JP5660660B2 - 磁気抵抗評価装置 - Google Patents

Description

本発明は、磁気抵抗素子を有する磁気ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）等の磁気抵抗評価装置に関する。

従来の磁気抵抗評価装置は、載置台等に載置された磁気抵抗素子を有するＭＲＡＭなどのウエハに対して、１対の電磁石が上方のみ、下方のみ、または側方のみに配置されており、それらの電磁石により磁界を発生させて測定、評価するようになっている（例えば、特許文献１または２参照）。

特開２００３−６９１１１号公報 特開平９−２８３５７８号公報

しかしながら、特許文献１および２に記載の磁気抵抗評価装置は、１対の電磁石が上方のみ、下方のみ、または側方のみに配置されているため、それらの電磁石によって発生する磁界の方向が限定されており、ウエハの表面に対して垂直方向の磁界を発生させるのが困難であるという課題があった。また、そのため、測定精度に限界が生じるという課題もあった。

本発明は、このような課題に着目してなされたもので、ウエハの表面に対して垂直方向の磁界を容易に発生させることができ、測定精度を高めることができる磁気抵抗評価装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明に係る磁気抵抗評価装置は、磁気抵抗素子を有するウエハを載置可能に設けられた載置台と、磁場発生手段とを有し、前記磁場発生手段は、前記載置台に載置されたウエハの両面側にそれぞれ２対の電磁石と、前記電磁石の各対毎に、それぞれの電磁石の芯から伸びて１本に収束するよう設けられた１対の磁路延長部材とを有し、各対のそれぞれの電磁石の中心軸が互いに垂直に交わるよう配置され、各磁路延長部材の先端が、前記載置台に載置されたウエハの両面側で前記ウエハの表面に対し所定の間隔をあけて配置されるとともに、前記ウエハの反対面側に配置された対応する磁路延長部材の先端に対して前記ウエハを挟んで対向するよう配置されていることを、特徴とする。

本発明に係る磁気抵抗評価装置は、載置台の上に磁気抵抗素子を有するウエハを載置して使用される。載置台にウエハを載置したならば、磁場発生手段の各電磁石により磁界を発生させる。このとき、各電磁石の芯から連続して伸びた各磁路延長部材の先端が、載置台に載置されたウエハの両面側でウエハの表面に対して所定の間隔をあけて配置されているため、その各磁路延長部材の先端が異なる極性になるよう電磁石に電流を流すことにより、ウエハの表面に対して平行方向の磁界を容易に発生させることができる。また、各磁路延長部材の先端が、ウエハの反対面側に配置された対応する磁路延長部材の先端とウエハを挟んで対向するよう配置されており、その各磁路延長部材の先端が異なる極性になるよう電磁石に電流を流すことにより、ウエハの表面に対して垂直方向の磁界を容易に発生させることができる。また、これにより、測定精度を高めることができる。また、全ての電磁石について電流を調整し、各磁路延長部材の極性やその強度を調整することにより、各磁路延長部材の先端を含みウエハの表面に垂直な面内で、任意の方向の磁界を容易に発生させることができる。

磁界を発生させた後、プローブ等をウエハに電気的に接触させて、磁気抵抗素子の抵抗を測定することにより、磁気抵抗特性の評価を行うことができる。本発明に係る磁気抵抗評価装置は、載置台に載置したウエハの任意の位置で磁界を形成可能に、ウエハと各磁路延長部材の先端とが相対的に移動可能に構成されていることが好ましい。載置台は、水平方向に移動可能なＸＹステージや、水平方向および垂直方向に移動可能なＸＹＺステージから成ることが好ましい。また、載置台は、磁界に影響を及ぼさないよう、磁性を有さない樹脂等の材料から成ることが好ましい。ウエハは、例えば、トンネル磁気抵抗素子（ＴＭＲ素子）を有するＭＲＡＭやＴＭＲヘッド等のウエハである。

本発明に係る磁気抵抗評価装置は、前記載置台に載置されたウエハの一方の面側の各磁路延長部材の先端の間から前記ウエハに電気的に接触可能に伸びるプローブを有することが好ましい。この場合、各電磁石により磁界を発生させたまま、プローブをウエハに電気的に接触させて測定することができる。これにより、測定精度をより高めることができる。

また、本発明に係る磁気抵抗評価装置において、前記磁場発生手段は、前記載置台に載置されたウエハに平行な基準面、および、前記基準面に垂直かつ互いに垂直な２つの面に対して面対称を成す構成から成ることが好ましい。この場合、各電磁石により発生する磁界の向きや大きさを高精度かつ容易に調整することができる。これにより、測定精度をさらに高めることができる。磁界の向きや大きさをより高精度に調整できるよう、載置台に載置されたウエハの表面に沿って配置された磁路延長部材の先端の間隔と、ウエハを挟んで対向するよう配置された磁路延長部材の先端の間隔とが同じ間隔であることが好ましい。

