(57)【要約】  1または2以上のワークピースを磁気アニールする機器、および当該機器を作動する方法について示した。当該機器は、1または2以上のワークピースを支持するように構成されたワークピースホルダであって、前記1または2以上のワークピースは、少なくとも一つの略平坦な表面を有する、ワークホルダと、任意に設けられる、前記1または2のワークピースをアニール温度まで昇温するように構成されたワークピース加熱システムと、第1の磁石および第2の磁石を有し、前記第1および第2の磁石は、各磁石の反対の磁極の間にギャップを定める磁石アセンブリであって、前記1または2以上のワークピースの前記平坦な表面に対して略垂直な磁場を発生するように構成された、磁石アセンブリと、を有する。
2020504450.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
1または2以上のワークピースを磁化する機器であって、
1または2以上のワークピースを支持するように構成されたワークピースホルダであって、前記1または2以上のワークピースは、少なくとも一つの略平坦な表面を有する、ワークホルダと、
第1の磁石および第2の磁石を有し、前記第1および第2の磁石は、各磁石の反対の磁極の間にギャップを定める磁石アセンブリであって、前記1または2以上のワークピースの前記平坦な表面に対して略垂直な磁場を発生するように構成された、磁石アセンブリと、
を有し、
前記磁石アセンブリにより生じる前記磁場のフィールド均一性は、前記1または2以上のワークピースの直径または主要横寸法にわたって、10%変動率未満であり、
前記%変動率は、少なくとも一つのワークピースにわたる前記磁場強度の最大変化量を、前記少なくとも一つのワークピースにわたる平均磁場強度で除算した値として測定される、機器。
【請求項２】
前記1または2以上のワークピースは、10以下のワークピースを有する、請求項1に記載の機器。
【請求項３】
前記1または2以上のワークピースは、単一のワークピースを有する、請求項1に記載の機器。
【請求項４】
前記磁石アセンブリにより生じる前記磁場の前記磁場強度は、最大2Tの範囲である、請求項1に記載の機器。
【請求項５】
前記ギャップは、最大20mmの範囲である、請求項4に記載の機器。
【請求項６】
前記磁石アセンブリにより生じる前記磁場の前記磁場強度は、最大1Tの範囲である、請求項1に記載の機器。
【請求項７】
前記ギャップは、最大80mmの範囲である、請求項6に記載の機器。
【請求項８】
前記磁石アセンブリにより生じる前記磁場の前記磁場強度は、最大0.1Tの範囲である、請求項1に記載の機器。
【請求項９】
前記ギャップは、最大200mmの範囲である、請求項8に記載の機器。
【請求項１０】
前記1または2以上のワークピースは、200mm以上の直径または横方向寸法を有する、ウェハまたはパネル基板を有する、請求項1に記載の機器。
【請求項１１】
前記磁石アセンブリにより生じる前記磁場の前記フィールド均一性は、前記1または2以上のワークピースの直径または主要横寸法にわたって5%変動率未満である、請求項5に記載の機器。
【請求項１２】
前記磁石アセンブリにより生じる前記磁場の前記フィールド均一性は、前記1または2以上のワークピースの直径または主要横寸法にわたって2%変動率以下である、請求項5に記載の機器。
【請求項１３】
前記第1の磁石および前記第2の磁石の少なくとも一つは、永久磁石または電磁石である、請求項1に記載の機器。
【請求項１４】
前記第1および第2の磁石は、電磁石である、請求項13に記載の機器。
【請求項１５】
前記第1の磁石および前記第2の磁石の各々のコイル巻線は、少なくとも一つの電源により、独立に給電され、制御される、請求項14に記載の機器。
【請求項１６】
前記磁石アセンブリは、さらに、
前記第1および第2の磁石を取り付け磁場回路を完成させるHフレームを有する、請求項14に記載の機器。
【請求項１７】
前記磁石アセンブリは、さらに、
前記第1の磁石の第1の磁極に近接して配置され、前記1または2以上のワークピースに隣接して配置された、第1の磁極ピースと、
前記第2の磁石の第2の磁極に近接して配置され、前記1または2以上のワークピースに隣接して配置された、第2の磁極ピースと、
を有する、請求項14に記載の機器。
【請求項１８】
1または2以上のワークピースを磁化する機器であって、
1または2以上のワークピースを支持するように構成されたワークピースホルダであって、前記1または2以上のワークピースは、少なくとも一つの略平坦な表面を有する、ワークピースホルダと、
第1の磁石および第2の磁石を有し、該第1および第2の磁石は、各磁石の反対の磁極の間にギャップを定める磁石アセンブリであって、前記1または2以上のワークピースの前記平坦な表面に対して略垂直な磁場を発生するように配置された磁石アセンブリと、
を有し、
前記磁石アセンブリは、10cm2を超える面積にわたって、前記1または2以上のワークピースの前記平坦な表面に対して略垂直な磁場を発生する、機器。
【請求項１９】
1または2以上のワークピースを磁化する方法であって、
磁石アセンブリに取り付けられた磁石組の反対の磁極の間のギャップ内のワークピースホルダに、1または2以上のワークピースを配置するステップと、
前記1または2以上のワークピースの暴露された平坦な表面に対して略垂直な磁場を発生させるステップと、
