[發明專利]氧化處理設備

無效

• 申請號: 201010592323.6
• 申請日: 2008-12-26
• 公開（公告）號: CN102011104A
• 公開（公告）日: 2011-04-13
• 發明（設計）人: 山本久;芝本雅弘
• 申請（專利權）人: 佳能安內華股份有限公司
• 主分類號: C23C16/448
• 分類號: C23C16/448
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;張會華

本申請是申請號為200810189212.3的分案申請，原申請的申請日為2008年12月26日，發明名稱為“使用蒸汽供給設備的基板加工”。

技術領域

本發明涉及用于供給蒸汽的蒸汽供給設備、基板加工設備、使用該基板加工設備的基板加工方法、電子器件的制造方法、以及使用該電子器件的制造方法制造的電子器件。

背景技術

許多現代電子器件都使用氧化膜或含有氧化物的膜。例如，安裝在磁電阻隨機存儲器(magnetroresistive?random?access?memory，MRAM)和硬盤驅動器(HDD)的磁頭上的隧穿磁電阻(tunneling?magnetoresistance)器件使用兩個磁膜之間的厚度僅為幾個原子層的氧化物(例如，氧化鋁和氧化鎂)。在HDD的磁記錄介質中，含有氧化物(例如，SiO₂)的CoCrPt磁膜是用于垂直磁記錄系統的主流。此外，目前被積極研發的電阻式隨機存儲器RAM(RRAM)也使用金屬合金氧化物或者氧化薄膜作為記錄膜。

下一代HDD磁頭必需實現元件的低電阻，因此，通過使電流垂直于膜表面流動而工作的電流垂直于平面巨磁阻(current?perpendicular?to?plane?giant?magnetroresistive，CPP-GMR)膜成為首選。在該元件中，為了獲得期望的磁電阻特性，磁性層之間存在的無磁間隔層必需被制成由氧化物和金屬構成的粒狀結構。然而，在當前的膜成形技術中，膜結構的波動很大，這引起元件的耐久性問題。

設計氧化物或含有氧化物的膜的膜成形，使得這些電子器件以高可靠性運轉。例如，根據美國專利No.7033685，為了形成Co基粒狀磁膜，使Ar濺射氣體與極少量的氧氣或氮氣混和從而進行反應濺射。這樣，在Co基磁晶體粒子的附近，形成氧化層，從而妨礙了磁晶體粒子之間的磁相互作用，并且減少了介質噪音，認為能夠以低成本制造具有高信噪比的磁記錄介質。

此外，在美國專利No.5302493中，為了提高磁光記錄介質的特性，使用在膜成形過程中向真空裝置中導入對反應氧化處理有效的氧氣、二氧化碳、蒸汽氣體等的方法。結果，膜表面變得均勻，并且也提高了輸出。

此外，需要精確基板加工的其它電子器件包括具有隧穿磁電阻膜(以下稱為TMR膜)的磁阻式隨機存儲器(以下稱為MRAM)。圖9是電子器件的典型結構的示意圖。例如在日本特開2005-101441號公報中公開了這種結構。從基板51側按照籽晶層52、底層53、反鐵磁性層54、磁固著層(magnetic?pinned?layer)55、阻擋層(barrier?layer)56、磁自由層57和蓋層58的順序形成多層膜。

在該器件中，通過與反鐵磁性層54的交換耦合來固定磁固著層55的磁矩的方向。另一方面，能夠由外部信號改變磁自由層57的磁矩的方向。當磁固著層55的磁矩的方向和磁自由層57的磁矩的方向匹配時，能夠使電流容易地流過存在于磁固著層55和磁自由層57之間的阻擋層56，換句話說，電阻小。另一方面，當磁固著層55的磁矩的方向和磁自由層57的磁矩的方向不匹配并且朝向彼此相反的方向時，使得電流很難流過存在于磁固著層55和磁自由層57之間的阻擋層56，換句話說，電阻大。具有TMR膜的MRAM根據電阻的變化來存儲信息。此外，HDD磁頭也使用TMR膜，并且已被投放市場。

在具有TMR膜的MRAM的制造過程中，阻擋層56的膜品質極大地影響最終性能。當阻擋層56包括氧化鋁(AI₂O₃)、氧化鎂(MgO)等時，這些氧化膜必需滿足化學計量比以實現較高的性能。

專利文獻：美國專利No.7,033,685

美國專利No.5,302,493

日本特開2005-101441號公報

然而，例如，存在不容易控制如阻擋層的氧化等基板加工的問題。

作為解決該問題的手段，考慮到以下手段。這里，將僅對氧化加工進行說明。

1)由質量流量控制器直接供給氧氣。

2)大氣(atmosphere)泄漏，由氧氣和氧氣中含有的水進行氧化。

3)由液體質量流量控制器供給水。

在工藝1)中，由于氧氣是強氧化劑，因此，僅少量多的氧氣就會引起過氧化，但是如果氧氣很少，則會發生氧氣不足的情形。也就是說，存在很難控制的問題。

在工藝2)中，由于也用作氧化劑的水的供給量由于大氣的水分波動而波動，與工藝1)類似，引起很難控制的問題。