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公開番号2025112429
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-01
出願番号2024006635
出願日2024-01-19
発明の名称磁気特性測定装置
出願人三星電子株式会社,Samsung Electronics Co.,Ltd.
代理人IBC一番町弁理士法人,個人
主分類G01R 31/28 20060101AFI20250725BHJP(測定;試験)
要約【課題】測定時間を短縮することができる磁気特性測定装置を提供する。
【解決手段】磁気特性測定装置1は、場所により磁場が異なる傾斜磁場を発生させる第1の磁場発生部と、時間的に可変な高周波磁場を発生させる第2の磁場発生部と、第2の磁場発生部を移動させる第1のアクチュエータと、被試験体を載置させる載置台と、載置台を移動させる第2のアクチュエータと、傾斜磁場中で移動する前記被試験体の磁気特性を測定する測定部と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
場所により磁場が異なる傾斜磁場を発生させる第１の磁場発生部と、
時間的に可変な高周波磁場を発生させる第２の磁場発生部と、
前記第２の磁場発生部を移動させる第１のアクチュエータと、
被試験体を載置させる載置台と、
前記載置台を移動させる第２のアクチュエータと、
傾斜磁場中で移動する前記被試験体の磁気特性を測定する測定部と、
を備える磁気特性測定装置。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
光を生成する光源と、
生成された前記光を直線偏光に変換する偏光子と、
被試験体上に前記光を結像する対物レンズと、
前記光を分離する無偏光ビームスプリッタと、
前記光の前記直線偏光における回転成分を検出するアナライザと、
前記光を前記被試験体上でスキャンさせたスキャン画像を取得するラインセンサと、
をさらに備え、
前記磁気特性を測定するとともに、前記光の偏光状態を測定する、
請求項１に記載の磁気特性測定装置。
【請求項３】
予備測定用のサンプルについて周波数と前記磁場の特性との関係を予め測定する予備測定と、前記予備測定から得られた前記関係に基づき、前記周波数の所定の範囲を選択した後、前記所定の範囲の周波数における前記被試験体の前記磁気特性を測定する本測定と、が実施される、
請求項１または２に記載の磁気特性測定装置。
【請求項４】
前記第１の磁場発生部、前記第２の磁場発生部、前記第１のアクチュエータ、及び、前記第２のアクチュエータを制御する制御部をさらに備え、
前記制御部は、
前記第１のアクチュエータによって前記第２の磁場発生部を移動させ、前記第２のアクチュエータによって前記載置台を移動させながら、前記測定部により前記被試験体の前記磁気特性を測定する第１の測定モードと、
前記第２の磁場発生部の位置を固定したまま、前記第２のアクチュエータによって前記載置台を移動させながら、前記測定部により前記被試験体の前記磁気特性を測定する第２の測定モードと、
を実行する、
請求項１または２に記載の磁気特性測定装置。
【請求項５】
前記制御部は、さらに、前記第１の測定モードにより測定した前記被試験体の前記磁気特性に基づき、前記被試験体の共鳴周波数を特定するモードを実行し、
前記第２の測定モードにおいて、前記共鳴周波数を含む範囲の周波数における前記被試験体の前記磁気特性を測定する、
請求項４に記載の磁気特性測定装置。
【請求項６】
前記第２の磁場発生部は、前記対物レンズと前記被試験体との間の光路が導通するように配置されたスリットを備える、
請求項２に記載の磁気特性測定装置。
【請求項７】
前記第１の磁場発生部は、２以上の磁石ユニットを備え、
前記対物レンズと前記被試験体との間の光路は、前記２以上の磁石ユニットの間に配置されている、
請求項２に記載の磁気特性測定装置。
【請求項８】
前記傾斜磁場は、静磁場である、
請求項１または２に記載の磁気特性測定装置。
【請求項９】
前記磁気特性の測定を大気下で実施する、
請求項１または２に記載の磁気特性測定装置。
【請求項１０】
前記被試験体の温度を制御する温度制御部をさらに備える、
請求項１または２に記載の磁気特性測定装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、磁気特性測定装置に関し、例えば、磁気抵抗メモリ素子の磁気特性を高速及び高感度に検査する磁気特性測定装置に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
