JP4869987B2 - Magnetic device manufacturing method and magnetic device manufacturing apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、磁気デバイスの製造方法、及び磁気デバイスの製造装置に関する。 The present invention relates to a magnetic device manufacturing method and a magnetic device manufacturing apparatus.
遷移金属系の磁性薄膜は、優れた磁気特性を有するため、ＨＤＤ（Hard Disk Drive ）、ＭＲＡＭ（Magnetoresistive Random Access Memory ）、磁気センサなどの各種の磁気デバイスに利用されている。磁気センサに用いられる磁性薄膜、あるいはＨＤＤの磁気ヘッドに用いられる磁性薄膜は、外部からの信号磁界を受けて抵抗値を変化させ、外部磁界の強度に応じた電気信号を出力する。ＭＲＡＭに用いられる磁性薄膜は、磁化方向の変換によって素子の抵抗値を変化させ、その素子抵抗の変化をメモリ情報にする。 Transition metal-based magnetic thin films have excellent magnetic properties and are used in various magnetic devices such as HDD (Hard Disk Drive), MRAM (Magnetoresistive Random Access Memory), and magnetic sensors. A magnetic thin film used for a magnetic sensor or a magnetic thin film used for a magnetic head of an HDD receives an external signal magnetic field, changes a resistance value, and outputs an electric signal corresponding to the strength of the external magnetic field. The magnetic thin film used in the MRAM changes the resistance value of the element by changing the magnetization direction, and changes the element resistance into memory information.
磁気デバイスの製造工程においては、磁気デバイスの小型化、高速化に伴い、磁性薄膜に微細加工を施すためのエッチング技術が強く要望されている。磁性薄膜のエッチング技術としては、従来から、物理的なエッチングを利用したイオンミリング法と、化学的・物理的な反応を利用した反応性イオンエッチング法が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２）。 In the manufacturing process of a magnetic device, with the miniaturization and speeding up of the magnetic device, there is a strong demand for an etching technique for performing fine processing on the magnetic thin film. Conventionally, as an etching technique for a magnetic thin film, an ion milling method using physical etching and a reactive ion etching method using chemical / physical reactions have been proposed (for example, Patent Document 1, Patent Document 2).
イオンミリング法は、加速されたアルゴンなどのイオンを磁性薄膜に衝突させ、磁性薄膜の構成原子を表面から弾き出すことにより磁性薄膜をエッチングする。反応性イオンエッチング法は、半導体素子の微細加工技術に採用されるエッチング技術であって、プラズマ中に生成したハロゲン系の活性種を対象物に供給し、対象物の一部を揮発性の反応性生物にして排気させる。
しかしながら、イオンミリング法を利用して磁性薄膜をエッチングする場合、イオンの衝突した領域は、磁性材料であるか否かに関わらずエッチングされてしまう。この結果、イオンミリング法では、磁性薄膜に対する選択性を得難く、十分な加工精度の下でエッチングを施すことが困難であった。特に、積層された磁性薄膜にエッチングを施して磁気抵抗素子を形成させる場合、各層の膜厚が数ｎｍ〜数十ｎｍと非常に薄いため、上記イオンミリング法では、膜厚方向のパターニングが極めて困難となる。 However, when the magnetic thin film is etched using the ion milling method, the region where the ions collide is etched regardless of whether it is a magnetic material or not. As a result, it is difficult to obtain selectivity with respect to the magnetic thin film by the ion milling method, and it is difficult to perform etching with sufficient processing accuracy. In particular, when a magnetoresistive element is formed by etching a laminated magnetic thin film, the film thickness of each layer is as thin as several nanometers to several tens of nanometers. It becomes difficult.
一方、反応性イオンエッチング法を利用して磁性薄膜をエッチングする場合、遷移金属のハロゲン化物が非常に低い蒸気圧を有するため、反応生成物を排気させることが困難となり、磁性薄膜に対して効果的なパターニングを施すことができない。また、反応性イオンエッチング法は、加速したイオンを磁性薄膜に衝突させてエッチングさせるため、反応生成物の蒸気圧が低い場合、イオンミリング法と同じく、エッチングの選択比を得難い。さらに、反応性イオンエッチング法においては、磁性薄膜に吸着したハロゲンガスがエッチング後に磁性薄膜を腐食させ、磁気デバイスの磁気特性を著しく劣化させてしまう。 On the other hand, when a magnetic thin film is etched using the reactive ion etching method, the transition metal halide has a very low vapor pressure, making it difficult to exhaust the reaction product, which is effective for the magnetic thin film. Patterning cannot be performed. In the reactive ion etching method, accelerated ions collide with the magnetic thin film to perform etching. Therefore, when the vapor pressure of the reaction product is low, it is difficult to obtain the etching selection ratio as in the ion milling method. Furthermore, in the reactive ion etching method, the halogen gas adsorbed on the magnetic thin film corrodes the magnetic thin film after etching, and remarkably deteriorates the magnetic characteristics of the magnetic device.
これらの結果、イオンミリング法や反応性イオンエッチング法を用いたエッチングでは、磁性薄膜の選択的なエッチングを十分に行うことが困難であった。
本願発明は、上記問題を解決するためになされたものであって、磁性薄膜の選択的なエッチングを可能にして生産性を向上させた磁気デバイスの製造方法及び磁気デバイスの製造装置を提供するものである。
As a result, it has been difficult to perform selective etching of the magnetic thin film sufficiently by the etching using the ion milling method or the reactive ion etching method.
The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and provides a magnetic device manufacturing method and a magnetic device manufacturing apparatus that enable selective etching of a magnetic thin film to improve productivity. It is.
気相成長炭素繊維としてのカーボンナノチューブ（Carbon nanotube ：以下単に、ＣＮＴという。）が成長する過程において、触媒として機能する遷移金属元素がＣＮＴに内包されることは、例えば、Appl.Phys.Lett.76,1776,(2000),p2 に詳しく記載されている。 In the process of growth of carbon nanotubes as vapor-grown carbon fibers (Carbon nanotubes: hereinafter simply referred to as CNTs), the inclusion of transition metal elements functioning as a catalyst in CNTs is, for example, Appl. Phys. Lett. 76,1776, (2000), p2.
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、基板上に、鉄、コバルト、ニッケルからなる群から選択される少なくとも一種の元素を含有した磁性層を形成する工程と、前記磁性層上に、前記磁性層の一部を露出する開口を有したマスクを形成する工程と、前記開口から露出する前記磁性層を核にして前記開口に気相成長炭素繊維を成長させ、前記開口から露出する前記磁性層を前記気相成長炭素繊維に内包させる工程と、前記気相成長炭素繊維を前記基板から除去して前記気相成長炭素繊維の核となる磁性層のみを選択的にエッチングする工程と、を備えたことを要旨とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 includes a step of forming a magnetic layer containing at least one element selected from the group consisting of iron, cobalt, and nickel on a substrate, and the magnetic layer. Forming a mask having an opening exposing a part of the magnetic layer; and growing a vapor-grown carbon fiber in the opening with the magnetic layer exposed from the opening as a nucleus; The step of including the exposed magnetic layer in the vapor grown carbon fiber, and removing the vapor grown carbon fiber from the substrate to selectively etch only the magnetic layer serving as the nucleus of the vapor grown carbon fiber. And a process.
請求項１に記載の発明によれば、開口から露出する磁性層が気相成長炭素繊維に内包されて除去される。したがって、気相成長炭素繊維自体と該気相成長炭素繊維の核となる磁性層とを、選択的に除去させることができる。すなわち、選択的にエッチングさせることができる。この結果、磁性層に対し、その磁気特性を損なうことなく、膜厚やサイズに応じた微細加工を施すことができる。ひいては、磁気デバイスの生産性を向上させることができる。 According to the first aspect of the present invention, the magnetic layer exposed from the opening is included in the vapor grown carbon fiber and removed. Therefore, a magnetic layer comprising a vapor-grown carbon fibers themselves and gas phase grown carbon fiber nuclei, can be selectively removed. That is, it can be selectively etched. As a result, the magnetic layer can be finely processed according to the film thickness and size without deteriorating its magnetic properties. As a result, the productivity of the magnetic device can be improved.
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の磁気デバイスの製造方法であって、前記マスクが、鉄、コバルト、ニッケル以外からなる群から選択される少なくとも一種の元素を含有した金属層からなり、前記マスクを形成する工程が、前記開口に対応するレジストパターンを前記磁性層上に形成する工程と、前記レジストパターン上と前記磁性層上に前記金属層を形成する工程と、前記レジストパターンをリフトオフする工程と、を備えたことを要旨とする。 Invention of Claim 2 is a manufacturing method of the magnetic device of Claim 1, Comprising: The said mask is a metal layer containing at least 1 type of element selected from the group which consists of iron, cobalt, and nickel And forming the mask comprises: forming a resist pattern corresponding to the opening on the magnetic layer; forming the metal layer on the resist pattern and on the magnetic layer; and the resist And a step of lifting off the pattern.
請求項２に記載の発明によれば、マスクが気相成長炭素繊維の核となり難い。そのため、開口を除く磁性層の領域が、マスクによって確実に保護される。さらには、磁性層よりも熱的、化学的に安定な材料をマスクとして選択させることができ、気相成長炭素繊維を成長させる工程において、開口を除く磁性層の領域が、より確実に保護される。ひいては、気相成長炭素繊維を用いた磁性層のエッチングを、より安定した条件の下で行うことができる。 According to the second aspect of the present invention, the mask is unlikely to become a nucleus of the vapor growth carbon fiber. Therefore, the region of the magnetic layer excluding the opening is reliably protected by the mask. Furthermore, a material that is more thermally and chemically stable than the magnetic layer can be selected as a mask, and the region of the magnetic layer excluding the openings is more reliably protected in the process of growing the vapor growth carbon fiber. The As a result, the etching of the magnetic layer using the vapor growth carbon fiber can be performed under more stable conditions.
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の磁気デバイスの製造方法であって、前記気相成長炭素繊維を前記基板から除去して前記気相成長炭素繊維の核となる磁性層のみを選択的にエッチングする工程が、前記基板の表面を水素プラズマと酸素プラズマの少なくともいずれか一方に晒すことを要旨とする。 Invention of Claim 3 is a manufacturing method of the magnetic device of Claim 1 or 2, Comprising: The said vapor growth carbon fiber is removed from the said board | substrate, and the magnetism used as the nucleus of the said vapor growth carbon fiber The gist of the step of selectively etching only the layer is to expose the surface of the substrate to at least one of hydrogen plasma and oxygen plasma.
