(57)【要約】【課題】ＣＯ含有プラズマの条件によらず、安定してクリーニングプラズマを生成する方法を提供する。【解決手段】被エッチングウェハ８０２上に形成された磁性膜を、真空容器８０１内に導入されたＣとＯの元素を含むＣＯ含有ガスにソース電力を印加することでＣＯ含有ガスをプラズマ化し、生成したＣＯ含有プラズマを用い加工する際に、該ＣＯ含有プラズマにて被エッチングウェハ８０２上に形成された磁性膜に所定の加工を施した後、ソース電力８０６を印加したまま、クリーニングガスを導入し、その後ＣＯ含有ガスの導入を停止することで、所定のクリーニングガスを用いたクリーニングプラズマを生成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理体のエッチング時に真空容器内にカーボン堆積物を生じるプラズマエッチング方法において、
前記被処理体のエッチング後は、プラズマ状態を維持したまま、前記被処理体をエッチングするエッチングガスと前記カーボン堆積物を除去するクリーニングガスとを切り替え、前記真空容器内に堆積したカーボンを除去することを特徴とするプラズマエッチング方法。
【請求項２】
請求項１に記載のプラズマエッチング方法において、
前記エッチングガスにより、前記被処理体として被エッチングウェハ上に形成された磁性膜をエッチング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、
前記エッチングガスに可燃性ガスを用いた場合には、前記クリーニングガスとして可燃性ガスまたは不活性ガスを選択し、前記エッチングガスに不活性ガスを用いた場合には、前記クリーニングガスとして可燃性ガス、支燃性ガスまたは不活性ガスを選択す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ないし請求項３のいずれか１項に記載のプラズマエッチング方法において、
前記エッチングガスと前記クリーニングガスとの切り替えは、被エッチング材のエッチング後、ソース電力を印加したまま、前記エッチングガスを供給しながら前記クリーニングガスの導入を開始して、その後、前記エッチングガスの導入を停止し、ウェハバイアス電力は前記クリーニングガスの導入と同時に印加を停止して、前記プラズマ状態を維持して行われ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に記載のプラズマエッチング方法において、
前記被エッチングウェハ上に形成された磁性膜を、前記真空容器内に導入されたＣとＯの元素を含むＣＯ含有ガスにソース電力を印加することでＣＯ含有ガスをプラズマ化し、生成したＣＯ含有プラズマを用いてエッチング加工し、該ＣＯ含有プラズマにて被エッチングウェハ上に形成された磁性膜を加工した後、ソース電力を印加したまま、クリーニングガスを導入し、その後ＣＯ含有ガスの導入を停止することで、該Ｏ元素またはＨ元素を含有したクリーニングガスを用いたクリーニングプラズマを生成す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記載のプラズマエッチング方法において、
前記被処理体のエッチング後は、プラズマ状態を維持したまま、前記被処理体をエッチングするエッチングガスと希ガスとを切り替え、次いで、プラズマ状態を維持したまま、前記希ガスと前記カーボン堆積物を除去するクリーニングガスとを切り替えることを特徴とするプラズマエッチング方法。
【請求項７】
請求項６に記載のプラズマエッチング方法において、
前記エッチングガスと前記希ガスと前記クリーニングガスとの切り替えは、前記被エッチング材のエッチング後は、ソース電力を印加したまま、前記エッチングガスを供給しながら前記希ガスの導入を開始し、その後、前記エッチングガスの導入を停止し、ソース電力を印加したまま、前記希ガスを供給しながら前記クリーニングガスの導入を開始し、その後、前記エッチングガスの導入を停止し、ウェハバイアス電力は、前記クリーニングガスの導入と同時に印加を停止して、前記プラズマ状態を維持して行われることを特徴とするプラズマエッチング方法。
【請求項８】
請求項２に記載のプラズマエッチング方法において、
前記被エッチングウェハ上に形成された磁性膜を、前記真空容器内に導入されたＣとＯの元素を含む可燃性のＣＯ含有ガスにソース電力を印加することでＣＯ含有ガスをプラズマ化し、生成したＣＯ含有プラズマを用いてエッチング加工し、該可燃性ガスを含有したＣＯ含有プラズマにて被エッチングウェハ上に形成された磁性膜を加工した後、ソース電力を印加したまま、真空容器内に希ガス及びＮ２ガスを導入して、その後可燃性ガスを含有したＣＯ含有ガスの導入を停止し、さらに支燃性ガスを含有したクリーニングガスを導入した後、希ガス及びＮ２ガスの導入を停止することで、該支燃性ガスを含有したクリーニングガスを用いたクリーニングプラズマを生成す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、磁気抵抗メモリ等に用いられる磁性膜等の被処理体のプラズマエッチング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の情報量の増加に伴い、電子機器は低消費電力であることが、メモリは高速動作であるとともに不揮発であることが望まれている。現在使われているメモリとしては電荷の蓄積を利用したＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）とフラッシュメモリ等が挙げられる。ＤＲＡＭはコンピューターのメインメモリとして使用されているが、電源を切ると記憶を失う揮発性メモリである。また、動作中もデータを保持するため一定時間置きに再書き込みが必要であり消費電力が大きくなる。一方、フラッシュメモリは不揮発性メモリであるが、情報の書き込み時間がμ秒オーダと遅い。これらの欠点なく、低消費電力かつ高速に動作する不揮発性メモリとしてＭＲＡＭ（Magnetic Random Access Memory）の適応が期待されている。
【０００３】
ＭＲＡＭは磁化の向きによる抵抗値の変化を利用したメモリであり、その製造においてはリソグラフィーにより生成したマスクを用い、基板上に形成されたＦｅ・Ｃｏ・Ｎｉ等の元素を含む磁性膜をドライエッチングにより微細加工する技術が必要である。
【０００４】
ドライエッチングの方法としては、イオンビームエッチングを用いる方法とプラズマエッチングを用いる方法があるが、特にプラズマエッチングは半導体デバイスの製造で広く用いられており、大口径基板を均一に加工できることから量産性に優れている。
【０００５】
