TWI720275B - 蝕刻方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種能夠抑制磁阻效應元件之磁特性劣化之蝕刻方法。 本發明之蝕刻方法包括如下步驟：對包含磁性穿隧接合之第1多層膜進行蝕刻；於電漿處理裝置之腔室內生成包含烴氣及稀有氣體之第1氣體之電漿，以於腔室內對包含釘紮層之第2多層膜進行蝕刻；及(iii)於腔室內生成第2氣體之電漿，以去除沈積物，其中上述第2氣體包含含有碳及氧之氣體、氧氣、以及稀有氣體，且不含氫，上述沈積物含有在生成第1氣體之電漿之步驟中形成之碳。

Description

蝕刻方法

本發明之實施形態係關於一種蝕刻方法，尤其是關於一種於磁阻效應元件之製造中執行之被加工物之蝕刻方法。

包含磁性穿隧接合(MTJ：Magnetic Tunnel Junction)之磁阻效應元件例如被用於MRAM(Magnetoresistive Random Access Memory，磁阻隨機存取記憶體)等器件中。 於磁阻效應元件之製造中，進行多層膜之蝕刻。於在磁阻效應元件之製造中執行之蝕刻中，電漿處理裝置之腔室內會生成烴氣及惰性氣體之電漿，來自該電漿之離子及自由基會照射至多層膜。藉此，蝕刻多層膜。關於此種蝕刻，於專利文獻1中有所記載。於專利文獻1所記載之蝕刻中，惰性氣體係使用氮氣及稀有氣體。 [先前技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1]日本專利特開2011-14881號公報

[發明所欲解決之問題] 若生成烴氣之電漿而蝕刻多層膜，則於包含該多層膜之被加工物上會形成沈積物。應減少該沈積物之量。作為能夠減少沈積物之量之蝕刻方法，可考慮交替地執行如下兩個步驟之蝕刻方法：步驟一，於腔室內產生烴氣及稀有氣體之電漿，以蝕刻多層膜；步驟二，生成氫氣及氮氣之電漿，以去除沈積物。然而，對於該蝕刻方法，要求在抑制磁阻效應元件之磁特性之劣化上有進一步之改善。 [解決問題之技術手段] 於一態樣中，提供一種於磁阻效應元件之製造中執行之被加工物之蝕刻方法(以下簡稱為「方法」)。被加工物具有第1多層膜、及與該第1多層膜積層之第2多層膜。第1多層膜包含第1磁性層、及第2磁性層、以及設置於該第1磁性層與該第2磁性層之間之穿隧勢壘層。第2多層膜係於磁阻效應元件中構成釘紮層之多層膜。該方法包括如下步驟：(i)蝕刻第1多層膜；(ii)於電漿處理裝置之腔室內生成包含烴氣及稀有氣體之第1氣體之電漿，以於腔室內蝕刻第2多層膜；及(iii)於腔室內生成第2氣體之電漿，以去除沈積物，其中上述第2氣體包含含有碳及氧之氣體、氧氣、以及稀有氣體，且不含氫，上述沈積物含有在生成第1氣體之電漿之步驟中形成於被加工物上之碳。亦可為交替地重複進行生成第1氣體之電漿之步驟及生成第2氣體之電漿之步驟。 若生成氫氣及氮氣之電漿而進行沈積物之去除，則磁阻效應元件之磁特性會劣化。據推測，其原因在於：氫離子及/或自由基會使磁阻效應元件之多層膜變質。一態樣之方法中，藉由生成不含氫之第2氣體之電漿而非生成氫氣及氮氣之電漿，進行沈積物之去除。因此，磁阻效應元件之磁特性之劣化得以抑制。再者，沈積物係藉由第2氣體中包含之氧之離子及/或自由基而去除。又，於第2氣體中，氧氣被含有碳及氧之氣體以及稀有氣體稀釋，因此被加工物之過度氧化得以抑制。 於一實施形態中，亦可為第2氣體包含一氧化碳氣體或二氧化碳氣體作為含有碳及氧之氣體。於一實施形態中，亦可為第1氣體包含甲烷氣體作為烴氣。 於生成一實施形態之第1氣體之電漿之步驟中，對將被加工物搭載於其上之載台之下部電極供給高頻，以使來自第1氣體之電漿之離子與第2多層膜碰撞而蝕刻該第2多層膜。亦可為於生成第2氣體之電漿之步驟中亦對下部電極供給該高頻。 於一實施形態中，在蝕刻第1多層膜之步驟中，於腔室內生成僅含稀有氣體之電漿，以於腔室內蝕刻第1多層膜。若僅藉由稀有氣體離子而蝕刻第1多層膜，則磁阻效應元件之磁特性之劣化得以進一步抑制。 於蝕刻第1多層膜之步驟中，可對將被加工物搭載於其上之載台之下部電極供給高頻，以使來自僅含稀有氣體之電漿之離子與第1多層膜碰撞而蝕刻該第1多層膜。 於一實施形態中，亦可為第2多層膜包含鈷層及鉑層。於一實施形態中，亦可為，第1磁性層及第2磁性層為CoFeB層，且穿隧勢壘層為MgO層。 [發明之效果] 如以上所說明般，本發明提供一種能夠抑制磁阻效應元件之磁特性之劣化之蝕刻方法。

