JP2003217899A - Plasma processing device and method - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plasma processing device capable of etching a surface of a base by using plasma without causing discharge breakdown on the base. <P>SOLUTION: This plasma processing device wherein a plasma gas 16 is generated in a discharge chamber 12, a magnetic field is generated in the discharge chamber 12, the plasma gas of the discharge chamber 12 is densified by an electromagnet 11, and the base is etched by using the densified plasma gas, comprises a conductive shielding plate 19 for preventing ion in the densified plasma gas from directly reaching the base 18 before starting the etching of the base 18, and a DC power source 20 for supplying negative potential Vs to the shielding plate 19. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマを用いて
基板表面のエッチングを行うプラズマ処理装置およびプ
ラズマ処理方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma processing apparatus and a plasma processing method for etching a substrate surface using plasma.

【０００２】[0002]

【従来の技術】近年、ＨＤＤ(hard disk drive)の磁気
記録密度を安定して向上させるために、磁気記録媒体や
磁気ヘッドにおいて、さまざまな手法が開発されてい
る。磁気ヘッド特にスピンバルブ型磁気抵抗薄膜ヘッド
は、半絶縁性基板であるアルチック基板（Ａｌ，Ｔｉ酸
化物）基板上に、反強磁性層と磁化固定層と非磁性伝導
層と磁化自由層の複数の多層薄膜（スピンバルブ型磁気
抵抗薄膜）から構成され、また、トンネル型磁気抵抗
（ＴＭＲ）薄膜ヘッドは、非磁性伝導層の替わりに薄い
絶縁層を用いた構成となっている。いずれの構成のヘッ
ド構造においても層間結合磁界を小さくする必要から、
それぞれ非磁性伝導層と絶縁層を前者では１.０〜１.５
ｎｍ,後者では０.６〜０.７ｎｍのように非常に薄い構
成としている。2. Description of the Related Art In recent years, various techniques have been developed for magnetic recording media and magnetic heads in order to stably improve the magnetic recording density of HDDs (hard disk drives). A magnetic head, in particular, a spin-valve magnetoresistive thin film head has a plurality of antiferromagnetic layers, magnetization pinned layers, nonmagnetic conduction layers, and magnetization free layers on a semi-insulating AlTiC substrate (Al, Ti oxide) substrate. The multi-layered thin film (spin valve type magnetoresistive thin film) is used, and the tunnel type magnetoresistive (TMR) thin film head has a structure in which a thin insulating layer is used instead of the nonmagnetic conductive layer. Since it is necessary to reduce the interlayer coupling magnetic field in any structure of the head,
In the former, the non-magnetic conductive layer and the insulating layer are 1.0 to 1.5, respectively.
nm, the latter has a very thin structure such as 0.6 to 0.7 nm.

【０００３】このように非磁性伝導層や絶縁層は共に非
常に薄いので、これらを挟む前後の層の平坦化が非常に
重要になってきている。これは、界面に凹凸があると、
上部磁性層の凹部と下部磁性層の凸部とにそれぞれ発生
した局部磁界が反対の磁極同士が結合する相互作用（ネ
ール結合：Neel coupling）によりＨin（層間結合磁
界：interlayer coupling field）を大きくすることに
起因すると一般に説明されている。Since both the non-magnetic conductive layer and the insulating layer are very thin as described above, it is very important to flatten the layers before and after sandwiching them. This is because if the interface has irregularities,
Hin (interlayer coupling field) is increased by an interaction (Neel coupling) in which magnetic poles having opposite local magnetic fields generated in the concave portion of the upper magnetic layer and the convex portion of the lower magnetic layer are coupled to each other. It is generally described as being due to this.

【０００４】このように磁気記録層の各界面の平坦化の
ためには、磁気記録膜を膜付けする前の基板表面の清浄
化および平坦化が必要である。一方、IDEMA Japan News
NO.42に報告があるように、ＧＭＲ（巨大磁気抵抗:gia
nt magnetoresistance）ヘッド製造や検査工程では、数
Ｖの電界によって基板表面が帯電して絶縁破壊を起すヘ
ッド損傷問題の可能性が指摘されており、僅かな帯電状
態の制御が必要となってきている。As described above, in order to flatten each interface of the magnetic recording layer, it is necessary to clean and flatten the surface of the substrate before applying the magnetic recording film. Meanwhile, IDEMA Japan News
As reported in NO.42, GMR (giant magnetic resistance: gia
In the head manufacturing and inspection process, it has been pointed out that there is a possibility of a head damage problem in which the surface of the substrate is charged by an electric field of several V to cause dielectric breakdown, and it is necessary to slightly control the charged state. .

