(57)【要約】【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、エッチング領域５１Ｅに対応する磁性層５１を核にして内包片５１ａを内包したＣＮＴを成長させた後、同ＣＮＴを基板Ｓ上から除去させた。【選択図】図８
2008226921.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、鉄、コバルト、ニッケル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、
前記開口から露出する前記磁性層を核にして前記開口に気相成長炭素繊維を成長させ、前記開口から露出する前記磁性層を前記気相成長炭素繊維に内包させる工程と、
前記気相成長炭素繊維を前記開口から除去する工程と、
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、
前記マスクは、鉄、コバルト、ニッケル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、
前記気相成長炭素繊維を前記開口から除去する工程は、
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すこと、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、
前記気相成長炭素繊維を前記開口から除去した後、前記開口に残存する前記磁性層を核にして前記開口に再び気相成長炭素繊維を成長させ、残存する前記磁性層を前記気相成長炭素繊維に内包させる工程と、
前記気相成長炭素繊維を再び前記開口から除去する工程と、
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５】
基板上に、鉄、コバルト、ニッケル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を有する磁気デバイスの製造装置であって、
前記基板上に気相成長炭素繊維を成長させる炭素繊維形成手段と、
前記基板上から前記気相成長炭素繊維を除去する炭素繊維除去手段と、
前記炭素繊維形成手段を駆動し、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を核にして前記気相成長炭素繊維を成長させて、前記開口から露出する前記磁性層を前記気相成長炭素繊維に内包させ、前記炭素繊維除去手段を駆動し、前記気相成長炭素繊維を前記開口から除去させる制御手段と、
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６】
請求項５に記載の磁気デバイスの製造装置であって、
前記炭素繊維除去手段は、
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、
前記炭素繊維除去手段を駆動して、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、前記気相成長炭素繊維を前記開口から除去させること、
を特徴とする磁気デバイスの製造装置。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の磁気デバイスの製造装置であって、
前記制御手段は、
前記気相成長炭素繊維を前記開口から除去させた後、前記炭素繊維形成手段を駆動し、前記開口に残存する前記磁性層を核にして再び前記気相成長炭素繊維を成長させて、残存する前記磁性層を前記気相成長炭素繊維に内包させ、前記炭素繊維除去手段を駆動し、前記気相成長炭素繊維を再び前記開口から除去させること、
を特徴とする磁気デバイスの製造装置。
【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】
気相成長炭素繊維としてのカーボンナノチューブ（Carbon nanotube ：以下単に、ＣＮＴという。）が成長する過程において、触媒として機能する遷移金属元素がＣＮＴに内包されることは、例えば、Appl.Phys.Lett.76,1776,(2000),p2 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に記載の発明は、基板上に、鉄、コバルト、ニッケル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、前記開口から露出する前記磁性層を核にして前記開口に気相成長炭素繊維を成長させ、前記開口から露出する前記磁性層を前記気相成長炭素繊維に内包させる工程と、前記気相成長炭素繊維を前記開口から除去する工程と、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気相成長炭素繊維に内包されて除去される。したがって、気相成長炭素繊維の核となる磁性層のみを、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に記載の発明は、請求項１に記載の磁気デバイスの製造方法であって、前記マスクが、鉄、コバルト、ニッケル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。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、マスクが気相成長炭素繊維の核となり難い。そのため、開口を除く磁性層の領域が、マスクによって確実に保護される。さらには、磁性層よりも熱的、化学的に安定な材料をマスクとして選択させることができ、気相成長炭素繊維を成長させる工程において、開口を除く磁性層の領域が、より確実に保護される。ひいては、気相成長炭素繊維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。
【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、前記気相成長炭素繊維を前記開口から除去する工程が、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すことを要旨とする。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、磁性層のパターニングをドライプロセスによって行うことができ、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。