請求項３に記載の発明によれば、磁性層のパターニングをドライプロセスによって行うことができ、磁気デバイスの生産性を、さらに向上させることができる。
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１つに記載の磁気デバイスの製造方法であって、前記気相成長炭素繊維を前記開口から除去した後、前記開口に残存する前記磁性層を核にして前記開口に再び気相成長炭素繊維を成長させ、残存する前記磁性層を前記気相成長炭素繊維に内包させる工程と、前記気相成長炭素繊維を再び前記基板から除去して該気相成長炭素繊維の核となる磁性層のみを選択的にエッチングする工程と、をさらに備えたことを要旨とする。
According to the invention described in claim 3, the magnetic layer can be patterned by a dry process, and the productivity of the magnetic device can be further improved.
Invention of Claim 4 is a manufacturing method of the magnetic device as described in any one of Claims 1-3, Comprising: After removing the said vapor growth carbon fiber from the said opening, it remains in the said opening Vapor growth carbon fiber is grown again in the opening with the magnetic layer as a nucleus, and the remaining magnetic layer is included in the vapor growth carbon fiber; and the vapor growth carbon fiber is removed from the substrate again. And a step of selectively etching only the magnetic layer serving as the nucleus of the vapor-grown carbon fiber .
請求項４に記載の発明によれば、開口から露出する磁性層の全てを、より確実に除去させることができ、磁気デバイスの生産性を、より確実に向上させることができる。
上記課題を解決するため、請求項５に記載の発明は、基板上に、鉄、コバルト、ニッケルからなる群から選択される少なくともいずれか一種の元素を含有した磁性層を有する磁気デバイスの製造装置であって、前記基板上に気相成長炭素繊維を成長させる炭素繊維形成手段と、前記基板上から前記気相成長炭素繊維を除去する炭素繊維除去手段と、前記炭素繊維形成手段を駆動し、前記磁性層上に形成されたマスクの開口から露出する前記磁性層を核にして前記気相成長炭素繊維を成長させて、前記開口から露出する前記磁性層を前記気相成長炭素繊維に内包させ、前記炭素繊維除去手段を駆動し、前記気相成長炭素繊維を前記基板から除去して前記気相成長炭素繊維の核となる磁性層のみを選択的にエッチングさせる制御手段と、を備えたことを要旨とする。
According to the fourth aspect of the present invention, all of the magnetic layer exposed from the opening can be more reliably removed, and the productivity of the magnetic device can be more reliably improved.
In order to solve the above problems, the invention according to claim 5 is an apparatus for manufacturing a magnetic device having a magnetic layer containing at least one element selected from the group consisting of iron, cobalt, and nickel on a substrate. The carbon fiber forming means for growing vapor grown carbon fibers on the substrate, the carbon fiber removing means for removing the vapor grown carbon fibers from the substrate, and driving the carbon fiber forming means, The vapor growth carbon fiber is grown using the magnetic layer exposed from the opening of the mask formed on the magnetic layer as a nucleus, and the magnetic layer exposed from the opening is included in the vapor growth carbon fiber. the drives the carbon fiber removing means, and a control means for selectively etch only the magnetic layer as a core of the vapor-grown carbon fibers the vapor growth carbon fiber is removed from the substrate The gist of the door.
請求項５に記載の発明によれば、開口から露出する磁性層が気相成長炭素繊維に内包されて除去される。したがって、気相成長炭素繊維自体と該気相成長炭素繊維の核となる磁性層とを、選択的に除去させることができる、すなわち選択的にエッチングさせることができる。この結果、磁性層に対し、その磁気特性を損なうことなく、膜厚やサイズに応じた微細加工を施すことができる。ひいては、磁気デバイスの生産性を向上させることができる。 According to the fifth aspect of the present invention, the magnetic layer exposed from the opening is included in the vapor grown carbon fiber and removed. Therefore, a magnetic layer comprising a vapor-grown carbon fibers themselves and gas phase grown carbon fiber nuclei, can be selectively removed, i.e. can be selectively etched. As a result, the magnetic layer can be finely processed according to the film thickness and size without deteriorating its magnetic properties. As a result, the productivity of the magnetic device can be improved.
請求項６に記載の発明は、請求項４に記載の磁気デバイスの製造装置であって、前記炭素繊維除去手段が、水素プラズマと酸素プラズマの少なくともいずれか一方を生成するプラズマ生成手段を備え、前記制御手段が、前記炭素繊維除去手段を駆動して、前記基板の表面を前記水素プラズマと前記酸素プラズマの少なくともいずれか一方に晒し、前記気相成長炭素繊維を前記基板から除去して前記気相成長炭素繊維の核となる磁性層のみを選択的にエッチングさせることを要旨とする。 Invention of Claim 6 is a manufacturing apparatus of the magnetic device of Claim 4, Comprising: The said carbon fiber removal means is provided with the plasma production | generation means which produces | generates at least any one of hydrogen plasma and oxygen plasma, said control means, said drives the carbon fiber removing means, exposing the surface of the substrate to at least one of the oxygen plasma and the hydrogen plasma, the gas of the vapor-grown carbon fibers are removed from the substrate The gist is to selectively etch only the magnetic layer serving as the core of the phase-grown carbon fiber .
請求項６に記載の発明によれば、磁性層のパターニングをドライプロセスによって行うことができ、磁気デバイスの生産性を、さらに向上させることができる。
請求項７に記載の発明は、請求項５又は６に記載の磁気デバイスの製造装置であって、前記制御手段が、前記気相成長炭素繊維を前記開口から除去させた後、前記炭素繊維形成手段を駆動し、前記開口に残存する前記磁性層を核にして再び前記気相成長炭素繊維を成長させて、残存する前記磁性層を前記気相成長炭素繊維に内包させ、前記炭素繊維除去手段を駆動し、前記気相成長炭素繊維を再び前記基板から除去して該気相成長炭素繊維の核
となる磁性層のみを選択的にエッチングさせることを要旨とする。
According to the sixth aspect of the present invention, the magnetic layer can be patterned by a dry process, and the productivity of the magnetic device can be further improved.
Invention of Claim 7 is a manufacturing apparatus of the magnetic device of Claim 5 or 6, Comprising: After the said control means removes the said vapor growth carbon fiber from the said opening, the said carbon fiber formation Driving the means, growing the vapor-grown carbon fiber again with the magnetic layer remaining in the opening as a nucleus, enclosing the remaining magnetic layer in the vapor-grown carbon fiber, and removing the carbon fiber The vapor-grown carbon fiber is removed from the substrate again to remove the vapor-grown carbon fiber nucleus.
The gist is to selectively etch only the magnetic layer .
請求項７に記載の発明によれば、開口から露出する磁性層の全てを、より確実に除去させることができ、磁気デバイスの生産性を、より確実に向上させることができる。 According to the seventh aspect of the present invention, all of the magnetic layer exposed from the opening can be more reliably removed, and the productivity of the magnetic device can be more reliably improved.
上記したように、本発明によれば、磁性薄膜の選択的なエッチングを可能にして生産性を向上させた磁気デバイスの製造方法及び磁気デバイスの製造装置を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a magnetic device manufacturing method and a magnetic device manufacturing apparatus capable of selectively etching a magnetic thin film and improving productivity.
以下、本発明を具体化した一実施形態について説明する。まず、磁気デバイスの製造装置としてのエッチングシステム１０について説明する。図１は、エッチングシステム１０を模式的に示す平面図である。 Hereinafter, an embodiment embodying the present invention will be described. First, an etching system 10 as a magnetic device manufacturing apparatus will be described. FIG. 1 is a plan view schematically showing the etching system 10.
（磁気デバイスの製造装置）
図１において、エッチングシステム１０は、ロードロックチャンバ（以下単に、ＬＬチャンバ）１１と、ＬＬチャンバ１１に連結された搬送チャンバ１２とを有する。また、エッチングシステム１０は、搬送チャンバ１２に連結された２つのチャンバ、すなわち炭素繊維形成手段を構成する合成チャンバ１３と、炭素繊維除去手段を構成する洗浄チャンバ１４とを有する。
(Magnetic device manufacturing equipment)
In FIG. 1, the etching system 10 includes a load lock chamber (hereinafter simply referred to as LL chamber) 11 and a transfer chamber 12 connected to the LL chamber 11. In addition, the etching system 10 includes two chambers connected to the transfer chamber 12, that is, a synthesis chamber 13 constituting carbon fiber forming means, and a cleaning chamber 14 constituting carbon fiber removing means.
ＬＬチャンバ１１は、減圧可能な内部空間（以下単に、収容室１１ｓという。）を有し、カセットＣに収容された複数の基板Ｓを搬出及び搬入可能にする。基板Ｓとしては、例えばシリコン基板やセラミック基板などを用いることができる。基板Ｓの表面には、鉄（Fe ）、コバルト（Co ）、ニッケル（Ni ）からなる群から選択される少なくともいずれ
か一種の元素を含有した磁性層が形成されている。
The LL chamber 11 has an internal space that can be decompressed (hereinafter simply referred to as a storage chamber 11s), and allows a plurality of substrates S stored in the cassette C to be unloaded and loaded. As the substrate S, for example, a silicon substrate or a ceramic substrate can be used. On the surface of the substrate S, a magnetic layer containing at least any one element selected from the group consisting of iron (Fe), cobalt (Co), and nickel (Ni) is formed.
ＬＬチャンバ１１は、基板Ｓのエッチング処理を開始するとき、収容室１１ｓを減圧して複数の基板Ｓをそれぞれ搬送チャンバ１２に搬出可能にする。ＬＬチャンバ１１は、基板Ｓのエッチング処理を終了するとき、収容室１１ｓを大気開放し、収容する基板Ｓをエッチングシステム１０の外部へ搬出可能にする。 When the etching process of the substrate S is started, the LL chamber 11 depressurizes the storage chamber 11s so that the plurality of substrates S can be carried out to the transfer chamber 12, respectively. When the etching process for the substrate S is completed, the LL chamber 11 opens the accommodation chamber 11 s to the atmosphere so that the contained substrate S can be carried out of the etching system 10.
