TWI514500B - A device for manufacturing a magnetoresistive element - Google Patents

Description

穿隧磁阻元件之製造裝置

本發明，係有關於穿隧磁阻元件之製造裝置。

身為將穿隧磁阻效果(TMR：Tunnel Magneto Resistance effect)技術與半導體元件作了融合的積體化磁性記憶體之MRAM(Magnetic random access memory)，在近年來係受到矚目。作為在MRAM中所使用的TMR元件，係使用有如同在非專利文獻1中所揭示一般之使自由層和參考層之磁化方向相對於層積膜方向而在垂直方向上作磁化旋轉的面內磁化型(In-plane)之元件、或者是在非專利文獻2中所揭示一般之使自由層和參考層之磁化方向朝向與層積膜方向相同之方向而作磁化旋轉的垂直磁化型(Perpendicular)之元件。進而，亦報告有如同在非專利文獻3中所示一般之於自由層之上部形成氧化物層的構造。

在TMR元件之製造中，不僅是如同在非專利文獻1以及非專利文獻2中所示之構造，而亦廣泛使用有藉由對於由所期望之成膜材料所成的靶材進行濺鍍，而在 相對向之基板上進行成膜之濺鍍成膜(以下，亦單純稱作濺鍍)方法(專利文獻1)。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]國際公開第2012/086183號

[非專利文獻]

[非專利文獻1]Young-suk Choi et al, Journal of Appl. Phys. 48(2009)120214

[非專利文獻2]D. C. Worledge et al, Appl. Phys. Lett. 98(2011)022501

[非專利文獻3]Kubota et al, Journal of Appl. Phys. 111, 07C723(2012)

然而，在上述之技術中，係存在有下述一般之課題。

在專利文獻1所記載之製造方法中，作為垂直磁化型層積膜，係揭示有將Ta、Ru、CoFeB、MgO之4種類的材料作了濺鍍之構造，但是，若是高密度化更為進展，則STT(Spin Transfer Torque)-MRAM層積構造係會複雜化，而有必要形成更多之層積膜。具體而言，係存在有在非專 利文獻2中所示之構造。在濺鍍多層之層積膜的情況時，若是不將滯留於同一腔內之時間縮短，則產率會變慢，生產性會劣化，半導體裝置之成本係會增加。因此，係有著下述之課題：亦即是，必須要在對於產率和生產性之降低作了抑制的狀態下而將多種材料作濺鍍，並且以短時間內來進行用以改善特性之退火處理和用以形成氧化膜之氧化處理。

又，在專利文獻1中，係揭示有下述之構成：亦即是，於包含有基板導入室之1個的基板搬送腔處，連接有4台的氧化、加熱以及洗淨(蝕刻)和具有3個靶材之濺鍍腔之構成。在此裝置中，若是基板導入室對於搬送腔內而連續地進行基板搬入，則到達之真空度係會劣化，而有著會在搬送腔內而使原子層尺度之雜質吸附在基板上的課題。又，起因於此種對於界面之雜質的吸附，係會有在金屬層積膜構造中而導致結晶缺陷的發生和特性之劣化的課題。

本發明，係為以上述之課題作為契機而進行者，其目的，係在於提供一種能夠降低對於磁性膜中之雜質的混入之TMR元件的製造裝置。

為了解決上述課題，本發明之其中一種形態，係為一種穿隧磁阻元件之製造裝置，其特徵為，具備有：用以進行與外部間之基板的搬入搬出之裝載鎖定裝 置；和被與前述裝載鎖定裝置作連接，並且至少連接有1個的基板處理裝置之第1基板搬送裝置；和被設置於前述第1基板搬送裝置處之第1排氣手段；和被與前述第1基板搬送裝置作連接，並且連接有複數之基板處理裝置之第2基板搬送裝置；和被設置在前述第2基板搬送裝置處之第2排氣手段，被連接於前述第2基板搬送裝置處之複數的基板處理裝置中之至少1者，係為氧化裝置。

藉由本發明，係能夠降低對於磁性膜中之雜質的混入。故而，在有必要形成更多之層積膜的磁阻元件構造之形成中，係能夠降低在金屬層積膜構造中之結晶缺陷的發生和特性之劣化，而能夠改善產率和生產性。

