(57)【要約】【課題】非有機材料からなるマスク材を用いて磁性材料をエッチングする場合に、アフターコロージョン処理、エッチング装置に対する耐腐食性対策が不要で、磁気特性を劣化させてしまうエッチングダメージを減少させることができるドライエッチング方法を提案する。【解決手段】エッチングガスとして水酸基を少なくとも一つ以上持つアルコ−ルを用い、当該エッチングガスのプラズマを形成し、非有機系材料からなるマスク材を用いて磁性材料をドライエッチングする方法。水酸基を一つ持つアルコ−ルがエッチングガスとして用いられる場合、当該エッチングガスは、メタノール（ＣＨ３ＯＨ）、エタノール（Ｃ２Ｈ５ＯＨ）、プロパノール（Ｃ３Ｈ７ＯＨ）からなる群より選ばれたアルコールである。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エッチングガスとして水酸基を少なくとも一つ以上持つアルコ−ルを用い、当該エッチングガスのプラズマを形成し、非有機系材料からなるマスク材を用いて磁性材料をドライエッチングする方法。
【請求項２】
水酸基の数は一つであることを特徴とする請求項１記載のドライエッチング方法。
【請求項３】
エッチングガスは、メタノール（ＣＨ３ＯＨ）、エタノール（Ｃ２Ｈ５ＯＨ）、プロパノール（Ｃ３Ｈ７ＯＨ）からなる群より選ばれたアルコールであることを特徴とする請求項１又は２記載のドライエッチング方法。
【請求項４】
非有機系材料からなるマスク材は、Ｔａ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｓｉのいずれかの単層膜又は積層膜からなるマスク材、又は、Ｔａ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｓｉのいずれかの酸化物又は窒化物の単層膜又は積層膜からなるマスク材であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項記載のドライエッチング方法。
【請求項５】
磁性材料は８族の鉄族元素の単体金属又は当該単体金属を主要構成元素とする磁性材料であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項記載のドライエッチング方法。
【請求項６】
エッチングガスには添加ガスとして、酸素ガス、水、不活性ガスの中の少なくとも一種以上が、酸素ガス及び水はエッチングガスに対してそれぞれ２５％を越えない範囲、不活性ガスはエッチングガスに対して９０％を越えない範囲で添加されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項記載のドライエッチング方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ドライエッチング方法に関するものである。さらに詳しくは、ＦｅＮｉ、ＣｏＦｅ、ＦｅＭｎ、ＣｏＰｔ等の磁性薄膜の微細加工に有用なドライエッチング方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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】
これまで、磁性材料のエッチング加工には、イオンミリングがよく使われてきた。しかし、イオンミリングは物理的なスパッタエッチングであるため、マスクとなる各種材料に対する選択性がとりにくく、加工形状も被エッチング材料の裾がテーパ状になるなどの課題が生じていた。そのため、特に微細な加工技術が求められる大容量のＭＲＡＭの製造には向かず、３００ｍｍの大面積基板で均一性をよく加工することが難しく、歩留まりが上がらないのが現状であった。
【０００４】
このようなイオンミリングに代わり半導体産業で培われてきた技術が導入され始めている。
【０００５】
そのなかで３００ｍｍの大面積基板で均一性が確保でき微細加工性について優れたＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ、反応性イオンエッチング）技術が期待されている。