搬送チャンバ１２は、収容室１１ｓと連通可能な内部空間（以下単に、搬送室１２ｓという。）を有し、基板Ｓを搬送するための搬送ロボット１２ｂを搬送室１２ｓに搭載している。搬送ロボット１２ｂは、基板Ｓのエッチング処理を開始するとき、エッチング処理前の基板ＳをＬＬチャンバ１１から搬送チャンバ１２に搬入する。搬送ロボット１２ｂは、搬入した基板Ｓを図１における反時計回りの順に、すなわち、合成チャンバ１３、洗浄チャンバ１４の順に搬送し、基板Ｓを大気に晒すことなく、基板Ｓのエッチング処理を実行させる。搬送ロボット１２ｂは、基板Ｓのエッチング処理を終了するとき、エッチング処理後の基板Ｓを搬送チャンバ１２からＬＬチャンバ１１へ搬出する。 The transfer chamber 12 has an internal space (hereinafter simply referred to as a transfer chamber 12s) that can communicate with the storage chamber 11s, and a transfer robot 12b for transferring the substrate S is mounted on the transfer chamber 12s. When starting the etching process for the substrate S, the transfer robot 12 b loads the substrate S before the etching process from the LL chamber 11 into the transfer chamber 12. The transport robot 12b transports the loaded substrate S in the counterclockwise order in FIG. 1, that is, in the order of the synthesis chamber 13 and the cleaning chamber 14, and executes the etching process of the substrate S without exposing the substrate S to the atmosphere. . When finishing the etching process for the substrate S, the transfer robot 12 b carries the substrate S after the etching process from the transfer chamber 12 to the LL chamber 11.
図２において、合成チャンバ１３は、チャンバ本体２１と、チャンバ本体２１に内設された減圧可能な内部空間（以下単に、合成室１３ｓという。）を有する。
チャンバ本体２１には、供給配管２１ａが接続され、その供給配管２１ａを介して合成ガス供給部２２が接続されている。合成ガス供給部２２は、気相成長炭素繊維としてのカーボンナノチューブ（Carbon nanotube ：以下単に、ＣＮＴという。）を合成させるための合成ガスを供給する。合成ガスとしては、例えば、一酸化炭素、メタン、エチレン、アセチレンなどの炭化水素ガス、もしくは気化したアルコール、または気相成長における希釈と触媒作用のために、これらのガスに水素、アンモニアの内、少なくとも１つを混合したものを用いることができる。
In FIG. 2, the synthesis chamber 13 includes a chamber body 21 and an internal space (hereinafter simply referred to as a synthesis chamber 13 s) that is provided in the chamber body 21 and can be decompressed.
A supply pipe 21a is connected to the chamber body 21, and a synthesis gas supply unit 22 is connected via the supply pipe 21a. The synthesis gas supply unit 22 supplies a synthesis gas for synthesizing carbon nanotubes (hereinafter simply referred to as CNT) as vapor grown carbon fibers. Examples of the synthesis gas include hydrocarbon gas such as carbon monoxide, methane, ethylene, and acetylene, or vaporized alcohol, or hydrogen, ammonia among these gases for dilution and catalysis in vapor phase growth. What mixed at least 1 can be used.
チャンバ本体２１には、排気配管２１ｂが接続され、その排気配管２１ｂを介して排気ポンプ２３に接続されている。排気ポンプ２３は、例えば、ドライポンプによって構成され、合成室１３ｓに供給される合成ガスを排気し、合成室１３ｓを所定の圧力値（例えば、８ｔｏｒｒ）に減圧させる。 An exhaust pipe 21b is connected to the chamber body 21, and is connected to an exhaust pump 23 via the exhaust pipe 21b. The exhaust pump 23 is configured by, for example, a dry pump, exhausts the synthesis gas supplied to the synthesis chamber 13s, and depressurizes the synthesis chamber 13s to a predetermined pressure value (for example, 8 torr).
合成室１３ｓには、基板Ｓを載置するための合成ステージ２４が配設されている。合成ステージ２４は、搬送チャンバ１２から搬入される基板Ｓを搬出可能に載置し、基板Ｓを合成室１３ｓの所定の位置に位置決め固定する。合成ステージ２４は、基板Ｓを加熱可能にするヒータ２４Ｈ（例えば、抵抗加熱ヒータ）を搭載し、ヒータ電源２５からの電力を受けて基板Ｓを昇温させる。昇温される基板Ｓの温度に特に上限はないが、好ましくは
３５０℃以上〜１１００℃以下であり、より好ましくは５５０℃である。
A synthesis stage 24 for placing the substrate S is disposed in the synthesis chamber 13s. The synthesis stage 24 places the substrate S carried in from the transfer chamber 12 so that it can be carried out, and positions and fixes the substrate S at a predetermined position in the synthesis chamber 13s. The synthesis stage 24 is equipped with a heater 24H (for example, a resistance heater) that can heat the substrate S, and receives the electric power from the heater power supply 25 to raise the temperature of the substrate S. There is no particular upper limit to the temperature of the substrate S to be heated, but preferably
It is 350 degreeC or more and 1100 degrees C or less, More preferably, it is 550 degreeC.
供給配管２１ａと合成ステージ２４との間には、シャワーヘッド２６が配設されている。シャワーヘッド２６は、供給配管２１ａから供給される合成ガスを基板Ｓの面方向に分散させ、合成ガスを基板Ｓの上方から均等に供給する。合成ガス供給部２２が合成ガスを供給するとき、合成ガスは、供給配管２１ａ及びシャワーヘッド２６を通して合成室１３ｓに導入され、合成ステージ２４に載置された基板Ｓの表面に到達する。 A shower head 26 is disposed between the supply pipe 21 a and the synthesis stage 24. The shower head 26 disperses the synthesis gas supplied from the supply pipe 21 a in the surface direction of the substrate S, and supplies the synthesis gas evenly from above the substrate S. When the synthesis gas supply unit 22 supplies the synthesis gas, the synthesis gas is introduced into the synthesis chamber 13 s through the supply pipe 21 a and the shower head 26 and reaches the surface of the substrate S placed on the synthesis stage 24.
供給配管２１ａの流路途中には、マイクロ波源２７が連結されている。マイクロ波源２７は、例えば、２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発生するマイクロ波発振器（すなわち、マグネトロン）と、マイクロ波発信器に電源を供給するマイクロ波電源とによって構成され、所定の出力範囲のマイクロ波を供給配管２１ａの内部に伝播させる。マイクロ波源２７は、合成ガス供給部２２が合成ガスを供給するとき、供給配管２１ａを通過する合成ガスにマイクロ波を照射し、合成ガスを励起させて活性化させる（プラズマ化させる）。プラ
ズマ化した合成ガスは、加熱された基板Ｓの表面に到達し、露出する磁性層と接触してＣＮＴの気相成長を開始させる。
A microwave source 27 is connected in the middle of the flow path of the supply pipe 21a. The microwave source 27 includes, for example, a microwave oscillator (that is, a magnetron) that generates a microwave of 2.45 GHz, and a microwave power source that supplies power to the microwave transmitter, and a microwave having a predetermined output range. Is propagated inside the supply pipe 21a. When the synthesis gas supply unit 22 supplies the synthesis gas, the microwave source 27 irradiates the synthesis gas passing through the supply pipe 21a with microwaves to excite the synthesis gas and activate it (plasmaize it). The synthesis gas converted into plasma reaches the surface of the heated substrate S and comes into contact with the exposed magnetic layer to start vapor phase growth of CNTs.
この際、ＣＮＴは、磁性層を触媒として成長するため、露出する磁性層の領域にのみ成長し、かつ、触媒として利用する磁性層を内包しながら基板Ｓの法線方向上側に向かって成長する。そして、ＣＮＴは、内包する磁性層の分だけ、露出する磁性層の領域を基板Ｓの表面から剥離させる。しかも、ＣＮＴは、触媒として機能する層のみを内包するため、磁性層の下地の状態を維持させ、磁性層のみを選択的に剥離させる。 At this time, since the CNT grows using the magnetic layer as a catalyst, the CNT grows only in the region of the exposed magnetic layer and grows upward in the normal direction of the substrate S while including the magnetic layer used as the catalyst. . The CNT peels the exposed region of the magnetic layer from the surface of the substrate S by the amount of the magnetic layer included. Moreover, since the CNT includes only the layer that functions as a catalyst, the state of the base of the magnetic layer is maintained, and only the magnetic layer is selectively peeled off.
図３において、洗浄チャンバ１４は、チャンバ本体３１と、チャンバ本体３１に内設された減圧可能な内部空間（以下単に、洗浄室１４ｓという。）を有する。
チャンバ本体３１には、供給配管３１ａが接続され、その供給配管３１ａを介して洗浄ガス供給部３２が接続されている。洗浄ガス供給部３２は、基板Ｓの表面からＣＮＴを除去し、基板Ｓの表面を洗浄させるための洗浄ガスを供給する。洗浄ガス供給部３２は、例えば、水素、酸素、水素と酸素の混合ガス、または、これらのガスのプラズマ状態を安定させるためのために、これらのガスにアンモニア、アルゴンなどを混合したものを用いることができる。
In FIG. 3, the cleaning chamber 14 includes a chamber main body 31 and an internal space (hereinafter simply referred to as a cleaning chamber 14 s) provided in the chamber main body 31 that can be decompressed.
A supply pipe 31a is connected to the chamber body 31, and a cleaning gas supply unit 32 is connected via the supply pipe 31a. The cleaning gas supply unit 32 removes CNTs from the surface of the substrate S and supplies a cleaning gas for cleaning the surface of the substrate S. The cleaning gas supply unit 32 uses, for example, hydrogen, oxygen, a mixed gas of hydrogen and oxygen, or a mixture of these gases with ammonia or argon in order to stabilize the plasma state of these gases. be able to.
チャンバ本体３１には、排気配管３１ｂが接続され、その排気配管３１ｂを介して排気ポンプ３３が接続されている。排気ポンプ３３は、例えばドライポンプによって構成されて、洗浄室１４ｓに供給される洗浄ガスを排気し、洗浄室１４ｓを所定の圧力値に減圧させる。 An exhaust pipe 31b is connected to the chamber body 31, and an exhaust pump 33 is connected through the exhaust pipe 31b. The exhaust pump 33 is constituted by, for example, a dry pump, exhausts the cleaning gas supplied to the cleaning chamber 14s, and depressurizes the cleaning chamber 14s to a predetermined pressure value.