前記1または2以上のワークピースの各々の上の層を磁化するステップと、
10ワークピース／hを超えるワークピーススループットを得るステップと、
を有し、
前記磁石アセンブリにより生じる前記磁場のフィールド均一性は、前記1または2以上のワークピースの直径または主要横寸法にわたって、10%変動率未満であり、前記%変動率は、少なくとも一つのワークピースにわたる前記磁場強度の最大変化量を、前記少なくとも一つのワークピースにわたる平均磁場強度で除算した値として測定され、または
前記磁石アセンブリは、10cm2を超える面積にわたって、前記1または2以上のワークピースの前記平坦な表面に対して略垂直な磁場を発生する、方法。
【請求項２０】
前記磁石アセンブリにより生じる前記磁場強度は、最大3Tの範囲である、請求項19に記載の方法。
【請求項２１】
1または2以上のワークピースを磁気的にアニールする機器であって、
1または2以上のワークピースを支持するように構成されたワークピースホルダであって、前記1または2以上のワークピースは、少なくとも一つの略平坦な表面を有する、ワークホルダと、
前記1または2のワークピースをアニール温度まで昇温するように構成されたワークピース加熱システムと、
第1の磁石および第2の磁石を有し、前記第1および第2の磁石は、各磁石の反対の磁極の間にギャップを定める磁石アセンブリであって、前記1または2以上のワークピースの前記平坦な表面に対して略垂直な磁場を発生するように構成された、磁石アセンブリと、
を有し、
前記磁石アセンブリにより生じる前記磁場のフィールド均一性は、前記1または2以上のワークピースの直径または主要横方向寸法にわたって10%変動率未満であり、
前記%変動率は、少なくとも一つのワークピースにわたる前記磁場強度の最大変化量を、前記少なくとも一つのワークピースにわたる平均磁場強度で除算した値として測定される、機器。
【請求項２２】
前記1または2以上のワークピースは、10以下のワークピースを有する、請求項21に記載の機器。
【請求項２３】
前記1または2以上のワークピースは、単一のワークピースである、請求項21に記載の機器。
【請求項２４】
前記磁石アセンブリにより生じる前記磁場の前記磁場強度は、最大2Tの範囲である、請求項21に記載の機器。
【請求項２５】
前記ギャップは、最大200mmの範囲である、請求項21に記載の機器。
【請求項２６】
前記1または2以上のワークピースは、200mm以上の直径または横方向寸法を有する、ウェハまたはパネル基板を有する、請求項21に記載の機器。
【請求項２７】
前記磁石アセンブリにより生じる前記磁場の前記フィールド均一性は、前記1または2以上のワークピースの直径または主要な横方向寸法にわたって2%変動率未満である、請求項26に記載の機器。
【請求項２８】
前記第1および第2の磁石は、電磁石である、請求項21に記載の機器。
【請求項２９】
前記第1の磁石および前記第2の磁石の各々のコイル巻線は、少なくとも一つの電源により、独立に給電され、制御される、請求項28に記載の機器。
【請求項３０】
前記磁石アセンブリは、さらに、
前記第1および第2の磁石を取り付け前記磁場回路を完成させるHフレームと、
前記第1の磁石の第1の磁極に近接して配置され、前記1または2以上のワークピースに隣接して配置された、第1の磁極ピースと、
前記第2の磁石の第2の磁極に近接して配置され、前記1または2以上のワークピースに隣接して配置された、第2の磁極ピースと、
を有する、請求項28に記載の機器。
【請求項３１】
さらに、
真空環境に前記基板ホルダおよび1または2以上のワークピースを配置する内部空間を定める真空チャンバ
を有し、
前記真空チャンバは、前記第1および第2の磁石の間の前記ギャップ内に配置される、請求項21に記載の機器。
【請求項３２】
前記真空チャンバは、前記真空環境を、10-7Torrから10Torrの範囲の圧力に維持する、請求項31に記載の機器。
【請求項３３】
前記真空チャンバは、ガス供給システムに結合され、該ガス供給システムは、前記真空環境にガスを供給するように構成される、請求項31に記載の機器。
【請求項３４】
前記ガスは、不活性ガスまたは還元性ガスを含む、請求項33に記載の機器。
【請求項３５】
前記アニール温度は、最大600℃の範囲である、請求項21に記載の機器。
【請求項３６】
前記ワークピース加熱システムは、放射、伝導、伝達、誘導、または2もしくは3以上の加熱機構の任意の組み合わせにより、前記1または2以上のワークピースを加熱するように構成される、請求項21に記載の機器。
【請求項３７】
前記ワークピース加熱システムは、プログラム的に温度制御器に結合され、
前記1または2以上のワークピースの各々の温度を、アニール温度を含む所定の温度範囲まで、制御可能に昇温するように構成される、請求項21に記載の機器。
【請求項３８】
前記ワークピース加熱システムは、前記ワークピースホルダに結合された、または前記真空チャンバに結合された、抵抗加熱素子を有し、
前記真空チャンバの内部で、前記ワークピースホルダおよび1または2以上のワークピースが取り付けられ、または両方が結合される、請求項21に記載の機器。
【請求項３９】