1‧‧‧濺鍍裝置

2‧‧‧處理容器

3‧‧‧磁鐵支持器

4‧‧‧靶材

5‧‧‧背板

6‧‧‧靶材支持器

7‧‧‧基板支持器

8‧‧‧排氣腔

10‧‧‧基板

12‧‧‧電源

13‧‧‧磁鐵

14‧‧‧靶材閘門

15‧‧‧惰性氣體導入系

17‧‧‧反應性氣體導入系

18‧‧‧反應性氣體供給裝置

19‧‧‧基板閘門

20‧‧‧基板閘門支持構件

21‧‧‧覆蓋環

23‧‧‧閘門收容部

31‧‧‧基板支持器驅動機構

32‧‧‧基板閘門驅動機構

33‧‧‧靶材閘門驅動機構

34‧‧‧絕緣體

40‧‧‧遮罩

44‧‧‧壓力計

48‧‧‧排氣裝置

400‧‧‧製造裝置

401‧‧‧搬送裝置

402A‧‧‧搬入搬出室

402B‧‧‧搬入搬出室

403‧‧‧搬送裝置

403a‧‧‧排氣裝置

404A‧‧‧載置室

404B‧‧‧載置室

405‧‧‧搬送裝置

405a‧‧‧排氣裝置

406‧‧‧蝕刻裝置

407‧‧‧濺鍍裝置

408‧‧‧濺鍍裝置

409‧‧‧氧化裝置

415A‧‧‧閘閥

415B‧‧‧閘閥

416‧‧‧閘閥

417‧‧‧閘閥

418‧‧‧閘閥

420A‧‧‧閘閥

420B‧‧‧閘閥

421A‧‧‧閘閥

421B‧‧‧閘閥

422‧‧‧閘閥

423‧‧‧閘閥

424‧‧‧閘閥

427‧‧‧機器臂

428‧‧‧機器臂

500‧‧‧製造裝置

501‧‧‧搬送裝置

502A‧‧‧搬入搬出室

502B‧‧‧搬入搬出室

503‧‧‧搬送裝置

503a‧‧‧排氣裝置

504A‧‧‧基板載置室

504B‧‧‧基板載置室

505‧‧‧搬送裝置

505a‧‧‧排氣裝置

506‧‧‧蝕刻裝置

507‧‧‧濺鍍裝置

507A‧‧‧濺鍍裝置

507B‧‧‧濺鍍裝置

507C‧‧‧濺鍍裝置

507D‧‧‧濺鍍裝置

507E‧‧‧濺鍍裝置

507F‧‧‧濺鍍裝置

507G‧‧‧濺鍍裝置

508‧‧‧氧化裝置

510‧‧‧退火裝置

511‧‧‧氧化裝置

515A‧‧‧閘閥

515B‧‧‧閘閥

516‧‧‧閘閥

517‧‧‧閘閥

518‧‧‧閘閥

519‧‧‧閘閥

520A‧‧‧閘閥

520B‧‧‧閘閥

521A‧‧‧閘閥

521B‧‧‧閘閥

522‧‧‧閘閥

523‧‧‧閘閥

524‧‧‧閘閥

525‧‧‧閘閥

526‧‧‧閘閥

527‧‧‧機器臂

528‧‧‧機器臂

530‧‧‧製造裝置

600‧‧‧製造裝置

700‧‧‧製造裝置

800‧‧‧氧化裝置

801‧‧‧處理容器

801a‧‧‧壁

801b‧‧‧區域

802‧‧‧真空幫浦

803‧‧‧基板

804‧‧‧基板支持器

804a‧‧‧基板保持面

804b‧‧‧載置部

805‧‧‧筒狀構件

805a‧‧‧延伸存在部

805b‧‧‧開口部

806‧‧‧氣體導入部

807‧‧‧基板搬送口

808‧‧‧加熱器

809‧‧‧基板支持器驅動部

810‧‧‧氧化處理空間

811‧‧‧噴淋板

812‧‧‧氧導入路徑

813‧‧‧氣體擴散空間

814‧‧‧外部空間

815‧‧‧間隙

850‧‧‧基板處理系統

900‧‧‧控制裝置

901‧‧‧記憶裝置

[圖1]用以對於本發明之其中一種實施形態的TMR元件之製造裝置作說明之圖。

[圖2]用以對於本發明之其中一種實施形態的TMR元件之製造裝置作說明之圖。

[圖3]用以對於本發明之其中一種實施形態的TMR元件之製造裝置作說明之圖。

[圖4]用以對於本發明之其中一種實施形態的TMR元件之製造裝置作說明之圖。

[圖5]用以對於本發明之其中一種實施形態的TMR元件之製造裝置作說明之圖。

[圖6]用以對於本發明之其中一種實施形態的TMR元件之製造裝置作說明之圖。

[圖7]用以對於本發明之其中一種實施形態的閘閥動作和基板搬送進行控制之流程圖。

[圖8]在使用有本發明之其中一種實施形態的製造裝置的情況時之氧化流程的說明圖。

[圖9]在使用有本發明之其中一種實施形態的製造裝置的情況時之氧化流程的說明圖。

[圖10]用以對於在本發明之其中一種實施形態中所使用的濺鍍裝置作說明之圖。

[圖11]用以對於本發明之其中一種實施形態的氧化裝置作說明之圖。

[圖12]用以對於本發明之其中一種實施形態的氧化裝置作說明之圖。

[圖13]用以對於在本發明之其中一種實施形態的製造裝置中所使用之控制裝置作說明之圖。

以下，針對本發明之製造裝置等，基於圖面來對於本發明之實施形態作說明。另外，關於實施形態間之共通的要素，係省略說明。

〈第1實施形態〉

於圖1中，對於本實施形態之TMR元件之製造裝置400的構成之其中一例作展示。製造裝置400，係具備有：具備機器臂427並且被連接有至少1個的基板處理裝置之搬送裝置403；和用以將基板搬入至搬送裝置403中或者是將結束了製程之基板搬出之搬送裝置401；和搬入搬出室402A、402B；以及具備機器臂428並且被連接有複數之基板處理裝置之搬送裝置405。進而，製造裝置400，係亦可具備有用以從搬送裝置403來對於搬送裝置405而進行基板之搬入搬出的載置室404A以及404B。搬入搬出室402A以及402B，係為用以對於製造裝置400之外部而將基板作搬入搬出之所謂的裝載鎖定(LL)室，並分別連接有用以將裝置內排氣為真空之排氣裝置和用以將裝置內設為大氣壓之氣體導入機構。又，在搬入搬出室402A、402B和搬送裝置403之間，係分別設置有閘閥415A、415B。

在搬送裝置403和搬送裝置405處，係分別連接有用以將裝置內排氣為真空之排氣裝置403a、405a。此排氣裝置403a、405a，例如係可使用渦輪分子幫浦或低溫泵等之能夠得到在本實施形態中所必要之真空度的各種之排氣裝置。

另外，搬送裝置405內之真空度，係以較搬送裝置403內之真空度而更高為理想。

在搬送裝置403和搬送裝置405之間，係被 設置有閘閥。當在搬送裝置403和搬送裝置405之間設置有載置室404A、404B的情況時，藉由在載置室404A、404B和搬送裝置405之間或者是載置室404A、404B和搬送裝置403之間的至少其中一方處設置閘閥，搬送裝置403和搬送裝置405之空間係被相互分離，搬送裝置405係能夠維持高的真空度。在本實施形態中，於搬送裝置403和搬送裝置405之間，係設置有2個的載置室404A以及404B，並在搬送裝置403、載置室404A、404B以及搬送裝置405的各個之間，設置閘閥420A、420B、421A、421B，而設為能夠更加將搬送裝置405維持於高真空之構成。又，藉由並不使位置在搬送裝置403和搬送裝置405之間的閘閥420A以及420B還有閘閥421A以及421B同時作開閉，係能夠更加抑制在進行對於搬送裝置405之基板搬入時所發生的真空度之劣化。藉由此，係能夠將搬送裝置405之真空度更為安定地作良好的保持。

又，本實施形態之製造裝置400，係更進而具備有：用以在形成TMR元件之前而將附著於基板表面上之自然氧化膜或雜質除去之蝕刻裝置406、和用以形成TMR元件之各種金屬膜的作為濺鍍裝置而具備有5個的濺鍍靶材陰極之濺鍍裝置(5PVD)407。製造裝置400，係更進而具備有：具有2個的濺鍍靶材陰極之濺鍍裝置(2PVD)408、和用以將金屬膜氧化之氧化裝置409。蝕刻裝置406，係被與搬送裝置403作連接，濺鍍裝置(5PVD)407，係被與搬送裝置403以及搬送裝置405作連 接。進而，濺鍍裝置(2PVD)408，係被與搬送裝置405作連接。關於身為具備有複數之濺鍍陰極的濺鍍裝置之濺鍍裝置(5PVD)407和濺鍍裝置(2PVD)408的對於搬送裝置403以及搬送裝置405之連接，係可因應於所進行之基板處理的製程，而適宜作變更。氧化裝置409，係被與搬送裝置405作連接。

在蝕刻裝置406和搬送裝置403之間，係被設置有閘閥418，在濺鍍裝置(5PVD)407和搬送裝置403之間，係被設置有閘閥416、417。又，在濺鍍裝置407和搬送裝置405之間，係被設置有閘閥422，在濺鍍裝置(2PVD)408和搬送裝置405之間，係被設置有閘閥424，在氧化裝置409和搬送裝置405之間，係被設置有閘閥423。

本實施形態之製造裝置400，係為了抑制由於真空度劣化所導致的對於界面之雜質的吸附，而設置隔著閘閥來和與進行基板之搬入搬出的LL室相接之搬送裝置403作連接的搬送裝置405。因此，係能夠將搬送裝置405保持為超高真空。氧化裝置409，係藉由與搬送裝置405作連接，而能夠特別是在形成或者是處理對於元件特性有所影響之膜時，對於雜質之吸附作抑制，而能夠對於在金屬層積膜構造中之結晶缺陷的發生或特性劣化作抑制並製造TMR元件。在TMR元件之製造中，於氧化處理時，係要求將對於基板之雜質的附著降低。在本實施形態中，係在並不與相對於外部而將基板搬入搬出之LL室直 接作連接而是相對於LL室來隔著其他之搬送裝置(403)而作了連接的搬送裝置405處，連接氧化裝置409。故而，係能夠將反應裝置405自身之真空度提高，而成為將要求有非常高之真空度的氧化裝置409連接於確立有超真空之搬送裝置405處。其結果，就算是對於多數之基板而進行連續成膜，亦能夠將氧化裝置409內保持為超真空。故而，如同上述一般，在TMR元件之製造的氧化處理中，係能夠降低對於基板(已完成成膜之膜)之雜質的附著。

於此，使用圖10，針對本實施形態之濺鍍裝置作說明。濺鍍裝置1，係具備有可進行真空排氣之處理容器2、和經由排氣口而與處理容器2作鄰接設置的排氣腔8、和經由排氣腔8而將處理容器2內作排氣之排氣裝置48。在處理容器2內，係設置有隔著背板5而將靶材4作保持之靶材支持器6。在靶材支持器6之近旁，係以將靶材支持器6作遮蔽的方式，而設置有靶材閘門14。靶材閘門14，係具備有旋轉閘門之構造。在靶材閘門14處，係設置有用以進行靶材閘門14之開閉動作的靶材閘門驅動機構33。

進而，處理容器2，係具備有用以對於處理容器2內導入惰性氣體(Ar等)之惰性氣體導入系15、和用以導入反應性氣體(氧、氮等)之反應性氣體導入系17、以及用以測定處理容器2之壓力的壓力計44。在各導入系處，係連接有用以供給氣體之氣體供給裝置。又，係具備有用以導入氣體之配管、和用以控制流量之質量流控制器 (MFC)等，並藉由控制裝置(例如，圖13中所示之控制裝置)而被作控制。

在反應性氣體導入系17處，係連接有用以供給反應性氣體之反應性氣體供給裝置(氣體鋼瓶)18。反應性氣體導入系17，係具備有用以導入反應性氣體之配管、和用以控制惰性氣體之流量的MFC、以及用以遮斷氣體之流動或開始氣體之流動的閥類。另外，反應性氣體導入系17，係亦可因應於需要而具備有減壓閥或濾網等。藉由此種構成，反應性氣體導入系17，係能夠藉由未圖示之控制裝置來安定地流動所指定之氣體流量。