以下，參照圖式對各種實施形態詳細地進行說明。再者，於各圖式中，對相同或等同之部分標註相同之符號。 圖1係表示一實施形態之蝕刻方法之流程圖。圖1所示之蝕刻方法MT(以下稱之為「方法MT」)係蝕刻被加工物之方法，於磁阻效應元件之製造中執行。 圖2係將一例之被加工物之一部分放大表示之剖視圖。方法MT可應用於例如圖2所示之被加工物W。如圖2所示，被加工物W具有多層膜ML1(第1多層膜)及多層膜ML2(第2多層膜)。多層膜ML1包含第1磁性層L11、穿隧勢壘層L12、及第2磁性層L13。穿隧勢壘層L12設置於第1磁性層L11與第2磁性層L13之間。第1磁性層L11、穿隧勢壘層L12、及第2磁性層L13於磁阻效應元件中形成磁性穿隧接合。第1磁性層L11及第2磁性層L13例如為CoFeB層。穿隧勢壘層L12係由金屬氧化物形成之絕緣層。穿隧勢壘層L12例如為氧化鎂層(MgO層)。 於一例中，多層膜ML1進而包含頂蓋層L14、上層L15、及下層L16。第1磁性層L11、穿隧勢壘層L12、及第2磁性層L13設置於上層L15與下層L16之間。上層L15及下層L16例如由鎢(W)形成。頂蓋層L14設置於上層L15之上。頂蓋層L14例如由鉭(Ta)形成。 多層膜ML2與多層膜ML1積層。多層膜ML2為金屬多層膜，且為於磁阻效應元件中構成釘紮層之多層膜。於一例中，多層膜ML2包含複數個鈷層L21及複數個鉑層L22。複數個鈷層L21及複數個鉑層L22交替地積層。又，多層膜ML2可進而包含釕(Ru)層L23。釕層L23設置於複數個鈷層L21及複數個鉑層L22交替地積層而成之積層體之中間。 多層膜ML1及多層膜ML2隔著下部電極層BL而設置於基底層UL之上。基底層UL例如由氧化矽形成。於一例中，下部電極層BL包含第1層L31、第2層L32、及第3層L33。第3層L33為Ta層，設置於基底層UL上。第2層L32為Ru層，設置於第3層L33上。第1層L31為Ta層，設置於第2層L32上。 於包含多層膜ML1及多層膜ML2之積層體之上，設置有遮罩MK。遮罩MK亦可為單層，但於圖2所示之例中為積層體。於圖2所示之例中，遮罩MK包含層L41～L44。層L41由氧化矽形成，層L42由氮化矽形成，層L43由氮化鈦(TiN)形成，層L44由釕形成。 以下，以應用於圖2所示之被加工物W之情形為例，而進行方法MT之說明。於方法MT中，使用電漿處理裝置對被加工物W之多層膜ML1及多層膜ML2進行蝕刻。圖3係概略性地表示能夠用以執行圖1所示之方法的電漿處理裝置之圖。於圖3中，概略性地示出電漿處理裝置之縱截面之構造。圖3所示之電漿處理裝置10為電容耦合型電漿處理裝置。 電漿處理裝置10具備腔室本體12。腔室本體12具有大致圓筒形狀。腔室本體12提供其內部空間作為腔室12c。腔室本體12例如由鋁構成。於腔室本體12之內壁面、即區劃腔室12c之壁面，形成有具有耐電漿性之膜。該膜可為藉由陽極氧化處理而形成之膜、或由氧化釔形成之膜等陶瓷製膜。又，於腔室本體12之側壁12s，設有用以搬送被加工物W之開口12g。該開口12g可藉由閘閥14而打開或關閉。該腔室本體12連接於接地電位。 於腔室12c內，自腔室本體12之底部向上方延伸有支持部15。支持部15具有大致圓筒形狀，由石英等絕緣材料形成。又，於腔室12c內設有載台16。載台16係以支持其上所搭載之被加工物W之方式而構成。被加工物W可如晶圓般具有圓盤形狀。載台16包含下部電極18及靜電吸盤20。該載台16由支持部15加以支持。 下部電極18包含第1平板18a及第2平板18b。第1平板18a及第2平板18b例如由鋁等金屬形成，具有大致圓盤形狀。第2平板18b設置於第1平板18a上，且電性連接於第1平板18a。 於第2平板18b上設有靜電吸盤20。靜電吸盤20具有絕緣層、及內置於該絕緣層內之電極。於靜電吸盤20之電極，經由開關23而電性連接有直流電源22。若對靜電吸盤20之電極施加來自直流電源22之直流電壓，則靜電吸盤20會產生庫倫力等靜電力。