專利名稱：使用蒸汽供給設(shè)備的基板加工的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于供給蒸汽的蒸汽供給設(shè)備、基板加工設(shè)備、 使用該基板加工設(shè)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(shù)：
許多現(xiàn)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(jī)存儲器(magnetroresistive random access memory, MRAM)和硬盤驅(qū)動器(HDD)的磁頭上的隧穿磁 電阻(tunneling magnetoresistance )器1牛^吏用兩個》茲月莫之間 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(zhì)中，含有氧化物(例如，Si02)的CoCrPt 磁膜是用于垂直》茲記錄系統(tǒng)的主流。此外，目前^皮積極研發(fā)的 電阻式隨機(jī)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》茲頭必需實現(xiàn)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》茲阻(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(gòu)成的粒狀結(jié)構(gòu)。然而，在當(dāng)前的膜成形技術(shù)中，膜結(jié)構(gòu) 的波動很大，這引起元件的耐久性問題。
設(shè)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(yùn)轉(zhuǎn)。例如，根據(jù)美國專利No. 7033685,為了 形成C o基粒狀磁膜，使A r濺射氣體與極少量的氧氣或氮氣混和從而進(jìn)行反應(yīng)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(zhì)噪音，認(rèn)為能夠以低成本制造具有高信噪比的磁記錄介質(zhì)。
此外，在美國專利No. 5302493中，為了提高磁光記錄介 質(zhì)的特性，使用在膜成形過程中向真空裝置中導(dǎo)入對反應(yīng)氧化 處理有效的氧氣、二氧化碳、蒸汽氣體等的方法。結(jié)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(jī)存儲器(以下稱為 MRAM)。圖9是電子器件的典型結(jié)構(gòu)的示意圖。例如在日本特 開2005-101441號公報中公開了這種結(jié)構(gòu)。從基板5 l側(cè)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》茲矩的方向。當(dāng)》茲固著層55的；茲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(dāng)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(jù)電阻的變化來存儲信息。此外，HDD 磁頭也4吏用TMR膜，并且已^皮投》丈市場。
在具有TMR膜的MRAM的制造過程中，阻擋層56的膜品質(zhì) 極大地影響最終性能。當(dāng)阻擋層56包括氧化鋁(AI203 )、氧化 鎂(MgO)等時，這些氧化膜必需滿足化學(xué)計量比以實現(xiàn)較高
8的性能。
專利文獻(xiàn)美國專利No. 7，033，685 美國專利No. 5，302，493 曰本凈爭開2005—101441號7>才艮
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(jìn)4亍i兌明。
1) 由質(zhì)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(jìn)行氧化。
3) 由液體質(zhì)量流量控制器供給水。
在工藝l)中，由于氧氣是強(qiáng)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(fā)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l)類似，引起很難控制的問題。
