(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ニッケル、鉄、コバルト又はこれらのうち少なくとも一つを含む合金から成る磁性材料である対象物の表面を臨む空間に、アンモニア及び一酸化炭素の混合ガスのプラズマを１×１０１１ｃｍ−３以上の密度で形成して、前記磁性材料である表面をエッチングすることを特徴とする磁性材料のエッチング方法。
【請求項２】
エッチング中の前記対象物の温度は、１３０℃以上であることを特徴とする請求項１記載の磁性材料のエッチング方法。
【請求項３】
排気系を備えた処理チャンバーと、処理チャンバー内にアンモニアガス及び一酸化炭素ガスを混合して導入するガス導入系と、導入されたガスにエネルギーを供給してこれらのガスのプラズマを１×１０１１ｃｍ−３以上の密度で形成するプラズマ源と、表面がニッケル、鉄、コバルト又はこれらのうち少なくとも一つを含む合金から成る磁性材料である対象物をその表面が前記プラズマによってエッチングされる位置に保持する対象物ホルダーとを備えていることを特徴とするプラズマエッチング装置。
【請求項４】
エッチング中の前記対象物の温度を１３０℃以上に維持する温度制御機構が設けられていることを特徴とする請求項３記載のプラズマエッチング装置。
【請求項５】
前記プラズマ源は、ヘリコン波プラズマを形成するものであることを特徴とする請求項３又は４記載のプラズマエッチング装置。
【請求項６】
前記プラズマ源は、マグネトロン放電プラズマを形成するものであることを特徴とする請求項３又は４記載のプラズマエッチング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願の発明は、磁性材料のエッチング技術に関するものであり、特に薄膜磁気ヘッドの製造に好適に利用されるエッチング技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
磁性材料をエッチングする技術は、磁気ディスクドライブに搭載される薄膜磁気ヘッドの製造等において重要な技術となっている。薄膜磁気ヘッドの製造では、フレームメッキ法が多く用いられている。図４は、従来技術としてのフレームメッキ法について説明する図である。まず、基板９０の表面に所定のパターンでフレームレジスト９０１を形成し（図４（１））、フレームレジスト９０１に対してメッキにより磁性薄膜９０２を形成する。（図４（２））。そして、フレームレジスト９０１の内側の磁性薄膜９０２を覆うようにして上部レジスト９０３を形成する（図４（３））。この状態でエッチング液でウェットエッチングしてフレームレジスト９０１の外側の磁性薄膜９０２を除去し、その後上部レジスト９０３及びフレームレジスト９０１を剥離する。この結果、所定のパターンの磁性薄膜９０２が得られる（図４（４））。
【０００３】
このようなフレームメッキ法に対しては、磁気ディスクの高密度化に伴う薄膜磁気ヘッドの微細化を背景として、その限界が指摘されている。フレームメッキ法では厚いフレームレジストの形成が必要であるが、微細なパターンではその形成が困難となるからである。
【０００４】
このような状況のもと、磁性薄膜をドライエッチング法により直接エッチングして所定のパターンの磁性薄膜を得ることが検討されている。一つの方法は、磁性薄膜にイオンを入射させてエッチングする方法である。例えば、アルゴンガスのプラズマからイオンを入射させたり、アルゴンのイオンビームを照射するなどしてエッチングすることが考えられる。しかしながら、このような方法は物理エッチングであり、下地やマスク等の他の材料に対する選択性が悪い。また、エッチング速度も一般的に低く、生産性の点で問題がある。
【０００５】
そこで、化学エッチングとして、反応性イオンエッチング（ＲｅａｃｔｉｖｅＩｏｎ  Ｅｃｔｈｉｎｇ，  ＲＩＥ）をこの種の磁性材料のエッチングに応用することが検討されている。ＲＩＥによる磁性材料のエッチングについては、例えば、J. Vac. Sci. Technol. A4(4), 1841(1986)や、Appl. Phys. Lett. 67(21), 3194(1995)で報告されている。しかしながら、これらの報告では、エッチング速度は１０ｎｍ／分以下と低い。
【０００６】
