对磁性层进行蚀刻的方法技术

一实施方式的方法包括将具有磁性层的被处理体载置于在等离子体处理装置的处理容器内设置的静电夹具上的工序；以及对磁性层蚀刻的工序，该工序在处理容器内生成包括异丙醇及二氧化碳在内的处理气体的等离子体。一实施方式中，处理容器内的空间压力设定为1.333Pa以下的压力，静电夹具温度设定为－15度以下的温度，异丙醇的分压设定为该异丙醇的饱和蒸气压以下的分压。

Method for etching a magnetic layer

One embodiment of the method includes having a magnetic layer is placed on the body in the process of plasma treatment electrostatic clamp is arranged within the container handling device; and the process of magnetic layer etching process, the generation of plasma processing gas including isopropanol and carbon dioxide in the in a processing container. In one embodiment, the processing space inside the pressure vessel is set under 1.333Pa pressure, the electrostatic chuck is set to a temperature of 15 degrees below the temperature, isopropanol partial pressure set for the isopropanol vapor pressure under pressure.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】对磁性层进行蚀刻的方法
本专利技术涉及一种对磁性层进行蚀刻的方法。
技术介绍
在电子元件的制造中，为了对被处理体的被蚀刻层进行垂直异向性蚀刻，一般使用等离子体蚀刻。等离子体蚀刻还用于蚀刻由磁随机存取存储器(MagneticRandomAccessMemory：MRAM)所包含的磁性层，即磁性材料所构成的层。磁性材料是难蚀刻的材料，关于其等离子体蚀刻用的处理气体，进行了各种研究。例如，日本特开2005-42143号公报中记载有关于使用含醇的处理气体的磁性层的等离子体蚀刻。具体而言，日本特开2005-42143号公报中记载有使用含有异丙醇的处理气体的磁性层的等离子体蚀刻。在使用含有异丙醇的处理气体的磁性层的等离子体蚀刻中，含有来自异丙醇的含碳沉积物会过多地附着于被处理体表面，而阻碍蚀刻磁性层的垂直异向性。因此，为了去除该沉积物，日本特开2005-42143号公报中记载有在处理气体中添加氧气、H2O的含氧原子的气体的技术。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利公开2005-42143号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题为了去除附着于被处理体表面的沉积物，而在处理气体中添加氧气，则虽然沉积物会被去除，但会使氧活性基氧化磁性材料。其结果，会使磁气特性劣化。并且，由于异丙醇的爆炸底限是2％，因此在处理气体中添加氧气时，为了确保排气管线的安全性，需要以大量非活性气体来稀释异丙醇。然而，利用大量非活性气体来稀释异丙醇会使得蚀刻剂浓度下降，因此难以得到良好的蚀刻结果。并且，还可考虑在处理气体中添加H2O来代替氧气。然而，在处理气体中添加H2O时，会对MRAM所包含的如隧道势垒层的相对于H2O具有潮解性的层施加损伤。如此，使用含有异丙醇的处理气体的有效的磁性层的蚀刻方法在现阶段并不存在。于是，考虑了使用含有甲醇的处理气体来代替异丙醇。磁性层的等离子体蚀刻中，需要以下3点：(i)使蚀刻剂，即蚀刻剂气体和/或其裂解物充分地吸附于磁性层表面，(ii)通过离子能来将磁性材料转变为易气化的物质(反应产物)，(iii)使该反应产物挥发。这三个必要条件中，为了满足(i)的必要条件，需要提高蚀刻剂的吸附包覆率。吸附包覆率为蚀刻剂通过吸附而包覆于磁性层表面的面积比率，蚀刻剂的分压在饱和蒸气压以下且越靠近饱和蒸气压则越高。另一方面，为了满足(iii)的必要条件，即为了使反应产物挥发，需要在低压条件执行等离子体蚀刻。因上述理由，在磁性层的等离子体蚀刻中，需要在低压条件下提升蚀刻剂的吸附包覆率。即，需要使用具有低饱和蒸气压的蚀刻剂气体并在低压条件下进行磁性层的等离子体蚀刻。从而，通过在低压下使用具有低饱和蒸气压的异丙醇，而并非使用具有高饱和蒸气压的甲醇，来满足上述(i)及(iii)的必要条件是有效的。然而，使用异丙醇的磁性层的蚀刻方法如上述，存在有磁性层因氧化而损伤的问题。根据这些背景，在使用含有异丙醇的处理气体的磁性层的蚀刻中，需要去除含碳的沉积物，并抑制因氧化所导致的磁性层的损伤。用于解决问题的手段一方式中，提供一种对磁性层进行蚀刻的方法。该方法包括：(a)将具有磁性层的被处理体载置于在等离子体处理装置的处理容器内设置的静电夹具上的工序；以及(b)对磁性层蚀刻的工序，该工序在处理容器内生成包括异丙醇及二氧化碳在内的处理气体的等离子体。