JP2019504498A - 磁場生成器 - Google Patents

Abstract

【解決手段】本発明は、水平面の上方に配置される第１垂直軸極性端部（３７）と、上記水平面上に対称に配置される少なくとも２つの第２極性端部（２８Ａ〜２８Ｄ）とを備える磁気回路を有する方向性磁場生成器に関し、生成器は、更に、２つの極性端部を接続するそれぞれの磁気回路部分が少なくとも１つのコイルの内部を通過するように配置されるコイルを備え、これらのコイルは、調整可能な強度の電流を、回路の中において選択された方向に循環させるための回路に接続されるのに適する。【選択図】図２Ａ

Description

本特許出願は、２０１６年１月１１日に出願されたフランス特許出願第１６／５０１８４号の優先権を主張するものであり、その内容はこれによりその全体が参照により組み込まれる。

本開示は、磁場生成器（ge’ne’rateurs de champ magne’tique）の分野に関し、より特別には、設定可能な強度および方向の磁場を生成する装置に関する。

図１は、検証されることが望まれる特性を有する磁気メモリセル１の例を示す。

メモリセル（point me’moire）１は、シリコンウェーハ（plaquette de silicium）３上に形成される。シリコンウェーハ３は、テスト機器の、図示されていないＸ、Ｙ、およびＺ位置決め装置上に固定される。この装置は、ウェーハを、ほぼ１マイクロメータの精度で位置決めできる。メモリセルは、メタル層７の２つの部分の間に位置する磁気伝導層（couches conductrices et magne’tiques）の部分５を備える。メタル層部分は、メモリセルの両側で（de part et d'autre）同一水平面に位置する接触子９により延長される。しかしながら、接触子レベルの間に２〜３マイクロメータの違いがあってもよい。

メモリセルをテストするために、テストプローブ１１が接触子９上に位置し、テストプローブ１１間の距離Ｄ１は、ほぼ数百マイクロメータである。設定可能な強度および方向の磁場がメモリセルに加えられる。磁場の強度および方向によるテストプローブ間の電気抵抗の変動により、メモリセル１を特徴付けることができる。

テストプローブ１１を位置決めしたり、磁場を作成するためには、シリコンウェーハの上方の空間のみが利用可能であり、ウェーハの下方の空間は、位置決め装置により使用されることに留意すべきである。

そのため、磁場生成器に、設定可能な強度および方向の磁場を生成することを可能にさせることが望まれており、磁場生成器は、全体がメモリセルを含むウェーハの表面の上方に置かれる。

より一般的には、磁場を生成するために利用可能な側を１つのみ有するウェーハ上に配置される構成要素を、方向を調整可能な磁場に投入する（plonger）ことが望まれる。

半空間において磁場を生成するための周知の装置は、磁場のそれぞれの垂直または水平成分を、他の成分とは独立に調整することを可能にはせず、種々の実現上の問題をもたらしている。

そのため、半空間において、それぞれの垂直および水平成分を独立して調整できる磁場を生成することを可能にする磁場生成器を有することが所望される。

このため、一実施形態によって、方向を調整可能な磁場の生成器が提供され、該生成器は、水平面の上方に配置される垂直軸の第１極性端部（extre’mite’ polaire）と、水平面上に対称に配置される少なくとも２つの第２極性端部を備える磁気回路（circuit magne’tique）を備え、該生成器は、更に、２つの極性端部を接続するそれぞれの磁気回路部分が少なくとも１つのコイルの内部を通過する（passe）ように配置されるコイルであって、設定可能な強度および選択された方向の電流を伝導するように構成される回路に接続されるように適合するコイルを備える。

一実施形態によれば、隣接する（voisines）第２極性端部の対のそれぞれの極性端部は、垂直軸を含む面に関して対称に配置される平行な垂直面を有する。

一実施形態によれば、第１極性端部は、水平面の上方に、０．５〜５ｍｍの範囲の高さに配置される円形下側表面を有する、切断された円錐の形状を有する。

一実施形態によれば、生成器は、垂直軸を含む２つの直交面に関して対称な、４つの第２極性端部を備える。

一実施形態によれば、それぞれの極性端部は、フレームに接続されるアームの端部にある。

一実施形態によれば、それぞれの第２極性端部に繋がる（associe’）アームは、コイルにより包囲されるバーを水平方向に延長する（prolonge）。

一実施形態によれば、第１極性端部に繋がるアームは、フレームの相対する側（co^te’s oppose’s）の中央に接続される水平ロッドに接続され、コイルは、水平ロッドのそれぞれの半分の周りに配置される。