プラズマエッチングは、減圧された処理室に処理用のガスを導入し、平板アンテナやコイル状アンテナ等を介して、処理室にソース電源より高周波電力（以下、ソース電力と記載する）を投入することで該ガスをプラズマ化し、これにより発生したイオンやラジカルを基板に照射することにより進行する。プラズマ源には、プラズマを発生させる方式の違いにより、有磁場マイクロ波タイプ、誘導結合（ＩＣＰ：Inductively Coupled Plasma）タイプ、容量結合（ＣＣＰ：Capacitively Coupled Plasma）タイプ等、様々な方式が存在している。
【０００６】
プラズマエッチングを用いた磁性膜加工法としてはＣｌ２ガスをプラズマ化したＣｌ２プラズマにより磁性膜の塩化物の生成を利用する方法と、ＣＯとＮＨ３の混合ガスやＣＨ３ＯＨガスといったＣＯを含有するガスをプラズマ化したＣＯ含有プラズマにより、磁性膜の金属カルボニルの生成を利用する方法がある。特に後者のＣＯ含有プラズマを用いる方法は、Ｃｌ２プラズマを用いた方法と異なり腐食の懸念がないことと、金属カルボニルの飽和蒸気圧が塩化物よりも高くエッチングが進行しやすいと予想できることから、磁性膜の加工法として期待が持てる。
【０００７】
しかし、ＣＯを含有するガスを用いたエッチング方法ではエッチング中に解離したＣ系の堆積物が真空容器内壁に付着し、真空容器内の状態がエッチング前後で変動する。そのため、磁性膜をエッチングした後にＯ２ガス等を用いて生成したクリーニングプラズマにより、真空容器内壁に付着したＣを除去し、真空容器内の状態を元に戻す必要がある。
【０００８】
例えば、特許文献１には、プラズマを用いた半導体デバイス製造装置の真空容器の内壁面の不要堆積物を除去する際に、クリーニングウェハをウェハステージに置いてクリーニングを行う技術が開示されている。
【０００９】
図７及び図８を用いて、ＣＯ含有プラズマを用いて磁性膜をエッチングした後、クリーニングプラズマにより、真空容器内壁の状態を元に戻す従来方法を説明する。ここで、図７はＣＯ含有プラズマとクリーニングプラズマを用いて磁性膜を加工する従来方法のシーケンス図を、図８は誘導結合タイプのプラズマ源を用いたプラズマエッチング装置の代表例の概略図を示している。本工程は概略、下記の十工程からなる。
【００１０】
図７において、ステップＳ７０１の第一の工程は所定の処理条件でコンディションを整えた真空容器８０１内に、磁性膜が成膜された被エッチングウェハ８０２を搬入する工程である。この際、被エッチングウェハ８０２はウェハステージ８０３上に設置される。
【００１１】
ステップＳ７０２の第二の工程はＣＯとＮＨ３の混合ガスやＣＨ３ＯＨ等のＣＯ含有ガスをガス導入孔８０４から真空容器８０１内に所定の流量だけ供給し、排気口８０５からの排気速度を調節することで真空容器８０１内を所定の圧力に設定した後、ソース電力８０６をアンテナ８０７に印加することで真空容器８０１内に導入されたＣＯ含有ガスをプラズマ化する工程である。この際にガスをプラズマ化しやすくするため、真空容器８０１上方に設けられたファラデーシールド８０８に高周波のファラデーシールド電圧８０９を印加する。
【００１２】
ステップＳ７０３の第三の工程は第二の工程で生成したＣＯ含有プラズマを用いて被エッチングウェハをエッチングする工程である。この際にガス導入孔８０４から真空容器８０１内に導入されるガス流量と、排気孔８０５から排気されるガスの排気速度を調節することで真空容器８０１内の圧力および、ソース電力８０６とファラデーシールド電圧８０９を所定の値に設定する。また、被エッチングウェハ８０２に積極的にプラズマ中のイオンを引き込むため、ウェハバイアス電力８１０を印加する。
【００１３】
ステップＳ７０４の第四の工程はソース電力８０６とファラデーシールド電圧８０９とウェハバイアス電力８１０をＯＦＦにした後、ガス導入孔８０４から導入されるＣＯ含有ガスを停止し、ＣＯ含有プラズマを消失させる工程である。
ステップＳ７０５の第五の工程は、真空容器８０１から被エッチングウェハ８０２を搬出する工程である。
ステップＳ７０６の第六の工程は真空容器８０１内に、真空容器８０１内をクリーニングするためのクリーニングウェハ８１１を搬入する工程である。この際、クリーニングウェハ８１１はウェハステージ８０３上に設置される。
【００１４】
ステップＳ７０７の第七の工程は、クリーニングに用いるクリーニングガスをガス導入孔８０４から真空容器８０１内に所定の流量だけ供給し、排気口８０５からの排気速度を調節することで真空容器８０１内を所定の圧力に設定した後、ソース電力８０６をアンテナ８０７に印加することで真空容器８０１内に導入されたクリーニングガスをプラズマ化する工程である。この際にガスをプラズマ化しやすくするため、真空容器８０１上方に設けられたファラデーシールド８０８に高周波のファラデーシールド電圧８０９を印加する。
【００１５】
ステップＳ７０８の第八の工程は、第七の工程で生成したクリーニングプラズマを用いて真空容器８０１内をクリーニングする工程である。この際にガス導入孔８０４から真空容器８０１内に導入されるガス流量と、排気口８０５から排気されるガスの排気速度を調節することで真空容器８０１内の圧力および、ソース電力８０６とファラデーシールド電圧８０９を所定の値に設定する。
【００１６】
ステップＳ７０９の第九の工程はソース電力８０６とファラデーシールド電圧８０９をＯＦＦにした後、ガス導入孔８０４から導入されるクリーニングガスを停止し、クリーニングプラズマを消失させる工程である。
【００１７】
そして、ステップＳ７１０の第十の工程は、真空容器８０１内からクリーニングするために搬入したクリーニングウェハ８１１を真空容器８０１から搬出する工程である。
【００１８】
かかるシーケンスを行うことで、ＣＯ含有プラズマにて被エッチングウェハ８０２を加工することができ、被エッチングウェハ８０２を加工する際に真空容器８０１内壁にＣが付着しても、その後のクリーニングプラズマで除去することができる。これにより、真空容器８０１のコンディションをＣＯ含有ガスがプラズマ化する前の状態に戻すことができ、引き続きＣＯ含有プラズマを用いて別の被エッチングウェハ８０２を同条件で加工することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特開平１０−１２５９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
しかし、ＣＯ含有プラズマを用いて図７および図８で説明したシーケンスを行ったところ、被エッチングウェハ８０２上の磁性膜は所望の形状に加工することができたが、第七の工程に示したクリーニングガスのプラズマ化が難しく、条件によってはクリーニングプラズマによる真空容器８０１内のクリーニングが困難になることがわかった。図９にその代表例としてＣＯ含有プラズマとしてＣＯとＮＨ３の混合ガスを用いたプラズマを、クリーニングプラズマとしてＯ２ガスを用いたプラズマを生成し、ＣＯ含有ガスのプラズマ化を行う第二の工程とＣＯ含有プラズマのエッチングを行う第三の工程においてＣＯとＮＨ３のガス比を変更し、クリーニングプラズマの生成率を計測した結果を示す。ここで、生成率とは図７の第一から第五の工程を行った後、第六の工程であるクリーニングガスのプラズマ化工程をクリーニングガスがプラズマ化するまで同じ条件で繰り返し、その繰り返した回数から下記の式を用いて計算した。