在工藝3)中，如果在加工室的內(nèi)部殘留冷凝水，則難以 從加工室中去除該水，這也會引起除氧化過程之外的過程受到 危害的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人集中地進(jìn)行研究以解決這些問題l)至3),結(jié)果， 本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了通過控制保持液體物質(zhì)或固體物質(zhì)的保持單元 的溫度能夠精確地并以優(yōu)良的可再現(xiàn)性供給預(yù)定量的由液體或 固體物質(zhì)得到的蒸汽，以控制蒸汽壓強(qiáng)，從而構(gòu)思出本發(fā)明。
根據(jù)本發(fā)明的蒸汽供給設(shè)備包括保持單元，該保持單元用于保持液體物質(zhì)或固體物質(zhì)；冷卻部件，該冷卻部件用于冷 卻保持單元；；險測部件，該;險測部件用于4企測保持單元的溫度；
以及控制部件，該控制部件用于基于由檢測部件檢測到的溫度
控制冷卻部件；其中，在控制部件的控制下，由冷卻部件調(diào)整 保持單元的溫度，從而在供給所述液體物質(zhì)或固體物質(zhì)的蒸汽 時控制液體物質(zhì)或固體物質(zhì)的蒸發(fā)或升華。
根據(jù)本發(fā)明的通過與上述蒸汽供給設(shè)備合作在基板加工室
驟測量基板加工室內(nèi)部的蒸汽壓強(qiáng)；在基于測量到的壓強(qiáng)由 控制部件控制所述保持單元的溫度使得蒸汽壓強(qiáng)變成預(yù)定值時 力口工基板。
根據(jù)本發(fā)明的另 一 方面的通過與上述蒸汽供給設(shè)備合作在 基板加工室中加工用于電子器件的基板的電子器件的制造方法 包括以下步驟在除了蒸汽供給時間之外的時間，由冷卻部件 和控制部件使保持單元的溫度低于在蒸汽供給時間的溫度，以 使蒸汽液化或固化，從而在保持單元中保持液體物質(zhì)或固體物 質(zhì)；在蒸汽供給時間，由冷卻部件和控制部件升高保持單元的 溫度，以使所保持的液體物質(zhì)或固體物質(zhì)蒸發(fā)或升華，從而供 給液體物質(zhì)或固體物質(zhì)的蒸汽，以進(jìn)行基板的加工。
根據(jù)本發(fā)明的用于與上述蒸汽供給設(shè)備合作在基板加工室 中加工基板的基板加工方法包括以下步驟測量基板加工室內(nèi)
部的蒸汽壓強(qiáng)；對于基板的加工，基于測量到的壓強(qiáng)由控制部 件控制保持單元的溫度，使得蒸汽壓強(qiáng)變成預(yù)定值。
根據(jù)本發(fā)明的另 一 方面的用于與上述蒸汽供給設(shè)備合作在 基板加工室中加工基板的基板加工方法包括以下步驟在除了 蒸汽供給時間之外的時間，由冷卻部件和控制部件使保持單元 的溫度低于在蒸汽供給時間的溫度，以使蒸汽液化或固化，從而在保持單元中保持液體物質(zhì)或固體物質(zhì)；在蒸汽供給時間， 由冷卻部件和控制部件升高保持單元的溫度，以使所保持的液 體物質(zhì)或固體物質(zhì)蒸發(fā)或升華，從而供給液體物質(zhì)或固體物質(zhì)
的蒸汽o
在本發(fā)明中，"蒸發(fā)"是指液體變成氣體(蒸汽)或者固體 物質(zhì)經(jīng)歷液體變成氣體(蒸汽)。"升華"是指固體物質(zhì)變成氣 體(蒸汽)。此外，"液化"是指氣體(蒸汽)變成液體。"固化" 是指氣體(蒸汽)變成固體物質(zhì)或者液體變成固體物質(zhì)。
利用本發(fā)明，能夠控制和供給蒸汽。結(jié)果，例如，能夠?qū)?現(xiàn)需要供給受控蒸汽的基板的加工。


圖l是本發(fā)明的一個實施方式的基板加工設(shè)備的示意性剖 視圖。
圖2是蒸汽供給設(shè)備的一部分的立體圖。 圖3是示出水的平衡蒸汽壓特性的圖。 圖4是示出面內(nèi)磁記錄介質(zhì)的層結(jié)構(gòu)的圖。 圖5是示出在導(dǎo)入氧氣(02)、大氣(空氣)和蒸汽(H20) 的情況下的Hc (容量)與氣體流量之間的關(guān)系的特性圖。
圖6是示出被導(dǎo)入的大氣和蒸汽的S *與氣體流量的關(guān)系的
特性圖。
圖7是用于解釋Sf (S星)的圖。
圖8是磁記錄介質(zhì)的多層膜成形設(shè)備中的膜成形室的剖視圖。
圖9是示出隧穿f茲電阻元件的結(jié)構(gòu)的剖—見圖。 圖IO是示出在膜成形開始之前或在膜成形過程中蒸汽壓強(qiáng) 的控制流的流程圖。圖1 l是示出在除了需要水供給的膜成形時間之外的時間降 低溫度的蒸汽壓強(qiáng)的控制流的流程圖。
具體實施例方式
以下將參照圖1和圖2說明本發(fā)明的實施方式。圖l示出包 括蒸汽供給設(shè)備的基板加工設(shè)備的實施方式，圖2是該蒸汽供 給設(shè)備的一部分的立體圖。