磁気抵抗メモリ（ＭａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅＲａｎｄａｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ、ＭＲＡＭ）と呼ばれる半導体メモリ素子は、磁気トンネル接合（ＭａｇｎｅｔｉｃＴｕｎｎｅｌＪｕｎｃｔｉｏｎ、ＭＴＪ）を構成要素とする不揮発性メモリである。半導体生産ラインにおいて、磁気抵抗メモリデバイス（ＭＲＡＭＤｅｖｉｃｅ）の完成前に、ウエーハ上に形成された磁気抵抗メモリの異常を早期に検査することは、磁気抵抗メモリデバイスの生産の歩留まり向上にとって重要である。磁気抵抗メモリデバイスの完成前の検査のためには、光学的顕微鏡や電子ビームなどによる非破壊の外観検査だけでなく磁気特性を把握しておく必要がある。
【０００３】
磁気特性の高速測定手段として、磁気光学カー効果（Ｍａｇｎｅｔｏ－ＯｐｔｉｃａｌＫｅｒｒＥｆｆｅｃｔ、ＭＯＫＥ）と呼ばれる磁気光学効果を利用した光学測定が知られている。本手法によれば、磁気抵抗メモリデバイスにおける各磁気抵抗メモリに外部磁場を印加し、その磁場強度を変化させながら、反射光における偏光の変化量により、測定点の磁気ヒステリシスループ（Ｌｏｏｐ）を得ることができる。しかし、このような光学測定は、測定点ごとに外部磁場を印加して磁気ヒステリシスループを得ることから、１０～３０秒の測定時間を要する。
【０００４】
また、非特許文献１に記載されているように、磁気特性の測定手段として、ＦＭＲ（ＦｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃＲｅｓｏｎａｎｃｅ）と呼ばれる分析手法も知られている。本手法は、０～１Ｔ程度の静磁場において、ＡＣ電流によって生じるマイクロ波から磁場を発生させる。そして、本手法は、歳差運動する磁化ベクトルの強磁性共鳴を生じさせる周波数を静磁場の値ごとに求める。これにより、本手法は、磁気抵抗メモリの重要な特性の１つである異方性磁界Ｈｋ及びダンピング係数αの測定をすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
米国特許出願公開第２０１８／２６７１２８号明細書
米国特許出願公開第２０１９／０４９５１４号明細書
特開２０２２－０７２５９９号公報
特開２０２３－０６３７４８号公報
【非特許文献】
【０００６】
"Magnetic tunnel junctions with perpendicular easy axis at junction diameter of less than 20 nm", Hideo Sato et al., Jpn. J. Appl. Phys. 56, 0802A6 (2017)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ＦＭＲは、測定対象にマイクロ波磁場及び導波路を使うため、1点の測定箇所に対して、静磁場とＡＣ電流の周波数を掃引（Ｓｗｅｅｐ）する必要がある。このために、数分以上の測定時間がかかる問題がある。
【０００８】
本開示は、このような課題を解決するためになされたものであり、測定時間を短縮することができる磁気特性測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一実施形態の磁気特性測定装置は、場所により磁場が異なる傾斜磁場を発生させる第１の磁場発生部と、時間的に可変な高周波磁場を発生させる第２の磁場発生部と、前記第２の磁場発生部を移動させる第１のアクチュエータと、被試験体を載置させる載置台と、前記載置台を移動させる第２のアクチュエータと、傾斜磁場中で移動する前記被試験体の磁気特性を測定する測定部と、を備える。
【００１０】
上記磁気特性測定装置では、光を生成する光源と、生成された前記光を直線偏光に変換する偏光子と、被試験体上に前記光を結像する対物レンズと、前記光を分離する無偏光ビームスプリッタと、前記光の前記直線偏光における回転成分を検出するアナライザと、前記光を前記被試験体上でスキャンさせたスキャン画像を取得するラインセンサと、をさらに備え、前記磁気特性を測定するとともに、前記光の偏光状態を測定してもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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