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TWI673891B - 氧化處理裝置、氧化方法、及電子裝置的製造方法 - Google Patents

氧化處理裝置、氧化方法、及電子裝置的製造方法 Download PDF

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TWI673891B
TWI673891B TW102146655A TW102146655A TWI673891B TW I673891 B TWI673891 B TW I673891B TW 102146655 A TW102146655 A TW 102146655A TW 102146655 A TW102146655 A TW 102146655A TW I673891 B TWI673891 B TW I673891B
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Yoshimitsu Shimane
島根由光
Takuya Seino
清野拓哉
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Canon Anelva Corporation
日商佳能安內華股份有限公司
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Abstract

本發明之目的在於提供一種氧化處理裝置、氧化方法、以及電子裝置之製造方法，可減低在氧化基板時氧吸附於區劃氧化處理空間之壁的量，提升生產率，減低雜質混入形成於受上述氧化處理之基板的膜。根據本發明之一實施形態的氧化處理裝置具備：設於處理容器(401)內並具有基板保持面(404a)之基板保持器(404)；導入氧氣之氣體導入部(406)；筒構件(405)；以及使基板保持器(404)與筒構件(405)之相對位置變化並可形成氧化處理空間(410)於基板保持面(404a)與筒構件(405)之基板保持器驅動部(409)。筒構件(405)係以在形成空間(410)時在基板保持器(404)之間形成間隙(415)的方式而設，氧氣係有限制性地導入空間(410)內，從氣體導入部(406)導入之氧氣係通過間隙(415)而排出。

Description

氧化處理裝置、氧化方法、及電子裝置的製造方法
本發明有關於氧化處理裝置、氧化方法、以及電子裝置之製造方法，更詳細而言有關於對電子裝置(例如，隧道磁阻元件)之一元件進行氧化的氧化處理裝置、氧化方法、以及電子裝置之製造方法。
迄今為止，磁阻變化元件主要使用於讀取來自硬碟驅動器之媒體的磁場的元件。此磁阻元件係藉施加磁場於元件而利用電阻會變化之磁阻效應，在硬碟驅動器產業中，使用利用巨大磁阻效應(GMR：Giant Magneto Resistance effect)之GMR磁頭乃至電阻變化率更大之利用隧道磁阻效應(TMR：Tunnel Magneto Resistance effect)之TMR磁頭，飛躍地改善記錄密度。另一方面，將此TMR技術與半導體元件融合之積體化磁性記憶體的MRAM(Magnetic random access memory)已開始產品化。MRAM與迄今為止僅以半導體元件所形成之SRAM和DRAM相異，形成磁性體的TMR元件於半導體裝置之上部。此外，由於為非揮發性，在行動通訊之市場中可飛 躍地改善消耗電力，故進一步之大容量化受期待。
MRAM係如非專利文獻1所示般在TMR元件方面使用自由層與基準層之磁化方向相對於積層膜方向而磁旋於垂直方向之面內磁化型(In-plane)的元件。此MRAM有記憶資料之記憶格大、無法使記憶容量大的問題。然而，因近年之研究開發，利用自旋注入(spin injection)之STT(Spin Transfer Torque)-MRAM克服MRAM之弱點，可期待大容量化。此技術由於利用因電子之自旋而產生之磁矩而改變磁性體之磁化方向，故可與微細化同時縮小資料之寫入所需的電流值。因此，即使元件尺寸變小仍可動作，適於高密度化。此STT-MRAM與MRAM同樣地使用面內磁化型(In-plane)、及自由層與基準層之磁化方向與積層膜方向相同方向地磁旋之垂直磁化型(Perpendicular)的元件。垂直磁化型之代表性的積層膜構造揭露於非專利文獻2。再者，為了在元件尺寸變小下仍可磁矩反轉，正活躍於研究開發材料和構造，亦有報出如非專利文獻3所示之形成氧化物層於自由層之上部的構造。
TMR元件之製造中，不僅非專利文獻1及非專利文獻2所示之構造，亦泛用藉對於由期望的成膜材料所成之靶材進行濺鍍而於對向之基板上成膜之濺鍍成膜(以下亦簡單稱作濺鍍)方法(專利文獻1參照)。再者，不僅濺鍍裝置，用於改善元件電阻變化率之結晶化退火裝置、退火後之基板冷卻裝置、及用於形成氧化層之氧 化裝置亦漸有所需。今後需要邁向STT-RAM之實用化，充分利用此等裝置，不僅材料而亦須開發高性能之元件構造。
[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，上述之技術分別存在如下之問題。
專利文獻1記載之製造方法中，垂直磁化型積層膜方面雖揭露濺鍍Ta、Ru、CoFeB、MgO之4種類的材料之構造，惟STT-RAM積層構造會隨高密度化進展而複雜化，需要形成更多之積層膜。具體而言，即非專利文獻2所揭露之構造。另一方面，MgO係藉對是絕緣體之MgO靶材作RF濺鍍而形成、或在藉對是導電體之Mg 作DC濺鍍或RF濺鍍而形成之後，藉氧化處理而形成。
MRAM方面，由於提高電阻變化率，故控制CoFeB/MgO/CoFeB界面之Mg與O原子的結合狀態為重要的，且縮小面內之RA分布(電阻與元件面積之積)成為問題。由於在電阻變化率為低的情況下，ON/OFF信號無法分離，故不會運作為記憶體。此外，在RA分布差的情況下，形成於面內之MRAM元件亦無法ON/OFF，不會運作為記憶體。為此，有提高電阻變化率並進一步使面內之RA分布變佳的問題。
以往由於在進行某膜之氧化處理時將氧導入氧化處理腔室而進行氧化，故由氧化處理腔室之內壁圍住之空間作為氧化處理空間。上述氧化處理時，有氧吸附於是上述區劃氧化處理空間之壁的氧化處理腔室之內壁的情形。若氧吸附於該內壁，則發生氧氣從吸附有氧之內壁部分放出。因此，變成即使在氧化處理結束後將氧化處理腔室內排氣，上述吸附之氧仍殘留內壁部分，氧氣仍持續從該內壁部分放出。以此方式，即使進行排氣，若氧氣仍持續從區劃氧化處理空間之壁放出，則元件特性(MR比和RA分布)不會穩定。例如，為了某氧化處理而將氧氣導入氧化處理腔室內，進行氧化處理，並將氧化處理結束後之氧氣排出，仍有上述氧氣殘留之情形。於是，由於在進行下個基板之氧化處理時已存在估計外的氧氣於氧化處理腔室內，故氧化處理會藉殘存的氧而進行。亦即，進行意外的氧化處理，氧化處理過度地進行。以此方式，若氧化 處理過度地進行，則會導致MR比和RA分布變差。再者，有每次氧化處理中有效氧化處理時間會變動的情形，招致每個製作之元件的MR比和RA分布等元件特性之不穩定化。