靜電吸盤20藉由該靜電力將被加工物W吸附至該靜電吸盤20，從而保持該被加工物W。 於第2平板18b之周緣部上，以包圍被加工物W之邊緣及靜電吸盤20之方式配置有聚焦環24。聚焦環24係為提高電漿處理之均勻性而設。聚焦環24由對應於電漿處理而適當選擇之材料構成，例如可由石英形成。 於第2平板18b之內部設有流路18f。自設置於腔室本體12外部之冷卻器單元經由配管26a向流路18f供給冷媒。供給至流路18f後之冷媒經由配管26b返回至冷卻器單元。如此，便將冷媒以於該流路18f內循環之方式向流路18f供給。利用冷卻器單元控制該冷媒之溫度，藉此控制由靜電吸盤20支持之被加工物W之溫度。 又，於電漿處理裝置10設有氣體供給管線28。氣體供給管線28將來自傳熱氣體供給機構之傳熱氣體、例如He氣供給至靜電吸盤20之上表面與被加工物W之背面之間。 電漿處理裝置10進而具備上部電極30。上部電極30設置於載台16之上方，且設置為與下部電極18大致平行。上部電極30與構件32一起封閉腔室本體12之上部開口。構件32具有絕緣性。上部電極30隔著該構件32而支持於腔室本體12之上部。 上部電極30包含頂板34及支持體36。頂板34面向腔室12c。於頂板34設有複數個氣體噴出孔34a。該頂板34並未受到限定，例如由矽構成。或者，頂板34可具有於鋁製母材之表面設置有耐電漿性之膜的構造。再者，該膜可為藉由陽極氧化處理而形成之膜、或由氧化釔形成之膜等陶瓷製膜。 支持體36係將頂板34裝卸自如地支持者，可由例如鋁等導電性材料構成。於支持體36之內部設有氣體擴散室36a。自該氣體擴散室36a向下方延伸有複數個氣孔36b，該複數個氣孔36b與複數個氣體噴出孔34a分別連通。又，於支持體36，形成有向氣體擴散室36a引導氣體之氣體導入口36c，於該氣體導入口36c連接有氣體供給管38。 於氣體供給管38，經由閥群42及流量控制器群44連接有氣源群40。氣源群40具有複數個氣源。複數個氣源包含一個以上稀有氣體之源、烴氣之源、含有碳及氧之氣體之源、以及氧(O₂ )氣之源。複數個氣源可包含Ne氣之源及Kr氣之源作為一個以上稀有氣體之源。烴氣例如為甲烷氣體。含有碳及氧之氣體為一氧化碳氣體、及/或二氧化碳氣體。 閥群42包含複數個閥，流量控制器群44包含質量流量控制器(mass flow controller)等複數個流量控制器。氣源群40之複數個氣源分別經由閥群42之對應閥及流量控制器群44之對應流量控制器而連接於氣體供給管38。該電漿處理裝置10能夠以經個別調整後之流量，將來自從氣源群40之複數個氣源中選出的一個以上氣源之氣體供給至腔室12c。 於腔室12c內且支持部15與腔室本體12之側壁12s之間，設有隔板48。隔板48可藉由於例如鋁製母材被覆氧化釔等陶瓷而構成。於該隔板48形成有多個貫通孔。於隔板48之下方，排氣管52與腔室本體12之底部連接。於該排氣管52連接有排氣裝置50。排氣裝置50具有壓力控制器、及渦輪分子泵等真空泵，從而能夠使腔室12c減壓。 電漿處理裝置10進而具備第1高頻電源62。第1高頻電源62係產生電漿生成用第1高頻之電源，產生具有27～100 MHz範圍內之頻率、例如60 MHz之頻率之高頻。第1高頻電源62經由整合器63而連接於上部電極30。整合器63具有用以使第1高頻電源62之輸出阻抗與負載側(上部電極30側)之輸入阻抗整合之電路。再者，第1高頻電源62亦可經由整合器63而連接於下部電極18。於第1高頻電源62係連接於下部電極18之情形時，上部電極30連接於接地電位。 電漿處理裝置10進而具備第2高頻電源64。第2高頻電源64係產生用以將離子引入至被加工物W之偏壓用第2高頻之電源。第2高頻之頻率低於第1高頻之頻率。第2高頻之頻率為400 kHz～13.56 MHz範圍內之頻率，例如為400 kHz。第2高頻電源64經由整合器65而連接於下部電極18。整合器65具有用以使第2高頻電源64之輸出阻抗與負載側(下部電極18側)之輸入阻抗整合之電路。 於一實施形態中，電漿處理裝置10進而具備控制部Cnt。