JP4979165B2

JP4979165B2 - 磁気抵抗素子の感応特性評価装置

Info

Publication number: JP4979165B2
Application number: JP2001253232A
Authority: JP
Inventors: 善彦横山; 孝昭河合; 和彦沖田
Original assignee: Tohoku Steel Co Ltd
Current assignee: Tohoku Steel Co Ltd
Priority date: 2001-08-23
Filing date: 2001-08-23
Publication date: 2012-07-18
Anticipated expiration: 2021-08-23
Also published as: JP2003069111A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば半導体からなるウエハに集積して形成された磁気抵抗素子の感応特性を評価する評価装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の磁気抵抗素子は内部の磁化方向に対する外部磁界の横切り方向により、その電気抵抗が変化することから、その内部の磁化方向を二値の情報に対応させることで、磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM)の１つのメモリセルとしての応用が期待されている。この種のMRAMは、いわゆるDRAMなどの内部メモリやハードディスクなどの外部メモリに比べて優れた性能を発揮することが可能であり、近年、MRAMの開発が盛んに行われている。
【０００３】
この種の磁気抵抗素子にはスピン依存トンネル効果(TMR効果)を利用したTMR素子が使用され、TMR素子は主として強磁性層、絶縁層および強磁性層の３層構造をなしている。そして、MRAMの１つのメモリセルを構成するTMR素子は半導体からなるウエハ上に集積して形成されるため、個々のTMR素子の検査、つまり、その感応特性の評価はウエハ上にTMR素子を形成した段階のMRAMの製造途中にて実施するが好ましく、これにより、不良のTMR素子を早期に除外でき、MRAMの歩留まりの向上を図ることができる。
【０００４】
ところで、上述したTMR素子の感応特性評価装置はたとえばその一例が特開平9-283578号公報に開示されているが、この公知の評価装置は、一対のソレノイドにより磁極間に形成される磁界に対して、TMR素子からの出力を取出すプローブの配置のみを規定しているに過ぎない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
それゆえ、公知の評価装置にあっては、ウエハを載置するテーブルを有したＸＹＺステージと、ソレノイドとの関係が具体的ではなく、その実現性に乏しい。すなわち、TMR素子の感応特性評価を高精度に実施するには、ウエハの表面に沿ってTMR素子を横切るような磁界を均一に形成する必要があるが、このためには、ウエハの直上にて一対の磁極を水平方向に対向配置する一方、これら磁極間の磁気ギャップを大きく確保しなければならない。
【０００６】
しかしながら、磁気ギャップの拡大に伴い、磁極間に所望の磁界強度を有した均一磁界を安定して発生させるには大径のソレノイドが必要不可欠となり、このようなソレノイドの大径化は、ソレノイドとＸＹＺステージ上のウエハとの干渉を招き、ウエハの移動範囲を大きく制約する。この結果、公知の感応特性評価装置では、ウエハ上の全てのTMR素子に対して感応特性評価を実施するのは非常に困難である。
【０００７】
また、高精度な感応特性の評価のためには、TMR素子を横切る磁界を正確に形成し、また、TMR素子に対するプローブの接触を確実に保証すべきであるが、これらを実現するための工夫に関しても、公知の感応特性評価装置は何等開示していない。