【０００６】
しかし、半導体産業では広く使われているＲＩＥ技術でも、ＦｅＮｉ、ＣｏＦｅ、ＣｏＰｔ等の磁性材料については、一般に反応性が乏しく、エッチング残渣や側壁デポなく加工することは難しかった。
【０００７】
従来、このような磁性材料のエッチング加工においてＲＩＥ技術を使用する場合、エッチングガスとしては塩素系ガス（Ｃｌ２等）が使用されていた。しかし、塩素系ガスを用いると、いわゆるアフターコロージョンの問題があり、エッチング後の基板の表面層に付着した残留塩素成分を除去する処理が必要であった。また、ＲＩＥ装置そのものにも腐食性ガスである塩素系ガスに対する腐食対策が必要であった。
【０００８】
このような磁性材料に対するＲＩＥ技術の現状の中で、アフターコロージョン処理のない新しい反応系を確立するための努力もなされている。
【０００９】
特開平８−２５３８８１では、磁性材料に対するエッチングガスとして、アンモニア（ＮＨ３）またはアミン類ガス等の含窒素化合物に一酸化炭素（ＣＯ）ガスを添加したガス系（以下、ＮＨ３＋ＣＯ系ガスという）を提案している。
【００１０】
しかし、ＮＨ３＋ＣＯ系ガスにも以下のような解決すべき課題があった。
【００１１】
１．ＮＨ３やＣＯは、有毒ガスでありＲＩＥ装置に排ガス処理の設備が必要であった。
【００１２】
２．ＭＲＡＭや磁気抵抗素子の基本性能を決定づけるＴＭＲの構成では、Ａｌ２Ｏ３等の絶縁層を挟むピン層とフリー層を構成するＣｏＦｅ等の強磁性層は、僅か１〜５ｎｍ程度の強磁性薄膜である。ＮＨ３＋ＣＯ系ガスをエッチングガスに使用した場合、これらの極薄の強磁性層へエッチングダメージを与えて磁気的な特性を劣化させてしまい、ＭＲＡＭや磁気抵抗素子のデバイス特性にも影響を与えてしまうおそれがあった。特に、ＭＲＡＭや磁気抵抗素子等の微細化に伴い、ＲＩＥ処理時の被エッチング材料（ＦｅＮｉ、ＣｏＦｅ等）の側面（側壁）のデバイス全体に対する割合が増大してきており、側壁からのエッチングダメージによる磁気特性の劣化が無視できなくなりつつある。
【００１３】
【特許文献１】特開平８−２５３８８１号
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、非有機材料をマスク材として磁性材料をエッチングする場合に、アフターコロージョン処理、エッチング装置に対する耐腐食性対策が不要で、磁気特性を劣化させてしまうエッチングダメージを減少させることができるドライエッチング方法を提供することを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、この発明が提案するドライエッチング方法は、エッチングガスとして水酸基を少なくとも一つ以上持つアルコ−ルを用い、当該エッチングガスのプラズマを形成し、非有機系材料からなるマスク材を用いて磁性材料をドライエッチングすることを特徴とするものである。
【００１６】
前記において、水酸基の数は一つにすることができる。
【００１７】
前記のエッチングガスに用いられる水酸基を少なくとも一つ以上持つアルコ−ルは、水酸基の数が一つである場合には、例えば、メタノール（ＣＨ３ＯＨ）、エタノール（Ｃ２Ｈ５ＯＨ）、プロパノール（Ｃ３Ｈ７ＯＨ）からなる群より選ばれたアルコールとすることができる。
【００１８】
また、非有機系材料からなるマスク材は、Ｔａ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｓｉのいずれかの単層膜又は積層膜からなるマスク材、又は、Ｔａ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｓｉのいずれかの酸化物又は窒化物の単層膜又は積層膜からなるマスク材とすることができる。
【００１９】