洗浄室１４ｓには、基板Ｓを載置するための洗浄ステージ３４が配設されている。洗浄ステージ３４は、搬送チャンバ１２から搬入される基板Ｓを搬出可能に載置し、基板Ｓを洗浄室１４ｓの所定の位置に位置決め固定する。洗浄ステージ３４は、基板Ｓを加熱可能にするヒータ３４Ｈ（例えば、抵抗加熱ヒータ）を搭載し、ヒータ電源３５が供給する電力を受けて基板Ｓを所定の温度に昇温させる。ヒータ３４Ｈは、ＣＮＴの除去と基板Ｓの洗浄とを促進させるために、基板Ｓを所定の温度に加熱する。なお、プラズマ化した洗浄ガスによってＣＮＴを十分に除去・洗浄可能な場合には、ヒータ３４Ｈを除いた構成であってもよい。 A cleaning stage 34 for placing the substrate S is disposed in the cleaning chamber 14s. The cleaning stage 34 places the substrate S carried in from the transfer chamber 12 so as to be able to be carried out, and positions and fixes the substrate S at a predetermined position in the cleaning chamber 14s. The cleaning stage 34 is equipped with a heater 34H (for example, a resistance heater) that can heat the substrate S, and receives the power supplied from the heater power source 35 to raise the temperature of the substrate S to a predetermined temperature. The heater 34H heats the substrate S to a predetermined temperature in order to promote the removal of the CNTs and the cleaning of the substrate S. In the case where the CNT can be sufficiently removed and cleaned with the plasma cleaning gas, the heater 34H may be omitted.
洗浄室１４ｓであって、供給配管３１ａと洗浄ステージ３４との間には、シャワーヘッド３６が配設されている。シャワーヘッド３６は、供給配管３１ａから供給される洗浄ガスを基板Ｓの面方向に分散させて、基板Ｓの上方から洗浄ガスを均等に供給させる。シャワーヘッド３６には、高周波電源３７が接続されて、その高周波電源３７から所定の高周波（例えば１３．５６ＭＨｚの高周波）が供給させる。高周波電源３７は、洗浄ガス供給部３２が洗浄ガスを供給するとき、シャワーヘッド３６と洗浄ステージ３４との間の空間に高周波電力を供給し、洗浄ガスを励起させて活性化させる（プラズマ化させる）。 A shower head 36 is disposed between the supply pipe 31a and the cleaning stage 34 in the cleaning chamber 14s. The shower head 36 disperses the cleaning gas supplied from the supply pipe 31 a in the surface direction of the substrate S, and supplies the cleaning gas evenly from above the substrate S. A high frequency power source 37 is connected to the shower head 36, and a predetermined high frequency (for example, a high frequency of 13.56 MHz) is supplied from the high frequency power source 37. When the cleaning gas supply unit 32 supplies the cleaning gas, the high frequency power source 37 supplies high frequency power to the space between the shower head 36 and the cleaning stage 34 to excite the cleaning gas and activate it (plasmaize it). ).
この際、プラズマ化した洗浄ガスは、洗浄ステージ３４に載置された基板Ｓの表面に到達し、基板Ｓに合成されたＣＮＴを分解する。そして、プラズマ化した洗浄ガスは、ＣＮＴと、ＣＮＴが内包する磁性層の一部を基板Ｓから除去し、基板Ｓの表面を洗浄する。 At this time, the plasma-ized cleaning gas reaches the surface of the substrate S placed on the cleaning stage 34 and decomposes the CNT synthesized on the substrate S. The plasmaized cleaning gas removes CNT and a part of the magnetic layer included in the CNT from the substrate S, and cleans the surface of the substrate S.
次に、エッチングシステム１０の電気的構成について以下に説明する。図４は、エッチングシステム１０の電気的構成を示す電気ブロック回路図である。
図４において、制御装置４０は、エッチングシステム１０に各種の処理動作、例えば、搬送チャンバ１２に基板Ｓの搬送処理、合成チャンバ１３にＣＮＴの合成処理、洗浄チャンバ１４にＣＮＴの洗浄処理を実行させるものである。制御装置４０は、各種の信号を入力するための入力Ｉ／Ｆ４０Ａと、各種の演算処理を実行するための演算部４０Ｂとを有
する。また、制御装置４０は、各種データや各種制御プログラムを格納するための記憶部４０Ｃと、各種の信号を出力するための出力Ｉ／Ｆ４０Ｄとを有する。
Next, the electrical configuration of the etching system 10 will be described below. FIG. 4 is an electric block circuit diagram showing an electrical configuration of the etching system 10.
In FIG. 4, the control device 40 causes the etching system 10 to execute various processing operations, for example, transfer processing of the substrate S to the transfer chamber 12, CNT synthesis processing to the synthesis chamber 13, and CNT cleaning processing to the cleaning chamber 14. Is. The control device 40 includes an input I / F 40A for inputting various signals and a calculation unit 40B for executing various calculation processes. Further, the control device 40 includes a storage unit 40C for storing various data and various control programs, and an output I / F 40D for outputting various signals.
制御装置４０には、入力Ｉ／Ｆ４０Ａを介して、入力部４１Ａと、ＬＬチャンバ検出部４２Ａと、搬送チャンバ検出部４３Ａと、合成チャンバ検出部４４Ａと、洗浄チャンバ検出部４５Ａとが接続されている。 An input unit 41A, an LL chamber detection unit 42A, a transfer chamber detection unit 43A, a synthesis chamber detection unit 44A, and a cleaning chamber detection unit 45A are connected to the control device 40 via an input I / F 40A. Yes.
入力部４１Ａは、起動スイッチや停止スイッチなどの各種の操作スイッチを有し、エッチングシステム１０が各種の処理動作に利用するためのデータを制御装置４０に入力する。例えば、入力部４１Ａは、ＣＮＴを形成するための各種のパラメータ、すなわち合成ガスの流量、合成室１３ｓの圧力、基板Ｓの温度、プロセス時間などを制御装置４０に入力する。また、入力部４１Ａは、ＣＮＴを除去して基板Ｓを洗浄するため各種のパラメータ、すなわち洗浄ガスの流量、洗浄室１４ｓの圧力、基板Ｓの温度、プロセス時間などを制御装置４０に入力する。さらにまた、入力部４１Ａは、ＣＮＴの合成処理及びＣＮＴの除去処理の回数に関するデータを制御装置４０に入力する。 The input unit 41A has various operation switches such as a start switch and a stop switch, and inputs data to be used by the etching system 10 for various processing operations to the control device 40. For example, the input unit 41A inputs various parameters for forming the CNT, that is, the flow rate of the synthesis gas, the pressure in the synthesis chamber 13s, the temperature of the substrate S, the process time, and the like to the control device 40. Further, the input unit 41A inputs various parameters, that is, the flow rate of the cleaning gas, the pressure of the cleaning chamber 14s, the temperature of the substrate S, the process time, and the like, to remove the CNTs and clean the substrate S to the control device 40. Furthermore, the input unit 41 </ b> A inputs data related to the number of CNT synthesis processing and CNT removal processing to the control device 40.
なお、ＣＮＴの合成処理とＣＮＴの除去処理を、ＣＮＴ処理という。また、磁性層をエッチングするために予め基板Ｓごとに規定されたＣＮＴ処理の回数を、目標処理回数Ｎｐという。また、基板Ｓごとに実行されたＣＮＴ処理の回数を、実処理回数Ｎａという。 The CNT synthesis process and the CNT removal process are referred to as CNT process. In addition, the number of CNT processes defined in advance for each substrate S in order to etch the magnetic layer is referred to as a target process number Np. The number of CNT processes performed for each substrate S is referred to as an actual process number Na.
制御装置４０は、入力部４１Ａから入力される各種のパラメータや目標処理回数Ｎｐを受信し、各種のパラメータや目標処理回数Ｎｐに対応する条件の下で各種の処理動作を実行させる。 The control device 40 receives various parameters and the target processing number Np input from the input unit 41A, and executes various processing operations under conditions corresponding to the various parameters and the target processing number Np.
ＬＬチャンバ検出部４２Ａは、ＬＬチャンバ１１の状態を検出し、その検出結果を制御装置４０に入力する。ＬＬチャンバ検出部４２Ａは、例えば、収容室１１ｓの圧力値を検出し、同圧力値に関する検出信号を制御装置４０に入力する。搬送チャンバ検出部４３Ａは、搬送チャンバ１２の状態を検出し、その検出結果を制御装置４０に入力する。搬送チャンバ検出部４３Ａは、例えば搬送ロボット１２ｂのアーム位置を検出し、基板Ｓの搬送位置に関する検出信号を制御装置４０に入力する。 The LL chamber detection unit 42 </ b> A detects the state of the LL chamber 11 and inputs the detection result to the control device 40. For example, the LL chamber detection unit 42 </ b> A detects a pressure value in the storage chamber 11 s and inputs a detection signal related to the pressure value to the control device 40. The transfer chamber detection unit 43 </ b> A detects the state of the transfer chamber 12 and inputs the detection result to the control device 40. The transfer chamber detection unit 43A detects, for example, the arm position of the transfer robot 12b and inputs a detection signal related to the transfer position of the substrate S to the control device 40.
合成チャンバ検出部４４Ａは、合成チャンバ１３の状態を検出し、その検出結果を制御装置４０に入力する。合成チャンバ検出部４４Ａは、例えば、合成室１３ｓの実圧力、合成ガスの実流量、基板Ｓの実温度、プロセス時間、マイクロ波源２７の実出力値などを検出し、これらのパラメータに関する検出信号を制御装置４０に入力する。洗浄チャンバ検出部４５Ａは、洗浄チャンバ１４の状態を検出し、その検出結果を制御装置４０に入力する。洗浄チャンバ検出部４５Ａは、例えば、洗浄室１４ｓの実圧力、洗浄ガスの実流量、基板Ｓの実温度、プロセス時間、高周波電源３７の実出力値などを検出し、これらのパラメータに関する検出信号を制御装置４０に入力する。 The synthesis chamber detection unit 44 </ b> A detects the state of the synthesis chamber 13 and inputs the detection result to the control device 40. The synthesis chamber detection unit 44A detects, for example, the actual pressure in the synthesis chamber 13s, the actual flow rate of the synthesis gas, the actual temperature of the substrate S, the process time, the actual output value of the microwave source 27, and the like, and outputs detection signals related to these parameters. Input to the controller 40. The cleaning chamber detection unit 45 </ b> A detects the state of the cleaning chamber 14 and inputs the detection result to the control device 40. The cleaning chamber detection unit 45A detects, for example, the actual pressure in the cleaning chamber 14s, the actual flow rate of the cleaning gas, the actual temperature of the substrate S, the process time, the actual output value of the high-frequency power source 37, and the like, and outputs detection signals related to these parameters. Input to the controller 40.