本発明は、上述の事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは、磁気抵抗素子の感応特性評価を高精度に実施するうえで、高い実現性を有する磁気抵抗素子の感応特性評価装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の磁気抵抗素子の感応特性評価装置は、多数の磁気抵抗素子が形成されたウエハを載置し、このウエハを所定温度まで加熱可能なウエハテーブルと、ウエハテーブルを前後左右上下の３軸方向に加え、水平面内にて回転させることで、ウエハの任意の磁気抵抗素子を検査位置に位置付けて検査対象素子とするテーブル移動手段と、検査位置の上方に配置され、検査対象素子を任意の方向に横切る水平な外部磁界を形成する電磁石ユニットであって、検査位置上方の水平面に配置され、対向する一対のコアおよびこれらコアにそれぞれ装着されたソレノイドを有する電磁石と、各コアから検査位置に向けてそれぞれ延び、ソレノイドよりも下方且つ検査位置の直上方にて互いに近接する先端部及び冷却器を設置する受け面を有した一対の延長磁路形成部材と、一対の延長磁路形成部材における先端部の端面にてそれぞれ形成され、水平方向に互い近接対向した一対の磁極と、一方の磁極に隣接して配置されるセンサホルダに備えられ、一対の磁極間の磁極強度を測定するためのホール素子と、前記センサホルダを備え、前記ホール素子を備えた側の延長磁路形成部材の前記受け面に配置され、ホール素子を冷却する冷却器とを含む電磁石ユニットと、外部磁界に対する検査対象素子の感応出力を取出すためのプローブホルダであって、検査位置にて検査対象素子の入出力端子に電気的に接触可能且つ検査対象素子に所望の入力を印加可能な複数のプローブを含み、これらプローブを一対の磁極間の間隙を通じて支持するプローブホルダとを備える（請求項１）。
【０００９】
すなわち、請求項１の電磁石ユニットは、検査位置上方の水平面に配置され、対向する一対のコアおよびこれらコアにそれぞれ装着されたソレノイドを有する電磁石と、各コアから検査位置に向けてそれぞれ延び、ソレノイドの径方向でみて先端同士がソレノイドの外周を越えた検査位置の直上にて磁極として近接対向する延長磁路形成部材とを含んでいる。
【００１０】
上述の感応特性評価装置によれば、電磁石の一対の磁極はそのソレノイドの外周よりもウエハテーブル側に位置付けられているので、ウエハテーブル上のウエハはソレノイドと干渉することなく、テーブル移動手段によりウエハ上の任意の磁気抵抗素子を検査位置に位置付け可能となる。
【００１１】
ホール素子はその出力が温度上昇により変化するが、電磁石ユニットは冷却器を含んでいるので、この冷却器によりホール素子が冷却されることで、ホール素子の出力は電磁石が形成する磁界の強度を正確に示すことになる。
具体的には、冷却器（請求項２）は、前記延長磁路形成部材の前記受け面に密着し、内部に冷媒通路を有した冷却ブロックと、ホール素子の熱を冷却ブロックに伝達する熱伝達経路とを含むことができる。この場合、ホール素子は冷却ブロックにより熱伝達経路を介して冷却され、その温度上昇が抑制される。
【００１２】
より好ましくは、冷却ブロック（請求項３）は、各延長磁路形成部材の先端間に跨って装着される形状をなし、上下方向に貫通して一対の磁極間に臨む挿通孔を有する。この場合、冷却ブロックの熱容量が大きく確保され、冷却ブロックはホール素子を効率的に冷却する。
さらに、冷却器の前記センサホルダ（請求項４）は、磁極とホール素子との間に断熱層を含んでいるのが好ましい。この場合、断熱層は、延長磁路形成部材からホール素子に伝達される熱を遮断し、ホール素子の加熱を防止する。
【００１３】
プローブホルダ（請求項５，６）は、磁極間にて形成される磁気ギャップまたは冷却ブロックの挿通孔内を延び、その下端面にプローブを備えた中空のプローブ挿入体を有する。このようなプローブ挿入体によれば、延長磁路形成部材や冷却ブロックの存在に拘わりなく、その下端面のプローブを検査対象素子の入出力端子に接触させることができる。
【００１４】
さらに、感応特性評価装置は、プローブ挿入体内を通じて検査対象素子およびプローブの先端を撮像する撮像手段をさらに備えることができ、この撮像手段（請求項７）は、プローブホルダの上方に配置され、プローブ挿入体と同軸の鏡筒およびＣＣＤカメラを有したカメラユニットと、一端にてカメラユニットを支持する一方、他端を中心としてカメラユニットの水平方向の回動を許容する取付けアーム（回動アーム）とを含む。
【００１５】