蒸汽供給設(shè)備將水保持在液態(tài)或固態(tài)并且包括用于根據(jù) 需求蒸發(fā)和供給水的水供給單元4,'用于控制水供給單元4的溫 度的冷卻器5;用于測量水供給單元4或冷卻器5的溫度的溫度 測量部件6;在水供給單元4需要被加熱時使用的加熱部件(加 熱器)ll;真空法蘭盤12;以及用于控制冷卻器5的冷卻器控 制單元7 (圖2中未示出)。
蒸汽供給設(shè)備有時包括如真空計9、質(zhì)譜儀10等用于測量 蒸汽壓強(qiáng)的部件。當(dāng)需要增加升溫速度時安裝加熱部件，并且 根據(jù)需要設(shè)置該加熱部件。
如圖l所示，在真空室l的內(nèi)部使被加工材料3被承載在用 于定位被加工材料3的保持部2上，通過使用氧化物靶材(未示 出)的濺射在被加工材料3上形成氧化膜。在該情況下，能夠 由冷卻器5任選地降低和控制溫度的水供給單元4被安裝在真 空室1的內(nèi)部。水供給單元4或冷卻器5裝有溫度測量部件6，該 溫度測量部件6的溫度信號由冷卻器控制器7處理并且該溫度 測量部件6能夠進(jìn)行溫度測量。作為溫度測量部件6，例如，可 以使用如熱電偶、鉑溫度測量電阻元件(Pt-100)等溫度測量 電阻元件以及硅二極管傳感器。水供給單元4用作用于以液態(tài) 或固態(tài)保持水的保持單元，冷卻器5用作冷卻部件，溫度測量 部件6用作檢測部件，冷卻器控制單元7用作控制部件，真空室l用作基板加工室。
在水供給單元4中，預(yù)先凝結(jié)充足的水。例如，當(dāng)以l(T3 Pa (帕斯卡)的分壓(partial pressure )向#皮力。工材泮+3供纟會水 時，由于根據(jù)平衡蒸汽壓特性變成1 (T3Pa的蒸汽壓強(qiáng)時的溫度 是大約-IO(TC (圖3)，因此，基于溫度檢測部件6的信號由冷 卻器控制器7進(jìn)行冷卻器5的動作控制，使得水供給單元4變成 -100。C。類似地，當(dāng)需要以10^Pa供給水時，由于變成10^Pa 的平衡蒸汽壓時的溫度是大約-90°C ,因此，以-90。C進(jìn)行動作 控制。在圖3中，例如，1.0E+05表示1.0 x 105Pa, 1.0E-ll表 示l.O x 10—uPa。
當(dāng)需要更嚴(yán)格地控制水供給量時，可以通過將裝在真空室 1中的真空計9的輸出反饋到冷卻器控制器7并且通過控制冷卻 器5的溫度使得壓強(qiáng)變得恒定來進(jìn)行控制，從而進(jìn)行所需的控 制。在l(^Pa以上的低真空區(qū)域，由于殘留水壓強(qiáng)占總壓強(qiáng)的 比率極大，因此，即使當(dāng)以總壓強(qiáng)進(jìn)行反饋時，也能夠進(jìn)行大 致精確的控制。換句話說，蒸汽壓強(qiáng)大致等于總壓強(qiáng)。
在需要更嚴(yán)格的控制的情況下，將分壓真空計9或質(zhì)譜儀 IO安裝在真空室I中，并且將它們的輸出反饋到冷卻器控制器 7,從而使壓強(qiáng)恒定。這樣，可以進(jìn)行如下控制如果由真空 計或質(zhì)譜儀10的輸出確定的蒸汽壓強(qiáng)小于目標(biāo)壓強(qiáng)(預(yù)定壓強(qiáng) 值)，則升高水供給單元4的溫度；如果蒸汽壓強(qiáng)大于目標(biāo)壓強(qiáng)， 則降低水供給單元4的溫度。
真空計、分壓真空計和質(zhì)譜儀用作用于測量蒸汽壓強(qiáng)的部 件，該蒸汽是液體物質(zhì)或固體物質(zhì)在蒸汽供給設(shè)備所處的氣氛 下蒸發(fā)或升華得到的。
此外，除了需要水供給的膜成形時間外(除了蒸汽供給時 間外)，冷卻器5運(yùn)轉(zhuǎn)而變成充分低的溫度。這樣，水供給單元
134被充分地冷卻而減少蒸汽的供給，從而可以減少對不需要水 的其它膜及其它被加工材料或其它相鄰真空室的不利影響。
在如'踐射等短基板加工時間的情況下，由于使用冷卻器和 加熱部件(加熱器)的水供給單元的溫度控制花費(fèi)一定的時間， 因此，有時難以由水供給單元的溫度控制來控制蒸汽壓強(qiáng)變化。 在這種情況下，可以在非濺射時間進(jìn)行水供給單元的溫度控制 從而使溫度保持在平衡狀態(tài)，并且可以在濺射時間維持該溫度。
這里，作為冷卻器5的類型，期望能夠通過控制輸入電壓 而/人低溫到室溫才喿作控制的標(biāo)準(zhǔn)冷卻器(solvaycycle cooler )。 然而，也可以使用吉福德-麥克馬洪(Gifford-McMahon， GM ) 冷卻器、索爾韋循環(huán)(solvaycycle)冷卻器或者脈沖管冷卻器 等。然而，在這種情況下，需要裝配未示出的加熱部件來進(jìn)行 溫度控制。由于水供給單元中的水的消耗，無論溫度升高多少， 也經(jīng)常出現(xiàn)水壓不增加的情況。期望預(yù)先確定冷卻器5的可控 溫度范圍以保護(hù)冷卻器5或者防止水供給單元4的溫度過度增 加。例如，將冷卻器5的溫度控制范圍限制到0。C以下，并且當(dāng) 冷卻器溫度達(dá)到0。C時，能夠發(fā)出警報。
