CN108885932A - 磁场生成器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种方向性磁场生成器，该磁场生成器具有磁路，磁路包括：第一竖直轴线极性端(37)，布置在水平面上方；以及至少两个第二极性端(28A至28D)，对称地布置在所述水平面上，该生成器进一步包括线圈，线圈布置成使得连接两个极性端的每个磁路部分在至少一个线圈内部通过，这些线圈适于连接到用于使具有可调强度和选择的方向的电流在其中流通的电路。

Description

磁场生成器

本专利申请要求于2016年1月11日递交的第FR16/50184号法国专利申请的优先权权益，该法国专利申请的内容通过整体引用并入本文。

技术领域

本公开涉及磁场生成器的领域，更具体地，涉及一种生成具有可变强度和方向的磁场的装置。

背景技术

图1示出了具有期望被验证的特征的磁存储器单元1的示例。

存储器单元1形成在硅晶圆3上。硅晶圆3固定在测试设备的X、Y、Z定位装置(未示出)上。该装置能够以大约1微米的精度定位晶圆。存储器单元包括位于两个金属层部分7之间的导磁层部分5。金属层部分由在存储器单元的两侧、位于相同水平面中的接触件9延续。然而，在接触水平面之间可以存在几微米的差异。

为了测试存储器单元，测试探针11定位在接触件9上，测试探针11之间的距离D1为大约几百微米。具有可变强度和方向的磁场施加到存储器单元。测试探针之间根据磁场的强度和方向的电阻变化能够表征存储器单元1。

应该注意的是，为了定位测试探针11并建立磁场，只有硅晶圆上方的空间是可用的，晶圆下方的空间由定位装置使用。

因此，期望的是具有一种磁场生成器，该磁场生成器能够生成具有可变强度和方向的磁场，该生成器仍然完全位于晶圆的包含存储器单元的表面上方。

更通常地，期望的是，在具有可调方向的磁场中插入被布置在仅具有一个可用侧的晶圆上的组件以生成磁场。

用于在半个空间中生成磁场的已知装置不能独立于其他组件而调节磁场的每个竖直或水平分量，并且产生各种实现问题。

因此，期望的是，具有一种磁场生成器，该磁场生成器能够在半个空间中生成磁场，其中可独立地调节每个竖直和水平分量。

发明内容

因此，实施例提供一种具有可调方向的磁场的生成器，该生成器包括磁路，磁路包括：具有竖直轴线的第一极性端，布置在水平面上方；以及至少两个第二极性端，对称地布置在所述水平面上，该生成器进一步包括线圈，线圈布置成使得连接两个极性端的每个磁路部分在至少一个线圈内部行进，线圈能够连接到能够引导具有可变强度和选择的方向的电流从中穿过的电路。

根据实施例，每一对第二相邻极性端的极性端具有平行的竖直表面，平行的竖直表面关于包含竖直轴线的平面对称地布置。

根据实施例，第一极性端具有截头圆锥形状，截头圆锥具有圆形下表面，圆形下表面布置在所述水平面上方、在0.5至5mm范围内的高度处。

根据实施例，生成器包括四个第二极性端，四个第二极性端关于包含竖直轴线的两个正交平面对称。

根据实施例，每个极性端位于连接到框架的臂的端部。

根据实施例，与每个第二极性端关联的臂使得被线圈围绕的杆水平地延伸。

根据实施例，与第一极性端关联的臂连接到水平杆，水平杆连接到框架的相对侧的中部，线圈围绕水平杆的每一个半个杆布置。

根据实施例，与第一极性端关联的臂被线圈围绕。

根据实施例，生成器包括两个第二极性端，第一极性端和第二极性端中的每一个位于连接到杆的臂的端部，与第一极性端关联的臂连接到杆的中央，线圈围绕杆的每一个半个杆布置。

根据实施例，与第一极性端关联的臂被线圈围绕。

附图说明

前述和其他特征和优点将在下面与附图关联地对特定实施例的非限制性描述中详细讨论，在附图中：

图1示出了磁存储器单元的示例；

图2A是磁路的实施例的立体图；

图2B是图2A中示出的磁路的一部分的仰视图；

图2C是定位在待测试的晶圆上方的磁路的一部分的侧视图；

图3是图2A中示出的磁路和传导电流的线圈的简化图；

图4A是磁场生成器的简化实施例的透视图；

图4B是图4A的生成器的仰视图；以及

图5是可选的磁路的局部仰视图。

具体实施方式

在各个附图中，相同的元件由相同的标号指定，进一步地，各个附图未按比例绘制。为了清楚起见，仅示出和详细说明了对理解描述的实施例有用的那些元件。具体地，线圈供电电路未示出。