此外，若不縮短氧滯留於氧化處理腔室內之時間，則生產率(throughput)變慢，生產性會劣化，半導體裝置之成本會增加。有須一邊抑制生產率的降低一邊以短時間進行用於形成期望的MgO膜之氧化處理的問題。再者，由於氧氣殘留於氧化處理腔室內，在氧化處理後排氣至既定之壓力之時間變長，故進一步使生產率變慢。此外，有因雜質吸附於界面而在金屬積層膜構造中招致結晶缺陷的發生和特性劣化的問題。
此外，MRAM元件之製造中，形成構成隧道障壁層之MgO膜時，氧化處理腔室內須取得適切的氧化程度，至此之在晶圓移動的中途等之階段下，期望不發生不必要之氧化，為此亦期望氧化處理裝置之小型化。
再者，專利文獻1記載的濺鍍裝置方面，揭露以下構成：於包含基板導入室之一個基板搬送腔室連接：氧化腔室、加熱用腔室、洗淨(蝕刻)用腔室、及分別具有3個靶材之4個濺鍍腔室。然而，專利文獻1中未揭露任何使生產率提升並解決因雜質吸附於界面使得在金屬積層膜構造中之結晶缺陷的發生和特性劣化。
本發明係鑑於如此之問題而創作者，其目的在於提供一種氧化處理裝置、氧化方法、以及電子裝置之 製造方法，可減低在氧化基板時氧吸附於區劃氧化處理空間之壁的量，提升生產率，減低雜質混入形成於受上述氧化處理之基板的膜(例如，磁性膜)。
為了達成如此之目的，本發明之第1態樣係一種對基板進行氧化處理之氧化處理裝置，特徵在於：具備：處理容器；基板保持器，其係設於前述處理容器內，並具有用於保持前述基板的基板保持面；用於將氧氣導入前述處理容器內之氧氣導入手段；設於前述處理容器內之包圍部；以及位置變化手段，其使前述基板保持器與前述包圍部之相對位置變化，並可形成空間於前述基板保持面與前述包圍部；其中前述包圍部係以在形成前述空間時將前述基板保持面包圍且在與前述基板保持器之間形成間隙的方式而設，前述氣體導入手段係以在前述氧化處理時將前述氧氣有限制性地導入形成於前述處理容器內之前述空間的方式而設，從前述氧氣導入手段導入前述空間內之氧氣係通過前述間隙而從前述空間排出。
本發明之第2態樣係一種對基板進行氧化處理之氧化方法，特徵在於：具有以下步驟：使基板保持於設於處理容器內之基板保持器所具有的基板保持面上；使前述基板保持器之相對於前述處理容器之相對位置變化，將由前述基板保持面與設於前述處理容器內之包圍部所形成之空間形成於前述處理容器內，即以藉前述包圍部包圍前述基板保持面且間隙形成於該包圍部與前述基板保持器之間的方式形成前述空間；以及將氧氣有限制性地導入前 述空間內，進行保持於前述基板保持面上之基板之氧化處理；其中導入前述空間內之氧氣係通過前述間隙而從該空間排出。
根據本發明，可減低在氧化基板時於區劃氧化處理空間之壁的氧吸附量，提升生產率，減低雜質混入形成於受上述氧化處理之基板的膜(例如，磁性膜)。
61‧‧‧熱
100‧‧‧面內磁化型元件(MTJ元件)
101‧‧‧上部電極層
102‧‧‧自由層
103‧‧‧障壁層
104‧‧‧基準層
104‧‧‧固定磁性層
105‧‧‧非磁性中間層
106‧‧‧基準層
106‧‧‧固定磁性層
107‧‧‧反鐵磁性層
108‧‧‧下部電極層
200‧‧‧垂直磁化型元件p-MTJ元件
201‧‧‧覆蓋層
202‧‧‧基準層
203‧‧‧非磁性中間層
204‧‧‧基準層
205‧‧‧配向分離層
206‧‧‧基準層
207‧‧‧基準層
208‧‧‧障壁層
209‧‧‧自由層
210、211‧‧‧緩衝層
300‧‧‧面內磁化型元件(MTJ元件)
301‧‧‧覆蓋層
302‧‧‧氧化物覆蓋層
303‧‧‧自由層
304‧‧‧障壁層
305‧‧‧基準層
305‧‧‧固定磁性層
306‧‧‧非磁性中間層
307‧‧‧基準層
307‧‧‧固定磁性層
308‧‧‧反鐵磁性層
309‧‧‧緩衝層
400‧‧‧氧化處理装置
401‧‧‧處理容器
401a‧‧‧壁(上壁)
401b‧‧‧區域
401c‧‧‧壁(側壁)
402‧‧‧真空泵浦
403‧‧‧基板
404‧‧‧基板保持器
404a‧‧‧基板保持面
404b‧‧‧載置部
405‧‧‧筒構件
405a‧‧‧延伸部
405b‧‧‧開口部
406‧‧‧氣體導入部
407‧‧‧基板搬送口
408‧‧‧加熱器
409‧‧‧基板保持器驅動部
410‧‧‧處理空間
411‧‧‧噴淋板
412‧‧‧氧導入路徑
412a‧‧‧氧導入路徑
413‧‧‧擴散空間(氣體擴散空間)
413a‧‧‧中央部
413b‧‧‧外周部
413c‧‧‧壁
414‧‧‧外部空間
415‧‧‧間隙
601‧‧‧熱
901‧‧‧介電質部(基部)
902‧‧‧電極
903‧‧‧溝部
904‧‧‧導入路徑
905‧‧‧排出路徑
40a‧‧‧延伸部
4b‧‧‧載置部
[圖1]適用於根據本發明之一實施形態的氧化處理之元件的一例之面內磁化型元件之積層構造的示意圖。
[圖2]適用於根據本發明之一實施形態的氧化處理之元件的一例之垂直磁化型元件之積層構造的示意圖。
[圖3]適用於根據本發明之一實施形態的氧化處理之元件的一例之面內磁化型元件之積層構造的示意圖。
[圖4]繪示根據本發明之一實施形態的氧化處理裝置之基板搬送狀態下的示意構成的示意圖。
[圖5]繪示根據本發明之一實施形態的氧化處理裝置之氧化處理狀態下的示意構成的示意圖。
[圖6]繪示根據本發明之一實施形態的藉使基板保持器移動而加熱包圍部的樣子之圖。
[圖7]繪示根據本發明之一實施形態的氧化處理之程序的流程圖。
[圖8]繪示根據本發明之一實施形態的、基板保持器 之示意構成的示意圖。
[圖9]繪示根據本發明之一實施形態的氧化處理裝置之示意構成的示意圖。
[圖10]繪示根據本發明之一實施形態的氧化處理裝置之示意構成的示意圖。
以下，雖參照圖面而說明本發明之實施形態，惟本發明非限定於本實施形態者。另外，在以下說明之圖面中，具有同功能者標記相同符號，其重複說明亦有省略之情形。
本發明人們為了解決上述問題而銳意檢討之結果發現：以短時間進行用於形成非專利文獻1、非專利文獻2、非專利文獻3所示之複雜的隧道磁阻元件構造之氧化處理，可一邊抑制生產率的降低，且使RA分布均勻。具體而言，以一個氧化處理裝置作處理之時間較佳為約2分鐘以下。此外，根據本發明之一實施形態的氧化處理裝置由於為了抑制真空度劣化造成雜質吸附於界面，故可保持超高真空。本發明人們因此發現：氧化處理特別有助於元件特性之膜，可抑制雜質之吸附，減低金屬積層膜構造中之結晶缺陷的發生和特性劣化而製造隧道磁阻元件。此外，根據本發明之一實施形態的真空處理裝置即使不縮小處理容器仍可縮小區劃氧化處理空間(進行對於基板之氧化處理之空間)之壁的表面積。因此，由於可減低 氧吸附於區劃氧化處理空間之壁的量，另縮小氧化處理空間本身，故可縮短到達氧化處理的啟動時間、以及使氧化處理結束所需的時間，可抑制生產率降低。
本發明之一實施形態中，在對基板進行氧化處理之氧化處理裝置中，在該氧化處理裝置所具備之處理容器的內部，形成小於由該處理容器之內壁所區劃之空間的某空間，並將該某空間作為氧化處理空間(進行對於基板之氧化處理的空間)。本發明之一實施形態中，由設於處理容器內之包圍部(用於區劃上述氧化處理空間之區劃部)、及設於處理容器內之基板保持器(具體而言，例如基板保持面)形成上述氧化處理空間，用於養化處理之氧氣被有限制性地導入該所形成之氧化處理空間內。再者，將包圍部構成為，在形成上述氧化處理空間時，包圍基板保持面，並在與基板保持器之間形成間隙，將導入上述氧化處理空間內之氧氣通過上述間隙而從氧化處理空間排出。
本發明之一實施形態中，可使用如此之氧化方法而製造電子裝置(例如，隧道磁阻元件等)。
圖1係非專利文獻1記載的面內磁化型元件(以下，MTJ元件)之積層構造的示意圖。MTJ元件100中，首先在處理基板之上積層包含例如鉭(Ta)與銅(Cu)之化合物作為下部電極層108。作成像例如Ta(5nm)/CuN(20nm)/Ta(5nm)之構造。上部的Ta兼備基底膜之作用，Ta以外亦可為鉿(Hf)、鈮(Nb)、鋯(Zr) 、鈦(Ti)、鉬(Mo)或鎢(W)等之金屬。再者，亦可於其上成膜包含例如鎳(Ni)、鐵(Fe)、鉻(Cr)、釕(Ru)中之至少一個元素的層。
於其上，成膜3~20nm等級之由例如IrMn、PtMn、FeMn、NiMn、RuRhMn或CrPtMn等所成之反鐵磁性層107。於其上，成膜：由例如CoFe等之磁性膜所成之厚度1~5nm等級的基準層106、從釕(Ru)、鉻(Cr)、銠(Rh)、銥(Ir)、錸(Re)中之至少一者所選或此等金屬中的兩者以上的合金所成之厚度0.85nm等級的非磁性中間層105、及由例如CoFe或CoFeB等之磁性膜所成之厚度1~5nm等級的基準層104。反鐵磁性層107、固定磁性層106、非磁性中間層105、固定磁性層104形成合成型的基準層。此基準層亦可為由反鐵磁性層與基準層106的兩層構造所成之構成。基準層係磁化方向為固定之層。
於其上，形成障壁層103。障壁層103為了獲得高MR比MgO為合適的。另外，含有鎂(Mg)、鋁(Al)、鈦(Ti)、鋅(Zn)、鉿(Hf)、鍺(Ge)、矽(Si)中之至少一個或兩個以上之氧化物亦可。另外，氧化物可為使用RF濺鍍等而直接形成之方法、成膜金屬後氧化之方法的其中一者。氧化係以將腔室作密封氧化、一邊進行排氣之流動氧化、利用活性氧之自由基氧化、或電漿氧化等而進行。於其上，成膜1~10nm等級之將由例如CoFeB或Co、Fe、Ni等中之至少一個或兩個以上的合金 所成之材料形成1層或2層以上之構造下的自由層102。自由層係磁化未固定之層，使電阻依與基準層之磁化的相對角度而變化。於其上，作為上部電極層101，成膜像例如Ta(8nm)/Ru(5nm)/Cu(30nm)/Ru(7nm)之積層構造。此層具有保護元件之功能，Ta的部分亦可置換成例如釕(Ru)、Ti(鈦)或Pt(鉑)等之材料。如此之TMR元件亦藉集群型基板處理裝置而在一致的真空下製作。
另外，圖1中，反鐵磁性層107係15nm之PtMn，基準層106係2.5nm之Co70Fe30，非磁性中間層105係0.85nm之Ru，基準層104係3nm之Co60Fe20B20，障壁層103係1.0nm之MgO，自由層102係3nm之Co60Fe20B20。
圖2係，非專利文獻2記載的垂直磁化型元件(以下，p-MTJ元件)之積層構造的示意圖。p-MTJ元件200中，首先在基板上成膜緩衝層211、210。例如，對於緩衝層211使用包含鎳(Ni)、鐵(Fe)、鉻(Cr)、釕(Ru)中之至少一個元素的材料。此外，對於緩衝層210，鉭(Ta)、鉿(Hf)、鈮(Nb)、鋯(Zr)、鈦(Ti)、鉬(Mo)或鎢(W)等之金屬為佳的，另亦可為含有鎂(Mg)、鋁(Al)、鉭(Ta)、鈦(Ti)、鋅(Zn)、鉿(Hf)、鍺(Ge)、矽(Si)中之至少一個或兩個以上之氧化物。
於其上，作為自由層209，成膜例如CoFeB。 再者，亦可於CoFeB與MgO之間配置Co、Fe中之至少一個或兩個以上的合金。CoFeB或CoFeB/CoFe磁性層之膜厚總計為0.8~2.0nm等級。於其上，形成障壁層208。障壁層為了獲得高MR比MgO為合適的。另外，亦可為含有鎂(Mg)、鋁(Al)、鈦(Ti)、鋅(Zn)、鉿(Hf)、鍺(Ge)、矽(Si)中之至少一個或兩個以上之氧化物。另外，氧化物亦可為使用RF濺鍍等而直接形成之方法、成膜金屬後氧化之方法的其中一者。氧化係以將腔室作密封氧化、一邊進行排氣之流動氧化、利用活性氧之自由基氧化、或電漿氧化等而進行。
於其上，成膜：由CoFe等所成之厚度0.2~1nm等級的基準層207、由CoFeB等所成之厚度0.5~2.0nm等級的基準層206、由Ta等所成之配向分離層205、及對基準層206及基準層207賦予垂直磁異向性之基準層204。圖2中雖繪示Co/Pd之積層構造作為基準2層之例，惟另亦可為像Co/Pd、Co/Pt、Co/Ni之積層構造、像TbTeCo、GdFeCo之非晶材料、像FePt、CoPt、MnGa、MnAl之有序合金之中的任一形態。此外，亦可作成省略基準層207而基準層206之CoFeB與障壁層208直接接觸之形式。再者，配向分離層205係Ta以外亦可為鉭(Ta)、鉿(Hf)、鈮(Nb)、鋯(Zr)、鈦(Ti)、鉬(Mo)、鎢(W)、白金(Pt)、釕(Ru)中至少一個或兩個以上的合金、和含有鎂(Mg)、鋁(Al)、鉭(Ta)、鈦(Ti)、鋅(Zn)、鉿(Hf)、鍺(Ge)、矽(Si) 中之至少一個或兩個以上的氧化物。
於其上，形成由釕(Ru)、鉻(Cr)、銠(Rh)、銥(Ir)、錸(Re)中之至少一者或兩者以上的合金所成之厚度0.8nm等級的非磁性中間層203。於其上，形成以像Co/Pd和Co/Pd、Co/Pt、Co/Ni之積層構造、像TbTeCo、GdFeCo之非晶材料、像FePt、CoPt、MnGa、MnAl之有序合金所構成之基準層202。以基準層207、基準層206、配向分離層205、基準層204之積層構造部、非磁性中間層203、及基準層202形成合成型之基準層。另外，基準層亦可為省略非磁性中間層203與基準層202而以基準層207、基準層206、配向分離層205、基準層204形成之構造。於其上，形成Ta(5nm)作為覆蓋層201。Ta亦可置換成例如釕(Ru)、Ti(鈦)、Pt(鉑)等之材料。如此之TMR元件亦藉集群型基板處理裝置而在一致的真空下製作。
另外，圖2中，緩衝層211係5nm之RuCoFe，緩衝層210係2nm之Ta，自由層209係0.8nm之CoFeB，障壁層208係0.9nm之MgO，基準層207係0.5nm之Fe，基準層206係0.8nm之CoFeB，配向分離層205係0.3nm之Ta，基準層204係設4個0.25nm之Co與0.8nm之Pt之積層體的構造，非磁性中間層203係0.9nm之Ru，基準層202係設14個0.25nm之Co與0.8nm之Pt之積層體的構造，覆蓋層201係20nm之Ru。
圖3係非專利文獻3記載的面內磁化型元件(以下，MTJ元件)之積層構造的示意圖。MTJ元件300中，首先在處理基板之上成膜例如Ta(5nm)作為緩衝層309。上部的Ta兼備基底膜之作用，Ta以外亦可為鉿(Hf)、鈮(Nb)、鋯(Zr)、鈦(Ti)、鉬(Mo)或鎢(W)等之金屬。再者，亦可於其上成膜包含例如鎳(Ni)、鐵(Fe)、鉻(Cr)、釕(Ru)等中之至少一個元素的層。於其上，成膜3~20nm等級之由例如IrMn、PtMn、FeMn、NiMn、RuRhMn、CrPtMn等所成之反鐵磁性層308。於其上，成膜：由例如CoFe等所成之厚度1~5nm等級的基準層307、由釕(Ru)、鉻(Cr)、銠(Rh)、銥(Ir)、錸(Re)中之至少一者或兩者以上的合金所成之厚度0.8nm等級的非磁性中間層306、及由例如CoFe、CoFeB等所成之厚度1~5nm等級的基準層305。反鐵磁性層308、固定磁性層307、非磁性中間層306、固定磁性層305形成合成型的基準層。此基準層亦可為反鐵磁性層與基準2層的兩層構造所成之構成。基準層係磁化方向為固定之層。
於其上，形成障壁層304。障壁層304為了獲得高MR比MgO為合適的。另外，含有鎂(Mg)、鋁(Al)、鈦(Ti)、鋅(Zn)、鉿(Hf)、鍺(Ge)、矽(Si)中之至少一個或兩個以上之氧化物亦可。另外，氧化物亦可為使用RF濺鍍等而直接形成之方法、成膜金屬後氧化之方法的其中一者。氧化係以將腔室作密封氧化、一 邊進行排氣之流動氧化、利用活性氧之自由基氧化、或電漿氧化等而進行。於其上，成膜1~10nm等級之將由例如CoFeB或Co、Fe、Ni等中之至少一個或兩個以上的合金所成之材料形成1層或2層以上之構造下的自由層303。自由層303係磁化未固定之層，使電阻依與基準層之磁化的相對角度而變化。
於其上，形成氧化物覆蓋層302。此層對於自由層的磁化賦予垂直磁異向性，使依自旋力矩之磁矩反轉更為容易，具有減低磁矩反轉之臨界電流密度Jc0之效果。氧化物覆蓋層可應用含有鎂(Mg)、鋁(Al)、鈦(Ti)、鋅(Zn)、鉿(Hf)、鍺(Ge)、矽(Si)中之至少一個或兩個以上之氧化物等。氧化係以將腔室作密封氧化、一邊進行排氣之流動氧化、利用活性氧之自由基氧化、或電漿氧化等而進行。於其上，作為覆蓋層301，形成Ta(5nm)。Ta亦可置換成例如釕(Ru)、Ti(鈦)或Pt(鉑)等之材料。如此之TMR元件亦藉集群型基板處理裝置而在一致的真空下製作。
另外，圖3中，反鐵磁性層308係15nm之PtMn，基準層307係2.5nm之Co70Fe30，非磁性中間層306係0.85nm之Ru，基準層305係3nm之Co60Fe20B20，障壁層304係1nm之MgO，自由層303係2nm之Fe80B20，氧化物覆蓋層302係0~2.4nm之MgO覆蓋，覆蓋層301係5nm之Ta。
(第1實施形態)
圖4係繪示根據本實施形態之氧化處理裝置400的構成之示意圖，係基板搬送狀態下的圖。圖5係繪示根據本實施形態之氧化處理裝置400的構成之示意圖，係氧化處理狀態(氧化處理狀態)下的圖。在本實施形態中，利用氧化處理裝置400，形成以上舉例之圖1~圖3所示之各元件的障壁層。在本實施形態中，障壁層係MgO，在氧化處理裝置400內氧化處理形成有Mg之基板而形成MgO。
圖4、5中，氧化處理裝置400具備：處理容器401、作為將處理容器內排氣之排氣部之真空泵浦402、用於保持設於處理容器401內之基板403之基板保持器404、設於處理容器401內並構成包圍部的一部分之筒構件405、作為將氧氣導入處理容器401內之氧氣導入手段的氣體導入部406、及基板搬送口407。在該基板搬送口407設有不圖示之縫閥(slit valve)。
另外，氧化處理裝置400亦可進一步設有設於處理容器401的外部之加熱裝置(未圖示)。雖可藉在處理容器401的內部設置加熱器這樣的加熱裝置而除去吸附於氧化處理裝置400的內部部件之水分，惟可進一步藉具備從外部加熱之構造而加熱氧化處理裝置400全體。欲藉障壁層生成時之氧化處理而改善RA分布，較佳為抑制氧化處理裝置內部的雜質，將高清淨氣體導入超高真空的裝置。相對於此，由於可藉使用設於上述外部之加熱裝置 而改善氧化處理裝置400內部之真空度，減低雜質之存在，故可進行按導入氣體之純度的氧化處理。
基板保持器404具有用於保持基板403之基板保持面404a、及形成該基板保持面404a之載置部404b，基板403載置於該基板保持面404a上。此外，基板保持器404的內部設有作為加熱裝置之加熱器408。此外，在基板保持器404，連接著作為使基板保持器404與筒構件405之相對位置變化的位置變化手段之基板保持器驅動部409。基板保持器驅動部409使基板保持器404移動於箭頭方向P(使基板保持器404接近氧化處理空間410之方向、以及使基板保持器404遠離氧化處理空間410之方向)。
基板保持器404具備突出於與移動之方向垂直之方向的突出區域，最好使突出區域與構成包圍部的一部分之筒構件405之間的距離為3mm以下。突出區域具有既定之厚度於移動之方向。氧化處理之實行時，最好氧氣在基板保持器404之至少該既定之厚度份被收容於筒構件405的內部(亦即，由筒構件405包圍之空間)之狀態下，被導入氧化處理空間410內。
在本實施形態中，基板搬送時，藉基板保持器驅動部409之控制，使基板保持器404移動至圖4所示之位置。基板搬入時，在此狀態下，透過基板搬送口407而將基板403搬入處理容器401內，於基板保持面404a上載置基板403。基板搬出時，將保持於基板保持面404a 上之基板403透過基板搬送口407從處理容器401搬出。另一方面，氧化處理時，藉基板保持器驅動部409之控制，使基板保持器404移動至圖5所示之位置。在此狀態下，藉氣體導入部406將氧氣有限制性地導入氧化處理空間410(將氧氣有限制性地導入處理容器401內的一空間)，以進行氧化處理。