制御装置４０には、出力Ｉ／Ｆ４０Ｄを介して、出力部４１Ｂと、ＬＬチャンバ駆動部４２Ｂと、搬送チャンバ駆動部４３Ｂと、合成チャンバ駆動部４４Ｂと、洗浄チャンバ駆動部４５Ｂとが接続されている。出力部４１Ｂは、液晶ディスプレイなどの各種表示装置を有し、エッチングシステム１０の処理状況に関するデータを出力する。 An output unit 41B, an LL chamber driving unit 42B, a transfer chamber driving unit 43B, a synthesis chamber driving unit 44B, and a cleaning chamber driving unit 45B are connected to the control device 40 via an output I / F 40D. Yes. The output unit 41 </ b> B has various display devices such as a liquid crystal display, and outputs data related to the processing status of the etching system 10.
制御装置４０は、ＬＬチャンバ検出部４２Ａから入力される検出信号を利用し、ＬＬチャンバ駆動部４２Ｂに対応する駆動制御信号をＬＬチャンバ駆動部４２Ｂに出力する。ＬＬチャンバ駆動部４２Ｂは、制御装置４０からの駆動制御信号に応答し、収容室１１ｓを減圧あるいは大気開放して基板Ｓの搬入あるいは搬出を可能にする。 The control device 40 uses the detection signal input from the LL chamber detection unit 42A and outputs a drive control signal corresponding to the LL chamber drive unit 42B to the LL chamber drive unit 42B. In response to the drive control signal from the control device 40, the LL chamber drive unit 42B allows the substrate S to be loaded or unloaded by reducing the pressure or opening the storage chamber 11s to the atmosphere.
制御装置４０は、搬送チャンバ検出部４３Ａから入力される検出信号を利用し、搬送チャンバ検出部４３Ａに対応する駆動制御信号を搬送チャンバ駆動部４３Ｂに出力する。搬送チャンバ駆動部４３Ｂは、制御装置４０からの駆動制御信号に応答し、エッチング処理プログラムに従って、基板ＳをＬＬチャンバ１１、搬送チャンバ１２、合成チャンバ１３、洗浄チャンバ１４の順序で搬送する。また、搬送チャンバ駆動部４３Ｂは、合成チャンバ１３と洗浄チャンバ１４との間において、目標処理回数Ｎｐの回数分だけ、基板Ｓの搬送処理を繰り返す。 The control device 40 uses the detection signal input from the transfer chamber detection unit 43A and outputs a drive control signal corresponding to the transfer chamber detection unit 43A to the transfer chamber drive unit 43B. In response to the drive control signal from the control device 40, the transfer chamber drive unit 43B transfers the substrate S in the order of the LL chamber 11, the transfer chamber 12, the synthesis chamber 13, and the cleaning chamber 14 in accordance with the etching processing program. In addition, the transfer chamber driving unit 43B repeats the transfer process of the substrate S between the synthesis chamber 13 and the cleaning chamber 14 by the target process count Np.
制御装置４０は、合成チャンバ検出部４４Ａから入力される検出信号を利用し、合成チャンバ駆動部４４Ｂに対応する駆動制御信号を合成チャンバ駆動部４４Ｂに出力する。合成チャンバ駆動部４４Ｂは、制御装置４０からの駆動制御信号に応答し、入力部４１Ａから入力された合成条件の下でＣＮＴの合成処理を実行する。 The control device 40 uses the detection signal input from the synthesis chamber detection unit 44A and outputs a drive control signal corresponding to the synthesis chamber drive unit 44B to the synthesis chamber drive unit 44B. In response to the drive control signal from the control device 40, the synthesis chamber drive unit 44B executes a CNT synthesis process under the synthesis conditions input from the input unit 41A.
制御装置４０は、洗浄チャンバ検出部４５Ａから入力される検出信号を利用し、洗浄チャンバ駆動部４５Ｂに対応する駆動制御信号を洗浄チャンバ駆動部４５Ｂに出力する。洗浄チャンバ駆動部４５Ｂは、制御装置４０からの駆動制御信号に応答し、入力部４１Ａから入力された洗浄条件の下でＣＮＴの洗浄処理を実行する。 The control device 40 uses the detection signal input from the cleaning chamber detection unit 45A and outputs a drive control signal corresponding to the cleaning chamber drive unit 45B to the cleaning chamber drive unit 45B. In response to the drive control signal from the control device 40, the cleaning chamber drive unit 45B executes a CNT cleaning process under the cleaning conditions input from the input unit 41A.
（磁気デバイスの製造方法）
次に、磁気デバイスの製造方法について以下に説明する。図５〜図７は、それぞれ磁気デバイスの製造方法を示すフローチャートであり、図８〜図１１は、それぞれ磁気デバイスの製造工程を示す工程図である。
(Magnetic device manufacturing method)
Next, a method for manufacturing a magnetic device will be described below. 5 to 7 are flowcharts showing a method of manufacturing a magnetic device, and FIGS. 8 to 11 are process diagrams showing manufacturing steps of the magnetic device.
図５において、まず、磁気デバイスの製造方法は、基板Ｓ上に磁性層を形成する（ステップＳ１１）。すなわち、図８（ａ）に示すように、基板Ｓ上に、所望の磁気デバイスに応じた下地層５０を形成し、その下地層５０上に、スパッタリング法を用いた磁性層５１を形成する。下地層５０には、例えば、ＣＶＤ法を用いたシリコン酸化膜からなる層間絶縁層や、スパッタリング法を用いたアルミニウム膜からなる配線層などを用いることができる。磁性層５１には、鉄（Fe ）、コバルト（Co ）、ニッケル（Ni ）からなる群から
選択される少なくともいずれか一種の元素を含有した単層、あるいは多層構造の磁性体を用いることができる。
In FIG. 5, first, in the method for manufacturing a magnetic device, a magnetic layer is formed on a substrate S (step S11). That is, as shown in FIG. 8A, the base layer 50 corresponding to the desired magnetic device is formed on the substrate S, and the magnetic layer 51 using the sputtering method is formed on the base layer 50. As the underlayer 50, for example, an interlayer insulating layer made of a silicon oxide film using a CVD method, a wiring layer made of an aluminum film using a sputtering method, or the like can be used. For the magnetic layer 51, a single layer containing at least one element selected from the group consisting of iron (Fe), cobalt (Co), and nickel (Ni), or a magnetic material having a multilayer structure can be used. .
図５において、磁性層５１を形成すると、磁性層５１上に所望のパターンに対応するマスクパターン５２を形成する（ステップＳ１２）。すなわち、図８（ｂ）に示すように、磁性層５１上に、エッチングの対象領域のみを露出させたマスクパターン５２を形成する。ここで、エッチングの対象領域を、エッチング領域５１Ｅという。 In FIG. 5, when the magnetic layer 51 is formed, a mask pattern 52 corresponding to a desired pattern is formed on the magnetic layer 51 (step S12). That is, as shown in FIG. 8B, a mask pattern 52 is formed on the magnetic layer 51 to expose only the etching target region. Here, the etching target region is referred to as an etching region 51E.
マスクパターン５２には、例えば、鉄（Fe）、コバルト（Co）、ニッケル（Ni）以外からなる群から選択された少なくとも一つの元素を含有する金属層を用いることができる。金属材料としては、アルミニウム（Al ）、チタン（Ti ）、クロム（Cr ）、銅（Cu ）、ルテニウム（Ru ）、銀（Ag ）、タンタル（Ta ）、金（Au ）が挙げられる。また、マスクパターン５２には、酸化アルミニウム（Al2O3 ）、酸化シリコン（SiO2 ）、酸化マグ
ネシウム（MgO ）からなる絶縁層などを用いることができる。すなわち、マスクパターン５２は、ＣＮＴ処理において、ＣＮＴの核として機能しない材料であって、かつ、磁性層５１との境界に合金層を形成しない材料であればよい。
For the mask pattern 52, for example, a metal layer containing at least one element selected from the group consisting of iron (Fe), cobalt (Co), and nickel (Ni) can be used. Examples of the metal material include aluminum (Al), titanium (Ti), chromium (Cr), copper (Cu), ruthenium (Ru), silver (Ag), tantalum (Ta), and gold (Au). For the mask pattern 52, an insulating layer made of aluminum oxide (Al 2 O 3 ), silicon oxide (SiO 2 ), magnesium oxide (MgO), or the like can be used. That is, the mask pattern 52 may be a material that does not function as a CNT nucleus in the CNT processing and that does not form an alloy layer at the boundary with the magnetic layer 51.
マスクパターン５２の形成方法としては、例えば、リフトオフ法を用いることができる。すなわち、図６において、まず、磁性層５１上にレジストマスクＲＭを形成する（ステップＳ２１）。レジストマスクＲＭは、フォトリソグラフィ法を用いた感光性樹脂などからなるパターンであって、図９（ａ）に示すように、磁性層５１のエッチング領域５１Ｅ
に対応するサイズに形成される。
As a method for forming the mask pattern 52, for example, a lift-off method can be used. That is, in FIG. 6, first, a resist mask RM is formed on the magnetic layer 51 (step S21). The resist mask RM is a pattern made of a photosensitive resin or the like using a photolithography method. As shown in FIG. 9A, the resist mask RM is an etching region 51E of the magnetic layer 51.
It is formed in the size corresponding to.
図６において、レジストマスクＲＭを形成すると、基板Ｓの全面にスパッタリング法を用いた金属層５２Ｍを形成する（ステップＳ２２）。金属層５２Ｍは、鉄（Fe）、コバルト（Co）、ニッケル（Ni）以外からなる群から選択された少なくとも一つの元素を含有する層であって、図９（ｂ）に示すように、磁性層５１上とレジストマスクＲＭ上の双方に形成される。 In FIG. 6, when the resist mask RM is formed, a metal layer 52M using a sputtering method is formed on the entire surface of the substrate S (step S22). The metal layer 52M is a layer containing at least one element selected from the group consisting of iron (Fe), cobalt (Co), and nickel (Ni), and as shown in FIG. It is formed on both the layer 51 and the resist mask RM.