前記ワークピース加熱システムは、前記1または2以上のワークピースの少なくとも一部に、エネルギービームを照射し、前記1または2以上のワークピースの前記平坦な表面にわたって、前記エネルギービームを走査するように配置された電磁源を有する、請求項21に記載の機器。
【請求項４０】
1または2以上のワークピースを磁化する方法であって、
磁石アセンブリに取り付けられた磁石組の反対の磁極の間のギャップ内のワークピースホルダに、1または2以上のワークピースを配置するステップと、
前記1または2以上のワークピースの暴露された平坦な表面に対して略垂直な磁場を発生するステップと、
前記1または2以上のワークピースの各々の上の層を磁化するステップと、
前記磁化するステップの前、ステップ中、またはステップ後に、前記1または2以上のワークピースの温度を、最大600℃の範囲のアニール温度まで昇温することにより、前記1または2以上のワークピースを熱処理するステップと、
10ワークピース／hを超えるワークピーススループットを得るステップと、
を有し、
前記磁石アセンブリによる生じる前記磁場のフィールド均一性は、前記1または2以上のワークピースの直径または主要横寸法にわたって、10%変動率未満であり、前記%変動率は、少なくとも一つのワークピースにわたる前記磁場強度の最大変化量を、前記少なくとも一つのワークピースにわたる平均磁場強度で除算した値として測定され、または
前記磁石アセンブリは、10cm2を超える面積にわたって、前記1または2以上のワークピースの前記平坦な表面に対して略垂直な磁場を発生する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、微小電子ワークピースを処理する磁化システムおよび方法に関し、特に、電子装置用途のワークピースに関する材料を磁化するシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アニール処理を有しまたは有しない磁化機器は、電子装置用途に重要である。特に、従来の相補型金属酸化物半導体（CMOS）ロジック系小型電子ワークピースと互換性のある、磁気抵抗ランダムアクセスメモリ（MRAM）装置を製造する際に必要となる。ワークピースを連続的に磁気的にアニールするため、ワークピースの磁区、例えば磁化層は、予め定められた磁場において、結晶が冷却の際に共通の方向に配向される十分に長い時間の間、所定の温度に維持される必要がある。このプロセスは、「ソーク（soak）」とも称され、ワークピースを所定の温度に保持したまま、ワークピースの酸化を抑制するため、不活性、還元性、または真空の環境において実施される。
【０００３】
磁化機器および磁気アニール機器は、通常、バッチモードで作動し、すなわち複数のワークピースが同時にアニールされ、一連のステップが実施される。例えば、これらのステップは、通常0.02から7T（テスラ）の間の磁場の存在下で、ワークピースを加熱し、ソークし、および冷却するステップを有する。MRAM装置の製造コストは、磁気アニールツールに関係し、生産性（単位時間に製造される許容可能な装置数）は、密度（単位ワークピース当たりの装置の数）、スループット（単位時間当たりのワークピース）、および歩留まり（処理された装置全体に全体に対する許容可能な装置の比率）の積であり、全体の熱／アニールサイクルにより定められる。
【０００４】
従来、磁気アニールシステムは、長い温度立ち上げおよび立ち下げサイクル時間を有し、これはスループットの低下につながる。また、製造設備の建築面積は、割り増しであり、ワークピースのスループットは、連続的な実施に重要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本技術は、微小電子ワークピースを処理する磁化システムおよび方法に関し、特に、電子装置用途のワークピースにおいて、材料を磁化するシステムおよび方法に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ある実施例では、1または2以上のワークピースを磁化し、必要な場合アニールする機器、および該機器を作動する方法が記載される。当該機器は、1または2以上のワークピースを支持するように構成されたワークピースホルダであって、前記1または2以上のワークピースは、少なくとも一つの略平坦な表面を有する、ワークホルダと、第1の磁石および第2の磁石を有し、前記第1および第2の磁石は、各磁石の反対の磁極の間にギャップを定める磁石アセンブリであって、前記1または2以上のワークピースの前記平坦な表面に対して略垂直な磁場を発生するように構成された、磁石アセンブリと、を有する。
【０００７】
別の実施例では、1または2以上のワークピースを磁化する機器が記載される。当該機器は、1または2以上のワークピースを支持するように構成されたワークピースホルダであって、前記1または2以上のワークピースは、少なくとも一つの略平坦な表面を有する、ワークピースホルダと、第1の磁石および前記第2の磁石を有し、該第1および第2の磁石は、各磁石の反対の磁極の間にギャップを定める磁石アセンブリであって、前記1または2以上のワークピースの前記平坦な表面に対して略垂直な磁場を発生するように配置された磁石アセンブリと、を有し、前記磁石アセンブリにより生じる前記磁場のフィールド均一性は、前記1または2以上のワークピースの直径または主要横寸法にわたって、10%変動率未満であり、前記%変動率は、少なくとも一つのワークピースにわたる前記磁場強度の最大変化量を、前記少なくとも一つのワークピースにわたる平均磁場強度で除算した値として測定される。