【００２１】
クリーニングプラズマの生成率（％）＝１／クリーニングガスのプラズマ化を繰返した回数×１００
尚、図９に記載した生成率は同様のシーケンスを３回おこない、その生成率の平均値を記載している。また、本計測では図８に概略図を示した誘導結合タイプのプラズマ源を用いており、真空容器８０１の材質にアルミナを用い、下記に示す条件で試験をおこなった。
【００２２】
［ＣＯ含有ガスのプラズマ化条件］
COとNH3の総ガス流量:60sccm(standard cc per minutes)  真空容器内の圧力:2.0Pa
ソース電力:1200W  ファラデーシールド電圧:600V  ウェハバイアス電力:0W
［ＣＯ含有プラズマによるエッチング条件］
COとNH3の総ガス流量:60sccm  真空容器内の圧力:0.3Pa  ソース電力:1200W
ファラデーシールド電圧:100V  ウェハバイアス電力:100W
［ＣＯ含有プラズマの消失条件］
COとNH3の総ガス流量:0sccm  真空容器内の圧力:0.001Pa  ソース電力:0W
ファラデーシールド電圧:0V  ウェハバイアス電力:0W
［クリーニングガスのプラズマ化条件］
O2ガス流量:60sccm  真空容器内の圧力:2.0Pa  ソース電力:1200W
ファラデーシールド電圧:600V  ウェハバイアス電力:0W
［クリーニング条件］
O2ガス流量:60sccm  真空容器内の圧力:1.0Pa  ソース電力:1200W
ファラデーシールド電圧:600V  ウェハバイアス電力:0W
［クリーニングプラズマの消失条件］
O2ガス流量:0sccm  真空容器内の圧力:0.001Pa  ソース電力:0W
ファラデーシールド電圧:0V  ウェハバイアス電力:0W
【００２３】
図９に示すとおり、ＣＯ比が増加するほど、クリーニングプラズマが生成する割合が低下し、クリーニングを行うためのプラズマ生成が困難になる。これはＣＯ含有プラズマによりエッチングを行っている際に、真空容器８０１内壁に付着したＣ系の堆積物がプラズマの生成を阻害するためである。
【００２４】
放電を開始するために必要な電圧を規定したパッシェンの法則によると、放電開始電圧は下記の式で定義される。
【数１】
2013051227.tif 000003
【００２５】
ここで、Ｖｓは放電開始電圧を示し、安定してプラズマを生成するためにはこの放電開始電圧以上の電圧を印加する必要がある。本実験では真空容器８０１内壁に放電開始電圧以上の電圧を安定して印加するため、ＣＯ含有ガスとクリーニングガスをプラズマ化する際にファラデーシールド８０８に６００Ｖの電圧を印加している。また、ＡとＢはガス固有の定数、ｐは真空容器８０１内壁の圧力、ｄは真空容器８０１の形状による定数を示しており、真空容器８０１内に導入するガス種と圧力と真空容器８０１内の形状が同じ場合は、同じ値になる。一方、γは２次電子放出係数を示し、真空容器８０１内壁の状態に依存するものであり、この値が低い程放電開始電圧が高くなる。
【００２６】
つまり、ＣＯ含有プラズマによりエッチングを行っている際に、真空容器８０１の内壁に付着したＣ系の堆積物によりγの値が低くなり、クリーニングプラズマを生成する際の放電開始電圧が増加することでプラズマが安定して生成できなくなった。
【００２７】
実際に図９と同条件を用い、「ＣＯ含有ガスのプラズマ化」と「ＣＯ含有プラズマによるエッチング」と「ＣＯ含有プラズマの消失」を行った後のＣＯ／ＮＨ３流量比による真空容器８０１内壁に堆積したＣ系堆積物の膜厚の変化を計測した値を図１０に示す。本図より、ＣＯ流量比が増加するほど、Ｃ系の堆積物の膜厚が増加しており、図９と図１０の傾向に相関があることがわかる。尚、図１０で計測した堆積物の主成分がＣであることはＸＰＳ（X-ray Photoelectron Spectroscopy）を用いた表面組成分析で確認している。
【００２８】
安定にクリーニングを行うためにはクリーニングプラズマの生成率が１００％になる条件のみをＣＯ含有ガスのプラズマ化とエッチング条件に用いる必要があるが、これでは処理可能なプロセスウィンドウを限定することになる。
【００２９】
同様のことはＣＯ含有プラズマにＣＨ３ＯＨを用いた場合も発生し、ソース電力８０６や圧力によっては生成率が１００％より低くなり、クリーニングプラズマの生成率の低下はＣＯ含有プラズマ特有の問題であることがわかった。また、本実験は誘導結合型のプラズマ源を用いて行ったが、他のプラズマ源を用いても、原理的に同様のことが発生すると考える。
【００３０】
本発明の目的はＣＯ含有プラズマの条件によらず、安定してクリーニングプラズマを生成する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
上記の課題を解決するため、本発明のプラズマエッチング方法においては、次のような技術的手段を講じた。
【００３２】
すなわち、本発明のプラズマエッチング方法は、被エッチング材のエッチング時に真空容器内にカーボン堆積物を生じるプラズマエッチング方法において、前記被エッチング材のエッチング後は、プラズマ状態を維持したまま、前記被エッチング材をエッチングするエッチングガスと前記カーボン堆積物を除去するクリーニングガスとを切り替え、前記真空容器内に堆積したカーボンを除去することを特徴とする。
【００３３】
本発明のプラズマエッチング方法は、更に、前記エッチングガスにより被エッチングウェハ上に形成された磁性膜をエッチングすることを特徴とする。
【００３４】
本発明のプラズマエッチング方法は、更に、前記エッチングガスに可燃性ガスを用いた場合には、前記クリーニングガスとして可燃性ガスまたは不活性ガスを選択し、前記エッチングガスに不活性ガスを用いた場合には、前記クリーニングガスとして可燃性ガス、支燃性ガスまたは不活性ガスを選択することを特徴とする。
【００３５】
本発明のプラズマエッチング方法は、更に、前記エッチングガスと前記クリーニングガスとの切り替えは、被エッチング材のエッチング後、ソース電力を印加したまま、前記エッチングガスを供給しながら前記クリーニングガスの導入を開始して、その後、前記エッチングガスの導入を停止し、ウェハバイアス電力は前記クリーニングガスの導入と同時に印加を停止して、前記プラズマ状態を維持して行われることを特徴とする。
【００３６】
本発明のプラズマエッチング方法は、更に、前記被エッチングウェハ上に形成された磁性膜を、前記真空容器内に導入されたＣとＯの元素を含むＣＯ含有ガスにソース電力を印加することでＣＯ含有ガスをプラズマ化し、生成したＣＯ含有プラズマを用いてエッチング加工し、該ＣＯ含有プラズマにて被エッチングウェハ上に形成された磁性膜を加工した後、ソース電力を印加したまま、クリーニングガスを導入し、その後ＣＯ含有ガスの導入を停止することで、該Ｏ元素またはＨ元素を含有したクリーニングガスを用いたクリーニングプラズマを生成することを特徴とする。