關(guān)于保持積聚在水供給單元4中的水量，例如，假定未示 出的主排出泵的排出速率是500L/s，使真空室l的壓強(qiáng)為l(T3Pa 所需的水供給量是0.5PaL/s,如果轉(zhuǎn)化成氣體流量，則是 0.3sccm。假定連續(xù)兩周供給水，水供給量是0.3 x 60 (分鐘) x24(小時)x 14 (天)=6048cc (氣體)，即為0.27摩爾，可 以通過使用漏泄閥(leak valve) 8等預(yù)先凝結(jié)大約5g的水。也 就是說，作為將水保持在凝結(jié)狀態(tài)的水保持單元，其形狀和熱 容量是充分緊湊的。也可以通過該漏泄閥8供給一部分供給蒸 汽。通過使用這種方式，能夠減小補(bǔ)充水用的設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)停止 次數(shù)。為了有效地從漏泄閥導(dǎo)入水，水供給單元優(yōu)選被安裝在漏泄閥8的出口 。
在本實施方式中，雖然蒸汽供給設(shè)備被設(shè)置在真空室中， 但是也可以沿著管道的路線設(shè)置該蒸汽供給設(shè)備。然而，由于 存在水可能沿著管道的路線凝結(jié)的可能性，因此，蒸汽供給設(shè) 備優(yōu)選被設(shè)置在真空室中。可以在蒸汽供給設(shè)備的水供給單元 4上設(shè)置傘狀部(遮蔽部)。通過設(shè)置傘狀部，例如，在真空室 l的內(nèi)部進(jìn)行等離子體產(chǎn)生的情況下，可以防止水供給單元直 接暴露于等離子體，防止過熱及由此引起的供給過多的水。
此外，在本實施方式中，使用蒸汽作為氧化劑。由于與氧 氣比，水是溫和的氧化劑，因此，存在提高可控性的另一優(yōu)點。 本實施方式以氧化加工作為加工基板的例子進(jìn)行說明。然而， 本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思在于在被冷卻的保持單元中將基板加工氣 體保持在液態(tài)或固態(tài)，由冷卻部件控制保持單元的溫度，從而 控制液體物質(zhì)或固體物質(zhì)的蒸發(fā)或升華并且供給氣體(蒸汽)， 氣體的材料不受特別限制。
作為將被供給的氣體(蒸汽)，可以提及對反應(yīng)過程有效的 氧氣、二氧化碳和水蒸汽，并且可以通過使干水升華來提供二 氧化碳。
作為基板加工設(shè)備，本實施方式的蒸汽供給設(shè)備也可以用 于除了薄膜成形設(shè)備之外的設(shè)備，例如，用于干法蝕刻設(shè)備。
將參照圖10說明在膜成形開始之前或在膜成形期間的蒸 汽壓的控制流。這里，將通過檢測水供給單元的溫度和測量基 板加工室(真空室)內(nèi)部的蒸汽壓強(qiáng)來說明控制水供給單元的 溫度的情況。如圖10所示，在膜成形開始之前或者在膜成形期 間，檢測水供給單元4的溫度(步驟S21 )。如上所述，通過使 用真空計9、質(zhì)譜儀10等來測量基板加工室(真空室)內(nèi)部的 蒸汽壓強(qiáng)(步驟S22)。根據(jù)測量結(jié)果，冷卻器控制單元7判斷
15蒸汽壓強(qiáng)是否是預(yù)定壓強(qiáng)(S23),如果蒸汽壓強(qiáng)超過預(yù)定壓強(qiáng)， 則降低水供給單元4的溫度；如果蒸汽壓強(qiáng)等于預(yù)定壓強(qiáng)，則 維持水供給單元4的溫度；如果蒸汽壓強(qiáng)低于預(yù)定壓強(qiáng)，則升 高水供給單元4的溫度(步驟S24、 S25和S26)。接著，判斷膜 成形是否完成(步驟S27),如果膜成形未完成，則進(jìn)程返回到 步驟S21;如果膜成形已完成，則完成基板加工流。可以在測 量蒸汽壓強(qiáng)的同時或者在測量蒸汽壓強(qiáng)之后進(jìn)行水供給單元4 的溫度的檢測。在于測量蒸汽壓強(qiáng)之后進(jìn)行水供給單元4的溫 度的檢測的情況下，如果在步驟S27中沒有完成膜成形，則進(jìn) 程返回到蒸汽壓強(qiáng)的測量操作。
此外，將說明在除了需要水供給的膜成形時間之外的時間 降低溫度的蒸汽壓強(qiáng)的控制流。如圖11所示，首先，檢測水供 給單元4的溫度(步驟S31 )。接著，判斷是否是蒸汽供給時間