このようにしてカメラユニットが配置されていると、プローブ挿入体、つまり、プローブホルダの交換時、カメラユニットは取付けアームを介し水平方向に回動されてプローブホルダの上方から退避し、これにより、カメラユニットの存在に拘わりなくプローブホルダへのアクセスが許容される。
感応特性評価装置（請求項８）は、装置ベースと、装置ベースと電磁石ユニットとの間を連結し、電磁石ユニットを支持する支柱と、装置ベースに振動吸収部材を介して支持され、テーブル移動手段およびプローブホルダの荷重を受ける載置台とをさらに備えている。この場合、通電時における電磁石ユニットの振動は振動吸収部材により遮断され、電磁石ユニットの振動が載置台に伝達されることはない。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１を参照すると、磁気抵抗素子の感応特性評価装置は装置ベースとしての基台２を備えており、この基台２は複数の伸縮可能な脚４を介してフロアＦ上に配置されている。なお、基台２の下面には複数のキャスタ６が取付けられ、これらキャスタ６は各脚４が収縮されたときにフロアＦに接地し、評価装置の移動を可能にする。
【００１７】
基台２上には振動吸収部材として６つのエアクッション８が配置されており、これらエアクッション８に載置台としてのステージ台１０が支持されている。ステージ台１０の上方にはウエハテーブル１２が配置され、このウエハテーブル１２の上面は多数の吸着孔（図示しない）を有するサクション面として形成されている。
【００１８】
ウエハテーブル１２はテーブル移動機構１４を介しステージ台１０に支持されている。より詳しくは、テーブル移動機構１４はその下部にＸＹステージ１６を備え、このＸＹステージ１６がステージ台１０上に配置されている。ＸＹステージ１６はその上側および下側にそれぞれ可動ステージ１８，２０を有し、下側の可動ステージ１８は直動ガイド２４を介してステージ台１０に支持され、一方、上側の可動ステージ２０は直動ガイド２４とは直交する直動ガイド２６を介して可動ステージ１８上に支持されてている。
【００１９】
また、可動ステージ１８，２０はその直動ガイド２４，２６と平行に延びるフィードスクリュー２８，３０（図２参照）を備えており，これらフィードスクリュー２８，３０はステップモータ３２，３４にそれぞれ連結されている。ステップモータ３２，３４はフィードスクリュー２８，３０を正逆方向に回転させ、これらフィードスクリュー２８，３０の回転により、上側および下側の可動ステージ１８，２０は水平面内にて互いに直交する２方向、すなわちＸＹ方向に独立して移動することができ、そして、これら可動ステージ１８，２０の移動が組み合わされることで、上側の可動ステージ２０を所望位置に位置付け可能である。
【００２０】
上側の可動ステージ２０上にはＺ軸ステージ３６およびθ軸ステージ３８が順次配置され、そして、θ軸ステージ３８上に吸着／ヒータユニット４０を介して、前述のウエハテーブル１２が取付けられている。
Ｚ軸ステージ３６はジャッキ機構を内蔵し、θ軸ステージ３８を所定の範囲内で昇降させることができる。一方、θ軸ステージ３８は吸着／ヒータユニット４０とともに、ウエハテーブル１２を所定の回転角の範囲内にて回転させることができる。さらに、吸着／ヒータユニット４０はその内部にサクション室および電気ヒータ（何れも図示しない）を内蔵し、サクション室はウエハテーブル１２の吸着孔にサクション圧を供給し、一方、電気ヒータはウエハテーブル１２を所定温度、例えば２００℃まで加熱することができる。
【００２１】
なお、上述したテーブル移動機構１４は測定コントローラ（図示しない）に電気的に接続され、この測定コントローラにより各ステージ１８，２０，３６，３８や吸着／ヒータユニット４０の動作が制御される。
図２に示すようにウエハテーブル１２はＰ₁位置にて、その上面に半導体からなるウエハＷの供給を受ける。ウエハＷはウエハテーブル１２の上面、つまり、サクション面に吸着保持され、そして、ウエハテーブル１２を介してたとえば２００℃に加熱される。この後、ＸＹステージ１６の作動を受け、ウエハテーブル１２はウエハＷとともに、Ｐ₁位置からＰ₂位置を経てＰ₃位置に至るような略Ｌ字状の移動経路を移動する。ウエハＷの移動中、Ｚ軸ステージ３６はθ軸ステージ３８、すなわち、ウエハテーブル１２を降下させているが、Ｐ₃位置にてウエハテーブル１２を上昇させることで、ウエハＷの上面を検査位置レベルに位置付けることができる。
【００２２】