另外，圖示之根據本實施形態之氧化處理裝置400中，構成包圍部的一部分之筒構件405係設於處理容器401內之上部，並在處理容器之側部設有基板403之搬送口407。然後，筒構件405之延伸部的前端位於搬送口407之上端近旁的高度位置。藉作成如此之配置，可縮小基板403之移動距離而抑制在搬送的中途階段中之不必要之氧化，且可謀求氧化處理裝置400之小型化。
此外，在本實施形態中，由於設有加熱器408，故在氧化步驟中可一邊加熱基板403一邊進行氧化處理。因此，氧化處理目標為厚膜亦或難以氧化之材料，藉使用從加熱器408賦予之熱能仍可使氧化反應加速。
氣體導入部406係從與基板保持器404對向之處理容器401的壁401a分離而設，具有：多數的孔之噴淋板411、設於上述壁401a並具有將氧氣導入處理容器401內之氣體導入口的氧導入路徑412、及是噴淋板411與壁401a之間的空間之用於使從氧導入路徑412所導入之氧氣擴散之擴散空間(氣體擴散空間)413。在本實施形態中，以氧氣被導入擴散空間413的方式設有氧導 入路徑412，從氧導入路徑412所導入並擴散於擴散空間413之氧氣係透過噴淋板411而均等地供給於基板面內。另外，亦可設有複數個氧導入路徑412。
筒構件405係如下構件：以圍繞地包圍至少包含處理容器401之壁401a的氧導入路徑412所連接之部分的區域401b及噴淋板411之方式安裝於壁401a，具有從壁401a(將氣體導入之部分側)向與該壁401a對向之側(此處為基板保持器404側)延伸之延伸部405a。在本實施形態中，筒構件405雖係垂直剖開於延伸方向之剖面為圓狀之筒狀構件，惟亦可該剖面為多角形等其他之形狀。此外，筒構件405係例如鋁製的。鋁因為可容易將筒構件405加工，故較佳。此外，其他亦可為例如鈦和SUS。此外，亦可將該筒構件405構成為筒構件405可於壁401a裝卸。由延伸部405a圍住之空間，亦即筒構件405之中空部中，設有噴淋板411，並由比筒構件405之噴淋板411更靠壁401a側的部分、該壁401a之上述區域401b之至少一部分、及噴淋板411形成擴散空間413。
欲改善MgO之氧化分布而改善藉氧化處理所形成之MgO的面內之RA分布，須使在是氧化目標之Mg的表面之氧壓力進一步變均勻。像例如Mg之反應性為高的材料之情況下，已知氧化分布會由於此壓力梯度而劣化。因此，設有噴淋板411之構造較佳。再者，設有筒構件405之構造較佳。亦即，藉設置噴淋板411與筒構件405，即使氧導入路徑412與作為排氣部之真空泵浦402 不存在於同軸上的情況下(例如，如圖4、5所示般，氧導入路徑412之氧導入方向與真空泵浦402之排氣方向呈直角關係之情況下)，仍可對在5的位置之基板403的表面均勻地供給氧氣，可減低因氧化而產生之MgO的基板403面內之氧化分布的偏頗。因此，可使RA分布提升。
由於氧氣從上述噴淋板411的孔導入氧化處理空間410，故噴淋板411稱之氣體導入部406之設有用於將氧氣有限制性地導入氧化處理空間內之部分的區域(亦稱作「氧氣導入區域」)。
另外，不設噴淋板411作為一例的情況下，由於氧氣係從氧導入路徑412有限制性地導入氧化處理空間410內，故區域401b成為氧氣導入區域。
在本實施形態中，可說成由氧氣導入區域、筒構件405、以及基板保持器404(基板保持面404a)形成氧化處理空間410。
此外，筒構件405係如圖5所示般在基板保持器404被插入該筒構件405的開口部405b內之情況下，以間隙415形成於延伸部405a與基板保持器404之至少一部分(載置部4b)之間的方式而設。亦即，筒構件405係構成為：在形成氧化處理空間410時，包圍基板保持面404a，且在形成有基板保持面404a之載置部404b與延伸部405a之間設有間隙415。因此，從氣體導入部406導入氧化處理空間410內之氧氣係通過間隙415而從氧化處理空間410排出至該氧化處理空間410的外部空間 414。從氧化處理空間410透過間隙415排往外部空間414之氧氣係藉真空泵浦402而從處理容器401排出。
基板保持器驅動部409係使基板保持器404以基板保持面404a被收容於筒構件405的內部之方式移動於箭頭方向P，使基板保持器404之移動停止於基板保持面404a(載置部404b)被插入開口部405b之既定之位置。作成如此，如圖5所示般，形成僅藉間隙415而與外部空間414連通之氧化處理空間410。此時，氧化處理空間410係由噴淋板411、延伸部405a、及基板保持器404(基板保持面404a)而形成。如圖5所示般，噴淋板411與基板保持面404a係對向而配置，噴淋板411與基板保持面404a之間係分開距離h。
因此，本實施形態中，本發明之包圍部係噴淋板411、以及筒構件405之延伸部405a。因此，筒構件405係在氧化處理時，以藉氣體導入部406所導入之氧氣被有限制性地導入處理容器401內之氧化處理空間410內的方式，將該氧化處理空間410與噴淋板411及基板保持器404(基板保持面404a)一起區劃。
另外，如上述般不設噴淋板411作為一例的情況下，氧化處理空間410因為由區域401b、延伸部405a、及基板保持器404所形成，故此情況下，本發明之包圍部係是處理容器401之內壁的一部分之區域401b、以及筒構件405之延伸部405a。
另外，在本實施形態中，藉基板保持器驅動 部409使基板保持器404與筒構件405之相對位置變化而使氧化處理空間410之形成變得可能為重要的；為此，將基板保持器驅動部409構成為使基板保持器404可移動於是一軸方向之箭頭方向P。然而，不限定於此構成，只要至少在氧化處理時可使基板保持面404a位於筒構件405的內部而形成氧化處理空間410，且此以外(例如，基板搬送時)使基板保持面404a位於筒構件405的外部，則可採用任一的構成。例如，亦可固定基板保持器404，將筒構件405及氣體導入部406單元化，將該單元構成為：使單元化之筒構件405及氣體導入部406接近基板保持器404而形成氧化處理空間410。或者，亦可將基板保持器404構成為可滑動於圖4、5之左右方向，氧化處理空間410的形成時以外，構成為于以移動至基板保持器404不與開口部405b對向之位置。
根據本實施形態之氧化處理裝置400中，考量從噴淋板411到達基板403的表面之氧氣的均勻之壓力分布下，最好使氧化處理空間410之容積為0.0042m3至0.012m3之範圍內。更佳地，最好使氧化處理空間410之容積為0.0047m3至0.0093m3之範圍內。最好使此時之噴淋板411與基板保持面404a之間的距離h為0.042m至0.12m之範圍內。更佳地，最好使距離h為0.047m至0.093m之範圍內。
此外，基板保持器驅動部409係可構成為基板保持面404a可旋轉於該基板保持面404a的面內方向。 亦即，亦可將基板保持器404構成為基板保持面404a以基板保持面404a之法線方向為中心而旋轉。欲改善氧分布並改善RA分布，使基板403表面之氧壓力均勻較佳。因此，即使從噴淋板411之氣體導入為不均勻之情況下，藉基板保持面404a旋轉而使基板403旋轉，可使供給於基板403的表面之氧氣的氣體濃度分布均勻。因此，可提升RA分布。
在本實施形態中，基板保持面404a之形狀係圓狀的，筒構件405之與延伸部40a之延伸方向垂直地剖開的剖面與基板保持面404a(載置部404b)之外形為相似形狀。亦即，上述剖面係圓狀的。此外，在形成氧化處理空間410時，噴淋板411與基板保持面404a係對向的，且間隙415亦與噴淋板411對向。此時，較佳為使間隙415之大小在基板保持面404a之周方向上相同。藉如此構成，對於形成於基板保持面404a的周方向之間隙415之全部，可使排氣傳導度(conductance)為相同的值。亦即，在運用為來自氧化處理空間410之排氣口的間隙415之全周圍可均勻地排氣。因此，在形成氧化處理空間410時可使載置於基板保持器404之基板403的表面之氧壓力均勻，可使RA分布提升。
此外，在本實施形態中，基板保持器驅動部409係構成為使基板保持器404在筒構件405的內部沿著延伸部405a之延伸方向而移動。亦即，基板保持器驅動部409可在筒構件405的內部使基板保持器404移動於接 近作為氧氣導入區域之噴淋板411之方向、以及遠離噴淋板411之方向。
欲改善氧分布並改善RA分布，較佳為使高清淨之氧氣曝於基板之處理表面，最好抑制氧化處理裝置內的水分等之雜質，將高清淨之氧氣導入超高真空之氧化處理裝置，進行氧化處理。相對於此，在本實施形態中，由於可如圖6所示般使將加熱器408予以驅動之基板保持器404沿著延伸部405a之延伸方向移動於氧化處理空間410內，故不另外設置用於加熱筒構件405之加熱裝置，仍可使上述延伸部405a受到藉加熱器408之加熱效果。亦即，藉使由加熱器408所加熱之基板保持器404沿著箭頭方向Q移動於筒構件405的內部，可使藉加熱器408而從基板保持器404發出之熱601沿著上述箭頭方向Q而相對於延伸部405a掃瞄。因此，即使不設用於加熱筒構件405之加熱裝置，仍可利用來自基板保持器404之熱61而有效暖化筒構件405，可使水分等從筒構件405脫離。此外，藉上述掃瞄，可均等地加熱筒構件405。因此，可使氧化處理空間410內為高純度之氧氛圍。一般而言欲除去水分，需要120℃等級的加熱溫度，較佳為可加熱至接近此之溫度的構造。
再者，由於可從筒構件405之內側作加熱，故可使氧化處理空間410之真空度進一步提升。此外，只要入射功率密度為相同的，由於從筒構件405之內側加熱比從外側容易使筒構件405之內側表面溫度上升，故即使 加熱器408之功率為低的，仍可容易提升真空度。
此外，在本實施形態中，具有基板保持面404a並是基板保持器404之形成間隙415的區域之載置部404b係構成為間隙415沿著延伸部405a之延伸方向成為相同之大小。亦即，筒構件405之徑沿著延伸部405a之延伸方向為固定的，且沿著載置部404b之上述延伸方向之徑亦為固定的，基板保持器404及筒構件405係構成為，在筒構件405的內部，即使不使基板保持器404之是最接近延伸部405a之部分的載置部404b移動於接近噴淋板411之方向、以及遠離方向，在間隙415之來自氧化處理空間410的氣體之排氣傳導度仍不會變化。因此，即使使基板保持器404移動於筒構件405的內部，仍可同樣地將氧氣從氧化處理空間410排出，可減低處理控制之複雜化。
再者，在本實施形態中，較佳為對筒構件405之內壁部實施例如電解研磨處理和化學研磨處理而平坦化。亦即，在本實施形態中，筒構件405之內壁係被平坦化。如此藉在筒構件405之內壁減低表面粗糙度，可減低氧氣對於筒構件405之內壁的吸附、以及依附於該內壁之氧氣的放出。此外，於筒構件405之內壁表面塗佈像氧氣不會吸附之膜(例如，氧化被膜等鈍態膜)亦佳。以此方式，藉形成鈍態膜於筒構件405之內壁表面，可減低氧吸附於該內壁表面。例如，若使筒構件405為鋁而對於筒構件405之內側進行上述化學研磨，則可將筒構件405之內 壁面平坦化，同時形成氧化被膜。與因平坦化而得之效果同時，可藉該氧化被膜減低氧吸附於筒構件405。
圖7係繪示根據本實施形態之氧化處理的流程圖。
步驟S71中，透過基板搬送口407而將形成有Mg之基板403搬送至處理容器401內，予以保持在位於圖4所示之位置的基板保持器404之基板保持面上。步驟S72中，驅動基板保持器驅動部409而將基板保持器404如圖5所示般使基板保持器404移動至形成氧化處理空間410之位置。藉此，於處理容器401的內部形成是小於該處理容器401之空間的氧化處理空間410。接著在步驟S73中，藉將氧氣有限制性地導入該小的空間，進行形成於基板403上之Mg之氧化處理。此時，如圖6所示般，亦可一邊使基板保持器404移動於筒構件405內一邊進行氧化處理。步驟S74中，使往在步驟S72形成之氧化處理空間410的氧氣之供給停止，將氧化處理空間410內排氣至既定之壓力為止。本實施形態中，連接於處理容器401之真空泵浦402係不斷驅動，在上述之步驟S71~S74中處理容器401內係不斷排氣。然而，不限於此，亦可配合各步驟使真空泵浦402有限制性地驅動。
(第1實施例)
以下說明有關於使用根據本實施形態之氧化處理裝置400而形成圖3及非專利文獻3記載的隧道磁阻元件300 的障壁層304之實施例。基板溫度在25℃~500℃、氧氣流量在1~2000sccm、基板旋轉速度在0~100rpm、基板位置在0~100mm(使基板位於筒構件405的開口部405b之狀態為0mm)之範圍內可酌情決定。例如，使基板溫度為25℃、氧流量為700sccm、基板旋轉速度為100rpm、基板位置為100mm而進行氧化處理。
(第2實施例)
本實施例中，檢討有關於以未使用筒構件405之以往的氧化處理裝置進行氧化處理之情況、及在根據本實施形態之氧化處理裝置400進行氧化處理之情況的產距時間。具體而言，進行模擬有關於排氣速度之差異。將各條件、以及該條件之排氣速度示於表1。
如從表1可得知，若比較從1Pa之壓力至排氣結束為止之排氣時間，則相較於以往，本實施例快約12倍。亦即，相較於以往，本實施例可縮小產距時間。