【００３７】
また、本発明のプラズマエッチング方法は、前記被エッチング材のエッチング後は、プラズマ状態を維持したまま、前記被エッチング材をエッチングするエッチングガスと希ガスとを切り替え、次いで、プラズマ状態を維持したまま、前記希ガスと前記カーボン堆積物を除去するクリーニングガスとを切り替えることを特徴とする。
【００３８】
また、本発明のプラズマエッチング方法は、更に、前記エッチングガスと前記希ガスと前記クリーニングガスとの切り替えは、前記被エッチング材のエッチング後は、ソース電力を印加したまま、前記エッチングガスを供給しながら前記希ガスの導入を開始し、その後、前記エッチングガスの導入を停止し、ソース電力を印加したまま、前記希ガスを供給しながら前記クリーニングガスの導入を開始し、その後、前記エッチングガスの導入を停止し、ウェハバイアス電力は、前記クリーニングガスの導入と同時に印加を停止して、前記プラズマ状態を維持して行われることを特徴とする。
【００３９】
また、本発明のプラズマエッチング方法は、前記被エッチングウェハ上に形成された磁性膜を、前記真空容器内に導入されたＣとＯの元素を含む可燃性のＣＯ含有ガスにソース電力を印加することでＣＯ含有ガスをプラズマ化し、生成したＣＯ含有プラズマを用いてエッチング加工し、該可燃性ガスを含有したＣＯ含有プラズマにて被エッチングウェハ上に形成された磁性膜を加工した後、ソース電力を印加したまま、真空容器内に希ガス及びＮ２ガスを導入して、その後可燃性ガスを含有したＣＯ含有ガスの導入を停止し、さらに支燃性ガスを含有したクリーニングガスを導入した後、希ガス及びＮ２ガスの導入を停止することで、該支燃性ガスを含有したクリーニングガスを用いたクリーニングプラズマを生成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、ＣＯ含有ガスを用いて被エッチングウェハ上に形成された磁性膜を加工する場合、エッチング中に生成されたＣ系の堆積物が真空容器内壁に付着することでクリーニングガスのプラズマ化が阻害され、真空容器内のクリーニングを行うことができない場合があるが、ＣＯ含有プラズマで被エッチングウェハを加工した後、プラズマを維持したままクリーニングガスを導入することで、クリーニングガスをプラズマ化するステップがなくても、クリーニングプラズマを生成することができ、ＣＯ含有プラズマの条件によらず安定して真空容器内壁のクリーニングを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図１は本発明の第一の実施例である、ＣＯ含有プラズマとクリーニングプラズマを用いて磁性膜を加工する方法のシーケンス図である。
【図２】図２は本発明の第一の実施例を行う際のＣＯ含有ガスとクリーニングガスとソース電力８０６とウェハバイアス電力８１０のタイムチャート図である。
【図３】図３はＣＯ含有プラズマとしてＣＯとＮＨ３の混合ガスを用いたプラズマを、クリーニングプラズマとしてＯ２ガスを用いたプラズマを用い、第一の実施例を用いてＣＯとＮＨ３の混合比を替えクリーニングプラズマの生成率を計測した値を示す図である。
【図４】図４はエッチングガス及びクリーニングガスで用いるガス種の分類表である。
【図５】図５は本発明の第二の実施例である、可燃性ガスを含有するＣＯ含有プラズマと支燃性ガスを含有するクリーニングプラズマを用いて磁性膜を加工する方法のシーケンス図である。
【図６】図６は本発明の第二の実施例を行う際のＣＯ含有ガスとクリーニングガスと希ガス及びＮ２ガスとソース電力８０６のタイムチャートである。
【図７】図７は従来例のＣＯ含有プラズマとクリーニングプラズマを用いて磁性膜を加工する方法のシーケンス図である。
【図８】図８は本実験で用いた実験装置の概略図である。
【図９】図９はＣＯ含有プラズマとしてＣＯとＮＨ３の混合ガスを用いたプラズマを、クリーニングプラズマとしてＯ２ガスを用いたプラズマを用い、従来例の方法でＣＯとＮＨ３の混合比を替えクリーニングプラズマの生成率を計測した値を示す図である。
【図１０】図１０はＣＯ／ＮＨ３流量比による真空容器８０１内壁に堆積したＣ系堆積物の膜厚の変化を計測した値を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００４３】
本発明を実施するための第一の実施例を図１および図２を用いて説明する。図１はＣＯ含有プラズマとクリーニングプラズマを用いて磁性膜を加工する方法のシーケンス図であり、図２は図１のシーケンスを行う際のＣＯ含有ガスとクリーニングガスとソース電力８０６のタイムチャートを表している。本シーケンスは概略下記の七工程よりなる。
【００４４】
図１において、ステップＳ１０１の第一の工程は所定の処理条件でコンディションを整えた真空容器８０１内に、ＦｅやＣｏやＮｉ等の元素を含む磁性膜が成膜された被エッチングウェハ８０２を搬入する工程である。本工程における所定の処理条件とは、エッチング中に真空容器８０１の温度変動を抑制するために予め真空容器８０１の温度が飽和するまで処理を行うエージング工程や、真空容器８０１内壁の状態を一定に保つために真空容器８０１内壁に膜を堆積させるシーズニング工程や、真空容器８０１内壁に堆積した膜を除去するクリーニング工程のことを指し、その際に用いる処理条件や使用するウェハの種類や使用するウェハの枚数は特に限定しない。
【００４５】
ステップＳ１０２の第二の工程は、ＣＯ含有ガスの真空容器８０１内への供給を開始し、真空容器８０１内を所定の圧力に設定した後、ソース電力８０６とウェハバイアス電力８１０をＯＮにすることで、ＣＯ含有ガスをプラズマ化する工程である。ＣＯ含有ガスとはＣＯやＣＯ２やＣＯＳやＣＨ３ＯＨやＣ２Ｈ５ＯＨやＣＨ３ＯＣＨ３やＣＨ３ＣＯＣＨ３等のＣとＯの元素を含む単ガスや、ＣＯとＮＨ３の混合ガスやＣＯとＨ２の混合ガスやＣＯとＨ２Ｏの混合ガスやＣＯとＮ２の混合ガスやＣＯとＨ２の混合ガスやＣＯと希ガスの混合ガス等のＣとＯの元素を含むガスとその他のガスとの混合ガスのことを示し、ガス中にＣとＯの元素を含んでいればそのガス種は特に限定しない。尚、図１のタイムチャートではソース電力８０６とウェハバイアス電力８１０を同時にＯＮにしているが、ソース電力８０６をＯＮした後にウェハバイアス電力８１０をＯＮにしても、ウェハバイアス電力８１０をＯＮにした後にソース電力８０６をＯＮにしても構わない。
【００４６】
ステップＳ１０３の第三の工程は、第二の工程で生成したＣＯ含有プラズマを用いて被エッチングウェハ８０２上に形成されたＦｅ・Ｃｏ・Ｎｉ等の元素を含む磁性膜に所定のエッチングを施す工程である。必要であれば第二の工程と第三の工程で、真空容器８０１内の圧力とソース電力８０６とウェハバイアス電力８１０の値は変更しても構わないが、ソース電力８０６をＯＦＦにしてはならない。また、必要であれば第二の工程と第三の工程で、ＣＯ含有ガスのガス比やガスの種類やガス流量を変更しても構わない。