【０００８】
別の実施例では、1または2以上のワークピースを磁化する機器が記載される。当該機器は、1または2以上のワークピースを支持するように構成されたワークピースホルダであって、前記1または2以上のワークピースは、少なくとも一つの略平坦な表面を有する、ワークピースホルダと、第1の磁石および前記第2の磁石を有し、該第1および第2の磁石は、各磁石の反対の磁極の間にギャップを定める磁石アセンブリであって、前記1または2以上のワークピースの前記平坦な表面に対して略垂直な磁場を発生するように配置された磁石アセンブリと、を有し、前記磁石アセンブリは、10cm2を超える面積にわたって、前記1または2以上のワークピースの前記平坦な表面に対して略垂直な磁場を発生する。
【０００９】
別の実施例では、1または2以上のワークピースを磁化する方法が記載される。当該方法は、磁石アセンブリに取り付けられた磁石組の反対の磁極の間のギャップ内のワークピースホルダに、1または2以上のワークピースを配置するステップと、
前記1または2以上のワークピースの暴露された平坦な表面に対して略垂直な磁場を発生するステップと、前記1または2以上のワークピースの各々の上の層を磁化するステップと、必要な場合、前記磁化するステップの前、ステップ中、またはステップ後に、前記1または2以上のワークピースを熱処理するステップと、10ワークピース／hを超えるワークピーススループットを得るステップと、を有し、前記磁石アセンブリによる生じる前記磁場のフィールド均一性は、前記1または2以上のワークピースの直径または主要横寸法にわたって、10%変動率未満であり、前記%変動率は、少なくとも一つのワークピースにわたる前記磁場強度の最大変化量を、前記少なくとも一つのワークピースにわたる平均磁場強度で除算した値として測定され、または前記磁石アセンブリは、10cm2を超える面積にわたって、前記1または2以上のワークピースの前記平坦な表面に対して略垂直な磁場を発生する。
【００１０】
別の実施例では、1または2以上のワークピースを磁気的にアニールする機器、および当該機器を作動する方法が記載される。当該機器は、1または2以上のワークピースを支持するように構成されたワークピースホルダであって、前記1または2以上のワークピースは、少なくとも一つの略平坦な表面を有する、ワークホルダと、前記1または2のワークピースをアニール温度まで昇温するように構成されたワークピース加熱システムと、第1の磁石および第2の磁石を有し、前記第1および第2の磁石は、各磁石の反対の磁極の間にギャップを定める磁石アセンブリであって、前記1または2以上のワークピースの前記平坦な表面に対して略垂直な磁場を発生するように構成された、磁石アセンブリと、を有する。
【００１１】
さらに別の実施例では、1または2以上のワークピースを磁化する方法が記載される。当該方法は、磁石アセンブリに取り付けられた磁石組の反対の磁極の間のギャップ内のワークピースホルダに、1または2以上のワークピースを配置するステップと、前記1または2以上のワークピースの暴露された平坦な表面に対して略垂直な磁場を発生するステップと、前記1または2以上のワークピースの各々の上の層を磁化するステップと、前記磁化するステップの前、ステップ中、またはステップ後に、前記1または2以上のワークピースの温度を、最大600℃の範囲のアニール温度まで昇温することにより、前記1または2以上のワークピースを熱処理するステップと、10ワークピース／hを超えるワークピーススループットを得るステップと、を有し、前記磁石アセンブリによる生じる前記磁場のフィールド均一性は、前記1または2以上のワークピースの直径または主要横寸法にわたって、10%変動率未満であり、前記%変動率は、少なくとも一つのワークピースにわたる前記磁場強度の最大変化量を、前記少なくとも一つのワークピースにわたる平均磁場強度で除算した値として測定され、または前記磁石アセンブリは、10cm2を超える面積にわたって、前記1または2以上のワークピースの前記平坦な表面に対して略垂直な磁場を発生する。
【００１２】
当然のことながら、本願において、異なるステップの記載の順番は、明確化のため提示されている。通常、これらのステップは、いかなる好適な順番でも実施できる。従って、異なる特徴、技術、および構成等の各々が、本開示の異なる場所に記載されていても、概念の各々は、相互に独立に、あるいは相互憎み合わせて実施することができる。従って、本発明は、多くの異なる方法で実施され、考察される。
【００１３】
このサマリーの記載は、各実施例、および／または本開示もしくは請求項に記載の発明の付加的に新たな態様を指定するものではないことが留意される。むしろ、本サマリーは、異なる実施例および従来の技術を超える新規な対応点の予備的な考察のみを提供する。本発明および実施例の追加の詳細な、および／または可能な観点に関し、読者は、さらに以下に示すような、本開示の詳細な説明および対応する図面の記載に導かれる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例による磁化および／または磁気アニールシステムの概略的な代表図である。
【図２】実施例による磁化システムを示した図である。
