特許 6591568 磁気抵抗効果素子の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6591568

(24)【登録日】2019年9月27日

(45)【発行日】2019年10月16日

(54)【発明の名称】磁気抵抗効果素子の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 43/12 20060101AFI20191007BHJP

   H01L 21/8239 20060101ALI20191007BHJP

   H01L 27/105 20060101ALI20191007BHJP

   H01L 43/08 20060101ALI20191007BHJP

【ＦＩ】

   H01L43/12

   H01L27/105 447

   H01L43/08 Z

【請求項の数】2

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2017-564968(P2017-564968)

(86)(22)【出願日】2016年2月1日

(86)【国際出願番号】JP2016000503

(87)【国際公開番号】WO2017134697

(87)【国際公開日】20170810

【審査請求日】2018年5月29日

(73)【特許権者】

【識別番号】000227294

【氏名又は名称】キヤノンアネルバ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100094112

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 讓

(74)【代理人】

【識別番号】100106183

【弁理士】

【氏名又は名称】吉澤 弘司

(74)【代理人】

【識別番号】100114915

【弁理士】

【氏名又は名称】三村 治彦

(74)【代理人】

【識別番号】100125139

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 洋

(72)【発明者】

【氏名】細谷 裕之

(72)【発明者】

【氏名】永峰 佳紀

【審査官】 小山 満

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１１／０８１２０３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２００７／０６６５１１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０２８８９６３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 欧州特許出願公開第０２５２１１９４（ＥＰ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／００００８５５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１１−０５４２３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１７３８４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０８７３５５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ４３／１２

Ｈ０１Ｌ ４３／０８

Ｈ０１Ｌ ２１／８２３９

Ｈ０１Ｌ ２７／１０５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

リファレンス層が成膜された基板上にＭｇ膜を形成し、前記Ｍｇ膜を酸化することにより前記リファレンス層の上にＭｇＯ層を成膜する工程と、
前記ＭｇＯ層が成膜された前記基板を加熱する工程と、
前記加熱する工程の後に、前記ＭｇＯ層の上にＭｇ層を成膜する工程と、
前記Ｍｇ層が成膜された前記基板を冷却する工程と、
前記冷却する工程により前記基板が冷却された状態で、前記Ｍｇ層の上に第１のフリー層を成膜する工程と、
前記冷却する工程の後に、室温で、前記第１のフリー層の上に第２のフリー層を成膜する工程と、を有し、
前記Ｍｇ層を成膜する工程と、前記冷却する工程と、前記第１のフリー層を成膜する工程は、同じ処理チャンバ内で行われ、前記第２のフリー層を成膜する工程は、前記同じ処理チャンバとは異なる処理チャンバ内で行われることを特徴とする磁気抵抗効果素子の製造方法。

【請求項2】

前記同じ処理チャンバは、前記Ｍｇ層を成膜するためのＭｇターゲットと、前記第１のフリー層を成膜するための磁性材料ターゲットと、前記基板を載置する基板ホルダを備え、
前記基板ホルダの基板載置面は、前記基板を載置した状態で、前記基板との間に隙間が形成される形状を有し、前記基板ホルダは、前記隙間に冷却ガスを導入して前記基板を冷却する冷却モードと、前記隙間に冷却ガスを導入せず前記基板を冷却しない非冷却モードを選択できるように構成されており、
前記Ｍｇ層を成膜する工程は、前記非冷却モードで行い、
前記冷却する工程は、前記冷却モードで行うことを特徴とする請求項１に記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、磁気抵抗効果素子の製造方法に係り、特にＭＲＡＭに用いられる垂直ＴＭＲ素子に好適な磁気抵抗効果素子の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

磁場によって電気抵抗が変化する磁気抵抗効果素子として、ＴＭＲ（Tunnel Magneto Resistance）効果を利用して情報の記憶や磁気の検出を行うＴＭＲ素子（ＭＴＪ素子ともいう）が知られている。近年、ＭＲＡＭ（Magnetic Random Access Memory）等へのＭＴＪ素子の利用が期待されている。

【0003】

特許文献１には、ＭＴＪ素子およびその製造方法が開示されている。ＭＴＪ素子は、フリー層（磁化自由層）、トンネルバリア層、およびリファレンス層（磁化固定層）が積層された構造を含み、フリー層およびリファレンス層の磁化方向はそれぞれ積層方向と平行になっている。