【０００５】しかしながら、スパッタエッチング法では
基板が直接プラズマに晒されるために、表面の帯電状況
は制御することは困難であった。また、デバイスへチャ
ージアップ等のダメージ軽減のために考案されたイオン
ビーム法では、特開平5-290996号公報に開示されている
ように、発生したプラズマから引き出された正イオンに
電子を付着させて中性化することによってエッチング等
の処理を行ない、又、特開平10-284297号公報のように
短時間のパルス変調によるプラズマ放電と基板への低周
波RF(radio frequency)電界の印加によって、正イオン
と負イオンを半周期ごとに基板入射させる手法も開示さ
れている。しかし、いずれの場合にも装置構造が複雑に
なる。However, in the sputter etching method, since the substrate is directly exposed to plasma, it is difficult to control the charged state of the surface. Further, in the ion beam method devised to reduce damage such as charge-up to the device, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-290996, electrons are attached to positive ions extracted from generated plasma. Performing a treatment such as etching by neutralizing, and by applying a low frequency RF (radio frequency) electric field to the plasma discharge and the substrate by pulse modulation for a short time as in JP-A-10-284297. A method of injecting positive ions and negative ions into the substrate every half cycle is also disclosed. However, in either case, the device structure becomes complicated.

【０００６】例えば、磁場発生手段を用いたイオンビー
ム法では、一般に、プラズマのON、OFFによりクリーニ
ングを行なうので、遮蔽板が配置されているない。従っ
て放電室内にプラズマを発生すると、浮遊電位状態の基
板側に、一瞬的な２.４Ｖ程度の帯電が観測され、この
初期の帯電により静電破壊が引き起こされる。これはイ
オンに比べ電子速度が速いため、基板に電子の方が先に
到達するためと考えられる。For example, in the ion beam method using the magnetic field generating means, since the cleaning is generally performed by turning on and off the plasma, no shield plate is provided. Therefore, when plasma is generated in the discharge chamber, a momentary charging of about 2.4 V is observed on the substrate side in the floating potential state, and this initial charging causes electrostatic breakdown. It is considered that this is because the electron velocity is higher than that of the ions, so that the electrons reach the substrate first.

【０００７】前述のように初期の帯電を防ぐために基板
とプラズマ源との間にアース電位あるいは浮遊電位の状
態の遮蔽板を設置する。その遮蔽板を開けた場合には、
遮蔽板の閉状態における基板の帯電量約０.５Ｖ（−０.
５Ｖに帯電した状態）から開状態にすると最大約３Ｖ
（−３Ｖ）の変化している帯電状態が観測されている。
これは、発生した磁界の磁力線にのって飛来する電子衝
撃により発生した総合的な２次電子によるものと推定さ
れる。As described above, in order to prevent the initial charging, a shield plate having a ground potential or a floating potential is installed between the substrate and the plasma source. If you open the shield,
The charge amount of the substrate in the closed state of the shielding plate is about 0.5 V (-0.0.
Maximum of about 3V when open state from 5V charged state)
A changing charging state of (-3V) is observed.
It is presumed that this is due to comprehensive secondary electrons generated by the electron impact flying along the magnetic lines of force of the generated magnetic field.

【０００８】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
問題点を解決するためになされたものであり、簡単な構
造や手法によって、絶縁性の基板、特に、磁気ヘッド用
基板の帯電を浮遊電位に対し絶対値が数Ｖ以下の電位に
なるようにして、基板が絶縁破壊を起し素子が破壊され
る現象を防止することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and can charge an insulating substrate, particularly a magnetic head substrate, with a simple structure and method. It is an object of the present invention to prevent the phenomenon that the substrate causes dielectric breakdown and the element is destroyed by setting the absolute value to a potential of several V or less with respect to the floating potential.

【０００９】すなわち、本発明の目的は、絶縁性基板や
デバイス素子を形成した基板に、放電破壊を起すことな
くプラズマ中のイオンを用いて基板表面のエッチングを
行うことができるプラズマ処理装置及びプラズマ処理方
法を提供することにある。That is, an object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus and a plasma capable of etching the surface of an insulating substrate or a substrate having device elements formed thereon by using ions in the plasma without causing discharge breakdown. It is to provide a processing method.