控制部Cnt係具備處理器、記憶裝置、輸入裝置、顯示裝置等之電腦，控制電漿處理裝置10之各部。具體而言，控制部Cnt執行記憶裝置中記憶之控制程式，基於該記憶裝置中記憶之製程配方資料而控制電漿處理裝置10之各部。藉此，電漿處理裝置10便會執行由製程配方資料所指定之製程。例如，控制部Cnt基於方法MT用製程配方資料而控制電漿處理裝置10之各部。 於使用該電漿處理裝置10執行電漿處理時，將來自從氣源群40之複數個氣源中選出的氣源之氣體供給至腔室12c。又，利用排氣裝置50使腔室12c減壓。繼而，利用由來自第1高頻電源62之高頻所產生之高頻電場，激發供給至腔室12c之氣體。藉此，於腔室12c內生成電漿。又，對下部電極18供給第2高頻。藉此，使電漿中之離子加速去向被加工物W。將如此加速後之離子及/或自由基照射至被加工物，藉此蝕刻被加工物W。 以下，參照圖4～圖7，並參照圖1，對方法MT詳細地進行說明。圖4(a)係說明步驟ST1之圖，圖4(b)係表示執行步驟ST1後之被加工物之狀態之圖。圖5(a)係說明步驟ST2之圖，圖5(b)係表示執行步驟ST2後之被加工物之狀態之圖。圖6(a)係說明步驟ST3之圖，圖6(b)係表示執行步驟ST3後之被加工物之狀態之圖。圖7係表示圖1所示之方法結束時的被加工物之狀態之圖。再者，於以下說明中，以使用電漿處理裝置10對圖2所示之被加工物W應用方法MT之情形為例，而進行方法MT之說明。 於方法MT中，將被加工物W載置於載台16之靜電吸盤20上，藉由該靜電吸盤20保持該被加工物W。繼而，執行以下所說明之步驟ST1、步驟ST2、及步驟ST3。 於步驟ST1中，蝕刻多層膜ML1。於一實施形態之步驟ST1中，在腔室12c內生成僅含稀有氣體之電漿。於步驟ST1中，例如生成Kr氣體之電漿PL1。於步驟ST1中，自氣源群40將稀有氣體供給至腔室12c。又，利用排氣裝置50將腔室12c之壓力設定為指定壓力。又，自第1高頻電源62供給第1高頻，以生成電漿。藉此，如圖4(a)所示，於腔室12c內生成僅含稀有氣體之電漿PL1。於一實施形態之步驟ST1中，自第2高頻電源64將第2高頻供給至下部電極18。藉此，將來自電漿PL1之離子(稀有氣體原子之離子)引入至被加工物W，使之與該被加工物W碰撞。即，於一實施形態之步驟ST1中，藉由稀有氣體之濺鍍，而進行多層膜ML1之蝕刻。藉由執行該步驟ST1，多層膜ML1之自遮罩MK露出之部分遭到蝕刻。結果，如圖4(b)所示，遮罩MK之圖案被轉印至多層膜ML1。 再者，對多層膜ML1亦可藉由執行一次以上包含下文所述之步驟ST2及步驟ST3之順序(sequence)而加以蝕刻。又，只要能夠蝕刻多層膜ML1，則步驟ST1中可使用任意電漿蝕刻處理。 於一實施形態中，接下來執行步驟ST2。於步驟ST2中，為了蝕刻多層膜ML2，而在腔室12c內生成包含烴氣及稀有氣體之第1氣體之電漿。烴氣例如為甲烷氣體。稀有氣體例如為Kr氣體。於步驟ST2中，自氣源群40將第1氣體供給至腔室12c。又，利用排氣裝置50將腔室12c之壓力設定為指定壓力。又，於步驟ST2中，自第1高頻電源62供給第1高頻，以生成電漿。藉此，如圖5(a)所示，於腔室12c內生成第1氣體之電漿PL2。於一實施形態之步驟ST2中，自第2高頻電源64將第2高頻供給至下部電極18。 於步驟ST2中，自電漿PL2將離子及/或自由基照射至被加工物W。多層膜ML2會被烴、碳、及氫之離子及/或自由基改質，從而能夠容易地加以蝕刻。又，於步驟ST2中，藉由來自電漿PL2之離子之濺鍍，而蝕刻多層膜ML2。進而，於步驟ST2中，含有碳之沈積物DP會形成於被加工物W上(參照圖5(b))。 於接下來之步驟ST3中，為了去除沈積物DP，而在腔室12c內生成之第2氣體之電漿。第2氣體包含含有碳及氧之氣體、氧(O₂ )氣、以及稀有氣體，且不含氫。含有碳及氧之氣體例如為一氧化碳氣體及/或二氧化碳氣體。稀有氣體例如為Ne氣。於步驟ST3中，自氣源群40將第2氣體供給至腔室12c。又，利用排氣裝置50將腔室12c之壓力設定為指定壓力。