處理容器2之內面，係被作電性接地。在靶材支持器6和基板支持器7之間的處理容器2之內面處，係被設置有作了電性接地之筒狀的遮罩40。排氣腔8，係將處理容器2和排氣裝置48之間作連接。在靶材4之背後，係被配設有用以實現磁控管濺鍍之磁鐵13。磁鐵13，係被保持於磁鐵支持器3處，並成為能夠藉由未圖示之磁鐵支持器旋轉機構而作旋轉。在靶材支持器6處，係被連接有施加濺鍍放電用電力之電源12。在本實施形態中，圖15中所示之濺鍍裝置1，係具備有DC電源，但是，係亦可具備有RF電源。

靶材支持器6，係藉由絕緣體34而從接地電位之處理容器2絕緣。被設置在靶材4和靶材支持器6之間的背板5，係保持靶材4。在靶材支持器6之近旁，係以將靶材支持器6作覆蓋的方式，而設置有靶材閘門 14。靶材閘門14，係作為用以構成將基板支持器7和靶材支持器6之間作遮蔽的閉狀態或者是將基板支持器7和靶材支持器6之間作開放的開狀態之遮蔽構件而起作用。

在基板支持器7之面上的基板10之載置部分的外緣側(外周部)處，係被設置有具備環形狀之遮蔽構件(以下，亦稱作「覆蓋環21」)。覆蓋環21，係降低乃至於防止濺鍍粒子附著於被載置在基板支持器7上之基板10的成膜面以外之場所處的情形。在基板支持器7處，係設置有用以使基板支持器7作上下移動或者是以特定之速度來旋轉的基板支持器驅動機構31。在基板10之近旁處，係於基板支持器7和靶材支持器6之間，被配置有基板閘門19。閘門19，係以覆蓋基板10之表面的方式而藉由基板閘門支持構件20作支持。基板閘門驅動機構32，係藉由使基板閘門支持構件20進行旋轉以及並進，而在基板10之表面附近的位置處，將閘門19插入至靶材4和基板10之間(閉狀態)。藉由將閘門19插入至靶材4和基板10之間，靶材4和基板10之間係被作遮蔽。又，若是藉由基板閘門驅動機構32之動作而使閘門19從靶材支持器6(靶材4)和基板支持器7(基板10)之間退出，則靶材支持器6(靶材4)和基板支持器7(基板10)之間係被開放(開狀態)。基板閘門驅動機構32，係為了構成將基板支持器7和靶材支持器6之間作遮蔽的閉狀態或者是將基板支持器7和靶材支持器6之間作開放的開狀態，而對於閘門19進行開閉驅動。在開狀態下，閘門19係被收容於閘門 收容部23中。若是如圖15中所示一般，而構成為將身為閘門19之退避場所的閘門收容部23納入至直到高真空排氣用之排氣裝置48為止的排氣路徑之導管中，則係能夠將裝置面積縮小，而為理想。

〈第2實施形態〉

於圖2中，對於本實施形態之TMR元件之製造裝置500的構成之其中一例作展示。製造裝置500，係具備有：具備機器臂527並且被連接有至少1個的基板處理裝置之搬送裝置403；和用以將基板搬入至搬送裝置503中或者是將結束了製程之基板搬出之搬送裝置501；和搬入搬出室502A、502B；和具備機器臂528並且被連接有複數之基板處理裝置之搬送裝置505；以及用以從搬送裝置503而對於搬送裝置505進行基板之搬入搬出之載置室504A、504B。在搬送裝置503和搬送裝置505處，係分別連接有用以將裝置內排氣為真空之排氣裝置503a、505a。此排氣裝置503a、505a，例如係可使用渦輪分子幫浦或低溫泵等之能夠得到在本實施形態中所必要之真空度的各種之排氣裝置。

進而，在載置室504A、504B和搬送裝置505之間以及載置室504A、504B和搬送裝置503之間的雙方處，係設置有閘閥520A、520B、521A、521B。搬送裝置505係被維持於高真空。又，在對於搬送裝置505而進行基板之搬入時所發生的真空度劣化，係更進一步被作抑制。係能 夠將搬送裝置505之真空度更為安定地作良好的保持。又，在搬入搬出室502A、502B和搬送裝置503之間，係分別設置有閘閥515A、515B。

又，製造裝置500，係具備有：用以在形成TMR元件之前而將附著於基板表面上之自然氧化膜或雜質除去之蝕刻裝置506、和用以形成TMR元件之各種金屬膜的具備有4個的濺鍍靶材陰極之濺鍍裝置(4PVD)507。進而，製造裝置500，係具備有用以氧化金屬膜之氧化裝置508。

在蝕刻裝置506和搬送裝置503之間，係被設置有閘閥519，在濺鍍裝置(4PVD)507和搬送裝置503之間，係被設置有閘閥516、517、518。又，在濺鍍裝置(4PVD)507和搬送裝置505之間，係被設置有閘閥523、524、525、526，在氧化裝置508和搬送裝置505之間，係被設置有閘閥522。

搬送裝置505，由於係對於LL室而隔著搬送裝置503來作連接，因此係能夠將搬送裝置505內維持於高真空。故而，當在藉由被與搬送裝置505作了連接的濺鍍裝置507而成膜金屬膜之後，藉由氧化裝置508來進行氧化處理的情況時，係能夠對於在搬送裝置505內而進行基板之搬送時的對於基板表面之雜質的吸附作抑制。藉由一面抑制對於金屬膜表面之雜質的吸附一面氧化該金屬膜，係能夠以原子層尺度來形成均一性為良好之金屬氧化膜。又，當在藉由被與搬送裝置505作了連接的濺鍍裝置507而形 成金屬層積膜並進而藉由與搬送裝置505作了連接的其他之濺鍍裝置507來形成金屬層積膜的情況時，由於界面之雜質吸附係為少，因此係成為能夠進行晶格缺陷為少之金屬層積膜的製造。特別是，在垂直磁化膜中，由於係層積多數之金屬膜而形成者，因此，界面之雜質吸附為少一事係為重要，藉由使用本實施形態之裝置，係能夠抑制垂直磁化膜之磁性特性的劣化，而能夠作成具備高阻抗變化率之TMR元件。另外，在載置室504A以及504B處，係亦可附有低溫泵。

藉由在載置室504A以及504B處連接低溫泵，係能夠將搬送裝置505之真空度更為安定地作良好的保持。藉由將低溫泵設置在載置室504A以及504B處，例如係能夠將在搬送裝置505中之水份分壓降低，而能夠降低在金屬層積膜之界面處的雜質，因此，係能夠抑制垂直磁化膜之磁性特性的劣化，而能夠形成具備高阻抗變化率之TMR元件。

進而，對於搬送裝置505，藉由在鄰接於基板載置室504A、504A之位置處配置氧化裝置508，係能夠降低製造裝置500所佔據之地面面積，而成為能夠提昇基板搬送裝置505之真空度。

針對此點，使用圖1以及圖2來作說明。

在圖1之製造裝置中，氧化裝置409，係在相對於基板搬送裝置404而遠離之位置處被與搬送裝置405作連接。在此種裝置構成中，例如當將由多數之層積膜所成之 STT-TMR從下層起直到上層為止地而一貫以真空來製造的情況時，係因應於需要而在基板搬送裝置405處更進而增設濺鍍裝置。於此所使用之濺鍍裝置，係如同在圖4中亦有所說明一般，為了將多層之層積膜一貫以真空來形成，而使用搭載有複數之靶材陰極之濺鍍裝置。藉由使用將搭載有複數之靶材陰極的濺鍍裝置作了必要之數量的連接之叢集型製造裝置，係能夠形成多層之層積膜。濺鍍裝置，係為具備有多數之濺鍍陰極的濺鍍裝置，而能夠藉由使用多數之濺鍍靶材來適當地製作多層之層積膜。

但是，配置有多數之濺鍍靶材的濺鍍裝置，由於一般而言係為大型，因此，當在與基板載置室404A或者是404B相鄰接之位置處而配置濺鍍裝置的情況時，為了避免與被設置在基板搬送裝置403側之濺鍍裝置407間的接觸，係有必要在基板搬送裝置403和基板搬送裝置405之間空出有大的間隔。其結果，裝置之地面面積係增加，又，係有必要將搬送裝置403、載置室404A、404B、搬送裝置405之至少1個大型化，而亦有可能使真空度變得容易降低。特別是若是靶材陰極之數量越多的濺鍍裝置，則大型化之問題係為越大。又，被連接於本實施形態之搬送裝置403以及搬送裝置405處的各濺鍍裝置407，係在各濺鍍裝置407處，於與被和搬送裝置作了連接的閘閥相反側處，具備有排氣室以及排氣裝置。在此種濺鍍裝置407之形態中，係有必要將基板搬送裝置403和基板搬送裝置405更進而控制更大的間隔。

