[go: up one dir, main page]

TWI767971B - 工作件磁化系統及其操作方法 - Google Patents

工作件磁化系統及其操作方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI767971B
TWI767971B TW106146127A TW106146127A TWI767971B TW I767971 B TWI767971 B TW I767971B TW 106146127 A TW106146127 A TW 106146127A TW 106146127 A TW106146127 A TW 106146127A TW I767971 B TWI767971 B TW I767971B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
workpieces
magnet
magnetic field
magnetizing
magnet assembly
Prior art date
Application number
TW106146127A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201833947A (zh
Inventor
伊恩 科爾根
艾昂 德姆沙
喬治 艾瑞斯
亨 石井
誠 齊藤
大衛 赫爾利
諾埃爾 歐蕭尼西
貝瑞 克拉克
賈提 范德 林狄
帕特 休斯
Original Assignee
日商東京威力科創股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商東京威力科創股份有限公司 filed Critical 日商東京威力科創股份有限公司
Publication of TW201833947A publication Critical patent/TW201833947A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI767971B publication Critical patent/TWI767971B/zh

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F13/00—Apparatus or processes for magnetising or demagnetising
    • H01F13/003—Methods and devices for magnetising permanent magnets
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F13/00—Apparatus or processes for magnetising or demagnetising
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/26—Methods of annealing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/12—Measuring magnetic properties of articles or specimens of solids or fluids
    • G01R33/1215—Measuring magnetisation; Particular magnetometers therefor

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Hall/Mr Elements (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
  • Paper (AREA)

Abstract

本揭露內容描述用以使一或更多工作件磁性退火的設備及該設備的操作方法。該設備包含：用以支撐一或更多工作件的工作件固持器，其中該一或更多工作件具有至少一實質上平坦表面；一選用的工作件加熱系統，其係配置成使一或更多工作件升溫至退火溫度；及具有第一磁體及第二磁體的磁體組件，該第一及第二磁體在每一磁體的相反極之間定義間隙，其中該磁體組件係設置成產生實質上垂直於一或更多工作件之平坦表面的磁場。