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、前記気相成長炭素繊維を前記開口から除去した後、前記開口に残存する前記磁性層を核にして前記開口に再び気相成長炭素繊維を成長させ、残存する前記磁性層を前記気相成長炭素繊維に内包させる工程と、前記気相成長炭素繊維を再び前記開口から除去する工程と、をさらに備えたことを要旨とする。
【００１５】
請求項４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。
上記課題を解決するため、請求項５に記載の発明は、基板上に、鉄、コバルト、ニッケル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を有する磁気デバイスの製造装置であって、前記基板上に気相成長炭素繊維を成長させる炭素繊維形
成手段と、前記基板上から前記気相成長炭素繊維を除去する炭素繊維除去手段と、前記炭素繊維形成手段を駆動し、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を核にして前記気相成長炭素繊維を成長させて、前記開口から露出する前記磁性層を前記気相成長炭素繊維に内包させ、前記炭素繊維除去手段を駆動し、前記気相成長炭素繊維を前記開口から除去させる制御手段と、を備えたことを要旨とする。
【００１６】
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が気相成長炭素繊維に内包されて除去される。したがって、気相成長炭素繊維の核となる磁性層のみを、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。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、請求項４に記載の磁気デバイスの製造装置であって、前記炭素繊維除去手段が、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、前記炭素繊維除去手段を駆動して、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、前記気相成長炭素繊維を前記開口から除去させることを要旨とする。
【００１８】
請求項６に記載の発明によれば、磁性層のパターニングをドライプロセスによって行うことができ、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。
請求項７に記載の発明は、請求項５又は６に記載の磁気デバイスの製造装置であって、前記制御手段が、前記気相成長炭素繊維を前記開口から除去させた後、前記炭素繊維形成手段を駆動し、前記開口に残存する前記磁性層を核にして再び前記気相成長炭素繊維を成長させて、残存する前記磁性層を前記気相成長炭素繊維に内包させ、前記炭素繊維除去手段を駆動し、前記気相成長炭素繊維を再び前記開口から除去させることを要旨とする。
【００１９】
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】
【００２０】
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】
【００２１】
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。
【００２２】
（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、すなわち炭素繊維形成手段を構成する合成チャンバ１３と、炭素繊維除去手段を構成する洗浄チャンバ１４とを有する。
【００２３】
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 ）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。
【００２４】
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を減圧して複数の基板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。
【００２５】
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、合成チャンバ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。
【００２６】
図２において、合成チャンバ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、合成室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を介して合成ガス供給部２２が接続されている。合成ガス供給部２２は、気相成長炭素繊維としてのカーボンナノチューブ（Carbon nanotube ：以下単に、ＣＮＴという。）を合成させるための合成ガスを供給する。合成ガスとしては、例えば、一酸化炭素、メタン、エチレン、アセチレンなどの炭化水素ガス、もしくは気化したアルコール、または気相成長における希釈と触媒作用のために、これらのガスに水素、アンモニアの内、少なくとも１つを混合したものを用いることができる。
【００２７】
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、合成室１３ｓに供給される合成ガスを排気し、合成室１３ｓを所定の圧力値（例えば、８ｔｏｒｒ）に減圧させる。
【００２８】
合成室１３ｓには、基板Ｓを載置するための合成ステージ２４が配設されている。合成ステージ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を合成室１３ｓの所定の位置に位置決め固定する。合成ステージ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の温度に特に上限はないが、好ましくは 
３５０℃以上〜１１００℃以下であり、より好ましくは５５０℃である。
【００２９】
供給配管２１ａと合成ステージ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から供給される合成ガスを基板Ｓの面方向に分散させ、合成ガスを基板Ｓの上方から均等に供給する。合成ガス供給部２２が合成ガスを供給するとき、合成ガスは、供給配管２１ａ及びシャワーヘッド２６を通して合成室１３ｓに導入され、合成ステージ２４に載置された基板Ｓの表面に到達する。
【００３０】