一実施形態によれば、第１極性端部に繋がるアームは、コイルにより包囲される。

一実施形態によれば、生成器は２つの第２極性端部を備え、第１極性端部および第２極性端部のそれぞれは、ロッドに接続されるアームの端部にあり、第１極性端部に繋がるアームは、ロッドの中心に接続され、コイルは、ロッドのそれぞれの半分の周りに配置される。

一実施形態によれば、第１極性端部に繋がるアームは、コイルにより包囲される。

磁気メモリセルの一例を示す図である。 磁気回路の一実施形態の斜視図である。 図２Ａに示される磁気回路の一部の底面図である。 テストされるウェーハの上方に位置する磁気回路の一部の側面図である。 図２Ａに示される磁気回路と電流を伝導するコイルとを例示する簡略図である。 磁場生成器の一実施形態の簡略化された斜視図である。 図４Ａの生成器の底面図である。 代替の磁気回路の部分底面図である。

前述および他の特徴および利点は、添付する図面と連携した、具体的な実施形態の下記の非制限的な記述において詳細に検討される。

種々の図面において、同じ要素には、同じ参照番号が付けられ、更に、種々の図面は、一定の寸法比ではない。簡明さのために、記述される実施形態の理解に有用な要素のみが図示され詳述される。特に、コイル電力供給回路は図示されていない。

下記の記述において、特に指定されない限り、「左」、「右」などの用語のように、絶対位置を限定する用語に言及した場合、または「上部」、「底部」、「下側」などの用語のように、相対位置を限定する用語に言及した場合、または、「水平」、「垂直」などの用語のように、向きを限定する用語に言及した場合、対象となる図面における該当する要素の向きに言及する。特に指定されない限り、「ほぼ（de l'ordre de）」という表現は、向きに関しては、１０度以内、好ましくは、５度以内を意味する。

図２Ａは、磁場生成器の磁気回路２０の一実施形態の斜視図である。生成器は、図２Ａには図示されていないが、磁気回路の一定の部分の周りに配置されるコイルを備える。図２Ｂは、生成器の垂直軸Ｚに近接する、磁気回路２０の部分の、異なる寸法比による底面図である。図２Ｃは、テストされる磁気メモリセルを含むウェーハの上方に位置する、磁気回路２０の部分の、異なる寸法比による側面図である。

磁気回路は、例えば、軟鉄などの軟強磁性材料（mate’riau ferromagne’tique doux）から構成される。磁気回路２０は、軸Ｚを有する正方形フレーム２２を備える。円筒形垂直バー２４は、フレーム２２のそれぞれの隅から下方に向かって共に延伸する（s'e’tend）。それぞれのバー２４は、半径方向アーム２６により、軸Ｚに向けて延長される。それぞれの半径方向アーム２６は、軸Ｚに向けられる先端が尖った極性端部（extre’mite’ polaire）２８Ａ〜２８Ｄのそれぞれにより延長される。極性端部２８Ａ〜２８Ｄは、（図２Ｃに示される）同一水平面２９に位置する下側表面を有する。例として、フレーム２２は、１００〜２００ｍｍの範囲における直径を有する円内に内接する（s'inscrit）。回路全体の軸Ｚに沿う寸法または高さは、１００〜２００ｍｍの範囲である。それぞれのバー２４は、８〜２０ｍｍの範囲の直径を有することができる。

バー３０は、フレーム２２の２つの相対する側（co^te’s oppose’s）の中央から下方に垂直に共に延伸する。バー３０の端部は、水平ロッド３２により接続される。軸Ｚを中心とする接続ブロック３４は、ロッド３２の中央に位置する。接続ブロック３４は、垂直円筒形アーム３６により下方に延長される。円筒形アーム３６は、軸Ｚを有する切断された円錐の形状の極性端部３７を有する。円錐は、水平面２９の上方の高さＨに位置する円形水平面３８で終わる。

図２Ｂに例示されるように、底面図においては、極性端部２８Ａ〜２８Ｄは、極性端部３７に占有される中心を有する十字形空間３９の境界を形成する。この十字は、軸Ｙがロッド３２の方向に平行な、方向ＸおよびＹを有する水平軸に沿って配置される。このため、極性端部２８Ａ〜２８Ｄは、軸Ｚを通過する２つの直交垂直面に関して対称に配置される。極性端部２８Ａ〜２８Ｄは、軸Ｙに平行な垂直面４０Ａ〜４０Ｄをそれぞれ有することができる。極性端部２８Ａ〜２８Ｄは、軸Ｘに平行な垂直面４２Ａ〜４２Ｄをそれぞれ有することができる。例として、隣接する極性端部２８Ａ〜２８Ｄの垂直面を隔てる距離Ｄ２は等しく、５〜１５ｍｍの範囲である。