Description

工作件磁化系統及其操作方法
本發明相關於用以處理微電子工作件的磁化系統及方法，且尤其相關於使電子元件應用所用之工作件上的材料磁化的系統及方法。
進行退火或不進行退火的磁化設備對電子元件應用而言是重要的，並且其對於製造與以下者相容的磁阻式隨機存取記憶體(MRAM, magneto-resistive rand om access memory)元件而言更尤其有必要：基於互補式金屬氧化物半導體(CMOS, complementary metal oxide semiconductor)邏輯的習知微電子工作件。為了成功地使工作件磁性退火，必須將工作件的磁性區域(例如，(複數)磁性層)固持於預定磁場中之預定溫度下持續足夠長的時段，以使晶體在冷卻時自發定向於共同方向。工作件被固持於預定溫度下的如此製程(亦稱為「浸泡」)係在惰性、還原、或真空環境中實行，以防止工作件氧化。
磁化及磁性退火設備通常以批量模式運作(亦即，複數工作件係同時進行退火)，並且執行一序列步驟。舉例而言，該等步驟包含在存在磁場(通常介於0.02與7 T(特士拉)之間)的情況下對工作件進行加熱、浸泡、及冷卻。MRAM元件製造的成本與磁性退火工具有關，其中如總體熱循環/退火循環所指定，生產力(每小時所生產之可接受元件)係密度(每個工作件之元件的數目)、產量(每小時之工作件)、與良率(可接受元件對所處理之元件總數的比率)的乘積。
習知地，磁性退火系統具有長的溫度逐步上升及逐步下降循環時間，因此而導致降低的產量。並且，在製造設施的佔地面積為重要考量的情況下，工作件產量對於成功實施而言至關重要。
本文中的技術相關於用以處理微電子工作件的磁化系統及方法，且尤其相關於使電子元件應用所用之工作件上的材料磁化的系統及方法。
根據一實施例，本文中描述使一或更多工作件磁化及可選地退火的設備、以及該設備的操作方法。該設備包含：用以支撐一或更多工作件的工作件固持器，其中該一或更多工作件具有至少一實質平坦表面；以及具有第一磁體及第二磁體的磁體組件，該第一及第二磁體於每一磁體的相反極之間定義間隙，其中該磁體組件係設置成產生實質上垂直於一或更多工作件之平坦表面的磁場。
根據另一實施例，本文中描述使一或更多工作件磁化的設備。該設備包含：用以支撐一或更多工作件的工作件固持器，該一或更多工作件具有至少一實質平坦表面；以及具有第一磁體及第二磁體的磁體組件，該第一及第二磁體於每一磁體的相反極之間定義間隙，其中該磁體組件係設置成產生實質上垂直於一或更多工作件之平坦表面的磁場，且其中由磁體組件所產生之磁場的場均勻度在一或更多工作件之直徑或主橫向尺寸範圍內係低於10%的變化百分比，該變化百分比係量測為至少一工作件之範圍內之磁場強度的最大變異量除以該至少一工作件之範圍內的平均場強度。
根據另一實施例，本文中描述使一或更多工作件磁化的設備。該設備包含：用以支撐一或更多工作件的工作件固持器，該一或更多工作件具有至少一實質平坦表面；以及具有第一磁體及第二磁體的磁體組件，該第一及第二磁體於每一磁體的相反極之間定義間隙，其中該磁體組件係設置成產生實質上垂直於一或更多工作件之平坦表面的磁場，且其中磁性組件在超過10cm2 之面積的範圍內產生實質上垂直於一或更多工作件之平坦表面的磁場。
根據另一實施例，本文中描述使一或更多工作件磁化的方法。該方法包含：將一或更多工作件定位於間隙內的工作件固持器上，該間隙係介於安裝在磁性組件中之一對磁體的相反極之間；產生實質上垂直於一或更多工作件之曝露平坦表面的磁場；使一或更多工作件之每一者上的覆層磁化；可選地，在磁化之前、期間、或之後，對一或更多工作件進行熱處理；以及達成每小時超過10個工作件的工作件產量，其中由磁體組件所產生之磁場的場均勻度在一或更多工作件之直徑或主橫向尺寸的範圍內係低於10%的變化百分比，該變化百分比係量測為至少一工作件之範圍內之磁場強度的最大變異量除以該至少一工作件之範圍內的平均場強度，或者其中磁性組件在超過10cm2 之面積的範圍內產生實質上垂直於一或更多工作件之平坦表面的磁場。
根據另一實施例，本文中描述使一或更多工作件磁性退火的設備及該設備的操作方法。該設備包含：用以支撐一或更多工作件的工作件固持器，其中該一或更多工作件具有至少一實質平坦表面；用以使一或更多工作件升溫至退火溫度的工作件加熱系統；及具有第一磁體及第二磁體的磁體組件，該第一及第二磁體於每一磁體的相反極之間定義間隙，其中該磁體組件係設置成產生實質上垂直於一或更多工作件之平坦表面的磁場。
根據又另一實施例，本文中描述使一或更多工作件磁化的方法。該方法包含：將一或更多工作件定位於間隙內的工作件固持器上，該間隙係介於安裝在磁性組件中之一對磁體的相反極之間；產生實質上垂直於一或更多工作件之曝露平坦表面的磁場；使一或更多工作件之每一者上的覆層磁化；藉由使一或更多工作件的溫度升溫至高達攝氏600度之範圍的退火溫度而在磁化之前、期間、或之後對一或更多工作件進行熱處理；以及達成每小時超過10個工作件的工作件產量，其中由磁體組件所產生之磁場的場均勻度在一或更多工作件之直徑或主橫向尺寸的範圍內係低於10%的變化百分比，該變化百分比係量測為至少一工作件之範圍內之磁場強度的最大變異量除以該至少一工作件之範圍內的平均場強度，或者其中磁性組件在超過10cm2 之面積的範圍內產生實質上垂直於一或更多工作件之平坦表面的磁場。
當然，如本文中所描述之不同步驟的討論順序已為清楚起見而呈現。一般而言，該等步驟可按照任何適當的順序執行。此外，儘管本文中之不同特徵、技術、配置等的每一者可在本揭露內容的不同位置加以討論，但其意圖在於概念的每一者可獨立於彼此、或與彼此結合而執行。據此，本發明可以許多不同的方式加以實施及審視。