(膜成形時間)(步驟S32)。如果不是蒸汽供給時間(不是膜 成形時間)，則判斷水供給單元4的溫度是否低于膜成形時的預(yù) 定溫度(步驟S33),如果水供給單元4的溫度低于膜成形時的 預(yù)定溫度，則進(jìn)程返回到步驟S31;如果水供給單元4的溫度高 于膜成形時的預(yù)定溫度，則在降低水供給單元4的溫度之后返 回到步驟S31。這樣，在除了膜成形時間之外的時間進(jìn)行減少 蒸汽供給的處理。如果是蒸汽供給時間，則判斷溫度是否從不 是膜成形時的溫度升高到膜成形時的溫度(預(yù)定溫度)(步驟 S35)。如果溫度升高到預(yù)定溫度，則測量基板加工室(真空室) 內(nèi)部的蒸汽壓強(qiáng)(步驟S37)。如果溫度未升高，則將水供給單 元4的溫度升高到預(yù)定溫度，此后，進(jìn)程前進(jìn)到步驟S37?；?壓強(qiáng)的測量結(jié)果，如圖10所示，進(jìn)行水供給單元4的溫度調(diào)整
(步驟S38)。然后判斷膜成形是否完成(步驟S39)，如果膜成 形未完成，則進(jìn)程返回到步驟S37;如果膜成形已完成，則完
16成基板加工流。在完成基板加工流之后，進(jìn)程可以返回到步驟
S31。
上述實施方式的基壽反加工i殳備可以用于制造形成在隧穿磁 電阻膜中的兩層磁膜之間的幾個原子層的含有氧化物的無磁間 隔層(隧道阻擋層(例如，氧化鋁和氧化鎂))，該隧穿磁電阻 膜安裝在MRAM和硬盤驅(qū)動器(HDD)的磁頭上。該基板加工 設(shè)備也可以應(yīng)用到具有巨》茲電阻膜的巨萬茲電阻元件，該巨》茲電 阻膜通過使電流沿與膜表面垂直的方向流動來工作。當(dāng)然，該 基板加工設(shè)備也可以有效地應(yīng)用到使用使電流平行于膜表面流
動的巨》茲電阻歲丈應(yīng)的巨》茲元Y牛。
此外，該基壽反加工設(shè)備可以用于制造用于HDD的》茲記錄介 質(zhì)的含有氧化物(例如Si02等)的CoCrPt磁膜。
此外，該基板加工設(shè)備可以用于制造用作可變電阻型RAM (RRAM)的記錄膜的含有氧化物和金屬粒子的具有垂直磁各 向異性的膜或氧化薄膜。在Co基粒狀磁膜的膜成形中，當(dāng)Ar 濺射氣體與少量蒸汽混和并且進(jìn)行反應(yīng)濺射時，可以使用本實 施方式的基板加工設(shè)備。該基板加工設(shè)備可以用于制造沿平行 于磁記錄介質(zhì)的基纟反的方向磁化的膜。
此外，在磁光記錄介質(zhì)的膜成形過程中，當(dāng)將對反應(yīng)氧化 過程有效的蒸汽氣體人工地導(dǎo)入到真空設(shè)備中時，可以使用本 實施方式的基板加工設(shè)備。
此外，為了制造磁隨機(jī)存儲器(以下稱為MRAM)的隧穿 磁電阻膜(以下稱為TMR膜)，可以-使用本實施方式的基板加 工設(shè)備。
作為本發(fā)明的電子器件的實施例，將說明通過使用本實施 方式的薄膜成形設(shè)備制造磁記錄介質(zhì)的情況。
首先，將對照導(dǎo)入蒸汽、氧氣和空氣的情況來說明通過使用蒸汽在磁記錄介質(zhì)中形成氧化層的情況的特性。
在圖4中說明了磁記錄介質(zhì)的層結(jié)構(gòu)。在圖4中，附圖標(biāo)記 42表示形成在基板41上的由Ta構(gòu)成的厚度為3nm的第 一籽晶 層，附圖標(biāo)記43表示由NiP構(gòu)成的厚度為30nm的第二籽晶層， 附圖標(biāo)記44表示由Cr構(gòu)成的厚度為12nm的第 一底層，附圖標(biāo) 記45表示由CrMo構(gòu)成的厚度為15nm的第二底層，附圖標(biāo)記46 表示由CoCr構(gòu)成的厚度為2nm的中間層，附圖標(biāo)記47表示由 CoCrPtB構(gòu)成的厚度為20nm的磁性層，附圖標(biāo)記48表示由C 構(gòu)成的厚度為5nm的涂覆層(overcoat )。第一籽晶層42至磁性 層47是通過使用將稍后說明的多層膜成形設(shè)備的濺射形成的 膜，涂覆層48是由CVD(化學(xué)氣相沉積)形成的膜。使用6mTorr 作為第 一 籽晶層4 2至磁性層4 7的膜成形壓強(qiáng)，使用2 0 m To r r作 為涂覆層48的膜成形壓強(qiáng)。對于第 一籽晶層42、第二籽晶層43、 第一底層44、第二底層45、中間層46、磁性層47和涂覆層48， 分另'J施力口200W、 2000W、 500W、 700W、 250W、 900W牙口1000W 的功率。
在第二籽晶層43的膜成形中，在通過濺射進(jìn)行膜成形之 后，導(dǎo)入氧化材料，從而使第二籽晶層43的末端部氧化而形成 氧化層43a。
圖5和圖6分別示出了在導(dǎo)入氧氣(02)、大氣(空氣)和 蒸汽(H20)作為氧化材料的情況下的Hc (容量，holding capacity )與氣體流量之間的關(guān)系的特性圖以及在導(dǎo)入大氣和 蒸汽的情況下SA(S星)與氣體流量之間的關(guān)系的特性圖。從 圖5和圖6明顯看出，由02進(jìn)行氧化使容量Hc小于蒸汽和大氣時 的容量，由大氣進(jìn)行氧化使SN氐于蒸汽時的S氣這里，8*是表 示反磁化的敏感度的指標(biāo)。作為磁記錄介質(zhì)的電位，容量Hc 越高，電位越好，SA越大，電位越好。在圖7所示的示出外部