例えば、単体元素であるＴａ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｓｉのいずれかの単層膜又は積層膜をマスク材として使用することができる。また、Ｔａ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｓｉのいずれかの酸化物又は窒化物であるＴａ酸化物、Ｔｉ酸化物、Ａｌ２Ｏ３等のＡｌ酸化物、ＳｉＯ２等のＳｉ酸化物、ＴａＮ、ＴｉＮ、ＡｌＮ、ＳｉＮ等の単層膜又は積層膜をマスク材として使用することができる。
【００２０】
なお、本発明のドライエッチング方法においてエッチングされる磁性材料は８族の鉄族元素の単体金属又は当該単体金属を主要構成元素とする磁性材料とすることができる。例えば、Ｆｅ−Ｎｉ系合金、Ｃｏ−Ｆｅ系合金、Ｆｅ−Ｍｎ系合金、Ｃｏ−Ｐｔ系合金、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｒ系合金、Ｃｏ−Ｃｒ系合金、Ｃｏ−Ｐｔ系合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ系合金、Ｃｏ−Ｐｄ系合金、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ系合金の単層膜又は積層膜のエッチングに本発明のドライエッチング方法を使用することができる。
【００２１】
前述した本発明のドライエッチング方法において、エッチングされる磁性材料の温度は２５０℃以下の範囲に保持して行うことが望ましい。極薄の磁性薄膜に対して不必要な熱的ダメージを与えないようにするためであり、より好ましい温度範囲は２０〜１００℃である。
【００２２】
また、前述した本発明のドライエッチング方法において、真空度０．１〜１０Ｐａの範囲でエッチングを行うことが望ましい。この圧力範囲であれば、高密度プラズマの形成により異方性よく加工できる。
【００２３】
更に、前述した本発明のドライエッチング方法において、エッチングガスには添加ガスとして、酸素ガス、水、不活性ガスを添加することができる。これらはいずれも単独で添加してもよいし、これらのグループの中から任意に組み合わせて添加してもよい。酸素ガス及び水は、エッチングガスに対してそれぞれ２５％を越えない範囲で添加し、不活性ガスはエッチングガスに対して９０％を越えない範囲で添加することが望ましい。不活性ガスとしては、Ａｒ、Ｎｅ、Ｘｅ、Ｋｒなどを使用できる。
【００２４】
これらの添加ガスをエッチングガスに対して前述した範囲で添加すると、マスクに対する選択性が増加するので有利である。ただし、前記の添加割合を超えるとエッチングレートが減少する、あるいはマスクに対する選択比が低下するため好ましくない。
【００２５】
発明者の実験によれば、磁性材料をＲＩＥ技術を用いてエッチングする方法であって、アフターコロージョン処理が不要なものとして提案されているＮＨ３＋ＣＯ系ガスを採用している従来技術に比べて、本発明のドライエッチング方法によってエッチング速度、選択比を改善することができた。特に、ＣｏＦｅのエッチングについては、５０％以上エッチング速度増加を達成することができた。
【００２６】
本発明のドライエッチング方法がこのように優れた効果を発揮できるのは、エッチングガスとして使用されている水酸基を少なくとも一つ以上持つアルコ−ルのプラズマ中で生成したＨラジカルや、Ｈ＋、ＯＨ―といったイオン、例えば、ＣＨ３ＯＨがエッチングガスとして使用されている場合には、プラズマ中で生成した活性なＣＨ３やＨラジカル、あるいはＣＨ３＋、Ｈ＋、ＯＨ―といったイオンが、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｃｏ−Ｆｅ、Ｆｅ−Ｍｎ、Ｃｏ−Ｐｔ、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｒ、Ｃｏ−Ｃｒ、Ｃｏ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｐｄ、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ等の磁性材料と反応してエッチングが行われるからであると推測される。