以往係使氧氣於整個處理容器內流動而進行 氧化處理。此外，與晶圓尺寸之增大同時，處理裝置之容積亦增大，氧化處理後之氧氣被排氣的時間變長。相對於此，根據本實施形態，可於處理容器401的內部形成比由該處理容器401之內壁所區劃之空間還小的空間(氧化處理空間410)，使區劃該氧化處理空間410之一部分為基板保持面404a使保持於基板保持面404a之基板403曝於該氧化處理空間410。然後，有限制性地將氧氣供給至該氧化處理空間410內而進行基板403之氧化處理。此時，藉形成於筒構件405與基板保持器404之間的間隙415而進行氧化處理空間410之排氣。以此方式，在本實施形態中，由於在氧化處理時僅將氧氣供給於處理容器401之所限空間(氧化處理空間410)而進行氧化處理，故可減低為了氧化處理而充滿氧氣之空間(相對於以往係整個處理容器，在本實施形態中係氧化處理空間410)成為既定之壓力為止的時間，另亦可減低排氣所花的時間。此外，即使晶圓尺寸增大而處理容器之容積增大，根據本實施形態之氧化處理空間410係比該增大之處理容器小的空間。因此，可比以往減低氧化處理後之氧氣之排氣所花的時間。因此，可減低生產率之降低。
此外，由於在處理容器401的內部形成比由該處理容器401之內壁所區劃之空間還小的空間(氧化處理空間410)，並在其中進行氧化處理，故比起以往可大幅縮小區劃進行氧化處理之空間的構件的表面積。因此，可減低附著於形成進行氧化處理之氧化處理空間410的筒 構件405之氧的附著量，可大幅減低在排氣後從筒構件405之內壁放出之氧的量。因此，在某氧化處理時，可減低氧意外導入氧化處理空間410(上述所放出之氧的導入)，可抑制MR比和RA分布變差。再者，可使每次氧化處理時之氧壓力的變動消失或變小，可使每個所製作之元件的MR比和RA分布等之元件特性穩定。
例如，使用MgO作為障壁層之情況下，需要將Mg氧化。在進行氧化處理之空間中達到氧化處理所需的既定之壓力為止所花的時間中，Mg表面會與氧以外之其他雜質氣體接觸。為此，若不盡快進行氧化處理，則恐牽連元件特性之劣化。相對於此，在本實施形態中，可縮短雜質氣體接觸於Mg表面之時間，可減低雜質混入Mg。再者，可使Mg表面盡早接觸於既定之壓力的純氧氣。
再者，由於在處理容器401的內部使用是與該處理容器401之內壁為個別的構件之筒構件405而區劃氧化處理空間410，故可自由設定氧化處理空間410之形狀。因此，可使氧化處理空間410之與基板403(基板保持面404a)的表面平行地剖開之剖面形狀與基板403(基板保持面404a)之外形為相似形狀。以往係在處理容器為圓筒狀之情況下，基板(基板保持面)之外形為四角形時，進行氧化處理之空間之與基板(基板保持面)的表面平行地剖開之剖面為圓形，與基板(基板保持面)之外形相異。相對於此，在本實施形態中，在例如處理容器401 為圓筒狀、基板403(基板保持面404a)之外形為四角形之情況下，藉將其剖面為四角形之筒構件405安裝於處理容器401的內部，可使氧化處理空間410的剖面形狀與基板403(基板保持面404a)之外形為相似形狀。以此方式，使氧化處理空間410的剖面形狀與基板403(基板保持面404a)之外形為相似形狀，可使間隙415之寬度在基板403(基板保持面404a)之周方向上相同，可使排氣傳導度相同。因此，可減低基板403表面之氧化分布。
(第2實施形態)
在本實施形態中，將靜電吸盤(ESC)設於基板保持器404；再者，從基板403之背面(基板保持面側)供給既定之氣體(加熱氣體及/或冷卻氣體)。
圖8係繪示具有根據本實施形態之ESC的基板保持器404之圖。
圖8中，基板保持器404具備：形成有基板保持面404a之介電質部(基部)901；設於介電質部901的內部並用於靜電吸附基板403之電極902；形成於基板保持面404a之溝部903；設於基板保持器404的內部並從基板保持器404的內部將既定之氣體導入溝部903之導入路徑904；以及從溝部903將既定之氣體排出至基板保持器404的內側之排出路徑905。藉上述導入路徑904導入溝部903之既定之氣體係加熱氣體及冷卻氣體中的至少一方。在本實施形態中，另外在形成氧化處理空間410時， 介電質部901的緣部(側面)接近延伸部405a而坐落。亦即，介電質部901的緣部(側面)與延伸部405a之間形成有間隙415。另外，在本實施形態中，雖設有排出路徑905，惟亦可不設置該路徑。此情況下，將從形成於基板保持面404a與基板403之間的間隙供給至溝部903內之既定之氣體排出。
在本實施形態中，由於在基板保持面404a設有溝部903，故在基板保持面404a上載置基板403之情況下，由基板403與溝部903形成空間(作為第2空間之界面空間)。由於於溝部903係藉導入路徑904導入有加熱氣體及冷卻氣體中的至少一方，故加熱氣體及冷卻氣體中的至少一方供給至上述界面空間內。
將基板加熱、冷卻之情況下，已知：僅將基板載置於基板保持器時，熱傳導不太好，基板升溫及降溫時間變非常長。相對於此，在本實施形態中，由於可將基板403對於基板保持器404作靜電吸附，故可縮短基板升溫及降溫時間；再者，由於可導入加熱氣體及冷卻氣體中的至少一方，故可將來自基板保持器404之熱均等地傳達至基板403。
然而，例如將基板403載置於基板保持面404a之情況下，由於基板保持面404a與基板403之間產生間隙，故供給至溝部903的既定之氣體從上述間隙向外漏出。在本實施形態中，由於在基板保持面404a的緣部形成間隙415，故從上述間隙所漏的既定之氣體係乘著間 隙415中之排氣的氣流而從該間隙415往外部空間414排氣。因此，可防止或減低從上述溝部903(界面空間)所漏的氣體侵入氧化處理空間410內。欲改善氧分布並改善RA分布，最好使基板403的表面之氧壓力均勻。因此，從基板403之背面所漏之氣體(加熱氣體和冷卻氣體)迴繞於基板403的表面側之情況下，基板403的端部之氧壓力變低，有均勻性變差之虞。然而，在本實施形態中，由於如上述之般可減低所漏之氣體侵入基板403的表面坐落的基板處理空間410內，故可減低上述所漏之氣體迴繞於基板403表面。
另外，介電質部901的緣部接近延伸部405a而坐落時，較佳為該緣部與延伸部405a未接觸，且上述緣部與延伸部405a之間的距離，亦即間隙415之寬度為3mm以下。藉如此般設定，無論排氣泵浦位置位於什麼樣的位置，仍可對於基板圓周方向均等地排氣。
(第3實施形態)
上述之實施形態中，雖將氧導入路徑412設於處理容器401之與基板保持器404對向之壁(上壁)401a，惟設置氧導入路徑412之場所不無特別限定。例如，亦可如圖9所示般將氧導入路徑412設於處理容器401之未與基板保持器404對向之壁(側壁)401c。
作為其他例，例如亦可如圖10所示般將擴散空間413區劃為中央部413a與外周部413b，將氧導入路 徑412設於中央部413a，並將與氧導入路徑412不同之氧導入路徑412a亦設於外周部413b。中央部413a係由圓筒狀之壁413c所區劃。因此，外周部413b係環狀之形狀。