近年になって、Appl. Phys. Lett. 71(9)1255(1997)等に、塩素ガスを用いることによりＮｉ−Ｆｅ合金のエッチング速度３００ｎｍ／分が得られた例が報告されている。しかしながら、塩素ガスによる磁性材料のエッチングでは、アフターコロージョンつまり表面に塩素が残留することによる腐食の問題が発生しがちである。アフターコロージョンは、エッチング後に水で洗浄する等の処理を行うことにより防止できるが、工程数が増大する問題がある。
【０００７】
アフターコロージョンの原因となる塩素やフッ素等を使用しないものとしては、特許第２６７７３２１号公報に開示された方法がある。この公報では、一酸化炭素（ＣＯ）とアンモニア（ＮＨ3 ）を混合したガスを用いることにより、Ｎｉ−Ｆｅ合金のエッチング速度３５ｎｍ／分、Ｃｏ−Ｃｒ合金のエッチング速度２４．４ｎｍ／分がそれぞれ得られたとされている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、ＣＯとＮＨ3 の混合ガスを用いることで、アフターコロージョンの問題を招くことなく、薄膜磁気ヘッド等に適したＮｉ、Ｃｏ又はＦｅより成る磁性薄膜をエッチングすることが可能である。しかしながら、そのエッチング速度は２４〜３５ｎｍ／分程度であり、依然として低い。薄膜磁気ヘッドの製造では、２μｍもの厚さのエッチングを行う必要がある。従って、現状のエッチング速度では５０〜８０分程度の時間を要することになり、実用化にはまだ遠い計算である。
本願の発明は、このような状況を考慮して成されたものであり、ＣＯとＮＨ3 の混合ガスを用いた磁性薄膜のエッチングにおいて、現状を遥かに越える高い速度でエッチングすることを可能にし、薄膜磁気ヘッド等の製造へのこの種の技術の実用化の途を開くという技術的意義を有する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本願の請求項１記載の発明は、ニッケル、鉄、コバルト又はこれらのうち少なくとも一つを含む合金から成る磁性材料である対象物の表面を臨む空間に、アンモニア及び一酸化炭素の混合ガスのプラズマを１×１０１１ｃｍ−３以上の密度で形成して、前記磁性材料である表面をエッチングするという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項２記載の発明は、上記請求項１の構成において、エッチング中の前記対象物の温度は、１３０℃以上であるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項３記載の発明は、排気系を備えた処理チャンバーと、処理チャンバー内にアンモニアガス及び一酸化炭素ガスを混合して導入するガス導入系と、導入されたガスにエネルギーを供給してこれらのガスのプラズマを１×１０１１ｃｍ−３以上の密度で形成するプラズマ源と、表面がニッケル、鉄、コバルト又はこれらのうち少なくとも一つを含む合金から成る磁性材料である対象物をその表面が前記プラズマによってエッチングされる位置に保持する対象物ホルダーとを備えているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項４記載の発明は、上記請求項３の構成において、エッチング中の前記対象物の温度を１３０℃以上に維持する温度制御機構が設けられているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項５記載の発明は、上記請求項３又は４の構成において、前記プラズマ源は、ヘリコン波プラズマを形成するものであるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項６記載の発明は、上記請求項３又は４の構成において、前記プラズマ源は、マグネトロン放電プラズマを形成するものであるという構成を有する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の実施の形態について説明する。
まず、請求項２及び請求項３の発明の実施形態について説明する。図１は、請求項２及び請求項３の発明の実施形態であるプラズマエッチング装置の概略構成を示す正面断面図である。
【００１１】
