、前記第一の工程後、Ｎ2ガスと炭素元素を含有するガスの混合ガスを用いて前記積層膜をエッチングする第二の工程とを有することを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＴａまたはＴｉＮのいずれかの膜を少なくとも一つ含むハードマスクを用いて磁性膜である可動層と絶縁材料である障壁層と磁性膜である固定層とを含有する積層膜を有する試料をプラズマエッチングするプラズマエッチング方法において、
Ｎ2ガスを用いて前記積層膜をエッチングする第一の工程と、
前記第一の工程後、Ｎ2ガスと炭素元素を含有するガスの混合ガスを用いて前記積層膜をエッチングする第二の工程とを有することを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項２】
ＴａまたはＴｉＮのいずれかの膜を少なくとも一つ含むハードマスクを用いて磁性膜である可動層と絶縁材料である障壁層と磁性膜である固定層とを含有する積層膜を有する試料をプラズマエッチングするプラズマエッチング方法において、
Ｎ2ガスと炭素元素を含有するガスの混合ガスを用いて前記積層膜をエッチングする第一の工程と、
前記第一の工程後、Ｎ2ガスを用いて前記積層膜をエッチングする第二の工程と、
前記第二の工程後、Ｎ2ガスと炭素元素を含有するガスの混合ガスを用いて前記積層膜をエッチングする第三の工程とを有することを特徴とするプラズマエッチング方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のプラズマエッチング方法において、
前記炭素を含有するガスがＣＨ4ガスであることを特徴とするプラズマエッチング方法。
【請求項４】
請求項１記載のプラズマエッチング方法において、
前記第二の工程は、さらにＨｅガスを用いることを特徴とするプラズマエッチング方法。
【請求項５】
請求項２記載のプラズマエッチング方法において、
前記第一の工程と前記第三の工程は、さらにＨｅガスを用いることを特徴とするプラズマエッチング方法。
【請求項６】
請求項１または請求項２に記載のプラズマエッチング方法において、
前記磁性膜は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｐｔ，Ｍｎの元素の中で少なくともいずれか一つの元素を含有する膜であることを特徴とするプラズマエッチング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマエッチング方法に係り、特に磁性材料をプラズマエッチングするプラズマエッチング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、巨大磁気抵抗効果(ＧＭＲ：Ｇｉａｎｔ  Ｍａｇｎｅｔｏ  Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ  ｅｆｆｅｃｔ)やトンネリング磁気抵抗効果(ＴＭＲ効果：ｔｕｎｎｅｌ  Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  Ｅｆｆｅｃｔ)により磁気トンネル接合（ＭＴＪ：Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｔｕｎｎｅｌ  Ｊｕｎｃｔｉｏｎ）素子(以下、ＭＴＪ素子と称する)で記憶させる磁気抵抗メモリ(ＭＲＡＭ：Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ)の開発が行われており、磁性材料を有するＭＴＪ素子をプラズマエッチングにより形成する手段が試みられている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、高周波を用いて、炭化水素化合物のガスと、酸素原子を有する化合物のガスと、窒素原子を有する化合物のガスとを含有する反応ガスからプラズマを生成させ、このプラズマにより金属磁性体膜のエッチングを行うことが開示されている。また、エッチングガスとして、フッ化炭化水素化合物を用いることも開示されている。