【図３】別の実施例による磁気アニールシステムを示した図である。
【図４】別の実施例によるワークピースを磁化しまたは磁気アニールする方法を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
各種実施例において、微小電子ワークピースを磁化し、または磁気アニールするシステムおよび方法が示される。1もしくは2以上の特定の細部を含めずに、または他の置換および／もしくは追加の方法、材料、もしくは部材を用いて、各種実施例が実施され得ることは、当業者には認識できる。本発明の各種実施例の態様が曖昧になることを避けるため、他の例では、良く知られた構造、材料、または動作は、詳細に記載されていない。同様に、本発明の十分な理解を提供するため、特定の数、材料、および構成が説明される。しかしながら、本発明は、特定の細部を含めずに実施されてもよい。また、図面に示された各種実施例は、一例を表すためのものであり、スケールは必ずしも示されていないことが理解される。
【００１６】
本明細書を通して、「一実施例」または「ある実施例」という用語は、実施例に関して記載された特定の特徴、構造、材料または特性が、本発明の少なくとも一つの実施例において、含まれることを意味する。ただし、これらが全ての実施例に存在することを表すものではない。従って、本明細書を通じて、各種位置における「一つの実施例」または「ある実施例」という用語は、必ずしも本発明の同じ実施例を表していない。また、1または2以上の実施例では、特定の特徴、構造、材料、または特性は、任意の好適な方法で組み合わされてもよい。別の実施例では、各種追加の層および／または構造が含まれ、および／または記載の特徴が省略されてもよい。
【００１７】
本願に使用される「微小電子ワークピース」は、通常、本発明により処理される対象物を表す。微小電子ワークピースは、特に半導体または他の電子装置のような装置の、いかなる材料部分または構造を含んでもよく、例えば、半導体基板のようなベース基板構造、または薄膜のような、ベース基板構造の上の層であってもよい。従って、ワークピースは、いかなる特定のベース構造、下地層もしくは上層、またはパターン化物もしくは未パターン化物に限定されることを意図するものではなく、むしろ、任意のそのような層またはベース構造、ならびに層および／またはベース基板の任意の組み合わせも含むことを意図する。以下の記載では、特定の種類の基板を参照するが、これは、一例を示すためのものであり、限定的なものではない。
【００１８】
既に簡略的に示したように、磁気アニールシステムは、長い温度立ち上げおよび立ち下げサイクル時間を有し、これはスループットの低下につながる。また、製造設備の建築面積は、割り増しであり、ワークピースのスループットは、連続的な実施に重要である。いくつかの実施例では、磁化システムおよび磁気アニールシステムは、単一のワークピース処理用、または複数のワークピース処理用として記載される。ワークピースの数は、10以下である。いくつかの追加の実施例では、磁化システムおよび磁気アニールシステムは、同時フルワークピース処理用として記載される。また、いくつかの追加の実施例では、磁化システムおよび磁気アニールシステムは、ワークピースの垂直磁化処理用に記載される。各種実施例による、システムを作動する方法についても記載される。
【００１９】
従って、以下、図面が参照される。いくつかの図を通じて、同様の符号は、同一のまたは対応する部品を表す。図1には、実施例による磁化システムおよび／または磁気アニールシステムの概略的な構成が提供されている。磁化処理システム100は、ワークピースハンドリングチャンバ130に結合された、磁化処理チャンバ110を有し、ワークピースハンドリングチャンバ130は、ワークピースベイ（bay）134から1または2以上のワークピースを受容し、ワークピースハンドラ132を用いて1または2以上のワークピースを搬送するように構成される。磁化チャンバ110は、クラスタツールプラットフォームを含む、他のプラットフォーム構造に結合され得る。
【００２０】
磁化処理チャンバ130は、ワークピースの磁化処理、またはワークピースの磁気アニール処理を実施するように構成され得る。ワークピースは、磁区を有し、または磁性材料で構成された層を有する。磁性材料は、コバルト、白金、鉄、マンガン、ニッケル、クロム、バナジウム等のような金属で構成された金属合金を含む。磁化処理チャンバ110は、磁気アセンブリ120を有し、磁気アセンブリ120は、1または2以上の磁石122と、磁性回路124（例えば、H-フレーム）とを有し、これに1または2以上の磁石が取り付けられる。磁気処理システム100は、単一のワークピース処理用、または複数のワークピース処理用に構成され得る。ワークピースの数は、10以下である。ワークピースの数は、（以下に記載される）1または2以上の磁石の配置により生じるギャップのサイズに依存し得る。
【００２１】
磁化処理システム100は、同時のフルワークピース処理用に構成され得る。磁石アセンブリにより生じる磁場のフィールド均一性は、1または2以上のワークピースの直径または主要横寸法にわたって、10%変動率未満である。ここで、%変動率は、少なくとも一つのワークピースにわたる磁場強度の最大変化量を、少なくとも一つのワークピースにわたる平均磁場強度で除算した値として測定される。フィールド均一性は、5%未満とすることができ、または2%以下とすることができる。