ここで、ウエハＷには、磁気抵抗素子、つまり、前述したTMR素子が集積して形成されており、これらTMR素子は格子状に配列されている。より詳しくは、図３に示すように各TMR素子Ｅはその近傍に所定の配列パターンにしたがって、たとえば４つの入出力端子Ｔを備えており、これら入出力端子ＴはウエハＷの上面に露出した状態にある。なお、入出力端子Ｔを含む個々のTMR素子Ｅの形成領域はたとえば０．４×０．４mmの領域内に収められている。
【００２３】
Ｐ₃位置にあるウエハテーブル１２の直上には、図１に示されるような箱状の電磁石ユニット４２が配置されており、電磁石ユニット４２は、基台２から立設した４本の支柱４４に正方形の枠４６を介して支持されている。図２でみて、電磁石ユニット４２は前述したＰ₂位置とＰ₃位置との間のほぼ中央に位置し、ウエハテーブル１２上のウエハＷの全てのポイントに磁界を印加可能である。
【００２４】
図４および図５に示されるように、電磁石ユニット４２は磁性材料からなる正方形のフレーム４８を有し、このフレーム４８の各内壁からはコア５０がそれぞれ突出されている。これらコア５０は同一の水平面内に配置され、各コア５０にソレノイド５２がそれぞれ装着されている。すなわち、互いに対向するコア５０およびこれらコア５０に装着されたソレノイド５２は電磁石を構成し、電磁石ユニット４２は２つの電磁石を含んでいる。
【００２５】
さらに、各電磁石のソレノイド５２は冷却パイプからなる冷却ジャケット５４によりそれぞれ囲まれており、これら冷却ジャケット５４は冷却パイプに冷媒としての冷却水が供給されることで、対応するソレノイド５２を冷却する。
各電磁石においては、その各コア５０からフレーム４８の中央に向けて延長磁路形成部材、つまり、ヨーク５６がそれぞれ延び、これらヨーク５６の先端はフレーム４８の中央にて近接対向する一対の磁極５８を形成し、各電磁石の一対の磁極５８はその対向方向が互いに直交する。ここで、各対の磁極５８間にはたとえば３０mmの磁気ギャップが形成されている。なお、各電磁石は前述した測定コントローラに電気的に接続され、この測定コントローラにより各電磁石への通電が制御される。磁極５８は、対向する２極を一組として直交する位置に配置され、合計２組でウエハＷの面内に磁界を印加し、２組の磁極が発生する磁界強さの比を変えることにより、任意の方向に磁界を発生させることができる。
【００２６】
ヨーク５６に関して詳述すると、各ヨーク５６はコア５０からソレノイド５２の外周、つまり、フレーム４８の下面を越えて垂直に下降する垂直部分５６_Ｖと、この垂直部分５６_Ｖの下端からフレーム４８の中央に向けて水平に延びる水平部分５６_Ｈとを有し、図５から明らかなように水平部分５６_Ｈはフレーム４８の中央に向けて先細状となっている。したがって、前述した磁極５８はソレノイド５２の径方向でみて、ソレノイド５２の外周よりも下方に位置付けられている。
【００２７】
なお、各コア５０にはヨーク５６側の端部に消磁コイル６０がそれぞれ装着され、これら消磁コイル６０はヨーク５６の残留磁場を除去するために使用される。
さらに、各ヨーク５６の先端部にはその上面に磁極５８に向けて下方に傾斜した受け面６２（図４）が形成され、これらヨーク５６の受け面６２に冷却ブロック６４（図５）が密着した状態で装着されている。
【００２８】
冷却ブロック６４は熱伝導性に優れた真鍮からなり、図６に示されるように下向きの四角錐台形状をなしている。冷却ブロック６４の中央には正方形の挿通孔６６が形成され、挿通孔６６は冷却ブロック６４を上下に貫通している。
挿通孔６６内には隣接する一対の内壁にセンサホルダ６８がそれぞれ取付けられている。これらセンサホルダ６８は長尺なプレート状をなし、冷却ブロック６４の上面から下面を越えて延び、冷却ブロック６４の下方に突出している。
【００２９】
さらに、冷却ブロック６４内には冷媒通路７０が形成されており、冷媒通路７０は冷却ブロック６４の対角線上に位置した角部にそれぞれ開口する入口７２および出口７４を有している。より詳しくは、図７に示されるように冷媒通路７０は入口７２から一対のセンサホルダ６８の近傍を順次通過した後、出口７４に向けて延びている。
【００３０】
なお、図７中、参照符号７６は冷却ブロック６４をヨーク５６の受け面６２に固定するボルトの挿通孔を示し、参照符号７８は冷媒通路７０の形成に使用した孔を閉塞するためのプラグを示している。