【0004】

ＭＴＪ素子を用いたＭＲＡＭデバイスの特性の向上のためには、ＭＲ比（磁気抵抗比）を高くすることが重要である。特許文献１に記載のＣｏＦｅＢ／ＭｇＯ／ＣｏＦｅＢからなる積層構造は１００％を超える高いＭＲ比を示すことが知られている。

【0005】

特許文献１に記載された技術を用いたＭＴＪ素子は、ボトムピン構造のＭＴＪ素子である。特許文献１のＭＴＪ素子は、リファレンス層（磁化固定層）としてのＣｏＦｅＢ層、フリー層（磁化自由層）としてのＣｏＦｅＢ層、およびリファレンス層とフリー層との間に挟まれたトンネルバリア層としてのＭｇＯ層を備えている。ＭｇＯ層（トンネルバリア層）は、Ｍｇ成膜を行った後に該Ｍｇ膜を酸化処理することで形成されている。また、ＭｇＯ層のフリー層（磁化自由層）側には、ＭｇＯ層からフリー層への酸素の拡散を防ぐために、Ｍｇ層がＭｇＯ層の上にさらに成膜されている。ＭｇＯ層のフリー層（磁化自由層）側に形成された該Ｍｇ層をＭｇキャップという。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００７−１４２４２４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ＭｇＯ層（トンネルバリア層）を成膜するためにＭｇ成膜およびその酸化処理を行った後には、酸素のＭｇ膜への拡散を促す熱処理が行われる。そして、熱処理の後にＭｇキャップの成膜が行われ、次にフリー層の成膜が行われる。そのため、フリー層の成膜を行う前に、熱処理まで行った基板をＭｇ成膜用のチャンバに戻してＭｇキャップを成膜する戻り搬送工程が必要となる。この戻り搬送工程により基板の搬送工程が複雑になり、生産のスループットが低下してしまうことがあった。

【0008】

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであって、磁気抵抗効果素子を製造する際の搬送工程を簡素化し、生産のスループットを向上できる磁気抵抗効果素子の製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明に係る磁気抵抗効果素子の製造方法は、リファレンス層が成膜された基板上にＭｇ膜を形成し、前記Ｍｇ膜を酸化することにより前記リファレンス層の上にＭｇＯ層を成膜する工程と、前記ＭｇＯ層が成膜された前記基板を加熱する工程と、前記加熱する工程の後に、前記ＭｇＯ層の上にＭｇ層を成膜する工程と、前記Ｍｇ層が成膜された前記基板を冷却する工程と、前記冷却する工程により前記基板が冷却された状態で、前記Ｍｇ層の上にフリー層を成膜する工程と、を有し、前記Ｍｇ層を成膜する工程と、前記冷却する工程と、前記フリー層を成膜する工程は、同じ処理チャンバ内で行われることを特徴とする。

【0010】

また、本発明に係る磁気抵抗効果素子の製造方法は、リファレンス層が成膜された基板上にＭｇ膜を形成し、前記Ｍｇ膜を酸化することにより前記リファレンス層の上にＭｇＯ層を成膜する工程と、前記ＭｇＯ層が成膜された前記基板を加熱する工程と、前記加熱する工程の後に、前記ＭｇＯ層の上にＭｇ層を成膜する工程と、前記Ｍｇ層が成膜された前記基板を冷却する工程と、前記冷却する工程により前記基板が冷却された状態で、前記Ｍｇ層の上に第１のフリー層を成膜する工程と、前記冷却する工程の後に、室温で、前記第１のフリー層の上に第２のフリー層を成膜する工程と、を有し、前記Ｍｇ層を成膜する工程と、前記冷却する工程と、前記第１のフリー層を成膜する工程は、同じ処理チャンバ内で行われ、前記第２のフリー層を成膜する工程は、前記同じ処理チャンバとは異なる処理チャンバ内で行われることを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

本発明に係る磁気抵抗効果素子の製造方法によれば、磁気抵抗効果素子を製造する際の生産のスループットを向上できる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の一実施形態に係る磁気抵抗効果素子の成膜処理を行う基板処理システムの概略構成図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る処理チャンバの概略構成図である。

【図3】本発明の一実施形態に係る成膜処理を行う例示的なＭＴＪ素子の構成を示す模式図である。

【図4A】本発明の一実施形態に係る磁気抵抗効果素子の製造方法を示すプロセスチャートである。

【図4B】比較例の磁気抵抗効果素子の製造方法を示すプロセスチャートである。

【図5A】本発明の一実施形態に係る磁気抵抗効果素子の製造方法を示すタイムチャートである。

【図5B】比較例の磁気抵抗効果素子の製造方法を示すタイムチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明するが、本発明は本実施形態に限定されるものではない。なお、以下で説明する図面で、同じ機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略することもある。