【００４７】
ステップＳ１０４の第四の工程は、クリーニングガスの真空容器８０１内への供給を開始した後、ＣＯ含有ガスの真空容器８０１内への導入を停止し、放電を維持しながら真空容器８０１内のガスをＣＯ含有ガスからクリーニングガスに変更する工程である。必要であれば第三の工程と第四の工程で真空容器８０１内の圧力とソース電力８０６は変更しても構わないが、放電を維持するために第三の工程と第四の工程でソース電力８０６をＯＦＦにしてはならない。第四の工程で導入するクリーニングガスは第二と第三の工程で真空容器８０１内壁に堆積したＣ系の膜を除去するために用いるものであり、Ｏ２ガスやＯ２と希ガスを混合したガス等のＯ元素を含有したガスを用いることが望ましい。但し、Ｃ系の膜はＨ元素との反応でも除去できることが知られており、Ｈ２ガスやＨ２ＯガスやＨ２と希ガスを混合したガスやＨ２Ｏと希ガスを混合したガス等の、Ｈ元素を含有したガスをクリーニングガスに用いても構わない。
【００４８】
また、図２では第四の工程でクリーニングガスの供給を開始してから、Ｔ１だけ時間が経過した後に、ＣＯ含有ガスの導入を停止しているが、真空容器８０１内のガスの滞在時間が数十ｍｓ〜数百ｍｓであることから、クリーニングガスの供給を開始すると同時にＣＯ含有ガスの導入を停止しても、真空容器８０１内にガスが滞在し、プラズマは消失しない。しかし、ＣＯ含有ガスの導入を停止した後に、クリーニングガスの供給を開始した場合、真空容器８０１内にプラズマを生成するためのガスがなくなり、プラズマが消失する。よってプラズマの消失を防止するためには、Ｔ１の時間は０秒以上であることが望ましい。また、真空容器８０１内にＣＯ含有ガスとクリーニングガスの両者を導入している間は、真空容器８０１内の十分なクリーニングを行えないため、Ｔ１の時間は短い方がよく、可能な限り５秒以内に設定することが望ましい。そのため、Ｔ１の値は０秒以上５秒以下であることが望ましい。
【００４９】
第四の工程において、クリーニングガス中のイオンがウェハに入射することで、被エッチングウェハ８０２にダメージが入るのを抑制するため、ウェハバイアス電力８１０はクリーニングガスの導入と同時にＯＦＦにすることが望ましい。しかし、被エッチングウェハ８０２上の膜も積極的にクリーニングしたい場合はＯＮにしたままでも構わない。この際に必要であれば第三の工程と第四の工程でウェハバイアス電力８１０の値を変更しても構わない。
【００５０】
ステップＳ１０５の第五の工程は、クリーニングガスを用いて生成したクリーニングプラズマにより真空容器８０１内壁に堆積したＣ系の膜を除去する工程である。必要であれば第四の工程と第五の工程で真空容器８０１内の圧力とソース電力８０６は変更しても構わない。また、クリーニングガス中のイオンがウェハに入射することで、被エッチングウェハ８０２にダメージが入るのを抑制するため、ウェハバイアス電力８１０はＯＦＦにすることが望ましいが、被エッチングウェハ８０２上の膜も積極的にクリーニングしたい場合はＯＮにし、所定の値の電力を供給しても構わない。
【００５１】
ステップＳ１０６の第六の工程は、ソース電力８０６とウェハバイアス電力８１０をＯＦＦにした後で真空容器８０１内に導入しているクリーニングガスの導入を停止し、その後真空容器８０１内のクリーニングガスを排気することで、クリーニングプラズマを消失させる工程である。図２では第六の工程でソース電力８０６をＯＦＦにしてから、Ｔ２だけ時間が経過した後に、クリーニングガスの導入を停止しているが、真空容器８０１内のガスの滞在時間が数十ｍｓ〜数百ｍｓであることから、ソース電力８０６をＯＦＦにすると同時にクリーニングガスの供給を停止しても、真空容器８０１内にガスが滞在し、プラズマは消失しない。しかし、クリーニングガスの供給を停止した後に、ソース電力８０６をＯＦＦにした場合、真空容器８０１内にプラズマを生成するためのガスがない状態でソース電力８０６を印加することになり、ソース電力８０６を供給する電源に負荷がかかり、電源が故障する可能性がある。そのため、Ｔ２の時間は０秒以上であることが望ましい。
【００５２】
ステップＳ１０７の第七の工程は、所定の処理が完了した被エッチングウェハ８０２を真空容器８０１内から搬出する工程である。
【００５３】
実際に被エッチングウェハ８０２にＳｉ基板上に磁性膜（ＣｏＦｅＢ）を成膜したウェハを用い、図８に概略図を示したエッチング装置を用い、下記に示す条件で実験を行ったところ、磁性膜を所定の形状に加工することができ、図３に示したようにガス比によらず着火率１００％でクリーニングプラズマを生成できることを確認した。尚、ＣＯ含有プラズマを生成するために用いたＣＯとＮＨ３は可燃性ガスであり、クリーニングプラズマを生成するために用いたＯ２は支燃性ガスであるため、混合すると排気側で爆発する危険性がある。そのため、処理中は常に排気口８０５に１００００ｓｃｃｍ以上のＮ２を流すことで排気ガスを爆発限界以下になるまで希釈し、実験をおこなった。
【００５４】
［ＣＯ含有ガスのプラズマ化条件］
COとNH3の総ガス流量:60sccm(standard cc per minutes)  真空容器内の圧力:2.0Pa
ソース電力:1200W  ファラデーシールド電圧:600V  ウェハバイアス電力:0W
［ＣＯ含有プラズマによるエッチング条件］
COとNH3の総ガス流量:60sccm  真空容器内の圧力:0.3Pa  ソース電力:1200W
ファラデーシールド電圧:100V  ウェハバイアス電力:100W
［ＣＯ含有ガスとクリーニングガスの入れ替え条件］
COとNH3の総ガス流量:60sccm  O2ガス流量:60sccm  真空容器内の圧力:1.0Pa
ソース電力:1200W  ファラデーシールド電圧:100V  ウェハバイアス電力:0W
［クリーニング条件］
O2ガス流量:60sccm  真空容器内の圧力:1.0Pa  ソース電力:1200W
ファラデーシールド電圧:600V  ウェハバイアス電力:0W
［クリーニングプラズマの消失条件］
O2ガス流量:0sccm  真空容器内の圧力:0.001Pa  ソース電力:0W
ファラデーシールド電圧:0V  ウェハバイアス電力:0W
【００５５】
以上のことより、ＣＯ含有ガスを用いて被エッチングウェハ８０２上に形成されたＦｅやＣｏやＮｉ等の元素を含む磁性膜を加工する場合、エッチング中に生成されたＣ系の堆積物が真空容器８０１内壁に付着することでクリーニングガスのプラズマ化が阻害され、クリーニングプラズマを生成できず、真空容器８０１内のクリーニングを行うことができない場合があるが、図１と図２に示した七つの工程を行うことにより、ＣＯ含有プラズマで被エッチングウェハ８０２上に形成され磁性膜を加工した後、プラズマを維持したままクリーニングガスを導入することが可能となり、クリーニングガスをプラズマ化するステップがなくてもクリーニングプラズマを生成することで、ＣＯ含有プラズマの条件によらず、安定してクリーニングプラズマを生成することができる。