冷媒通路７０の入口７２および出口７４には冷却液の導入管８０および排出管８２（図５参照）がそれぞれ接続されており、これら導入管８０および排出管８２が冷却液循環装置（図示しない）に接続されている。したがって、冷却ブロック６４は冷却液循環装置により循環される冷却液の供給を受けて冷却される。
【００３１】
図８に示されるように、冷却ブロック６４が各ヨーク５６の受け面６２に装着されたとき、冷却ブロック６４の上面はヨーク５６における水平部分５６ _Ｈの上面と面一となり、そして、冷却ブロック６４の下面から突出した一対のセンサホルダ６８の下端部は対応するヨーク５６の磁極５８に隣接して位置付けられる。
図９から明らかなように各センサホルダ６８は熱伝導性に優れた真鍮製のホルダプレート８４を有し、ホルダプレート８４は冷却ブロック６４の内面からヨーク５６の磁極５８に亘って密着し、冷却ブロック６４に取付けねじ（図示しない）を介して固定されている。ホルダプレート８４は耐熱性を有したカバー８６により覆われ、カバー８６とホルダプレート８４との間にて素子基板８８の挿入空間が形成されている。素子基板８８は熱伝導性に優れた材料からなり、その下端にホール素子９０を有している。ホール素子９０は磁極５８間に形成される磁界強度を測定し、その測定結果が素子基板８８を介して測定コントローラに出力される。これにより、測定コントローラはホール素子９０からの出力に基づき、電磁石ユニット４２における各電磁石への通電を制御し、その磁極５８間に所望の水平磁界を形成する。
【００３２】
さらに、図９に示されるように磁極５８とホルダプレート８４との間にはセラミックからなる断熱シート９２が配置され、この断熱シート９２は磁極５８に貼り付けられている。
一方、冷却ブロック６４の挿通孔６６にはセラミック製のプローブホルダ９４が挿通されている。より詳しくは、プローブホルダ９４は、挿通孔６６に挿通可能なプローブ挿入体９６を有し、このプローブ挿入体９６はその中央に貫通孔９７を有し、中空形状をなしている。プローブ挿入体９６の上端は冷却ブロック６４から突出し、この上端に取付けフランジ９８が一体に形成されている。ブロー挿入体９６の下端面はヨーク５６における水平部分５６ _Ｈの下面、すなわち、磁極５８の下縁と面一に位置付けられ、この下端面から複数のタングステン製のプローブ１００が突出されている。これらプローブ１００の本数は前述したTMR素子Ｅにおける入出力端子Ｔの個数と同数であり、その配列パターンもまた入出力端子Ｔの配列パターンと同一である。
【００３３】
プローブ１００はプローブホルダ９４を介して測定コントローラに電気的に接続され、また、図８中、参照符号Ｇはプローブ１００の先端間のギャップを拡大して示している。
図８から明らかなようにプローブホルダ９４はその取付けフランジ９８を介して、取付けプレート１０２の段付き装着孔に取付けられ、そして、取付けプレート１０２は複数の支持フィンガ１０４上に配置されている。より詳しくは、取付けフランジ９８は位置決めピン１０６を介して取付けプレート１０２に位置決めされ、そして、締付けボルト１０８のねじ込みによりクリップ１１０を介して取付けプレート１０２に保持されている。
【００３４】
一方、各支持フィンガ１０４は電磁石ユニット４２の外側からヨーク５６を避けた状態で、取付けプレート１０２に向けて水平に延び、その基端は図１に示されるように水平な支持枠１１２に取付けられている。支持枠１１２はたとえば４本の支持ロッド１１４を介してステージ台１０に支持されている。
さらに、図１に示されるようにプローブホルダ９４の上方にはカメラユニット１１６が配置されており、カメラユニット１１６はズーム鏡筒１１８と、ズーム鏡筒１１８の上端に取付けられたＣＣＤカメラ１２０とを含んでいる。ズーム鏡筒１１８はプローブ挿入体９６の貫通孔９７と同軸上に位置した状態でヨーク５６により囲まれており、そして、ＣＣＤカメラ１２０はズーム鏡筒１１８を通じて撮像した画像をモニタ（図示しない）に出力可能である。
【００３５】
さらに、図１０に示されるように、カメラユニット１１６はそのズーム鏡筒１１８の上部が回動アーム１２２の先端に取付けられ、回動アーム１２２はその基端がブラケット１２４に水平面内にて回動可能に取付けられている。ブラケット１２４は電磁石ユニット４２の直上を延び、電磁石ユニット４２の側方に配置された支柱１２６の上端に取付けられている。