供給配管２１ａの流路途中には、マイクロ波源２７が連結されている。マイクロ波源２７は、例えば、２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発生するマイクロ波発振器（すなわち、マグネトロン）と、マイクロ波発信器に電源を供給するマイクロ波電源とによって構成され、所定の出力範囲のマイクロ波を供給配管２１ａの内部に伝播させる。マイクロ波源２７は、合成ガス供給部２２が合成ガスを供給するとき、供給配管２１ａを通過する合成ガスにマイクロ波を照射し、合成ガスを励起させて活性化させる（プラズマ化させる）。プラ
ズマ化した合成ガスは、加熱された基板Ｓの表面に到達し、露出する磁性層と接触してＣＮＴの気相成長を開始させる。
【００３１】
この際、ＣＮＴは、磁性層を触媒として成長するため、露出する磁性層の領域にのみ成長し、かつ、触媒として利用する磁性層を内包しながら基板Ｓの法線方向上側に向かって成長する。そして、ＣＮＴは、内包する磁性層の分だけ、露出する磁性層の領域を基板Ｓの表面から剥離させる。しかも、ＣＮＴは、触媒として機能する層のみを内包するため、磁性層の下地の状態を維持させ、磁性層のみを選択的に剥離させる。
【００３２】
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。
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の表面からＣＮＴを除去し、基板Ｓの表面を洗浄させるための洗浄ガスを供給する。洗浄ガス供給部３２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。
【００３３】
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て、洗浄室１４ｓに供給される洗浄ガスを排気し、洗浄室１４ｓを所定の圧力値に減圧させる。
【００３４】
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、ＣＮＴ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ＣＮＴ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。
【００３５】
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との間の空間に高周波電力を供給し、洗浄ガスを励起させて活性化させる（プラズマ化させる）。
【００３６】
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に合成されたＣＮＴを分解する。そして、プラズマ化した洗浄ガスは、ＣＮＴと、ＣＮＴが内包する磁性層の一部を基板Ｓから除去し、基板Ｓの表面を洗浄する。
【００３７】
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、合成チャンバ１３にＣＮＴの合成処理、洗浄チャンバ１４にＣＮＴの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演算部４０Ｂとを有
する。また、制御装置４０は、各種データや各種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。
【００３８】
制御装置４０には、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、合成チャンバ検出部４４Ａと、洗浄チャンバ検出部４５Ａとが接続されている。
【００３９】
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、ＣＮＴを形成するための各種のパラメータ、すなわち合成ガスの流量、合成室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、ＣＮＴを除去して基板Ｓを洗浄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、ＣＮＴの合成処理及びＣＮＴの除去処理の回数に関するデータを制御装置４０に入力する。
【００４０】
なお、ＣＮＴの合成処理とＣＮＴの除去処理を、ＣＮＴ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ＣＮＴ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ＣＮＴ処理の回数を、実処理回数Ｎａという。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
合成チャンバ検出部４４Ａは、合成チャンバ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。合成チャンバ検出部４４Ａは、例えば、合成室１３ｓの実圧力、合成ガスの実流量、基板Ｓの実温度、プロセス時間、マイクロ波源２７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。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。
【００４４】
制御装置４０には、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、合成チャンバ駆動部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。
【００４５】
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。
【００４６】
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、合成チャンバ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、合成チャンバ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。
【００４７】
制御装置４０は、合成チャンバ検出部４４Ａから入力される検出信号を利用し、合成チャンバ駆動部４４Ｂに対応する駆動制御信号を合成チャンバ駆動部４４Ｂに出力する。合成チャンバ駆動部４４Ｂは、制御装置４０からの駆動制御信号に応答し、入力部４１Ａから入力された合成条件の下でＣＮＴの合成処理を実行する。
【００４８】
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ＣＮＴの洗浄処理を実行する。
【００４９】
（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１１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。