又，於步驟ST3中，自第1高頻電源62供給第1高頻，以生成電漿。藉此，如圖6(a)所示，於腔室12c內生成第2氣體之電漿PL3。於一實施形態之步驟ST3中，自第2高頻電源64將第2高頻供給至下部電極18。 於步驟ST3中，自電漿PL3將離子及/或自由基照射至被加工物W。於步驟ST3中，藉由來自電漿PL3之氧離子及/或自由基，而去除沈積物DP(參照圖6(b))。 於接下來之步驟STJ中，對是否滿足停止條件進行判定。於包含步驟ST2及步驟ST3之序列之執行次數達到特定次數之情形時，停止條件得到滿足。若於步驟STJ中判定為不滿足停止條件，則再次執行包含步驟ST2及步驟ST3之序列。即，交替地重複進行步驟ST2及步驟ST3。另一方面，若於步驟STJ中判定為滿足停止條件，則方法MT之執行結束。若方法MT之執行結束，則遮罩MK之圖案被轉印至多層膜ML1及多層膜ML2，如圖7所示，形成包含多層膜ML1及多層膜ML2之柱形物。於一實施形態中，被加工物W上可同時形成複數個柱形物。再者，包含步驟ST1及步驟ST2之序列之執行次數亦可為1次。 如上所述，方法MT之步驟ST3中所使用之第2氣體不含氫。若生成含有氫之氣體之電漿而進行沈積物DP之去除，則磁阻效應元件之磁特性會劣化。據推測，其原因在於：氫離子及/或自由基會使磁阻效應元件之多層膜變質。另一方面，於方法MT之步驟ST3中，藉由生成不含氫之第2氣體之電漿而進行沈積物DP之去除。因此，磁阻效應元件之磁特性之劣化得以抑制。再者，於第2氣體中，氧氣被含有碳及氧之氣體以及稀有氣體稀釋，因此，被加工物W之過度氧化得以抑制。 又，於一實施形態之步驟ST1中，生成僅含稀有氣體之電漿，以蝕刻多層膜ML1。若藉由僅含稀有氣體離子之濺鍍而蝕刻多層膜ML1，則磁阻效應元件之磁特性之劣化得以進一步抑制。 以上，對各種實施形態進行了說明，但並不限定於上述實施形態，而可構成各種變化態樣。例如，於圖2所示之被加工物中，遮罩MK與多層膜ML2之間設有多層膜ML1，但亦可為遮罩MK與多層膜ML1之間設有多層膜ML2。於遮罩MK與多層膜ML1之間設有多層膜ML2之情形時，步驟ST2及步驟ST3先於步驟ST1而執行。 又，於方法MT及其變化態樣之方法之執行中，可使用電容耦合型電漿處理裝置以外之電漿處理裝置。作為此種電漿處理裝置，可例示感應耦合型電漿處理裝置、及使用微波等表面波以生成電漿之電漿處理裝置。 以下，對為了評估方法MT而進行之各種實驗進行說明。再者，本發明並不受以下所說明之實驗所限定。 (第1實驗) 於第1實驗中，使用圖3所示之構造之電漿處理裝置，對圖2所示之構造之被加工物應用方法MT，而製作出具有圖7所示之磁阻效應元件之構造之複數個實驗樣品1。以下，示出製作實驗樣品1時所使用之方法MT之處理條件。 ＜製作實驗樣品1時之方法MT之處理條件＞ ・步驟ST1 腔室之壓力：30[mTorr](4[Pa]) Kr氣之流量：200[sccm] 第1高頻：60[MHz]，200[W] 第2高頻：400[kHz]，800[W] 處理時間：6[秒] ・步驟ST2 腔室之壓力：10[mTorr](1.333[Pa]) 第1氣體中之Kr氣之流量：170[sccm] 第1氣體中之甲烷氣體之流量：30[sccm] 第1高頻：60[MHz]，200[W] 第2高頻：400[kHz]，800[W] 處理時間：5[秒] ・步驟ST3 腔室之壓力：10[mTorr](1.333[Pa]) 第2氣體中之氧(O₂ )氣之流量：10[sccm] 第2氣體中之一氧化碳氣體之流量：140[sccm] 第2氣體中之Ne氣之流量：50[sccm] 第1高頻：60[MHz]，200[W] 第2高頻：400[kHz]，800[W] 處理時間：5[秒] ・步驟ST2及步驟ST3之重複次數：25次 又，於第1實驗中，為了進行比較，使用圖3所示之構造之電漿處理裝置，對圖2所示之構造之被加工物進行蝕刻，而製作出具有圖7所示之磁阻效應元件之構造之複數個比較樣品1。於比較樣品1之製作中，在第1步驟中蝕刻多層膜ML1，然後，交替地重複進行第2步驟及第3步驟，藉此蝕刻多層膜ML2。