図６において、金属層５２Ｍを形成すると、レジストマスクＲＭをリフトオフし、マスクパターン５２を形成する（ステップＳ２３）。すなわち、レジストマスクＲＭを基板Ｓから剥離し、レジストマスクＲＭと、レジストマスクＲＭ上に形成された金属層５２Ｍとを基板Ｓから除去する。そして、エッチング領域５１Ｅ以外の磁性層５１の領域を覆うマスクパターン５２を形成し、エッチング領域５１Ｅに対応する磁性層５１の領域を露出させる。これによれば、ＣＮＴ処理において、熱的、化学的に安定したマスクパターン５２を、ミリングなどのエッチングを施すことなく形成させることができる。 In FIG. 6, when the metal layer 52M is formed, the resist mask RM is lifted off to form the mask pattern 52 (step S23). That is, the resist mask RM is peeled from the substrate S, and the resist mask RM and the metal layer 52M formed on the resist mask RM are removed from the substrate S. Then, a mask pattern 52 that covers the region of the magnetic layer 51 other than the etching region 51E is formed, and the region of the magnetic layer 51 corresponding to the etching region 51E is exposed. According to this, in the CNT treatment, the thermally and chemically stable mask pattern 52 can be formed without performing etching such as milling.
図５において、マスクパターン５２を形成すると、上記エッチングシステム１０を利用したＣＮＴ処理を実行する（ステップＳ１３）。まず、エッチングシステム１０のＬＬチャンバ１１には、下地層５０、磁性層５１、マスクパターン５２を有した基板Ｓがセットされる。 In FIG. 5, when the mask pattern 52 is formed, CNT processing using the etching system 10 is executed (step S13). First, the substrate S having the base layer 50, the magnetic layer 51, and the mask pattern 52 is set in the LL chamber 11 of the etching system 10.
制御装置４０は、入力部４１Ａから、ＣＮＴの合成条件、ＣＮＴの洗浄条件、目標処理回数Ｎｐなどに関するデータを受信すると、ＬＬチャンバ駆動部４２Ｂ及び搬送チャンバ駆動部４３Ｂを介してＬＬチャンバ１１及び搬送チャンバ１２を駆動し、収容室１１ｓの基板Ｓを合成チャンバ１３に搬送させる。 When the control device 40 receives data relating to the CNT synthesis conditions, the CNT cleaning conditions, the target processing frequency Np, and the like from the input unit 41A, the control device 40 transfers the LL chamber 11 and the transfer through the LL chamber drive unit 42B and the transfer chamber drive unit 43B. The chamber 12 is driven, and the substrate S in the storage chamber 11 s is transferred to the synthesis chamber 13.
制御装置４０は、基板Ｓを合成チャンバ１３に搬入させると、露出するエッチング領域５１Ｅを核としてＣＮＴを合成させる。すなわち、図８（ｃ）に示すように、制御装置４０は、合成チャンバ駆動部４４Ｂを介して、上記合成条件の下でエッチング領域５１ＥにＣＮＴを合成させ、エッチング領域５１Ｅを内包片５１ａとして各ＣＮＴに内包させる。これによって、制御装置４０は、内包片５１ａの分だけ、エッチング領域５１Ｅの磁性層５１を基板Ｓの表面から剥離させることができ、その剥離を、下地層５０の上面で停止させることができる。 When the substrate S is carried into the synthesis chamber 13, the control device 40 synthesizes CNT using the exposed etching region 51 </ b> E as a nucleus. That is, as shown in FIG. 8C, the control device 40 synthesizes CNTs in the etching region 51E under the above synthesis conditions via the synthesis chamber driving unit 44B, and each etching region 51E is included as an inclusion piece 51a. Encapsulated in CNT. Thus, the control device 40 can peel the magnetic layer 51 in the etching region 51E from the surface of the substrate S by the amount of the inclusion piece 51a, and can stop the peeling on the upper surface of the base layer 50.
制御装置４０は、合成チャンバ１３にＣＮＴを合成させると、搬送チャンバ駆動部４３Ｂを介して搬送チャンバ１２を駆動し、合成室１３ｓの基板Ｓを洗浄チャンバ１４に搬送させる。 When the synthesis device 13 synthesizes CNTs, the control device 40 drives the transfer chamber 12 via the transfer chamber drive unit 43B, and transfers the substrate S in the synthesis chamber 13s to the cleaning chamber 14.
制御装置４０は、基板Ｓを洗浄チャンバ１４に搬入させると、洗浄チャンバ駆動部４５Ｂを介して、ＣＮＴを分解除去させる。すなわち、制御装置４０は、図８（ｄ）に示すように、上記洗浄条件の下で洗浄ガスのプラズマ（洗浄用プラズマＰＬＳ）を生成し、エッチング領域５１Ｅに合成したＣＮＴを洗浄用プラズマＰＬＳに晒して分解除去させ、基板Ｓの表面を洗浄させる。これによって、制御装置４０は、内包片５１ａを内包したＣＮＴをエッチング領域５１Ｅから除去させることができ、内包片５１ａの分だけ、エッチング領域５１Ｅをエッチングさせることができる。 When the controller 40 loads the substrate S into the cleaning chamber 14, the controller 40 decomposes and removes the CNTs via the cleaning chamber drive unit 45B. That is, as shown in FIG. 8D, the control device 40 generates a cleaning gas plasma (cleaning plasma PLS) under the above-described cleaning conditions, and converts the CNT synthesized in the etching region 51E into the cleaning plasma PLS. The surface of the substrate S is cleaned by exposing it to decomposition and removal. As a result, the control device 40 can remove the CNT containing the inclusion piece 51a from the etching region 51E, and can etch the etching region 51E by the amount of the inclusion piece 51a.
この際、エッチング領域５１Ｅに合成されるＣＮＴの殆どは、互いに離間する位置から成長を開始する。そのため、図８（ｄ）に示すように、エッチング領域５１Ｅには、触媒として利用されない島状の磁性層５１が残渣部５１ｂとして残存する。そこで、上記ＣＮＴ処理においては、目標処理回数Ｎｐを２回以上に設定し、目標処理回数Ｎｐの分だけ、
ＣＮＮＴの合成処理とＣＮＴの洗浄処理とを交互に繰り返すことが好ましい。
At this time, most of the CNTs synthesized in the etching region 51E start to grow from positions separated from each other. Therefore, as shown in FIG. 8D, the island-shaped magnetic layer 51 that is not used as a catalyst remains as a residue 51b in the etching region 51E. Therefore, in the CNT process, the target process number Np is set to 2 or more, and the target process number Np is set to
It is preferable to repeat the CNNT synthesis process and the CNT cleaning process alternately.
すなわち、制御装置４０は、図７に示すように、そのＣＮＴ処理において、まず、実処理回数Ｎａとして初期値“０”を設定する（ステップＳ３１）。
制御装置４０は、実処理回数Ｎａを初期値に設定すると、上記合成条件の下で、エッチング領域５１Ｅに合成ガスを供給し、ＣＮＴを合成させる（ステップＳ３２）。また、制御装置４０は、ＣＮＴを合成させると、入力された洗浄条件の下でＣＮＴを洗浄用プラズマＰＬＳに晒し、内包片５１ａを内包したＣＮＴを分解除去させる（ステップＳ３３）。このとき、エッチング領域５１Ｅには、触媒として利用されない磁性層５１が残渣部５１ｂを形成する。
That is, as shown in FIG. 7, in the CNT processing, the control device 40 first sets an initial value “0” as the actual processing count Na (step S31).
When the actual processing number Na is set to the initial value, the control device 40 supplies the synthesis gas to the etching region 51E under the above synthesis condition to synthesize CNT (step S32). Further, when the control device 40 synthesizes the CNT, it exposes the CNT to the cleaning plasma PLS under the input cleaning conditions, and decomposes and removes the CNT including the inclusion piece 51a (step S33). At this time, the magnetic layer 51 not used as a catalyst forms a residue 51b in the etching region 51E.
制御装置４０は、ＣＮＴの洗浄処理を実行させて１回目のＣＮＴ処理を終了すると、実処理回数Ｎａに “１”を加え、実処理回数Ｎａを更新させる（ステップＳ３４）。そし
て、制御装置４０は、実処理回数Ｎａを更新させると、実処理回数Ｎａが目標処理回数Ｎｐに到達したか否かを判断し、実処理回数Ｎａが目標処理回数Ｎｐに到達するまでＣＮＴ処理を実行させる（ステップＳ３５においてＮｏ）。
When the control device 40 executes the CNT cleaning process and ends the first CNT process, the control apparatus 40 adds “1” to the actual process number Na and updates the actual process number Na (step S34). When the actual processing number Na is updated, the control device 40 determines whether or not the actual processing number Na has reached the target processing number Np, and performs CNT processing until the actual processing number Na reaches the target processing number Np. (No in step S35).
すなわち、制御装置４０は、図１０（ａ）に示すように、エッチング領域５１Ｅに残存する磁性層５１を核としたＣＮＴを目標処理回数Ｎｐの分だけ合成し、エッチング領域５１Ｅに残存するエッチング領域５１Ｅの全てを内包片５１ａとして基板Ｓ上から剥離させる。また、制御装置４０は、図１０（ｂ）に示すように、ＣＮＴを合成するたびに、基板Ｓの表面を洗浄用プラズマＰＬＳに晒し、エッチング領域５１Ｅに残存する残渣部５１ｂが無くなるまでＣＮＴを除去させる。 That is, as shown in FIG. 10A, the control device 40 synthesizes CNTs having the magnetic layer 51 remaining in the etching region 51E as a nucleus for the target number of times Np, and the etching region remaining in the etching region 51E. All of 51E is peeled off from the substrate S as an inclusion piece 51a. Further, as shown in FIG. 10B, the control device 40 exposes the surface of the substrate S to the cleaning plasma PLS every time the CNTs are synthesized, and the CNTs are removed until there is no residue 51b remaining in the etching region 51E. Let it be removed.
そして、制御装置４０は、実処理回数Ｎａが目標処理回数Ｎｐに到達するとき、搬送チャンバ駆動部４３Ｂを介して、洗浄室１４ｓの基板ＳをＬＬチャンバ１１に搬入させ、ＣＮＴ処理を終了させる。これによって、制御装置４０は、エッチング不良を回避させることができ、エッチング領域５１Ｅを確実にエッチングさせることができる。 Then, when the actual processing number Na reaches the target processing number Np, the control device 40 loads the substrate S in the cleaning chamber 14s into the LL chamber 11 via the transfer chamber driving unit 43B and ends the CNT processing. As a result, the control device 40 can avoid the etching failure and can reliably etch the etching region 51E.
（磁気デバイス）
次に、上記磁気デバイスの製造方法を用いて製造した磁気デバイスとしての磁気メモリについて説明する。図１１は、磁気メモリ６０を示す概略断面図である。
(Magnetic device)
Next, a magnetic memory as a magnetic device manufactured using the method for manufacturing a magnetic device will be described. FIG. 11 is a schematic sectional view showing the magnetic memory 60.