図１に示すプラズマエッチング装置は、ヘリコン波プラズマによって対象物の表面をエッチングする装置となっている。ヘリコン波プラズマは、比較的低い圧力でも高密度のプラズマが形成できるものとして注目されている。ヘリコン波プラズマにおけるエネルギー伝達のメカニズムは十分明らかになっていないところがあるが、ランダウ減衰と呼ばれる現象により高周波から電子に運動エネルギーが与えられることでプラズマが形成されると考えられている。即ち、磁界により回転しながら移動する電子の速度がヘリコン波の位相速度に等しいとき、電子から見てヘリコン波は止まっているのと同様なので、電子はヘリコン波から連続的に加速されてエネルギーを吸収し、これによって高密度のプラズマが形成されるのである。
【００１２】
装置の構成について具体的に説明すると、図１に示す装置は、ヘリコン波プラズマを発生させるプラズマ源１と、プラズマ源１が発生させたプラズマが拡散する処理チャンバー２と、処理チャンバー２内にＣＯ及びＮＨ3 の混合ガスを導入するガス導入系３と、処理チャンバー２内の所定位置にエッチングの対象物９を保持する対象物ホルダー４等から主に構成されている。
【００１３】
プラズマ源１は、処理チャンバー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容器１１と、誘電体容器１１内にヘリコン波を誘起するアンテナ１２と、アンテナ１２に供給する高周波電力を発生させるプラズマ用高周波電源１３と、誘電体容器１１内に所定の磁界を設定する磁石１４等とから構成されている。
誘電体容器１１は、一端が開口であり他端が半球状に閉じている円筒状の部材であり、石英等で形成されている。処理チャンバー２の上壁部には開口が設けられており、誘電体容器１１の一端の開口とこの上壁部の開口とを連通させるようにして誘電体容器１１が処理チャンバー２に気密に接続されている。
【００１４】
プラズマ用高周波電源１３は、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波を発生させるものが使用される。アンテナ１２は、棒状又は帯状の部材を丸めて両端を少し離間させたほぼ円環状の形状であって、誘電体容器１１を取り囲むよう誘電体容器１１と同軸上に配置されている。アンテナ１２は誘電体容器１１の軸方向に二つ設けられており、両者の両端部がそれぞれ中継ロッド１２１で電気的に接続されている。
【００１５】
プラズマ用高周電源１３とアンテナ１２とは、不図示の整合器を介して同軸ケーブルのような伝送路１５によって接続されている。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によって二つのアンテナ１２に供給された際、二つのアンテナ１２には互いに逆向きの電流が流れるようになっている。この結果、誘電体容器１１の内部に、ヘリコン波（ここでは、ホイスラー波と同様の右回りの円偏波）が誘起されるようになっている。尚、二つのアンテナ１２の離間間隔は、電子の移動速度との関係においてヘリコン波の位相速度が最適になるように選定されている。
【００１６】
また、磁石１４は、ヘリコン波の進行方向に平行な磁界を誘電体容器１１内に設定するためのものである。磁界の強さは、誘電体容器１１の中心軸付近で例えば１００ガウス程度とされる。本実施形態では、磁石１４は電磁石であり、同軸上に二つ設けられている。内側の磁石１４は主にヘリコン波プラズマ形成のため、外側の磁石１４は主に磁界形状の調整のために設けられている。
【００１７】
ガス導入系３は、ＣＯガスを溜めたボンベ３１及びＮＨ3 ガスを溜めたボンベ３１と、各ボンベ３１と処理チャンバー２とを繋ぐ配管３２上に設けられたバルブ３３，流量調整器３４及び不図示のフィルタ等から主に構成されている。ＣＯガス及びＮＨ3 ガスの混合比及び流量は、各流量調整器３４によって調整できるようになっている。
処理チャンバー２は、不図示のゲートバルブを備えた気密な真空容器である。処理チャンバー２に付設された排気系２１は、拡散ポンプやターボ分子ポンプ等を備えて所定の到達圧力まで処理チャンバー２内を排気可能に構成される。
【００１８】
処理チャンバー２の側壁の外側には、図１に示すように多数の側壁用磁石２２が設けられている。側壁用磁石２２は、処理チャンバー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周方向多数並べて配置されたものである。これらの側壁用磁石２２により、処理チャンバー２の側壁の内面に沿ってカスプ磁場が周方向に連なって形成される。この結果、当該内面へのプラズマの拡散が防止されるようになっている。
【００１９】