図２Ｃは、接触子４８が設けられる磁気メモリセル４６を備えるウェーハ４４に対面する（en regard de）磁場生成器の下側部分を例示する横断面図である。ウェーハは、図示されていない位置決め装置に固定される。磁場生成器は、磁場の水平面２９が、ウェーハ４４の上側表面の上方に位置するように配置され、メモリセルは、極性端部３７の表面３８の下方に配置される。生成器の構造は、接触子４８上にテストプローブ４９を位置決めするための空間が利用できるようになる。例として、水平面２９と、ウェーハの上側表面との間の高さは、０．５〜５ｍｍの範囲である。

図３は、図２Ａに示される磁気回路２０と、電流の構成例による電流を伝導するコイルと、を例示する簡略図である。磁気回路２０のそれぞれの要素は、要素により伝導される磁気伝導束（flux d'induction magne’tique）の伝搬方向に沿って細長い円筒形で示される。例として、実際のコイルは、５０〜７０ｍｍの範囲の外直径を有する。それぞれのコイルは、銅性の伝導ワイヤ（fil conducteur en cuivre）をらせん状に巻くこと（bobinage）により形成でき、伝導ワイヤの巻き数は、ワイヤの直径に依存する。それぞれのコイルは、伝導ワイヤの数百の巻き数を有することができ、例えば、２００〜３０００の巻き数である。

端部２８Ａ〜２８Ｄの１つに繋がるそれぞれのバー２４は、その周りに配置されるコイル５０Ａ〜５０Ｄのそれぞれを有する。コイル５２Ａおよび５２Ｂは、アーム３６との接続部の両側に（de part et d'autre de）位置する、ロッド３２の部分の周りに配置される。コイル５０Ａ〜５０Ｄと５２Ａおよび５２Ｂとは同一であってよい。

コイルは、図示されていない電力供給回路に接続される。これらの回路は、それぞれのコイルにおいて、選択された方向および強度の電流を伝導することを可能にする。

図３に例示される電流の構成例において、同一の強度および方向の電流が、コイル５０Ａ〜５０Ｄを通って流れ、バー２４において下方に向けられる磁気伝導束５４Ａ〜５４Ｄを生成する。反対の強度および方向の電流（courants d'intensite’ et de sens oppose’s）が、コイル５２Ａおよび５２Ｂを通して流れる。コイル５２Ａおよび５２Ｂにおける電流は、軸Ｚから遠ざかる（s'e’loignant）磁気誘導束５６Ａおよび５６Ｂをそれぞれ生成し、それにより、垂直アーム３６において上方に向けられる磁束（flux）という結果になる。

前述したように、極性端部２８Ａ〜２８Ｄは、軸Ｚを通過する２つの直交垂直面に関して対称である。それにより、垂直軸Ｚ上において、軸Ｘおよび軸Ｙに沿う磁場成分は相殺し合う。このため、図２Ｃの磁気メモリセルの周りの極性端部３７の下方に作成される磁場ＢＺは、垂直軸Ｚに沿って上方に向けられる。極性端部３７が円錐形であることにより、円錐において、アームの中を伝搬する磁気誘導を集中させることが可能となる。発明者は、シミュレーションによって、例えば、０．５Ｔより大きい磁気誘導に対応する、極性端部３７の下方に最大強度を有する、準一様磁場を提供する、面２９を表面３８から隔てる高さＨの最適値が存在することを示した。例として、高さＨは、０．５〜２ｍｍの範囲である。表面３８は、３〜７ｍｍの範囲の直径を有することができる。軸Ｚと円錐の傾斜した表面との間の角度は、４０〜６０度の範囲の値を有することができる。アーム３６は、８〜２０ｍｍの範囲の直径を有することができる。

図２Ｂに関連して定義された軸Ｙに沿って方向づけられ、左から右へ向けられる磁場は、図３の電流の構成に基づいて、コイル５０Ａ、５０Ｂ、および５２Ａにおける電流の方向を逆にすれば（inverse）得られる。この場合、コイルにより生成された磁気伝導束は、垂直アーム３６において相殺し合う。前述したように、端部２８Ａ〜２８Ｄは、軸Ｘに平行な垂直面４２Ａ〜４２Ｄをそれぞれ有することができる。表面４２Ａ〜４２Ｄのそのような配置は、表面３８の下方の軸Ｘに沿う成分のない、準一様磁場を提供する。更に、軸Ｚに沿う寸法、または極性端部２８Ａ〜２８Ｄの厚さは、大きな磁場を得るために、アーム２６の厚さよりも小さくてもよい。コイル５２Ａおよび５２Ｂにおける電流もまた相殺することができ、そして生成器は、小さな強度の、軸Ｙに沿う磁場を生成する。