在下面的描述中，除非另外详细说明，否则当参考修饰绝对位置的术语(例如术语“左”、“右”等)或者修饰相对位置的术语(例如术语“顶部”、“底部”、“下方”等)，或者参考修饰方向的术语(例如术语“水平”、“竖直”)时，参考相关元件在目标附图中的方向。除非另外详细说明，否则表述“大约”意思是就方向而言，在10度内，优选地在5度内。

图2A是磁场生成器的磁路20的实施例的立体图。生成器包括围绕磁路的某些部分布置的线圈(未在图2A中示出)。图2B是磁路20的、接近生成器的竖直轴线Z的那一部分的、处于不同比例的仰视图。图2C是磁路20的、定位在晶圆上方的那一部分的、处于不同比例的侧视图，其中晶圆包含待测试的磁存储器单元。

磁路由软铁磁材料例如软铁制成。磁路20包括具有轴线Z的正方形框架22。圆柱形竖直杆24从框架22的每个拐角向下延伸。每个杆24由径向臂26朝着轴线Z延续。每个径向臂26由朝着轴线Z指向的相应的尖锐形状的极性端28A至28D延续。极性端28A至28D具有位于相同水平面29(图2C中示出)中的下表面。作为示例，框架22内切于具有在100至200mm范围内的直径的圆内。通用回路的沿着轴线Z的尺寸或高度在100至200mm范围内。每个杆24可具有在8至20mm范围内的直径。

杆30从框架22的两个相对侧的中部竖直地向下延伸。杆30的端部通过水平杆32连接。以轴线Z为中心的连接块34位于杆32的中部。连接块34由竖直圆柱形臂36向下延续。圆柱形臂36具有极性端37，极性端37沿着轴线Z处于截头圆锥形式。圆锥以圆形水平表面38结束，圆形水平表面38位于水平面29上方的高度H处。

在如图2B所示的仰视图中，极性端28A至28D界定十字形空间39，十字形空间39具有由极性端37占据的中央部分。十字架沿着具有方向X和Y的水平轴线布置，轴线Y平行于杆32的方向。因此，极性端28A至28D关于行经轴线Z的两个正交竖直平面对称地布置。极性端28A至28D可具有相应的平行于轴线Y的竖直表面40A至40D。极性端28A至28D可具有相应的平行于轴线X的竖直表面42A至42D。作为示例，将相邻的极性端28A至28D的竖直表面分开的距离D2相等且在5至15mm范围内。

图2C是侧视截面图，示出了磁场生成器的、与晶圆44相对的下部部分，其中晶圆44包括设置有接触件48的磁存储器单元46。晶圆固定到定位装置(未示出)。磁场生成器以这种方式布置：磁场的水平面29位于晶圆44的上表面上方，存储器单元布置在极性端37的表面38下方。生成器结构使得空间可用于将测试探针49定位在接触件48上。作为示例，水平面29和晶圆的上表面之间的高度在0.5至5mm范围内。

图3是图2A中示出的磁路20和根据电流的示例配置而传导电流的线圈的简化图。磁路20的每个元件示出为处于沿着由元件传导的导磁通量的传播方向延长的圆柱形式。作为示例，真实线圈具有在50至70mm范围内的外直径。每个线圈可通过铜导线的卷绕而形成，导线的匝数取决于线的直径。每个线圈可包括数百匝导线，例如200至3000匝导线。

与端部28A至28D中的一个关联的每个杆24具有围绕杆布置的相应的线圈50A至50D。线圈52A和52B围绕杆32的、位于与臂36连接的两侧上的那部分布置。线圈50A至50D、52A和52B可以相同。

线圈连接到供电电路(未示出)。这些电路能够在每个线圈中传导具有选择的方向和强度的电流。

在图3中所示的电流的示例配置中，具有相同强度和方向的电流流经线圈50A至50D，以在杆24中生成方向向下的导磁通量54A至54D。具有相反强度和方向的电流流经线圈52A和52B。线圈52A和52B中的电流生成相应的远离轴线Z延伸的导磁通量56A和56B，这在竖直臂36中产生向上定向的通量。