18磁場的強(qiáng)度(H)和磁化強(qiáng)度(M)之間的關(guān)系的磁滯回線中， 確定出H c值時的切線，將H *確定為外部磁場在所述切線與磁 力線Mr的交點處的H值。由S先二Hc/H^角定S^
通過上述兩個結(jié)果，發(fā)現(xiàn)蒸汽(H20)優(yōu)選用于磁記錄介 質(zhì)的氧化膜的成形。
下面將說明用于通過濺射從磁記錄介質(zhì)的第 一籽晶層42 開始形成磁性層47的多層膜成形設(shè)備。多層膜成形設(shè)備包括用 于制造各層薄膜的膜成形室。圖8是磁記錄介質(zhì)的多層膜成形 設(shè)備中的膜成形室的示意性剖視圖。膜成形室設(shè)置有圖2所示
的蒸汽供給設(shè)備。
圖8所示的膜成形室23包括用于從內(nèi)部排出的排出系統(tǒng) 31;用于在膜成形室23內(nèi)部的預(yù)定位置布置基板1的基板保持 部32;用于產(chǎn)生濺射》丈電的多個陰極33和34;以及用于向各陰 極33和34供給電壓的未示出的濺射電源等。
膜成形室23是氣密性真空容器并且設(shè)置有用于放入/取出 基板21的開口，由閘門閥30開閉該開口。排出系統(tǒng)31設(shè)置有如 渦輪分子泵等真空泵并且通過與膜成形室23相鄰的排出室進(jìn) 行排出。
如上所述的氣體導(dǎo)入系統(tǒng)采用氬作為濺射氣體并且設(shè)置有 氬氣的管道361。除了閥之外，管道361還設(shè)置有流量控制器 362,并且管道361能夠通過管道35以預(yù)定流量將氬氣導(dǎo)入到膜 成形室23中。
各陰極33和34均是用于實現(xiàn)^磁控濺射的陰才及，也是就說， 各陰才及均為磁控陰極(magnetron cathode )。各陰極33和34 主要由耙材331和341以及設(shè)置在靶材331和341的背面的磁體 單元332和342構(gòu)成。雖然沒有詳細(xì)地示出磁體單元332和342, 但是，它們是用于通過建立電場和磁場之間的正交關(guān)系來實現(xiàn)電子的磁控運(yùn)動的磁體并且由中央磁體和包圍該中央磁體的外
周磁體等構(gòu)成。此外，為了使固定靶材331和341均勻腐蝕，有 時設(shè)置用于使磁體單元332和342轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)。在靶材331 和341的前方，設(shè)置遮蔽部333和343。當(dāng)不使用陰極33和34時， 遮蔽部333和343覆蓋耙材331和341,以防止耙材331和341被
污染等。
在圖8中，雖然示出了兩個陰極33和34,但是，實際上， 有時設(shè)置三個或三個以上的陰極。這些陰極的結(jié)構(gòu)可以參照日 本特開2002-43159號公報。
未示出的濺射電源向各陰極33和34施加負(fù)直流電或高頻 電壓，并且為各陰極33和34設(shè)置該'賊射電源。設(shè)置獨立地控制 各陰極3 3和3 4的輸入功率的未示出的控制單元。
使用多層膜成形設(shè)備的多個膜成形室23形成圖4所示的磁 記錄介質(zhì)的各層。在第二籽晶層(NiP) 43的末端，通過使用 蒸汽供給設(shè)備導(dǎo)入蒸汽以使第二籽晶層暴露于蒸汽，從而使第 二籽晶層的表面氧化。在Hc和S^人圖5和圖6的特性圖變大的情 況下通過實驗確定氣體流量并且基于該流量考慮設(shè)備的運(yùn)行時 間等來估算保持積聚在水供給單元4中的水量。在多層膜成形 設(shè)備的蒸汽供給設(shè)備中保持估算出的水量?；趫D3的特性圖 設(shè)定水供給單元4的溫度，以變成預(yù)定蒸汽壓，在氧化膜成形 時間，從水供給單元供給蒸汽。
本發(fā)明對能夠精確地控制蒸汽壓強(qiáng)并且被穩(wěn)定成具有優(yōu)良 的可再現(xiàn)性的膜成形過程是有效的，并且本發(fā)明可以應(yīng)用于如 濺射設(shè)備等基板加工設(shè)備。
權(quán)利要求