【００３６】
上述した感応特性評価装置によれば、Ｐ₃位置に位置付けられたウエハＷは、ＸＹステージ１６およびθ軸ステージ３８の作動を介して所望のTMR素子Ｅがプローブホルダ９４のプローブ１００の直下、つまり、検査位置の直下に検査対象素子として位置付けられる。この後、Ｚ軸ステージ３６によりウエハＷ、つまり、その検査対象素子が検査位置に上昇され、この検査位置にて、プローブホルダ９４の各プローブ１００は検査対象素子の対応する入出力端子Ｔにそれぞれ接触し、プローブ１００と入出端子Ｔとの電気的な接続が確立される。
【００３７】
この際、前述したカメラユニット１１６のＣＣＤカメラ１２０にて、プローブ１００と入出力端子Ｔとの間の接触状態がプローブホルダ９４の貫通孔９７を通じて撮像され、その画像がモニタに出力される。このモニタの出力画像からプローブ１００と入出力端子Ｔとの間の接触状態が不完全であると判定された場合には、測定コントローラを介してウエハＷを一旦下降させ、そして、前記接触状態を完全にすべくＸＹステージ１６又はθ軸ステージ３８を介してウエハＷの位置を微調整し、検査対象素子をその検査位置に正確に位置付ける。
【００３８】
この状態で、検査対象素子の所定の入出力端子Ｔにプローブ１００を通じて必要な入力が加えられる一方、電磁石ユニット４２の一方の電磁石に通電される。この通電を受けて、電磁石の一対の磁極５８間に磁界が形成され、この磁界は検査対象素子を所望の水平方向から横切る。ここで、磁極５８間に形成された磁界強度は対応する側のセンサホルダ６８のホール素子９０により測定され、ホール素子９０からの出力により電磁石への通電が制御される結果、磁極５８間に所望の磁界を形成することができる。
【００３９】
このような外部磁界が検査対象素子を横切ると、検査対象素子における磁気抵抗等の特性が変化し、この変化が所定の入出力端子Ｔからプローブ１００を通じて測定コントローラに出力される。この結果、測定コントローラはプローブ１００からの出力結果に基づき、その検査対象素子の感応特性を評価することができる。
【００４０】
上述した感応特性は、テーブル移動機構１４によりウエハＷを移動させ、個々のTMR素子Ｅを検査位置に位置付けることで、ウエハＷの全てのTMR素子Ｅに対して実施される。ここで、TMR素子Ｅは格子状に正確に配列されていることから、カメラユニット１１６は最初のTMR素子Ｅを検査位置に位置付けるために使用され、この後は、テーブル移動機構１４により各TMR素子Ｅを検査位置に正確に位置付けることができる。
【００４１】
前述した各電磁石の磁極５８はヨーク５６の先端にて形成され、ソレノイド５２の外周よりも下方に位置付けられている。それゆえ、ウエハＷが移動されても、ソレノイド５２がウエハＷと干渉することはなく、ウエハＷの全てのTMR素子Ｅに対し、その感応特性の評価を容易に実施可能となる。
また、前述したようにウエハＷは感応特性の評価時、２００℃の高温に加熱されているため、センサホルダ６８のホール素子９０もまたウエハＷからの熱に晒されることになる。しかしながら、ホール素子９０はセンサホルダ６８のカバー８６により覆われている一方、その素子基板８８がホルダプレート８４を介して冷却ブロック６４に密着した状態にあるので、ホール素子９０は冷却ブロック６４からホルダプレート８４を介して冷却される。これにより、素子基板８８上のホール素子９０の温度を一定に維持できるので、磁極５８間に形成される磁界強度を正確に測定することができる。この結果、検査対象素子を所望の磁界中に置くことができ、検査対象素子の感応特性の評価を高精度に実施可能となる。
【００４２】
冷却ブロック６４は、各ヨーク５６の先端に形成した受け面６２に装着される下向きの四角錐台形状をなしているので、ホール素子９０の近傍に容易に配置することができ、しかも、その熱容量を大きく確保することができる。それゆえ、冷却ブロック６４によるホール素子９０の冷却効果は高い。
しかも、磁極５８とセンサホルダ６８との間には断熱シート９２が介在しているで、ウエハＷからの熱によりヨーク５６が加熱されても、ヨーク５６からホール素子９０への熱伝達を低減することができる。
【００４３】