また、本実施形態では、対象物９は板状のものが想定されている。対象物ホルダー４は、このような対象物９を上面に載置して保持する台状の部材である。対象物ホルダー４には、対象物９にセルフバイアス電圧を印加するためのバイアス用高周波電源５が設けられている。このバイアス用高周波電源５には、数ＭＨｚから数１０ＭＨｚ程度の周波数のものが使用され、プラズマと高周波との相互作用によって対象物９の表面に負の直流分の電圧であるセルフバイアス電圧を印加するよう構成されている。より具体的には、例えば１．６ＭＨｚや１３．５６ＭＨｚ程度の周波数のものがバイアス用高周波電源５として好適に使用可能である。
尚、セルフバイアス電圧の印加のためには、対象物９が直流的にアースから絶縁される必要があり、このため、バイアス用高周波電源５と対象物ホルダー４との間にコンデンサが配置される場合がある。
対象物ホルダー４内には、対象物９を加熱又は冷却しながら対象物９の温度を所定の値に制御する温度制御機構４１が設けられている。そして、対象物９と対象物ホルダー４の上面との間に、Ｈｅ等の熱伝導性の良好なガスを供給する不図示の熱伝導用ガス供給系が設けられている。
【００２０】
次に、請求項１の磁性材料のエッチング方法の発明の実施形態の説明も兼ねて、上記構成の装置の動作について説明する。まず、対象物９の表面は、ニッケル、鉄、コバルト、又はこれらのうち少なくとも一つを含む合金から成る磁性材料となっている。このような対象物９は、所定圧力に排気されている不図示の真空補助チャンバー内に位置している。処理チャンバー２内が排気系２１によって真空補助チャンバーと同程度まで排気されていることを確認すると、不図示のゲートバルブが開いて対象物９が処理チャンバー２内に搬入され、対象物ホルダー４に保持される。対象物９は、温度制御機構４１により所定の温度に維持される。
【００２１】
次に、ガス導入系３が動作して、ＣＯガス及びＮＨ3 ガスを所定の混合比及び流量で処理チャンバー２内に導入する。導入されたガスは、処理チャンバー２内を経由して誘電体容器１１内に拡散する。そして、プラズマ源１が動作してプラズマが形成される。即ち、プラズマ用高周波電源１３からアンテナ１２に高周波が供給され、前述したようにヘリコン波が誘起される。この結果、ヘリコン波のエネルギーがガスに与えられてヘリコン波プラズマが形成される。同時にバイアス用高周波電源５を動作させ、対象物９に負の直流分の電圧であるセルフバイアス電圧を与える。
【００２２】
形成されたプラズマは、誘電体容器１１から処理チャンバー２内に拡散し、対象物９の表面付近にまで達する。この際、プラズマ中の生成物の作用により、対象物９の表面がエッチングされる。所定時間エッチングを行った後、ガス導入系３、プラズマ源１及びバイアス用高周波電源５の動作を止め、処理チャンバー２内を再度排気した後、対象物９を処理チャンバー２から取り出す。
【００２３】
上記動作におけるエッチングのメカニズムについて、具体的に説明する。上述したＣＯとＮＨ3 の混合ガスから成るプラズマ中では、ＣＯの活性種が生成される。このＣＯ活性種が、対象物９の表面のＮｉ、Ｆｅ又はＣｏと反応し、Ｎｉ（ＣＯ）4 、Ｆｅ（ＣＯ）5 又はＣｏ2（ＣＯ）8 のようなカルボニル化合物が生ずる。一方、セルフバイアス電圧が与えられている対象物９の表面には、プラズマからイオンが引き出されて入射する。このイオン入射の衝撃により、表面のカルボニル化合物が蒸発する。
【００２４】
ニッケル、鉄、コバルト等の遷移金属は、一般的には反応性エッチングによっても充分な速度でエッチングするのは困難である。つまり、ニッケル、鉄、コバルト等の遷移金属の塩化物やフッ化物は揮発性が低かったり（飽和蒸気圧が低かったり）、結合エネルギーが大きかったりするため、塩素系ガスやフッ素系ガスを使用して塩化物やフッ化物を生じさせても容易にはエッチングできない。尚、ここで言及した「結合エネルギー」は、そのような遷移金属の化合物の分子間に働く結合エネルギーのことを意味している。
【００２５】
一方、カルボニル化合物は、これらの遷移金属の化合物の中でも揮発性の高い（又は結合エネルギーの小さい）数少ない化合物である。上述したように、ＣＯ活性種によってカルボニル化合物が生成された磁性材料の表面は、プラズマ中のイオンの入射によって蒸発する。このようなメカニズムにより、本実施形態の装置及び方法におけるエッチングは為される。尚、この際のカルボニル化合物の蒸発は、スパッタエッチングと呼び得るもの場合もあるし、単にイオン入射によって与えられたエネルギーにより加熱されて蒸発する場合もあると考えられる。