相對於此，如圖5中所示一般，藉由對於具備有複數之靶材的濺鍍裝置507而將小型之氧化裝置508鄰接於基板搬送裝置505地作配置，係能夠將為了避免與被連接於搬送裝置503處之濺鍍裝置507之間的接觸所需要的搬送裝置503和搬送裝置505之間隔縮小。因此，係能夠防止各搬送裝置之大型化，並良好地保持各搬送裝置內之真空度。

在本實施形態之製造裝置中，係在各搬送裝置之略中心處，作為搬送手段而設置有機器臂527、528。機器臂527、528，係在搬送裝置之略中心處具備有旋轉軸，並藉由使被設置在該旋轉軸處之臂進行伸縮，而搬送基板。在本實施形態中之作為搬送手段之機器臂527、528，係具備有2根臂，此些之臂係可作為一體而旋轉，亦可構成為可相互獨立地轉動。在搬送裝置處之與各處理裝置以及各載置室之間的連接面，係相對於臂之伸縮方向而為垂直，在該連接面處，將基板之搬送口盡可能縮小地來構成之。藉由此種構成，係成為能夠將搬送裝置505內之氛圍維持為更高之真空。又，藉由使用使中心軸轉動之轉動式臂，相較於使中心軸在搬送裝置內而滑動之滑動式臂，係能夠抑制塵埃之發生並且易於維持高真空。

又，在本實施形態中，係以搬送手段之旋轉軸作為中心，而在搬送裝置505處將載置室和處理裝置等之合計7個作連接，在搬送裝置503處則係將合計8個作連接。在如同本實施形態一般之使用有以旋轉軸作為中心 而與各裝置之間的連接面為5角以上之多角形的搬送裝置之製造裝置的情況時，特別是搬送裝置503之與載置室相鄰接地作設置之處理裝置和搬送裝置505之與載置室相鄰接地作設置之處理裝置的兩者間之接觸係容易造成問題。就算是在此種情況下，藉由將處理裝置中之身為較小型者的氧化裝置與載置室504A或504B相鄰接地來設置在搬送裝置505處，係能夠抑制製造裝置之大型化，並將各搬送裝置內之真空度良好地作保持。

〈第3實施形態〉

於圖3中，對於本實施形態之TMR元件之製造裝置530的構成作展示。此製造裝置530，係成為將在圖2之製造裝置500中所設置的濺鍍裝置507之其中一個置換為退火裝置510之構造。在使用此退火裝置510而將金屬膜以及金屬氧化膜作了退火後，其結果，特別是能夠將阻障層、自由層以及參考層之結晶性改善，而能夠改善電阻變化率。可以推測到：此係因為，由於係將藉由濺鍍而成膜了的金屬膜表面，使用被維持為高真空度之搬送裝置505來並不在真空中待機地而搬送至退火裝置510處並進行處理，因此對於界面之雜質吸附係被抑制，而能夠抑制在金屬層積膜構造中之結晶缺陷的發生或者是特性劣化之故。又，在退火裝置510處係具備有基板冷卻功能，在加熱後係能夠立即將基板冷卻。當基板為維持於高溫之狀態下而進行了濺鍍處理的情況時，被作了濺鍍之金屬膜係會擴 散，並使原子層尺度之平坦性劣化，而會有導致特性劣化的情形。因此，在基板加熱處理後，係亦會有成為需要進行冷卻的情況，雖並未圖示，但是，亦可在本發明之裝置中而獨立地具備有冷卻裝置。作為退火裝置510，係可合適使用例如在國際公開WO2010/150590號中所揭示之裝置。

〈第4實施形態〉

於圖4中，對於本實施形態之TMR元件之製造裝置600的構成作展示。此製造裝置600，係成為將在圖2之製造裝置500中所設置的濺鍍裝置507之其中一個置換為氧化裝置511之構造。例如，如同在非專利文獻3中所揭示一般，當製造具備有穿隧阻障層以外之氧化物層之TMR元件的情況時，係成為有必要進行2次之氧化處理。

於此，於圖14中，對於在僅具有1個氧化裝置之製造裝置中的TMR元件之氧化製程作展示。

圖8，係為對於在圖2所示之製造裝置中而製造非專利文獻3中所揭示之TMR元件時的氧化處理前後之處理以及基板間之各處理的時序之關係作展示者。首先，在基板上形成特定之膜，之後進行被進行氧化處理之金屬膜的成膜。之後，進行該金屬膜之氧化處理。之後，再度進行被進行氧化處理之金屬膜的成膜，並進行該金屬膜之氧化處理。當在1個的TMR膜之製作中而需要進行 2次之氧化處理的情況時，係有必要將1個氧化裝置508作2次的使用。如圖8中所示一般，第1枚和第2枚之氧化處理，係藉由在成膜彼此之金屬膜的時間中而交互進行氧化處理，而能夠將基板為了進行氧化處理所待機的時間縮短。但是，第3枚係會產生在直到第2枚之氧化處理結束為止的期間中而待機的必要。第3枚以後之處理的流程，係為第1枚和第2枚之流程的反覆，在第3枚、第5枚、第7枚之奇數順序的基板處，係會產生待機時間。若是產生基板之待機時間，則在待機的期間中，會於基板表面產生雜質之吸附等，因此不僅會使產率降低，也會產生元件特性之劣化。故而，在由圖2之製造裝置所致的成膜中，相較於先前技術，係能夠充分地降低雜質之附著，而能夠良好地降低結晶缺陷之發生或特性之劣化，但是，相較於藉由相同之裝置而進行2次之氧化的形態，係能夠更進而實現產率以及元件特性之改善，因此係為理想。

在本實施形態之製造裝置600中，在搬送裝置505處係連接有2台之氧化裝置。於圖9中，對於在本實施形態之裝置中而製造非專利文獻3中所揭示之TMR元件時的氧化處理前後之處理以及基板間之各處理的時序之關係作展示。首先，在基板上形成特定之膜，之後進行被進行氧化處理之金屬膜的成膜。之後，該金屬膜係藉由氧化裝置511而進行氧化處理。之後，再度進行被進行氧化處理之金屬膜的成膜，該金屬膜係藉由氧化裝置508而進行氧化處理。針對第2枚以後之基板，由於係將其搬入 至結束了之前之基板的氧化處理之氧化裝置中，並進行氧化處理，因此係成為能夠將如同在圖2中所示的裝置一般之直到之前之基板的氧化處理結束為止所待機之時間大幅度的縮短。其結果，本實施形態之製造裝置600，係能夠更進一步改善產率，並製造出特性更加優良之TMR元件。

如此這般，在生產性之提昇和對於金屬層積膜構造中之結晶缺陷的發生或特性劣化作抑制的觀點來看，被連接於搬送裝置505處之氧化裝置，係以複數為理想。特別是在有必要進行2次以上之氧化處理一般的情況中，在生產性之提昇和對於金屬層積膜構造中之結晶缺陷的發生或特性劣化作抑制的觀點來看，係更為理想。在控制程式之簡單化的觀點來看，係以將氧化處理之次數和氧化裝置之數量設定為相同為理想。

另外，在本實施形態中，亦可如第3實施形態中所示一般，將濺鍍裝置507之其中一個置換為退火裝置510。

〈第5實施形態〉

在上述之實施形態的裝置中，係於搬送裝置505和搬送裝置503之間配置載置室504A以及504B。因此，相較於搬送裝置503，搬送裝置505係被維持於高真空。但是，在於搬送裝置505處設置有氧化裝置的形態中，係容易起因於被導入至氧化裝置內之氧氣等而使搬送裝置505 之真空度降低。針對此種問題，雖然可考慮在氧化裝置中，於對基板進行了特定之氧化處理之後，進行排氣直到氧化裝置內到達規定之真空度為止的方法，但是，若依據此方法，則在直到氧化裝置內之排氣結束為止，係無法進行下一次的氧化處理，而導致產率之降低。

本實施形態，就算是氧化裝置內之排氣並未充分結束，也能夠抑制對於其他之基板所造成的元件特性之劣化，並進行下一基板之氧化處理。針對本實施形態，使用圖5來作說明。

在各基板處理裝置、載置室以及搬送裝置之間，係設置有能夠將該些個別之空間相隔離的可開閉之閘閥515A、515B、516、517、518、519、520A、520B、521A、521B、522、523、524、525、526。在本實施形態中，係藉由在製造裝置700處所具備之控制裝置(例如，圖13中所示之控制裝置900)，來對於上述各閘閥和搬送裝置503之機器臂527、搬送裝置505之機器臂528作控制。