プロープホルダ９４は、冷却ブロック６４の挿通孔６６内を延びるプロープ挿入体９６を有しているので、プローブ挿入体９６の下端面にプローブ１００を設けることで、ヨーク５６や冷却ブロック６４の存在に拘わらず、プローブ１００を検査対象素子の入出力端子Ｔに容易に接触させることができる。
さらに、電磁石ユニット４２は、支柱４４を介して基台２に支持されているので、電磁石ユニット４２の重量がステージ台１０に加わることはない。それゆえ、ステージ台１０を支持するエアクッション８に小形のものを使用することができる。
【００４４】
また、電磁石ユニット４２の各電磁石はそのソレノイドへの通電に伴い振動するが、この振動はエアクッション８により遮断され、ウエハＷやプローブホルダ９４に電磁石ユニット４２の振動が伝達されることはない。
さらにまた、プローブホルダ９４は、感応特性の評価対象となる磁気抵抗素子のタイプ、つまり、その入出力端子の個数および配列パターンに応じたプローブ１００を有するものであり、磁気抵抗素子のタイプが異なる場合には対応したプローブホルダ９４に交換する必要がある。ここで、プローブホルダ９４の上方に位置するカメラユニット１１６は水平面内にて回動可能であるから、プローブホルダ９４の交換時には、カメラユニット１１６を回動させることで、プローブホルダ９４の上方から側方に退避させることができ、この結果、プローブホルダ９４の交換を容易かつ迅速に行うことができる。
【００４５】
本発明は上述の実施例に制約されるものではなく、種々の変形が可能である。
たとえば、一実施例の場合、コア５０から延びるヨーク５６は断面Ｌ字形をなしているが、この断面Ｌ字形に限らず、ヨーク５６はコア５０から検査位置に向けて真っ直ぐに延びるものであってもよい。
また、冷却ブロック６４の形状も、下向きの四角錐台形状に限られるものではない。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の磁気抵抗素子の感応特性評価装置（請求項１〜３）によれば、電磁石ユニットの電磁石はその一対のコアから延びる延長磁路形成部材の先端にて磁極が形成されているから、電磁石の一対の磁極をそのソレノイドの外周よりもウエハテーブル側に位置付けることが可能となり、この結果、ウエハはソレノイドと干渉することなく移動することができ、ウエハの個々の磁気抵抗素子を検査位置に容易に位置付けることで、その磁気抵抗素子の感応特性を正確に評価することができる。
【００４７】
また、感応特性評価装置はホール素子の冷却器を備えているので、ホール素子は磁界強度を正確に測定でき、磁極間に所望の磁界を正確に発生させることができる。さらに、冷却手段が各延長磁路形成部材の先端間に跨って装着される冷却ブロックを備えていれば、この冷却ブロックの熱容量を大きく確保でき、ホール素子を効果的に冷却することができる。
【００４８】
さらに、磁極とホール素子との間に断熱層が介在されていれば（請求項４）、ホール素子の温度上昇をより効果的に防止することができる。
プローブホルダが中空のプローブ挿入体を有していれば（請求項５，６）、延長磁路形成部材や冷却ブロックの存在に拘わりなく、そのプローブを磁気抵抗素子の入出力端子に正確に接触させることができる。
【００４９】
また、プローブホルダの上方に配置されるカメラユニットが側方に退避可能であれば（請求項７）、プローブホルダの交換を容易に行うことができる。
さらにまた、電磁石ユニットがウエハテーブルおよびプローブホルダ側と別系統にして支持され、そして、これら支持系統間に振動吸収部材が介在されていれば（請求項８）、電磁石ユニットからウエハテーブルおよびプローブホルダに伝達されようとする振動を振動吸収部材により阻止することができるばかりでなく、振動吸収部材に電磁石ユニットの重量が加わらないので、振動吸収部材に小形のものを使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施例の感応特性評価装置を一部破断して示した正面図である。
【図２】図１の感応特性評価装置におけるテーブル移動機構の平面図である。
【図３】 TMR素子の拡大平面図である。
【図４】電磁石ユニットの断面図である。
【図５】電磁石ユニットの平面図である。
【図６】冷却ブロックの側面図である。
【図７】冷却ブロックの底面図である。
【図８】プローブホルダ周辺の断面図である。
【図９】図８中、IX部の拡大断面図である。