磁気メモリ６０の基板Ｓには、薄膜トランジスタＴｒが形成されている。薄膜トランジスタＴｒの拡散層ＬＤは、コンタクトプラグＣＰ、配線ＭＬ、下部電極層６１を介して磁気抵抗素子６２に接続されている。 A thin film transistor Tr is formed on the substrate S of the magnetic memory 60. The diffusion layer LD of the thin film transistor Tr is connected to the magnetoresistive element 62 through the contact plug CP, the wiring ML, and the lower electrode layer 61.
磁気抵抗素子６２は、例えば、ＴＭＲ素子もしくはＧＭＲ素子であって、下部電極層６１の上側に積層された磁気固定層６３と、磁気固定層６３に積層されたトンネル障壁層６４と、トンネル障壁層６４に積層された磁気自由層６５とからなる。 The magnetoresistive element 62 is, for example, a TMR element or a GMR element, and includes a magnetic fixed layer 63 stacked on the upper side of the lower electrode layer 61, a tunnel barrier layer 64 stacked on the magnetic fixed layer 63, and a tunnel barrier layer. 64, and a magnetic free layer 65 laminated on 64.
磁気抵抗素子６２の下側には、下部電極層６１の下方に離間するワード線ＷＬが配設されている。ワード線ＷＬは、紙面に対して垂直方向に延びる帯状に形成されている。また、磁気抵抗素子６２の上側には、ワード線ＷＬと直交する方向に延びる帯状のビット線ＢＬが配設されている。すなわち、磁気抵抗素子６２は、互いに直交するワード線ＷＬとビット線ＢＬとの間に配設されている。 A word line WL spaced below the lower electrode layer 61 is disposed below the magnetoresistive element 62. The word line WL is formed in a strip shape extending in a direction perpendicular to the paper surface. Further, on the upper side of the magnetoresistive element 62, a band-like bit line BL extending in a direction orthogonal to the word line WL is disposed. That is, the magnetoresistive element 62 is disposed between the word line WL and the bit line BL which are orthogonal to each other.
磁気抵抗素子６２は、下部電極層６１の上側に、磁気固定層６３、トンネル障壁層６４、磁気自由層６５を積層し、これら磁気固定層６３、トンネル障壁層６４、磁気自由層６５にエッチングを施すことによって形成されている。磁気固定層６３と磁気自由層６５は
、上記エッチングシステム１０を用いたエッチング処理によって形成されている。したがって、磁気メモリ６０は、磁気固定層６３と下部電極層６１との間のエッチングの選択性と、磁気自由層６５とトンネル障壁層６４との間のエッチングの選択性とを十分に確保することができる。これによって、磁気メモリ６０は、各磁性層に対し、その磁気特性を損なうことなく、膜厚やサイズに応じた微細加工を施すことができ、その生産性を向上させることができる。
In the magnetoresistive element 62, a magnetic fixed layer 63, a tunnel barrier layer 64, and a magnetic free layer 65 are stacked on the upper side of the lower electrode layer 61, and the magnetic fixed layer 63, the tunnel barrier layer 64, and the magnetic free layer 65 are etched. It is formed by applying. The magnetic pinned layer 63 and the magnetic free layer 65 are formed by an etching process using the etching system 10. Therefore, the magnetic memory 60 sufficiently ensures the etching selectivity between the magnetic pinned layer 63 and the lower electrode layer 61 and the etching selectivity between the magnetic free layer 65 and the tunnel barrier layer 64. Can do. As a result, the magnetic memory 60 can perform fine processing corresponding to the film thickness and size without impairing the magnetic characteristics of each magnetic layer, and the productivity can be improved.
（実施例）
次に、実施例を挙げて本発明の効果を説明する。図１２は、上記ＣＮＴ処理を用いて基板Ｓ上に合成させたＣＮＴを示すＳＥＭ画像である。
(Example)
Next, the effects of the present invention will be described with reference to examples. FIG. 12 is an SEM image showing CNT synthesized on the substrate S using the CNT treatment.
シリコン酸化膜を下地層５０として有したシリコン基板を基板Ｓとして用い、膜厚が２０ｎｍのコバルト鉄（CoFe ）膜からなる磁性層５１と、膜厚が５０ｎｍの金（Au ）膜からなるマスクパターン５２を得た。 A silicon substrate having a silicon oxide film as an underlayer 50 is used as the substrate S, and a magnetic layer 51 made of a cobalt iron (CoFe) film having a thickness of 20 nm and a mask pattern made of a gold (Au) film having a thickness of 50 nm. 52 was obtained.
次いで、マスクパターン５２の形成された基板Ｓを、エッチングシステム１０の合成チャンバ１３に搬入した。そして、エチレンと水素の混合ガスを合成ガスとして用い、基板Ｓの温度を５５０℃に昇温してＣＮＴを合成させ、基板Ｓの断面ＳＥＭ像を観察した。また、ＣＮＴの形成された基板Ｓを、合成チャンバ１３から洗浄チャンバ１４に搬送した。そして、水素プラズマを洗浄用プラズマＰＬＳとして用い、エッチング領域５１Ｅに形成されたＣＮＴを基板Ｓ上から除去した。 Next, the substrate S on which the mask pattern 52 was formed was carried into the synthesis chamber 13 of the etching system 10. Then, using a mixed gas of ethylene and hydrogen as a synthesis gas, the temperature of the substrate S was raised to 550 ° C. to synthesize CNT, and a cross-sectional SEM image of the substrate S was observed. Further, the substrate S on which the CNTs were formed was transferred from the synthesis chamber 13 to the cleaning chamber 14. Then, hydrogen plasma was used as the cleaning plasma PLS, and the CNTs formed in the etching region 51E were removed from the substrate S.
図１２において、ＣＮＴは、エッチング領域５１Ｅにのみ形成され、磁性層５１は、マスクパターン５２の下側にのみ存在している。この結果、ＣＮＴの形成によって、エッチング領域５１Ｅに対応する磁性層５１のみが選択的に下地層５０から剥離されることが分かる。 In FIG. 12, the CNT is formed only in the etching region 51E, and the magnetic layer 51 exists only below the mask pattern 52. As a result, it can be seen that only the magnetic layer 51 corresponding to the etching region 51E is selectively separated from the underlayer 50 by the formation of the CNTs.
また、このＣＮＴによるエッチング量は、磁性層５１のシート抵抗値からも確認できる。すなわち、ＣＮＴ処理の前後において、エッチング領域５１Ｅを挟む磁性層５１のシート抵抗値を比較し、そのシート抵抗値の増加によって、エッチング量の増加を確認できる。本実施例においては、ＣＮＴ処理の前後において、シート抵抗値が１０４［Ω／□］以上増加し、エッチング領域５１Ｅの磁性層５１が十分にエッチングされていることが分かる。 The amount of etching by CNT can also be confirmed from the sheet resistance value of the magnetic layer 51. That is, before and after the CNT treatment, the sheet resistance value of the magnetic layer 51 sandwiching the etching region 51E is compared, and the increase in the etching amount can be confirmed by the increase in the sheet resistance value. In this example, the sheet resistance value increases by 10 4 [Ω / □] or more before and after the CNT treatment, and it can be seen that the magnetic layer 51 in the etching region 51E is sufficiently etched.
上記実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）上記実施形態においては、基板Ｓ上に、鉄、コバルト、ニッケルからなる群から選択される少なくとも一種の元素を含有した磁性層５１と、磁性層５１のエッチング領域５１Ｅを露出するマスクパターン５２を形成する。そして、エッチング領域５１Ｅに対応する磁性層５１を核にして内包片５１ａを内包したＣＮＴを成長させた後、同ＣＮＴを基板Ｓ上から除去させた。
According to the said embodiment, there exist the following effects.
(1) In the above embodiment, the mask pattern exposing the etching region 51E of the magnetic layer 51 and the magnetic layer 51 containing at least one element selected from the group consisting of iron, cobalt, and nickel on the substrate S. 52 is formed. Then, after growing the CNT including the inclusion piece 51a with the magnetic layer 51 corresponding to the etching region 51E as the nucleus, the CNT was removed from the substrate S.
したがって、基板Ｓの表面において、ＣＮＴの核となる磁性層５１のみを、選択的に除去させることができる、すなわち選択的にエッチングさせることができる。この結果、磁性層５１に対し、その磁気特性を損なうことなく、膜厚やサイズに応じた微細加工を施すことができる。ひいては、磁気デバイスの生産性を向上させることができる。 Therefore, on the surface of the substrate S, only the magnetic layer 51 serving as the CNT nucleus can be selectively removed, that is, selectively etched. As a result, it is possible to finely process the magnetic layer 51 according to the film thickness and size without impairing the magnetic properties. As a result, the productivity of the magnetic device can be improved.
（２）上記実施形態においては、リフトオフ法を用いてマスクパターン５２を形成し、マスクパターン５２を、鉄、コバルト、ニッケル以外からなる群から選択される少なくとも一種の元素からなる金属層５２Ｍによって構成した。したがって、ＣＮＴの合成処理において、マスクパターン５２は、ＣＮＴの核となり得ない。そのため、磁性層５１の非エ
ッチング領域が、マスクパターン５２によって確実に保護される。さらには、マスクパターン５２として、磁性層５１よりも熱的、化学的に安定した材料を選択させることができる。ひいては、ＣＮＴ処理を用いた磁性層５１のエッチングを、より安定した条件の下で行うことができる。
(2) In the above embodiment, the mask pattern 52 is formed by using the lift-off method, and the mask pattern 52 is configured by the metal layer 52M made of at least one element selected from the group consisting of other than iron, cobalt, and nickel. did. Therefore, in the CNT synthesis process, the mask pattern 52 cannot be a nucleus of the CNT. Therefore, the non-etched region of the magnetic layer 51 is reliably protected by the mask pattern 52. Furthermore, a material that is more thermally and chemically stable than the magnetic layer 51 can be selected as the mask pattern 52. As a result, the etching of the magnetic layer 51 using the CNT treatment can be performed under more stable conditions.