本発明によれば、ウエハの表面に対して垂直方向の磁界を容易に発生させることができ、測定精度を高めることができる磁気抵抗評価装置を提供することができる。

本発明の実施の形態の磁気抵抗評価装置を示す斜視図である。 図１に示す磁気抵抗評価装置の正面図である。 図１に示す磁気抵抗評価装置の右側面図である。 図１に示す磁気抵抗評価装置の載置台およびプローブを省略した正面図である。 図１に示す磁気抵抗評価装置の磁場発生手段を示す正面図である。

以下、図面に基づき、本発明の実施の形態について説明する。
図１乃至図５は、本発明の実施の形態の磁気抵抗評価装置を示している。
図１乃至図５に示すように、磁気抵抗評価装置１０は、支持台１１と載置台１２と磁場発生手段１３とプローブ１４とを有している。

図１乃至図４に示すように、支持台１１は、直方体の枠状に形成された脚部２１と、脚部２１の上部に設けられた矩形板状の台部２２とを有している。台部２２は、上下方向にスライド可能に脚部２１の４隅に設けられた４つの高さ調整部材２３を介して設置されている。台部２２は、各高さ調整部材２３を調整することにより、表面２２ａを水平に保持可能になっている。

図１乃至図３に示すように、載置台１２は、磁性を有さない樹脂等の材料から成り、薄いトレー状を成している。載置台１２は、水平方向に移動可能なＸＹステージから成り、台部２２の表面２２ａ上に設けられている。載置台１２は、ＭＲＡＭなどの磁気抵抗素子を有するウエハを水平に載置可能になっている。

図５に示すように、磁場発生手段１３は、４対で８つの電磁石２４と、ヨークから成る４つの磁路延長部材２５とを有している。各対の２つの電磁石２４は、それぞれ中心軸が水平方向および垂直方向に伸び、一方の端部側で互いに垂直に交わるよう配置されている。電磁石２４の各対は、その垂直に交わる側が互いに向き合い、各電磁石２４の中心軸が一つの垂直面内になるよう配置されている。さらに、電磁石２４の各対は、その垂直面内の所定の基準点を通る水平軸および垂直軸に対する４つの象限にそれぞれ配置されており、基準点、水平軸または垂直軸に対して互いに対称に配置されている。各対の電磁石２４は、互いに間隔をあけて配置され、中心軸の他方の端部側で、隣り合う象限の平行に配置された電磁石２４と、接続部材２６にて接続されている。

各磁路延長部材２５は、電磁石２４の各対毎に、それぞれの電磁石２４の芯から伸びて１本に収束するよう設けられている。各磁路延長部材２５は、各対の電磁石２４の中心軸が垂直に交わる側に設けられ、各電磁石２４の中心軸が存在する垂直面内に配置されている。各磁路延長部材２５は、先端２５ａが基準点の手前まで伸びており、隣り合う象限の磁路延長部材２５の先端２５ａとの間に隙間があくよう設けられている。

図１乃至図４に示すように、磁場発生手段１３は、基準点が、台部２２の中心位置に配置された載置台１２の中心と一致し、各電磁石２４の中心軸が存在する垂直面が、台部２２の横方向（ｙ方向）に沿った中心線上になるよう、台部２２に設けられている。これにより、磁場発生手段１３は、台部２２の表面２２ａの側に２対の電磁石２４および磁路延長部材２５、台部２２の裏面側に２対の電磁石２４および磁路延長部材２５が配置されている。

磁場発生手段１３は、載置台１２にウエハを載置したとき、ウエハの両面側にそれぞれ２対の電磁石２４および磁路延長部材２５が配置されるようになっている。また、磁場発生手段１３は、ウエハの両面側で、各磁路延長部材２５の先端２５ａがウエハの表面に対して所定の間隔をあけて配置されるとともに、ウエハの互いに反対面側に配置された対応する各磁路延長部材２５の先端２５ａが、ウエハとの間に隙間をあけてウエハを挟んで対向して配置されるようになっている。磁場発生手段１３は、ウエハの表面に沿って配置された磁路延長部材２５の先端２５ａの間隔と、ウエハを挟んで対向するよう配置された磁路延長部材２５の先端２５ａの間隔とが同じ間隔になっている。磁場発生手段１３は、ウエハに平行な基準面（ＸＹ平面）、および、基準面に垂直かつ互いに垂直な２つの面（ＸＺ平面およびＹＺ平面）に対して面対称を成す構成から成っている。

図１乃至図３に示すように、プローブ１４は、探針付き基板（高周波プローブカード）から成っている。プローブ１４は、台部２２の上方に、台部２２の横方向（ｙ方向）に沿って設けられた支持アーム２７の中央部に固定されている。支持アーム２７は、両端で台部２２の両側部に固定されている。プローブ１４は、台部２２の表面２２ａの側の１対の磁路延長部材２５の先端２５ａの間から、載置台１２に載置されたウエハに電気的に接触可能に伸びるよう設けられている。