【００２２】
磁化処理システム100は、ワークピースの垂直磁化処理用に構成され得る。磁場は、10cm2を超え最大ワークピースのフル面積までにおける、1または2以上のワークピースの少なくとも一つの略平坦な表面に対して、垂直配向を有するように設計される。
【００２３】
図2には、実施例による磁化システム200を示す。磁化システム200は、1または2以上のワークピース250を保持するように構成されたワークピースホルダ（図示されていない）を有し、1または2以上のワークピース250は、少なくとも一つの略平坦な表面252を有する。また、磁化システム200は、第1の磁石221および第2の磁石222を有する磁石アセンブリ220を有する。第1および第2の磁石221、222は、各磁石の対向する極極の間にギャップ255を定める。磁石アセンブリは、1または2以上のワークピース250の平坦な表面252に対して略垂直な磁場225を発生するように配置される。1または2以上のワークピース250は、ウェハまたはパネル基板を有し、これは、100mm以上または200mm以上の直径もしくは横寸法を有する。
【００２４】
磁石アセンブリは、最大3T（テスラ）のフィールド強度を有する磁場225を発生する。あるいは、磁場強度は、最大2T、または1T、または0.1Tの範囲であってもよい。磁化システム200は、単一のワークピース処理用、または複数のワークピース処理用に構成され得る。ワークピースの数は、10以下である。ワークピースの数は、1または2以上の磁石の配置により生じるギャップ255のサイズに依存し得る。例えば、ギャップ255は、2T磁場の場合、最大20mmの範囲であり、従って、単一のワークピースの空間が提供される。別の例では、ギャップ255は、1Tの磁場の場合、最大80mmの範囲であり、従って、最大5ワークピースの空間が提供される。また、別の例では、ギャップ255は、0.1Tの磁場の場合、最大200mmの範囲であり、従って、最大10ワークピースの空間が提供される。
【００２５】
磁化システム200は、同時フルワークピース処理用に構成され得る。磁石アセンブリにより発生する磁場のフィールド均一性は、1または2以上のワークピースの直径または主要横寸法にわたって、10%変動率未満である。ここで、%変動率は、少なくとも一つのワークピースにわたる磁場強度の最大変化量を、少なくとも一つのワークピースにわたる平均磁場強度で除算した値として測定される。フィールド均一性は、5%未満とすることができ、または2%以下とすることができる。
【００２６】
磁化システム200は、ワークピースの垂直磁化処理用に構成され得る。磁場は、10cm2を超え最大ワークピースのフル面積までにおける、1または2以上のワークピースの少なくとも一つの略平坦な表面に対して、非平行または垂直な配向を有するように設計される。
【００２７】
磁石アセンブリ220は、第1および第2の磁石221、222を有し、第1の磁石221および第2の磁石222の少なくとも一つは、永久磁石または電磁石である。ある実施例では、第1および第2の磁石221、222は、電磁石である。第1の磁石221および第2の磁石222の各々のコイル巻線は、少なくとも一つの電源260により、独立に給電され制御され得る。電源260は、1または2以上の磁石の個々のコイルに、所望の電力レベルを独立に供給することができる。
【００２８】
磁石アセンブリ220は、第1および第2の磁石221、222を取り付け、磁場回路を完成させるためのHフレーム224を有する。また、第1の磁極ピース231は、第1の磁石221の第1の磁極の近傍に配置され、1または2以上のワークピース250に隣接して設置され、第2の磁極ピース232は、第2の磁石222の第2の磁極の近傍に配置され、1または2以上のワークピース250に隣接して設置される。第1および第2の磁極ピースは231、232は、磁気透過性材料で製作され、これは、電流搬送コイルにより活性化された際に、強力な磁場を支持する。そのような材料はよく知られており、鉄、フェライト、鉄ラミネート、および鉄合金のような強磁性材料、金属ケイ素合金、例えば、ニッケル鉄合金のような、ミューメタル、パーマロイ、またはスーパーマロイ、例えばMETGLASS（登録商標）のようなガラス状金属、が含まれる。磁極の磁性コア材料の透磁率は、ワークピースの平坦な表面に向かう磁場線に誘導されるように調整される。
【００２９】
また、磁化システム200は、電源260に結合された制御器280を有し、これは、磁化システム200の部材から、および部材に、プログラム化指令およびデータを送受信するように構成される。例えば、制御器280は、磁場の形状、配向、強度、強さ等、磁化時間、ならびにこれらの任意の処理パラメータの一時的なおよび／または空間的な変化を制御するようにプログラム化される。
【００３０】