（３）上記実施形態においては、ＣＮＴ処理の処理回数を予め目標処理回数Ｎｐとして設定し、ＣＮＴ処理の実処理回数Ｎａが目標処理回数ＮｐになるまでＣＮＴ処理を繰り返し実行した。したがって、エッチング領域５１Ｅに形成される残渣部５１ｂを確実に分解除去させることができ、エッチング領域５１Ｅの全てを、より確実にエッチングさせることができる。 (3) In the above embodiment, the number of CNT processes is set as the target process number Np in advance, and the CNT process is repeatedly executed until the actual process number Na of CNT processes reaches the target process number Np. Therefore, the residue 51b formed in the etching region 51E can be reliably decomposed and removed, and the entire etching region 51E can be more reliably etched.
尚、上記実施形態は、以下の態様で実施してもよい。
・上記実施形態においては、合成チャンバ１３によってＣＮＴの合成処理を実行し、洗浄チャンバ１４によってＣＮＴの洗浄処理を実行する構成にした。これに限らず、例えば、ＣＮＴの合成処理とＣＮＴの洗浄処理とを同一のチャンバによって実行させる構成にしてもよい。
In addition, you may implement the said embodiment in the following aspects.
In the above embodiment, the CNT synthesis process is executed by the synthesis chamber 13 and the CNT cleaning process is executed by the cleaning chamber 14. For example, the CNT synthesis process and the CNT cleaning process may be executed by the same chamber.
・上記実施形態においては、ＣＮＴを洗浄用プラズマＰＬＳに晒して分解除去させる構成にした。これに限らず、例えば、基板Ｓの表面に所定の洗浄液を供給し、ＣＮＴを基板Ｓ上から除去させる構成にしてもよい。 In the above embodiment, the CNTs are exposed to the cleaning plasma PLS and decomposed and removed. For example, a configuration in which a predetermined cleaning liquid is supplied to the surface of the substrate S and the CNTs are removed from the substrate S may be employed.
・上記実施形態においては、合成ガスにマイクロ波を照射してＣＮＴを合成させる構成にした。これに限らず、例えば、合成ガスの熱反応のみによってＣＮＴを合成させる構成にしてもよい。 -In the said embodiment, it was set as the structure which irradiates a synthesis gas with a microwave and synthesize | combines CNT. For example, the structure may be such that CNTs are synthesized only by a thermal reaction of synthesis gas.
・上記実施形態においては、磁気デバイスを磁気メモリとして説明したが、これに限らず、例えば、磁気デバイスをＨＤＤの磁気ヘッドや磁気センサなどに具体化してもよい。 In the above embodiment, the magnetic device is described as a magnetic memory. However, the present invention is not limited to this. For example, the magnetic device may be embodied as a magnetic head or a magnetic sensor of an HDD.
ＰＬＳ…洗浄用プラズマ、ＲＭ…レジストパターンとしてのレジストマスク、Ｓ…基板、１０…磁気デバイスの製造装置としてのエッチングシステム、１３…炭素繊維形成手段を構成する合成チャンバ、１４…炭素繊維除去手段を構成する洗浄チャンバ、３２…プラズマ生成手段を構成する高周波電源、４０…制御手段を構成する制御装置、５１…磁性層、５２…マスクパターン、６０…磁気デバイスとしての磁気メモリ。 PLS: Plasma for cleaning, RM: Resist mask as resist pattern, S: Substrate, 10: Etching system as manufacturing device of magnetic device, 13: Synthesis chamber constituting carbon fiber forming means, 14: Carbon fiber removing means A cleaning chamber to constitute, 32... A high frequency power source constituting plasma generating means, 40 to a control device constituting control means, 51 to a magnetic layer, 52 to mask pattern, 60 to magnetic memory as a magnetic device.
Claims (7)
前記磁性層上に、前記磁性層の一部を露出する開口を有したマスクを形成する工程と、
前記開口から露出する前記磁性層を核にして前記開口に気相成長炭素繊維を成長させ、前記開口から露出する前記磁性層を前記気相成長炭素繊維に内包させる工程と、
前記気相成長炭素繊維を前記基板から除去して前記気相成長炭素繊維の核となる磁性層のみを選択的にエッチングする工程と、
を備えたことを特徴とする磁気デバイスの製造方法。 Forming a magnetic layer containing at least one element selected from the group consisting of iron, cobalt, and nickel on a substrate;
Forming a mask having an opening exposing a part of the magnetic layer on the magnetic layer;
Causing the vapor-grown carbon fiber to grow in the opening with the magnetic layer exposed from the opening as a nucleus, and encapsulating the magnetic layer exposed from the opening in the vapor-grown carbon fiber;
Removing the vapor-grown carbon fiber from the substrate and selectively etching only a magnetic layer serving as a nucleus of the vapor-grown carbon fiber ;
A method for manufacturing a magnetic device, comprising:
前記マスクは、鉄、コバルト、ニッケル以外からなる群から選択される少なくとも一種の元素を含有した金属層からなり、
前記マスクを形成する工程は、
前記開口に対応するレジストパターンを前記磁性層上に形成する工程と、
前記レジストパターン上と前記磁性層上に前記金属層を形成する工程と、
前記レジストパターンをリフトオフする工程と、
を備えたことを特徴とする磁気デバイスの製造方法。 A method of manufacturing a magnetic device according to claim 1,
The mask is made of a metal layer containing at least one element selected from the group consisting of iron, cobalt, and nickel.
The step of forming the mask includes
Forming a resist pattern corresponding to the opening on the magnetic layer;
Forming the metal layer on the resist pattern and on the magnetic layer;
Lifting off the resist pattern;
A method for manufacturing a magnetic device, comprising:
前記気相成長炭素繊維を前記基板から除去して前記気相成長炭素繊維の核となる磁性層のみを選択的にエッチングする工程は、
前記基板の表面を水素プラズマと酸素プラズマの少なくともいずれか一方に晒すこと、を特徴とする磁気デバイスの製造方法。 A method of manufacturing a magnetic device according to claim 1 or 2,
Removing the vapor-grown carbon fiber from the substrate and selectively etching only a magnetic layer serving as a nucleus of the vapor-grown carbon fiber ,
A method of manufacturing a magnetic device, wherein the surface of the substrate is exposed to at least one of hydrogen plasma and oxygen plasma.
前記気相成長炭素繊維を前記開口から除去した後、前記開口に残存する前記磁性層を核にして前記開口に再び気相成長炭素繊維を成長させ、残存する前記磁性層を前記気相成長炭素繊維に内包させる工程と、
前記気相成長炭素繊維を再び前記基板から除去して該気相成長炭素繊維の核となる磁性
層のみを選択的にエッチングする工程と、
をさらに備えたことを特徴とする磁気デバイスの製造方法。 A method for manufacturing a magnetic device according to any one of claims 1 to 3,
After the vapor grown carbon fiber is removed from the opening, the vapor grown carbon fiber is grown again in the opening with the magnetic layer remaining in the opening as a nucleus, and the remaining magnetic layer is grown in the vapor grown carbon. A process of encapsulating in fiber;
The vapor-grown carbon fiber is removed from the substrate again, and the magnetism that becomes the nucleus of the vapor-grown carbon fiber
Selectively etching only the layer ;
A method of manufacturing a magnetic device, further comprising:
前記基板上に気相成長炭素繊維を成長させる炭素繊維形成手段と、
前記基板上から前記気相成長炭素繊維を除去する炭素繊維除去手段と、
前記炭素繊維形成手段を駆動し、前記磁性層上に形成されたマスクの開口から露出する前記磁性層を核にして前記気相成長炭素繊維を成長させて、前記開口から露出する前記磁性層を前記気相成長炭素繊維に内包させ、前記炭素繊維除去手段を駆動し、前記気相成長炭素繊維を前記基板から除去して前記気相成長炭素繊維の核となる磁性層のみを選択的にエッチングさせる制御手段と、
を備えたことを特徴とする磁気デバイスの製造装置。 A magnetic device manufacturing apparatus having a magnetic layer containing at least one element selected from the group consisting of iron, cobalt, and nickel on a substrate,
Carbon fiber forming means for growing vapor grown carbon fibers on the substrate;
Carbon fiber removing means for removing the vapor-grown carbon fiber from the substrate;
The carbon fiber forming means is driven to grow the vapor-grown carbon fiber using the magnetic layer exposed from the opening of the mask formed on the magnetic layer as a nucleus, and to expose the magnetic layer exposed from the opening. Enclosed in the vapor-grown carbon fiber, drives the carbon fiber removing means, removes the vapor-grown carbon fiber from the substrate, and selectively etches only the magnetic layer serving as the nucleus of the vapor-grown carbon fiber Control means for causing
An apparatus for manufacturing a magnetic device, comprising:
前記炭素繊維除去手段は、
水素プラズマと酸素プラズマの少なくともいずれか一方を生成するプラズマ生成手段を備え、
前記制御手段は、
前記炭素繊維除去手段を駆動して、前記基板の表面を前記水素プラズマと前記酸素プラズマの少なくともいずれか一方に晒し、前記気相成長炭素繊維を前記基板から除去して前記気相成長炭素繊維の核となる磁性層のみを選択的にエッチングさせること、
を特徴とする磁気デバイスの製造装置。 An apparatus for manufacturing a magnetic device according to claim 5,
The carbon fiber removing means includes
Comprising plasma generating means for generating at least one of hydrogen plasma and oxygen plasma,
The control means includes
The carbon fiber removing means is driven to expose the surface of the substrate to at least one of the hydrogen plasma and the oxygen plasma, and the vapor grown carbon fiber is removed from the substrate to remove the vapor grown carbon fiber. Selectively etching only the core magnetic layer ;
An apparatus for manufacturing a magnetic device.
前記制御手段は、
前記気相成長炭素繊維を前記開口から除去させた後、前記炭素繊維形成手段を駆動し、前記開口に残存する前記磁性層を核にして再び前記気相成長炭素繊維を成長させて、残存する前記磁性層を前記気相成長炭素繊維に内包させ、前記炭素繊維除去手段を駆動し、前記気相成長炭素繊維を再び前記基板から除去して該気相成長炭素繊維の核となる磁性層のみを選択的にエッチングさせること、
を特徴とする磁気デバイスの製造装置。 An apparatus for manufacturing a magnetic device according to claim 5 or 6,
The control means includes
After the vapor-grown carbon fiber is removed from the opening, the carbon fiber forming means is driven to grow the vapor-grown carbon fiber again with the magnetic layer remaining in the opening as a nucleus to remain. The magnetic layer is encapsulated in the vapor-grown carbon fiber, the carbon fiber removing means is driven, the vapor-grown carbon fiber is removed from the substrate again, and only the magnetic layer serving as the nucleus of the vapor-grown carbon fiber Selectively etching ,
An apparatus for manufacturing a magnetic device.
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