氧化处理设备制造技术

提供了一种氧化处理设备，其包括：真空室，其用于容纳待氧化的处理材料；汽化材料供给保持件，其上保持固态或液态的汽化材料，所述汽化材料供给保持件设置在所述真空室内，并且直接暴露在所述真空室内的气氛下；冷却器，其连接至所述汽化材料供给保持件，用于冷却所述汽化材料供给保持件；压力测量单元，其用于测量氧化蒸汽在所述真空室内的气氛下的压力；以及冷却器控制器，其响应所述压力测量单元测得的压力值，用于操作所述冷却器以控制所述汽化材料供给保持件的温度，使得所述真空室内的气氛下的氧化压力维持在预定值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于供给蒸汽的蒸汽供给设备、基板加工设备、使用该基板加工设 备的基板加工方法、电子器件的制造方法、以及使用该电子器件的制造方法制造的电子 器件。
技术介绍
许多现代电子器件都使用氧化膜或含有氧化物的膜。例如，安装在磁电阻随机 存储器(magnetroresistive random access memory, MRAM)和硬盘驱动器(HDD)的磁头 上的隧穿磁电阻(tunneling magnetoresistance)器件使用两个磁膜之间的厚度仅为几个原子 层的氧化物(例如，氧化铝和氧化镁)。在HDD的磁记录介质中，含有氧化物(例如， SiO2)的CoCrPt磁膜是用于垂直磁记录系统的主流。此外，目前被积极研发的电阻式随 机存储器RAM(RRAM)也使用金属合金氧化物或者氧化薄膜作为记录膜。下一代HDD磁头必需实现元件的低电阻，因此，通过使电流垂直于膜表面流 动而工作的电流垂直于平面巨磁阻(current perpendicular to plane giant magnetroresistive, CPP-GMR)膜成为首选。在该元件中，为了获得期望的磁电阻特性，磁性层之间存在 的无磁间隔层必需被制成由氧化物和金属构成的粒状结构。然而，在当前的膜成形技术 中，膜结构的波动很大，这引起元件的耐久性问题。设计氧化物或含有氧化物的膜的膜成形，使得这些电子器件以高可靠性运转。 例如，根据美国专利Νο.7033685，为了形成Co基粒状磁膜，使Ar溅射气体与极少量的 氧气或氮气混和从而进行反应溅射。这样，在Co基磁晶体粒子的附近，形成氧化层，从 而妨碍了磁晶体粒子之间的磁相互作用，并且减少了介质噪音，认为能够以低成本制造 具有高信噪比的磁记录介质。此外，在美国专利Νο.5302493中，为了提高磁光记录介质的特性，使用在膜 成形过程中向真空装置中导入对反应氧化处理有效的氧气、二氧化碳、蒸汽气体等的方 法。结果，膜表面变得均勻，并且也提高了输出。此外，需要精确基板加工的其它电子器件包括具有隧穿磁电阻膜(以下称为 TMR膜)的磁阻式随机存储器(以下称为MRAM)。图9是电子器件的典型结构的示 意图。例如在日本特开2005-101441号公报中公开了这种结构。从基板51侧按照籽 晶层52、底层53、反铁磁性层54、磁固着层(magnetic pinned layer) 55、阻挡层(barrier layer) 56、磁自由层57和盖层58的顺序形成多层膜。在该器件中，通过与反铁磁性层54的交换耦合来固定磁固着层55的磁矩的方 向。另一方面，能够由外部信号改变磁自由层57的磁矩的方向。当磁固着层55的磁矩 的方向和磁自由层57的磁矩的方向匹配时，能够使电流容易地流过存在于磁固着层55和磁自由层57之间的阻挡层56，换句话说，电阻小。另一方面，当磁固着层55的磁矩的 方向和磁自由层57的磁矩的方向不匹配并且朝向彼此相反的方向时，使得电流很难流过 存在于磁固着层55和磁自由层57之间的阻挡层56，换句话说，电阻大。具有TMR膜 的MRAM根据电阻的变化来存储信息。此外，HDD磁头也使用TMR膜，并且已被投 放市场。在具有TMR膜的MRAM的制造过程中，阻挡层56的膜品质极大地影响最终性 能。当阻挡层56包括氧化铝(AI2O3)、氧化镁(MgO)等时，这些氧化膜必需满足化学计 量比以实现较高的性能。专利文献美国专利No.7,033,685美国专利No.5,302,493日本特开2005-101441号公报然而，例如，存在不容易控制如阻挡层的氧化等基板加工的问题。作为解决该问题的手段，考虑到以下手段。这里，将仅对氧化加工进行说明。1)由质量流量控制器直接供给氧气。2)大气(atmosphere)泄漏，由氧气和氧气中含有的水进行氧化。3)由液体质量流量控制器供给水。在工艺1)中，由于氧气是强氧化剂，因此，仅少量多的氧气就会引起过氧化， 但是如果氧气很少，则会发生氧气不足的情形。也就是说，存在很难控制的问题。在工艺2)中，由于也用作氧化剂的水的供给量由于大气的水分波动而波动，与 工艺1)类似，引起很难控制的问题。在工艺3)中，如果在加工室的内部残留冷凝水，则难以从加工室中去除该水， 这也会引起除氧化过程之外的过程受到危害的问题。