注意到，本發明內容部分不具體說明本揭露內容或所請發明的每一實施例及/或漸增新穎實施態樣。反而，本發明內容僅提供不同實施例的初步討論、以及優於習知技術之新穎性的對應點。對於本發明及實施例的額外細節及/或可能觀點，引導讀者至如以下進一步討論之本揭露內容的實施方式部分及對應圖式。
在諸多實施中描述用以使微電子工作件磁化或磁性退火的系統及方法。熟悉相關技術領域者將察知，諸多實施例可在沒有一或更多特定細節的情況下實施，或者利用其他替換及/或額外方法、材料、或元件而實施。在其他情形中，已熟知的結構、材料、或操作未詳細顯示或描述，以免模糊本發明之諸多實施例的實施態樣。類似地，針對解釋的目的，提出特定的數目、材料、及配置，以提供對本發明的透徹理解。然而，本發明可在沒有特定細節的情況下實施。再者，吾人應理解，圖式中顯示的諸多實施例係說明性代表，且未必依比例繪製。
本說明書範圍內所提及之「一個實施例」或「一實施例」意指結合該實施例所描述之特定特徵、結構、材料或特性係包含於本發明的至少一實施例中，但不表示其存在於每一實施例中。因此，本說明書範圍內各個地方中之詞組「在一個實施例中」或「在一實施例中」的出現未必是指本發明的同一實施例。再者，特定特徵、結構、材料或特性可在一或更多實施例中以任何適當的方式加以組合。在其他實施例中，可包含諸多額外的覆層及/或結構，且/或可省略所述的特徵。
如本文中所使用之「微電子工作件」通常是指根據本發明所處理的物體。微電子工作件可包含元件(尤其是半導體或其他電子元件)的任何材料部位或結構，且可例如為基礎基板結構(例如，半導體基板)、或為在基礎基板結構上或覆蓋於基礎基板結構上的覆層(如薄膜)。因此，工作件不意圖受限於任何特定的基礎結構、下方層或上方層、圖案化或未圖案化，反而係考慮成包含任何如此的覆層或基礎結構、以及覆層及/或基礎結構的任何組合。以下描述內容可參考特定類型的基板，但其僅係針對說明目的，而非限制。
如上簡述，磁性退火系統具有長的溫度逐步上升及逐步下降循環時間，因此而導致降低的產量。並且，在製造設施的佔地面積為重要考量的情況下，工作件產量對於成功實施而言至關重要。根據若干實施例，磁化系統及磁性退火系統係針對單一工作件處理或複數工作件處理而加以描述，其中，工作件的數目為十(10)個或更少。根據若干額外的實施例，磁化系統及磁性退火系統係針對同時的全工作件處理而加以描述。再者，根據若干額外的實施例，磁化系統及磁性退火系統係針對(複數)工作件的垂直磁性處理而加以描述。根據諸多實施例，亦描述系統的操作方法。
因此，現在參考圖式，其中在若干個圖的範圍內，相似的參考數字標示相同或對應的部件。圖1提供根據一實施例之磁性及/或退火系統的示意代表圖。磁性處理系統100包含磁性處理腔室110，該磁性處理腔室110係耦接至用以從工作件艙134接收一或更多工作件且利用工作件運送器132遞送一或更多工作件的工作件運送腔室130。磁性腔室110可耦合至包含叢集工具平臺的其他平臺配置。
磁性處理腔室130可配置成執行工作件的磁化處理或工作件的磁性退火處理。工作件可包含由磁性材料構成的磁性區域或覆層。磁性材料可包含由例如鈷、鉑、鐵、錳、鎳、鉻、釩及類似者之金屬組成的金屬合金。磁性處理腔室110包含磁性組件120，其中該磁性組件120包含一或更多磁體122及該等一或更多磁體安裝於其上的磁性電路124(例如，H形框)。磁性處理系統100可針對單一工作件處理或複數工作件處理加以配置，其中工作件的數目係十(10)個或更少。工作件的數目可取決於由一或更多磁體之配置(以下待描述)所提供之間隙的尺寸。
磁性處理系統100可針對同時的全工作件處理加以配置。由磁體組件所產生之磁場的場均勻度在一或更多工作件之直徑或主橫向尺寸範圍內係低於10%的變化百分比，其中該變化百分比係量測為至少一工作件之範圍內之磁場強度的最大變異量除以該至少一工作件之範圍內的平均場強度。場均勻度可低於5%的變化百分比、或甚至低於或等於2%的變化百分比。
磁性處理系統100可針對(複數)工作件的垂直磁性處理加以配置。磁場可設計成在超過10cm2 的面積大至工作件的整個面積上具有相對於一或更多工作件之至少一實質平坦表面呈垂直的方向。
圖2說明根據一實施例的磁化系統。磁化系統200包含：用以支撐一或更多工作件250的工作件固持器(未顯示)，其中該一或更多工作件250具有至少一實質平坦表面252；及具有第一磁體221及第二磁體222的磁體組件220，其中該第一及第二磁體221、222在每一磁體之相反極之間定義間隙255，其中該磁體組件係設置成產生實質上垂直於一或更多工作件250之平坦表面252的磁場225。一或更多工作件250包含具有等於或大於100mm或200mm之直徑或橫向尺寸的晶圓或平坦基板。
磁體組件可產生具有高達3T(特士拉)之場強度的磁場225。或者，磁場強度的範圍可高達2T、或1T、或甚至0.1T。磁化系統200可針對單一工作件處理或複數工作件處理加以配置，其中工作件的數目係十(10)個或更少。工作件的數目可取決於由一或更多磁體之配置所提供之間隙255的尺寸。舉例而言，就2T磁場而言，間隙255的範圍可高達20mm，且因此而提供用於單一工作件的空間。又舉例而言，就1T磁場而言，間隙255的範圍可高達80mm，且因此而提供用於高達五(5)個工作件的空間。且，又舉例而言，就0.1T磁場而言，間隙255的範圍可高達200mm，且因此而提供用於高達十(10)個工作件的空間。