図１乃至図５に示す具体的な一例では、磁気抵抗評価装置１０は、幅が１３００ｍｍ、奥行きが１３００ｍｍ、高さが１４００ｍｍである。ウエハは、直径３００ｍｍ、厚さ０．７ｍｍのＭＲＡＭのウエハである。載置台１２は、ウエハを載置可能に、直径が３００ｍｍよりも僅かに大きく、厚さが０．３ｍｍである。プローブ１４は、先端の針の直径が１００〜２００μｍである。

なお、図１乃至図３に示すように、磁気抵抗評価装置１０は、支持台１１、載置台１２、磁場発生手段１３およびプローブ１４が、ケーシング１５の内部に収納されており、載置台１２をケーシング１５から引き出してウエハをセット可能になっている。

次に、作用について説明する。
磁気抵抗評価装置１０は、載置台１２の上に磁気抵抗素子を有するウエハを載置して使用される。載置台１２にウエハを載置したならば、磁場発生手段１３の各電磁石２４により磁界を発生させる。このとき、各電磁石２４の芯から連続して伸びた各磁路延長部材２５の先端２５ａが、ウエハの両面側でウエハとの間に隙間をあけてウエハを挟んで対向するよう配置されているため、各磁路延長部材２５の先端２５ａが異なる極性になるよう電磁石２４に電流を流すことにより、ウエハの表面に対して垂直方向の磁界を容易に発生させることができる。

また、ウエハの両面側で、各磁路延長部材２５の先端２５ａがウエハの表面に対して所定の間隔をあけて配置されているため、その各磁路延長部材２５の先端２５ａが異なる極性になるよう電磁石２４に電流を流すことにより、ウエハの表面に対して平行方向の磁界を容易に発生させることができる。このことから、全ての電磁石２４について電流を調整し、各磁路延長部材２５の極性やその強度を調整することにより、各磁路延長部材２５の先端２５ａを含みウエハの表面に垂直な面内（ＹＺ平面内）で、任意の方向の磁界を容易に発生させることができる。

磁界を発生させた後、プローブ１４をウエハに電気的に接触させて、磁気抵抗素子の抵抗を測定する。ウエハの複数の位置で測定を行う場合には、載置台１２を水平方向に移動させることにより、ウエハの任意の位置で磁界を形成して測定を行うことができる。こうして、磁界と磁気抵抗素子の抵抗との関係を求めることにより、ウエハの磁気抵抗特性の評価を行うことができる。なお、具体的な一例では、１枚のウエハに対して数百箇所の測定を、約１時間程度で行うことができる。

磁気抵抗評価装置１０は、ウエハに対して任意の方向の磁界を発生させることができるため、測定精度を高めることができる。また、各電磁石２４により磁界を発生させたまま、プローブ１４をウエハに電気的に接触させて測定することができるため、測定精度をより高めることができる。磁場発生手段１３が、ウエハに平行な基準面（ＸＹ平面）、および、基準面に垂直かつ互いに垂直な２つの面（ＸＺ平面およびＹＺ平面）に対して面対称を成しているため、各電磁石２４により発生する磁界の向きや大きさを高精度かつ容易に調整することができ、測定精度をさらに高めることができる。

１０ 磁気抵抗評価装置
１１ 支持台
１２ 載置台
１３ 磁場発生手段
１４ プローブ
１５ ケーシング
２１ 脚部
２２ 台部
２３ 高さ調整部材
２４ 電磁石
２５ 磁路延長部材
２６ 接続部材
２７ 支持アーム

Claims (3)

1. 磁気抵抗素子を有するウエハを載置可能に設けられた載置台と、磁場発生手段とを有し、
   前記磁場発生手段は、前記載置台に載置されたウエハの両面側にそれぞれ２対の電磁石と、前記電磁石の各対毎に、それぞれの電磁石の芯から伸びて１本に収束するよう設けられた１対の磁路延長部材とを有し、各対のそれぞれの電磁石の中心軸が互いに垂直に交わるよう配置され、各磁路延長部材の先端が、前記載置台に載置されたウエハの両面側で前記ウエハの表面に対し所定の間隔をあけて配置されるとともに、前記ウエハの反対面側に配置された対応する磁路延長部材の先端に対して前記ウエハを挟んで対向するよう配置されていることを、
   特徴とする磁気抵抗評価装置。
2. 前記載置台に載置されたウエハの一方の面側の各磁路延長部材の先端の間から前記ウエハに電気的に接触可能に伸びるプローブを有することを、特徴とする請求項１記載の磁気抵抗評価装置。
3. 前記磁場発生手段は、前記載置台に載置されたウエハに平行な基準面、および、前記基準面に垂直かつ互いに垂直な２つの面に対して面対称を成す構成から成ることを、特徴とする請求項１または２記載の磁気抵抗評価装置。