【００１０】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の第１の態様によ
れば、放電室（１２）内にプラズマガス（１６）を発生
させるプラズマ発生手段（１３、２１）と、前記放電室
内に磁場を発生し、前記放電室内のプラズマガスを高密
度化する磁場発生手段（１１）とを有し、高密度化され
たプラズマガスを用いて基板（１８）のエッチングを行
うプラズマ処理装置において、前記基板のエッチングを
開始する前に前記高密度化されたプラズマガス中の正イ
オンの前記基板への直接的な到達を回避するための導電
性の遮蔽板（１９）と、該遮蔽板に負電位Ｖｓを供給す
る負電位供給手段（２０）とを有することを特徴とする
プラズマ処理装置が得られる。According to a first aspect of the present invention, plasma generating means (13, 21) for generating a plasma gas (16) in a discharge chamber (12) and a magnetic field in the discharge chamber are provided. And a magnetic field generating means (11) for densifying the plasma gas in the discharge chamber to etch the substrate (18) using the densified plasma gas. A conductive shield plate (19) for avoiding direct arrival of positive ions in the densified plasma gas to the substrate before starting the etching of the substrate, and a negative potential on the shield plate. A plasma processing apparatus having a negative potential supply means (20) for supplying Vs is obtained.

【００１１】本発明の第２の態様によれば、前述の第１
の態様によるプラズマ処理装置において、前記遮蔽板に
供給されている負電位Ｖｓは、−１００Ｖ≦Ｖｓ＜０Ｖ
であることを特徴とするプラズマ処理装置が得られる。According to a second aspect of the present invention, the above-mentioned first aspect
In the plasma processing apparatus according to this aspect, the negative potential Vs supplied to the shield plate is −100V ≦ Vs <0V.
A plasma processing apparatus characterized by the following is obtained.

【００１２】本発明の第３の態様によれば、放電室（１
２）内にプラズマガス（１６）を発生させる第１のステ
ップと、前記放電室内に磁場を発生し、前記放電室内の
プラズマガスを高密度化する第２のステップとを有し、
前記放電室内の高密度化されたプラズマガスを用いて基
板（１８）のエッチングを行うプラズマ処理方法におい
て、前記第１のステップは、前記プラズマガス中の正イ
オンの前記基板への直接的な到達を遮蔽できる位置に位
置させた導電性の遮蔽板（１９）に、負電位Ｖｓを供給
した状態にて、前記放電室内に前記プラズマガスを発生
させるステップであることを特徴とするプラズマ処理方
法が得られる。According to the third aspect of the present invention, the discharge chamber (1
2) has a first step of generating a plasma gas (16) and a second step of generating a magnetic field in the discharge chamber to densify the plasma gas in the discharge chamber,
In the plasma processing method of etching a substrate (18) using a densified plasma gas in the discharge chamber, the first step is to directly reach the substrate by positive ions in the plasma gas. A plasma treatment method characterized by the step of generating the plasma gas in the discharge chamber in a state where a negative potential Vs is supplied to a conductive shield plate (19) located at a position where the plasma can be shielded. can get.

【００１３】本発明の第４の態様によれば、前述の第３
の態様によるプラズマ処理方法において、前記遮蔽板に
供給されている負電位Ｖｓは、−１００Ｖ≦Ｖｓ＜０Ｖ
であることを特徴とするプラズマ処理方法が得られる。According to a fourth aspect of the present invention, the above-mentioned third aspect
In the plasma processing method according to the second aspect, the negative potential Vs supplied to the shield plate is −100V ≦ Vs <0V.
A plasma processing method characterized by the following is obtained.

【００１４】[0014]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態につい
て図面を参照して説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【００１５】図１を参照すると、本発明の第１の実施形
態によるプラズマ処理装置が示されている。尚、この図
１は、この発明を理解できる程度に形状、大きさ、およ
び配置関係を概略的に示しているので、この発明は図示
例に限定されることがない。Referring to FIG. 1, there is shown a plasma processing apparatus according to a first embodiment of the present invention. Since FIG. 1 schematically shows the shape, size, and arrangement relationship to the extent that the present invention can be understood, the present invention is not limited to the illustrated example.