【0014】

図１は、本実施形態に係る磁気抵抗効果素子の成膜処理を行う基板処理システム１０の概略構成図である。基板処理システム１０は、クラスタ型の真空処理装置であり、搬送チャンバ１１と、複数の処理チャンバＡ〜Ｆと、ロードロックチャンバ１５、１６と、搬送装置１２、１３とを備えている。搬送チャンバ１１には、複数の処理チャンバＡ〜Ｆ、ロードロックチャンバ１５、１６がゲートバルブを介して接続されている。成膜処理が行われる基板は、搬送チャンバ１１内に設けられた搬送装置１２、１３によって、ロードロックチャンバ１５、１６および各処理チャンバＡ〜Ｆの間で所定の処理順に従って搬送される。ロードロックチャンバ１５、１６の外側（搬送チャンバ１１に接続されていない側）には、基板処理システム１０に対して基板を供給・排出するためのオートローダ（不図示）が設けられている。

【0015】

処理チャンバＡは、スパッタリング成膜を行うチャンバであり、成膜に用いるターゲット電極、成膜の際に基板を載置する基板ホルダを備えている。処理チャンバＡは、Ｍｇキャップとフリー層（磁化自由層）の成膜を行うことが可能である。ターゲット電極には、ＭｇターゲットとＣｏＦｅＢターゲット、もしくはＭｇターゲットとＣｏＦｅターゲットが備えられている。処理チャンバＡについては図２に基づいてさらに説明する。

【0016】

処理チャンバＢは、プラズマエッチングチャンバであり、放電ガス（Ａｒガス）の導入装置、放電ガスをプラズマ化する放電電極、エッチングの際に基板を載置する基板ホルダを備えている。処理チャンバＢは、プラズマエッチングで基板のクリーニングを行うことが可能である。

【0017】

処理チャンバＣは、熱処理チャンバであり、基板の加熱に用いる加熱装置、基板の冷却に用いる冷却装置、加熱および冷却の際に基板を載置する基板ホルダを備えている。処理チャンバＣは、ＭｇＯ層の熱処理を行うことが可能である。

【0018】

処理チャンバＤは、スパッタリング成膜を行うチャンバであり、成膜に用いるターゲット電極、成膜の際に基板を載置する基板ホルダを備えている。処理チャンバＤは、ピンド層（Pinned Layer）、リファレンス層（Reference Layer）、中間層（Inter Layer）の成膜を行うことが可能である。ターゲット電極には、ピンド層の成膜用としてＣｏＦｅターゲット、中間層の成膜用としてＲｕターゲット、リファレンス層の成膜用としてＣｏＦｅＢターゲットが備えられている。

【0019】

処理チャンバＥは、スパッタリング成膜と酸化処理を行うチャンバであり、成膜に用いるターゲット電極、成膜の際に基板を載置する基板ホルダ、酸化処理に用いる酸素導入装置を備えている。ターゲット電極には、Ｍｇターゲットが備えられている。処理チャンバＥは、ＭｇＯ層を成膜することが可能である。

【0020】

処理チャンバＦは、スパッタリング成膜を行うチャンバであり、成膜に用いるターゲット電極、成膜の際に基板を載置する基板ホルダを備えている。ターゲット電極には、Ｔａ、Ｒｕ、ＩｒＭｎ、ＣｏＦｅＢ、ＮｉＦｅターゲットが備えられている。処理チャンバＦは、バッファー層（Buffer layer）としてＴａ／Ｒｕ、反強磁性層（Pinning layer）としてＩｒＭｎ、フリー層（Free Layer）としてＣｏＦｅＢ/ＮｉＦｅ、キャップ層（Cap Layer）としてＲｕ／Ｔａの成膜を行うことが可能である。

【0021】

図２は、本実施形態に係る処理チャンバＡの概略構成図である。処理チャンバＡは、真空排気できる容器３０内に、ターゲット電極（カソード電極）４１、４２、ターゲット４４、４５、基板ホルダ３１、基板Ｗを抑えるリング３７を備えている。例えば、ターゲット４４はＭｇターゲットであり、ターゲット４５はＣｏＦｅＢ、ＣｏＦｅ等の磁性材料ターゲットである。基板ホルダ３１の上面（基板載置面）は、基板Ｗを載置した状態で、基板Ｗの裏側との間に隙間３５が形成されるような形状になっている。