【０００４】
しかし、ＭＴＪ素子の側壁に導体である磁性膜が付着するために絶縁体の上部と下部に配された磁性膜が電気的にショートしてしまい、大きな磁気抵抗効果が得られないという問題があった。
【０００５】
この問題の解決手段として特許文献２には、第1の磁性層、非磁性層、第2の磁性層の順にドライエッチングする。このとき加工断面つまり素子側壁に再付着物によるフェンスが形成されるが、エッチングガスに窒素を用い、再付着物の電気抵抗を高くして膜の磁気抵抗効果の減少を軽減させる方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−３１４７９１号公報
【特許文献２】特開２００３−７８１８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の技術では、パターン側壁へ付着物を堆積させることが前提であり、パターン側壁へ付着物が堆積するため、垂直形状を得ることが困難になる。
【０００８】
このため、本発明は、磁性膜のプラズマエッチング方法において、デバイス特性を劣化させずに、垂直形状を得ることができるプラズマエッチング方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、ＴａまたはＴｉＮのいずれかの膜を少なくとも一つ含むハードマスクを用いて磁性膜である可動層と絶縁材料である障壁層と磁性膜である固定層とを含有する積層膜を有する試料をプラズマエッチングするプラズマエッチング方法において、Ｎ2ガスを用いて前記積層膜をエッチングする第一の工程と、前記第一の工程後、Ｎ2ガスと炭素元素を含有するガスの混合ガスを用いて前記積層膜をエッチングする第二の工程とを有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、ＴａまたはＴｉＮのいずれかの膜を少なくとも一つ含むハードマスクを用いて磁性膜である可動層と絶縁材料である障壁層と磁性膜である固定層とを含有する積層膜を有する試料をプラズマエッチングするプラズマエッチング方法において、Ｎ2ガスと炭素元素を含有するガスの混合ガスを用いて前記積層膜をエッチングする第一の工程と、前記第一の工程後、Ｎ2ガスを用いて前記積層膜をエッチングする第二の工程と、前記第二の工程後、Ｎ2ガスと炭素元素を含有するガスの混合ガスを用いて前記積層膜をエッチングする第三の工程とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、磁性膜のプラズマエッチング方法において、デバイス特性を劣化させずに、垂直形状を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係るプラズマエッチング装置の概略断面図である。
【図２】実施例１におけるプラズマエッチング方法のフロー図である。
【図３】バイアスＲＦパワーに対するＭＴＪ素子形状の角度依存性を示す図である。
【図４】Ｔａ膜に対するＣｏＦｅＢ膜の選択比の、ＨｅガスとＣＨ４ガスの混合ガスの流量依存性を示す図である。
【図５】エッチング時間に対するＭＴＪ形状の角度依存性を示す図である。
【図６】実施例２におけるプラズマエッチング方法のフロー図である。
【図７】実施例３におけるプラズマエッチング方法のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る磁性材料のプラズマエッチング方法に関する一実施例を、図１ないし図７を用いて説明する。