控制裝置(例如，圖13中所示之控制裝置900)，係依據圖7中所示之流程，而對於各閘閥以及機器臂527、528進行控制。

針對圖7中所示之流程，於以下作說明。

首先，在步驟S71中，控制裝置係使氧化裝置508以及氧化裝置511之至少一方實行氧化處理。在步驟S72中，控制裝置，係當在氧化裝置508以及氧化裝置511之 至少一方處而結束了基板的氧化處理之後，判斷其他之被處理基板是否從搬送裝置505而被搬入至與搬送裝置505相連接之其他的氧化裝置或濺鍍裝置、載置室504A以及504B之裝置內。當存在有尚未被搬入之基板的情況時，於步驟S73中，控制裝置，係以在氧化裝置508、511內載置有基板的狀態下而待機，直到能夠確認到存在於搬送裝置505中之基板已被搬入至各處理裝置或者是載置室中為止。

另外，在從這之後起而準備進行氧化處理之其他的基板，係並非絕對需要均結束對於氧化裝置內之搬入，但是，從元件特性之安定的觀點來看，係以使基板被搬入至氧化裝置內為理想。

在步驟S74中，控制裝置，係在所有的基板被搬入至濺鍍裝置內、其他之氧化裝置或者是基板載置室504A或504B中之後，判斷在各處所設置之閘閥是否為關閉。當存在有尚未被關閉之閘閥的情況時，在步驟S75中，控制裝置係使基板於該氧化裝置內而待機。在所有的閘閥被關閉之後，於步驟S76中，控制裝置係將載置有結束了氧化處理之基板的氧化裝置和基板搬送裝置505之間的閘閥開啟，在步驟S77中，搬送裝置係將基板藉由機器臂528來搬出。之後，在步驟S78中，控制裝置係將該氧化裝置之閘閥關閉。為了將各氧化裝置內之氛圍保持為均一，較理想，係並不使被設置在2個的氧化裝置和搬送裝置505之間的各個閘閥同時開放。亦即是，控制裝置，係 以在使被設置於氧化裝置和搬送裝置505之間的閘閥以及被設置在搬送裝置505和載置室504A、504B之間的閘閥之其中一方被開放的期間中而並不會使另外一方開放的方式，來對於上述閘閥作控制。

如此這般，藉由使基板處理後之氧化裝置的閘閥開放時序和其他之閘閥的開放時序並不會相互一致，係能夠抑制氧氣之對於其他處理裝置內的流入。

另外，在本實施形態中所說明了的效果，相較於如同第1或第2形態一般之氧化裝置為1個的情況，係以在第3或第4實施形態中所說明一般之氧化裝置為複數的情況時，效果為更大。

〈第6實施形態〉

如同上述一般，特別是在第4或第5實施形態中，由於在搬送裝置505處係設置有複數的氧化裝置，因此係容易起因於被導入至氧化裝置內之氧氣等而特別使搬送裝置505之真空度容易降低。又，在第1或第2實施形態中，亦同樣的，由於在搬送裝置505處係連接有氧化裝置，因此也可能會產生起因於被導入至氧化裝置內之氧氣等而使搬送裝置505之真空度容易降低的問題。在本實施形態中，係針對此問題，而以在被連接於搬送裝置505處之處理裝置內配置有使用了具備氧去疵效果之物質的遮蔽構件等之構成構件一事作為特徵。

特別是以使用相較於構成會對TMR元件之元 件特性造成大幅度影響的穿隧阻障層之MgO而對於氧氣之吸付能量為更大的物質為理想。MgO之相對於氧氣的吸付能量，係為約150kcal/mol，作為較此而更大的物質，係可列舉出Ti、Ta、Mg、Cr或Zr等。特別是從加工之容易性和有效之氧吸付等的觀點來看，係以Ti製之構成構件為合適。

又，若是將相對於會起因於氧化而產生磁性特性之劣化的磁性膜而亦具備有氧去疵效果的物質使用在裝置構成構件中，則係能夠期待有更進一步之元件特性的改善。作為此種物質，係可列舉出Ti或Ta。

又，代替在濺鍍裝置內設置具有去疵效果之構成構件，係亦可在濺鍍裝置內設置含有具備氧去疵效果之物質的靶材。之後，在各濺鍍裝置中之對於基板的成膜處理之前，先藉由濺鍍來使具有氧去疵效果之物質附著於裝置內壁上，而降低濺鍍裝置內之氧量。

另外，雖然並非在全部的濺鍍裝置中均一定需要在進行對於基板之成膜前而進行去疵膜之濺鍍，但是，較理想，係至少在進行特別是會對於TMR之元件特性會造成大幅度影響的MgO膜或磁性膜的，成膜之前而進行去疵膜之濺鍍為理想。作為具有氧去疵效果之物質，Ti或Ta係為合適。又，亦可在濺鍍裝置內設置去疵膜之構成構件，並且亦進行去疵膜之濺鍍。

〈第7實施形態〉

在上述之各實施形態中，係亦可在被連接於搬送裝置505處之濺鍍裝置507處，安裝RF電源，並併用直接反應性濺鍍和使用有氧化物靶材等的RF濺鍍來形成之。此RF濺鍍，係可配合於所期望之TMR元件而作複數之搭載。亦即是，當在濺鍍裝置507處設置複數之RF陰極或者是需要2層之氧化層的情況時，係可在2台的濺鍍裝置507之各個處各設置1台的RF陰極。又，亦可將上述之氧化處理與RF濺鍍作組合。

藉由在1個腔中設置複數台之RF陰極，由於成膜速度係與台數成正比地而增加，因此係能夠使產率提昇。

進而，如圖3中所示一般，亦可將藉由RF濺鍍所形成了的絕緣膜，使用退火裝置510來進行退火處理。由於係將藉由RF濺鍍而成膜了的絕緣膜表面，使用被維持為高真空度之搬送裝置505來迅速地搬送至退火裝置510處並進行處理，因此對於界面之雜質吸附係被抑制，而能夠抑制在金屬層積膜構造中之結晶缺陷的發生或者是特性劣化。

〈第8實施形態〉

在本實施形態中，關於被連接於搬送裝置505處之氧化裝置508以及511，係使用適於將搬送裝置505維持於更高真空之氧化裝置。在圖11、圖12中，針對本實施形態之氧化裝置800作說明。

氧化裝置800，係具備有處理容器801、和作為用以 將處理容器內排氣之排氣部的真空幫浦802、和被設置在處理容器801內之用以保持基板803的基板支持器804、和被設置在處理容器801內之筒構件805、和作為將氧氣導入至處理容器801內之氧氣導入手段之氣體導入部806、以及基板搬送口807。在該基板搬送口807處，係被設置有未圖示之細縫閥。

基板支持器804，係具備用以保持基板803之基板保持面804a、和被形成有該基板保持面804a之載置部804b，在該基板保持面804a上，係被載置有基板803。又，在基板支持器804之內部，係被設置有作為加熱裝置之加熱器808。又，在基板支持器804處，係被連接有作為使基板支持器804和筒構件805之間的相對位置作改變的位置改變手段之基板支持器驅動部809。基板支持器驅動部809，係使基板支持器804朝向箭頭方向P(使基板支持器804接近氧化處理空間810之方向、以及使基板支持器804從氧化處理空間810而遠離之方向)移動。在本實施形態中，於基板搬送時，係藉由基板支持器驅動部809之控制，而使基板支持器804移動至圖11中所示之位置處。在基板搬入時，係於此狀態下，經由基板搬送口807來將基板803搬入至處理容器801內，並將基板803載置於基板保持面804a上。在基板搬出時，係將被保持在基板保持面804a上之基板803經由基板搬送口807而從處理容器801搬出。另一方面，在氧化處理時，係藉由基板支持器驅動部809之控制，而使基板支持器 804移動至圖12中所示之位置處。於此狀態下，藉由以氣體導入部806來限定性地將氧氣導入至氧化處理空間810中(藉由限定性地將氧氣導入至處理容器801內之一空間中)，而進行氧化處理。