如之前指出的，极性端28A至28D关于行经轴线Z的两个正交竖直平面对称。因此，在竖直轴线Z上，沿着轴线X的场分量和沿着轴线Y的场分量相互抵消。因此，在位于图2C的磁存储器单元附近的极性端37下方建立的磁场BZ沿着竖直轴线Z向上定向。极性端37的圆锥形状能够使在臂中传播的磁感应集中在圆锥中。发明人通过仿真表明：存在将平面29与表面38分开的高度H的最优值，这样在极性端37下方提供具有最大强度的准均匀的磁场，例如对应于大于0.5T的磁感应。作为示例，高度H在0.5至2mm范围内。表面38可具有在3至7mm范围内的直径。轴线Z和圆锥的斜面之间的角度可具有在40至60度范围内的值。臂36可具有在8至20mm范围内的直径。

如果基于图3的电流配置，线圈50A、50B和52A中的电流的方向反向，则获得与图2B相关地限定的、沿着轴线Y定向且从左向右定向的磁场。在这种情况下，由线圈生成的导磁通量在竖直臂36中相互抵消。如之前指出的，端部28A至28D可具有平行于轴线X的相应的竖直表面42A至42D。表面42A至42D的这种布置提供准均匀的磁场，该准均匀的磁场不具有在表面38下方沿着轴线X的分量。进一步地，极性端28A至28D的沿着轴线Z的尺寸或厚度可以小于臂26的厚度，以获得高磁场。线圈52A和52B中的电流也可相互抵消，于是生成器生成沿着轴线Y具有小强度的磁场。

沿着轴线X定向的磁场从图3中示出的电流配置、通过使线圈50A和50D中的电流的方向反向并通过使线圈52A和52B中的电流相互抵消而获得。该操作类似于生成沿着轴线Y定向的场的操作。

通常，通过流经线圈的、具有选择的强度和方向的电流的组合，可有利地选择在极性端37下方、在位于平面29下方的体积中的磁场的方向和强度，磁场生成器完全位于平面29上方。

虽然在上面按照特定构造描述了围绕磁路20的元件布置的线圈，但是其他构造是可行的。作为变形，线圈50A至50D可被围绕框架22的侧部布置的线圈替代。线圈可围绕框架22的、平行于轴线Y的每一侧布置。平行于轴线X的每一侧可被两个线圈围绕，这两个线圈布置在竖直杆30的两侧。在另一变形中，线圈52A和52B可被围绕臂36布置的单个线圈替代。在这种情况下，杆30可被取消，杆32直接连接到框架22的关联的侧部的中部。

图4A是磁场生成器80的实施例的透视图。图4B是生成器80的磁路的、接近轴线Z的那一部分的仰视图。

比上述生成器20更简单的磁场生成器80提供在平面YZ中具有选择的强度且具有可调方向的磁场。生成器包括两个相同的线圈82，这两个线圈82围绕水平杆84布置在连接块86的两侧，连接块86位于杆84的中部。连接块86由圆柱形臂88向下延续。圆柱形臂88具有极性端90，极性端90处于具有轴线Z的截头圆锥形式。圆锥以圆形水平表面92结束。竖直杆94从杆84的端部延伸并由会聚臂96水平地延续。臂96具有下表面98，下表面98包括在两个表面共用的且位于表面92下方的高度H处的水平面100中。在仰视图中，臂朝着轴线Z延伸。作为示例，臂96沿着与水平杆84的方向形成大约45°的角度的方向朝着轴线Z延伸。每个臂96以极性端102结束。极性端102具有两个平行的竖直表面104，这两个竖直表面104垂直于轴线Y且关于行经轴线Z的平面对称。

在示出的实施例中，水平支撑件106从杆84的每一端延伸且能够固定生成器。

图5是对应于图4A和图4B中示出的磁路的、磁路的变形的局部仰视图，其中臂96被设置有极性端102’的类似的臂96’替代。与图4A和图4B的臂96相反，臂96’平行于水平杆84的方向朝着轴线Z延伸。轴线Z位于极性端102’的平行的竖直表面104’之间。竖直表面104’与轴线Y正交且关于行经轴线Z的平面对称。