【００５０】
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上に、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。
【００５１】
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。
【００５２】
マスクパターン５２には、例えば、鉄（Fe）、コバルト（Co）、ニッケル（Ni）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金属層を用いることができる。金属材料としては、アルミニウム（Al ）、チタン（Ti ）、クロム（Cr ）、銅（Cu ）、ルテニウム（Ru ）、銀（Ag ）、タンタル（Ta ）、金（Au ）が挙げられる。また、マスクパターン５２には、酸化アルミニウム（Al2O3 ）、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、ＣＮＴ処理において、ＣＮＴの核として機能しない材料であって、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。
【００５３】
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できる。すなわち、図６において、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
に対応するサイズに形成される。
【００５４】
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、鉄（Fe）、コバルト（Co）、ニッケル（Ni）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。
【００５５】
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、ＣＮＴ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。
【００５６】
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ＣＮＴ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。
【００５７】
制御装置４０は、入力部４１Ａから、ＣＮＴの合成条件、ＣＮＴの洗浄条件、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を合成チャンバ１３に搬送させる。
【００５８】
制御装置４０は、基板Ｓを合成チャンバ１３に搬入させると、露出するエッチング領域５１Ｅを核としてＣＮＴを合成させる。すなわち、図８（ｃ）に示すように、制御装置４０は、合成チャンバ駆動部４４Ｂを介して、上記合成条件の下でエッチング領域５１ＥにＣＮＴを合成させ、エッチング領域５１Ｅを内包片５１ａとして各ＣＮＴに内包させる。これによって、制御装置４０は、内包片５１ａの分だけ、エッチング領域５１Ｅの磁性層５１を基板Ｓの表面から剥離させることができ、その剥離を、下地層５０の上面で停止させることができる。
【００５９】
制御装置４０は、合成チャンバ１３にＣＮＴを合成させると、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、合成室１３ｓの基板Ｓを洗浄チャンバ１４に搬送させる。
【００６０】
制御装置４０は、基板Ｓを洗浄チャンバ１４に搬入させると、洗浄チャンバ駆動部４５Ｂを介して、ＣＮＴを分解除去させる。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、エッチング領域５１Ｅに合成したＣＮＴを洗浄用プラズマＰＬＳに晒して分解除去させ、基板Ｓの表面を洗浄させる。これによって、制御装置４０は、内包片５１ａを内包したＣＮＴをエッチング領域５１Ｅから除去させることができ、内包片５１ａ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る。
【００６１】
この際、エッチング領域５１Ｅに合成されるＣＮＴの殆どは、互いに離間する位置から成長を開始する。そのため、図８（ｄ）に示すように、エッチング領域５１Ｅには、触媒として利用されない島状の磁性層５１が残渣部５１ｂとして残存する。そこで、上記ＣＮＴ処理においては、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、
ＣＮＮＴの合成処理とＣＮＴの洗浄処理とを交互に繰り返すことが好ましい。
【００６２】
すなわち、制御装置４０は、図７に示すように、そのＣＮＴ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、上記合成条件の下で、エッチング領域５１Ｅに合成ガスを供給し、ＣＮＴを合成させる（ステップＳ３２）。また、制御装置４０は、ＣＮＴを合成させると、入力された洗浄条件の下でＣＮＴを洗浄用プラズマＰＬＳに晒し、内包片５１ａを内包したＣＮＴを分解除去させる（ステップＳ３３）。このとき、エッチング領域５１Ｅには、触媒として利用されない磁性層５１が残渣部５１ｂを形成する。
【００６３】
制御装置４０は、ＣＮＴの洗浄処理を実行させて１回目のＣＮＴ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ＣＮＴ処理を実行させる（ステップＳ３５においてＮｏ）。
【００６４】
すなわち、制御装置４０は、図１０（ａ）に示すように、エッチング領域５１Ｅに残存する磁性層５１を核としたＣＮＴを目標処理回数Ｎｐの分だけ合成し、エッチング領域５１Ｅに残存するエッチング領域５１Ｅの全てを内包片５１ａとして基板Ｓ上から剥離させる。また、制御装置４０は、図１０（ｂ）に示すように、ＣＮＴを合成するたびに、基板Ｓの表面を洗浄用プラズマＰＬＳに晒し、エッチング領域５１Ｅに残存する残渣部５１ｂが無くなるまでＣＮＴを除去させる。
【００６５】
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、ＣＮＴ処理を終了させる。これによって、制御装置４０は、エッチング不良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。
【００６６】
（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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