【0022】

基板ホルダ３１の内部には、冷却ガスを隙間３５に導入するガス導入ライン３３が設けられている。冷却ガスには、ＡｒまたはＨｅを用いることができる。容器３０は、ゲートバルブ５１を介して搬送チャンバ１１に接続されている。搬送装置１２は、ゲートバルブ５１を介して基板Ｗを基板ホルダ３１上に載置できるように構成されている。

【0023】

基板ホルダ３１の隙間３５に面した部分（冷却面３１ａ）は、不図示の冷却装置によって冷却されている。冷却装置には、液体窒素などの冷媒循環、ＧＭ（Gifford-McMahon）クーラーなどの公知の冷却手段を採用することができる。基板ホルダ３１は、隙間３５に冷却ガスを導入することで、冷却ガスの熱交換作用によって基板Ｗを冷却することができる。また、基板ホルダ３１は、隙間３５から冷却ガスを排出することもできる。隙間３５に冷却ガスを導入しない状態では、冷却面３１ａを冷却しても冷却面３１ａと基板Ｗとの間で熱交換する冷却ガスがないため基板Ｗの冷却が行われない。すなわち、隙間３５に冷却ガスを導入しないで行う処理では、基板Ｗの温度は室温のままである。以降の説明において、冷却面３１ａを冷却し、隙間３５に冷却ガスを導入する状態を冷却モードといい、冷却面３１ａを冷却するしないに関わらず、隙間３５に冷却ガスを導入しない状態を非冷却モードという。基板ホルダ３１は、冷却モードと非冷却モードのうちの何れかのモードを選択することができる。

【0024】

図３は、本実施形態に係る成膜処理を行う例示的なＭＴＪ（Magnetic Tunnel Junction）素子１００の構成を示す模式図である。ＭＴＪ素子１００は、例えばＭＲＡＭ、磁気センサ等に用いられる。

【0025】

ＭＴＪ素子１００は、ボトムピン構造のＭＴＪ素子である。ＭＴＪ素子１００は、基板１０１上に下部電極１０２と、Ｔａ／Ｒｕ層からなるバッファー層１０３を備える。さらに、ＭＴＪ素子１００は、バッファー層１０３の上に、反強磁性材料であるＩｒＭｎからなるピンニング層１０４、強磁性材料であるＣｏＦｅからなるピンド層１０５を備える。

【0026】

ＭＴＪ素子１００は、ピンド層１０５の上に、Ｒｕからなる中間層１０６、強磁性材料であるＣｏＦｅＢからなるリファレンス層１０７を備える。ピンド層１０５は、中間層１０６を介してリファレンス層１０７と磁気的な結合をしているシンセティック反平行ピンド層である。さらに、ＭＴＪ素子１００は、リファレンス層１０７の上に、トンネルバリア層１０８、ＣｏＦｅＢ、ＣｏＦｅ、ＮｉＦｅを含む多層膜からなるフリー層１０９、キャップ層１１０、上部電極１１１を備える。

【0027】

トンネルバリア層１０８は、ＭｇＯ層１０８ａとＭｇキャップ１０８ｂとで構成される。Ｍｇキャップ１０８ｂは、ＭｇＯ層１０８ａのフリー層１０９側に形成されている。ＭｇＯ層１０８ａは、Ｍｇ成膜と酸化処理を繰り返すことで形成される。Ｍｇキャップ１０８ｂは、ＭｇＯ層１０８ａからフリー層１０９への酸素の拡散を防ぐ効果を有している。

【0028】

フリー層１０９は、第１のフリー層１０９ａと第２のフリー層１０９ｂとで構成されている。第１のフリー層１０９ａと第２のフリー層１０９ｂは、同じ成分または同じ機能を有しているが、後に述べるように、第１のフリー層１０９ａを成膜する温度と第２のフリー層１０９ｂを成膜する際の温度は、異なっている。

【0029】

なお、ＭＴＪ素子１００としては本実施形態に示した構成に限られず、ＭｇＯ層にＭｇキャップを有する構成であれば、ＭＴＪ素子の機能を損なわない範囲で層の増減、各層の構成材料の変更、上下の積層順の逆転等の任意の変更を行った構成であっても良い。

【0030】

図４Ａは、本実施形態に係るＭＴＪ素子１００の製造方法を示すプロセスチャートである。ＭＴＪ素子１００は、図１に示すクラスタ型の基板処理システム１０を用いて製造され、Ｍｇキャップ１０８ｂは、図２に示す処理チャンバＡ内で形成される。