在图4A和图4B以及图5的变形中示出的实施例中，线圈82连接到电路(未示出)，从而能够在每个线圈中传导具有选择的强度和方向的电流。

当具有相等强度和相反方向的电流108流经线圈82时，由每个电流在杆的每一个半个杆中建立的导磁通量在杆88中相加。于是获得在极性端90的表面92下方沿着轴线Z定向的磁场B2。当具有相同方向的电流110流经线圈时，获得沿着轴线Y定向的磁场。通常，线圈82中的电流的组合提供在平面YZ中具有可选的强度并具有选择的方向的电流。

磁场生成器80完全位于平面100上方，能够仅通过两个线圈就在位于平面100下方的体积中生成在平面YZ中具有可调节的强度和方向的磁场。

在未示出的变形中，线圈可围绕竖直臂88布置，以增加沿着轴线Z的磁场分量的强度。

已经描述了特定实施例。各种变更、修改和改进将容易由本领域技术人员想到。具体地，虽然已经描述了磁路和线圈的特定构造，但是其他构造是可行的，关键点是在一方面，磁路包括竖直臂并包括至少两个对称的极性端，其中竖直臂设置有位于水平面上方的极性端，至少两个对称的极性端布置在水平面上，而在另一方面，每个磁路部分连接极性端中的两个，以在至少一个线圈内部行进。

进一步地，在描述的实施例中，磁场生成器用于通过将形成在硅晶圆上的磁存储器单元与测试探针连接而测试该存储器单元。描述的类型的生成器还可用于执行布置在晶圆上的磁存储器单元的磁-光测试，晶圆的一侧于是被生成器使用，另一侧仍然可用于光学装置。这种生成器还可用于同时测试多个磁存储器单元或者测试存储器单元阵列。

Claims (10)

1.一种具有可调方向的磁场的生成器，所述生成器包括磁路，所述磁路包括：

具有竖直轴线(Z)的第一极性端(37；90)，布置在水平面(29；100)上方；以及

至少两个第二极性端(28A至28D；102；102’)，对称地布置在所述水平面上，

所述生成器进一步包括线圈(50A至50D、52A、52B；82)，所述线圈布置成使得连接两个极性端的每个磁路部分在至少一个线圈内部行进，所述线圈适于连接到被配置成引导具有可变强度和选择的方向的电流从中穿过的电路。

2.根据权利要求1所述的生成器，其中，每一对第二相邻极性端的极性端(28A至28D；102；102’)具有平行的竖直表面(40A至40D、42A至42D；104；104’)，所述平行的竖直表面关于包含竖直轴线(Z)的平面对称地布置。

3.根据权利要求1或2所述的生成器，其中，所述第一极性端(37；90)具有截头圆锥形状，所述截头圆锥具有圆形下表面(38；92)，所述圆形下表面布置在所述水平面(29；100)上方、在0.5至5mm范围内的高度(H)处。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的生成器，包括四个第二极性端(28A至28D)，所述四个第二极性端关于包含竖直轴线的两个正交平面对称。

5.根据权利要求4所述的生成器，其中，每个极性端位于连接到框架(22)的臂(26、36)的端部。

6.根据权利要求5所述的生成器，其中，与每个第二极性端(28A至28D)关联的所述臂(26)使得被线圈(50A至50D)围绕的杆(24)水平地延伸。

7.根据权利要求5或6所述的生成器，其中，与所述第一极性端(37)关联的所述臂(36)连接到水平杆(32)，所述水平杆连接到所述框架(22)的相对侧的中部，线圈(52A、52B)围绕所述水平杆的每一个半个杆布置。

8.根据权利要求6或7所述的生成器，其中，与所述第一极性端(37)关联的所述臂(36)被线圈围绕。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的生成器，包括两个第二极性端(102；102’)，所述第一极性端和第二极性端(90；102；102’)中的每一个位于连接到杆(84)的臂的端部(88、96、96’)，与所述第一极性端关联的所述臂(88)连接到所述杆的中央，线圈(82)围绕所述杆的每一个半个杆布置。

10.根据权利要求9所述的生成器，其中，与所述第一极性端(90)关联的所述臂(88)被线圈围绕。