図3には、実施例による磁気アニールシステム300を示す。磁気アニールシステム300は、1または2以上のワークピース350を支持するように構成されたワークピースホルダ345を有し、1または2以上のワークピース350は、少なくとも一つの略平坦な表面352を有する。磁気アニールシステム300は、第1の磁石321および第2の磁石322を有する磁石アセンブリ320を有し、第1および第2の磁石321、322は、各磁石の反対の磁極の間にギャップ355を定め、磁石アセンブリは、1または2以上のワークピース350の平坦な表面352に対して略垂直な磁場325を発生するように構成される。1または2以上のワークピース350は、100mmまたは200mm以上の直径または横方向寸法を有するウェハまたはパネル基板を有する。ワークピースホルダ345は、1または2以上のワークピース350を、上表面に電気的または磁気的に固定するように構成される。
【００３１】
磁石アセンブリは、最大3T（テスラ）のフィールド強度を有する磁場325を発生し得る。あるいは、磁場強度は、最大2T、または1T、または0.1Tの範囲であり得る。磁気アニールシステム300は、単一のワークピースの処理、または複数のワークピースの処理用に構成され、ワークピースの数は、10以下である。ワークピースの数は、1または2以上の磁石の配置により提供されたギャップ355のサイズに依存し得る。例えば、ギャップ355は、2T磁場の場合、最大20mmであってもよく、従って、単一のワークピースのための空間が提供される。別の例では、ギャップ355は、1Tの磁場の場合、最大80mmの範囲であってもよく、従って、最大5つのワークピース用の空間が提供される。別の例では、ギャップ355は、0.1Tの磁場の場合、最大300mmの範囲であり、従って、最大10のワークピースのための空間が提供される。
【００３２】
磁気アニールシステム300は、同時フルワークピース処理用に構成され得る。磁石アセンブリにより生じる磁場のフィールド均一性は、1または2以上のワークピースの直径または主要横方向寸法にわたって10%変動率未満である。ここで、%変動率は、少なくとも一つのワークピースにわたる磁場強度の最大変化量を、少なくとも一つのワークピースにわたる平均磁場強度で除算した値として測定される。フィールド均一性は、5%未満とすることができ、または2%以下とすることができる。
【００３３】
磁気アニールシステム300は、ワークピースの垂直磁化処理用に構成され得る。磁場は、10cm2を超え最大ワークピースのフル面積までにおける、1または2以上のワークピースの少なくとも一つの略平坦な表面に対して、非平行または垂直な配向を有するように設計される。
【００３４】
磁石アセンブリ320は、第1および第2の磁石321、322を有し、第1の磁石321および第2の磁石322の少なくとも一つは、永久磁石または電磁石である。ある実施例では、第1および第2の磁石321、322は、電磁石である。第1の磁石321および第2の磁石322の各々のコイル巻線は、少なくとも一つの電源360により、独立に給電され制御され得る。電源360は、1または2以上の磁石の個々のコイルに、所望の電力レベルを独立に供給することができる。
【００３５】
磁石アセンブリ320は、第1および第2の磁石321、322を取り付け、磁場回路を完成させるためのHフレーム224を有する。また、第1の磁極ピース331は、第1の磁石321の第1の磁極の近傍に配置され、1または2以上のワークピース350に隣接して設置され、第2の磁極ピース332は、第2の磁石322の第2の磁極の近傍に配置され、1または2以上のワークピース350に隣接して設置される。第1および第2の磁極ピースは331、332は、磁気透過性材料で製作され、これは、電流搬送コイルにより活性化された際に、強力な磁場を支持する。そのような材料はよく知られており、鉄、フェライト、鉄ラミネート、および鉄合金のような強磁性材料、金属ケイ素合金、例えば、ニッケル鉄合金のような、ミューメタル、パーマロイ、またはスーパーマロイ、例えばMETGLASS（登録商標）のようなガラス状金属、が含まれる。磁極の磁性コア材料の透磁率は、ワークピースの平坦な表面に向かう磁場線に誘導されるように調整される。
【００３６】
図3に示すように、磁気アニールシステム300は、内部空間を定め、基板ホルダ345および1または2以上のワークピース350を真空環境に配置する、真空チャンバ340を有し、該真空チャンバ340は、第1および第2の磁石321、322の間のギャップ355内に配置される。真空チャンバ340は、真空ポンプ342に結合され、真空チャンバ340が減圧される。また、真空チャンバ340は、ガス供給システム344に結合され、1または2以上のワークピース350の処理前、処理中、または処理後に、ガスの流れが受容される。真空ポンプ342は、10-7Torrから10Torrの圧力に、真空チャンバ340内の真空環境を維持し得る。ガス供給システム344は、不活性ガスまたは還元性ガスを真空チャンバ340に供給し得る。
【００３７】
磁気アニールシステム300は、さらに、1または2以上のワークピース350をアニール温度まで昇温するように構成されたワークピース加熱システムを有し、この温度は、最大600℃の範囲である。ワークピース加熱システムは、放射、伝導、伝達、誘導、または2もしくは3以上の加熱機構の任意の組み合わせにより、1または2以上のワークピース350を加熱し得る。ワークピース加熱システムは、ワークピースホルダ（図3に示されている）または真空チャンバ340に結合された抵抗加熱素子352を有し、真空チャンバ340の中で、ワークピースホルダ345と、1または2以上のワークピース350とが取り付けられ、または両者が結合される。あるいは、ワークピース加熱システムは、1または2以上のワークピース350の少なくとも一部に、エネルギービームを照射するように配置された電磁源を有し、エネルギービームは、1または2以上のワークピース350の平坦な表面にわたって走査される。ワークピース加熱システムは、温度制御器370に結合され、該温度制御器370は、1または2以上のワークピース350の各々の温度を、アニール温度を含む所定の温度範囲に制御可能に昇温するようにプログラム的に構成される。