【００１４】
図１は、本発明で用いたプラズマエッチング装置の概略断面図である。プラズマエッチング装置は、石英(ＳｉＯ2)またはセラミック(Ａｌ2Ｏ3)の非導電性材料からなり、プラズマ生成部を形成する放電部２と、プラズマ７と誘導結合する誘導結合アンテナ１と、プラズマ７と容量結合するファラデーシールド９と、整合器４を介して誘導結合アンテナ１およびファラデーシールド９に高周波電力を供給する第一の高周波電源１０と、被処理体である試料１２を載置し、処理部３内に配置された電極６と、電極６に高周波電力を供給する第二の高周波電源１１と、放電部２内に処理ガスを供給するガス供給装置５と、処理部３内を排気する排気装置８とを備える。
【００１５】
処理部３はアースに設置されており、電極６は絶縁材を介して処理部３に取り付けられる。誘導結合アンテナ１は、コイル状の第一の誘導アンテナ１ａと第一の誘導アンテナ１ａの直径より大きくコイル状の第二の誘導アンテナ１ｂからなる。
【００１６】
処理部３内には、ガス供給装置５から処理ガスが供給される一方で、排気装置８によって所定の圧力に減圧排気される。ガス供給装置５より処理部３内部に処理ガスを供給し、該処理ガスを誘導結合アンテナ１により発生する誘導磁場によりプラズマ化する。
【００１７】
また、プラズマ７中に存在するイオンを試料１２上に引き込むために電極６に第２の高周波電源１１によりバイアス電圧を印加する。本プラズマエッチング装置は、不揮発性エッチング材料のエッチングに応じた構造を有しており、ファラデーシールド９へ高周波電圧を印加することによって、放電部２への反応生成物の付着抑制ならびに除去が可能である。
【００１８】
次に、上記プラズマエッチング装置を用いた本発明のプラズマエッチング方法について説明する。
【実施例１】
【００１９】
最初に、本発明で使用する試料１２の膜構造を図２(ａ)に示す。これは、ＭＴＪ素子形成用の試料１２であり、シリコン基板１８上に順次、下から下部電極であるＴａ膜１７と、固定層であるＣｏＦｅＢ膜１６と、障壁層であるＭｇＯ膜１５と、可変層であるＣｏＦｅＢ膜１４と、上部電極であるＴａ膜１３とが積層されている。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
表１のステップ１に示すように、Ｎ2ガスを８０ｍｌ／ｍｉｎ、処理圧力を０．３Ｐａ、ソースＲＦパワーを１６００Ｗ、バイアスＲＦパワーを４５０Ｗ、処理時間を１１５秒とし、Ｔａ膜１３をマスクとして、ＣｏＦｅＢ膜１４とＭｇＯ膜１５とＣｏＦｅＢ膜１６をエッチングすると、図２(ｂ)のようにテーパ形状となり、Ｔａ膜１３からＣｏＦｅＢ膜１６までの側壁にＴａ成分を含有する反応生成物１９が堆積する。ここで、ソースＲＦパワーとは、第一の高周波電源１０から誘導結合アンテナ１に供給される高周波電力のことであり、バイアスＲＦパワーは、第二の高周波電源１１から電極６に供給される高周波電力のことである。
【００２２】
また、ステップ１の形状は、Ｎ2ガスの化学的反応が乏しいため、バイアスＲＦパワーに依存する。図３に示すようにバイアスＲＦパワーを２００Ｗから４５０Ｗに増加させると、ＭＴＪ素子の形状の角度は、５５度から７３度へ向上する。しかし、バイアスパワーを４５０Ｗから７００Ｗに増加させると、ＭＴＪ素子の形状の角度は、７３度から７５度となり、ほとんど向上していない。
【００２３】
４５０Ｗから７００Ｗの範囲のバイアスＲＦパワーにてＭＴＪ素子の形状の角度があまり改善しない理由は、バイアスＲＦパワーを増加させると、マスクのＴａ膜１３のエッチング速度が上昇し、マスクのＴａ膜１３から発生した反応生成物のパターン近傍への付着量が増加したためと考えられる。
【００２４】