磁化系統200可針對同時的全工作件處理加以配置。由磁體組件所產生之磁場的場均勻度在一或更多工作件之直徑或主橫向尺寸範圍內係低於10%的變化百分比，其中該變化百分比係量測為至少一工作件之範圍內之磁場強度的最大變異量除以該至少一工作件之範圍內的平均場強度。場均勻度可低於5%的變化百分比、或甚至低於或等於2%的變化百分比。
磁化系統200可針對(複數)工作件的垂直磁性處理加以配置。磁場可設計成在超過10cm2 的面積大至工作件的整個面積上具有相對於一或更多工作件之至少一實質平坦表面呈非平行或呈垂直的方向。
磁體組件220包含第一及第二磁體221、222，其中第一磁體221及第二磁體222其中至少一者係永久性磁體或電磁體。在一實施例中，第一及第二磁體221、222係電磁體。第一磁體221及第二磁體222之每一者的線圈繞組(coil winding)可藉由至少一電源260而獨立地加以供電及控制。電源260可將期望的功率位準獨立輸送至磁體或複數磁體的各個線圈。
磁體組件220可包含用以安裝第一及第二磁體221、222的H形框224，以完成磁場電路。再者，第一磁極件231係設置成接近第一磁體221的第一極且位於一或更多工作件250附近，且第二磁極件232係設置成接近第二磁體222的第二極且位於一或更多工作件250附近。第一及第二磁極件231、232可由當被載流線圈供能時支撐強磁場的導磁材料(magnetically permeable material)製成。如此之材料在本技術領域中為熟知，且包含：例如鐵、鐵氧體、鐵積層物、及鐵合金的鐵磁材料；金屬矽合金；μ金屬(mu-metal)、高導磁合金(permalloy)、或超導磁合金(supermalloy)，例如鎳鐵合金；玻璃質金屬，例如METGLAS® ；及類似者。磁極之磁芯材料的磁導率(permeability)可調整成將磁場線導向至工作件的平坦表面。
磁化系統200亦可包含耦合至電源260且配置成發送及接受(往返磁化系統200之元件之)程式指令及資料的控制器280。例如，控制器280可程式設計成控制磁場形狀、方向、強度(strength)、強弱度(intensity)等、磁化持續時間、及該等製程參數之任何者的時間及/或空間變化。
圖3說明根據一實施例的磁性退火系統300。磁性退火系統300包含：用以支撐一或更多工作件350的工作件固持器345，其中該一或更多工作件350具有至少一實質平坦表面；及具有第一磁體321及第二磁體322的磁體組件320，其中該第一及第二磁體321、322在每一磁體之相反極之間定義間隙355，其中該磁體組件係設置成產生實質上垂直於一或更多工作件350之平坦表面的磁場325。一或更多工作件350包含具有等於或大於100mm或200mm之直徑或橫向尺寸的晶圓或平坦基板。工作件固持器345可配置成將一或更多工作件350電性固持或機械固持至該工作件固持器345的上表面。
磁體組件可產生具有高達3T(特士拉)之場強度的磁場325。或者，磁場強度的範圍可高達2T、或1T、或甚至0.1T。磁性退火系統300可針對單一工作件處理或複數工作件處理加以配置，其中工作件的數目係十(10)個或更少。工作件的數目可取決於由一或更多磁體之配置所提供之間隙355的尺寸。舉例而言，就2T磁場而言，間隙355的範圍可高達20mm，且因此而提供用於單一工作件的空間。又舉例而言，就1T磁場而言，間隙355的範圍可高達80mm，且因此而提供用於高達五(5)個工作件的空間。且，又舉例而言，就0.1T磁場而言，間隙355的範圍可高達300mm，且因此而提供用於高達十(10)個工作件的空間。
磁性退火系統300可針對同時的全工作件處理加以配置。由磁體組件所產生之磁場的場均勻度在一或更多工作件之直徑或主橫向尺寸範圍內係低於10%的變化百分比，其中該變化百分比係量測為至少一工作件之範圍內之磁場強度的最大變異量除以該至少一工作件之範圍內的平均場強度。場均勻度可低於5%的變化百分比、或甚至低於或等於2%的變化百分比。
磁性退火系統300可針對(複數)工作件的垂直磁性處理加以配置。磁場可設計成在超過10cm2 的面積大至工作件的整個面積上具有相對於一或更多工作件之至少一實質平坦表面呈非平行或呈垂直的方向。
磁體組件320包含第一及第二磁體321、322，其中第一磁體321與第二磁體322其中至少一者係永久性磁體或電磁體。在一實施例中，第一及第二磁體321、322係電磁體。第一磁體321及第二磁體322之每一者的線圈繞組可藉由至少一電源360而獨立地加以供電及控制。電源360可將期望的功率位準獨立輸送至磁體或複數磁體的各個線圈。
磁體組件320可包含用以安裝第一及第二磁體321、322的H形框324，以完成磁場電路。再者，第一磁極件331係設置成接近第一磁體321的第一極且位於一或更多工作件350附近，且第二磁極件332係設置成接近第二磁體322的第二極且位於一或更多工作件350附近。第一及第二磁極件331、332可由當被載流線圈供能時支撐強磁場的導磁材料製成。如此之材料在本技術領域中為熟知，且包含：例如鐵、鐵氧體、鐵積層物、及鐵合金的鐵磁材料；金屬矽合金；μ金屬(mu-metal)、高導磁合金(permalloy)、或超導磁合金(supermalloy)，例如鎳鐵合金；玻璃質金屬，例如METGLAS® ；及類似者。磁極之磁芯材料的磁導率可調整成將磁場線導向至工作件的平坦表面。
如圖3中所示，磁性退火系統300包含定義內部空間的真空腔室340，以將基板固持器345及一或更多工作件350設置於真空環境中，其中真空腔室340係設置於第一與第二磁體321、322之間的間隙355內。真空腔室340可耦接至真空泵342，以排空真空腔室340。再者，真空腔室340可耦接至氣體輸送系統344，以在一或更多工作件350的處理之前、期間、或之後接收氣體流。真空泵342可將真空腔室340中的真空環境維持於從10-7 Torr至10Torr之範圍內的壓力。氣體輸送系統344可供應惰性氣體或還原氣體至真空腔室340。