【００３８】
また、磁気アニールシステム300は、電源360、温度制御器370、真空チャンバ340、真空ポンプ342、およびガス供給システム344に結合された制御器380を有し、該制御器は、磁化システム200の部材に、および部材から、プログラム化指令およびデータを送受信するように構成される。例えば、制御器380は、磁場形状、配向、強度、強さ等、磁気アニール時間、圧力、温度、ガス流速、ならびにこれらの任意のプロセスパラメータの一時的なおよび／または空間的な変化を、制御するようにプログラム化されてもよい。
【００３９】
以下、図4を参照して、さらに別の実施例による、ワークピースを磁化し、または磁気アニール処理する方法400を示す。方法400は、410において、磁石アセンブリに取り付けられた磁石組の対向する磁極の間のギャップ内のワークピースホルダに、1または2以上のワークピースを配置するステップと、420において、1または2以上のワークピースの暴露された表面に対して略垂直な磁場を発生させるステップと、430において、1または2以上のワークピースの各々の上の層を磁化するステップと、必要な場合、440において、磁化の前、磁化中、または磁化後、1または2以上のワークピースを熱処理するステップと、450において、10ワークピース／hを超えるワークピーススループットを得るステップと、を含む。ここで、磁石アセンブリにより生じる磁場のフィールド均一性は、1または2以上のワークピースの直径または主要横方向寸法にわたって10%変動率未満である。ここで、%変動率は、少なくとも一つのワークピースにわたる磁場強度の最大変化量を、少なくとも一つのワークピースにわたる平均磁場強度で除算した値として測定される。または磁石アセンブリは、10cm2を超える面積にわたる1または2以上のワークピースの平坦な表面に対して略垂直な磁場を発生する。
【００４０】
以下の特許請求の範囲において、任意の従属する限定は、任意の独立請求項に依存する。
【００４１】
前述の記載では、処理システムの特定の形状、各種部材およびそれに使用されるプロセスの記載のような、特定の細部について説明した。ただし、記載された技術は、これらの特定の細部から離れた他の実施例において、実施されてもよいこと、およびそのような細部は、説明目的のためであり、限定的なものではないことに留意する必要がある。示された実施例は、添付図面を参照して示されている。同様に、完全な理解を提供する説明の目的で、特定の数、材料、および構成が示されている。ただし、実施例は、そのような特定の細部を含まずに実施されてもよい。実質的に同じ機能構成を有する部材は、同様の参照符号により表されており、従って、冗長な任意の記載は、省略され得る。
【００４２】
各種実施例の理解を支援する、複数の別個の動作として、各種技術について説明した。記載の順番は、これらの動作が必ずしも記載の順番であることを示すものと解してはならない。実際、これらの動作は、提供順に実施される必要はない。記載の動作は、記載された実施例とは異なる順番で実施されてもよい。各種追加の動作が実施され、および／または追加の実施例では、動作は、省略されてもよい。
【００４３】
「基板」または「対象基板」と言う用語は、本発明により処理される対象を、一般的に表すものとして使用される。基板は、任意の材料部分または装置の構造、特に半導体または他の電子機器装置を有してもよく、例えば、半導体ウェハ、レチクルのようなベース基板構造、または薄膜のような、ベース基板構造上のもしくはこれを覆う層であってもよい。従って、基板は、いかなる特定のベース構造、下地層、被覆層、パターン化もしくは被パターン化にも限定されず、むしろ任意のそのような層またはベース基板、および層および／もしくはベース構造の任意の組み合わせを含むことが考慮される。記載では、特定の種類の基板が参照される。ただし、これは単なる例示目的である。
【００４４】
また、本発明と同じ目的を得るため、前述の示された技術の動作に、多くの変更が可能であることは、当業者には明らかである。そのような変更は、開示の範囲に網羅されることが意図される。従って、本発明の実施例の前述の記載は、限定されることを意図するものではない。むしろ、本発明の実施例に対する任意の限定は、以下の特許請求の範囲に記載されている。
【図１】
2020504450.tif 000003
【図２】
2020504450.tif 000004
【図３】
2020504450.tif 000005
【図４】
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【国際調査報告】
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2020504450.tif 000008
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