【００２７】
また、発明者の実験によれば、磁性材料をＲＩＥ技術を用いてエッチングする方法であって、アフターコロージョン処理が不要なものとして提案されているＮＨ３＋ＣＯ系ガスを採用している従来技術に比べて、本発明のドライエッチング方法では、磁気特性を劣化させてしまうエッチングダメージを半減させることができた。
【００２８】
本発明のドライエッチング方法は、エッチングガスとして腐食性のあるＮＨ３などを使用しないため、エッチング後にアフターコロージョン処理をする必要がなく、エッチング装置に対する耐腐食性を特別に考慮しなくてよい。また、ＣＯやＮＨ３といった毒性のあるエッチングガスを使用していないため排ガス処理の設備が不要となる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
図１に示すようなＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ）プラズマ源搭載のエッチング装置を用い、メタノール（ＣＨ３ＯＨ）をエッチングガスとして使用し、Ｔａがマスク材とされている図２図示のＴＭＲ素子に対してエッチングを行う場合について説明する。
【００３０】
図２はＴＭＲ素子の基本的な構造の一例を示すものである。
【００３１】
ＴＭＲ素子を特徴付ける構造は、膜厚が１ｎｍの絶縁層であるＡｌ２Ｏ３膜を挟んで、フリー層（Ａｌ２Ｏ３の上層）とピン層（Ａｌ２Ｏ３の下層）と呼ばれる２つのＣｏＦｅからなる強磁性層（膜厚は、フリー層が５ｎｍ、ピン層が５ｎｍ）と、ピン層の下層で反強磁性層のＰｔＭｎ（膜厚１５ｎｍ）からなる。なお、ここでは、ＴＭＲ素子の基本原理、動作の説明は省略する。
【００３２】
まず、図２（ａ）図示の構成のＴＭＲ素子に対して、ＣＦ４ガスを用いて、ＰＲをマスクとして、Ｔａ膜をエッチングし、図２（ｂ）図示のように形成されたＴａ膜を絶縁層であるＡｌ２Ｏ３を含めた磁性層（ＰｔＭｎ、ＣｏＦｅ）をエッチングするためのマスクとした。このプロセスは以下のように行った。
【００３３】
図１図示の真空容器２内を排気系２１によって排気し、不図示のゲートバルブを開けて図２（ａ）図示の構成のＴＭＲ素子となるＴＭＲ膜を積層したウェーハ９を真空容器２内に搬入し、基板ホルダー４に保持し、温度制御機構４１により所定温度に維持した。次に、ガス導入系３を動作させ、図１には不図示のＣＦ４ガスを溜めているボンベから不図示の配管、バルブ、流量調整器を介して、所定の流量のエッチングガス（ＣＦ４）を真空容器２内へ導入する。導入されたエッチングガスは、真空容器２内を経由して誘電体壁容器１１内に拡散する。ここで、プラズマ源１を動作させる。プラズマ源１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等とから構成されている。プラズマ用高周波電源１３が発生させた高周波が伝送路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。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、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、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ウェーハ９に負の直流分の電圧であるセルフバイアス電圧が与えられ、プラズマからウェーハ９の表面へのイオン入射エネルギーを制御している。前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、ウェーハ９の表面付近にまで達する。この際、ウェーハ９の表面がエッチングされる。
【００３４】
なお、以上のＣＦ４を用いたＰＲマスクによるＴａ膜のエッチングプロセスは以下の通りである。
【００３５】
エッチングガス（ＣＦ４）の流量：３２６ｍｇ／ｍｉｎ（５０ｓｃｃｍ）
ソース電力  ：５００Ｗ