氣體導入部806，係從與基板支持器804相對向之處理容器801之壁801a而分離地來作設置，並具備有具有多數之孔的噴淋板811、和具備有被設置在上述壁801a處並將氧氣導入至處理容器801內之氣體導入口之氧導入路徑812、和身為噴啉板811和壁801a之間的空間並用以使從氧導入路徑812所導入之氧氣擴散的氣體擴散空間813。在本實施形態中，係以使氧氣被導入至擴散空間813中的方式而設置有氧導入路徑812，從氧導入路徑812而被導入並在擴散空間813中而擴散的氧氣，係經由噴淋板811而被均等地供給至基板面內。另外，亦可將氧導入路徑812作複數設置。

筒構件805，係為以將處理容器801之壁801a的至少包含有被連接有氧導入路徑812之部分的區域801b以及噴淋板811作環繞包圍的方式，而被安裝於壁801a上，並且具備有從壁801a起而朝向與該壁801a相對向之側(於此係為基板支持器804側)作延伸存在的延伸存在部805a之構件。在本實施形態中，筒構件805，係為垂直於延伸存在方向所做了切斷的剖面為圓形之筒狀構件，但是，該剖面係亦可為多角形等之其他的形狀。又，筒構件805，例如係為Al製。由於Al係能夠容易地 加工為筒構件805，因此係為理想。又，除此之外，例如亦可為Ti或SUS。又，亦能夠以可使筒構件805相對於壁801a而作裝卸的方式，來構成該筒構件805。在藉由延伸存在部805a所包圍之空間中、亦即是在筒構件805之中空部處，係被設置有噴淋板811，藉由筒構件805之較噴淋板811而更靠壁801a側之部分、和在該壁801a處之上述區域801b的至少一部分、以及噴淋板811，而形成擴散空間813。

藉由設置噴淋板811和筒構件805，係能夠對於基板803之表面而更均一地供給氧氣，而能夠將起因於氧化所產生的在MgO之基板803面內的氧化分布之偏差作降低。故而，係能夠使RA分布提昇。

由於係從上述噴淋板811之孔而將氧氣導入至氧化處理空間810中，因此，噴淋板811，係可說是氣體導入部806之被設置有用以將氧氣限定性地導入至氧化處理空間內的部份之區域(亦稱作「氧氣導入區域」)。

另外，當作為其中一例而並不設置噴淋板811的情況時，氧氣由於係從氧導入路徑812而被限定性地導入至氧化處理空間810內，因此區域801b係成為氧氣導入區域。

在本實施形態中，可以說是藉由氧氣導入區域、筒構件805以及基板支持器804(基板保持面804a)而形成氧化處理空間810。

又，筒構件805，係如圖12中所示一般，以 當在該筒構件805之開口部805b內被插入有基板支持器804的情況時，於延伸存在部805a和基板支持器804之至少一部分(載置部804b)之間會形成有間隙815的方式，而作設置。亦即是，筒構件805，係在形成氧化處理空間810時，以包圍基板保持面804a並且在被形成有基板保持面804a之載置部804b和延伸存在部805a之間被設置有間隙815的方式，而構成之。故而，從氣體導入部806所導入至氧化處理空間810內之氧氣，係通過間隙815而從氧化處理空間810而被排氣至該氧化處理空間810之外部空間814處。從氧化處理空間810而經由間隙815所排氣至外部空間814處之氧氣，係藉由真空幫浦802而被從處理容器801作排氣。

基板支持器驅動部809，係以使基板保持面804a被收容在筒構件805之內部的方式，而使基板支持器804在箭頭方向P上移動，並在基板保持面804a(載置部804b)被插入至開口部805b中的特定之位置處，停止基板支持器804之移動。如此這般，如圖12中所示一般，形成僅藉由間隙815而與外部空間814相通連之氧化處理空間810。此時，氧化處理空間810，係藉由噴淋板811和延伸存在部805a以及基板支持器804(基板保持面804a)而被形成。故而，在本實施形態中，本發明之包圍部，係為噴淋板811以及延伸存在部805a。故而，筒構件805，係為用以在氧化處理時，以使藉由氣體導入部806所導入之氧氣被限定性地導入至處理容器801內之氧化處理空間 810內的方式，而與噴淋板811以及基板支持器804(基板保持面804a)一同區劃出該氧化處理空間810的包圍構件。

另外，當如同上述一般作為其中一例而並不設置噴淋板811的情況時，氧化處理空間810，由於係藉由區域801b和延伸存在部805a以及基板支持器804而被形成，因此，於此情況，本發明之包圍部，係為身為處理容器801之內壁的一部分之區域801b以及延伸存在部805a。

另外，在本實施形態中，藉由基板支持器驅動部809來使基板支持器804和筒構件805之間的相對位置作改變而成為能夠形成氧化處理空間810一事，係為重要，因此，係將基板支持器驅動部809，構成為能夠使基板支持器804在身為單軸方向之箭頭方向P上作移動。然而，係並不被限定於此構成，只要至少在氧化處理時能夠使基板保持面804a位置在筒構件805之內部並形成氧化處理空間810，並且在此以外時(例如，基板搬送時)而使基板保持面804a位置在筒構件805之外部，則係可採用任意之構成。例如，係亦可將基板支持器804固定，並將筒構件805以及氣體導入部806單元化，且將該單元，構成為藉由使作了單元化之筒構件805以及氣體導入部806接近基板支持器804一事來形成氧化處理空間810。或者是，亦可將基板支持器804構成為亦能夠在筒構件805之左右方向上作滑動移動，並構成為在氧化處理空間810之形成時以外的期間，使基板支持器804移動至不會與開口 部805b相對向之位置處。

在本實施形態中，基板保持面804a之形狀係為圓形，筒構件805之與延伸存在部508a之延伸存在方向相垂直地作了切斷的剖面，係為與基板保持面804a(載置部804b)之外形相似的形狀。亦即是，上述剖面係為圓形。又，在形成氧化處理空間810時，噴淋板811和基板保持面804a係相對向，並且間隙815亦係與噴淋板811相對向。此時，較理想，係將間隙815之大小設為在基板保持面804a之周方向上而為相同。藉由設為此種構成，係能夠在被形成於基板保持面804a之周方向上的間隙815之全部處而將排氣導度(contantance)設為相同之值。亦即是，係能夠在作為從氧化處理空間810而來之排氣口而起作用的間隙815之全周圍處而均一地進行排氣。故而，在形成氧化處理空間810時，係能夠將在被載置於基板支持器804處之基板803的表面上之氧壓力設為均一，而能夠使RA分布提昇。

又，在本實施形態中，基板支持器驅動部809，係構成為使基板支持器804在筒構件805之內部而沿著延伸存在部805a之延伸存在方向作移動。亦即是，基板支持器驅動部809，係在筒構件805之內部，使基板支持器804朝向接近作為氧化氣體導入區域之噴淋板811接近的方向以及從噴淋板811而遠離之方向移動。

又，在本實施形態中，具備有基板保持面804a並身為基板支持器804之形成間隙815之區域的載 置部804b，係構成為使間隙815沿著延伸存在部805a之延伸存在方向作而成為相同之大小。亦即是，沿著延伸存在部805a之延伸存在方向，筒構件805之直徑係為一定，並且，載置部804b之沿著上述延伸存在方向之直徑亦為一定，而以就算是在筒構件805之內部中，使基板支持器804之身為與延伸存在部805a最接近之部分的載置部804b朝向接近噴淋板811之方向以及相遠離的方向作移動，在間隙815處之從氧化處理空間810而來的氣體之排氣導度也不會改變的方式，來構成基板支持器804以及筒構件805。故而，就算是使基板支持器804在筒構件805之內部移動，亦能夠從氧化處理空間810而將氧氣同樣地進行排氣，而能夠降低處理控制之複雜化。

進而，在本實施形態中，較理想，係於筒構件805之內壁部處施加例如電解研磨處理或化學研磨處理而使其成為光滑。亦即是，在本實施形態中，筒構件805之內壁係被平坦化。如此這般，藉由在筒構件805之內壁處而將面粗度降低，係能夠降低對於筒構件805之內壁的氧氣之吸附以及吸附在該內壁上之氧氣的放出。又，在筒構件805之內壁表面上塗敷不會使氧氣作吸附一般的膜(例如，氧化被膜等之鈍態膜)一事，亦為理想。如此這般，藉由在筒構件805之內壁表面上形成鈍態膜，係能夠降低對於該內壁表面之氧的吸附。例如，若是將筒構件805設為Al，並對於筒構件805之內側進行上述化學研磨，則能夠在將筒構件805之內壁面平坦化的同時亦形成 氧化被膜。藉由由平坦化所得到之效果以及該氧化被膜，係能夠降低對於筒構件805之氧的吸附。