磁性退火系統300更包含用以使一或更多工作件350升溫至退火溫度的工作件加熱系統，該退火溫度的範圍可高達攝氏600度。工作件加熱系統可藉由輻射、傳導、對流、或感應、或二或更多加熱機制之任何組合的方式而加熱一或更多工作件350。工作件加熱系統可包含耦接至工作件固持器(如圖3中所示)、或耦接至(工作件固持器345及一或更多工作件350安裝於其中之)真空腔室340、或耦接至該工作件固持器及該真空腔室340二者的電阻加熱元件352。或者，工作件加熱系統可包含電磁源，該電磁源係設置成利用能量束照射一或更多工作件350的至少一部分，並使能量束在一或更多工作件350之平坦表面的範圍內掃描。工作件加熱系統可耦合至溫度控制器370，該溫度控制器370係程式配置成使一或更多工作件350的每一者的溫度可控制地升溫至包含退火溫度的預定溫度範圍。
磁性退火系統300亦可包含控制器380，該控制器380係耦合至電源360、溫度控制器370、真空腔室340、真空泵342、及氣體輸送系統344，且係配置成發送及接收往返磁化系統200之元件的可程式指令及資料。例如，控制器380可程式設計成控制磁場形狀、方向、強度(strength)、強弱度(intensity)等、磁性退火持續時間、壓力、溫度、氣體流速、及該等製程參數之任何者的時間及/或空間變化。
現在參考圖4，其顯示根據又另一實施例之使工作件磁化或磁性退火的方法400。方法400包含：在步驟410中，將一或更多工作件定位於(安裝於磁性組件中之)一對磁體之相反極間之間隙內的工作件固持器上；在步驟420中，產生實質上垂直於一或更多工作件之曝露平坦表面的磁場；在步驟430中，使一或更多工作件之每一者上的覆層磁化；在步驟440中，可選地，在磁化之前、期間、或之後，對一或更多工作件進行熱處理；以及在步驟450中，達成每小時超過10個工作件的工作件產量，其中由磁體組件所產生之磁場的場均勻度在一或更多工作件之直徑或主橫向尺寸範圍內係低於10%的變化百分比，該變化百分比係量測為至少一工作件之範圍內之磁場強度的最大變異量除以該至少一工作件之範圍內的平均場強度，或者其中磁性組件在超過10cm2 之面積的範圍內產生實質上垂直於一或更多工作件之平坦表面的磁場。
在以下申請專利範圍中，任何的依附限制可依附於獨立請求項的任何者。
在前述說明內容中，已提出特定細節，例如處理系統的特定幾何結構、及其中所用諸多元件及製程的說明。然而，吾人應理解，本文中之技術可在背離該等特定細節的其他實施例中實施，且如此之細節係用於解釋且非限制的目的。本文中所揭露之實施例已參照隨附圖式加以描述。類似地，針對解釋的目的，已提出特定的數目、材料、及配置，以提供透徹的理解。然而，實施例可在沒有如此之特定細節的情形下實施。具有實質上相同功能性結構的元件係以相似參考符號表示，且由此可省略任何重複的描述。
各種不同的技術已描述為複數的分離操作，以幫助理解各種不同的實施例。描述的順序不應被視為暗示該等操作必須順序相依。實際上，該等操作不必按照所呈現的順序執行。所描述之操作可按照不同於所述實施例的順序加以執行。在附加的實施例中，可執行諸多額外的操作、且/或可省略所述操作。
依據本發明，如本文中所使用的「基板」或「目標基板」一般是指受處理的物體。基板可包含元件(特別是半導體或其他電子元件)的任何材料部分或結構，且舉例而言，可為基礎基板結構，如半導體晶圓、倍縮遮罩、或基礎基板結構上或覆蓋該基礎基板結構的覆層(如薄膜)。因此，基板不受限於任何特定的基礎結構、下方層或上方層、圖案化或非圖案化，反而基板被認為包含任何的如此之覆層或基礎結構、以及覆層及/或基礎結構的任何組合。描述內容可參照特定類型的基板，但其僅為說明性的目的。
熟悉本領域技術者亦將理解，針對以上所解釋之技術的操作可作出許多變化，而仍達成本發明之同樣的目標。如此之變化意在涵蓋於本揭露內容的範疇中。因此，本發明之實施例的前述內容不意圖為限制性。反而，對於本發明之實施例的任何限制係呈現於以下申請專利範圍中。
200‧‧‧磁化系統220‧‧‧磁體組件221‧‧‧第一磁體222‧‧‧第二磁體224‧‧‧H形框225‧‧‧磁場231‧‧‧第一磁極件232‧‧‧第二磁極件250‧‧‧工作件252‧‧‧平坦表面255‧‧‧間隙260‧‧‧電源280‧‧‧控制器321‧‧‧第一磁體322‧‧‧第二磁體325‧‧‧磁場331‧‧‧第一磁極件332‧‧‧第二磁極件340‧‧‧真空腔室342‧‧‧真空泵344‧‧‧氣體輸送系統345‧‧‧固持器350‧‧‧工作件352‧‧‧電阻加熱元件355‧‧‧間隙360‧‧‧電源370‧‧‧溫度控制器380‧‧‧控制器400‧‧‧方法410‧‧‧步驟420‧‧‧步驟430‧‧‧步驟440‧‧‧步驟450‧‧‧步驟
在附圖中：
圖1提供根據一實施例之磁性及/或退火系統的示意代表圖；
圖2說明根據一實施例的磁化系統；
圖3說明根據另一實施例的磁性退火系統；以及
圖4說明根據又另一實施例之使工作件磁化或磁性退火的方法。
200‧‧‧磁化系統
220‧‧‧磁體組件
221‧‧‧第一磁體
222‧‧‧第二磁體
224‧‧‧H形框
225‧‧‧磁場
231‧‧‧第一磁極件
232‧‧‧第二磁極件
250‧‧‧工作件
252‧‧‧平坦表面
255‧‧‧間隙
260‧‧‧電源
280‧‧‧控制器