該等第1～第3步驟之處理條件如下所示。 ＜製作比較樣品1時之第1～第3步驟之處理條件＞ ・第1步驟 腔室之壓力：30[mTorr](4[Pa]) Kr氣之流量：200[sccm] 第1高頻：60[MHz]，200[W] 第2高頻：400[kHz]，800[W] 處理時間：6[秒] ・第2步驟 腔室之壓力：10[mTorr](1.333[Pa]) Kr氣之流量：170[sccm] 甲烷氣體之流量：30[sccm] 第1高頻：60[MHz]，200[W] 第2高頻：400[kHz]，800[W] 處理時間：5[秒] ・第3步驟 腔室之壓力：10[mTorr](1.333[Pa]) 氫(H₂ )氣之流量：100[sccm] 氮(N₂ )氣之流量：50[sccm] Ne氣之流量：50[sccm] 第1高頻：60[MHz]，200[W] 第2高頻：400[kHz]，800[W] 處理時間：5[秒] ・第2步驟及第3步驟之重複次數：25次 繼而，測定出所製作之複數個實驗樣品1及複數個比較樣品1各自的電阻值R及MR比。於圖8(a)中示出實驗樣品1之電阻值R及MR比，於圖8(b)中示出比較樣品1之電阻值R及MR比。於圖8(a)及圖8(b)之圖表中，橫軸為電阻值R，縱軸為MR比。如圖8(b)所示，複數個比較樣品1中包含許多具有低電阻值及低MR比之樣品。即，於複數個比較樣品1之製作中，獲得了磁特性大幅劣化之樣品。另一方面，如圖8(a)所示，複數個實驗樣品1之電阻值及MR比均較高。再者，複數個實驗樣品1之電阻值之不同係由磁阻效應元件之柱形物之寬度(CD值)之不同所引起。自以上結果得以確認：根據方法MT之蝕刻，磁阻效應元件之磁特性之劣化得以抑制。 (第2實驗) 於第2實驗中，與上述實驗樣品1同樣地製作出複數個實驗樣品2。又，使用圖3所示之構造之電漿處理裝置，由圖2所示之構造之被加工物製作出複數個實驗樣品3。於複數個實驗樣品3之製作中，僅藉由步驟ST2及步驟ST3之交替重複，而進行多層膜ML1及多層膜ML2之蝕刻。製作複數個實驗樣品3時之步驟ST2之處理條件及步驟ST3之處理條件分別與製作複數個實驗樣品2時之步驟ST2之處理條件及步驟ST3之處理條件相同。 又，為了進行比較，與上述比較樣品1同樣地製作出複數個比較樣品2。又，使用圖3所示之構造之電漿處理裝置，由圖2所示之構造之被加工物製作出複數個比較樣品3。於複數個比較樣品3之製作中，僅藉由上文聯繫比較樣品1之製作而敍述的第2步驟及第3步驟之交替重複，而進行多層膜ML1及多層膜ML2之蝕刻。製作複數個比較樣品3時之第2步驟之處理條件及第3步驟之處理條件分別與製作複數個比較樣品2時之第2步驟之處理條件及第3步驟之處理條件相同。 繼而，測定出複數個實驗樣品2、複數個實驗樣品3、複數個比較樣品2、及複數個比較樣品3各自的保磁力Hc。於各樣品之保磁力Hc之測定中，使用試樣振動型磁力計，如圖9所示般，製作磁化曲線而測定出磁場之強度Hc1及Hc2。繼而，求出Hc1與Hc2之平均值作為保磁力Hc。繼而，求出複數個實驗樣品2之保磁力Hc之平均值、複數個實驗樣品3之保磁力Hc之平均值、複數個比較樣品2之保磁力Hc之平均值、及複數個比較樣品3之保磁力Hc之平均值。將結果示於圖10。於圖10之圖表中，E2、E3、C2、C3分別表示複數個實驗樣品2之保磁力Hc之平均值、複數個實驗樣品3之保磁力Hc之平均值、複數個比較樣品2之保磁力Hc之平均值、及複數個比較樣品3之保磁力Hc之平均值。自圖10可知：複數個實驗樣品3之保磁力Hc之平均值(E3)顯著大於複數個比較樣品3之保磁力Hc之平均值(C3)。因此得以確認：藉由於執行步驟ST3時使用不含氫之氣體作為第2氣體，能夠抑制磁阻效應元件之磁特性之劣化。又，自圖10可知：複數個實驗樣品2之保磁力Hc之平均值(E2)顯著大於複數個實驗樣品3之保磁力Hc之平均值(E3)。因此得以確認：藉由於多層膜ML1之蝕刻中使用僅含稀有氣體之電漿，能夠進一步抑制磁阻效應元件之磁特性之劣化。

