JP6289552B2 - 磁歪計測装置、磁歪計測方法 - Google Patents
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- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Description
図2に示すように、応力印加機構1は、磁性体を有する板体Wを保持し、磁性体の磁歪を計測するために用いられる。本実施形態では、板体Wは、磁性体の薄膜を形成したウエハWを例として説明するが、磁性体自体を板状に形成したものでもよい。応力印加機構1は、偏平形状の本体10と、本体10とウエハWとの間に気密空間SPを形成するための環状シール部材11と、板体Wをシール部材11へ押圧するための押え機構12と、気密空間SPに流体を出し入れするための導通路13と、を有する。
磁歪計測装置は、歪み印可法により磁性体の磁歪を計測する装置である。磁歪計測装置は、上記応力印加機構1と、応力印加機構1の気密空間SPの圧力を制御する圧力制御機構2、板体の磁性体の磁気共鳴周波数を測定する周波数測定部3と、気密空間SPの圧力に応じた磁性体の歪量と周波数測定部3で測定した磁気共鳴周波数とに基づき磁歪値を算出する磁歪値算出部4と、を有する。
λs={8πMs2・r・hf・Δfr}/{fr0・Es・hs2} …(1)
Δfrは磁気共鳴周波数の変化量(fr+ − fr−)である。
は、歪みが伸びのときの磁気共鳴周波数
Msは飽和磁化(104/4π)である。
Esは板体(例えばSiウエハW)のヤング率である。
hsは板体(例えばSiウエハW)の厚みである。
rは歪んだ状態の基板中心の半径である。
hfは磁性体の膜厚である。
歪みがないときの磁気共鳴周波数fr0は、式(2)で表される。
薄膜材料の磁気異方性磁界+外部磁界(100 Oe)は、次の式(3)で表される。
歪みが伸び方向のときの磁気共鳴周波数fr+は、式(4)で表される。
歪みが縮み方向のときの磁気共鳴周波数fr−は、式(5)で表される。
磁気共鳴周波数の変化量は、式(6)で表される。
式(6)を変形すると式(1)が導出できる。
Si(シリコン)ウエハWに、磁性体を薄膜として形成し、上記装置を用いて磁歪を測定した。
試料薄膜は、Co90Zr10 , Ms = 104/4π= 796 emu/cm3 、fr0 = 5.75x109 Hzで、膜厚(hf)は、0.4μmである。
ウエハWの基板厚み(hs)は150μm、ヤング率(Es)は1012dyn/cm2である。
図4Aのように気密空間に圧力を加えて薄膜を延ばし、半径rを30cmにした状態で計測した結果を図5Aに示す。磁気共鳴周波数の変化量は約130MHzであった。
図4Bのように気密空間を減圧して薄膜を縮め、半径rを30cmにした状態で計測した結果を図5Bに示す。磁気共鳴周波数の変化量は約60MHzであった。
Δfr=130+60=190x106Hzとなる。
これを式(1)に代入すれば、λs=2.8×10−6 となる。
試料薄膜(Co90Zr10)の磁歪定数(光反射法により測定)3×10−6に一致する。
応力印加機構1の気密空間SPを減圧し、基板Wを凹状に前記所定量歪ませた状態で磁性体の磁気共鳴周波数を計測すること、
2つの状態の磁気共鳴周波数の変化量及び歪量に基づき磁歪値を算出すること、を含む。
前記治具を用いて、基板Wを凹状に前記所定量歪ませた状態で磁性体の磁気共鳴周波数を計測すること、
2つの状態の磁気共鳴周波数の変化量及び歪量に基づき磁歪値を算出すること、を含む。ここでいう所定量は、治具のrの大きさに応じた量である。
SP…気密空間
10…本体
11…シール部材
12…押え機構
12a…押え部材
12b…第2の環状シール部材
13…導通路
2…圧力制御機構
3…周波数測定部
4…磁歪値算出部
5…歪量検出部
Claims (5)
- 磁性体を有する板体を保持するための本体と、前記本体と前記板体との間に気密空間を形成するための環状のシール部材と、前記板体を前記シール部材へ押圧するための押え機構と、前記気密空間に流体を出し入れするための導通路と、を有し、前記導通路を介した前記気密空間への流体の加圧又は減圧によって、前記磁性体及び前記板体に対して歪みを付与可能に構成されている、応力印加機構と、
前記気密空間の圧力を制御する圧力制御機構と、
前記磁性体の磁気共鳴周波数を測定する周波数測定部と、
前記気密空間の圧力に応じた前記磁性体の歪量と前記周波数測定部で測定した磁気共鳴周波数とに基づき磁歪値を算出する磁歪値算出部と、を備える磁歪計測装置。 - 前記本体は、正面視偏平形状であり、前記導通路は、正面視で周縁部から正面視中央部に延びている、請求項1に記載の磁歪計測装置。
- 前記押え機構は、正面視リング状の押え部材と、前記環状のシール部材と対をなして前記板体を挟む第2の環状シール部材と、を有する、請求項1又は2に記載の磁歪計測装置。
- 前記応力印加機構に保持されている前記磁性体の歪量を計測する歪量検出部を備える、請求項1〜3のいずれかに記載の磁歪計測装置。
- 磁性体を有する板体を保持するための本体と、前記本体と前記板体との間に気密空間を形成するための環状のシール部材と、前記板体を前記シール部材へ押圧するための押え機構と、前記気密空間に流体を出し入れするための導通路と、を有し、前記導通路を介した前記気密空間への流体の加圧又は減圧によって、前記磁性体及び前記板体に対して歪みを付与可能に構成されている、応力印加機構を用い、磁性体を有する基板を保持する前記応力印加機構の気密空間を加圧して前記基板を凸状に所定量歪ませた状態で前記磁性体の磁気共鳴周波数を計測すること、
前記応力印加機構の気密空間を減圧して前記基板を凹状に前記所定量歪ませた状態で前記磁性体の磁気共鳴周波数を計測すること、
前記2つの状態の磁気共鳴周波数の変化量及び前記歪量に基づき磁歪値を算出すること、を含む、磁歪計測方法。
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