バイアス電力：７０Ｗ
真空容器２内の圧力：０．８Ｐａ
基板ホルダー４の温度：４０℃
【００３６】
次に、メタノール（ＣＨ３ＯＨ）をエッチングガスとして用いて、前記のプロセスによって形成されたＴａをマスク材として図２（ｂ）図示の磁性膜をエッチングした。
【００３７】
このプロセスも、図１図示のＩＣＰプラズマ源搭載のエッチング装置を用いて行うものであるが、前記のプロセスにおいて、図示しないガス導入系を動作させてＣＦ４ガスをエッチングガスとして真空容器２内へ導入したプロセスを、ガス導入系３を動作させて、図１図示のメタノール（ＣＨ３ＯＨ）ガスを溜めているボンベ３１から、配管３２、バルブ３３、流量調整器３４を介して、所定の流量のエッチングガス（ＣＨ３ＯＨ）を真空容器２内へ導入するプロセスに変更し、他は、前述のプロセスと同様にエッチングを行い、図２（ｃ）図示のＴＭＲ素子を得た。
【００３８】
図３は、前述した本発明のプロセスでＭＲＡＭをエッチングしたときの形状のＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）写真である。残渣がなくきれいにエッチングされていることがわかる。
【００３９】
（比較試験例１）
前述した本発明の方法によって、メタノール（ＣＨ３ＯＨ）をエッチングガスとして用いて、前述したものと同様のプロセスによって形成されたＴａをマスク材として磁性膜をエッチングした場合と、前述したものと同様のプロセスによって形成されたＴａをマスク材とし、エッチングガスとしてＮＨ３＋ＣＯ系ガスを用いて磁性膜をエッチングした場合について、エッチング特性（エッチング速度、選択比）についての比較を行った。Ｔａをマスク材としてエッチングした磁性膜はＣｏＦｅ膜と、ＮｉＦｅ膜である。
【００４０】
それぞれのプロセス条件は以下の通りである。
【００４１】
本発明の方法
エッチングガス（ＣＨ３ＯＨガス）の流量：
１８．７５ｍｇ／ｍｉｎ（１５ｓｃｃｍ）
ソース電力：１０００Ｗ
バイアス電力：８００Ｗ
真空容器２内の圧力：０．４Ｐａ
基板ホルダー４の温度：４０℃
【００４２】
比較例
エッチングガス（ＮＨ３＋ＣＯ系ガス）の流量：
ＮＨ３ガス  ５７．０ｍｇ／ｍｉｎ（７５ｓｃｃｍ）
ＣＯガス  ３１．２５ｍｇ／ｍｉｎ（２５ｓｃｃｍ）
ソース電力：１０００Ｗ
バイアス電力：１２００Ｗ
真空容器２内の圧力：０．８Ｐａ
基板ホルダー４の温度：４０℃
【００４３】
この比較試験の結果は以下の表のようになった。
【００４４】
【表１】
2005042143.tif 000003
この比較試験の結果、本発明のドライエッチング方法によれば、エッチング速度及び選択比ともにエッチングガスとしてＮＨ３＋ＣＯ系ガスを用いる従来のドライエッチング方法の場合を上回っており、特に、ＣｏＦｅに対するエッチングについては、エッチング速度を５０％以上増加させることができた。
【００４５】
また、前記の表にあるとおり、本発明の方法によれば、Ａｌ２Ｏ３に対して選択比を高くとることができた。ＭＲＡＭの製造工程の一つに、図２（ｄ）図示のようにフリー層までエッチングしてＡｌ２Ｏ３層でエッチングを止めてしまう工程がある。本発明の方法によれば、前記の表に示されているように、Ａｌ２Ｏ３に対して選択比を高くとれるので、フリー層までエッチングしてＡｌ２Ｏ３層でエッチングを止めてしまう工程を含むＭＲＡＭの生産上有利となる。
【００４６】
（比較試験例２）
本発明のドライエッチング方法によってエッチング処理した場合のエッチングダメージと、ＮＨ３＋ＣＯ系ガスでエッチング処理した場合の磁気特性におけるエッチングダメージについて比較検討した。
【００４７】
図１図示の装置を用い、前述した本発明のプロセス条件で、磁性薄膜（ＣｏＦｅとＮｉＦｅ）を任意の時間エッチング処理し、エッチング処理した後のエッチング前とエッチング後（但し、エッチング前と同じ磁性薄膜の厚みに換算する）の飽和磁化の減少量を測定し、ＣＨ３ＯＨガスでエッチングした磁性薄膜（ＣｏＦｅとＮｉＦｅ）の減少率をそれぞれ１としたときの比率を求めた。