10‧‧‧電漿處理裝置12‧‧‧腔室本體12c‧‧‧腔室12g‧‧‧開口12s‧‧‧側壁14‧‧‧閘閥15‧‧‧支持部16‧‧‧載台18‧‧‧下部電極18a‧‧‧第1平板18b‧‧‧第2平板18f‧‧‧流路20‧‧‧靜電吸盤22‧‧‧直流電源23‧‧‧開關24‧‧‧聚焦環26a‧‧‧配管26b‧‧‧配管28‧‧‧氣體供給管線30‧‧‧上部電極32‧‧‧構件34‧‧‧頂板34a‧‧‧氣體噴出孔36‧‧‧支持體36a‧‧‧氣體擴散室36b‧‧‧氣孔36c‧‧‧氣體導入口38‧‧‧氣體供給管40‧‧‧氣源群42‧‧‧閥群44‧‧‧流量控制器群48‧‧‧隔板50‧‧‧排氣裝置52‧‧‧排氣管62‧‧‧第1高頻電源63‧‧‧整合器64‧‧‧第2高頻電源65‧‧‧整合器BL‧‧‧下部電極層Cnt‧‧‧控制部DP‧‧‧沈積物L11‧‧‧第1磁性層L12‧‧‧穿隧勢壘層L13‧‧‧第2磁性層L14‧‧‧頂蓋層L15‧‧‧上層L16‧‧‧下層L21‧‧‧鈷層L22‧‧‧鉑層L23‧‧‧釕層L31‧‧‧第1層L32‧‧‧第2層L33‧‧‧第3層L41‧‧‧層L42‧‧‧層L43‧‧‧層L44‧‧‧層ML1‧‧‧多層膜ML2‧‧‧多層膜MK‧‧‧遮罩MT‧‧‧蝕刻方法PL1‧‧‧電漿PL2‧‧‧電漿PL3‧‧‧電漿ST1‧‧‧步驟ST2‧‧‧步驟ST3‧‧‧步驟STJ‧‧‧步驟UL‧‧‧基底層W‧‧‧被加工物