図３の結果から、ＭＴＪ素子のエッチングは、低バイアスＲＦパワーより高バイアスＲＦパワーの方が垂直形状を得られ易いため、主にスパッタエッチングにて加工されていることがわかる。また、バイアスＲＦパワーが高すぎると、Ｔａ膜１３のマスクからの反応生成物の影響を受けてＭＴＪ素子の形状の角度の改善がほとんど見られなくなったと考えられる。このようなことを考慮して、本実施例のステップ１では、バイアスＲＦパワーを４５０Ｗとした。
【００２５】
また、バイアスＲＦパワー以外のエッチングパラメータとして、処理圧力は、試料１２上に発生する反応生成物を効率よく排気するために、０．５Ｐａ以下とするのが望ましい。Ｎ2ガス及びソースＲＦパワーは、Ｔａ膜１３のマスクとの選択性が高いエッチングを実現するために、Ｎ2ガスを５０ｍｌ／ｍｉｎ以上、ソースＲＦパワーを１５００Ｗ以上にすることが望ましい。
【００２６】
次に表１のステップ２に示すように、Ｎ2ガスを８０ｍｌ／ｍｉｎ、Ｈｅガスを７７ｍｌ／ｍｉｎ、ＣＨ4ガス３ｍｌ／ｍｉｎ、処理圧力を０．３Ｐａ、ソースＲＦパワーを１６００Ｗ、バイアスＲＦパワーを２００Ｗ、処理時間を６０秒として、図２(ｃ)に示すようにＴａ膜１３とＣｏＦｅＢ膜１４とＭｇＯ膜１５とＣｏＦｅＢ膜１６の側壁に付着した反応生成物１９の除去をする。
【００２７】
反応生成物１９は、ステップ１のエッチングによって生じたものであるため、マスクのＴａ膜１３やＣｏＦｅＢ膜１４とＣｏＦｅＢ膜１６等を含んでいる。このため、反応生成物１９を除去するには、スパッタエッチングが有効となる。しかし、主にスパッタエッチングにより反応生成物１９を除去しようとすると、マスクのＴａ膜１３も除去され易くなる。このようなことから、反応生成物１９を除去するとともにマスクのＴａ膜１３をあまり除去されないようにするために、炭素元素を含有する堆積性のガスをＮ2ガスに添加しながら、反応生成物１９を除去した。
【００２８】
本実施例では、炭素元素を含有するガスとして、ＣＨ4(メタン)ガスを用い、さらにＨｅガスを添加した。Ｈｅ(ヘリウム)ガスを添加することにより、Ｎ2(窒素)ガスの分圧が下がり、反応生成物１９を効率良く除去することができた。
【００２９】
Ｎ2ガスとＨｅガスとＣＨ4ガスの混合ガスを用いて、Ｈｅガスの流量とＣＨ4ガスの流量をそれぞれ変化させた場合のＴａ膜に対するＣｏＦｅＢ膜の選択比を求めた。Ｎ2ガスの流量を８０ｍｌ／ｍｉｎと固定し、Ｈｅガスの流量とＣＨ4ガスの流量をそれぞれ、０と０ｍｌ／ｍｉｎ、７７と３ｍｌ／ｍｉｎ、１５４と６ｍｌ／ｍｉｎとした場合のＴａ膜に対するＣｏＦｅＢ膜の選択比を図４に示す。
【００３０】
図４に示すようにＮ2ガスとＨｅガスとＣＨ4ガスの流量がそれぞれ、８０ｍｌ／ｍｉｎ、７７ｍｌ／ｍｉｎ、３ｍｌ／ｍｉｎの場合に、ＣｏＦｅＢ膜のエッチング速度を維持したまま、Ｔａ膜のエッチング速度をほぼ０ｍｌ／ｍｉｎとすることができた。
【００３１】
次に表１のステップ３に示すように、Ｎ2ガスを８０ｍｌ／ｍｉｎ、Ｈｅガスを７７ｍｌ／ｍｉｎ、ＣＨ4ガスを３ｍｌ／ｍｉｎ、処理圧力を０．３Ｐａ、ソースＲＦパワーを１６００Ｗ、バイアスＲＦパワーを２００Ｗ、処理時間を１２０秒として、図２(ｃ)に示すようなＣｏＦｅＢ膜１４とＭｇＯ膜１５とＣｏＦｅＢ膜１６のテーパ形状を図２(ｄ)に示すような垂直形状とするためにＣｏＦｅＢ膜１４とＭｇＯ膜１５とＣｏＦｅＢ膜１６をプラズマエッチングする。
【００３２】
ステップ３後のエッチング形状は、図５に示すようにステップ３の処理時間を増加させるに従ってテーパ形状から垂直形状に近づき、処理時間が６０秒の場合、エッチング形状の角度が８２度、処理時間が１２０秒の場合、エッチング形状の角度が８５度となる。
【００３３】