（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、上記ＣＮＴ処理を用いて基板Ｓ上に合成させたＣＮＴを示すＳＥＭ画像である。
【００７２】
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２０ｎｍのコバルト鉄（CoFe ）膜からなる磁性層５１と、膜厚が５０ｎｍの金（Au ）膜からなるマスクパターン５２を得た。
【００７３】
次いで、マスクパターン５２の形成された基板Ｓを、エッチングシステム１０の合成チャンバ１３に搬入した。そして、エチレンと水素の混合ガスを合成ガスとして用い、基板Ｓの温度を５５０℃に昇温してＣＮＴを合成させ、基板Ｓの断面ＳＥＭ像を観察した。また、ＣＮＴの形成された基板Ｓを、合成チャンバ１３から洗浄チャンバ１４に搬送した。そして、水素プラズマを洗浄用プラズマＰＬＳとして用い、エッチング領域５１Ｅに形成されたＣＮＴを基板Ｓ上から除去した。
【００７４】
図１２において、ＣＮＴは、エッチング領域５１Ｅにのみ形成され、磁性層５１は、マスクパターン５２の下側にのみ存在している。この結果、ＣＮＴの形成によって、エッチング領域５１Ｅに対応する磁性層５１のみが選択的に下地層５０から剥離されることが分かる。
【００７５】
また、このＣＮＴによるエッチング量は、磁性層５１のシート抵抗値からも確認できる。すなわち、ＣＮＴ処理の前後において、エッチング領域５１Ｅを挟む磁性層５１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、エッチング量の増加を確認できる。本実施例においては、ＣＮＴ処理の前後において、シート抵抗値が１０４［Ω／□］以上増加し、エッチング領域５１Ｅの磁性層５１が十分にエッチングされていることが分かる。
【００７６】
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、コバルト、ニッケル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、エッチング領域５１Ｅに対応する磁性層５１を核にして内包片５１ａを内包したＣＮＴを成長させた後、同ＣＮＴを基板Ｓ上から除去させた。
【００７７】
したがって、基板Ｓの表面において、ＣＮＴの核となる磁性層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。
【００７８】
（２）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、鉄、コバルト、ニッケル以外からなる群から選択される少なくとも一種の元素からなる金属層５２Ｍによって構成した。したがって、ＣＮＴの合成処理において、マスクパターン５２は、ＣＮＴの核となり得ない。そのため、磁性層５１の非エ
ッチング領域が、マスクパターン５２によって確実に保護される。さらには、マスクパターン５２として、磁性層５１よりも熱的、化学的に安定した材料を選択させることができる。ひいては、ＣＮＴ処理を用いた磁性層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。
【００７９】
（３）上記実施形態においては、ＣＮＴ処理の処理回数を予め目標処理回数Ｎｐとして設定し、ＣＮＴ処理の実処理回数Ｎａが目標処理回数ＮｐになるまでＣＮＴ処理を繰り返し実行した。したがって、エッチング領域５１Ｅに形成される残渣部５１ｂを確実に分解除去させることができ、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。
【００８０】
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、合成チャンバ１３によってＣＮＴの合成処理を実行し、洗浄チャンバ１４によってＣＮＴの洗浄処理を実行する構成にした。これに限らず、例えば、ＣＮＴの合成処理とＣＮＴの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。
【００８１】
・上記実施形態においては、ＣＮＴを洗浄用プラズマＰＬＳに晒して分解除去させる構成にした。これに限らず、例えば、基板Ｓの表面に所定の洗浄液を供給し、ＣＮＴを基板Ｓ上から除去させる構成にしてもよい。
【００８２】
・上記実施形態においては、合成ガスにマイクロ波を照射してＣＮＴを合成させる構成にした。これに限らず、例えば、合成ガスの熱反応のみによってＣＮＴを合成させる構成にしてもよい。
【００８３】
・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】
【００８４】
【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】合成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】ＣＮＴ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、それぞれマスクパターンの形成工程を示す工程図。
【図１０】（ａ）、（ｂ）は、それぞれＣＮＴ処理の工程を示す工程図。
【図１１】磁気メモリの構成を模式的に示す側断面図。
【図１２】実施例のＣＮＴ処理を示すＳＥＭ画像。
【符号の説明】
【００８５】
ＰＬＳ…洗浄用プラズマ、ＲＭ…レジストパターンとしてのレジストマスク、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、１３…炭素繊維形成手段を構成する合成チャンバ、１４…炭素繊維除去手段を構成する洗浄チャンバ、３２…プラズマ生成手段を構成する高周波電源、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。
【図１】
2008226921.tif 000003
【図２】
2008226921.tif 000004
【図３】
2008226921.tif 000005
【図４】
2008226921.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2008226921.tif 000009
【図８】
2008226921.tif 000010
【図９】
2008226921.tif 000011
【図１０】
2008226921.tif 000012
【図１１】
2008226921.tif 000013
【図１２】
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