圖1係表示一實施形態之蝕刻方法之流程圖。 圖2係將一例之被加工物之一部分放大表示之剖視圖。 圖3係概略性地表示能夠用以執行圖1所示之方法的電漿處理裝置之圖。 圖4(a)係說明步驟ST1之圖，圖4(b)係表示執行步驟ST1後之被加工物之狀態之圖。 圖5(a)係說明步驟ST2之圖，圖5(b)係表示執行步驟ST2後之被加工物之狀態之圖。 圖6(a)係說明步驟ST3之圖，圖6(b)係表示執行步驟ST3後之被加工物之狀態之圖。 圖7係表示圖1所示之方法結束時的被加工物之狀態之圖。 圖8(a)係表示實驗樣品1之電阻值R及MR(Magneto Resistance，磁電阻)比之圖表，圖8(b)係表示比較樣品1之電阻值R及MR比之圖表。 圖9係說明保磁力之圖。 圖10係表示第2實驗之結果之圖表。

MT‧‧‧蝕刻方法

ST1‧‧‧步驟

ST2‧‧‧步驟

ST3‧‧‧步驟

STJ‧‧‧步驟

Claims (10)

1. 一種蝕刻方法，其係於磁阻效應元件之製造中執行之被加工物之蝕刻方法， 上述被加工物具有第1多層膜、及與該第1多層膜積層之第2多層膜，且上述第1多層膜包含第1磁性層及第2磁性層、以及設置於該第1磁性層與該第2磁性層之間之穿隧勢壘層，上述第2多層膜係於上述磁阻效應元件中構成釘紮層之多層膜；且 該方法包括如下步驟： 蝕刻上述第1多層膜； 於電漿處理裝置之腔室內生成包含烴氣及稀有氣體之第1氣體之電漿，以於該腔室內蝕刻上述第2多層膜；及 於上述腔室內生成第2氣體之電漿，以去除沈積物，其中上述第2氣體包含含有碳及氧之氣體、氧氣以及稀有氣體，且不含氫，上述沈積物含有在生成第1氣體之電漿之上述步驟中形成於上述被加工物上之碳。
2. 如請求項1之蝕刻方法，其中上述第2氣體包含一氧化碳氣體或二氧化碳氣體作為含有碳及氧之上述氣體。
3. 如請求項1或2之蝕刻方法，其中上述第1氣體包含甲烷氣體作為上述烴氣。
4. 如請求項1或2之蝕刻方法，其中於生成第1氣體之電漿之上述步驟中，對將上述被加工物搭載於其上之載台之下部電極供給高頻，以使來自上述第1氣體之上述電漿之離子與上述第2多層膜碰撞而蝕刻該第2多層膜。
5. 如請求項4之蝕刻方法，其中於生成第2氣體之電漿之上述步驟中，對上述下部電極供給上述高頻。
6. 如請求項1或2之蝕刻方法，其中於蝕刻上述第1多層膜之上述步驟中，在上述腔室內生成僅含稀有氣體之電漿，以於該腔室內蝕刻上述第1多層膜。
7. 如請求項6之蝕刻方法，其中於蝕刻第1多層膜之上述步驟中，對將上述被加工物搭載於其上之載台之下部電極供給高頻，以使來自上述僅含稀有氣體之上述電漿之離子與上述第1多層膜碰撞而蝕刻該第1多層膜。
8. 如請求項1或2之蝕刻方法，其中交替地重複進行生成第1氣體之電漿之上述步驟及生成第2氣體之電漿之上述步驟。
9. 如請求項1或2之蝕刻方法，其中上述第2多層膜包含鈷層及鉑層。
10. 如請求項1或2之蝕刻方法，其中上述第1磁性層及上述第2磁性層為CoFeB層，且上述穿隧勢壘層為MgO層。

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