Claims (40)

  1. 一種用以使一或更多工作件磁化的設備，包含： 一工作件固持器，其係用以支撐一或更多工作件，該一或更多工作件具有至少一實質上的平坦表面；以及 一磁體組件，其具有一第一磁體及一第二磁體，該第一及第二磁體於每一磁體的相反極之間定義一間隙，其中該磁體組件係設置成產生實質上垂直於該一或更多工作件之該平坦表面的一磁場，且 其中由該磁體組件所產生之該磁場的場均勻度在該一或更多工作件之直徑或主橫向尺寸的範圍內係低於10%的變化百分比，該變化百分比係量測為至少一工作件之範圍內之磁場強度的最大變異量除以該至少一工作件之範圍內的平均場強度。
  2. 如申請專利範圍第1項之用以使一或更多工作件磁化的設備，其中該一或更多工作件包含十(10)個或更少的工作件。
  3. 如申請專利範圍第1項之用以使一或更多工作件磁化的設備，其中該一或更多工作件係單一工作件。
  4. 如申請專利範圍第1項之用以使一或更多工作件磁化的設備，其中由該磁體組件所產生之該磁場的磁場強度的範圍高達2T。
  5. 如申請專利範圍第4項之用以使一或更多工作件磁化的設備，其中該間隙的範圍高達且包含20mm(毫米)。
  6. 如申請專利範圍第1項之用以使一或更多工作件磁化的設備，其中由該磁體組件所產生之該磁場的磁場強度的範圍高達1T。
  7. 如申請專利範圍第6項之用以使一或更多工作件磁化的設備，其中該間隙的範圍高達且包含80mm(毫米)。
  8. 如申請專利範圍第1項之用以使一或更多工作件磁化的設備，其中由該磁體組件所產生之該磁場的磁場強度的範圍高達0.1T。
  9. 如申請專利範圍第8項之用以使一或更多工作件磁化的設備，其中該間隙的範圍高達且包含200mm(毫米)。
  10. 如申請專利範圍第1項之用以使一或更多工作件磁化的設備，其中該一或更多工作件包含具有等於或大於200mm之直徑或橫向尺寸的晶圓或平面基板。
  11. 如申請專利範圍第5項之用以使一或更多工作件磁化的設備，其中由該磁體組件所產生之該磁場的場均勻度在該一或更多工作件之該直徑或主橫向尺寸的範圍內係低於5%的變化百分比。
  12. 如申請專利範圍第5項之用以使一或更多工作件磁化的設備，其中由該磁體組件所產生之該磁場的場均勻度在該一或更多工作件之該直徑或主橫向尺寸的範圍內係低於或等於2%的變化百分比。
  13. 如申請專利範圍第1項之用以使一或更多工作件磁化的設備，其中該第一磁體及該第二磁體其中至少一者係一永久性磁體或一電磁體。
  14. 如申請專利範圍第13項之用以使一或更多工作件磁化的設備，其中該第一及第二磁體係電磁體。
  15. 如申請專利範圍第14項之用以使一或更多工作件磁化的設備，其中該第一磁體及該第二磁體之每一者的線圈繞組(coil winding)係藉由至少一電源而獨立地加以供電及控制。
  16. 如申請專利範圍第14項之用以使一或更多工作件磁化的設備，其中該磁體組件更包含： 一H形框，用以安裝該第一及第二磁體，以完成磁場電路。
  17. 如申請專利範圍第14項之用以使一或更多工作件磁化的設備，其中該磁體組件更包含： 一第一磁極件，其係設置成接近該第一磁體的一第一極，且位於該一或更多工作件附近；以及 一第二磁極件，其係設置成接近該第二磁體的一第二極，且位於該一或更多工作件附近。
  18. 一種用以使一或更多工作件磁化的設備，包含： 一工作件固持器，其係用以支撐一或更多工作件，該一或更多工作件具有至少一實質上的平坦表面；以及 一磁體組件，其具有一第一磁體及一第二磁體，該第一及第二磁體於每一磁體的相反極之間定義一間隙，其中該磁體組件係設置成產生實質上垂直於該一或更多工作件之該平坦表面的一磁場，且 其中該磁體組件在超過10cm2 之面積的範圍內產生實質上垂直於該一或更多工作件之該平坦表面的一磁場。
  19. 一種用以使一或更多工作件磁化的方法，包含： 將一或更多工作件定位於一間隙內的一工作件固持器上，該間隙係介於安裝在一磁體組件中之一對磁體的相反極之間； 產生實質上垂直於該一或更多工作件之一曝露平坦表面的一磁場； 使該一或更多工作件之每一者上的一覆層磁化；以及 達成每小時超過10個工作件的工作件產量， 其中由該磁體組件所產生之該磁場的場均勻度在該一或更多工作件之直徑或主橫向尺寸的範圍內係低於10%的變化百分比，該變化百分比係量測為至少一工作件之範圍內之磁場強度的最大變異量除以該至少一工作件之範圍內的平均場強度，或者 其中該磁體組件在超過10cm2 之面積的範圍內產生實質上垂直於該一或更多工作件之該平坦表面的一磁場。
  20. 如申請專利範圍第19項之用以使一或更多工作件磁化的方法，其中由該磁體組件所產生的磁場強度的範圍高達3T。
  21. 一種用以使一或更多工作件磁性退火的設備，包含： 一工作件固持器，其係用以支撐一或更多工作件，該一或更多工作件具有至少一實質上的平坦表面； 一工作件加熱系統，其係用以使該一或更多工作件升溫至一退火溫度；以及 一磁體組件，其具有一第一磁體及一第二磁體，該第一及第二磁體於每一磁體的相反極之間定義一間隙，其中該磁體組件係設置成產生實質上垂直於該一或更多工作件之該平坦表面的一磁場，且 其中由該磁體組件所產生之該磁場的場均勻度在該一或更多工作件之直徑或主橫向尺寸的範圍內係小於10%的變化百分比，該變化百分比係量測為至少一工作件之範圍內之磁場強度的最大變異量除以該至少一工作件之範圍內的平均場強度。
  22. 如申請專利範圍第21項之用以使一或更多工作件磁性退火的設備，其中該一或更多工作件包含十(10)個或更少的工作件。
  23. 如申請專利範圍第21項之用以使一或更多工作件磁性退火的設備，其中該一或更多工作件係單一工作件。
  24. 如申請專利範圍第21項之用以使一或更多工作件磁性退火的設備，其中由該磁體組件所產生之該磁場的磁場強度的範圍高達2T。
  25. 如申請專利範圍第21項之用以使一或更多工作件磁性退火的設備，其中該間隙的範圍高達且包含200mm(毫米)。
  26. 如申請專利範圍第21項之用以使一或更多工作件磁性退火的設備，其中該一或更多工作件包含具有等於或大於200mm之直徑或橫向尺寸的晶圓或平面基板。
  27. 如申請專利範圍第26項之用以使一或更多工作件磁性退火的設備，其中由該磁體組件所產生之該磁場的場均勻度在該一或更多工作件之該直徑或主橫向尺寸的範圍內係低於2%的變化百分數。
  28. 如申請專利範圍第21項之用以使一或更多工作件磁性退火的設備，其中該第一及第二磁體係電磁體。
  29. 如申請專利範圍第28項之用以使一或更多工作件磁性退火的設備，其中該第一磁體及該第二磁體之每一者的線圈繞組係藉由至少一電源而獨立地加以供電及控制。
  30. 如申請專利範圍第28項之用以使一或更多工作件磁性退火的設備，其中該磁體組件更包含： 一H形框，用以安裝該第一及第二磁體，以完成磁場電路； 一第一磁極件，其係設置成接近該第一磁體的一第一極，且位於該一或更多工作件附近；以及 一第二磁極件，其係設置成接近該第二磁體的一第二極，且位於該一或更多工作件附近。
  31. 如申請專利範圍第21項之用以使一或更多工作件磁性退火的設備，更包含： 一真空腔室，其定義一內部空間，以將該工作件固持器及一或更多工作件設置於一真空環境中，其中該真空腔室係設置於該第一及第二磁體之間的間隙內。
  32. 如申請專利範圍第31項之用以使一或更多工作件磁性退火的設備，其中該真空腔室將該真空環境維持在從10-7 Torr至10 Torr之範圍的壓力下。
  33. 如申請專利範圍第31項之用以使一或更多工作件磁性退火的設備，其中該真空腔室係耦合至用以供應一氣體至該真空環境的一氣體輸送系統。
  34. 如申請專利範圍第33項之用以使一或更多工作件磁性退火的設備，其中該氣體包含一惰性氣體或還原氣體。
  35. 如申請專利範圍第21項之用以使一或更多工作件磁性退火的設備，其中該退火溫度的範圍高達攝氏600度。
  36. 如申請專利範圍第21項之用以使一或更多工作件磁性退火的設備，其中該工作件加熱系統係配置成藉由輻射、傳導、對流、或感應、或二或更多加熱機制之任何組合的方式加熱該一或更多工作件。
  37. 如申請專利範圍第21項之用以使一或更多工作件磁性退火的設備，其中該工作件加熱系統係耦合至溫度控制器，該溫度控制器係程序配置成以可控制的方式使該一或更多工作件之每一者的溫度升溫至包含該退火溫度的一預定溫度範圍。
  38. 如申請專利範圍第21項之用以使一或更多工作件磁性退火的設備，其中該工作件加熱系統包含耦接至該工作件固持器、或耦接至該真空腔室、或耦接至該工作件固持器及該真空腔室二者的一電阻加熱元件，該工作件固持器及一或更多工作件係安裝於該真空腔室內。
  39. 如申請專利範圍第21項之用以使一或更多工作件磁性退火的設備，其中該工作件加熱系統包含一電磁源，該電磁源係設置成利用能量束照射該一或更多工作件的至少一部分，並使該能量束在該一或更多工作件之該平坦表面的範圍內掃描。
  40. 一種用以使一或更多工作件磁化的方法，包含： 將一或更多工作件定位於一間隙內的一工作件固持器上，該間隙係介於安裝在一磁體組件中之一對磁體的相反極之間； 產生實質上垂直於該一或更多工作件之一曝露平坦表面的一磁場； 使該一或更多工作件之每一者上的一覆層磁化； 在磁化之前、期間、或之後，藉由使該一或更多工作件的溫度升溫至高達攝氏600度之範圍的一退火溫度而對該一或更多工作件進行熱處理；以及 達成每小時超過10個工作件的工作件產量， 其中由該磁體組件所產生之該磁場的場均勻度在該一或更多工作件之直徑或主橫向尺寸的範圍內係低於10%的變化百分比，該變化百分比係量測為至少一工作件之範圍內之磁場強度的最大變異量除以該至少一工作件之範圍內的平均場強度，或者 其中該磁體組件在超過10cm2 之面積的範圍內產生實質上垂直於該一或更多工作件之該平坦表面的一磁場。
TW106146127A 2017-01-03 2017-12-28 工作件磁化系統及其操作方法 TWI767971B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762441849P 2017-01-03 2017-01-03
US201762441846P 2017-01-03 2017-01-03
US62/441,846 2017-01-03
US62/441,849 2017-01-03