1. 一種蒸汽供給設(shè)備，其包括保持單元，該保持單元用于保持液體物質(zhì)或固體物質(zhì)；冷卻部件，該冷卻部件用于冷卻所述保持單元；檢測部件，該檢測部件用于檢測所述保持單元的溫度；以及控制部件，該控制部件用于基于由所述檢測部件檢測到的溫度控制所述冷卻部件；其中，在所述控制部件的控制下，由所述冷卻部件調(diào)整所述保持單元的溫度，從而在供給所述液體物質(zhì)或固體物質(zhì)的蒸汽時控制所述液體物質(zhì)或固體物質(zhì)的蒸發(fā)或升華。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的蒸汽供給設(shè)備，其特征在于，所 述蒸汽供給設(shè)備包括用于測量所述液體物質(zhì)或固體物質(zhì)在所述 蒸汽供給設(shè)備所處的氣氛下蒸發(fā)或升華的蒸汽的壓強(qiáng)的部件，其中，所述控制部件基于測得的壓強(qiáng)控制所述保持單元的 溫度，使得所述蒸汽的壓強(qiáng)變成預(yù)定值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的蒸汽供給設(shè)備，其特征在于，所 述控制部件使所述保持單元在除了蒸汽供給時間之外的時間的 溫度低于在所述蒸汽供給時間的溫度。
4. 一種基板加工設(shè)備，其包括權(quán)利要求l所述的蒸汽供給 設(shè)備。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基板加工設(shè)備，其特征在于，所 述基板加工設(shè)備是膜成形設(shè)備。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基板加工設(shè)備，其特征在于，所 述蒸汽供給設(shè)備的所述保持單元被設(shè)置在基板加工室中。
7. —種電子器件制造設(shè)備，其包括權(quán)利要求l所述的蒸汽 供給設(shè)備。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電子器件制造設(shè)備，其特征在于，所述蒸汽供給設(shè)備用于電子器件的氧化膜的形成。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的電子器件制造設(shè)備，其特征在于， 所述電子器件是隧穿磁電阻元件，所述氧化膜是隧道阻擋層。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的電子器件制造設(shè)備，其特征在于， 所述電子器件是磁記錄介質(zhì)。
11. 一種電子器件的制造方法，該電子器件的制造方法通 過與蒸汽供給設(shè)備合作在基板加工室中加工用于電子器件的基 板，所述蒸汽供給設(shè)備包括保持單元，該保持單元用于保持 液體物質(zhì)或固體物質(zhì)；冷卻部件，該冷卻部件用于冷卻所述保 持單元；檢測部件，該檢測部件用于4全測所述保持單元的溫度； 以及控制部件，該控制部件用于基于由所述4全觀'J部件#r測至'J的 溫度控制所述冷卻部件；其中，由所述冷卻部件和所述控制部 件控制所述保持單元的溫度，使得在從所述蒸汽供給設(shè)備向所 述基板加工室中供給蒸汽時控制所述液體物質(zhì)或固體物質(zhì)的蒸發(fā)或升華，從而供給所述液體物質(zhì)或固體物質(zhì)的蒸汽，所述電子器件的制造方法包括測量所述基一反加工室內(nèi)部的所述蒸汽的壓強(qiáng)，以及在基于測量到的壓強(qiáng)由所述控制部件控制所述保持單元的溫度使得所述蒸汽的壓強(qiáng)變成預(yù)定值時加工所述基板。
12. —種電子器件的制造方法，該電子器件的制造方法通 過與蒸汽供給設(shè)備合作在基板加工室中加工用于電子器件的基 板，所述蒸汽供給設(shè)備包括保持單元，該保持單元用于保持 液體物質(zhì)或固體物質(zhì)；冷卻部件，該冷卻部件用于冷卻所述保 持單元；檢測部件，該檢測部件用于檢測所述保持單元的溫度； 以及控制部件，該控制部件用于基于由所述才全測部件4企測到的 溫度控制所述冷卻部件；其中，由所述冷卻部件和所述控制部 件控制所述保持單元的溫度，使得控制所述液體物質(zhì)或固體物質(zhì)的蒸發(fā)或升華并且從所述蒸汽供給設(shè)備向所述基板加工室中 供給蒸汽，從而供給所述液體物質(zhì)或固體物質(zhì)的蒸汽，所述電子器件的制造方法包括在除了蒸汽供給時間之外的時間，由所述冷卻部件和所述 控制部件使所述保持單元的溫度低于在所述蒸汽供給時間的溫 度，以使所述蒸汽液化或固化，從而在所述保持單元中保持所 述液體物質(zhì)或固體物質(zhì)，以及在所述蒸汽供給時間，由所述冷卻部件和所述控制部件升 高所述保持單元的溫度，以使所保持的所述液體物質(zhì)或固體物 質(zhì)蒸發(fā)或升華，從而供給所述液體物質(zhì)或固體物質(zhì)的蒸汽，以 進(jìn)行所述基板的加工。
13.根據(jù)權(quán)利要求ll所述的電子器件的制造方法，其特征 在于，所述蒸汽是水蒸汽，所述基板的加工是氧化加工。