【００５６】
ステップＳ１０４の第四の工程からステップＳ１０６の第六の工程において、真空容器８０１内壁に付着したＣ系の堆積物を除去する際のクリーニングプラズマの処理時間に特に規定はないが、Ｏ元素を含有したガスやＨ元素を含有したガスを用いて生成したクリーニングプラズマにより、真空容器８０１内壁に付着したＣ系の堆積物を十分にクリーニングするためには第四の工程から第六の工程までの合計の処理時間を３秒以上にすることが望ましい。また、Ｏ元素を含有したガスやＨ元素を含有したガスを用いて生成したクリーニングプラズマに被エッチングウェハ８０２を長時間晒した場合、プラズマにより被エッチングウェハ８０２上に成膜された膜にダメージが入る可能性があるため、第四の工程から第六の工程までの合計の処理時間を１２０秒以下にすることが望ましい。
【００５７】
また、図３に示した実施例では、ＣＯ含有プラズマを生成するために可燃性ガスであるＣＯとＮＨ３を、クリーニングプラズマを生成するために支燃性ガスであるＯ２を用いたが、可燃性ガスと支燃性ガスを混合して流した場合、排気側で爆発が起こる危険性がある。そのため、図１と図２における第四の工程（ＣＯ含有ガスとクリーニングガスの入れ替え）を行う際に、可燃性ガスと支燃性ガスの混合による爆発を抑制するため、常に排気孔にＮ２を流すことで排気ガスが爆発限界以下になるまで希釈した状態にし、実験を行う必要があった。
【００５８】
一方、ＣＯ含有プラズマを生成するために可燃性ガスを用いた場合でも、クリーニングプラズマを生成するために可燃性ガスや不活性ガスを用いた場合、爆発の危険性はなくなり、Ｎ２で排気ガスを希釈する必要がない。また、ＣＯ含有プラズマを生成するために、不活性ガスを用いた場合には、クリーニングプラズマに可燃性ガスか支燃性ガスか不活性ガスを用いても爆発の危険性はなく、Ｎ２で排気ガスを希釈する必要がない。
【００５９】
つまり、図４に示した可燃性ガスと支燃性ガスと不活性ガスの分類を示したマトリックス表において、ＣＯ含有ガスに可燃性ガスを用いた場合には、クリーニングガスに可燃性ガスまたは不活性ガスを選択して用いることで爆発の危険がなく本実施例を行うことができる。また、ＣＯ含有ガスに不活性ガスを用いた場合には、クリーニングガスに可燃性ガスか支燃性ガスか不活性ガスを用いることで爆発の危険がなく本実施例を行うことができる。
【実施例２】
【００６０】
本発明を実施するための第二の実施例を図５および図６を用いて説明する。図５は可燃性ガスを含むＣＯ含有ガスを用いて生成したＣＯ含有プラズマと、支燃性ガスを含有するクリーニングガスを用いて生成したクリーニングプラズマを用いて磁性膜を加工する方法のシーケンス図であり、図６は図５のシーケンスを行う際に使用するＣＯ含有ガスと希ガスとクリーニングガスとソース電力８０６のタイムチャートを表している。本シーケンスは概略下記の八工程よりなる。
【００６１】
図５において、ステップＳ５０１の第一の工程は所定の処理条件でコンディションを整えた真空容器８０１内に、Ｆｅ・Ｃｏ・Ｎｉ等の元素を含む磁性膜が成膜された被エッチングウェハ８０２を搬入する工程である。本工程における所定の処理条件とは、エッチング中に真空容器８０１の温度変動を抑制するために予め真空容器８０１の温度が飽和するまで処理を行うエージング工程や、真空容器８０１内壁の状態を一定に保つために真空容器８０１内壁に膜を堆積させるシーズニング工程や、真空容器８０１内壁に堆積した膜を除去するクリーニング工程のことを指し、その際に用いる処理条件や使用するウェハの種類や使用するウェハの枚数は特に限定しない。
【００６２】
ステップＳ５０２の第二の工程は、可燃性ガスを含有するＣＯ含有ガスの真空容器８０１内への供給を開始し、真空容器８０１内を所定の圧力に設定した後、ソース電力８０６とウェハバイアス電力８１０をＯＮにすることで、可燃性ガスを含有するＣＯ含有ガスをプラズマ化する工程である。可燃性ガスを含有するＣＯ含有ガスとはＣＯやＣＯＳやＣ２Ｈ４Ｏや、ＣＨ３ＯＨやＣ２Ｈ５ＯＨやＣＨ３ＯＣＨ３やＣＨ３ＣＯＣＨ３等のＣとＯの元素を含む可燃性の単ガスや、ＣＯとＮＨ３の混合ガスやＣＯとＨ２の混合ガスやＣＯとＨ２Ｏの混合ガスやＣＯとＮ２の混合ガスやＣＯとＨ２の混合ガスやＣＯと希ガスの混合ガス等のＣとＯの元素を含むガスとその他のガスとの混合ガスのことを示し、ガス中にＣとＯの元素を含んだ可燃性ガスであれば、そのガス種は特に限定しない。尚、図６のタイムチャートではソース電力８０６とウェハバイアス電力８１０を同時にＯＮにしているが、ソース電力８０６をＯＮした後にウェハバイアス電力８１０をＯＮにしても、ウェハバイアス電力８１０をＯＮにした後にソース電力８０６をＯＮにしても構わない。
【００６３】
ステップＳ５０３の第三の工程は、第二の工程で生成した可燃性ガスを含むガスを用いて生成したＣＯ含有プラズマを用いて被エッチングウェハ８０２上に形成された磁性膜に所定のエッチングを施す工程である。必要であれば第二の工程と第三の工程で、真空容器８０１内の圧力とソース電力８０６とウェハバイアス電力８１０の値は変更しても構わないが、ソース電力８０６をＯＦＦにしてはならない。また、必要であれば第二の工程と第三の工程で、可燃性ガスを含有するＣＯ含有ガスのガス比やガスの種類やガス流量を変更しても構わない。
【００６４】
ステップＳ５０４の第四の工程は、Ｈｅ・Ｎｅ・Ａｒ・Ｋｒ・Ｘｅ等の希ガス及びＮ２ガスを真空容器８０１内への供給を開始した後、可燃性ガスを含有するＣＯ含有ガスの真空容器８０１内への導入を停止し、放電を維持しながら真空容器８０１内のガスをＣＯ含有ガスから希ガス及びＮ２ガスに変更する工程である。必要であれば第三の工程と第四の工程で真空容器８０１内の圧力とソース電力８０６は変更しても構わないが、放電を維持するために第三の工程と第四の工程の間でソース電力８０６をＯＦＦにしてはならない。
【００６５】
図６では第四の工程で希ガス及びＮ２ガスの供給を開始してから、Ｔ３だけ時間が経過した後に、ＣＯ含有ガスの導入を停止しているが、真空容器８０１内のガスの滞在時間が数十ｍｓ〜数百ｍｓであることから、希ガス及びＮ２ガスの供給を開始すると同時にＣＯ含有ガスの導入を停止しても、真空容器８０１内にガスが滞在し、プラズマは消失しない。しかし、ＣＯ含有ガスの導入を停止した後に、希ガス及びＮ２ガスの供給を開始した場合、真空容器８０１内にプラズマを生成するためのガスがなくなり、プラズマが消失する。そのため、Ｔ３の時間は０秒以上であることが望ましい。第四の工程において、希ガス及びＮ２ガス中のイオンがウェハに入射することで、被エッチングウェハ８０２にダメージが入るのを抑制するため、ウェハバイアス電力８１０は希ガス及びＮ２ガスの導入と同時にＯＦＦにすることが望ましい。
【００６６】