【００１６】本プラズマ処理装置では、磁場発生手段で
ある電磁石１１と放電室１２内にＡｒガスを導入するた
めの配管１３とを備えた放電室１２が、真空排気された
プラズマ処理室１４内に配置され、放電室１２の前面で
プラズマ通過用の貫通孔を有する電極１５がその孔の中
心軸を放電室１２の中心と同軸に配置されている。プラ
ズマ１６を発生させるための放電室１２、放電室１２内
に放電室１２中心から外側方向に向かって磁場を発生
し、放電室内のプラズマガスを高密度化する電磁石１
１、電極１５等を含む構造体をプラズマ源と称する。In the present plasma processing apparatus, the discharge chamber 12 provided with the electromagnet 11 as the magnetic field generating means and the pipe 13 for introducing Ar gas into the discharge chamber 12 is placed in the vacuum-exhausted plasma processing chamber 14. An electrode 15 having a through hole for passing plasma is disposed on the front surface of the discharge chamber 12 so that the central axis of the hole is coaxial with the center of the discharge chamber 12. A discharge chamber 12 for generating plasma 16, and an electromagnet 1 for generating a magnetic field in the discharge chamber 12 from the center of the discharge chamber 12 toward the outside to densify plasma gas in the discharge chamber.
A structure including the electrode 1, the electrode 15 and the like is called a plasma source.

【００１７】このプラズマ源と対向するように基板ホル
ダー１７が配置されていて、この上に基板搬送室（図示
せず）から基板１８が搬送される。プラズマ源と基板ホ
ルダー１７との間には、導電性の遮蔽板１９が配置され
ていて、遮蔽板１９は、それに負電位Ｖｓを供給するた
めのＤＣ（直流）電源２０に接続されている。A substrate holder 17 is arranged so as to face the plasma source, and a substrate 18 is carried thereon from a substrate carrying chamber (not shown). A conductive shield plate 19 is arranged between the plasma source and the substrate holder 17, and the shield plate 19 is connected to a DC (direct current) power source 20 for supplying a negative potential Vs thereto.

【００１８】遮蔽板１９は、開閉可能であり、遮蔽板１
９は、閉状態（図示の状態）にて、プラズマガス１６中
の正イオンの基板１８への直接的な到達を回避する。The shield plate 19 can be opened and closed, and the shield plate 1
9 is a closed state (state shown in the figure), and prevents the positive ions in the plasma gas 16 from directly reaching the substrate 18.

【００１９】なお、放電室１２はそれに正電位（典型的
には、＋１０００Ｖ〜＋１５００Ｖ）を供給するための
ＤＣ電源２１に接続され、電極１５はそれに負電位Ｖｈ
（典型的には、−１００Ｖ）を供給するためのＤＣ電源
２２に接続されている。The discharge chamber 12 is connected to a DC power source 21 for supplying it with a positive potential (typically + 1000V to + 1500V), and the electrode 15 has a negative potential Vh.
It is connected to a DC power supply 22 for supplying (typically -100V).

【００２０】遮蔽板１９に供給されている負電位Ｖｓ
は、−１００Ｖ≦Ｖｓ＜０Ｖである。The negative potential Vs supplied to the shield plate 19
Is −100V ≦ Vs <0V.

【００２１】本発明のプラズマ処理方法を図１に基づい
て説明する。The plasma processing method of the present invention will be described with reference to FIG.

【００２２】まず、プラズマ処理室１４内を所定の真空
度に排気する。First, the inside of the plasma processing chamber 14 is evacuated to a predetermined degree of vacuum.

【００２３】次に、閉状態の遮蔽板１９に、負の電位Ｖ
ｓ（但し、−１００Ｖ≦Ｖｓ＜０Ｖ）を印加する。Next, the negative potential V is applied to the shield plate 19 in the closed state.
s (however, −100V ≦ Vs <0V) is applied.

【００２４】続いて、プラズマ源（放電室１２内）にＡ
ｒガスを導入し、放電室（アノードとして作用する）１
２には、＋１０００Ｖから＋１５００Ｖまでの正の電位
になるように、また、電極１５には−１００Ｖ程度の負
の電位になるようにＤＣ電力を供給する。一方、プラズ
マ処理室１４はアース電位である。これと共に、電磁石
１１に電力を供給して磁場を発生させる。これにより放
電室１２内のＡｒガスがプラズマ化し、プラズマ１６と
なり、プラズマ１６が電極１５の貫通孔から基板１８側
に引き出される。この時基板１８側では、基板１８は、
予め負の電位Ｖｓ（但し、−１００Ｖ≦Ｖｓ＜０Ｖ）を
印加した遮蔽板１９で覆われている。尚、電極１５に印
加する負の印加電位は、放電室１２に印加する正の電位
により適正化される。Then, the plasma source (inside the discharge chamber 12)
Introduces r gas and discharge chamber (acts as anode) 1
DC power is supplied to 2 so as to have a positive potential of + 1000V to + 1500V, and to the electrode 15 so as to have a negative potential of about -100V. On the other hand, the plasma processing chamber 14 is at ground potential. At the same time, electric power is supplied to the electromagnet 11 to generate a magnetic field. As a result, the Ar gas in the discharge chamber 12 is turned into plasma and becomes plasma 16, and the plasma 16 is drawn out from the through hole of the electrode 15 to the substrate 18 side. At this time, on the substrate 18 side, the substrate 18 is
It is covered with a shield plate 19 to which a negative potential Vs (however, −100V ≦ Vs <0V) is applied in advance. The negative applied potential applied to the electrode 15 is optimized by the positive potential applied to the discharge chamber 12.