又，若依據本實施形態，則係在處理容器801之內部，形成較藉由該處理容器801之內壁所區劃出之空間更小的空間(氧化處理空間810)，並將區劃該氧化處理空間810之一部分作為基板保持面804a，而使被保持在基板保持面804a上之基板803曝露於該氧化處理空間810中。之後，對於該氧化處理空間810內限定性地供給氧氣，而進行基板803之氧化處理。此時，係藉由被形成在筒構件805和基板支持器804之間的間隙815，而進行氧化處理空間810之排氣。如此這般，在本實施形態中，於進行氧化處理時，由於係僅對於處理容器801之有限的空間(氧化處理空間810)而供給氧氣，並進行氧化處理，因此，係能夠降低直到為了進行氧化處理而使被氧氣所充滿之空間成為特定之壓力為止所耗費的時間，又，亦可降低在排氣中所耗費的時間。因此，當在氧化裝置507和搬送室505之間而進行基板之搬送時，係能夠抑制氧氣之朝向真空度為高之搬送室505的流出，而成為能構成膜更高品質之薄膜。

又，由於係在處理容器801之內部，形成較藉由該處理容器801之內壁所區劃出之空間而更小的空間(氧化處理空間810)，並於其中進行氧化處理，因此，相較於先前技術，係能夠將區劃出進行氧化處理之空間的構件之表面積大幅度的縮小。故而，係能夠將附著在形成進 行氧化處理之氧化處理空間810的筒構件805處之氧的附著量降低，而能夠將在排氣後之從筒構件805的內壁所放出之氧的量大幅度降低。在此點上，對於維持搬送室505之高真空度一事而言亦為有利。

進而，由於係在處理容器801之內部，使用身為與該處理容器801之內壁相異的構件之筒構件805來區劃出氧化處理空間810，因此係能夠自由地設定氧化處理空間810之形狀。故而，係能夠將氧化處理空間810之與基板803(基板保持面804a)的表面相平行地作了切斷之剖面形狀，設為與基板803(基板保持面804a)之外形相似的形狀。在先前技術中，於處理容器為圓筒狀的情況中，當基板(基板保持面)之外形為四角形的情況時，進行氧化處理之空間的與基板(基板保持面)之表面相平行地來作了切斷的剖面，係成為圓形，而與基板(基板保持面)之外形相異。相對於此，在本實施形態中，例如，當處理容器801係為圓筒狀而基板803(基板保持面804a)之外形係為四角形的情況時，藉由將剖面成為四角形之筒構件805安裝在處理容器801之內部，係能夠將氧化處理空間810之剖面形狀設為與基板803(基板保持面804a)之外形相似的形狀。如此這般，只要將氧化處理空間810之剖面形狀設為與基板803(基板保持面804a)之外形相似的形狀，則係能夠在基板803(基板保持面804a)之周方向上將間隙815之寬幅設為相同，而能夠將排氣導度設為相同。故而，係能夠降低基板803表面之氧化分布。

如此這般，藉由使用本實施形態之氧化裝置，係能夠降低在基板之氧化處理中所需要的氧之導入量，並且係成為能夠在進行特定之氧化處理之後而將氧氣迅速地排氣。因此，係能夠降低從氧化裝置508以及511而流出至搬送裝置505處之氧氣的流量，而成為能夠將搬送裝置505維持為更高真空。

〈第9實施形態〉

在本發明之基板處理系統中，為了形成良質之穿隧阻障層，係在真空度為更高之搬送裝置505處連接有氧化裝置508。然而，當在真空度為高之搬送裝置505處而連接有氧化裝置508的情況時，會有起因於從氧化裝置508所流出之氧氣而導致搬送裝置505內之氧壓力提昇的可能性。此種問題，特別是在起因於為了提昇產率之觀點而導致在進行了氧化裝置508內之氧化處理後並未充分地將氧化裝置508內排氣的情況時，係可能會發生。

若是搬送裝置505內之氧壓力增高，則當在濺鍍裝置507中形成薄膜之後而將基板搬送至其他之處理裝置處時，氧會吸附於薄膜界面上，或者是產生非預期之氧化，而有可能使元件特性劣化。特別是針對在構成元件之薄膜中的對於更加清淨之氛圍有所要求的薄膜，由於係使用被連接於搬送裝置505處之處理裝置而進行處理，因此係希望極力降低此種薄膜界面之對於氧的曝露。

在本實施形態中，當經由搬送裝置505來將 基板在各處理裝置間進行搬送時，係藉由使基板之滯留在搬送裝置505中的時間相較於搬送裝置503而更加縮短，來降低薄膜界面之曝露在氧中的時間(對於氧氣之曝露量)。於圖6中，對於本實施形態之基板處理系統作展示。在本實施形態之裝置中，被設置在搬送裝置503中之機器臂527係為2個，相較於此，被設置在搬送裝置505中之機器臂528係為1個。在先前技術之裝置中，為了增加在每單位時間中所能夠處理之基板的枚數，係將設置在搬送裝置中之機器臂設為2個以上，並將在基板處理系統內所能夠滯留之基板的數量增加。但是，在此種基板處理系統中，相較於機器臂為1個的情況，在搬送裝置503以及搬送裝置505中之基板的滯留時間係有變長的傾向。若是以設置有2個機器臂之搬送裝置為例來作說明，則當在第1處理裝置中而結束了基板處理之後，係藉由2個的機器臂之第1臂，來從該第1處理裝置而將第2基板搬出。之後，將藉由2個的機器臂之第2臂所保持的第1基板搬入至該第1處理裝置中。接著，使第2臂在第2基板之下一個所應被搬入的第2處理裝置之前作待機。當在第2處理裝置中之第3基板的處理結束之後，將第3基板藉由第2臂而搬出。之後，將保持於第1臂處之第2基板搬入至第2處理裝置中。

若依據此種搬送方法，則在各處理裝置中而結束了處理之基板，係直到正在接下來的處理裝置中而被進行處理之基板的處理結束為止之期間中，成為在搬送裝置之該處 理裝置之前而作待機。在此待機期間中，被形成在基板最表面上之薄膜表面，係成為曝露在搬送裝置內之氧氣中。

在本實施形態中，被設置在搬送裝置503中之機器臂527係為2個，相較於此，被設置在搬送裝置505中之機器臂528係成為1個。當機器臂為1個的情況時，在各處理裝置中而結束了處理的基板，係立即被搬入下一個處理裝置中。或者是，當在下一個處理裝置中而正進行基板之處理中的情況時，係在該基板之處理結束並將該基板搬入至其之下一個的處理裝置中之後，再進行基板之搬送。故而，係能夠消除基板之在搬送裝置內的待機時間，而能夠極力縮短基板之在搬送裝置內所滯留的時間。

又，在搬送裝置503中，由於係設置有2個的機器臂，因此，藉由對於在與搬送裝置503作連接之處理裝置中的基板處理時間和在與搬送裝置505作連接之處理裝置中的基板處理時間進行調整，係成為能夠在抑制產率之降低的同時亦將在搬送裝置505中之基板的滯留時間縮短。

〈第10實施形態〉

在上述之第9實施形態中，係藉由將設置於搬送裝置503中之作為搬送手段的機器臂設為2個以上，並將設置在搬送裝置505中之作為搬送手段的機器臂設為1個，而抑制產率之降低，並且將在搬送裝置505中之基板的滯留時間縮短。

相對於此，在本實施形態中，係將在搬送裝置505中 所設置之機器臂設為2個以上，並且以將在搬送裝置505中之基板的滯留時間降低一事作為目的。

另外，在本實施形態之說明中，係將在第9實施形態中所說明的使用有2個機器臂之情況的搬送方法稱作第1模式，並將使用有1個機器臂的情況之搬送方向稱作第2模式。在本實施形態中，係以下述構成作為特徵：亦即是，當藉由被設置在搬送裝置505處之機器臂來搬送基板時，係對於第1模式和第2模式作切換。

在被與搬送裝置505作了連接的各處理裝置中，基板係被進行處理，但是，亦存在有當各別的處理結束而基板被搬出至搬送裝置505處時之基板的最表面為相較性而言起因於氧所導致的影響為較小的處理。就算是使此種起因於氧所導致之影響為小的狀態之基板在搬送裝置505中待機，對於元件所造成的影響亦為小。在本實施形態中，係具備有下述特徵：亦即是，在被搬送至搬送裝置505處之基板中，於起因於氧所導致之影響為較小的狀態下，係藉由第1模式來搬送，而當之後在基板之最表面上形成有起因於氧所導致之影響為大之膜的狀態起，則係移行至第2模式。