此外，上述之實施形態中，雖藉基板保持器404驅動而形成用於實施氧化處理於基板403之基板處理空間410，惟亦可設置使筒構件405驅動之機構，藉使筒構件405驅動而接近基板保持器404以形成基板處理空間410。

Claims (20)

  1. 一種氧化處理裝置，其係對基板進行氧化處理者，特徵在於：具備：處理容器；基板保持器，其設於前述處理容器內，並具有用於保持前述基板的基板保持面；氧氣導入手段，其用於將氧氣導入前述處理容器內；包圍部，其設於前述處理容器內；以及位置變化手段，其使前述基板保持器與前述包圍部之相對位置變化，並可形成空間於前述基板保持面與前述包圍部；前述基板保持器具備主體部與載置部，前述載置部具備相對於前述主體部朝與移動的方向垂直的方向突出的突出區域，前述包圍部設為包圍前述氧氣導入手段的設有對前述空間有限制性地導入前述氧氣的部分之區域，並具有從前述導入的部分側朝與該導入的部分相向之側延伸的延伸部，該空間由前述區域、前述延伸部及前述基板保持面形成，前述延伸部為以在形成前述空間時包圍前述基板保持器的側面且在與前述突出區域之間形成間隙的方式而設的一層的筒構材， 前述氧氣導入手段以在前述氧化處理時將前述氧氣有限制性地導入形成於前述處理容器內之前述空間的方式而設，前述基板保持器具有：具有前述基板保持面之介電質部；形成於前述基板保持面之溝部；以及用於在前述基板被保持於前述基板保持面時導入加熱氣體及冷卻氣體中的至少一方於形成在前述基板與前述介電質部之間的前述溝部的第2空間之手段，前述基板保持器被構成為在前述空間內沿著前述包圍部的延伸方向而移動，導入前述空間內之前述氧氣、及導入前述第2空間內的前述加熱氣體及冷卻器體中的至少一方通過前述間隙及前述主體部與延伸部之間的全部的區域而從前述空間及前述第2空間排出。
  2. 如申請專利範圍第1項之氧化處理裝置，其中前述包圍部設於前述處理容器內之上部，並在該處理容器之側部設有前述基板之搬送口。
  3. 如申請專利範圍第1項之氧化處理裝置，其中前述包圍部設於前述處理容器內之上部，並在該處理容器之側部設有前述基板之搬送口。
  4. 如申請專利範圍第3項之氧化處理裝置，其中前述包圍部之前述延伸部的前端位於前述搬送口之上端近旁的高度位置。
  5. 如申請專利範圍第3或4項之氧化處理裝置，其中 前述氧氣導入手段具有：具有多數的孔之噴淋板；藉前述噴淋板與前述處理容器之內壁的一部分而形成之氣體擴散空間；以及導入前述氧氣於前述氣體擴散空間之氣體導入口；前述空間由前述噴淋板、前述延伸部及前述基板保持面而形成。
  6. 如申請專利範圍第5項之氧化處理裝置，其中前述空間之容積在於0.0042m3至0.012m3之範圍內。
  7. 如申請專利範圍第5項之氧化處理裝置，其中前述噴淋板與前述基板保持面對向而設，前述噴淋板與前述基板保持面之間的距離在於0.042m至0.12m之範圍內。
  8. 如申請專利範圍第1項之氧化處理裝置，其中前述包圍部之與該包圍部之延伸方向垂直地剖開之剖面與前述基板保持面之外形為相似形狀。
  9. 如申請專利範圍第1項之氧化處理裝置，其中使前述相對位置變化之手段被構成為：使前述基板保持器移動於接近前述區域之方向、以及遠離前述區域之方向，且在形成前述空間時，使前述基板保持器移動於前述接近之方向而將前述基板保持面收容於前述包圍部的內部。
  10. 如申請專利範圍第9項之氧化處理裝置，其中前述突出區域與前述包圍部之間的距離為3mm以下。
  11. 如申請專利範圍第10項之氧化處理裝置，其中前述突出區域具有既定之厚度於前述移動之方向，在前述氧 化處理時，在前述基板保持器之至少前述既定之厚度份收容於前述包圍部的內部之狀態下，前述氧氣被導入前述空間。
  12. 如申請專利範圍第9或10項之氧化處理裝置，其中藉使前述相對位置變化之手段，即使前述基板保持面在前述包圍部的內部移動於前述接近之方向及前述遠離之方向，來自前述間隙中之前述空間的氣體之排氣傳導度(conductance)仍不會變化。
  13. 如申請專利範圍第1項之氧化處理裝置，其進一步具備設於前述基板保持器的內部之加熱裝置，前述介電質部的側面被接近於前述包圍部的前述延伸部而配置。
  14. 如申請專利範圍第1項之氧化處理裝置，其中前述基板保持器進一步具有用於靜電吸附前述基板之電極。
  15. 如申請專利範圍第1項之氧化處理裝置，其中前述包圍部之內壁被研磨處理。
  16. 一種氧化方法，特徵在於：藉申請專利範圍第1至15項中任一項之氧化處理裝置，進行成膜於前述基板上的膜之前述氧化處理。
  17. 一種氧化方法，其係在具備具有用於就基板作保持的基板保持面的介電質部、及形成於前述基板保持面的溝部的基板保持器被設於內部的處理容器內，對前述基板進行氧化處理者，特徵在於：具有以下步驟： 使前述基板保持於前述基板保持面上；導入加熱氣體及冷卻氣體中的至少一方於形成在前述基板與前述介電質部之間的前述溝部的第2空間內；使前述基板保持器之相對於前述處理容器之相對位置變化，將由前述基板保持面與設於前述處理容器內之包圍部所形成之空間形成於前述處理容器內，前述基板保持器具備主體部與載置部，前述載置部具備相對於前述主體部朝與移動的方向垂直的方向突出的突出區域，前述包圍部設為包圍前述氧氣導入手段的設有對前述空間有限制性地導入前述氧氣的部分之區域，並具有從前述導入的部分側朝與該導入的部分相向之側延伸的延伸部，該空間由前述區域、前述延伸部及前述基板保持面形成，由前述延伸部包圍前述基板保持器的側面，前述延伸部為一層的筒構材，且以間隙形成於該延伸部與前述突出區域之間的方式形成前述空間；以及將前述氧氣有限制性地導入前述空間內，進行保持於前述基板保持面上之前述基板之氧化處理；前述基板保持器被構成為在前述空間內沿著前述包圍部的延伸方向而移動，導入前述空間內之前述氧氣、及導入前述第2空間內的前述加熱氣體及冷卻氣體中的至少一方通過前述間隙及前述主體部與延伸部之間的全部的區域而從該空間及該第2空間排出。
  18. 如申請專利範圍第17項之氧化方法，其中進行前 述氧化處理之步驟係藉以與前述基板保持器對向的方式而設之噴淋板導入前述氧氣。
  19. 如申請專利範圍第16或17項之氧化方法，其中前述基板保持器具有加熱裝置，前述介電質部的側面被接近於前述包圍部的前述延伸部而配置，進行前述氧化處理之步驟係一邊藉前述加熱裝置加熱前述基板一邊進行前述氧化處理。
  20. 一種電子裝置的製造方法，特徵在於：使用如申請專利範圍第16至19項中任一項之氧化方法而製造電子裝置。
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