以上、表１に示すステップ１ないしステップ３の処理を行うことにより、可動層と固定層を電気的にショートさせることなくＭＴＪ素子を垂直にプラズマエッチングすることができた。
【００３４】
また、図４に示すようにＴａ膜に対するＣｏＦｅＢ膜の選択比を高くするためには、ステップ２及び３で用いるＣＨ4ガスの流量を３ｍｌ／ｍｉｎ以上にすることが望ましい。また、本実施例のステップ２及び３にてＮ2ガスとＨｅガスとＣＨ4ガスの混合ガスを用いたが、Ｎ2ガスとＣＨ4ガスの混合ガスを用いても、本実施例と同様な効果を得ることができる。
【００３５】
さらに、本実施例では、炭素元素を含有するガスとしてＣＨ4ガスを用いたが、Ｃ2Ｈ6(エタン)ガス、Ｃ3Ｈ8(プロパン)ガス、Ｃ4Ｈ10(ブタン)ガス、Ｃ5Ｈ12(ペンタン)ガス、Ｃ2Ｈ4(エチレン)ガス、Ｃ2Ｈ2(アセチレン)ガスの中で少なくともいずれか一つのガスを用いても良い。
【００３６】
次に本実施例で用いたＴａ膜１３のマスクの厚さを薄くしたＭＴＪ素子形成用の試料１２に本発明を適用した例について説明する。
【実施例２】
【００３７】
最初に、本発明で使用する試料１２の膜構造を図６(ａ)に示す。これは、ＭＴＪ素子形成用の試料１２であり、シリコン基板１８上に順次、下から下部電極であるＴａ膜１７と、固定層であるＣｏＦｅＢ膜１６と、障壁層であるＭｇＯ膜１５と、可変層であるＣｏＦｅＢ膜１４と、上部電極であるＴａ膜２１とが積層されている。尚、本実施例のＴａ膜２１の厚さは、実施例１におけるＴａ膜１３の厚さの半分としている。
【００３８】
【表２】
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【００３９】
先ず、表２のステップ１に示すように、Ｎ2ガスを８０ｍｌ／ｍｉｎ、処理圧力を０．３Ｐａ、ソースＲＦパワーを１６００Ｗ、バイアスＲＦパワーを４５０Ｗ、処理時間を１１５秒とし、Ｔａ膜２１をマスクとして、ＣｏＦｅＢ膜１４とＭｇＯ膜１５とＣｏＦｅＢ膜１６をエッチングすると、図６(ｂ)のようにテーパ形状となり、Ｔａ膜２１からＣｏＦｅＢ膜１６までの側壁にＴａ成分を含有する反応生成物１９が堆積する。ここで、ソースＲＦパワーとは、第一の高周波電源１０から誘導結合アンテナ１に供給される高周波電力のことであり、バイアスＲＦパワーは、第二の高周波電源１１から電極６に供給される高周波電力のことである。
【００４０】
次に表２のステップ２に示すように、Ｎ２ガスを８０ｍｌ／ｍｉｎ、Ｈｅガスを７７ｍｌ／ｍｉｎ、ＣＨ4ガスを３ｍｌ／ｍｉｎ、処理圧力を０．３Ｐａ、ソースＲＦパワーを１６００Ｗ、バイアスＲＦパワーを２００Ｗ、処理時間を３０秒として図６(c)に示すように反応生成物１９を除去する。
【００４１】
また、実施例１におけるステップ２の処理時間の６０秒に対して本実施例のステップ２では、３０秒に短縮することができた。これは、実施例１のＴａ膜１３の厚さに対して本実施例のＴａ膜２１の厚さが半分となったことにより、反応生成物１９のＴａ膜１３とＣｏＦｅＢ膜１４とＭｇＯ膜１５とＣｏＦｅＢ膜１６の側壁への付着量が実施例１の場合より減少したためと考えられる。
【００４２】
次に表２のステップ３に示すように、Ｎ2ガスを８０ｍｌ／ｍｉｎ、Ｈｅガスを７７ｍｌ／ｍｉｎ、ＣＨ4ガスを３ｍｌ／ｍｉｎ、処理圧力を０．３Ｐａ、ソースＲＦパワーを１６００Ｗ、バイアスＲＦパワーを２００Ｗ、処理時間を１２０秒としてテーパ形状のＣｏＦｅＢ膜１４とＭｇＯ膜１５とＣｏＦｅＢ膜１６をプラズマエッチングすることにより、図６（ｄ）に示すようにＣｏＦｅＢ膜１４とＭｇＯ膜１５とＣｏＦｅＢ膜１６を垂直にエッチングすることができた。
【００４３】
以上、表２に示すステップ１ないしステップ３の処理を行うことにより、可動層と固定層を電気的にショートさせることなくＭＴＪ素子を垂直にプラズマエッチングすることができた。また、ステップ１からステップ３までの合計の処理時間も実施例１より短縮することができた。