【0031】

まず、基板処理システム１０は、ロードロックチャンバ１５または１６に搬入された基板Ｗを処理チャンバＢに移動する。基板処理システム１０は、処理チャンバＢ内で、エッチング処理を行う（エッチング工程）。エッチング処理では、エッチング法によって基板Ｗの表面に付着した不純物等を除去する。

【0032】

次に、基板処理システム１０は、処理チャンバＦに基板Ｗを移動する。基板処理システム１０は、処理チャンバＦ内で、バッファー層１０３を成膜し、続いて、ピンニング層１０４を成膜する（ピンド層成膜工程）。

【0033】

次に、基板処理システム１０は、処理チャンバＤに基板Ｗを移動する。基板処理システム１０は、処理チャンバＤ内で、ピンド層１０５、中間層１０６を成膜し、さらにリファレンス層１０７としてのＣｏＦｅＢ層を成膜する（リファレンス層成膜工程）。

【0034】

次に、基板処理システム１０は、処理チャンバＥに基板Ｗを移動する。基板処理システム１０は、処理チャンバＥ内で、ＭｇＯ層１０８ａを成膜する（ＭｇＯ層成膜工程）。ＭｇＯ層１０８ａは、スパッタリングによるＭｇの成膜と酸素導入によるＭｇ層の酸化処理を繰り返すことで形成する。Ｍｇ成膜と酸化処理の繰り返し数は任意であるが、本実施形態では２回とする。また、本実施形態ではＭｇＯ層１０８ａの最初のＭｇ成膜を行う前に酸素導入（前酸化処理）を行っている。前酸化処理により、ＭｇＯ層１０８ａのＭｇ酸化をより均一にできる。

【0035】

ＭｇＯ層成膜工程を行った後、基板処理システム１０は、処理チャンバＣに基板Ｗを移動する。基板処理システム１０は、処理チャンバＣ内で、基板Ｗを熱処理する（熱処理工程）。熱処理は、ＭｇＯ層１０８ａの結晶性を改善させる目的で行っており、基板が３００℃から４００℃の温度になるように加熱される。後に行われる冷却工程では、基板Ｗが−１００℃以下に冷却されるため、急激な温度変化により基板Ｗが割れる可能性がある。これを防ぐため、熱処理が終わった後、処理チャンバＣ内で室温まで基板Ｗを冷却する工程を行う。室温までの基板冷却は、水冷した基板ホルダに基板Ｗを置いて冷却ガスによる熱交換によって行われる。

【0036】

熱処理工程を行った後、基板処理システム１０は、処理チャンバＡに基板Ｗを移動する。基板処理システム１０は、処理チャンバＡ内で、ＭｇＯ層１０８ａの上にＭｇキャップ１０８ｂを成膜する（Ｍｇキャップ成膜工程）。Ｍｇキャップ成膜工程は、酸化によって形成されたＭｇＯ層１０８ａの表面にある余剰酸素を吸引し、Ｍｇキャップの後に成膜されるフリー層１０９の酸化を防ぐ効果がある。Ｍｇキャップ成膜工程は、その性質上から室温以上の基板温度での成膜が必要となる。

【0037】

処理チャンバＡ内に設けられた基板ホルダ３１の冷却面３１ａは、−１００℃以下の極低温に冷却されている。しかし、隙間３５に熱交換用の媒体（冷却ガス）を導入しない状態であれば、基板ホルダ３１に基板Ｗを置いても冷却されず、基板温度が室温の状態で成膜できる。ここで室温とは、冷却しない状態（非冷却モード）における温度をいうものとする。Ｍｇキャップ１０８ｂの成膜は、非冷却モードで行われる。

【0038】

次に、基板処理システム１０は、同じ処理チャンバＡ内で、基板Ｗを−１００℃以下の極低温に冷却する（冷却工程）。基板Ｗの冷却は、基板ホルダ３１の隙間３５に媒体（冷却ガス）を導入することで行われる（冷却モード）。

【0039】

次に、基板処理システム１０は、同じ処理チャンバＡ内で、基板Ｗを冷却した状態（冷却モード）で、第１のフリー層１０９ａを成膜する（フリー層冷却成膜工程）。第１のフリー層１０９ａはフリー層１０９の一部である。