【００２６】
また、ＣＯガスに混合されるＮＨ3 ガスは、上記ＣＯ活性種によるカルボニル化合物の生成を促進する作用を有する。上述したようにプラズマ中でＣＯ活性種が生成され、これによって磁性材料の表面にカルボニル化合物が形成されるものの、プラズマ中では、以下の式（１）に示すように、ＣＯが炭素と二酸化炭素に分解する不均等化反応が進行する。
２ＣＯ→Ｃ＋ＣＯ2 ……（１）
混合されたＮＨ3 ガスは、この式（１）の不均等化反応を抑制する働きがある。不均等化反応が抑制される結果、ＣＯが失われることなく、ＣＯ活性種を豊富に生成することができる。これにより、上述した高い速度のエッチングが維持される。
【００２７】
上記動作において、プラズマ源１は、ヘリコン波プラズマを形成するものであり、そのプラズマ密度は１×１０11ｃｍ-3以上となっている。この構成は、この種のエッチングにおけるエッチング速度とプラズマ密度との関係について研究した発明者の研究成果に基づくものである。この点について、以下に説明する。
図２は、エッチング速度とプラズマ密度との関係について調べた実験結果を示す図である。この図２に示す実験では、図１に示す装置を使用し、磁性材料としてＮｉ−Ｆｅ合金をエッチングした。プラズマ密度は、処理チャンバー２内の圧力、ガス流量、プラズマ源１のプラズマ用高周波電源１３の出力等を調整して変化させた。また、プラズマ密度は、図１に示す装置において、対象物９の中心軸上で対象物９の表面から２０ｍｍの高さの位置における値をラングミュアプローブにより測定した。
【００２８】
尚、プラズマ密度が変化すると、バイアス用高周波電源５の周波数や出力が同じでもセルフバイアス電圧の大きさが変わってしまう。セルフバイアス電圧はイオン入射用の電界をもたらすものであるから、セルフバイアス電圧が変化してしまうと、対象物９の表面のイオン衝撃の強さも変化してしまう。プラズマ密度の変化がエッチング速度にどのような影響を与えるかを純粋に調べるためには、イオン衝撃の強さを一定にしなければならない。このようなことから、この図２に示す実験においては、バイアス用高周波電源５の出力を調整しながらプラズマ密度を変化させ、プラズマ密度の変化にかかわらず一定のセルフバイアス電圧になるようにした。
【００２９】
図２に顕著に示されているように、プラズマ密度１×１０11ｃｍ-3を境にしてエッチング速度が急激に上昇している。この点の原因は、プラズマの状態がプラズマ密度１×１０11ｃｍ-3を境にして変化することにあるものと推察される。つまり、プラズマ密度１×１０11ｃｍ-3を境にして、質量の大きなＣＯイオンが飛躍的多くなることが原因であると推察される。
【００３０】
より具体的に説明すると、上述したようなプラズマ源１によってプラズマが形成された際、導入されたガスが全てプラズマ化している（イオンと電子に電離している）訳ではなく、相当数の中性ガス分子が存在している。プラズマ用高周波電源１３の出力を上昇させて供給するエネルギーを多くすると、電離するガスが多くなってプラズマ密度が高くなり、その分、中性ガス分子が少なくなる。
ここで、供給エネルギーの少ないうちは、イオン化エネルギーの低いＮＨ3 ガスが支配的に電離する。そして、供給エネルギーが多くなると、イオン化エネルギーの高いＣＯガスも多く電離するようになる。ＣＯはＮＨ3 よりも質量が大きいから、イオン衝撃した際のエネルギーもＮＨ3 より高い。プラズマ密度１×１０11ｃｍ-3を境にして、エッチング速度が急激に上昇するのは、質量の高いＣＯイオンの入射が急激に多くなる結果であると推察されるのである。
本実施形態の装置及び方法は、このような実験の結果を踏まえ、１×１０11ｃｍ-3以上の高密度プラズマを形成してエッチングを行う構成とされている。このため、従来に比べてエッチング速度が飛躍的に向上し、厚い磁性薄膜でも短時間にエッチングできる実用的な構成となる。
【００３１】
尚、プラズマ密度１×１０11ｃｍ-3以上の条件は対象物９の表面で達成されることが好ましいが、対象物９の表面とプラズマとの間にはいわゆるシースの状態となるため、対象物９の表面まで厳密な意味でプラズマが拡散することはあり得ない。従って、プラズマ密度１×１０11ｃｍ-3以上の条件は、対象物９の表面からシースの厚さ以上の距離離れた場所でということになる。この種の装置の実用的な構成においては、対象物９の表面から２０ｍｍ以上のところは通常はシースの領域には入らない。従って、対象物９の表面から２０ｍｍ以上のところでプラズマ密度１×１０11ｃｍ-3以上という条件を設定することも可能である。