【００４８】
そこで、同一（膜厚が同じであるため飽和磁化も同一）の磁性薄膜（ＣｏＦｅとＮｉＦｅ）を用意し、任意の時間、本発明によるメタノール系のエッチングガスで本発明のエッチング処理をした場合と、ＮＨ３＋ＣＯ系ガスのエッチングガスでエッチング処理をした場合について、それぞれ、振動試料型磁力計（ＶＳＭ）でエッチング後の飽和磁化を測定した。
【００４９】
上記の作業を被エッチング材料（磁性薄膜：ＣｏＦｅとＮｉＦｅ）が残存する間に３回以上行い、エッチング時間とエッチング後の飽和磁化のグラフを作成した。
【００５０】
一般に、エッチング時間とエッチング量（この場合、膜厚）は比例するため、エッチング時間と飽和磁化のグラフ上の測定点は直線上にのり、単調減少をする。
【００５１】
この直線を、エッチング時間＝０に外そうし、エッチング前の飽和磁化に対するエッチングにより減少した飽和磁化を求める。
【００５２】
この結果をエッチング前の実際の飽和磁化と比較し、磁性薄膜（ＣｏＦｅとＮｉＦｅ）に対する磁気特性を劣化させるエッチングダメージとして、本発明の方法によりメタノール（ＣＨ３ＯＨ）をエッチングガスとして使用してエッチングした試料と、ＮＨ３＋ＣＯ系のガスをエッチングガスとして使用した場合で比較した。
【００５３】
本発明の方法でエッチングした試料については、ＣｏＦｅとＮｉＦｅのそれぞれについて、図１図示の装置を用い、前述した本発明のプロセスで、ＴＭＲ素子に代えて、ＣｏＦｅ薄膜と、ＮｉＦｅ薄膜とについてそれぞれ被エッチング材料（ＣｏＦｅ薄膜と、ＮｉＦｅ薄膜）が残存する間に前述した本発明のエッチング処理を３回以上行い、エッチング時間とエッチング後の飽和磁化のグラフを作成した。
【００５４】
ＮＨ３＋ＣＯ系のガスを使用した場合については、図１図示の装置において、メタノール（ＣＨ３ＯＨ）ガスを溜めているボンベ３１を、不図示のＣＯガスをためているボンベと、不図示のＮＨ３ガスをためているボンベとに変更し、エッチングガスとして、メタノール（ＣＨ３ＯＨ）に代えて、ＣＯガスとＮＨ３ガスとの混合ガスを用いて、前記の被エッチング材料（ＣｏＦｅ薄膜とＮｉＦｅ薄膜）と同一膜厚の被エッチング材料（ＣｏＦｅ薄膜と、ＮｉＦｅ薄膜）をエッチングした。
【００５５】
すなわち、前記において、メタノール（ＣＨ３ＯＨ）ガスを溜めているボンベ３１から、配管３２、バルブ３３、流量調整器３４を介して、所定の流量のエッチングガス（ＣＨ３ＯＨ）を真空容器２内へ導入したプロセスを、不図示のＣＯガスをためているボンベ及び不図示のＮＨ３ガスをためているボンベから、配管３２、バルブ３３、流量調整器３４を介して、所定の混合比及び流量のエッチングガス（ＣＯガスとＮＨ３ガスとの混合ガス）を真空容器２内へ導入するプロセスに変更し、他は、前述の本発明のプロセスと同様にエッチングを行った。
【００５６】
この比較試験例２におけるプロセス条件はそれぞれ以下の通りである。
【００５７】
本発明の方法
エッチングガス（ＣＨ３ＯＨガス）の流量：
１８．７５ｍｇ／ｍｉｎ（１５ｓｃｃｍ）
ソース電力：１０００Ｗ
バイアス電力：２００Ｗ
真空容器２内の圧力：０．４Ｐａ
基板ホルダー４の温度：４０℃
【００５８】
比較例
エッチングガス（ＮＨ３＋ＣＯ系ガス）の流量：
ＮＨ３ガス  ５７．０ｍｇ／ｍｉｎ（７５ｓｃｃｍ）
ＣＯガス  ３１．２５ｍｇ／ｍｉｎ（２５ｓｃｃｍ）
ソース電力：１５００Ｗ
バイアス電力：３００Ｗ
真空容器２内の圧力：０．６Ｐａ
基板ホルダー４の温度：４０℃
【００５９】
被エッチング材料（ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ）のエッチング後における飽和磁化の変化から求めたエッチングダメージを比較した結果は、ＮＨ３＋ＣＯ系ガスを使用した方が、ＣＨ３ＯＨガスを使用した場合よりエッチング速度が低いにもかかわらず、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅのそれぞれの場合、約１．６倍、約５．４倍と飽和磁化の減少量が大きかった。すなわち、本発明の方法によれば、磁気特性を劣化させてしまうエッチングダメージを大幅に減少できることが確認できた。