【0040】

次に、基板処理システム１０は、処理チャンバＦに基板Ｗを移動する。基板処理システム１０は、処理チャンバＦ内で、第２のフリー層１０９ｂを室温で成膜する（フリー層室温成膜工程）。第２のフリー層１０９ｂはフリー層１０９の一部であり、第１のフリー層１０９ａと第２のフリー層１０９ｂでフリー層１０９を構成する。

【0041】

フリー層１０９を成膜する際には、フリー層１０９のＭｇキャップ１０８ｂ側の部分が冷却されていれば良く、基板Ｗを冷却した状態で第１のフリー層１０９ａと第２のフリー層１０９ｂの両方を成膜しても良い（フリー層成膜工程）。フリー層冷却成膜工程とフリー層室温成膜工程を併せてフリー層成膜工程という。
最後に、基板処理システム１０は、同じ処理チャンバＦ内で、キャップ層１１０を成膜する（キャップ層成膜工程）。

【0042】

図４Ｂは、比較例のＭＴＪ素子の製造方法を示すプロセスチャートである。比較例では、Ｍｇキャップ成膜工程は、冷却工程およびフリー層冷却成膜工程が行われる処理チャンバＡではなく、ＭｇＯ製膜工程が行われる処理チャンバＥで行われる。すなわち、基板処理システムは、処理チャンバＣ内で熱処理工程を行った後、基板Ｗを再度処理チャンバＥに移動する。そして、基板処理システムは、処理チャンバＥ内でＭｇキャップ成膜工程を行った後、基板Ｗを処理チャンバＡに移動する。そのため、処理チャンバ間における基板Ｗの搬送回数が増え（戻り搬送）、生産のスループットが低下する。それに対して、本実施形態の製造方法（図４Ａ）では、冷却工程を行う処理チャンバＡでＭｇキャップ成膜工程を行うため、比較例に比べて処理チャンバ間における基板Ｗの搬送回数を減らすことができる。

【0043】

図５Ａは、本実施形態に係るＭＴＪ素子１００の製造方法を示すタイムチャートである。図５Ａは、５枚の基板（番号１〜５）が滞在する（搬送時間も含む）処理チャンバＡ〜Ｆにおける処理工程のタイムチャートを示している。各処理工程は四角で示されており、付された符号は、図４Ａの処理工程（１０）〜（１９）に対応している。

【0044】

本実施形態（図５Ａ）では、冷却工程（１６）を行う処理チャンバＡでＭｇキャップ成膜工程（１５）を行うため、Ｍｇキャップ成膜工程（１５）を行っている間に、処理チャンバＥでは他の番号の基板Ｗに成膜処理ができる。例えば、処理チャンバＡで番号１の基板のＭｇキャップ成膜工程（１５）が終了する前に、処理チャンバＥで番号２の基板のＭｇＯ成膜工程（１３）を開始することができる。本実施形態では、比較例に比べて基板１枚当たりの処理時間を２０％程度短縮することができる。

【0045】

図５Ｂは、比較例のＭＴＪ素子の製造方法を示すタイムチャートである。図５Ｂは、図５Ａと同様に、５枚の基板（番号１〜５）が滞在する（搬送時間も含む）処理チャンバＡ〜Ｆにおける処理工程のタイムチャートを示している。各処理工程は四角で示されており、付された符号は、図４Ｂの処理工程（１０）〜（１９）に対応している。

【0046】

比較例では、ＭｇＯ成膜工程（１３）とＭｇキャップ成膜工程（１５）が同じ処理チャンバＥで行われるため、本実施形態（図５Ａ）のように、ＭｇＯ成膜工程（１３）とＭｇキャップ成膜工程（１５）を２つの基板に対して平行して行うことができない。例えば、少なくとも番号１の基板に対するＭｇキャップ成膜工程（１５）が終了するまで、番号２の基板に対するＭｇＯ成膜工程（１３）の開始を遅らせる必要がある。

【0047】

このように、本実施形態の製造方法によれば、磁気抵抗効果素子を製造する際の搬送工程を簡素化し、磁気抵抗効果素子の生産のスループットを向上することが可能である。

【符号の説明】

【0048】

１０ 基板処理システム
Ａ−Ｆ 処理チャンバ
１１ 搬送チャンバ
１２、１３ 搬送装置
１５、１６ ロードロックチャンバ
１００ ＭＴＪ素子（ボトムピン構造）
１０７ リファレンス層
１０８ａ ＭｇＯ層
１０８ｂ Ｍｇキャップ
１０９ フリー層
１０９ａ 第１のフリー層
１０９ｂ 第２のフリー層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5A】

【図5B】