【図１０】カメラユニットを上方からみた図である。
【符号の説明】
２基台
１０ステージ台
１２ウエハテーブル
１４テーブル移動機構（テーブル移動手段）
４２電磁石ユニット
５０コア
５２ソレノイド
５６ヨーク（延長磁路形成部材）
５８磁極
６４冷却ブロック
６６挿通孔
６８センサホルダ
７０冷媒通路
８４ホルダプレート
８６カバー
９０ホール素子
９２断熱シート（断熱層）
９４プローブホルダ
９６プローブ挿入体
１００プローブ
１１６カメラユニット
１２２回動アーム（取付けアーム）
Ｅ TMR素子（磁気抵抗素子）
Ｔ入出力端子
Ｗウエハ

Claims

多数の磁気抵抗素子が形成されたウエハを載置し、前記ウエハを所定温度まで加熱可能なウエハテーブルと、
前記ウエハテーブルを前後左右上下の３軸方向に加え、水平面内にて回転させることで、前記ウエハの任意の磁気抵抗素子を検査位置に位置付けて検査対象素子とするテーブル移動手段と、
前記検査位置の上方に配置され、前記検査対象素子を任意の方向に横切る水平な外部磁界を形成する電磁石ユニットであって、
前記検査位置上方の水平面に配置され、対向する一対のコアおよびこれらコアにそれぞれ装着されたソレノイドを有する電磁石と、
前記各コアから前記検査位置に向けてそれぞれ延び、前記ソレノイドよりも下方且つ前記検査位置の直上方にて互いに近接する先端部及び冷却器を設置する受け面を有した一対の延長磁路形成部材と、
前記一対の延長磁路形成部材における先端部の端面にてそれぞれ形成され、水平方向に互い近接対向した一対の磁極と、
一方の磁極に隣接して配置されるセンサホルダに備えられ、前記一対の磁極間の磁極強度を測定するためのホール素子と、
前記センサホルダを備え、前記ホール素子を備えた側の前記延長磁路形成部材の前記受け面に配置され、前記ホール素子を冷却する冷却器と
を含む電磁石ユニットと、
前記外部磁界に対する前記検査対象素子の感応出力を取出すためのプローブホルダであって、前記検査位置にて前記検査対象素子の入出力端子と電気的に接触可能且つ前記検査対象素子に所望の入力を印加可能な複数のプローブを含み、これらプローブを前記一対の磁極間の間隙を通じて支持するプローブホルダと
を具備したことを特徴とする磁気抵抗素子の感応特性評価装置。
前記冷却器は、
前記延長磁路形成部材の前記受け面に密着し、内部に冷媒通路を有した冷却ブロックと、
前記ホール素子の熱を前記冷却ブロックに伝達する熱伝達経路と
を含むことを特徴とする請求項１に記載の磁気抵抗素子の感応特性評価装置。
前記冷却ブロックは、
前記各延長磁路形成部材の先端部間に跨って装着される形状をなし、上下方向に貫通して前記一対の磁極間に臨む挿通孔を有することを特徴とする請求項２に記載の磁気抵抗素子の感応特性評価装置。
前記冷却器の前記センサホルダは、前記磁極と前記ホール素子との間に断熱層をさらに含むことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の磁気抵抗素子の感応特性評価装置。
前記プローブホルダは、前記磁極間にて形成される磁気ギャップ内を延び、下端面に前記プローブを備えた中空のプローブ挿入体を有することを特徴とする請求項１に記載の磁気抵抗素子の感応特性評価装置。
前記プローブホルダは、前記冷却ブロックの前記挿通孔内を延び、下端面に前記プローブを備えた中空のプローブ挿入体を有することを特徴とする請求項３に記載の磁気抵抗素子の感応特性評価装置。
前記プローブ挿入体内を通じて前記検査対象素子および前記プローブの先端を撮像する撮像手段をさらに備え、
前記撮像手段は、
前記プローブホルダの上方に配置され、前記プローブ挿入体と同軸の鏡筒およびＣＣＤカメラを有したカメラユニットと、
一端にて前記カメラユニットを支持する一方、他端を中心として前記カメラユニットの水平方向の回動を許容する取付けアームと
を含むことを特徴とする請求項５又は６に記載の磁気抵抗素子の感応特性評価装置。
装置ベースと、
前記装置ベースと前記電磁石ユニットとの間を連結し、前記電磁石ユニットを支持する支柱と、
前記装置ベースに振動吸収部材を介して支持され、前記テーブル移動手段および前記プローブホルダの荷重を受ける載置台と
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の磁気抵抗素子の感応特性評価装置。