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201833947A TW201833947A (zh) 2018-09-16
TWI767971B true TWI767971B (zh) 2022-06-21

Family

ID=61024812

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW106146127A TWI767971B (zh) 2017-01-03 2017-12-28 工作件磁化系統及其操作方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11527345B2 (zh)
EP (1) EP3566241B1 (zh)
JP (2) JP2020504450A (zh)
TW (1) TWI767971B (zh)
WO (1) WO2018127814A1 (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110600221B (zh) 2019-10-21 2021-06-15 北京小米移动软件有限公司 充磁装置及充磁方法
CN110571042B (zh) * 2019-10-25 2024-04-19 绵阳西磁磁业有限公司 一种实现永磁体预稳定处理的装置及方法
JP7558510B2 (ja) * 2020-09-01 2024-10-01 Tdk株式会社 局所消磁装置
US12374569B2 (en) 2021-10-20 2025-07-29 Yield Engineering Systems, Inc. Batch processing oven for magnetic anneal
US12235045B2 (en) 2022-03-25 2025-02-25 Tokyo Electron Limited Magnetic annealing equipment and method
CN115497707B (zh) * 2022-09-05 2024-11-26 江西大有科技有限公司 一种永磁式充磁退火装置
CN120507699A (zh) * 2025-07-16 2025-08-19 中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所 改善磁性纳米链复合材料磁性能的实验装置及实验方法