技术实现思路
本专利技术人集中地进行研究以解决这些问题1)至3)，结果，本专利技术人发现了通过 控制保持液体物质或固体物质的保持单元的温度能够精确地并以优良的可再现性供给预 定量的由液体或固体物质得到的蒸汽，以控制蒸汽压强，从而构思出本专利技术。根据本专利技术的蒸汽供给设备包括保持单元，该保持单元用于保持液体物质或 固体物质；冷却部件，该冷却部件用于冷却保持单元；检测部件，该检测部件用于检测 保持单元的温度；以及控制部件，该控制部件用于基于由检测部件检测到的温度控制冷 却部件；其中，在控制部件的控制下，由冷却部件调整保持单元的温度，从而在供给所 述液体物质或固体物质的蒸汽时控制液体物质或固体物质的蒸发或升华。根据本专利技术的通过与上述蒸汽供给设备合作在基板加工室中加工用于电子器件 的基板的电子器件的制造方法包括以下步骤测量基板加工室内部的蒸汽压强；在基 于测量到的压强由控制部件控制所述保持单元的温度使得蒸汽压强变成预定值时加工基 板。根据本专利技术的另一方面的通过与上述蒸汽供给设备合作在基板加工室中加工用 于电子器件的基板的电子器件的制造方法包括以下步骤在除了蒸汽供给时间之外的时 间，由冷却部件和控制部件使保持单元的温度低于在蒸汽供给时间的温度，以使蒸汽液化或固化，从而在保持单元中保持液体物质或固体物质；在蒸汽供给时间，由冷却部件 和控制部件升高保持单元的温度，以使所保持的液体物质或固体物质蒸发或升华，从而 供给液体物质或固体物质的蒸汽，以进行基板的加工。根据本专利技术的用于与上述蒸汽供给设备合作在基板加工室中加工基板的基板加 工方法包括以下步骤测量基板加工室内部的蒸汽压强；对于基板的加工，基于测量到 的压强由控制部件控制保持单元的温度，使得蒸汽压强变成预定值。根据本专利技术的另一方面的用于与上述蒸汽供给设备合作在基板加工室中加工基 板的基板加工方法包括以下步骤在除了蒸汽供给时间之外的时间，由冷却部件和控制 部件使保持单元的温度低于在蒸汽供给时间的温度，以使蒸汽液化或固化，从而在保持 单元中保持液体物质或固体物质；在蒸汽供给时间，由冷却部件和控制部件升高保持单 元的温度，以使所保持的液体物质或固体物质蒸发或升华，从而供给液体物质或固体物 质的蒸汽。在本专利技术中，“蒸发”是指液体变成气体(蒸汽)或者固体物质经历液体变成气 体(蒸汽)。“升华”是指固体物质变成气体(蒸汽)。此外，“液化”是指气体(蒸 汽)变成液体。“固化”是指气体(蒸汽)变成固体物质或者液体变成固体物质。利用本专利技术，能够控制和供给蒸汽。结果，例如，能够实现需要供给受控蒸汽 的基板的加工。附图说明图1是本专利技术的一个实施方式的基板加工设备的示意性剖视图。图2是蒸汽供给设备的一部分的立体图。图3是示出水的平衡蒸汽压特性的图。图4是示出面内磁记录介质的层结构的图。图5是示出在导入氧气(O2)、大气(空气)和蒸汽(H2O)的情况下的Hc (容量) 与气体流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氧化处理设备，其包括：真空室（１），其用于容纳待氧化的处理材料；汽化材料供给保持件（４），其上保持固态或液态的汽化材料，所述汽化材料供给保持件设置在所述真空室内，并且直接暴露在所述真空室内的气氛下；冷却器（５），其连接至所述汽化材料供给保持件，用于冷却所述汽化材料供给保持件；压力测量单元（１０），其用于测量氧化蒸汽在所述真空室内的气氛下的压力；以及冷却器控制器（７），其响应所述压力测量单元测得的压力值，用于操作所述冷却器以控制所述汽化材料供给保持件的温度，使得所述真空室内的气氛下的氧化压力维持在预定值。

【技术特征摘要】
JP 2007-12-27 2007-3367591. 一种氧化处理设备，其包括真空室(1)，其用于容纳待氧化的处理材料；汽化材料供给保持件(4)，其上保持固态或液态的汽化材料，所述汽化材料供给保持 件设置在所述真空室内，并且直接暴露在所述真空室内的气氛下；冷...

【专利技术属性】
技术研发人员：山本久，芝本雅弘，
申请(专利权)人：佳能安内华股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP