トンネル接合磁気抵抗効果素子の製造方法
【課題】搬送時にも基板を清浄に保つことができる技術を提供する。
【解決手段】
搬送槽１１０とゲートバルブ３３の間に二重オーリング１１５ｂ、１１６ｂを配置し、二重オーリング１１５ｂ、１１６ｂの間の密閉空間８０ｂに真空排気系３３９を接続し、密閉空間８０ｂを真空排気する。密閉空間８０ｂ内に大気が浸入しても真空排気によって除去されるので搬送槽１１０内に大気が浸入せず、搬送槽１１０内を高真空状態に置ける。ＭＲ比の大きいトンネル接合磁気抵抗効果素子を作成することができる。
【解決手段】
搬送槽１１０とゲートバルブ３３の間に二重オーリング１１５ｂ、１１６ｂを配置し、二重オーリング１１５ｂ、１１６ｂの間の密閉空間８０ｂに真空排気系３３９を接続し、密閉空間８０ｂを真空排気する。密閉空間８０ｂ内に大気が浸入しても真空排気によって除去されるので搬送槽１１０内に大気が浸入せず、搬送槽１１０内を高真空状態に置ける。ＭＲ比の大きいトンネル接合磁気抵抗効果素子を作成することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は真空処理装置及びトンネル接合磁気抵抗効果素子の製造方法の技術分野にかかり、特に、高真空雰囲気を要求される真空処理装置とトンネル接合磁気抵抗効果素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＲＡＭなどに使用されるトンネル接合磁気抵抗効果素子は、薄膜を数〜数十層重ねて作成される。この多層膜を作成するため、複数の処理室を一台の搬送室に接続したマルチチャンバ（クラスタ）型の装置が使用されている（特開２００２−１６７６６１号公報）。
【０００３】
しかし、マルチチャンバ型の装置でトンネル接合磁気抵抗効果素子を製作した場合、所望の性能が出ない場合があった。また、多層膜を形成する途中で、所定の層間で処理室間の移送を行うとＭＲ比が低下する場合があった。このため、特定の膜に関しては、一つの処理室で連続して成膜を行う必要があるという制約が生じる場合があった。
【０００４】
このように、トンネル接合磁気抵抗効果素子は０．数ｎｍ〜数ｎｍの薄膜を含む複数の層を積層して形成され、特にトンネル中間層（絶縁層）や積層フェリ構造中の中間磁性層は、原始数個〜十数個分の薄膜であるため、汚染や他物質との接触による影響が大きい。
また、トンネル接合磁気抵抗効果素子の作成にあたり、特定の膜を連続的に成膜しないとＭＲ比が低下することが知られている（特開２００２−１６７６６１号公報）。
【０００５】
しかし、トンネル接合磁気抵抗効果素子をマルチチャンバ型の製造装置で製作するときに、排気圧力の高い搬送室において、露出している層へ異物質等が吸着して界面が汚染され、ＭＲ比が低下する場合があることは問題としてほとんど意識されていなかった。このため、搬送室が十分な到達圧力になる装置が使用されていなかった。従って、従来では特定の複数の膜を、搬送せずに１つの処理室で連続的に作成する対策がとられていた。
【０００６】
トンネル接合磁気抵抗効果を用いた磁気ヘッドやＭＲＡＭなどのデバイスでは６〜１５層程度の人工格子多層膜を用いる（総ての層の材料が異なっているとは限らない）。これらの多層膜は同一の装置内で真空を破らず連続的に成膜する必要がある。また生産性を向上させるために通常の装置構成は、搬送室の回りに多層膜作製モジュールが複数個からなる場合が多い。その場合、搬送室で採用されている天板、ドアパルプの真空シールは通常、シングルのオーリングになっている。場合によっては二重オーリングが採用されるが、それはぜいぜい天板のみである。そのため搬送室の到達真空度は通常（装置で成膜を実行中）５〜６×１０-6（Ｐａ）程度であり、この真空度では水の分圧が高く、ＴＭＲ多層膜の界面を充分に清浄に保つことはできない。
【０００７】
例えば従来の真空シールを用いたＭＲＡＭ用装置では、搬送室の到達圧力は十分なベーキングを実施しても、２×１０-6（Ｐａ）程度の真空度を得ることができるが、それ以下、特に１０-7（Ｐａ）前半の到達圧力を得ることは極めて難しい。ところがトンネル磁気抵抗効果を用いるＭＲＡＭ素子の特性を向上させるためには、積層膜の作製過程でモジュール間の基板搬送をおこなう間に基板に付着する不純物を減らすことが必要となり、そのためには搬送室の到達圧力を５×１０-7（Ｐａ）程度以下にすることが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−１６７６６１号公報
【特許文献２】特願平９−２６３９４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
基板搬送時にも基板を清浄に保つことが好ましい。このため搬送室の到達圧力を下げることが好ましい。
マルチチャンバタイプの真空装置では、一台の搬送室に複数の処理室が接続されており、その搬送室は真空排気がされているが、従来では５〜６×１０-6Ｐａ程度の圧力にされていた。
【００１０】
このため、本発明の発明者等は、所定の膜を成膜した後に、素子が形成される基板を処理室から搬送室を経由して他の処理室に搬送するときに、基板に不純物が付着する、もしくはガス分子が吸着される場合があることに注目している。特に、下地、反強磁性層、ピン層、絶縁層、フリー層の間の界面を清浄にすることはＭＲ比に大きく影響を与える。
【００１１】
しかし、トンネル接合磁気抵抗効果素子を作成する装置の搬送室には、処理室を付ける為のゲートバルブが多数接続されており、排気量を増加させても従来の形態では十分な到達圧力に達しない場合がある。
【００１２】
従来技術として天板取り付け部のシール性を上げるため、二重オーリングとその間の排気手段を有する発明（特願平９−２６３９４４）がある。しかし、この手段を適用しただけでは十分な到達圧力に達しないことが確認された。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、搬送室と多数存在するゲートバルブとの接続部に、二重のオーリングと、そのリング間を排気する排気手段を設けることにより、トンネル接合磁気抵抗効果素子を作成する場合に、搬送室搬送中にも各層間を清浄に保つことができる。
【００１４】
この発明の発明者等は、多層膜構造を有する膜、特にＭＲＡＭ或いは磁気ヘッド用のＴＭＲ膜を作製するプロセスにおいて、搬送室を通過して各モジュールで必要となる成膜を実施するに当たって、膜の界面でのコンタミを極力減少させるために、搬送室の到達圧力として容易に５×１０-7（Ｐａ）を達成する方法を見いだした。
【００１５】
多層膜構造を有する膜、特にＭＲＡＭや磁気ヘッド用のＴＭＲ膜の作製に用いられるクラスター装置においては、搬送室のサイズは直径１０００ｍｍ程度となりその天板にメタルシールを採用することは極めて難しい。
【００１６】
その第一の理由は搬送室がアルミ製で柔らかくメタルシールにより傷がつきやすい。また仮にメタルシールを採用したとしても、そのために使用されるボルト本数が非常に多く現実的ではない。従って通常オーリングが使用される。またクラスター装置を構成する搬出入室や処理室と搬送室間のドアに対してもシングルオーリングが使用される。
ところがこのようなシングルオーリングを使用した搬送室では、繰り返しベーキングを実施しても放出ガスが多く、目標とする到達真空度を得ることはできない。
【００１７】
本発明の発明者等は、搬送室の天板のシールを二重オーリングにし、オーリング間の密閉空間に真空排気系を接続して真空排気すると共に、搬送室とゲートバルブの間にも二重オーリングを設け、オーリング間の密閉空間に真空排気系を接続し、真空排気できるように構成した。これにより、目標値を達成することができた。
【００１８】
特に注意すべきことは、搬送室に接続されるモジュール数が増えるほど（それはＭＲＡＭの例を取れば多層構造が複雑になるほど）ゲートバルブの数は増えることになり、それに起因する放出ガスが増加するために、搬送室の到達真空度に与える影響は大きい。従って、ゲートバルブの影響を抑えることが重要になる。
【００１９】
本発明は上記知見に基づいて創作されたものであり、真空排気可能な搬送槽と、前記搬送槽の外壁面に配置された一乃至複数個のゲートバルブと、前記ゲートバルブに接続された処理室とを有し、前記搬送槽内に配置された搬送装置によって処理対象物を前記処理室間で移動可能に構成された真空処理装置であって、前記ゲートバルブと前記搬送槽との間には同心状の第一の二重オーリングが配置され、前記第一の二重オーリングで囲まれた第一の密閉空間には真空排気装置が接続され、前記第一の密閉空間を真空排気可能に構成された真空処理装置である。
また、本発明は、前記搬送槽は、容器部と、前記容器部の開口を閉塞する蓋部とを有し、前記容器部には前記第一の密閉空間に接続された第一の排気通路が形成され、前記第一の密閉空間は前記第一の排気通路を介して真空排気されるように構成された真空処理装置である。
また、本発明は、前記容器部と前記蓋部の間には第二の二重オーリングが配置され、前記第二の二重オーリングで囲われた第二の密閉空間には真空排気装置が接続され、前記第二の密閉空間は真空排気されるように構成された真空処理装置である。第一の密閉空間と第二の密閉空間は、同じ真空排気装置に接続しても良いし、異なる真空排気装置に接続しても良い。
また、本発明は、前記容器部には第二の排気通路が形成され、前記第二の密閉空間は前記第二の排気通路を介して真空排気されるように構成された真空処理装置である。
また、本発明は、前記搬送室は５×１０-7Ｐａ以下に排気される真空処理装置である。
また、本発明は、搬送室と複数の処理室を備えた製造装置を使用してトンネル接合磁気抵抗効果素子を製造する方法であって、第一の処理室で基板に成膜を行うステップと、前記基板を、前記搬送室を経由して第二の処理室に搬送するステップと、前記第二の処理室で前記基板に成膜するステップと、を含み、前記基板の搬送中に前記搬送室は５×１０-7Ｐａ以下に排気される、トンネル接合磁気抵抗効果素子の製造方法である。
また、本発明は、前記搬送室と前記処理室の間のゲートバルブ取り付け部において、前記搬送室と外雰囲気とをシールする二重のオーリングと、前記二重のオーリングの間を排気するリング間排気手段とを備え、前記搬送室が５×１０-7Ｐａ以下に排気される時に、前記リング間排気手段で前記オーリングの間を排気するトンネル接合磁気抵抗効果素子の製造方法である。
また、本発明は、搬送室と、前記搬送室にそれぞれ接続された複数の処理室を備えた製造装置を使用してトンネル接合磁気抵抗効果素子を製造する方法であって、第一の処理室で基板に前記トンネル接合磁気抵抗効果素子を構成する多層膜のうちの一部分である複数の膜を成膜するステップと、前記基板を、前記搬送室を経由して第二の処理室に搬送するステップと、前記第二の処理室で前記基板に前記トンネル接合磁気抵抗効果素子を構成する多層膜のうちの他の部分である複数の膜を成膜するステップと、を含み、前記基板の搬送中に前記搬送室は５×１０-7Ｐａ以下に排気される、トンネル接合磁気抵抗効果素子の製造方法である。
また、本発明は、前記搬送室と前記処理室の間のゲートバルブ取り付け部において、前記搬送室と外雰囲気とをシールする第一の二重のオーリングと、前記第一の二重のオーリングの間を排気する第一のリング間排気手段とを備え、前記搬送室が５×１０-7Ｐａ以下に排気される時に、前記第一のリング間排気手段で前記第一の二重のオーリングの間を排気するトンネル接合磁気抵抗効果素子の製造方法である。
また、本発明は、前記搬送室は、容器部と、前記容器部の開口を閉塞する蓋部とを有し、前記容器部と前記蓋部の間には第二の二重のオーリングが配置され、前記第二の二重のオーリングで囲われた第二の密閉空間に第二のリング間排気手段が接続され、前記搬送室が５×１０-7Ｐａ以下に排気される時に、前記第二のリング間排気手段で前記第二の二重のオーリングの間が排気されるトンネル接合磁気抵抗効果素子の製造方法である。
【発明の効果】
【００２０】
搬送室のゲートバルブ取り付け部および天板に二重オーリングを設け、二重オーリングの間の密閉空間に排気手段を接続することで、到達圧力を下げることができる。このため、マルチチャンバを使用して、複数の処理室でトンネル接合磁気抵抗効果素子の多層膜を形成する場合にも、搬送室での汚染を低減することができる。これにより、ＭＲ比の大きいトンネル接合磁気抵抗効果素子を作成することができる。
【００２１】
搬送によるＭＲ比の低下を抑制することにより、一つの処理室で連続して成膜しなければならない膜の制約を低減することができる。このため、処理室に設置される複数の成膜手段を効率よく配置できる。具体的には、複数の膜の中に同じ種類の膜がある場合、重複して同じ成膜手段を個々の処理室に設置することを避けることができる場合がある。例えば、複数あるＣｏＦｅ層の成膜手段を設置する処理室を減らせることができる。
【００２２】
また、一つの処理室に設置する成膜手段の数を少なくする事ができる場合がある。具体的には従来では５層を連続的に一つの処理室で成膜する制約があった場合、一つの処理室に多くの成膜手段を設置することは装置が煩雑になったが、本発明では適当な数の成膜手段を有する処理室に分けることができる。
【００２３】
さらに、従来では、一つの処理室での成膜種類が多いため、広い成膜条件に対応した処理室が必要になる場合があったが、近い条件の成膜手段毎に処理室を分割すれば個々の処理室の対応条件が狭くなり重複設備を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の真空処理装置の一例
【図２】その内部構造を説明するための断面図
【図３】天板と容器部との密着部分Ａの拡大図
【図４】容器部とゲートバルブの密着部分Ｂの拡大図
【図５】(ａ)：天板と容器部の間の二重オーリングの配置状態を説明するための図面 (ｂ)：容器部と弁箱の間の二重オーリングの配置状態を説明するための図面
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１の符号１０は本発明の真空処理装置の一例であり、搬送室（コア室）１１を有している。搬送室１１の周囲には、搬出入室２０と複数の処理室２１〜２５が配置されている。搬送室１１とその周囲の各室２０〜２５の間にはゲートバルブ３０〜３５が配置されており、後述するように、ゲートバルブ３０〜３５を介して搬送室１１とその周囲の各室２０〜２５とがそれぞれ接続されている。
【００２６】
図２は、真空処理装置１０の内部構造を説明するための図面であり、搬送室１１と、搬出入室２０と、１台の処理室２３の内部が示されている。この図２は、図１のＩ−Ｉ線切断面図に相当する。
【００２７】
各ゲートバルブ３０〜３５は、弁箱と、各弁箱内に配置された弁体とを有している。図２の符号３０１、３３１は、搬出入室２０と搬送室１１の間に位置するゲートバルブ３０の弁箱と、処理室２３と搬送室１１の間に位置するゲートバルブ３３の弁箱を示している。
【００２８】
それと同様に、他の処理室２１、２２、２４、２５と搬送室１１の間に位置するゲートバルブ３１、３２、３４、３５も弁箱を有している。全てのゲートバルブ３０〜３５の構造は同じである。
【００２９】
搬送室１１は搬送槽１１０を有しており、搬送槽１１０内には搬送装置１２が配置されている。
搬送槽１１０は、上部に開口１１３を有する容器部１１１と、該容器部１１１の上に配置された天板１１２とを有している。容器部１１１と天板１１２はアルミニウム製である。
【００３０】
搬送槽１１０と各ゲートバルブ３０〜３５の間には同心状の二本のオーリングから成る第一の二重オーリングが配置されており、搬送槽１１０の容器部１１１と各ゲートバルブ３０〜３５の弁箱の間は、第一の二重オーリング１１５ｂ、１１６ｂによって密着されている。
【００３１】
図２の符号Ｂは、第一の二重オーリング１１５ｂ、１１６ｂが配置された領域の一部であり、図４はその拡大図である。また、図５(ｂ)は、その第一の二重オーリング１１５ｂ、１１６ｂの配置状態を説明するための図面である。
【００３２】
以下、図２に示したゲートバルブ３３と密着された第一の二重オーリング１１５ｂ、１１６ｂを説明し、他のゲートバルブ３０〜３２、３４、３５と密着された第一の二重オーリングの説明は省略する。また、このゲートバルブ３３に関する説明は、他のゲートバルブ３０〜３２、３４、３５についても同じである。
図２、図４、図５(ｂ)の符号１１５ｂは、第一の二重オーリングのうちの内側のオーリングを示しており、符号１１６ｂは外側のオーリングを示している。
【００３３】
搬送槽１１０の容器部１１１と、ゲートバルブ３３の弁箱３３１には、処理対象物が通過する貫通孔１１４ｂ、３３４ｂがそれぞれ形成されている。この貫通孔１１４ｂ、３３４ｂは、連通する位置に配置されており、搬送槽１１０又は弁箱３３１のいずれか一方に位置する処理対象物が、二個の貫通孔１１４ｂ、３３４ｂを通って他方に移動できるように構成されている。
【００３４】
同心状の二本のオーリング１１５ｂ、１１６ｂは、貫通孔１１４ｂ、３３４ｂの外側に配置され、貫通孔１１４ｂ、３３４ｂを取り囲んでいる。従って貫通孔１１４ｂ、３３４ｂは内側のオーリング１１５ｂの内側に位置している。
【００３５】
弁箱３３１内には弁体３３２が配置されている。弁箱３３１の壁面の搬送槽１１０側の位置に弁座が設けられており(弁座は不図示である)、弁体３３２が弁座に着座した状態では貫通孔１１４ｂ、３３４ｂが形成する通路は閉鎖され、搬送槽１１０内の雰囲気と処理室２３内の雰囲気とは分離されるように構成されている。
【００３６】
他方、弁座３３２が着座位置から退避位置に移動したときには、処理室２３内の雰囲気と搬送室１１内の雰囲気とが接続され、貫通孔１１４ｂ、３３４ｂを通って処理対象物が移動できるように構成されている。
図２、図４は着座した状態である。なお、図２の符号３０２も弁体であり、搬出入室２０内の空間と搬送室１１内の空間とを分離している。
【００３７】
二重オーリング１１５ｂ、１１６ｂのうちの外側のオーリング１１６ｂは、内側のオーリング１１５ｂの外側に所定間隔を開けて離間して配置されている。二本のオーリング１１５ｂ、１１６ｂは、搬送槽１１０の容器部１１１とゲートバルブ３３の弁箱３３１の両方に密着されており、従って、内側と外側のオーリング１１５ｂ、１１６ｂと搬送槽１１０の容器部１１１と、ゲートバルブ３３の弁箱３３１とで囲まれた空間は、搬送槽１１０の内部雰囲気や搬送槽１１０外部の大気雰囲気とは遮断されている。符号８０ｂは、その空間から成る第一の密閉空間を示している。
【００３８】
次に、搬送槽１１０の上部を説明すると、容器部１１１の上端と天板１１２の間には、同心状の二本のオーリングから成る第二の二重オーリング１１５ｇ、１１６ｇが配置されている。
【００３９】
この第二の二重オーリング１１５ｇ、１１６ｇは、両方とも開口１１３の外側に配置され、開口１１３を取り囲んでいる。従って、上記の場合と同様に、開口１１３は内側のオーリング１１５ｇの内側に位置している。
【００４０】
図２の符号Ａは、第二の二重オーリング１１５ｇ、１１６ｇが配置された領域の一部であり、図３はその拡大図であり、図５(ａ)は、第二の二重オーリング１１５ｇ、１１６ｇの配置状態を説明するための図面である。
【００４１】
この図３、図５(ａ)を参照し、内側のオーリング１１５ｇと外側のオーリング１１６ｇとは所定間隔を開けて離間して配置されており、各オーリング１１５ｇ、１１６ｇは、搬送槽１１０の容器部１１１と天板１１２の両方に対して全周に亘って密着されており、従って、内側と外側のオーリング１１５ｇ、１１６ｇと搬送槽１１０の容器部１１１及び天板１１２とで囲まれた空間は、搬送槽１１０の内部空間や搬送槽１１０外部の大気雰囲気とは遮断されている。符号８０ｇは、その空間から成る第二の密閉空間を示している。
【００４２】
容器部１１１の各ゲートバルブ３０〜３５が接続された付近には、内部に第一の排気通路が形成されている。図４の符号３３７は、上記処理装置２３に接続されたゲートバルブ３３１付近の第一の排気通路を示している。
また、容器部１１１の内部の天井付近の位置には、図３に示すように、第二の排気通路１１７が形成されている。
【００４３】
第一、第二の排気通路３３７、１１７の一端は第一、第二の密閉空間８０ｂ、８０ｇに接続されており、他端は排気管３３８、１１８にそれぞれ接続されている。図４と図３の符号８１ｂ、８１ｇは、排気通路３３７、１１７と第一、第二の密閉空間８０ｂ、８０ｇの接続部分であり、排気通路３３７、１１７と第一、第二の密閉空間８０ｂ、８０ｇの接続部分であり、第一、第二の密閉空間８０ｂ、８０ｇ内に形成された開口を示している。
【００４４】
排気管３３８、１１８は真空排気装置３３９、１１９にそれぞれ接続されており、該真空排気装置３３９、１１９を起動すると第一、第二の密閉空間８０ｂ、８０ｇの内部雰囲気が真空排気されるように構成されている。
搬送槽１１０には、不図示の真空排気装置が接続されており、搬送槽１１０の内部は真空排気され、真空雰囲気に置かれている。
【００４５】
第一、第二の密閉空間８０ｂ、８０ｇは、外側のオーリング１１６ｇによって搬送槽１１０外部の大気雰囲気から遮断され、内側のオーリング１１５ｂ、１１５ｇによって搬送槽１１０内部の真空雰囲気から分離されているが、オーリング１１６ｂ、１１６ｇと容器部１１１や弁箱３３１等の密着部分には僅かながらリークがあるため、第一、第二の密閉空間８０ｂ、８０ｇ内に気体が存すると、圧力差によってその気体は搬送槽１１０の内部に浸入してしまう。
【００４６】
そこで本発明では、第一、第二の密閉空間８０ｂ、８０ｇ内を真空排気し、第一、第二の密閉空間８０ｂ、８０ｇ内を搬送槽１１０の内部圧力と同じか、それ以下の圧力にしている。
真空排気装置３３９、１１９は、少なくとも真空装置１０を用いて真空処理を開始する前に動作させ、第一、第二の密閉空間８０ｂ、８０ｇ内を真空排気している。
【００４７】
特に高真空雰囲気が求められる場合は、搬送室１１を通して処理対象物を移動させる際に、真空排気装置３３９、１１９を動作させ、第一、第二の密閉空間８０ｂ、８０ｇ内を真空排気するとよい。実際には、処理対象物の処理開始前に第一、第二の密閉空間８０ｂ、８０ｇの真空排気を開始し、処理中は真空排気を継続して行うと良い。
【００４８】
なお、上記例では、第一の緩衝通路８０ｂに接続された排気通路１１７は容器部１１１に形成されていたが、弁箱３３１に形成してもよい。
また、上記例では第二の緩衝通路８０ｇに接続された排気通路１１７は容器部１１１に形成されていたが、搬送槽１１０の天板１１２に形成してもよい。
【００４９】
また、上記実施例では、搬送室１１周囲の他の各室２０〜２２、２４、２５とゲートバルブ３０〜３２、３４、３５の間にも、同心状の二本のオーリングから成る第一の二重のオーリングが配置されており、処理対象物の通路は、その第一の二重のオーリングで取り囲まれている。
【００５０】
図２の符号２０５、２０６は、搬出入室２０の真空槽２０１と、ゲートバルブ３０の弁箱３０１との間に配置された第三の二重オーリングを示しており、同図符号２３５、２３６は処理室２３の処理槽２３とゲートバルブ３３の弁箱３３１の間に配置された第三の二重オーリングを示している。
これら第三の二重オーリング２０５、２０６、２３５、２３６で挟まれた空間も真空排気しても良い。
【００５１】
次に、上記実施例の搬送室１１の到達圧力と、真空シールが異なる従来技術の真空処理装置の搬送室１１の到達圧力を測定した。その結果を表１に示す。
【００５２】
【表１】
【００５３】
比較例１はシングルオーリングだけを用いた搬送室１１の（典型的な）到達真空度が示されている。比較例２では搬送室１１の天板１１２のみが二重オーリングであるが、処理室２０〜２５との間についてはシングルオーリングである。
【００５４】
これらの比較において、到達圧力は当然、搬送室のサイズ（体積）、取り付けられているポンプの排気速度、搬送室に接続されているモジュール数などにも依存するものと考えられる。そこでこのような直接比較の際に考察しなければならない因子についても表１には列記してあるが、このような違いを考慮しても、天板やゲートバルブに対して第一、第二の二重オーリングを設け、二重オーリング間の密閉空間を真空排気することが、到達圧力を得るために重要な要素であることは明らかである。
【００５５】
またこのような搬送室の到達真空度の向上によりＴＭＲ多層膜のＭＲ比は４０％から４５％にまで向上させることができた。またＧＭＲ膜についても、このような真空特性を有する搬送室にすることにより、従来の８〜９％のＭＲ比を１１％程度にまで向上させることができ、ゲートバルブの二重オーリング化とそれに挟まれた密閉空間を真空排気することは、膜質向上への効果は明らかである。
【００５６】
上記真空処理装置１０でトンネル接合磁気抵抗効果素子を形成する場合、その基板は搬出入室２０から、搬送装置１２により搬送室１１内に移動され、第一の処理室２１に搬入され、クリーニングが行われる。
【００５７】
次いで、第一の処理室２１から第二の処理室２２に移動され、所定数の層が成膜される。その後、他の処理室２３〜２５に順次搬入され、更なる成膜や絶縁膜の酸化処理等が行われる。さらに、他の処理室で保護膜の形成等がされる場合がある。
この間、搬送室１内は５×１０-7Ｐａ未満の圧力に維持されている。
【００５８】
トンネル磁気抵抗効果素子は、ＭＲＡＭ、ＴＭＲヘッド、ＧＭＲヘッドに使用されるものであり、上記真空処理装置１０で形成される多層膜の例はＡｌ配線＋Ｔａ＋ＮｉＦｅ＋ＰｔＭｎ＋ＣｏＦｅ＋（Ａｌ酸化）ＮｉＦｅ＋Ｔａ＋Ａｌ配線の積層膜がある。また、Ａｌ配線＋Ｔａ＋ＮｉＦｅ＋ＰｔＭｎ＋ＣｏＦｅ＋Ｒｕ＋ＣｏＦｅ＋（Ａｌ酸化）＋ＣｏＦｅ＋Ｔａ＋Ａｌ配線の積層膜がある。
【００５９】
Ａｌの酸化工程（ＡｌＯは絶縁層）は別チャンバで行うため、Ａｌ成膜までを一つの処理室で成膜し、酸化を酸化チャンバで行った後、後の層を他の処理室で成膜する場合がある。
【００６０】
積層フェリ構造を有するトンネル磁気抵抗効果素子を作成する場合などは、膜の数が多くなる（十数〜数十層）。この場合、酸化の前後を１つの処理層では成膜するには成膜数が多く、装置が煩雑もしくは大きくなる。また、複数の処理室に分割した方が処理速度が速くなり、効率があがる。このため、適当な成膜数を成膜するように処理室を分けている。
【００６１】
このとき、搬送室の５×１０-7Ｐａ以下に圧力を下げることにより層表面の汚染を防止し、ＭＲ比を上げる事ができる。
従来の通り搬送室が５×１０-6Ｐａで作成したトンネル磁気抵抗効果素子のＭＲ比が８〜９％であったのに対し、１．３×１０-7Ｐａでは、１１％まで向上した。
ＭＲ比の向上は５×１０-7Ｐａから確認できた。このため、搬送室の圧力はできるだけ低いことが好ましいが、最低でも５×１０-7Ｐａ以下にすることが好ましい。
【００６２】
また、従来、ＰｔＭｎ／ＣｏＦｅの間で搬送するとＭＲ比が低下するため、例えば（Ｔａ＋ＮｉＦｅ＋ＰｔＭｎ＋ＣｏＦｅ＋Ｒｕ＋ＣｏＦｅ）を形成するために（Ｔａ＋ＮｉＦｅ＋ＰｔＭｎ＋ＣｏＦｅ）＋（Ｒｕ＋ＣｏＦｅ）と処理室を分ける場合があった（２００２−１６７６６１)。この場合、２つの処理室にＣｏＦｅの成膜手段が必要となる。
【００６３】
本発明のように、搬送室１１の圧力を下げることにより、搬送による影響を低減すれば、（Ｔａ＋ＮｉＦｅ＋ＰｔＭｎ）＋（ＣｏＦｅ＋Ｒｕ＋ＣｏＦｅ）と分割することが可能となる場合があり、ＣｏＦｅの成膜手段は一つでよくなる場合がある。
【００６４】
なお、処理室の数は上記の例に限定されない。また、トンネル磁気抵抗効果素子の膜の種類や数も上記の例に限定されず、多層膜のトンネル磁気抵抗効果素子に適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
この発明は搬送室のまわりに複数の処理室を持つ装置において、基板上に真空を破ることなく多層膜を作製する場合で、且つその多層膜のＭＲ特性を向上させるために多層膜の界面をできるだけ清浄な雰囲気に保つ必要のある場合に用いられる。
【００６６】
特に巨大磁気抵抗効果を用いたデバイス、例えばトンネル接合磁気抵抗（ＴＭＲ：Tunneling Magnetro-Resistive）効果を用いた磁気ヘッドやＭＲＡＭ（Magnetic Random Access Memory）など電子・半導体デバイス製造プロセスに用いられる。
【符号の説明】
【００６７】
１０……真空処理装置
１２……搬送装置
２０……搬出入室
２１〜２５……処理室
３０〜３５……ゲートバルブ
８０ｂ……第一の密閉空間
８０ｇ……第二の密閉空間
１１０……搬送槽
１１５ｂ、１１６ｂ……第一の二重オーリング
１１５ｇ、１１６ｇ……第二の二重オーリング
【技術分野】
【０００１】
本発明は真空処理装置及びトンネル接合磁気抵抗効果素子の製造方法の技術分野にかかり、特に、高真空雰囲気を要求される真空処理装置とトンネル接合磁気抵抗効果素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＲＡＭなどに使用されるトンネル接合磁気抵抗効果素子は、薄膜を数〜数十層重ねて作成される。この多層膜を作成するため、複数の処理室を一台の搬送室に接続したマルチチャンバ（クラスタ）型の装置が使用されている（特開２００２−１６７６６１号公報）。
【０００３】
しかし、マルチチャンバ型の装置でトンネル接合磁気抵抗効果素子を製作した場合、所望の性能が出ない場合があった。また、多層膜を形成する途中で、所定の層間で処理室間の移送を行うとＭＲ比が低下する場合があった。このため、特定の膜に関しては、一つの処理室で連続して成膜を行う必要があるという制約が生じる場合があった。
【０００４】
このように、トンネル接合磁気抵抗効果素子は０．数ｎｍ〜数ｎｍの薄膜を含む複数の層を積層して形成され、特にトンネル中間層（絶縁層）や積層フェリ構造中の中間磁性層は、原始数個〜十数個分の薄膜であるため、汚染や他物質との接触による影響が大きい。
また、トンネル接合磁気抵抗効果素子の作成にあたり、特定の膜を連続的に成膜しないとＭＲ比が低下することが知られている（特開２００２−１６７６６１号公報）。
【０００５】
しかし、トンネル接合磁気抵抗効果素子をマルチチャンバ型の製造装置で製作するときに、排気圧力の高い搬送室において、露出している層へ異物質等が吸着して界面が汚染され、ＭＲ比が低下する場合があることは問題としてほとんど意識されていなかった。このため、搬送室が十分な到達圧力になる装置が使用されていなかった。従って、従来では特定の複数の膜を、搬送せずに１つの処理室で連続的に作成する対策がとられていた。
【０００６】
トンネル接合磁気抵抗効果を用いた磁気ヘッドやＭＲＡＭなどのデバイスでは６〜１５層程度の人工格子多層膜を用いる（総ての層の材料が異なっているとは限らない）。これらの多層膜は同一の装置内で真空を破らず連続的に成膜する必要がある。また生産性を向上させるために通常の装置構成は、搬送室の回りに多層膜作製モジュールが複数個からなる場合が多い。その場合、搬送室で採用されている天板、ドアパルプの真空シールは通常、シングルのオーリングになっている。場合によっては二重オーリングが採用されるが、それはぜいぜい天板のみである。そのため搬送室の到達真空度は通常（装置で成膜を実行中）５〜６×１０-6（Ｐａ）程度であり、この真空度では水の分圧が高く、ＴＭＲ多層膜の界面を充分に清浄に保つことはできない。
【０００７】
例えば従来の真空シールを用いたＭＲＡＭ用装置では、搬送室の到達圧力は十分なベーキングを実施しても、２×１０-6（Ｐａ）程度の真空度を得ることができるが、それ以下、特に１０-7（Ｐａ）前半の到達圧力を得ることは極めて難しい。ところがトンネル磁気抵抗効果を用いるＭＲＡＭ素子の特性を向上させるためには、積層膜の作製過程でモジュール間の基板搬送をおこなう間に基板に付着する不純物を減らすことが必要となり、そのためには搬送室の到達圧力を５×１０-7（Ｐａ）程度以下にすることが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−１６７６６１号公報
【特許文献２】特願平９−２６３９４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
基板搬送時にも基板を清浄に保つことが好ましい。このため搬送室の到達圧力を下げることが好ましい。
マルチチャンバタイプの真空装置では、一台の搬送室に複数の処理室が接続されており、その搬送室は真空排気がされているが、従来では５〜６×１０-6Ｐａ程度の圧力にされていた。
【００１０】
このため、本発明の発明者等は、所定の膜を成膜した後に、素子が形成される基板を処理室から搬送室を経由して他の処理室に搬送するときに、基板に不純物が付着する、もしくはガス分子が吸着される場合があることに注目している。特に、下地、反強磁性層、ピン層、絶縁層、フリー層の間の界面を清浄にすることはＭＲ比に大きく影響を与える。
【００１１】
しかし、トンネル接合磁気抵抗効果素子を作成する装置の搬送室には、処理室を付ける為のゲートバルブが多数接続されており、排気量を増加させても従来の形態では十分な到達圧力に達しない場合がある。
【００１２】
従来技術として天板取り付け部のシール性を上げるため、二重オーリングとその間の排気手段を有する発明（特願平９−２６３９４４）がある。しかし、この手段を適用しただけでは十分な到達圧力に達しないことが確認された。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、搬送室と多数存在するゲートバルブとの接続部に、二重のオーリングと、そのリング間を排気する排気手段を設けることにより、トンネル接合磁気抵抗効果素子を作成する場合に、搬送室搬送中にも各層間を清浄に保つことができる。
【００１４】
この発明の発明者等は、多層膜構造を有する膜、特にＭＲＡＭ或いは磁気ヘッド用のＴＭＲ膜を作製するプロセスにおいて、搬送室を通過して各モジュールで必要となる成膜を実施するに当たって、膜の界面でのコンタミを極力減少させるために、搬送室の到達圧力として容易に５×１０-7（Ｐａ）を達成する方法を見いだした。
【００１５】
多層膜構造を有する膜、特にＭＲＡＭや磁気ヘッド用のＴＭＲ膜の作製に用いられるクラスター装置においては、搬送室のサイズは直径１０００ｍｍ程度となりその天板にメタルシールを採用することは極めて難しい。
【００１６】
その第一の理由は搬送室がアルミ製で柔らかくメタルシールにより傷がつきやすい。また仮にメタルシールを採用したとしても、そのために使用されるボルト本数が非常に多く現実的ではない。従って通常オーリングが使用される。またクラスター装置を構成する搬出入室や処理室と搬送室間のドアに対してもシングルオーリングが使用される。
ところがこのようなシングルオーリングを使用した搬送室では、繰り返しベーキングを実施しても放出ガスが多く、目標とする到達真空度を得ることはできない。
【００１７】
本発明の発明者等は、搬送室の天板のシールを二重オーリングにし、オーリング間の密閉空間に真空排気系を接続して真空排気すると共に、搬送室とゲートバルブの間にも二重オーリングを設け、オーリング間の密閉空間に真空排気系を接続し、真空排気できるように構成した。これにより、目標値を達成することができた。
【００１８】
特に注意すべきことは、搬送室に接続されるモジュール数が増えるほど（それはＭＲＡＭの例を取れば多層構造が複雑になるほど）ゲートバルブの数は増えることになり、それに起因する放出ガスが増加するために、搬送室の到達真空度に与える影響は大きい。従って、ゲートバルブの影響を抑えることが重要になる。
【００１９】
本発明は上記知見に基づいて創作されたものであり、真空排気可能な搬送槽と、前記搬送槽の外壁面に配置された一乃至複数個のゲートバルブと、前記ゲートバルブに接続された処理室とを有し、前記搬送槽内に配置された搬送装置によって処理対象物を前記処理室間で移動可能に構成された真空処理装置であって、前記ゲートバルブと前記搬送槽との間には同心状の第一の二重オーリングが配置され、前記第一の二重オーリングで囲まれた第一の密閉空間には真空排気装置が接続され、前記第一の密閉空間を真空排気可能に構成された真空処理装置である。
また、本発明は、前記搬送槽は、容器部と、前記容器部の開口を閉塞する蓋部とを有し、前記容器部には前記第一の密閉空間に接続された第一の排気通路が形成され、前記第一の密閉空間は前記第一の排気通路を介して真空排気されるように構成された真空処理装置である。
また、本発明は、前記容器部と前記蓋部の間には第二の二重オーリングが配置され、前記第二の二重オーリングで囲われた第二の密閉空間には真空排気装置が接続され、前記第二の密閉空間は真空排気されるように構成された真空処理装置である。第一の密閉空間と第二の密閉空間は、同じ真空排気装置に接続しても良いし、異なる真空排気装置に接続しても良い。
また、本発明は、前記容器部には第二の排気通路が形成され、前記第二の密閉空間は前記第二の排気通路を介して真空排気されるように構成された真空処理装置である。
また、本発明は、前記搬送室は５×１０-7Ｐａ以下に排気される真空処理装置である。
また、本発明は、搬送室と複数の処理室を備えた製造装置を使用してトンネル接合磁気抵抗効果素子を製造する方法であって、第一の処理室で基板に成膜を行うステップと、前記基板を、前記搬送室を経由して第二の処理室に搬送するステップと、前記第二の処理室で前記基板に成膜するステップと、を含み、前記基板の搬送中に前記搬送室は５×１０-7Ｐａ以下に排気される、トンネル接合磁気抵抗効果素子の製造方法である。
また、本発明は、前記搬送室と前記処理室の間のゲートバルブ取り付け部において、前記搬送室と外雰囲気とをシールする二重のオーリングと、前記二重のオーリングの間を排気するリング間排気手段とを備え、前記搬送室が５×１０-7Ｐａ以下に排気される時に、前記リング間排気手段で前記オーリングの間を排気するトンネル接合磁気抵抗効果素子の製造方法である。
また、本発明は、搬送室と、前記搬送室にそれぞれ接続された複数の処理室を備えた製造装置を使用してトンネル接合磁気抵抗効果素子を製造する方法であって、第一の処理室で基板に前記トンネル接合磁気抵抗効果素子を構成する多層膜のうちの一部分である複数の膜を成膜するステップと、前記基板を、前記搬送室を経由して第二の処理室に搬送するステップと、前記第二の処理室で前記基板に前記トンネル接合磁気抵抗効果素子を構成する多層膜のうちの他の部分である複数の膜を成膜するステップと、を含み、前記基板の搬送中に前記搬送室は５×１０-7Ｐａ以下に排気される、トンネル接合磁気抵抗効果素子の製造方法である。
また、本発明は、前記搬送室と前記処理室の間のゲートバルブ取り付け部において、前記搬送室と外雰囲気とをシールする第一の二重のオーリングと、前記第一の二重のオーリングの間を排気する第一のリング間排気手段とを備え、前記搬送室が５×１０-7Ｐａ以下に排気される時に、前記第一のリング間排気手段で前記第一の二重のオーリングの間を排気するトンネル接合磁気抵抗効果素子の製造方法である。
また、本発明は、前記搬送室は、容器部と、前記容器部の開口を閉塞する蓋部とを有し、前記容器部と前記蓋部の間には第二の二重のオーリングが配置され、前記第二の二重のオーリングで囲われた第二の密閉空間に第二のリング間排気手段が接続され、前記搬送室が５×１０-7Ｐａ以下に排気される時に、前記第二のリング間排気手段で前記第二の二重のオーリングの間が排気されるトンネル接合磁気抵抗効果素子の製造方法である。
【発明の効果】
【００２０】
搬送室のゲートバルブ取り付け部および天板に二重オーリングを設け、二重オーリングの間の密閉空間に排気手段を接続することで、到達圧力を下げることができる。このため、マルチチャンバを使用して、複数の処理室でトンネル接合磁気抵抗効果素子の多層膜を形成する場合にも、搬送室での汚染を低減することができる。これにより、ＭＲ比の大きいトンネル接合磁気抵抗効果素子を作成することができる。
【００２１】
搬送によるＭＲ比の低下を抑制することにより、一つの処理室で連続して成膜しなければならない膜の制約を低減することができる。このため、処理室に設置される複数の成膜手段を効率よく配置できる。具体的には、複数の膜の中に同じ種類の膜がある場合、重複して同じ成膜手段を個々の処理室に設置することを避けることができる場合がある。例えば、複数あるＣｏＦｅ層の成膜手段を設置する処理室を減らせることができる。
【００２２】
また、一つの処理室に設置する成膜手段の数を少なくする事ができる場合がある。具体的には従来では５層を連続的に一つの処理室で成膜する制約があった場合、一つの処理室に多くの成膜手段を設置することは装置が煩雑になったが、本発明では適当な数の成膜手段を有する処理室に分けることができる。
【００２３】
さらに、従来では、一つの処理室での成膜種類が多いため、広い成膜条件に対応した処理室が必要になる場合があったが、近い条件の成膜手段毎に処理室を分割すれば個々の処理室の対応条件が狭くなり重複設備を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の真空処理装置の一例
【図２】その内部構造を説明するための断面図
【図３】天板と容器部との密着部分Ａの拡大図
【図４】容器部とゲートバルブの密着部分Ｂの拡大図
【図５】(ａ)：天板と容器部の間の二重オーリングの配置状態を説明するための図面 (ｂ)：容器部と弁箱の間の二重オーリングの配置状態を説明するための図面
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１の符号１０は本発明の真空処理装置の一例であり、搬送室（コア室）１１を有している。搬送室１１の周囲には、搬出入室２０と複数の処理室２１〜２５が配置されている。搬送室１１とその周囲の各室２０〜２５の間にはゲートバルブ３０〜３５が配置されており、後述するように、ゲートバルブ３０〜３５を介して搬送室１１とその周囲の各室２０〜２５とがそれぞれ接続されている。
【００２６】
図２は、真空処理装置１０の内部構造を説明するための図面であり、搬送室１１と、搬出入室２０と、１台の処理室２３の内部が示されている。この図２は、図１のＩ−Ｉ線切断面図に相当する。
【００２７】
各ゲートバルブ３０〜３５は、弁箱と、各弁箱内に配置された弁体とを有している。図２の符号３０１、３３１は、搬出入室２０と搬送室１１の間に位置するゲートバルブ３０の弁箱と、処理室２３と搬送室１１の間に位置するゲートバルブ３３の弁箱を示している。
【００２８】
それと同様に、他の処理室２１、２２、２４、２５と搬送室１１の間に位置するゲートバルブ３１、３２、３４、３５も弁箱を有している。全てのゲートバルブ３０〜３５の構造は同じである。
【００２９】
搬送室１１は搬送槽１１０を有しており、搬送槽１１０内には搬送装置１２が配置されている。
搬送槽１１０は、上部に開口１１３を有する容器部１１１と、該容器部１１１の上に配置された天板１１２とを有している。容器部１１１と天板１１２はアルミニウム製である。
【００３０】
搬送槽１１０と各ゲートバルブ３０〜３５の間には同心状の二本のオーリングから成る第一の二重オーリングが配置されており、搬送槽１１０の容器部１１１と各ゲートバルブ３０〜３５の弁箱の間は、第一の二重オーリング１１５ｂ、１１６ｂによって密着されている。
【００３１】
図２の符号Ｂは、第一の二重オーリング１１５ｂ、１１６ｂが配置された領域の一部であり、図４はその拡大図である。また、図５(ｂ)は、その第一の二重オーリング１１５ｂ、１１６ｂの配置状態を説明するための図面である。
【００３２】
以下、図２に示したゲートバルブ３３と密着された第一の二重オーリング１１５ｂ、１１６ｂを説明し、他のゲートバルブ３０〜３２、３４、３５と密着された第一の二重オーリングの説明は省略する。また、このゲートバルブ３３に関する説明は、他のゲートバルブ３０〜３２、３４、３５についても同じである。
図２、図４、図５(ｂ)の符号１１５ｂは、第一の二重オーリングのうちの内側のオーリングを示しており、符号１１６ｂは外側のオーリングを示している。
【００３３】
搬送槽１１０の容器部１１１と、ゲートバルブ３３の弁箱３３１には、処理対象物が通過する貫通孔１１４ｂ、３３４ｂがそれぞれ形成されている。この貫通孔１１４ｂ、３３４ｂは、連通する位置に配置されており、搬送槽１１０又は弁箱３３１のいずれか一方に位置する処理対象物が、二個の貫通孔１１４ｂ、３３４ｂを通って他方に移動できるように構成されている。
【００３４】
同心状の二本のオーリング１１５ｂ、１１６ｂは、貫通孔１１４ｂ、３３４ｂの外側に配置され、貫通孔１１４ｂ、３３４ｂを取り囲んでいる。従って貫通孔１１４ｂ、３３４ｂは内側のオーリング１１５ｂの内側に位置している。
【００３５】
弁箱３３１内には弁体３３２が配置されている。弁箱３３１の壁面の搬送槽１１０側の位置に弁座が設けられており(弁座は不図示である)、弁体３３２が弁座に着座した状態では貫通孔１１４ｂ、３３４ｂが形成する通路は閉鎖され、搬送槽１１０内の雰囲気と処理室２３内の雰囲気とは分離されるように構成されている。
【００３６】
他方、弁座３３２が着座位置から退避位置に移動したときには、処理室２３内の雰囲気と搬送室１１内の雰囲気とが接続され、貫通孔１１４ｂ、３３４ｂを通って処理対象物が移動できるように構成されている。
図２、図４は着座した状態である。なお、図２の符号３０２も弁体であり、搬出入室２０内の空間と搬送室１１内の空間とを分離している。
【００３７】
二重オーリング１１５ｂ、１１６ｂのうちの外側のオーリング１１６ｂは、内側のオーリング１１５ｂの外側に所定間隔を開けて離間して配置されている。二本のオーリング１１５ｂ、１１６ｂは、搬送槽１１０の容器部１１１とゲートバルブ３３の弁箱３３１の両方に密着されており、従って、内側と外側のオーリング１１５ｂ、１１６ｂと搬送槽１１０の容器部１１１と、ゲートバルブ３３の弁箱３３１とで囲まれた空間は、搬送槽１１０の内部雰囲気や搬送槽１１０外部の大気雰囲気とは遮断されている。符号８０ｂは、その空間から成る第一の密閉空間を示している。
【００３８】
次に、搬送槽１１０の上部を説明すると、容器部１１１の上端と天板１１２の間には、同心状の二本のオーリングから成る第二の二重オーリング１１５ｇ、１１６ｇが配置されている。
【００３９】
この第二の二重オーリング１１５ｇ、１１６ｇは、両方とも開口１１３の外側に配置され、開口１１３を取り囲んでいる。従って、上記の場合と同様に、開口１１３は内側のオーリング１１５ｇの内側に位置している。
【００４０】
図２の符号Ａは、第二の二重オーリング１１５ｇ、１１６ｇが配置された領域の一部であり、図３はその拡大図であり、図５(ａ)は、第二の二重オーリング１１５ｇ、１１６ｇの配置状態を説明するための図面である。
【００４１】
この図３、図５(ａ)を参照し、内側のオーリング１１５ｇと外側のオーリング１１６ｇとは所定間隔を開けて離間して配置されており、各オーリング１１５ｇ、１１６ｇは、搬送槽１１０の容器部１１１と天板１１２の両方に対して全周に亘って密着されており、従って、内側と外側のオーリング１１５ｇ、１１６ｇと搬送槽１１０の容器部１１１及び天板１１２とで囲まれた空間は、搬送槽１１０の内部空間や搬送槽１１０外部の大気雰囲気とは遮断されている。符号８０ｇは、その空間から成る第二の密閉空間を示している。
【００４２】
容器部１１１の各ゲートバルブ３０〜３５が接続された付近には、内部に第一の排気通路が形成されている。図４の符号３３７は、上記処理装置２３に接続されたゲートバルブ３３１付近の第一の排気通路を示している。
また、容器部１１１の内部の天井付近の位置には、図３に示すように、第二の排気通路１１７が形成されている。
【００４３】
第一、第二の排気通路３３７、１１７の一端は第一、第二の密閉空間８０ｂ、８０ｇに接続されており、他端は排気管３３８、１１８にそれぞれ接続されている。図４と図３の符号８１ｂ、８１ｇは、排気通路３３７、１１７と第一、第二の密閉空間８０ｂ、８０ｇの接続部分であり、排気通路３３７、１１７と第一、第二の密閉空間８０ｂ、８０ｇの接続部分であり、第一、第二の密閉空間８０ｂ、８０ｇ内に形成された開口を示している。
【００４４】
排気管３３８、１１８は真空排気装置３３９、１１９にそれぞれ接続されており、該真空排気装置３３９、１１９を起動すると第一、第二の密閉空間８０ｂ、８０ｇの内部雰囲気が真空排気されるように構成されている。
搬送槽１１０には、不図示の真空排気装置が接続されており、搬送槽１１０の内部は真空排気され、真空雰囲気に置かれている。
【００４５】
第一、第二の密閉空間８０ｂ、８０ｇは、外側のオーリング１１６ｇによって搬送槽１１０外部の大気雰囲気から遮断され、内側のオーリング１１５ｂ、１１５ｇによって搬送槽１１０内部の真空雰囲気から分離されているが、オーリング１１６ｂ、１１６ｇと容器部１１１や弁箱３３１等の密着部分には僅かながらリークがあるため、第一、第二の密閉空間８０ｂ、８０ｇ内に気体が存すると、圧力差によってその気体は搬送槽１１０の内部に浸入してしまう。
【００４６】
そこで本発明では、第一、第二の密閉空間８０ｂ、８０ｇ内を真空排気し、第一、第二の密閉空間８０ｂ、８０ｇ内を搬送槽１１０の内部圧力と同じか、それ以下の圧力にしている。
真空排気装置３３９、１１９は、少なくとも真空装置１０を用いて真空処理を開始する前に動作させ、第一、第二の密閉空間８０ｂ、８０ｇ内を真空排気している。
【００４７】
特に高真空雰囲気が求められる場合は、搬送室１１を通して処理対象物を移動させる際に、真空排気装置３３９、１１９を動作させ、第一、第二の密閉空間８０ｂ、８０ｇ内を真空排気するとよい。実際には、処理対象物の処理開始前に第一、第二の密閉空間８０ｂ、８０ｇの真空排気を開始し、処理中は真空排気を継続して行うと良い。
【００４８】
なお、上記例では、第一の緩衝通路８０ｂに接続された排気通路１１７は容器部１１１に形成されていたが、弁箱３３１に形成してもよい。
また、上記例では第二の緩衝通路８０ｇに接続された排気通路１１７は容器部１１１に形成されていたが、搬送槽１１０の天板１１２に形成してもよい。
【００４９】
また、上記実施例では、搬送室１１周囲の他の各室２０〜２２、２４、２５とゲートバルブ３０〜３２、３４、３５の間にも、同心状の二本のオーリングから成る第一の二重のオーリングが配置されており、処理対象物の通路は、その第一の二重のオーリングで取り囲まれている。
【００５０】
図２の符号２０５、２０６は、搬出入室２０の真空槽２０１と、ゲートバルブ３０の弁箱３０１との間に配置された第三の二重オーリングを示しており、同図符号２３５、２３６は処理室２３の処理槽２３とゲートバルブ３３の弁箱３３１の間に配置された第三の二重オーリングを示している。
これら第三の二重オーリング２０５、２０６、２３５、２３６で挟まれた空間も真空排気しても良い。
【００５１】
次に、上記実施例の搬送室１１の到達圧力と、真空シールが異なる従来技術の真空処理装置の搬送室１１の到達圧力を測定した。その結果を表１に示す。
【００５２】
【表１】
【００５３】
比較例１はシングルオーリングだけを用いた搬送室１１の（典型的な）到達真空度が示されている。比較例２では搬送室１１の天板１１２のみが二重オーリングであるが、処理室２０〜２５との間についてはシングルオーリングである。
【００５４】
これらの比較において、到達圧力は当然、搬送室のサイズ（体積）、取り付けられているポンプの排気速度、搬送室に接続されているモジュール数などにも依存するものと考えられる。そこでこのような直接比較の際に考察しなければならない因子についても表１には列記してあるが、このような違いを考慮しても、天板やゲートバルブに対して第一、第二の二重オーリングを設け、二重オーリング間の密閉空間を真空排気することが、到達圧力を得るために重要な要素であることは明らかである。
【００５５】
またこのような搬送室の到達真空度の向上によりＴＭＲ多層膜のＭＲ比は４０％から４５％にまで向上させることができた。またＧＭＲ膜についても、このような真空特性を有する搬送室にすることにより、従来の８〜９％のＭＲ比を１１％程度にまで向上させることができ、ゲートバルブの二重オーリング化とそれに挟まれた密閉空間を真空排気することは、膜質向上への効果は明らかである。
【００５６】
上記真空処理装置１０でトンネル接合磁気抵抗効果素子を形成する場合、その基板は搬出入室２０から、搬送装置１２により搬送室１１内に移動され、第一の処理室２１に搬入され、クリーニングが行われる。
【００５７】
次いで、第一の処理室２１から第二の処理室２２に移動され、所定数の層が成膜される。その後、他の処理室２３〜２５に順次搬入され、更なる成膜や絶縁膜の酸化処理等が行われる。さらに、他の処理室で保護膜の形成等がされる場合がある。
この間、搬送室１内は５×１０-7Ｐａ未満の圧力に維持されている。
【００５８】
トンネル磁気抵抗効果素子は、ＭＲＡＭ、ＴＭＲヘッド、ＧＭＲヘッドに使用されるものであり、上記真空処理装置１０で形成される多層膜の例はＡｌ配線＋Ｔａ＋ＮｉＦｅ＋ＰｔＭｎ＋ＣｏＦｅ＋（Ａｌ酸化）ＮｉＦｅ＋Ｔａ＋Ａｌ配線の積層膜がある。また、Ａｌ配線＋Ｔａ＋ＮｉＦｅ＋ＰｔＭｎ＋ＣｏＦｅ＋Ｒｕ＋ＣｏＦｅ＋（Ａｌ酸化）＋ＣｏＦｅ＋Ｔａ＋Ａｌ配線の積層膜がある。
【００５９】
Ａｌの酸化工程（ＡｌＯは絶縁層）は別チャンバで行うため、Ａｌ成膜までを一つの処理室で成膜し、酸化を酸化チャンバで行った後、後の層を他の処理室で成膜する場合がある。
【００６０】
積層フェリ構造を有するトンネル磁気抵抗効果素子を作成する場合などは、膜の数が多くなる（十数〜数十層）。この場合、酸化の前後を１つの処理層では成膜するには成膜数が多く、装置が煩雑もしくは大きくなる。また、複数の処理室に分割した方が処理速度が速くなり、効率があがる。このため、適当な成膜数を成膜するように処理室を分けている。
【００６１】
このとき、搬送室の５×１０-7Ｐａ以下に圧力を下げることにより層表面の汚染を防止し、ＭＲ比を上げる事ができる。
従来の通り搬送室が５×１０-6Ｐａで作成したトンネル磁気抵抗効果素子のＭＲ比が８〜９％であったのに対し、１．３×１０-7Ｐａでは、１１％まで向上した。
ＭＲ比の向上は５×１０-7Ｐａから確認できた。このため、搬送室の圧力はできるだけ低いことが好ましいが、最低でも５×１０-7Ｐａ以下にすることが好ましい。
【００６２】
また、従来、ＰｔＭｎ／ＣｏＦｅの間で搬送するとＭＲ比が低下するため、例えば（Ｔａ＋ＮｉＦｅ＋ＰｔＭｎ＋ＣｏＦｅ＋Ｒｕ＋ＣｏＦｅ）を形成するために（Ｔａ＋ＮｉＦｅ＋ＰｔＭｎ＋ＣｏＦｅ）＋（Ｒｕ＋ＣｏＦｅ）と処理室を分ける場合があった（２００２−１６７６６１)。この場合、２つの処理室にＣｏＦｅの成膜手段が必要となる。
【００６３】
本発明のように、搬送室１１の圧力を下げることにより、搬送による影響を低減すれば、（Ｔａ＋ＮｉＦｅ＋ＰｔＭｎ）＋（ＣｏＦｅ＋Ｒｕ＋ＣｏＦｅ）と分割することが可能となる場合があり、ＣｏＦｅの成膜手段は一つでよくなる場合がある。
【００６４】
なお、処理室の数は上記の例に限定されない。また、トンネル磁気抵抗効果素子の膜の種類や数も上記の例に限定されず、多層膜のトンネル磁気抵抗効果素子に適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
この発明は搬送室のまわりに複数の処理室を持つ装置において、基板上に真空を破ることなく多層膜を作製する場合で、且つその多層膜のＭＲ特性を向上させるために多層膜の界面をできるだけ清浄な雰囲気に保つ必要のある場合に用いられる。
【００６６】
特に巨大磁気抵抗効果を用いたデバイス、例えばトンネル接合磁気抵抗（ＴＭＲ：Tunneling Magnetro-Resistive）効果を用いた磁気ヘッドやＭＲＡＭ（Magnetic Random Access Memory）など電子・半導体デバイス製造プロセスに用いられる。
【符号の説明】
【００６７】
１０……真空処理装置
１２……搬送装置
２０……搬出入室
２１〜２５……処理室
３０〜３５……ゲートバルブ
８０ｂ……第一の密閉空間
８０ｇ……第二の密閉空間
１１０……搬送槽
１１５ｂ、１１６ｂ……第一の二重オーリング
１１５ｇ、１１６ｇ……第二の二重オーリング
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空排気可能な搬送槽と、
前記搬送槽の外壁面に配置された一乃至複数個のゲートバルブと、
前記ゲートバルブに接続された処理室とを有し、
前記搬送槽内に配置された搬送装置によって処理対象物を前記処理室間で移動可能に構成された真空処理装置であって、
前記ゲートバルブと前記搬送槽との間には同心状の第一の二重オーリングが配置され、
前記第一の二重オーリングで囲まれた第一の密閉空間には真空排気装置が接続され、前記第一の密閉空間を真空排気可能に構成された真空処理装置。
【請求項２】
前記搬送槽は、容器部と、前記容器部の開口を閉塞する蓋部とを有し、
前記容器部には前記第一の密閉空間に接続された第一の排気通路が形成され、
前記第一の密閉空間は前記第一の排気通路を介して真空排気されるように構成された請求項１記載の真空処理装置。
【請求項３】
前記容器部と前記蓋部の間には第二の二重オーリングが配置され、
前記第二の二重オーリングで囲われた第二の密閉空間には真空排気装置が接続され、前記第二の密閉空間は真空排気されるように構成された請求項２記載の真空処理装置。
【請求項４】
前記容器部には第二の排気通路が形成され、前記第二の密閉空間は前記第二の排気通路を介して真空排気されるように構成された請求項３記載の真空処理装置。
【請求項５】
前記搬送室は５×１０-7Ｐａ以下に排気される、請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の真空処理装置。
【請求項６】
搬送室と複数の処理室を備えた製造装置を使用してトンネル接合磁気抵抗効果素子を製造する方法であって、第一の処理室で基板に成膜を行うステップと、前記基板を、前記搬送室を経由して第二の処理室に搬送するステップと、前記第二の処理室で前記基板に成膜するステップと、を含み、前記基板の搬送中に前記搬送室は５×１０-7Ｐａ以下に排気される、トンネル接合磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項７】
前記搬送室と前記処理室の間のゲートバルブ取り付け部において、前記搬送室と外雰囲気とをシールする二重のオーリングと、前記二重のオーリングの間を排気するリング間排気手段とを備え、前記搬送室が５×１０-7Ｐａ以下に排気される時に、前記リング間排気手段で前記オーリングの間を排気する、請求項６に記載のトンネル接合磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項８】
搬送室と、前記搬送室にそれぞれ接続された複数の処理室を備えた製造装置を使用してトンネル接合磁気抵抗効果素子を製造する方法であって、
第一の処理室で基板に前記トンネル接合磁気抵抗効果素子を構成する多層膜のうちの一部分である複数の膜を成膜するステップと、
前記基板を、前記搬送室を経由して第二の処理室に搬送するステップと、
前記第二の処理室で前記基板に前記トンネル接合磁気抵抗効果素子を構成する多層膜のうちの他の部分である複数の膜を成膜するステップと、
を含み、
前記基板の搬送中に前記搬送室は５×１０-7Ｐａ以下に排気される、トンネル接合磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項９】
前記搬送室と前記処理室の間のゲートバルブ取り付け部において、前記搬送室と外雰囲気とをシールする第一の二重のオーリングと、前記第一の二重のオーリングの間を排気する第一のリング間排気手段とを備え、前記搬送室が５×１０-7Ｐａ以下に排気される時に、前記第一のリング間排気手段で前記第一の二重のオーリングの間を排気する、請求項６乃至８のいずれか１項記載のトンネル接合磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項１０】
前記搬送室は、容器部と、前記容器部の開口を閉塞する蓋部とを有し、
前記容器部と前記蓋部の間には第二の二重のオーリングが配置され、
前記第二の二重のオーリングで囲われた第二の密閉空間に第二のリング間排気手段が接続され、
前記搬送室が５×１０-7Ｐａ以下に排気される時に、前記第二のリング間排気手段で前記第二の二重のオーリングの間が排気される請求項６乃至９のいずれか１項記載のトンネル接合磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項１】
真空排気可能な搬送槽と、
前記搬送槽の外壁面に配置された一乃至複数個のゲートバルブと、
前記ゲートバルブに接続された処理室とを有し、
前記搬送槽内に配置された搬送装置によって処理対象物を前記処理室間で移動可能に構成された真空処理装置であって、
前記ゲートバルブと前記搬送槽との間には同心状の第一の二重オーリングが配置され、
前記第一の二重オーリングで囲まれた第一の密閉空間には真空排気装置が接続され、前記第一の密閉空間を真空排気可能に構成された真空処理装置。
【請求項２】
前記搬送槽は、容器部と、前記容器部の開口を閉塞する蓋部とを有し、
前記容器部には前記第一の密閉空間に接続された第一の排気通路が形成され、
前記第一の密閉空間は前記第一の排気通路を介して真空排気されるように構成された請求項１記載の真空処理装置。
【請求項３】
前記容器部と前記蓋部の間には第二の二重オーリングが配置され、
前記第二の二重オーリングで囲われた第二の密閉空間には真空排気装置が接続され、前記第二の密閉空間は真空排気されるように構成された請求項２記載の真空処理装置。
【請求項４】
前記容器部には第二の排気通路が形成され、前記第二の密閉空間は前記第二の排気通路を介して真空排気されるように構成された請求項３記載の真空処理装置。
【請求項５】
前記搬送室は５×１０-7Ｐａ以下に排気される、請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の真空処理装置。
【請求項６】
搬送室と複数の処理室を備えた製造装置を使用してトンネル接合磁気抵抗効果素子を製造する方法であって、第一の処理室で基板に成膜を行うステップと、前記基板を、前記搬送室を経由して第二の処理室に搬送するステップと、前記第二の処理室で前記基板に成膜するステップと、を含み、前記基板の搬送中に前記搬送室は５×１０-7Ｐａ以下に排気される、トンネル接合磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項７】
前記搬送室と前記処理室の間のゲートバルブ取り付け部において、前記搬送室と外雰囲気とをシールする二重のオーリングと、前記二重のオーリングの間を排気するリング間排気手段とを備え、前記搬送室が５×１０-7Ｐａ以下に排気される時に、前記リング間排気手段で前記オーリングの間を排気する、請求項６に記載のトンネル接合磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項８】
搬送室と、前記搬送室にそれぞれ接続された複数の処理室を備えた製造装置を使用してトンネル接合磁気抵抗効果素子を製造する方法であって、
第一の処理室で基板に前記トンネル接合磁気抵抗効果素子を構成する多層膜のうちの一部分である複数の膜を成膜するステップと、
前記基板を、前記搬送室を経由して第二の処理室に搬送するステップと、
前記第二の処理室で前記基板に前記トンネル接合磁気抵抗効果素子を構成する多層膜のうちの他の部分である複数の膜を成膜するステップと、
を含み、
前記基板の搬送中に前記搬送室は５×１０-7Ｐａ以下に排気される、トンネル接合磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項９】
前記搬送室と前記処理室の間のゲートバルブ取り付け部において、前記搬送室と外雰囲気とをシールする第一の二重のオーリングと、前記第一の二重のオーリングの間を排気する第一のリング間排気手段とを備え、前記搬送室が５×１０-7Ｐａ以下に排気される時に、前記第一のリング間排気手段で前記第一の二重のオーリングの間を排気する、請求項６乃至８のいずれか１項記載のトンネル接合磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項１０】
前記搬送室は、容器部と、前記容器部の開口を閉塞する蓋部とを有し、
前記容器部と前記蓋部の間には第二の二重のオーリングが配置され、
前記第二の二重のオーリングで囲われた第二の密閉空間に第二のリング間排気手段が接続され、
前記搬送室が５×１０-7Ｐａ以下に排気される時に、前記第二のリング間排気手段で前記第二の二重のオーリングの間が排気される請求項６乃至９のいずれか１項記載のトンネル接合磁気抵抗効果素子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−７２４１（Ｐ２０１２−７２４１Ａ）
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５８９７９（Ｐ２０１１−１５８９７９）
【出願日】平成２３年７月２０日（２０１１．７．２０）
【分割の表示】特願２００４−３１６０６６（Ｐ２００４−３１６０６６）の分割
【原出願日】平成１６年１０月２９日（２００４．１０．２９）
【出願人】（０００２３１４６４）株式会社アルバック (1,740)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２０日（２０１１．７．２０）
【分割の表示】特願２００４−３１６０６６（Ｐ２００４−３１６０６６）の分割
【原出願日】平成１６年１０月２９日（２００４．１０．２９）
【出願人】（０００２３１４６４）株式会社アルバック (1,740)
【Ｆターム（参考）】
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