利用報告書 / User's Report | ARIM Japan公式ホームページ_マテリアル先端リサーチインフラ

【公開日：2023.07.28】【最終更新日：2023.05.29】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

22AT0037

利用課題名 / Title

新磁性素子加工用カーボンハードマスクの作製

利用した実施機関 / Support Institute

産業技術総合研究所

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

外部利用/External Use

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

磁性素子,カーボンハードマスク,磁性膜(MTJ)

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

大沢裕一

所属名 / Affiliation

YODA-S株式会社

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

天野春香,山﨑裕一,落合隆夫

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

利用形態 / Support Type

（主 / Main）技術補助/Technical Assistance（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

AT-093：高速電子ビーム描画装置（エリオニクス）
AT-004：電界放出形走査電子顕微鏡[S4800_FE-SEM]
AT-018：反応性イオンエッチング装置 (RIE)

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

　新磁性素子加工向けのハードマスク（HM）の形成条件を求める．HM材料としてスパッタカーボン(C)，パターン露光は電子線描画，C膜加工はReactive Ion Etching (RIE)を用いた．

実験 / Experimental

・使用装置
【NPF093】高速電子ビーム描画装置(エリオニクス)，【NPF004】電界放出形走査電子顕微鏡[S4800_FE-SEM]，【NPF018】反応性イオンエッチング装置 (RIE)，【NPF022】UVオゾンクリーナー

・実験方法：
①C-HM膜成膜：磁性膜(MTJ)上にスパッタによりカーボン膜(150nm)/Si膜(10nm)を形成．②電子線描画(Fig. 1 (a))： UVオゾンクリーナーでSi膜表面洗浄した後，ma-Nネガ型電子線レジスト(EBR)を塗布．エリオニクスにてドーズ量を振って描画の後，NMD3現像液にて現像．EBRパターン評価を走査電子顕微鏡（FE-SEM）にて行う．③ハードマスク加工：EBRパターンをマスクにSiをイオンビームエッチング Fig. 1 (b))，さらにカーボン膜をRIE装置にてパターニングしFig. 1 (c): O₂ガス, 100W, 10Pa, 4分)，FE-SEMにてハードマスク形状を観察した．基板は3インチSi基板を用いた．

結果と考察 / Results and Discussion

　描画条件出しの結果をFig. 2に示す．Dose条件として700～1000 μC/cm²を振った結果，今回は900μC/cm²にて試作適用可能な条件となった．
　Fig. 3 (a)にＥＢ描画後のFE-SEM像を示す．側壁に荒れた部分がまだ残存しているがC膜加工は可能と判断し，Si膜のエッチングに引き続きC膜のRIEを行った(b)．(a)での側壁荒れはRIE加工にて増加したがC-HMが加工されていることがわかる．

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

Fig. 1. Schematic illustration of C-HM patterning.

Fig. 2. Electron-beam dose condition

Fig. 3. SEM observation after EB draw (a), and C-HM patterning (b).

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

　今後は加工エッジ荒れの低減やRIE後の表面残渣の改善が課題である．

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件