ステップＳ５０６の第五の工程は、支燃性ガスを含有するクリーニングガスを真空容器８０１内への供給を開始した後、希ガス及びＮ２ガスの真空容器８０１内への導入を停止し、放電を維持しながら真空容器８０１内のガスを希ガス及びＮ２ガスから支燃性含有するクリーニングガスに変更する工程である。必要であれば第四の工程と第五の工程で真空容器８０１内の圧力とソース電力８０６は変更しても構わないが、放電を維持するために第四の工程と第五の工程の間でソース電力８０６をＯＦＦにしてはならない。また、第五の工程で導入する支燃性ガスを含有したクリーニングガスは第二と三の工程で真空容器８０１内壁に堆積したＣ系の膜を除去するために用いるものである。
【００６７】
図６では第五の工程でクリーニングガスの供給を開始してから、Ｔ４だけ時間が経過した後に、希ガス及びＮ２ガスの導入を停止しているが、真空容器８０１の内のガスの滞在時間が数十ｍｓ〜数百ｍｓであることから、クリーニングガスの供給を開始すると同時に希ガス及びＮ２ガスの導入を停止しても、真空容器８０１内にガスが滞在し、プラズマは消失しない。しかし、希ガス及びＮ２ガスの導入を停止した後に、クリーニングガスの供給を開始した場合、真空容器８０１内にプラズマを生成するためのガスがなくなり、プラズマが消失する。そのため、Ｔ４の時間は０秒以上であることが望ましい。
【００６８】
また、ステップＳ５０５の第五の工程において、クリーニングガス中のイオンがウェハに入射することで、被エッチングウェハ８０２にダメージが入るのを抑制するため、ウェハバイアス電力８１０はＯＦＦにすることが望ましい。しかし、被エッチングウェハ８０２上の膜も積極的にクリーニングしたい場合はＯＮにして、所定の値の電力を供給しても構わない。
【００６９】
ステップＳ５０６の第六の工程は、支燃性ガスを含有するクリーニングガスを用いて生成したクリーニングプラズマにより真空容器８０１内壁に堆積したＣ系の膜を除去する工程である。必要であれば第五の工程と第六の工程で真空容器８０１内の圧力とソース電力８０６は変更しても構わない。また、第六の工程においてクリーニングガス中のイオンがウェハに入射することで、被エッチングウェハ８０２にダメージが入るのを抑制するため、ウェハバイアス電力８１０はＯＦＦにすることが望ましいが、被エッチングウェハ８０２上の膜も積極的にクリーニングしたい場合はＯＮにし、所定の値の電力を供給しても構わない。
【００７０】
ステップＳ５０７の第七の工程は、ソース電力８０６とウェハバイアス電力８１０をＯＦＦにした後で真空容器８０１内に導入している支燃性ガスを含むクリーニングガスの導入を停止し、その後真空容器８０１内のクリーニングガスを排気することで、クリーニングプラズマを消失させる工程である。図６では第六の工程でソース電力８０６をＯＦＦにしてから、Ｔ５だけ時間が経過した後に、クリーニングガスの導入を停止しているが、真空容器８０１内のガスの滞在時間が数十ｍｓ〜数百ｍｓであることから、ソース電力８０６をＯＦＦにすると同時にクリーニングガスの供給を停止しても、真空容器８０１内にガスが滞在し、プラズマは消失しない。しかし、クリーニングガスの供給を停止した後に、ソース電力８０６をＯＦＦにした場合、真空容器８０１内にプラズマを生成するためのガスがない状態にソース電力８０６を印加することになり、ソース電力８０６を供給する電源に負荷がかかり、電源が故障する可能性がある。そのため、Ｔ５の時間は０秒以上であることが望ましい。
【００７１】
ステップＳ５０８の第八の工程は、所定の処理が被エッチングウェハ８０２を真空容器８０１内から搬出する工程である。ＣＯ含有ガスに可燃性ガスを用い、クリーニングガスに支燃性ガスを含有するガスを用いた場合に図１と図２に示した第一の実施例を用いた場合、図１と図２の第四の工程の際に可燃性ガスを含有するＣＯ含有ガスと支燃性ガスを含有するクリーニングガスが真空容器８０１の排気側で混合し、排気されたガスをＮ２等のガスで希釈しないと爆発する危険性があるが、上記に述べた第二の実施例を用いることで、図５と図６の第五の工程で可燃性ガスを含有するＣＯ含有ガスと希ガス及びＮ２ガスを入れ替えることが可能となり、また図５と図６の第五の工程で希ガス及びＮ２ガスと支燃性ガスを含有するクリーニングガスを入れ替えることが可能となることから、可燃性ガスを含有するＣＯ含有ガスと支燃性ガスを含有するクリーニングガスが混合することを防止したまま、クリーニングガスをプラズマ化するステップがなくてもクリーニングプラズマを生成することができ、ＣＯ含有プラズマの条件によらず、安定してクリーニングプラズマを生成し、かつ排気されたガスをＮ２等のガスで希釈しなくても爆発する危険性がなくなる。
【００７２】
図５と図６の第四の工程において可燃性ガスを含有するＣＯガスと希ガス及びＮ２ガスを入れ替える時間と第五の工程において希ガス及びＮ２ガスと支燃性ガスを含有するクリーニングガスを入れ替える時間の工程の合計時間が短すぎると、真空容器８０１内で可燃性ガスを含有するＣＯガスと支燃性ガスを含有するクリーニングガスが混合する可能性があるが、通常真空容器８０１内でのガスの平均滞在時間は数十〜数百ｍｓのため、第四の工程と第五の工程の合計時間が１秒以上あれば混合する可能性はない。また、図５と図６の第四の工程と第五の工程の時間が長すぎると、希ガスにより被エッチングウェハ８０２にダメージが入る可能性があるため、第四の工程と第五の工程時間を３０秒以下にすることが望ましい。
【００７３】
さらに、ステップＳ５０５の第五の工程からステップＳ５０７の第七の工程において、真空容器８０１内壁に付着したＣ系の堆積物を除去する際のクリーニングプラズマの処理時間に特に規定はないが、支燃性ガスを含有したガスを用いて生成したプラズマにより、真空容器８０１内壁に付着したＣ系の堆積物を十分にクリーニングするためには第五の工程から第七の工程までの合計の処理時間を３秒以上にすることが望ましい。また、支燃性ガスを含有したガスを用いて生成したクリーニングプラズマに被エッチングウェハ８０２を長時間晒した場合、プラズマにより被エッチングウェハ８０２にダメージが入る可能性があるため、第五の工程から第七の工程までの合計の処理時間を１２０秒以下にすることが望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
以上説明したように、本発明によれば、ＣとＯの元素を含有するガスを用いて磁性膜を加工する工程を行った後に安定して真空容器８０１内壁をクリーニングするためのプラズマを生成することができ、磁気抵抗メモリ等に用いられる磁性膜の生産安定性を著しく高めることができる。
【符号の説明】
【００７５】
８０１  真空容器
８０２  被エッチングウェハ
８０３  ウェハステージ
８０４  ガス導入孔
８０５  排気口
８０６  ソース電力
８０７  アンテナ
８０８  ファラデーシールド
８０９  ファラデーシールド電圧
８１０  ウェハバイアス電力
８１１  クリーニングウェハ
【図１】
2013051227.tif 000004
【図２】
2013051227.tif 000005
【図３】
2013051227.tif 000006