軸Ｘに沿って方向づけられた磁場は、図３に例示される電流構成から、コイル５０Ａおよび５０Ｄにおける電流の方向を逆にし、コイル５２Ａおよび５２Ｂにおける電流を相殺することにより得られる。この操作は、軸Ｙに沿って方向づけられる磁場を生成する操作に類似する。

一般に、選択された強度および方向の電流の組み合わせがコイルを流れることにより、面２９の下方に位置する容積において、極性端部３７の下方の磁場の向きおよび強度を有利に選択でき、磁場生成器は、その全体が面２９の上方に位置する。

磁気回路２０の要素の周りに配置されるコイルが、特定の構成において上記で記述されたが、他の構成も可能である。変形例として、コイル５０Ａ〜５０Ｄは、フレーム２２の側面の周りに位置するコイルと置き換えることができる。コイルは、軸Ｙに平行なフレーム２２のそれぞれの側面の周りに配置できる。軸Ｘに平行なそれぞれの側面は、垂直バー３０の両側に配置される２つのコイルにより包囲することができる。他の変形例においては、コイル５２Ａおよび５２Ｂは、アーム３６の周りに配置される単一のコイルと置き換えることができる。この場合、バー３０は削除でき、ロッド３２は、繋がるフレーム２２の側面の中央に直接接続される。

図４Ａは、磁場生成器８０の一実施形態の斜視図である。図４Ｂは、軸Ｚに近い生成器８０の磁気回路の部分の底面図である。

磁場生成器８０は、上記の生成器２０よりも簡略化されており、面ＹＺにおいて調整可能な方向を有する、選択された強度の磁場を提供する。生成器は、ロッド８４の中央に位置する接続ブロック８６の両側の水平ロッド８４の周りに配置される２つの同一なコイル８２を備える。接続ブロック８６は、円筒形アーム８８により下方に延長される。円筒形アーム８８は、軸Ｚを有する切断された円錐の形状の極性端部９０を有する。円錐は、円形水平面９２で終わる。垂直バー９４は、ロッド８４の端部から共に延伸し、一点に向かうアーム（bras convergents）９６により水平に延長される。アーム９６は、２つの表面に共通で、表面９２の下方で、高さＨに位置する、水平面１００に含まれる下側表面９８を有する。底面図において、アームは軸Ｚに接近する（s'approchent）。例として、アーム９６は、水平ロッド８４の方向とほぼ４５度の角度を形成する方向に沿って軸Ｚに接近する。それぞれのアーム９６は、極性端部１０２で終わる。極性端部１０２は、軸Ｙに垂直で、軸Ｚを通過する面に関して対称な２つの平行な垂直面１０４を有する。

図示される実施形態において、水平支持体１０６は、ロッド８４のそれぞれの端部から共に延伸し、生成器を固定することを可能にする。

図５は、磁気回路の変形例の部分底面図であり、図４Ａおよび４Ｂに示される磁気回路に対応し、アーム９６は、極性端部１０２’が設けられる類似のアーム９６’と置き換えられる。図４Ａおよび４Ｂのアーム９６とは異なり、アーム９６’は、水平ロッド８４の方向に平行に軸Ｚに接近する。軸Ｚは、極性端部１０２’の平行な垂直面１０４’の間に位置する。垂直面１０４’は、軸Ｙに直交し、軸Ｚを通過する面に関して対称である。

図４Ａおよび４Ｂに例示される実施形態、および図５の変形例において、コイル８２は、図示されていない回路に接続され、それぞれのコイルにおいて、選択された強度および方向の電流を伝導することを可能にする。

同一の強度、および反対の方向を有する電流１０８がコイル８２を流れると、電流のそれぞれにより、ロッドのそれぞれの半分において作成される磁気伝導束は、バー８８において追加される。そして、極性端部９０の表面９２の下方で、軸Ｚに沿って方向づけられた磁場Ｂ２が得られる。同一の方向の電流１１０がコイルを流れると、軸Ｙに沿って方向づけられた磁場が得られる。一般に、コイル８２における電流の組み合わせによって、設定可能な強度および選択された方向を有する電流が面ＹＺにおいて提供される。