【００２５】遮蔽板１９には、上記の負の電位を印加し
てあるため、プラズマ源からの正イオンは遮蔽板１９で
収集される。ところで、電極１５の貫通孔から基板１８
側に出てくるのはイオンだけでなく、電子も発散磁界に
沿ってドリフト運動しながら基板１８側にやってくる。
遮蔽板１９は前述のように負の電位のため、電子は遮蔽
板１９から追い返えされるが、遮蔽板１９を避けて基板
１８側に回り込んだ電子によって、基板１８のエッチン
グ前にすでに基板１８の表面が覆われてしまうと推定さ
れる。次にこの遮蔽板１９を開けてエッチングを開始す
ると、既に基板に半導体を形成した加工基板１８を使用
して作成した磁気ヘッドには損傷の問題が発生しなかっ
た。Since the above-mentioned negative potential is applied to the shield plate 19, positive ions from the plasma source are collected by the shield plate 19. By the way, from the through hole of the electrode 15 to the substrate 18
Not only ions but also electrons come out to the side to the substrate 18 side while performing a drift motion along the divergent magnetic field.
Since the shield plate 19 has a negative potential as described above, the electrons are repelled from the shield plate 19, but the electrons that have evaded the shield plate 19 and sneak into the substrate 18 side already cause the substrate 18 to be etched before the substrate 18 is etched. It is estimated that 18 surfaces will be covered. Next, when the shield plate 19 was opened and etching was started, the magnetic head produced using the processed substrate 18 having the semiconductor already formed on the substrate had no problem of damage.

【００２６】本プラズマ処理装置の基板帯電量を、図２
のように、基板１８を基板ホルダー１７上に絶縁物２９
を介して置き、基板１８に接続した浮遊電位測定器３０
により測定した。上記と同様に放電室１２に＋１５００
Ｖ、電極１５に−１００Ｖを印加後、電磁石１１をオン
して磁界を発生させ、プラズマを発生させた場合は、帯
電量は約−０．４Ｖが観測された。この場合、加工基板
は損傷を受けていないことが分かった。The amount of charge on the substrate of this plasma processing apparatus is shown in FIG.
Substrate 18 onto the substrate holder 17 as shown in FIG.
Floating potential measuring device 30 placed via a substrate and connected to the substrate 18
It was measured by. +1500 in discharge chamber 12 as above
After applying V and -100 V to the electrode 15, when the electromagnet 11 was turned on to generate a magnetic field to generate plasma, a charge amount of about -0.4 V was observed. In this case, it was found that the processed substrate was not damaged.

【００２７】従って、負電位を印加された遮蔽板１９を
使用した場合には、さらに良い効果が得られると推測さ
れる。これは遮蔽板１９の電位がおよそ数十Ｖといわれ
るプラズマ電位よりかなり低い電位であるため、その周
辺の電子が退けられ、イオンだけの空間であるイオンシ
ースができる。このイオンシースに厚さは、プラズマと
の電位差（陰極降下）に比例するので、遮蔽板１９がア
ース電位の場合よりもより効果的にイオンが捕獲される
と考えられる。前述のように絶縁破壊を起す原因と考え
られる帯電は、プラズマ源から飛来する電子と、基板の
イオン衝撃により生ずる２次電子との合算になると考え
られる。遮蔽板１９を開けてのエッチング時には、基板
１８に到達する電子の量は、遮蔽板１９の状態（電気的
な状態）に関わらず同じと考えられるので、帯電量の違
いはイオンエッチングの結果から生じる２次電子量に起
因するのではないかと推測される。Therefore, it is presumed that a better effect can be obtained when the shield plate 19 to which a negative potential is applied is used. Since the potential of the shield plate 19 is considerably lower than the plasma potential, which is said to be about several tens of V, electrons around it are rejected and an ion sheath, which is a space for only ions, is formed. Since the thickness of the ion sheath is proportional to the potential difference (cathode fall) from the plasma, it is considered that the ions are captured more effectively than when the shield plate 19 is at the ground potential. As described above, the charging, which is considered to cause the dielectric breakdown, is considered to be the sum of the electrons flying from the plasma source and the secondary electrons generated by the ion bombardment of the substrate. At the time of etching with the shield plate 19 opened, the amount of electrons reaching the substrate 18 is considered to be the same regardless of the state (electrical state) of the shield plate 19, so the difference in the charge amount is determined by the result of ion etching. It is presumed that it is due to the amount of secondary electrons generated.