【図４】
2013051227.tif 000007
【図５】
2013051227.tif 000008
【図６】
2013051227.tif 000009
【図７】
2013051227.tif 000010
【図８】
2013051227.tif 000011
【図９】
2013051227.tif 000012
【図１０】
2013051227.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成24年2月2日(2012.2.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
ステップＳ７０３の第三の工程は第二の工程で生成したＣＯ含有プラズマを用いて被エッチングウェハをエッチングする工程である。この際にガス導入孔８０４から真空容器８０１内に導入されるガス流量と、排気口８０５から排気されるガスの排気速度を調節することで真空容器８０１内の圧力および、ソース電力８０６とファラデーシールド電圧８０９を所定の値に設定する。また、被エッチングウェハ８０２に積極的にプラズマ中のイオンを引き込むため、ウェハバイアス電力８１０を印加する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
そして、ステップＳ７１０の第十の工程は、真空容器８０１内からクリーニングするために搬入したクリーニングウェハ８１１を搬出する工程である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
また、本発明のプラズマエッチング方法は、更に、前記エッチングガスと前記希ガスと前記クリーニングガスとの切り替えは、前記被エッチング材のエッチング後は、ソース電力を印加したまま、前記エッチングガスを供給しながら前記希ガスの導入を開始し、その後、前記エッチング希ガスの導入を停止し、ソース電力を印加したまま、前記希ガスを供給しながら前記クリーニングガスの導入を開始し、その後、前記希ガスの導入を停止し、ウェハバイアス電力は、前記クリーニングガスの導入と同時に印加を停止して、前記プラズマ状態を維持して行われることを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
ステップＳ１０２の第二の工程は、ＣＯ含有ガスの真空容器８０１内への供給を開始し、真空容器８０１内を所定の圧力に設定した後、ソース電力８０６とウェハバイアス電力８１０をＯＮにすることで、ＣＯ含有ガスをプラズマ化する工程である。ＣＯ含有ガスとはＣＯやＣＯ２やＣＯＳやＣＨ３ＯＨやＣ２Ｈ５ＯＨやＣＨ３ＯＣＨ３やＣＨ３ＣＯＣＨ３等のＣとＯの元素を含む単ガスや、ＣＯとＮＨ３の混合ガスやＣＯとＨ２の混合ガスやＣＯとＨ２Ｏの混合ガスやＣＯとＮ２の混合ガスやＣＯとＨ２の混合ガスやＣＯと希ガスの混合ガス等のＣとＯの元素を含むガスとその他のガスとの混合ガスのことを示し、ガス中にＣとＯの元素を含んでいればそのガス種は特に限定しない。尚、図２のタイムチャートではソース電力８０６とウェハバイアス電力８１０を同時にＯＮにしているが、ソース電力８０６をＯＮした後にウェハバイアス電力８１０をＯＮにしても、ウェハバイアス電力８１０をＯＮにした後にソース電力８０６をＯＮにしても構わない。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６６】
ステップＳ５０６の第五の工程は、支燃性ガスを含有するクリーニングガスを真空容器８０１内への供給を開始した後、希ガス及びＮ２ガスの真空容器８０１内への導入を停止し、放電を維持しながら真空容器８０１内のガスを希ガス及びＮ２ガスから支燃性ガスを含有するクリーニングガスに変更する工程である。必要であれば第四の工程と第五の工程で真空容器８０１内の圧力とソース電力８０６は変更しても構わないが、放電を維持するために第四の工程と第五の工程の間でソース電力８０６をＯＦＦにしてはならない。また、第五の工程で導入する支燃性ガスを含有したクリーニングガスは第二と三の工程で真空容器８０１内壁に堆積したＣ系の膜を除去するために用いるものである。
【手続補正６】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３】
請求項１に記載のプラズマエッチング方法において、
前記エッチングガスに可燃性ガスを用いた場合には、前記クリーニングガスとして可燃性ガスまたは不活性ガスを選択し、前記エッチングガスに不活性ガスを用いた場合には、前記クリーニングガスとして可燃性ガス、支燃性ガスまたは不活性ガスを選択することを特徴とするプラズマエッチング方法。
【手続補正７】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項４】
請求項１に記載のプラズマエッチング方法において、
前記エッチングガスと前記クリーニングガスとの切り替えは、被エッチング材のエッチング後、ソース電力を印加したまま、前記エッチングガスを供給しながら前記クリーニングガスの導入を開始して、その後、前記エッチングガスの導入を停止し、ウェハバイアス電力は前記クリーニングガスの導入と同時に印加を停止して、前記プラズマ状態を維持して行われることを特徴とするプラズマエッチング方法。
【手続補正８】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項６】
請求項１に記載のプラズマエッチング方法において、
前記被処理体のエッチング後は、プラズマ状態を維持したまま、前記被処理体をエッチングするエッチングガスと希ガスとを切り替え、次いで、プラズマ状態を維持したまま、前記希ガスと前記カーボン堆積物を除去するクリーニングガスとを切り替えることを特徴とするプラズマエッチング方法。
【手続補正９】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項７】
請求項６に記載のプラズマエッチング方法において、
前記エッチングガスと前記希ガスと前記クリーニングガスとの切り替えは、前記被エッチング材のエッチング後は、ソース電力を印加したまま、前記エッチングガスを供給しながら前記希ガスの導入を開始し、その後、前記エッチングガスの導入を停止し、ソース電力を印加したまま、前記希ガスを供給しながら前記クリーニングガスの導入を開始し、その後、前記希ガスの導入を停止し、ウェハバイアス電力は、前記クリーニングガスの導入と同時に印加を停止して、前記プラズマ状態を維持して行われることを特徴とするプラズマエッチング方法。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2013051227.tif 000014
【手続補正１１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
2013051227.tif 000015