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54146900U (zh) * 1978-04-04 1979-10-12
JPS5814577Y2 (ja) * 1979-04-13 1983-03-23 横河電機株式会社 磁化器
JPS62106608A (ja) * 1985-11-05 1987-05-18 Tohoku Metal Ind Ltd 永久磁石の着磁方法
GB2339889A (en) * 1998-07-17 2000-02-09 Gec Marconi Aerospace Limited Magnetising a superconductor at cryogenic temperatures
JP4358380B2 (ja) * 1999-09-28 2009-11-04 住友重機械工業株式会社 磁界中熱処理装置
JP2002033214A (ja) * 2000-07-17 2002-01-31 Tokin Corp 着磁装置及び永久磁石の取出方法
KR100880597B1 (ko) 2001-04-17 2009-01-30 히타치 긴조쿠 가부시키가이샤 자장 중 열처리로를 이용한 열처리 방법
JP4423586B2 (ja) * 2001-04-17 2010-03-03 日立金属株式会社 磁場中熱処理炉
JP3862660B2 (ja) * 2003-01-06 2006-12-27 ジャパンスーパーコンダクタテクノロジー株式会社 磁場中熱処理装置
JP2006078182A (ja) * 2004-09-07 2006-03-23 Jeol Ltd 磁気共鳴装置用静磁場発生装置
TWI381472B (zh) * 2008-01-15 2013-01-01 Ulvac Inc 基板載置台、具備其之濺鍍裝置及成膜方法
WO2010100728A1 (ja) 2009-03-04 2010-09-10 株式会社日立製作所 磁気メモリ
JP5470979B2 (ja) * 2009-04-01 2014-04-16 日本電気株式会社 磁場中熱処理装置、及び、磁場中熱処理方法
CN102576595B (zh) * 2009-10-19 2014-12-10 三菱电机株式会社 磁化装置、永磁电动机的制造方法
JP2013105769A (ja) * 2011-11-10 2013-05-30 Toshiba Corp 磁気メモリの製造装置
JP2013105772A (ja) * 2011-11-10 2013-05-30 Toshiba Corp 磁気メモリの製造装置
CN104919612B (zh) * 2013-03-15 2019-08-09 马格雷股份有限公司 磁隧道结传感器及使用方法
JP6134174B2 (ja) * 2013-03-21 2017-05-24 東京エレクトロン株式会社 磁気アニール装置
US10297481B2 (en) * 2013-03-21 2019-05-21 Tokyo Electron Limited Magnetic annealing apparatus
KR102030189B1 (ko) * 2013-07-29 2019-11-11 매그나칩 반도체 유한회사 웨이퍼 상의 자기 센서 테스트 장치 및 방법
JP6333128B2 (ja) * 2014-09-03 2018-05-30 東京エレクトロン株式会社 磁気アニール装置
US9822424B2 (en) * 2014-12-17 2017-11-21 Tokyo Electron Limited High rate magnetic annealing system and method of operating

Also Published As

Publication number Publication date
EP3566241B1 (en) 2022-03-09
US20190371506A1 (en) 2019-12-05
WO2018127814A1 (en) 2018-07-12
JP7460724B2 (ja) 2024-04-02
JP2020504450A (ja) 2020-02-06
JP2022179698A (ja) 2022-12-02
EP3566241A1 (en) 2019-11-13
US11527345B2 (en) 2022-12-13
TW201833947A (zh) 2018-09-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI767971B (zh) 工作件磁化系統及其操作方法
CN102460650B (zh) 真空加热/冷却装置及磁阻元件的制造方法
US6833107B2 (en) Heat-treating furnace with magnetic field and heat treatment method using same
EP1271620B1 (en) Method and apparatus for heat treatment of semiconductor films
JP2003318182A (ja) 低温下における半導体フィルムの加熱処理装置
TW201511619A (zh) 用於形成磁場之裝置及其使用方法
US9376731B2 (en) Magneto-thermal processing apparatus and methods
JP6807246B2 (ja) 基板処理装置、および、処理システム
CN110741467B (zh) 用于减少的制造环境占用空间的竖直多批次磁性退火系统
CN1325019C (zh) 磁场产生装置及其制造方法
JP4389194B2 (ja) 磁場中熱処理炉
US6918965B2 (en) Single substrate annealing of magnetoresistive structure
JP2004211167A (ja) 磁場中熱処理装置
JP4597715B2 (ja) 磁気加熱装置
US20050186723A1 (en) Methods and apparatuses for heat treatment of semiconductor films upon thermally susceptible non-conducting substrates
JP4305810B2 (ja) 磁場中熱処理炉及びそれを用いた熱処理方法
US20040218913A1 (en) Annealing oven with heat transfer plate
KR100559069B1 (ko) 자장 중 급속 열처리 장치
CN110073464B (zh) 磁铁结构体、磁铁单元及包括此的磁控管溅射装置
JP7784140B2 (ja) 磁気抵抗素子の製造方法
JP2003142241A (ja) 誘導加熱装置
CN113707405A (zh) 一种适用于真空镀膜设备的磁场发生装置