【００４４】
また、図４に示すようにＴａ膜に対するＣｏＦｅＢ膜の選択比を高くするためには、ステップ２及び３で用いるＣＨ4ガスの流量を３ｍｌ／ｍｉｎ以上にすることが望ましい。また、本実施例のステップ２及び３にてＮ2ガスとＨｅガスとＣＨ4ガスの混合ガスを用いたが、Ｎ2ガスとＣＨ4ガスの混合ガスを用いても、本実施例と同様な効果を得ることができる。
【００４５】
さらに、本実施例では、炭素元素を含有するガスとしてＣＨ4ガスを用いたが、Ｃ2Ｈ6(エタン)ガス、Ｃ3Ｈ8(プロパン)ガス、Ｃ4Ｈ10(ブタン)ガス、Ｃ5Ｈ12(ペンタン)ガス、Ｃ2Ｈ4(エチレン)ガス、Ｃ2Ｈ2(アセチレン)ガスの中で少なくともいずれか一つのガスを用いても良い。
【００４６】
次に、実施例１と同じ膜構造の試料１２に実施例１と異なるプラズマエッチングを適用した例について説明する。
【実施例３】
【００４７】
最初に、本発明で使用する試料１２の膜構造を図７(ａ)に示す。これは、ＭＴＪ素子形成用の試料１２であり、シリコン基板１８上に順次、下から下部電極であるＴａ膜１７と、固定層であるＣｏＦｅＢ膜１６と、障壁層であるＭｇＯ膜１５と、可変層であるＣｏＦｅＢ膜１４と、上部電極であるＴａ膜１３とが積層されている。
【００４８】
【表３】
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【００４９】
先ず表３のステップ１に示すように、Ｎ2ガスを８０ｍｌ／ｍｉｎ、Ｈｅガスを７７ｍｌ／ｍｉｎ、ＣＨ4ガスを３ｍｌ／ｍｉｎ、処理圧力を０．３Ｐａ、ソースＲＦパワーを１６００Ｗ、バイアスＲＦパワーを４５０Ｗ、処理時間を１２５秒とし、Ｔａ膜１３をマスクとして、ＣｏＦｅＢ膜１４とＭｇＯ膜１５とＣｏＦｅＢ膜１６をエッチングすると、図７(ｂ)のようにテーパ形状となり、Ｔａ膜１３からＣｏＦｅＢ膜１６までの側壁に反応生成物２０が堆積する。
【００５０】
この場合の反応生成物２０は、実施例１の反応生成物１９と異なり炭素成分を含有する。ここで、ソースＲＦパワーとは、第一の高周波電源１０から誘導結合アンテナ１に供給される高周波電力のことであり、バイアスＲＦパワーは、第二の高周波電源１１から電極６に供給される高周波電力のことである。
【００５１】
次に表３のステップ２に示すように、Ｎ2ガスを８０ｍｌ／ｍｉｎ、処理圧力を０．３Ｐａ、ソースＲＦパワーを１６００Ｗ、バイアスＲＦパワーを２００Ｗ、処理時間を２０秒として、図７(ｂ)に示すようにＴａ膜１３とＣｏＦｅＢ膜１４とＭｇＯ膜１５とＣｏＦｅＢ膜１６の側壁に付着した反応生成物２０の除去を行う。
【００５２】
ここで、ステップ２の条件にてレジスト材料（炭素系材料）をエッチングした結果、２００ｎｍ／ｍｉｎ以上のエッチング速度が得られた。また、ステップ２の条件でのＣｏＦｅＢ膜のエッチング速度は、図４に示すように６ｎｍ／ｍｉｎ程度であるため、レジスト材料（炭素系材料）の方がＣｏＦｅＢ膜のエッチング速度より大幅に速い。
【００５３】
このため、本実施例の反応生成物２０は、磁性材料に比べて炭素成分を含有する反応生成物が多くパターン側壁に付着しているため、ステップ２により容易に除去することができる。また、炭素成分を含有する反応生成物中に磁性材料が含まれていれば、リフトオフの作用で、炭素成分を含有する反応生成物が除去されるとともに磁性材料も除去される。
【００５４】
次に表３のステップ３に示すように、Ｎ2ガスを８０ｍｌ／ｍｉｎ、Ｈｅガスを７７ｍｌ／ｍｉｎ、ＣＨ4ガスを３ｍｌ／ｍｉｎ、処理圧力を０．３Ｐａ、ソースＲＦパワーを１６００Ｗ、バイアスＲＦパワーを２００Ｗ、処理時間を１２０秒として、テーパ形状のＣｏＦｅＢ膜１４とＭｇＯ膜１５とＣｏＦｅＢ膜１６をプラズマエッチングすることにより、図７(ｄ)に示すようにＣｏＦｅＢ膜１４とＭｇＯ膜１５とＣｏＦｅＢ膜１６を垂直にエッチングすることができた。