磁場生成器８０は、面１００の上方にその全体が位置しており、２つのコイルのみで、面１００の下方に位置する容積において、調整可能な強度および方向を有する磁場を面ＹＺにおいて生成することを可能にする。

図示されていない変形例において、コイルを、軸Ｚに沿う磁場成分の強度を高めるために、垂直アーム８８の周りに配置できる。

具体的な実施形態を記述してきた。当業者は容易に種々の変形、修正、および改良に想到するであろう。特に、磁気回路およびコイルの具体的な構成を記述してきたが、他の構成も可能であり、重要な点は、一方では、磁気回路が、水平面の上方に位置する極性端部が設けられた垂直アームを備え、水平面上に配置された少なくとも２つの対称極性端部を備えることであり、他方では、２つの極性端部を接続するそれぞれの磁気回路部分が、少なくとも１つのコイルの内部を通過することである。

更に、記述された実施形態においては、磁場生成器は、シリコンウェーハ上に形成された磁気メモリセルを、テストプローブに接続してテストするために使用される。記述されたタイプの生成器はまた、ウェーハ上に配置された磁気メモリセルの磁気および光学的テストを行うためにも使用でき、このとき、ウェーハの一方の側は生成器により使用され、他方の側は、光学装置のために利用できるように残される。そのような生成器はまた、複数の磁気メモリセルを同時にテストするためにも使用でき、また、メモリセルアレイをテストするためにも使用できる。

Claims (10)

1. 水平面（２９、１００）の上方に配置される、垂直軸（Ｚ）の第１極性端部（３７、９０）と、
   前記水平面上に対称に配置される、少なくとも２つの第２極性端部（２８Ａ〜２８Ｄ、１０２、１０２’）と、を備える磁気回路を有する、方向を調整可能な磁場の生成器であって、
   前記生成器は、更に、
   ２つの極性端部を接続するそれぞれの磁気回路部分が少なくとも１つのコイルの内部を通過するように配置されるコイル（５０Ａ〜５０Ｄ、５２Ａ、５２Ｂ、８２）であって、設定可能な強度および選択された方向の電流を伝導するように構成される回路に接続されるように適合するコイルを備える、生成器。
2. 隣接する第２極性端部の対のそれぞれの極性端部（２８Ａ〜２８Ｄ、１０２、１０２’）は、前記垂直軸（Ｚ）を含む面に関して対称に配置される平行な垂直面（４０Ａ〜４０Ｄ、４２Ａ〜４２Ｄ、１０４、１０４’）を有する、請求項１に記載の生成器。
3. 前記第１極性端部（３７、９０）は、前記水平面（２９、１００）の上方に、０．５〜５ｍｍの範囲の高さ（Ｈ）において配置される円形下側表面（３８、９２）を有する切断された円錐の形状を有する、請求項１または２に記載の生成器。
4. 前記垂直軸を含む２つの直交面に関して対称な４つの第２極性端部（２８Ａ〜２８Ｄ）を備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の生成器。
5. それぞれの極性端部は、フレーム（２２）に接続されるアーム（２６、３６）の端部にある、請求項４に記載の生成器。
6. それぞれの第２極性端部（２８Ａ〜２８Ｄ）に繋がる前記アーム（２６）は、コイル（５０Ａ〜５０Ｄ）により包囲されるバー（２４）を水平方向に延長する、請求項５に記載の生成器。
7. 前記第１極性端部（３７）に繋がる前記アーム（３６）は、前記フレーム（２２）の相対する側の中央に接続される水平ロッド（３２）に接続され、コイル（５２Ａ、５２Ｂ）は、前記水平ロッドのそれぞれの半分の周りに配置される、請求項５または６に記載の生成器。
8. 前記第１極性端部（３７）に繋がる前記アーム（３６）は、コイルにより包囲される、請求項６または７に記載の生成器。
9. ２つの第２極性端部（１０２、１０２’）を備え、前記第１極性端部および前記第２極性端部（９０、１０２、１０２’）のそれぞれは、ロッド（８４）に接続されるアームの端部（８８、９６、９６’）にあり、前記第１極性端部に繋がる前記アーム（８８）は、前記ロッドの中心に接続され、コイル（８２）は、前記ロッドのそれぞれの半分の周りに配置される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の生成器。
10. 前記第１極性端部（９０）に繋がる前記アーム（８８）は、コイルにより包囲される、請求項９に記載の生成器。

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