14. 一種電子器件，其由權(quán)利要求ll所述的電子器件的制 造方法制造。
15. —種電子器件，其包括由權(quán)利要求13所述的電子器件 的制造方法形成的氧化膜。
16. —種隧穿磁電阻器件，其中，權(quán)利要求15所述的電子 器件是隧穿磁電阻器件，所述氧化膜是隧道阻擋層。
17. —種電子器件，其包括通過使用權(quán)利要求13所述的電 子器件的制造方法形成的含有氧化物和金屬粒子的膜。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的電子器件，其特征在于，含有 所述氧化物和金屬粒子的所述膜形成粒狀結(jié)構(gòu)。
19，根據(jù)權(quán)利要求17所述的電子器件，其特征在于，所述 電子器件是磁記錄介質(zhì)。
20. —種磁記錄介質(zhì)，其中，權(quán)利要求17所述的電子器件 是磁記錄介質(zhì)，所述膜具有垂直磁各向異性。
21. —種磁記錄介質(zhì)，其中，權(quán)利要求17所述的電子器件 是磁記錄介質(zhì)，所述膜是沿與所述基板平行的方向磁化的膜。
22. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的電子器件，其特征在于，所述 膜被包括在通過使電流沿與膜表面垂直的方向流動而工作的磁 電阻膜中。
23. —種基板加工方法，該基板加工方法用于與蒸汽供給 設(shè)備合作在基板加工室中加工基板，所述蒸汽供給設(shè)備包括 保持單元，該保持單元用于保持液體物質(zhì)或固體物質(zhì)；冷卻部 件，該冷卻部件用于冷卻所述保持單元；；險測部件，該;險測部 件用于檢測所述保持單元的溫度；以及控制部件，該控制部件 用于基于由所述檢測部件檢測到的溫度控制所述冷卻部件；其 中，由所述控制部件通過使用所述冷卻部件來控制所述保持單 元的溫度，使得控制所述液體物質(zhì)或固體物質(zhì)的蒸發(fā)或升華， 以從所述蒸汽供給設(shè)備向所述基板加工室中供給蒸汽，從而供 給所述液體物質(zhì)或固體物質(zhì)的蒸汽，所述基板加工方法包括測量所述基々反加工室內(nèi)部的所述蒸汽的壓強(qiáng)，以及 對于所述基板的加工，基于測量到的壓強(qiáng)由所述控制部件 控制所述保持單元的溫度，使得所述蒸汽的壓強(qiáng)變成預(yù)定值。
24. —種基板加工方法，該基板加工方法與蒸汽供給設(shè)備 合作在基板加工室中加工基板，所述蒸汽供給設(shè)備包括保持 單元，該保持單元用于保持液體物質(zhì)或固體物質(zhì)；冷卻部件， 該冷卻部件用于冷卻所述保持單元；4全測部件，該4企測部件用 于檢測所述保持單元的溫度；以及控制部件，該控制部件用于 基于由所述檢測部件檢溯'J到的溫度控制所述冷卻部件；其中， 由所述控制部件通過使用所述冷卻部件來控制所述保持單元的 溫度，使得控制所述液體物質(zhì)或固體物質(zhì)的蒸發(fā)或升華，以從 所述蒸汽供給設(shè)備向所述基板加工室中供給蒸汽，從而供給所述液體物質(zhì)或固體物質(zhì)的蒸汽，所述基板加工方法包括在除了蒸汽供給時間之外的時間，由所述冷卻部件和所述控制部件使所述保持單元的溫度低于在所述蒸汽供給時間的溫度，以使所述蒸汽液化或固化從而在所述保持單元中保持所述液體物質(zhì)或固體物質(zhì)，以及在所述蒸汽供給時間，由所述冷卻部件和所述控制部件升高所述保持單元的溫度，以使所保持的液體物質(zhì)或固體物質(zhì)蒸
全文摘要
使用蒸汽供給設(shè)備的基板加工。該蒸汽供給設(shè)備包括保持單元，該保持單元用于保持液體物質(zhì)或固體物質(zhì)；冷卻部件，該冷卻部件用于冷卻保持單元；檢測部件，該檢測部件用于檢測保持單元的溫度；以及控制部件，該控制部件用于基于由檢測部件檢測到的溫度控制所述冷卻部件。在控制部件的控制下，利用冷卻部件調(diào)整保持單元的溫度，從而在供給液體物質(zhì)或固體物質(zhì)的蒸汽時控制液體物質(zhì)或固體物質(zhì)的蒸發(fā)或升華。設(shè)置用于測量液體物質(zhì)或固體物質(zhì)在水供給單元所處的氣氛下蒸發(fā)或升華的蒸汽的壓強(qiáng)的部件，控制部件基于測量到的壓強(qiáng)控制保持單元的溫度，使得蒸汽壓強(qiáng)變成預(yù)定值。
文檔編號C23C16/448GK101469410SQ20081018921
公開日2009年7月1日 申請日期2008年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月27日
發(fā)明者山本久, 芝本雅弘 申請人:佳能安內(nèi)華股份有限公司;佳能安內(nèi)華科技股份有限公司