また、エッチング中の対象物９の温度については、１３０℃以上とすることが好ましい。１３０℃より低いと、所定時間のエッチング終了後も対象物９の表面に残さ（エッチングされないで残った粒状物質）が発生するからである。
【００３２】
次に、請求項２及び請求項４の発明の実施形態であるプラズマエッチング装置について説明する。図３は、請求項２及び請求項４の発明の実施形態であるプラズマエッチング装置の概略構成を示す正面断面図である。
【００３３】
この図３に示す装置は、マグネトロン放電プラズマを形成してエッチングを行うようになっている。具体的に説明すると、図３に示す装置は、マグネトロン放電プラズマを発生させるプラズマ源１と、プラズマ源１が発生させたプラズマが拡散する処理チャンバー２と、処理チャンバー２内にＣＯ及びＮＨ3 の混合ガスを導入するガス導入系３と、処理チャンバー２内の所定位置に対象物９を保持する対象物ホルダー４等から主に構成されている。プラズマ源１は、マグネトロン電極１６と、マグネトロン電極１６に電圧を印加してマグネトロン放電を生じさせる放電用電源１７とから主に構成されている。
【００３４】
マグネトロン電極１６は、対象物ホルダー４に対向するよう設けられた電極板１８と、電極板１８の背後に設けられた磁石ユニット１９とから構成されている。磁石ユニット１９は、柱状の中心磁石１９１と、中心磁石１９１を取り囲む周状の周辺磁石１９２と、中心磁石１９１及び周辺磁石１９２とを繋ぐヨーク１９３とから構成されている。尚、電極板１８が設けられず、磁石ユニット１９のみでマグネトロン電極１６が構成される場合もある。
放電用電源１７には、高周波電源又は負の直流電源が使用される。中心磁石１９１と周辺磁石１９２との間には、図３に示すような磁力線１９４で代表される磁界が設定される。放電用電源１７によって設定される電界はこの磁界に直交し、マグネトロン構造が達成される。磁界と電界との直交関係は、マグネトロン電極１６の軸の周りに周状に連なった状態である。
【００３５】
図３に示す装置の動作について説明すると、ガス導入系３によってＣＯガス及びＮＨ3 ガスを所定の混合比及び流量で処理チャンバー２内に導入しながら、プラズマ源１を動作させる。即ち、放電用電源１７によって電極板１８に所定の電圧を印加する。この結果、導入されたガスに放電が生じる。この際、電子は磁界と電界との直交関係によってマグネトロン運動し、高効率で中性ガス分子をイオン化させる。この放電によってガスがプラズマ化し、マグネトロン放電プラズマが形成される。そして、前述したのと同様に、プラズマ中で生成されるＣＯ活性種によって対象物９の表面にカルボニル化合物が形成され、このカルボニル化合物がイオン衝撃によって蒸発する。この際、対象物９にはバイアス用高周波電源５によってセルフバイアス電圧が与えられ、イオンが効率よく表面に入射する。
【００３６】
この第二の実施形態においても、プラズマ密度は１×１０11ｃｍ-3以上であり、質量の大きなＣＯイオンが多く入射するため、従来に比べて飛躍的に高いエッチング速度が得られる。上述したプラズマ源１は、電子をマグネトロン運動させるため、このような高密度のプラズマを容易に形成することが可能である。
【００３７】
【実施例】
次に、上記実施形態のエッチング方法の実施例について説明する。
まず、シリコンウェーハ上にＮｉ−Ｆｅ合金薄膜をスパッタリングにより作成し、この上にチタン製のマスクパターンを形成したものが対象物９として用いられた。装置としては、第一の実施形態のものが使用された。対象物９を対象物ホルダー４上に保持し、その温度を１５０℃に維持した。そして、ガス導入系３によって、ＣＯガスを２０ＳＣＣＭ（ＳＣＣＭは０℃１気圧での気体の流量（立方センチメートル））、ＮＨ3 ガスを２０ＳＣＣＭの流量で処理チャンバー２内に導入した。また、排気系２１によって処理チャンバー２内を０．８Ｐａに維持した。この状態で、プラズマ用高周波電源１３によって１３．５６ＭＨｚ１５００Ｗの高周波を供給し、１×１０11ｃｍ-3の密度のプラズマを形成してエッチングを行った。この結果、８０ｎｍ／分程度という極めて高い速度でＮｉ−Ｆｅ合金薄膜がエッチングされた。また、マスクであるチタンのエッチング速度は、Ｎｉ−Ｆｅ合金のエッチング速度の１／９程度であり、選択性の点でも優れた結果が得られた。エッチング後、湿度４０％の大気下に２週間放置してもアフターコロージョンは発生しなかった。