以下，使用藉由本實施形態之基板處理系統850來製造在非專利文獻2中所揭示之多層膜的例子，來作具體性說明。

首先，被搬入至基板處理系統850中之基板，係藉由被連接於搬送裝置503處之蝕刻裝置506，而將附著於表 面上之雜質等除去。接著，係被搬送至搬送裝置505處，並被搬入至濺鍍裝置507B中。在濺鍍裝置507B中，係被形成由RuCoFe以及Ta所成之薄片層，而將基板表面平坦化。接著，係被搬入至濺鍍裝置507C中，並被形成身為磁化自由層之CoFeB層且藉由之後的氧化處理而被形成成為穿隧阻障層之Mg層。此時，關於從載置室504A或504B而朝向濺鍍裝置507B之搬送、以及從濺鍍裝置507B而朝向濺鍍裝置507C之搬送，由於蝕刻後之基板表面以及種晶層表面的起因於氧化所導致之影響係為小，因此係以第1模式來進行基板之搬送。

當在基板上形成了Mg層之後，基板係被搬入至氧化裝置508中，並被施加氧化處理，藉由此而形成穿隧阻障層。之後，係被搬入至濺鍍裝置507D中並形成身為磁化固定層之Fe層以及CoFeB層。接著，係被搬入至濺鍍裝置507E中並形成Ta層、Co層以及Pt層。之後，基板係經由載置室504A或504B而被搬送至搬送裝置503中，Pt層以後之膜，係藉由濺鍍裝置507A、507F、507G而被形成。在此製造工程中，若是被施加氧化處理而成為穿隧阻障層之Mg層或身為穿隧阻障層之MgO層或者是身為磁化固定層之CoFeB層的表面被曝露在多量之氧氣中，則穿隧阻障層之品質係會劣化，或者是在磁化固定層處之磁性特性係會劣化。故而，當從濺鍍裝置507C而搬送至氧化裝置508處之情況、從氧化裝置508而搬送至濺鍍裝置507D處之情況、以及從濺鍍裝置507D而搬送至濺鍍裝置 507E處的情況時，係以藉由在搬送裝置505中之滯留時間為短的第2模式來進行搬送為理想。另外，在藉由第2模式而進行搬送的情況時、或者是從某一處理裝置而搬送至下一個處理裝置的情況時，在該下一個處理裝置中係不能存在有基板。故而，為了將下一個處理裝置空出，係更進而需要將再下一個的處理裝置空出。因此，在切換至第2模式之後，基板係成為在直到被搬送至載置室504A或504B處為止均被以第2模式進行搬送。

另外，在上述之例中，雖係針對Mg層以及MgO層、CoFeB層之表面被曝露於搬送裝置505內之氛圍中的情況來作了說明，但是，在非專利文獻2所示一般之TMR元件中，穿隧阻障層之膜質以及與其相接之磁化自由層以及磁化固定層的磁性特性，係成為非常重要。因此，係以使此些之膜被曝露在搬送裝置505內之氛圍中之時間變短的方式，來決定第1模式和第2模式間之切換時序。

使用圖13，對於用以使本發明之其中一種實施形態的製造裝置動作之控制裝置作說明。控制裝置，係具備有主控制部900，在主控制部900所具備之記憶裝置901中，係儲存有實行相關於本發明之各種的基板處理製程之控制程式。例如，控制程式，係作為光罩式唯讀記憶體(mask ROM)而被安裝。或者是，亦可將控制程式，透過外部之記錄媒體或網路來安裝至藉由硬碟(HDD)等所構成的記憶裝置901中。主控制部900，係對於被設置在各 處理裝置、各搬送裝置、載置室以及LL室的各個之間處之閘閥的開閉動作和被設置在搬送裝置處之搬送手段作控制。除此之外，係亦可對於被設置在各裝置處之排氣裝置或氣體導入手段等進行控制。

400‧‧‧製造裝置

401‧‧‧搬送裝置

402A、402B‧‧‧搬入搬出室

403‧‧‧搬送裝置

403a‧‧‧排氣裝置

404A、404B‧‧‧載置室

405‧‧‧搬送裝置

405a‧‧‧排氣裝置

406‧‧‧蝕刻裝置

407‧‧‧濺鍍裝置

408‧‧‧濺鍍裝置

409‧‧‧氧化裝置

415A、415B‧‧‧閘閥

416、417、418‧‧‧閘閥

420A、420B‧‧‧閘閥

421A、421B‧‧‧閘閥

422、423、424‧‧‧閘閥

427‧‧‧機器臂

428‧‧‧機器臂

Claims (14)

1. 一種穿隧磁阻元件之製造裝置，其特徵為，具備有：用以進行與外部間之基板的搬入搬出之裝載鎖定裝置；和被與前述裝載鎖定裝置作連接，並且至少連接有1個的基板處理裝置之第1基板搬送裝置；和被設置於前述第1基板搬送裝置處之第1排氣手段；和被與前述第1基板搬送裝置作連接，並且連接有複數之基板處理裝置之第2基板搬送裝置；和被設置在前述第2基板搬送裝置處之第2排氣手段，被連接於前述第2基板搬送裝置處之複數的基板處理裝置中之至少1者，係為氧化裝置。
2. 如申請專利範圍第1項所記載之製造裝置，其中，在前述第1基板搬送裝置和前述第2基板搬送裝置之間，係設置有基板載置室。
3. 如申請專利範圍第1項所記載之製造裝置，其中，在前述第2基板搬送裝置處，係被連接有複數之氧化裝置。
4. 如申請專利範圍第2項所記載之製造裝置，其中，在前述基板載置室處，係設置有低溫泵。
5. 如申請專利範圍第3項所記載之製造裝置，其中，前述複數之氧化裝置中的至少1個，係與前述基板載置室 相鄰地而被連接於前述第2基板搬送裝置處。
6. 如申請專利範圍第5項所記載之製造裝置，其中，被連接於前述第1基板搬送裝置處之至少1個的基板處理裝置中之至少1者，係為濺鍍裝置，前述濺鍍裝置，係於與被和前述第1基板搬送裝置相連接之側相反側處，具備有排氣室，前述濺鍍裝置，係與前述基板載置室相鄰接地而被連接於前述第1基板搬送裝置處。
7. 如申請專利範圍第1項所記載之製造裝置，其中，係具備有被設置在前述基板載置室和前述第2基板搬送裝置之間的第1閘閥、和被設置在前述第2基板搬送裝置和前述氧化裝置之間的第2閘閥、以及控制部，前述控制部，係當在前述氧化裝置中而結束了前述基板之氧化處理之後，確認前述第1閘閥是否被關閉，並在前述第1閘閥被關閉的狀態下，而開放前述第2閘閥。
8. 如申請專利範圍第7項所記載之製造裝置，其中，前述控制部，係在前述第1閘閥以及前述第2閘閥的其中一方被開放的期間中，並不將前述第1閘閥以及前述第2閘閥的另外一方開放。
9. 如申請專利範圍第1項所記載之製造裝置，其中，被連接於前述第2基板搬送裝置處之複數的基板處理裝置中之至少1者，係為濺鍍裝置，在前述濺鍍裝置內，係被設置有包含對於氧氣而具備去疵效果的物質之構成構件。
10. 如申請專利範圍第1項所記載之製造裝置，其中，被連接於前述第2基板搬送裝置處之複數的基板處理 裝置中之至少1者，係為濺鍍裝置，在前述濺鍍裝置內，係被設置有RF陰極。
11. 如申請專利範圍第9項所記載之製造裝置，其中，前述具備氧去疵效果之物質，係為Ti或Ta。
12. 如申請專利範圍第1項所記載之製造裝置，其中，前述第2基板搬送裝置內之真空度，係較前述第1基板搬送裝置內之真空度更高。
13. 如申請專利範圍第1項所記載之製造裝置，其中，被連接於前述第2基板搬送裝置處之複數的基板處理裝置中之至少1者，係為加熱處理裝置。
14. 如申請專利範圍第1項所記載之製造裝置，其中，前述第1基板搬送裝置，係具備有2個以上的用以搬送基板之搬送手段，前述第2基板搬送裝置，係具備有至少1個以上的用以搬送基板之搬送手段。