【００５５】
以上、表３に示すステップ１ないしステップ３の処理を行うことにより、可動層と固定層を電気的にショートさせることなくＭＴＪ素子を垂直にプラズマエッチングすることができた。
【００５６】
また、本実施例のステップ２では、Ｎ2ガスを用いたが、表４のステップ２に示すようにＮ2ガスを１３０ｍｌ／ｍｉｎ、Ｈｅガスを２９ｍｌ／ｍｉｎ、ＣＨ４ガスを１．０ｍｌ／ｍｉｎとする混合ガスを用いても本実施例と同等の効果を得ることができる。
【００５７】
【表４】
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【００５８】
また、図４に示すようにＴａ膜に対するＣｏＦｅＢ膜の選択比を高くするためには、ステップ１及び３で用いるＣＨ4ガスの流量を３ｍｌ／ｍｉｎ以上にすることが望ましい。また、本実施例のステップ２及び３にてＮ2ガスとＨｅガスとＣＨ4ガスの混合ガスを用いたが、Ｎ2ガスとＣＨ4ガスの混合ガスを用いても、本実施例と同様な効果を得ることができる。
【００５９】
さらに、本実施例では、炭素元素を含有するガスとしてＣＨ4ガスを用いたが、Ｃ2Ｈ6(エタン)ガス、Ｃ3Ｈ8(プロパン)ガス、Ｃ4Ｈ10(ブタン)ガス、Ｃ5Ｈ12(ペンタン)ガス、Ｃ2Ｈ4(エチレン)ガス、Ｃ2Ｈ2(アセチレン)ガスの中で少なくともいずれか一つのガスを用いても良い。
【００６０】
上述した実施例１ないし実施例３は、可動層および固定層にＣｏＦｅＢ膜を用いた例で説明したが、本発明としては、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｐｔ，Ｍｎの元素の中で少なくともいずれか一つの元素を含有する磁性膜であればよい。また、上述した実施例１ないし実施例３は、上部電極および下部電極にＴａ膜を用いた例で説明したが、本発明としては、Ｔａ膜、ＴｉＮ膜のいずれかの膜を少なくとも一つ含む膜であれば良い。
【００６１】
さらに上述した実施例１ないし実施例３は、可動層が固定層の上方に配置されたＭＴＪ素子の例について説明したが、本発明としては、固定層が可動層の上方に配置されたＭＴＪ素子でも良い。
【００６２】
上述した実施例１ないし実施例３では、誘導結合型プラズマ源のプラズマエッチング装置を用いた例で説明したが、本発明はこれに限らず、マイクロ波ＥＣＲ(Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ)プラズマエッチング装置、容量結合型プラズマ源のプラズマエッチング装置、ヘリコン型プラズマエッチング装置を用いても良い。
【符号の説明】
【００６３】
１  誘導結合アンテナ
２  放電部
３  処理部
４  整合器
５  ガス供給装置
６  電極
７  プラズマ
８  排気装置
９  ファラデーシールド
１０  第一の高周波電源
１１  第二の高周波電源
１２  試料
１３  Ｔａ膜
１４  ＣｏＦｅＢ膜
１５  ＭｇＯ膜
１６  ＣｏＦｅＢ膜
１７  Ｔａ膜
１８  シリコン基板
１９  反応生成物
２０  反応生成物
２１  Ｔａ膜
【図１】
2014107364.tif 000007
【図２】
2014107364.tif 000008
【図３】
2014107364.tif 000009
【図４】
2014107364.tif 000010
【図５】
2014107364.tif 000011
【図６】
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【図７】
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