【００３８】
また、本願発明に属するものではないが、ＦｅＮ膜をエッチングした参考例について説明する。この参考例では、別の対象物９として、シリコンウェーハ上にＦｅＮ薄膜をスパッタリングにより作成し、この上にチタン製のマスクパターンを形成したものが用いられた。装置としては、同様に第一の実施形態のものが使用された。この対象物９の温度を１７０℃、ＣＯガスの流量を３５ＳＣＣＭ、ＮＨ３ガスの流量を５０ＳＣＣＭ、処理チャンバー２内の圧力を０．４Ｐａとし、１３．５６ＭＨｚ３０００Ｗの高周波によって５×１０１１ｃｍ−３程度の密度のヘリコン波プラズマを形成してエッチングを行った。この結果、１３０ｎｍ／分という極めて高い速度でＦｅＮ膜がエッチングされた。
【００３９】
さらに、本願発明の実施例として、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ合金薄膜をエッチングした例について説明する。この実施例では、別の対象物９として、シリコンウェーハ上にＮｉ−Ｆｅ−Ｃｏ合金薄膜をスパッタリングにより作成し、この上にチタン製のマスクパターンを形成したものが用いられた。装置としては、第二の実施形態のものが使用された。この対象物９の温度を１５０℃、ＣＯガスの流量を２０ＳＣＣＭ、ＮＨ３ガスの流量を７０ＳＣＣＭ、処理チャンバー２内の圧力を２．６Ｐａとし、１３．５６ＭＨ８００Ｗの高周波によって２×１０１１ｃｍ−３程度の密度のマグネトロン放電プラズマを形成してエッチングを行った。この結果、９０ｎｍ／分という極めて高い速度でＮｉ−Ｆｅ−Ｃｏ合金がエッチングされた。
【００４０】
本願発明においてエッチングされる磁性材料は、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ又はこれらのうち少なくとも一つを含む合金であればよく、前述したものには限定されない。例えば、センダスト合金（Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ合金）、非晶質合金、グラニュラー合金（Ｃｏ−Ａｌ−Ｏ合金）等の磁性材料をエッチングするよう構成することができる。
【００４１】
また、プラズマ源１には、前述したヘリコン波プラズマを形成するものやマグネトロン放電プラズマを形成するもの以外であっても、１×１０11ｃｍ-3以上の密度のプラズマを形成することができるものであれば、他の構成のものも使用できる。例えば、ＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）プラズマを形成するもの等である。
さらに、エッチングプロセスの用途としては、前述した薄膜磁気ヘッドの製造の他、マイクロトランスやマイクロ磁気回路の製造等が挙げられる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明した通り、本願の各請求項の方法又は装置によれば、従来に比べてエッチング速度が飛躍的に向上し、厚い磁性薄膜でも短時間にエッチングできる実用的な構成となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項２及び請求項３の発明の実施形態であるプラズマエッチング装置の概略構成を示す正面断面図である。
【図２】エッチング速度とプラズマ密度との関係について調べた実験結果を示す図である。
【図３】請求項２及び請求項４の発明の実施形態であるプラズマエッチング装置の概略構成を示す正面断面図である。
【図４】従来技術としてのフレームメッキ法について説明する図である。
【符号の説明】
１  プラズマ源
２  処理チャンバー
３  ガス導入系
４  対象物ホルダー
５  バイアス用高周波電源
９  対象物
【図１】
0004257808.tif 000002
【図２】
0004257808.tif 000003
【図３】
0004257808.tif 000004
【図４】
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