【００２８】アース電位状態の遮蔽板１９に覆われてい
る場合の基板１８の表面は、プラズマに起因する電子に
覆われると共に、遮蔽板１９から退けられた電子に追随
してきたイオンが流入し、結果的に帯電量が若干減少す
るが、遮蔽板１９を開けてエッチングを開始した時に生
じる基板１８からの２次電子の発生量は徐々に増加し、
放電破壊を生じるような帯電量となる。これに対し、遮
蔽板１９に負の電位を印加した場合には、基板１８を遮
蔽した時の適度な基板帯電量により、電子が真空中に放
出されるエネルギー準位（真空準位）が上昇する結果、
同じエネルギーのイオン衝撃を受けても２次電子が大幅
に放出されにくくなり、この結果、放電破壊を起す帯電
量を超えることなく基板表面をエッチングすることがで
きるのではないかと推定される。When the surface of the substrate 18 covered with the shield plate 19 in the ground potential state is covered with the electrons caused by the plasma, the ions following the electrons rejected from the shield plate 19 flow in, As a result, the amount of charge is slightly reduced, but the amount of secondary electrons generated from the substrate 18 that occurs when the shield plate 19 is opened and etching is started gradually increases.
The amount of charge is such that discharge breakdown occurs. On the other hand, when a negative potential is applied to the shield plate 19, the energy level (vacuum level) at which electrons are emitted into the vacuum rises due to the appropriate substrate charge amount when the substrate 18 is shielded. As a result,
It is presumed that secondary electrons are significantly less likely to be emitted even when subjected to ion bombardment with the same energy, and as a result, the substrate surface can be etched without exceeding the charge amount that causes discharge breakdown.

【００２９】図３には、本発明の第２の実施形態による
プラズマ処理装置が示されている。このプラズマ処理装
置では、プラズマ通過用の貫通孔を有する電極５０が放
電室３０と、絶縁物２３を介して一体化されている。こ
れ以外は、このプラズマ処理装置は、図１のプラズマ処
理装置と同じである。FIG. 3 shows a plasma processing apparatus according to a second embodiment of the present invention. In this plasma processing apparatus, an electrode 50 having a through hole for passing plasma is integrated with the discharge chamber 30 via an insulator 23. Other than this, this plasma processing apparatus is the same as the plasma processing apparatus of FIG.

【００３０】図４には、本発明の第３の実施形態による
プラズマ処理装置が示されている。このプラズマ処理装
置では、放電室３０内に放電室の３０の中心方向に磁場
を発生する手段である電磁石１０がプラズマ処理室１４
の外部に設置されている。これ以外は、このプラズマ処
理装置は、図１のプラズマ処理装置と同じである。FIG. 4 shows a plasma processing apparatus according to the third embodiment of the present invention. In this plasma processing apparatus, the electromagnet 10 which is a means for generating a magnetic field in the discharge chamber 30 in the direction of the center of the discharge chamber 30 has the plasma processing chamber 14
Is installed outside. Other than this, this plasma processing apparatus is the same as the plasma processing apparatus of FIG.

【００３１】[0031]

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、絶縁性基板やデバイス素子を形成した基板に、
放電破壊を起すことなくプラズマを用いて基板表面のエ
ッチング（クリーニング）を行うことができるプラズマ
処理装置及びプラズマ処理方法を提供することができ
る。As is apparent from the above description, according to the present invention, an insulating substrate or a substrate on which device elements are formed,
A plasma processing apparatus and a plasma processing method capable of etching (cleaning) the surface of a substrate using plasma without causing discharge breakdown can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明の第１の実施形態によるプラズマ処理装
置の概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a plasma processing apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図２】図１のプラズマ処理装置の基板帯電量の測定系
を説明するための概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a substrate charge amount measuring system of the plasma processing apparatus of FIG.

【図３】本発明の第２の実施形態によるプラズマ処理装
置の概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram of a plasma processing apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図４】本発明の第３の実施形態によるプラズマ処理装
置の概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram of a plasma processing apparatus according to a third embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１１ 電磁石 １２ 放電室 １３ 配管 １４ プラズマ処理室 １５ 電極 １６ プラズマ １７ 基板ホルダー １８ 基板 １９ 遮蔽板 ２０ ＤＣ電源 ２１ ＤＣ電源 ２２ ＤＣ電源 ２３ 絶縁物 ２９ 絶縁物 ３０ 浮遊電位測定器 11 Electromagnet 12 discharge chamber 13 Piping 14 Plasma processing chamber 15 electrodes 16 plasma 17 Board holder 18 substrates 19 Shield 20 DC power supply 21 DC power supply 22 DC power supply 23 Insulator 29 Insulator 30 Floating potential measuring instrument

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【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成１４年１月２４日（２００２．１．２
４）[Submission date] January 24, 2002 (2002.1.2
4)

【手続補正１】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】０００２[Name of item to be corrected] 0002

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【０００２】[0002]

【従来の技術】近年、ＨＤＤ(hard disk drive)の磁気
記録密度を安定して向上させるために、磁気記録媒体や
磁気ヘッドにおいて、さまざまな手法が開発されてい
る。磁気ヘッド特にスピンバルブ型磁気抵抗薄膜ヘッド
は、半絶縁性基板であるアルチック基板（Ａｌ，Ｔｉ酸
化物）上に、反強磁性層と磁化固定層と非磁性伝導層と
磁化自由層の複数の多層薄膜（スピンバルブ型磁気抵抗
薄膜）から構成され、また、トンネル型磁気抵抗（ＴＭ
Ｒ）薄膜ヘッドは、非磁性伝導層の替わりに薄い絶縁層
を用いた構成となっている。いずれの構成のヘッド構造
においても層間結合磁界を小さくする必要から、それぞ
れ非磁性伝導層と絶縁層を前者では１.０〜１.５ｎｍ,
後者では０.６〜０.７ｎｍのように非常に薄い構成とし
ている。2. Description of the Related Art In recent years, various techniques have been developed for magnetic recording media and magnetic heads in order to stably improve the magnetic recording density of HDDs (hard disk drives). A magnetic head, in particular, a spin-valve magnetoresistive thin film head, has a plurality of antiferromagnetic layers, magnetization fixed layers, nonmagnetic conduction layers, and magnetization free layers formed on a semi-insulating AlTiC substrate (Al, Ti oxide ) . It is composed of a multi-layer thin film (spin valve type magnetoresistive thin film) and also has a tunnel type magnetoresistive (TM
R) The thin film head has a structure in which a thin insulating layer is used instead of the nonmagnetic conductive layer. Since it is necessary to reduce the inter-layer coupling magnetic field in the head structure of any configuration, the nonmagnetic conductive layer and the insulating layer are respectively 1.0 to 1.5 nm,
The latter has a very thin structure such as 0.6 to 0.7 nm.

【手続補正２】[Procedure Amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】０００６[Correction target item name] 0006

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【０００６】例えば、磁場発生手段を用いたイオンビー
ム法では、プラズマのON、OFFによりエッチングを行な
うので、遮蔽板が配置されていない場合が多い。従って
放電室内にプラズマを発生すると、浮遊電位状態の基板
側に、一瞬的な２.４Ｖ程度の帯電が観測され、この初
期の帯電により静電破壊が引き起こされる。これはイオ
ンに比べ電子速度が速いため、基板に電子の方が先に到
達するためと考えられる。[0006] For example, in an ion beam method using a magnetic field generating means, ON the flop plasma, because OFF by performing etching, often shielding plate is not disposed. Therefore, when plasma is generated in the discharge chamber, a momentary charging of about 2.4 V is observed on the substrate side in the floating potential state, and this initial charging causes electrostatic breakdown. It is considered that this is because the electron velocity is higher than that of the ions, so that the electrons reach the substrate first.

【手続補正３】[Procedure 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】００２９[Name of item to be corrected] 0029

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【００２９】図３には、本発明の第２の実施形態による
プラズマ処理装置が示されている。このプラズマ処理装
置では、プラズマ通過用の貫通孔を有する電極１５が放
電室１２と、絶縁物２３を介して一体化されている。こ
れ以外は、このプラズマ処理装置は、図１のプラズマ処
理装置と同じである。FIG. 3 shows a plasma processing apparatus according to a second embodiment of the present invention. In this plasma processing apparatus, the electrode 15 having a through hole for passing plasma is integrated with the discharge chamber 12 via an insulator 23. Other than this, this plasma processing apparatus is the same as the plasma processing apparatus of FIG.

【手続補正４】[Procedure amendment 4]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】００３０[Name of item to be corrected] 0030

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【００３０】図４には、本発明の第３の実施形態による
プラズマ処理装置が示されている。このプラズマ処理装
置では、放電室１２内に放電室１２中心から外側方向に
向かって磁場を発生する手段である電磁石１１がプラズ
マ処理室１４の外部に設置されている。これ以外は、こ
のプラズマ処理装置は、図１のプラズマ処理装置と同じ
である。FIG. 4 shows a plasma processing apparatus according to the third embodiment of the present invention. In this plasma processing apparatus, outwardly from the discharge chamber 12 around the discharge chamber 12
An electromagnet 11 that is a means for generating a magnetic field is installed outside the plasma processing chamber 14. Other than this, this plasma processing apparatus is the same as the plasma processing apparatus of FIG.

【手続補正５】[Procedure Amendment 5]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】００３１[Correction target item name] 0031

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【００３１】[0031]

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、絶縁性基板やデバイス素子を形成した基板に、
放電破壊を起すことなくプラズマを用いて基板表面のエ
ッチングを行うことができるプラズマ処理装置及びプラ
ズマ処理方法を提供することができる。As is apparent from the above description, according to the present invention, an insulating substrate or a substrate on which device elements are formed,
Plasma processing apparatus and method capable of performing error <br/> production kitchen grayed substrate surface using a plasma without causing discharge breakdown can be provided.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K057 DA02 DA16 DD01 DG15 DM25 DM40 DN01 5D034 DA04 5F004 AA06 BA03 BB12 BD03 CA05 CA09 DA23    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F term (reference) 4K057 DA02 DA16 DD01 DG15 DM25                       DM40 DN01                 5D034 DA04                 5F004 AA06 BA03 BB12 BD03 CA05                       CA09 DA23

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 放電室内にプラズマガスを発生させるプ
ラズマ発生手段と、前記放電室内に磁場を発生し、前記
放電室内のプラズマガスを高密度化する磁場発生手段と
を有し、高密度化されたプラズマガスを用いて基板のエ
ッチングを行うプラズマ処理装置において、 前記基板のエッチングを開始する前に前記高密度化され
たプラズマガス中の正イオンの前記基板への直接的な到
達を回避するための導電性の遮蔽板と、 該遮蔽板に負電位Ｖｓを供給する負電位供給手段とを有
することを特徴とするプラズマ処理装置。1. A densified device comprising plasma generating means for generating a plasma gas in the discharge chamber and magnetic field generating means for generating a magnetic field in the discharge chamber to densify the plasma gas in the discharge chamber. In a plasma processing apparatus for etching a substrate using a plasma gas, in order to avoid direct arrival of positive ions in the densified plasma gas to the substrate before starting the etching of the substrate. And a negative potential supply means for supplying a negative potential Vs to the shield plate. 【請求項２】 請求項１に記載のプラズマ処理装置にお
いて、 前記遮蔽板に供給されている負電位Ｖｓは、−１００Ｖ
≦Ｖｓ＜０Ｖであることを特徴とするプラズマ処理装
置。2. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the negative potential Vs supplied to the shield plate is −100V.
A plasma processing apparatus, wherein ≦ Vs <0V. 【請求項３】 放電室内にプラズマガスを発生させる第
１のステップと、前記放電室内に磁場を発生し、前記放
電室内のプラズマガスを高密度化する第２のステップと
を有し、前記放電室内の高密度化されたプラズマガスを
用いて基板のエッチングを行うプラズマ処理方法におい
て、 前記第１のステップは、前記プラズマガス中の正イオン
の前記基板への直接的な到達を遮蔽できる位置に位置さ
せた導電性の遮蔽板に、負電位Ｖｓを供給した状態に
て、前記放電室内に前記プラズマガスを発生させるステ
ップであることを特徴とするプラズマ処理方法。3. The discharge comprising: a first step of generating a plasma gas in the discharge chamber; and a second step of generating a magnetic field in the discharge chamber to densify the plasma gas in the discharge chamber. In a plasma processing method for etching a substrate using a highly densified plasma gas in a chamber, the first step is to position a positive ion in the plasma gas to a position where direct arrival of the positive ion to the substrate can be blocked. A plasma processing method, comprising the step of generating the plasma gas in the discharge chamber in a state where a negative potential Vs is supplied to the positioned conductive shield plate. 【請求項４】 請求項３に記載のプラズマ処理方法にお
いて、 前記遮蔽板に供給されている負電位Ｖｓは、−１００Ｖ
≦Ｖｓ＜０Ｖであることを特徴とするプラズマ処理方
法。4. The plasma processing method according to claim 3, wherein the negative potential Vs supplied to the shielding plate is −100V.
A plasma processing method, wherein ≦ Vs <0V.