【００６０】
以上、この発明の好ましい実施の形態、比較試験例を説明したが、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載から把握される技術的範囲において、種々の形態に変更可能である。
【００６１】
例えば、エッチング装置としては、図１図示の１ターンのアンテナを有するＩＣＰ型プラズマ装置に限らず、いわゆる高密度プラズマ源と呼ばれるヘリコン型プラズマ装置、２周波励起平行平板型プラズマ装置、マイクロ波型プラズマ装置等を利用することができる。
【００６２】
また、非有機材料をマスク材として磁性材料をエッチングする場合であって、この磁性材料がＴＭＲ素子とする場合であっても、ＴＭＲ素子の構成は、図２図示の構成に限定されるものではない。
【００６３】
更に、前記の発明の実施の形態では、エッチングガスとしてメタノールのみについて述べたが、他のケトン類で化学式ＲＣＯＲ’（ＲまたはＲ’はアルキル基）で表される物資、例えばメチルエチルケトン、イソプロピルメチルケトン、メチルプロピルケトン等、気化できるものは使用できる。また、メタン以外にもエタン、プロパン、プタンといったメチル基を有する炭化水素は何れも使用できる。
【００６４】
【発明の効果】
本発明のドライエッチング方法によれば、非有機材料からなるマスク材を用いて磁性材料をエッチングする場合に、アフターコロージョン処理が不要であると同時に、エッチング装置に対する耐腐食性を特別に考慮しなくてよくなり、更に、排ガス処理の設備を設ける必要もなくなる。
【００６５】
また、本発明のドライエッチング方法によれば、非有機材料からなるマスク材を用いて磁性材料をエッチングする場合に、磁気特性を劣化させてしまうエッチングダメージを減少させることができる。
【００６６】
そこで、本発明によれば、Ｆｅ−Ｎｉ系合金、Ｃｏ−Ｆｅ系合金、Ｆｅ−Ｍｎ系合金、Ｃｏ−Ｐｔ系合金、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｒ系合金、Ｃｏ−Ｃｒ系合金、Ｃｏ−Ｐｔ系合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ系合金、Ｃｏ−Ｐｄ系合金、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ系合金の単層膜又は積層膜からなる磁性薄膜の微細加工に有用なドライエッチング方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法に使用可能なエッチング装置の概略構成図。
【図２】本発明の方法を用いてＴＭＲ素子がエッチング処理される場合のプロセスの一例を表す図であって、（ａ）はプロセス開始前の断面概略図、（ｂ）はＰＲをマスクとしてＴａ膜をエッチングした状態の断面概略図、（ｃ）はＴａマスクで磁性膜をエッチングした状態の断面概略図、（ｄ）はフリー層までエッチングしてＡｌ２Ｏ３層でエッチングを止めた状態の断面概略図。
【図３】本発明のプロセスでＭＲＡＭをエッチングしたときの形状のＳＥＭ写真。
【符号の説明】
１    プラズマ源
２    真空容器
３    ガス導入系
４    基板ホルダー
５    バイアス用高周波電源
９    ウェーハ
１１  誘電体壁容器
１２  アンテナ
１３  プラズマ用高周波電源
１４  電磁石
１５  伝送路
２１  排気系
２２  側壁用磁石
３１  ボンベ
３２  配管
３３  バルブ
３４  流量調整器
４１  温度制御機構
【図１】
2005042143.tif 000004
【図２】
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【図３】
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