由于上述方法在处理气体中含有异丙醇，因此即使在低压下，仍可得到相对于磁性层的异丙醇及其裂解物，即蚀刻剂的高吸附包覆率。并且，可在低压下使反应产物挥发。此外，处理气体所包含的二氧化碳的等离子体中，虽然氧活性基的产生量较少，但具有高灰化速率。从而，根据该方法，可在使用含有异丙醇的处理气体的磁性层的蚀刻中，去除含碳的沉积物，且能够抑制因氧化所导致的磁性层的损伤。一实施方式的蚀刻磁性层的工序中，处理容器内的空间压力设定为1.333帕斯卡以下的压力，静电夹具的温度设定为－15℃以下的温度，处理气体中的异丙醇的分压设定为在静电夹具的温度下的该异丙醇的饱和蒸气压以下的分压。一实施方式的蚀刻磁性层的工序中，异丙醇的分压还可设定为该异丙醇的饱和蒸气压以下且该饱和蒸气压的2％以上的分压。并且，一实施方式的蚀刻磁性层的工序中，还可将静电夹具温度设定为－15℃以下且－50℃以上的温度。根据该些实施方式，可更有效率地实现蚀刻剂的高吸附包覆率及反应产物之挥发。一实施方式中，被处理体可具有：基底层；设置于该基底层上的磁性膜；以及设置于该磁性膜上且包括下部磁性层、隧道势垒层以及上部磁性层的磁性隧道接合层。在该实施方式的蚀刻磁性层的工序中，磁性膜及磁性隧道接合层可作为磁性层而被蚀刻。一实施方式中，等离子体处理装置具备包括静电夹具的支承结构体，支承结构体还可构成为使静电夹具绕静电夹具的中心轴线旋转，且使该支承结构体以正交于中心轴线的倾斜轴线为中心旋转。该实施方式的蚀刻磁性层的工序包括：在将被处理体相对垂直方向支承为水平的状态下生成所述等离子体的工序；以及在使被处理体相对垂直方向倾斜且使该被处理体旋转的状态下，生成所述等离子体的工序。在水平地支承被处理体的状态下进行磁性层的蚀刻时，反应产物会附着于蚀刻所形成的形状的侧面。在使被处理体相对于垂直方向倾斜，且使该被处理体旋转的状态下生成等离子体时，能够使来自等离子体的活性基朝向蚀刻所形成的形状的侧面所有区域射入。并且，能够在被处理体面内使活性基均匀地射入。从而，根据该实施方式，能够在蚀刻所形成的形状的侧面所有区域中，去除附着于该侧面的沉积物，而可提高该形状的垂直性。并且，可在被处理体的面内均匀地进行沉积物的去除，而提升蚀刻所形成的形状的面内均匀性。专利技术效果如上所述，能够在使用含有异丙醇的处理气体的磁性层的蚀刻中，去除含碳的沉积物，并抑制因氧化所导致的磁性层的损伤。附图说明图1为表示第1实施方式相关的蚀刻方法的流程图。图2的(a)部分为例示可应用图1所示的蚀刻方法的被处理体的剖面图。(b)～(d)部分为例示通过图1所示的蚀刻方法的各工序所得到的产物的剖面图。图3的(a)～(d)部分为表示通过第1实施方式的方法MT1的各工序所得到的产物的剖面图。图4为概略地表示可用于实施图1所示的方法的等离子体处理装置的一例的图。图5为表示醇的饱和蒸气压曲线的图。图6为表示二氧化碳的等离子体及氧气的等离子体的发光分光测量的结果的图。图7为概略地表示蚀刻后的被处理体的剖面图。图8为表示第2实施方式相关的蚀刻方法的流程图。图9为概略地表示可用于实施图8所示的方法的等离子体处理装置的一例的图。图10为概略地表示可用于实施图8所示的方法的等离子体处理装置的一例的图。图11为表示图9所示的等离子体处理装置的等离子体源的图。图12为表示图9所示的等离子体处理装置的等离子体源的图。图13为表示图9所示的等离子体处理装置的支承结构体的剖面图。图14为表示图9所示的等离子体处理装置的支承结构体的剖面图。图15的(a)部分为表示第2实施方式的被处理体的剖面图。(b)～(d)部分为例示通过第2实施方式的方法MT2的各工序所得到的产物的剖面图。图16的(a)～(d)部分为表示通过第2实施方式的方法MT2的各工序所得到的产物的剖面图。图17的(a)～(d)部分为表示通过第2实施方式的方法MT2的各工序所得到的产物的剖面图。图18为表示将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对磁性层进行蚀刻的方法，包括：将具有所述磁性层的被处理体载置于在等离子体处理装置的处理容器内设置的静电夹具上的工序；以及对所述磁性层进行蚀刻的工序，该工序中在所述处理容器内生成包括异丙醇及二氧化碳在内的处理气体的等离子体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.12 JP 2015-0490221.一种对磁性层进行蚀刻的方法，包括：将具有所述磁性层的被处理体载置于在等离子体处理装置的处理容器内设置的静电夹具上的工序；以及对所述磁性层进行蚀刻的工序，该工序中在所述处理容器内生成包括异丙醇及二氧化碳在内的处理气体的等离子体。2.根据权利要求1所述的方法，其中，在对所述磁性层进行蚀刻的所述工序中，所述处理容器内的空间压力设定为1.333帕斯卡以下的压力，所述静电夹具的温度设定为－15℃以下的温度，所述处理气体中的所述异丙醇的分压设定为在所述静电夹具的温度下的该异丙醇的饱和蒸气压以下的分压。3.根据权利要求2所述的方法，其中，在对所述磁性层进行蚀刻的所述工序中，所述异丙醇的分压设定为该异丙醇的饱和蒸气压以下且该饱和蒸气压的2％以上的分压。4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，在对所述磁性...

【专利技术属性】
技术研发人员：田原慈，西村荣一，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP