JP2013186053A - Magnetic inspection system for magnetic sensors - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁場を発生させながら三次元磁気センサの磁気特性等を検査する磁気センサの磁気検査装置に関する。 The present invention relates to a magnetic inspection apparatus for a magnetic sensor that inspects magnetic characteristics and the like of a three-dimensional magnetic sensor while generating a magnetic field.
磁気センサの磁気特性を検査する場合、ヘルムホルツコイル等の磁場発生コイルにより発生させた磁場内に磁気センサを配置し、その磁場に対する磁気センサの出力信号を測定する。磁気センサが方位センサである場合は、磁場発生コイルを備えた磁気検査装置として地磁気シミュレータが開発されている。
このような磁気検査装置は、外部からの磁場の影響を受けないように、磁気遮蔽材で囲った磁気シールドルーム内に設置され、あるいは、近くに他の磁場発生源が存在する場合は、その磁場発生源からの磁場の影響を受けない程度に離れた場所に設置されるが、高価な磁気シールドルームが必要であったり、装置を設置するための広いスペースが必要であるなど、コスト高を招く。
そこで、外部から影響する磁場に対して逆磁場を発生させて外部磁場をキャンセルするアクティブ磁気シールド装置が開発されている。
When inspecting the magnetic characteristics of a magnetic sensor, the magnetic sensor is placed in a magnetic field generated by a magnetic field generating coil such as a Helmholtz coil, and an output signal of the magnetic sensor with respect to the magnetic field is measured. When the magnetic sensor is an azimuth sensor, a geomagnetic simulator has been developed as a magnetic inspection apparatus having a magnetic field generating coil.
Such a magnetic inspection device is installed in a magnetic shield room surrounded by a magnetic shielding material so as not to be affected by an external magnetic field, or when another magnetic field generation source exists nearby. Although it is installed at a location that is not affected by the magnetic field from the magnetic field generation source, an expensive magnetic shield room or a large space for installing the device is required. Invite.
In view of this, an active magnetic shield device has been developed in which a reverse magnetic field is generated with respect to a magnetic field influenced from the outside to cancel the external magnetic field.
特許文献１には、電子顕微鏡の真空シリンダが三次元のホルムヘルツコイルの中央に配置されるとともに、真空シリンダの近傍に、センサ（ゾンデ）がＸ、Ｙ、Ｚの各方向に配向して三つ設置され、これらのセンサがそれぞれ磁力計、出力増幅器に接続され、各出力増幅器がそれぞれのホルムヘルツコイルに接続された装置が開示されている。センサにより検出された磁場に依存する電流をヘルムホルツコイルに流して外部からの磁場（擾乱磁場）と反対方向の磁場を形成することにより、センサの設置箇所に生ずる磁場の和が実質上零になるようにして、真空シリンダへの影響を除去している。また、各コイルからセンサへの相互干渉を除去するために、各コイルに接続された可調整抵抗及び補償巻線を各センサに設けて、これら可調整抵抗及び補償巻線の設定により、コイルからセンサに作用する磁場の影響をも除去するようにしている。
In
また、特許文献２には、直方体状の空間の外面をＸ、Ｙ、Ｚ方向に直交するように配設し、これら各軸方向に向けて配設した各電磁コイルの相対するシールド面位置に、その軸方向の磁気変動を測定する磁気センサがそれぞれ配設され、これら磁気センサによる測定で得られた磁気変動量をもとに、それぞれ独立に各磁気センサ設置箇所に磁気変動を相殺する方向に磁界をかけて、電磁コイルで囲まれた空間をアクティブ磁気シールド空間とする技術が開示されている。
Also, in
このような特許文献記載の技術を用いれば、地磁気シミュレータのような精密な磁場制御と磁場測定が必要な磁気検査装置を設置した環境においても、隣接機器からの磁場の影響を打ち消すことができるため、機器相互を磁気遮蔽材で囲った磁気シールドルーム内に設置して区画する必要はなく、また、機器間を離間させるための広いスペースを確保する必要もなく、接近した位置に機器を配置することが可能である。 By using such a technique described in the patent document, it is possible to cancel the influence of a magnetic field from an adjacent device even in an environment where a magnetic inspection device that requires precise magnetic field control and magnetic field measurement such as a geomagnetic simulator is installed. It is not necessary to install and divide the devices in a magnetic shield room surrounded by magnetic shielding materials, and it is not necessary to secure a wide space for separating the devices, and the devices are arranged at close positions. It is possible.
しかしながら、いずれの特許文献記載の技術も、外部からの磁場を磁気センサにより測定し、その測定値に基いて外部からの磁場とは反対方向の磁場を形成するものであるから、外部から影響受ける磁場を正確に測定する磁気センサが必要である。前述したように地磁気シミュレータ等の磁気検査装置を複数台並べて設置する場合、それぞれの検査機器において、他の検査機器からの磁場の影響を打ち消すために、各特許文献記載のように三次元のホルムヘルツコイルに対応した複数ずつの磁気センサが必要になり、装置構成が複雑になる。 However, any of the techniques described in the patent documents is affected by the outside because the magnetic field from the outside is measured by a magnetic sensor and a magnetic field in the opposite direction to the magnetic field from the outside is formed based on the measured value. There is a need for a magnetic sensor that accurately measures the magnetic field. As described above, when a plurality of magnetic inspection devices such as a geomagnetic simulator are installed side by side, in each inspection device, in order to cancel out the influence of the magnetic field from other inspection devices, a three-dimensional form as described in each patent document. A plurality of magnetic sensors corresponding to the Hertz coil are required, and the apparatus configuration is complicated.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、検査機器を複数台並べて設置した環境において、磁気シールドルームや検査機器を離間させる広い設置スペースの確保を不要にするとともに、各検査機器で簡単な構成で隣接機器からの磁場の影響を排除しながら三次元磁気センサの磁気特性を検査することができる磁気センサの磁気検査装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and in an environment in which a plurality of inspection devices are installed side by side, it is not necessary to secure a large installation space for separating the magnetic shield room and the inspection devices. An object of the present invention is to provide a magnetic sensor magnetic inspection apparatus capable of inspecting the magnetic characteristics of a three-dimensional magnetic sensor while eliminating the influence of a magnetic field from an adjacent device with a simple configuration.
本発明の磁気検査装置は、第１検査領域で三次元磁気センサの磁気特性を検査する第１検査領域用磁気検査機器と該第１検査領域から離間した第２検査領域で三次元磁気センサの磁気特性を検査する第２検査領域用磁気検査機器とを備え、これら各検査領域用磁気検査機器は、両検査領域のうち検査対象とする検査領域に検査磁場を発生して該検査領域に配置した磁気センサの磁気特性を検査するための三次元構造の検査磁場発生コイルと、該検査領域に作用する他方の検査機器からの磁場を打ち消すためのキャンセル磁場を発生する三次元構造のキャンセル磁場発生コイルとが設けられるとともに、一方の検査領域用磁気検査機器の検査磁場発生コイルと他方の検査領域用磁気検査機器のキャンセル磁場発生コイルとが、三次元のうちのいずれかのコイルの軸を同一軸上に向けて電気的接続状態に設けられ、これら電気的接続状態とされた前記検査磁場発生コイルとキャンセル磁場発生コイルとは、前記検査磁場発生コイルから前記検査対象とする検査領域までの距離をＬ１とし、前記検査磁場発生コイルから前記他方の検査領域までの距離をＬ２としたときに、前記検査磁場発生コイルが発生する検査磁場に対して、前記キャンセル磁場発生コイルが前記距離の比率Ｌ２／Ｌ１の２乗に反比例した大きさのキャンセル磁場を発生し、各検査領域用磁気検査機器は、他方の検査領域用磁気検査機器から自身の検査領域に作用する磁場を前記キャンセル磁場発生コイルによりキャンセルした状態で、前記検査磁場発生コイルから検査磁場を発生して前記検査領域に配置した三次元磁気センサの磁気特性を検査することを特徴とする。 The magnetic inspection apparatus of the present invention includes a first inspection region magnetic inspection device for inspecting the magnetic characteristics of the three-dimensional magnetic sensor in the first inspection region and a three-dimensional magnetic sensor in the second inspection region separated from the first inspection region. A magnetic inspection device for a second inspection region for inspecting magnetic characteristics, and each of the inspection region magnetic inspection devices generates an inspection magnetic field in an inspection region to be inspected out of both inspection regions and arranges the inspection magnetic field in the inspection region. Three-dimensional inspection magnetic field generating coil for inspecting the magnetic characteristics of the magnetic sensor, and a three-dimensional structure canceling magnetic field generation for canceling the magnetic field from the other inspection device acting on the inspection region The inspection magnetic field generating coil of one inspection region magnetic inspection device and the canceling magnetic field generation coil of the other inspection region magnetic inspection device are in three dimensions. The inspection magnetic field generating coil and the cancel magnetic field generating coil which are provided in an electrically connected state with the axis of one of the coils directed on the same axis are connected to the inspection magnetic field generating coil from the inspection magnetic field generating coil. When the distance to the target inspection region is L1, and the distance from the inspection magnetic field generating coil to the other inspection region is L2, the canceling magnetic field is compared with the inspection magnetic field generated by the inspection magnetic field generating coil. The generating coil generates a cancel magnetic field having a magnitude inversely proportional to the square of the distance ratio L2 / L1, and each inspection region magnetic inspection device acts on its own inspection region from the other inspection region magnetic inspection device. A three-dimensional magnetic field generated in the inspection region by generating an inspection magnetic field from the inspection magnetic field generation coil in a state where the magnetic field is canceled by the cancellation magnetic field generation coil. Characterized by inspecting the magnetic characteristics of the sensor.
第１検査領域及び第２検査領域の両方で磁気センサを検査する場合、各検査領域用磁気検査機器に電流を流すと、第１検査領域用磁気検査機器においては、検査磁場発生コイルにより、磁気センサの磁気特性の検査のために必要な検査磁場が第１検査領域に発生し、また、第２検査領域用磁気検査機器においても、その検査磁場発生コイルにより、必要な検査磁場が第２検査領域に発生する。このため、第１検査領域において、検査磁場だけでなく、第２検査領域用磁気検査機器からの磁場も作用するが、第１検査領域に設置されているキャンセル磁場発生コイルが、第２検査領域用磁気検査機器からの磁場を打ち消すためのキャンセル磁場を第１検査領域に発生するので、この第１検査領域においては、第２検査領域用磁気検査機器による磁場は実質零となり、第１検査領域用磁気検査機器による検査磁場のみが残る。この場合、第２検査領域用磁気検査機器から第１検査領域に影響する磁場は、第２検査領域用磁気検査機器の検査磁場発生コイルから第２検査領域までの距離をＬ１とし、第１検査領域までの検査磁場発生コイルからの距離をＬ２としたときに、これら距離の比率Ｌ２／Ｌ１の２乗に反比例して減少しており、キャンセル磁場発生コイルは、その減少した磁場を打ち消す程度のキャンセル磁場を発生すればよい。 When a magnetic sensor is inspected in both the first inspection region and the second inspection region, when a current is passed through each inspection region magnetic inspection device, the first inspection region magnetic inspection device uses the inspection magnetic field generating coil to generate magnetism. The inspection magnetic field required for the inspection of the magnetic characteristics of the sensor is generated in the first inspection region. Also, in the magnetic inspection equipment for the second inspection region, the inspection magnetic field required for the inspection is generated by the inspection magnetic field generating coil. Occurs in the area. Therefore, in the first inspection area, not only the inspection magnetic field but also the magnetic field from the magnetic inspection device for the second inspection area acts, but the cancel magnetic field generating coil installed in the first inspection area has the second inspection area. Since the cancel magnetic field for canceling the magnetic field from the magnetic inspection apparatus for the machine is generated in the first inspection area, the magnetic field by the magnetic inspection apparatus for the second inspection area is substantially zero in the first inspection area, and the first inspection area Only the magnetic field for inspection by the magnetic inspection equipment remains. In this case, the magnetic field affecting the first inspection region from the magnetic inspection device for the second inspection region is set to L1 as the distance from the inspection magnetic field generating coil of the magnetic inspection device for the second inspection region to the second inspection region. When the distance from the inspection magnetic field generating coil to the region is L2, the distance is reduced in inverse proportion to the square of the ratio L2 / L1, and the cancellation magnetic field generating coil cancels the reduced magnetic field. A cancel magnetic field may be generated.
同様にして、第２検査領域用磁気検査機器においては、検査磁場発生コイルが第２検査領域に検査磁場を発生し、第１検査領域用磁気検査機器によって第２検査領域に影響する磁場を第２検査領域に設けられたキャンセル磁場発生コイルのキャンセル磁場によって打ち消し、この第１検査領域用磁気検査機器による第２検査領域での磁場を実質零にする。 Similarly, in the second inspection region magnetic inspection device, the inspection magnetic field generating coil generates an inspection magnetic field in the second inspection region, and the first inspection region magnetic inspection device generates a magnetic field that affects the second inspection region. The canceling magnetic field generating coil provided in the two inspection areas cancels out the magnetic field in the second inspection area by the magnetic field inspection device for the first inspection area.
このように各検査領域用磁気検査機器のそれぞれが検査磁場発生コイルとキャンセル磁場発生コイルとを備えて、他方の検査領域での検査のために発生した検査磁場による自身の磁気検査機器の検査領域への影響をキャンセルするので、各検査領域において、他方の磁気検査機器において発生させている検査磁場がいかなる軸方向のものであっても、その磁場の影響を受けることなく、自身の検査磁場のみによって検査することができ、各軸方向の単独の磁場、あるいはこれらの合成磁場等、検査磁場を切り替えながら順次検査する場合も、断続させることなく連続して検査することができる。この場合、両検査機器における検査領域の離間距離に応じて互いの磁場の影響をキャンセルするので、両検査機器の離間距離を小さくすることが可能である。
なお、各磁場の大きさの関係は、電気的接続状態とされた検査磁場発生コイルの検査磁場に対して、キャンセル磁場発生コイルのキャンセル磁場の大きさが前述した距離の比率（Ｌ２／Ｌ１）の２乗に反比例した関係となっていればよい。
As described above, each of the magnetic inspection devices for the inspection region includes the inspection magnetic field generation coil and the cancel magnetic field generation coil, and the inspection region of the magnetic inspection device of its own by the inspection magnetic field generated for the inspection in the other inspection region. Since the influence on the magnetic field is cancelled, in each inspection area, even if the inspection magnetic field generated by the other magnetic inspection equipment is in any axial direction, it is not affected by that magnetic field, but only its own inspection magnetic field. In the case of sequentially inspecting while switching the inspection magnetic field, such as a single magnetic field in each axial direction or a synthetic magnetic field thereof, it is possible to inspect continuously without interruption. In this case, since the influence of the mutual magnetic field is canceled according to the separation distance between the inspection regions in both inspection apparatuses, the separation distance between both inspection apparatuses can be reduced.
It should be noted that the relationship between the magnitudes of the magnetic fields is the ratio of the above-mentioned distance (L2 / L1) to the magnitude of the cancel magnetic field of the cancel magnetic field generating coil with respect to the test magnetic field of the test magnetic field generating coil in the electrically connected state. It is sufficient that the relationship is inversely proportional to the square of.
また、それぞれのキャンセル磁場発生コイルで発生するキャンセル磁場が他方の検査領域に逆作用することが考えられるが、キャンセル磁場は、前述したように距離の２乗に反比例した小さい磁場であり、その逆作用は、さらに距離の２乗に反比例して小さくなるので、現実的な磁気検査装置として１ｍ四方のヘルムホルツ型コイルを備えたものを、２ｍ程度の離間距離で配置するものと想定すれば、実質上無視することができる。 Further, it is conceivable that the cancel magnetic field generated in each cancel magnetic field generating coil acts on the other inspection region, but the cancel magnetic field is a small magnetic field that is inversely proportional to the square of the distance as described above, and vice versa. Since the action is further reduced in inverse proportion to the square of the distance, if it is assumed that a realistic magnetic inspection apparatus equipped with a 1 m square Helmholtz type coil is arranged at a separation distance of about 2 m, Above can be ignored.
本発明の磁気検査装置おいて、前記電気的接続状態とされた前記検査磁場発生コイルとキャンセル磁場発生コイルとは、一つの電源に直列に接続されるとともに、相互に逆向きに巻回され、コイル径に対する巻数が、前記検査磁場発生コイルに対して、前記キャンセル磁場発生コイルが前記距離の比率Ｌ２／Ｌ１の２乗に反比例した関係に設定されているものとしてもよい。 In the magnetic inspection apparatus of the present invention, the inspection magnetic field generating coil and the cancel magnetic field generating coil in the electrically connected state are connected in series to one power source and wound in opposite directions, The number of turns with respect to the coil diameter may be set so that the cancel magnetic field generating coil is inversely proportional to the square of the distance ratio L2 / L1 with respect to the inspection magnetic field generating coil.
または、前記電気的接続状態とされた前記検査磁場発生コイルとキャンセル磁場発生コイルとは、相互に逆向きに巻回されるとともに、コイル径に対する巻数が同じに設定され、これらコイルに接続された電源に、前記検査磁場発生コイルに供給する電流に対して、前記距離の比率Ｌ２／Ｌ１の２乗に反比例した電流を前記キャンセル磁場発生コイルに供給する電流制御手段が設けられているものとしてもよい。 Alternatively, the inspection magnetic field generating coil and the canceling magnetic field generating coil in the electrical connection state are wound in opposite directions, and the number of turns with respect to the coil diameter is set to be the same and connected to these coils. The power source may be provided with current control means for supplying a current that is inversely proportional to the square of the distance ratio L2 / L1 to the current supplied to the inspection magnetic field generating coil. Good.
本発明の磁気検査装置によれば、各検査領域用磁気検査機器が検査対象の検査領域に発生させた検査磁場によって磁気センサを検査する際に、その検査領域に他方の磁気検査機器から及ぶ磁場をキャンセル磁場によりキャンセルするので、相互に他の磁気検査機器からの磁場の影響を受けることなく、自身の検査磁場のみによって検査することができ、一方でＸ軸方向の磁場により検査しているときに、他方でＹ軸方向の磁場により検査するなど、各磁気検査機器が独立して磁気センサの三次元の検査を行うことができる。したがって、磁気シールドルームや検査機器を離間させる広いスペースを必要とせず、また、検査対象の検査領域と他方の検査領域とのそれぞれの距離に応じたキャンセル磁場を発生するので、キャンセルすべき磁場の測定等も不要で、装置構成を簡略にすることができる。 According to the magnetic inspection apparatus of the present invention, when a magnetic sensor is inspected by the inspection magnetic field generated in the inspection region to be inspected by each inspection region magnetic inspection device, the magnetic field extending from the other magnetic inspection device to the inspection region. Is canceled by the canceling magnetic field, so that it can be inspected only by its own inspection magnetic field without being influenced by the magnetic fields from other magnetic inspection devices, while it is inspected by the magnetic field in the X-axis direction. On the other hand, each magnetic inspection device can independently perform a three-dimensional inspection of the magnetic sensor, such as inspection with a magnetic field in the Y-axis direction. Therefore, a large space for separating the magnetic shield room and the inspection equipment is not required, and a cancel magnetic field is generated according to the distance between the inspection area to be inspected and the other inspection area. No measurement or the like is required, and the apparatus configuration can be simplified.
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
図１〜図４は本発明の第１実施形態の磁気検査装置を示しており、この磁気検査装置１は、第１検査領域Ｔ１と第１検査領域Ｔ１から離間した第２検査領域Ｔ２とでそれぞれ磁気検査する二組の磁気検査機器２，３を備えている。
第１検査領域用磁気検査機器２は、検査対象とする第１検査領域Ｔ１に検査磁場を発生する検査磁場発生コイル４と、第１検査領域Ｔ１に作用する第２検査領域用磁気検査機器３からの磁場を打ち消すためのキャンセル磁場を第１検査領域Ｔ１に発生するキャンセル磁場発生コイル５とを有しており、また、第２検査領域用磁気検査機器３は、検査対象とする第２検査領域Ｔ２に検査磁場を発生する検査磁場発生コイル６と、第２検査領域Ｔ２に作用する第１検査領域用磁気検査機器２からの磁場を打ち消すためのキャンセル磁場を第２検査領域Ｔ２に発生するキャンセル磁場発生コイル７とを有している。
これら検査機器２，３は、その基本構成が共通しており、以下では、第１検査領域用磁気検査機器２を代表として装置構成の詳細を説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
1 to 4 show a magnetic inspection apparatus according to a first embodiment of the present invention. The
The first inspection region
These
この第１検査領域用磁気検査機器２は、検査磁場発生コイル４が、相互に直交したＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向のそれぞれの軸方向に沿って対向する２個を一組とした３組のヘルムホルツ型コイル１１，１２，１３から構成されており、フレーム１４の両側部、上部及び下部、前面及び背面にそれぞれ一組ずつ配設され、全体として正六面体を構成するように配置されている。
The first inspection region
具体的には、図３に示すように、フレーム１４の両側部に、水平方向に沿う軸方向（Ｘ軸方向とする）を一致させた一組のＸ軸コイル１１が設けられ、これらＸ軸コイル１１の軸方向と直交する水平方向に軸方向（Ｙ軸方向とする）を向けた一組のＹ軸コイル１２がフレーム１４の前面及び背面に設けられ、これらＸ軸コイル１１とＹ軸コイル１２との両軸方向のいずれにも直交する垂直方向に軸方向（Ｚ軸方向とする）を向けた一組のＺ軸コイル１３がフレーム１４の上部及び下部に設けられている。図３には、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸を一点鎖線で示している。また、これらコイル１１，１２，１３に囲まれた空間の中心位置に第１検査領域Ｔ１が設けられており、各組のコイル１１，１２，１３により、第１検査領域Ｔ１に、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の３軸方向のそれぞれの単独の磁場を発生するとともに、これら３軸の合成磁場を作用させ得るようになっている。
Specifically, as shown in FIG. 3, a pair of
第１検査領域Ｔ１には、プローブカード１５が固定されるとともに、磁気センサ１６を有するウエハ１７を載置する移動可能なステージ１８が設けられている。この場合、磁気センサ１６は、ウエハ１７から分離される前の状態であり、ウエハ１７に整列状態に多数形成されたものが用いられる。プローブカード１５は、このウエハ状態に並べられた多数の磁気センサ１６のうちの複数個の磁気センサ１６に対して同時に接触可能なプローブ群１９が設けられ、これら複数個の磁気センサ１６を同時に検査することができるようになっている。そして、ステージ１８上に固定したウエハ１７を図４の矢印で示すようにＸ方向、Ｙ方向に移動しながら、プローブカード１５のプローブ群１９に複数個の磁気センサ１６を対峙させ、この対峙状態でステージ１８をＺ方向に移動することにより、これら磁気センサ１６にプローブ群１１９を接触させ、各磁気センサ１６に通電して、その出力から磁気センサ１６の磁気特性を検査する。この検査を３組のコイル１１，１２，１３によりＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に磁場を発生させながら行う。
In the first inspection region T1, a
また、キャンセル磁場発生コイル５も、検査磁場発生コイル４と同様に、相互に直交したＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向のそれぞれの軸方向に沿って対向する２個を一組とした３組のヘルムホルツ型コイル２１，２２，２３から構成されており、図示例では、検査磁場発生コイル４よりも大きいコイル径に形成され、検査磁場発生コイル４を囲むフレーム２４の両側部、上部及び下部、前面及び背面にそれぞれ一組ずつ配設され、全体として正六面体を構成するように配置されている。
Similarly to the inspection magnetic field generating coil 4, the cancel magnetic
一方、第２検査領域用磁気検査機器３においても、第１検査領域用磁気検査機器２と同様に、検査磁場発生コイル６は、相互に同一コイル径のＸ軸コイル３１、Ｙ軸コイル３２、Ｚ軸コイル３３がフレーム３０に一対ずつ固定されたヘルムホルツ型コイルを構成しているとともに、キャンセル磁場発生コイル７は、検査磁場発生コイル６の各コイルよりも大きいＸ軸コイル３５、Ｙ軸コイル３６、Ｚ軸コイル３７がフレーム３８に一対ずつ固定されたヘルムホルツ型コイルを構成しており、第２検査領域Ｔ２を囲んで検査磁場発生コイル６が設けられ、その外側にキャンセル磁場発生コイル７が配置されている。
On the other hand, in the second inspection region magnetic inspection device 3, as in the first inspection region
そして、第１検査領域用磁気検査機器２と第２検査領域用磁気検査機器３とは、その一方の検査機器の検査磁場発生コイルと他方の検査機器のキャンセル磁場発生コイルとが、図１に示すように、３軸のうちの一つ、図示例ではＸ軸を同一軸線上に配置した状態に並べられており、他のＹ軸、Ｚ軸は相互に平行とされている。
また、第１検査領域用磁気検査機器２の検査磁場発生コイル４と第２検査領域用磁気検査機器３のキャンセル磁場発生コイル７との各コイルはＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸ごとに直列に接続されて一つの電源２５に接続され、同じ電流が流されるようになっている。同様に、第２検査領域用磁気検査機器３の検査磁場発生コイル６と第１検査領域用磁気検査機器２のキャンセル磁場発生コイル５との各コイルも、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸ごとに直列に接続されて一つの電源に接続され、同じ電流が流されるようになっている。また、これら電気的接続状態の各軸ごとに検査磁場発生コイルとキャンセル磁場発生コイルとのコイルの巻方向が逆向きとされ、かつ異なる巻数に設定されている。
The first inspection region
Further, the inspection magnetic field generating coil 4 of the first inspection region
Ｘ軸コイルを例にとって図２により説明すると、検査磁場発生コイル４のＸ軸コイル１１とキャンセル磁場発生コイル７のＸ軸コイル３４とは、直列に接続され、相互に巻方向が逆向きとされ、検査磁場発生コイル４のＸ軸コイル１１よりもキャンセル磁場発生コイル７のＸ軸コイル３４の方が巻数が小さく設定されている。
コイルによって発生する磁場の大きさは、コイルの巻数に比例するとともに、コイル径に反比例し、ビオ・サバールの法則（定常電流が流れる導線の微小部分から所定距離離れた点に作用する磁場の大きさは、距離の２乗に反比例する）により、コイルからの距離の２乗に反比例する。
Referring to FIG. 2 taking an X-axis coil as an example, the
The magnitude of the magnetic field generated by the coil is proportional to the number of turns of the coil and inversely proportional to the coil diameter. Bio-Savart's law Is inversely proportional to the square of the distance from the coil.
したがって、検査磁場発生コイル４のＸ軸コイル１１とキャンセル磁場発生コイル７のＸ軸コイル３４とは、検査磁場発生コイル４のＸ軸コイル１１から第１検査領域Ｔ１までの距離をＬ１とし、そのＸ軸コイル１１から第２検査領域Ｔ２までの距離をＬ２としたときに、第１検査領域Ｔ１に作用する検査磁場に対して、第１検査領域Ｔ１までの距離Ｌ１に対する第２検査領域Ｔ２までの距離Ｌ２の比率（Ｌ２／Ｌ１）の２乗に反比例した大きさのキャンセル磁場を第２検査領域Ｔ２に発生するように、コイル径に対する巻数の関係を設定すればよい。例えば、検査磁場発生コイル４のＸ軸コイル１１から第１検査領域Ｔ１までの距離Ｌ１が５０ｃｍで、そのＸ軸コイル１１から第２検査領域Ｔ２までの距離Ｌ２が２ｍである場合、検査磁場発生コイル４のＸ軸コイル１１により第２検査領域Ｔ２に作用する磁場は、第１検査領域Ｔ１で受ける磁場の（２００／５０）の２乗に反比例し、１／１６となる。したがって、キャンセル磁場発生コイル７におけるＸ軸コイル３４のコイル径に対する巻数を、検査磁場発生コイル４におけるＸ軸コイル１１で発生した磁場の１／１６の磁場を発生するように設定すればよい。
Therefore, the
このような検査磁場発生コイル４とキャンセル磁場発生コイル７のＸ軸コイル１１，３４相互の関係は、Ｙ軸コイル１２，３５、Ｚ軸コイル１３，３６についても同様であり、各軸ごとに検査磁場発生コイル４とキャンセル磁場発生コイル７とではコイルの巻方向が逆向きとされ、かつ、検査磁場発生コイル４のＹ軸コイル１２及びＺ軸コイル１３から第１検査領域Ｔ１までの距離をそれぞれＬ１とし、これらＹ軸コイル１２及びＺ軸コイル１３から第２検査領域Ｔ２までの距離をそれぞれＬ２としたときに、検査磁場発生コイル４のＹ軸コイル１２及びＺ軸コイル１３から第１検査領域Ｔ１までの距離Ｌ１に対する第２検査領域Ｔ２までの距離Ｌ２の比率（Ｌ２／Ｌ１）の２乗に反比例したキャンセル磁場をそれぞれ発生するようにコイル径に対する巻数が設定されている。この場合、それぞれの距離Ｌ１，Ｌ２は図２のＸ軸コイル１１の場合と同じ符号を用いているが、Ｘ軸コイル１１の場合と同一寸法になるとは限らない。
The relationship between the X-axis coils 11 and 34 of the inspection magnetic field generating coil 4 and the cancel magnetic
また、第２検査領域Ｔ２に検査磁場を発生する検査磁場発生コイル６に対して、第１検査領域Ｔ１にキャンセル磁場を発生するキャンセル磁場発生コイル５も、コイルの巻方向が逆向きとされ、かつ、検査磁場に対して、検査磁場発生コイル６から第２検査領域Ｔ２までの距離Ｌ１に対する第１検査領域Ｔ１までの距離Ｌ２の比率（Ｌ２／Ｌ１）の２乗に反比例したキャンセル磁場を発生するようにコイル径に対する巻数が設定されている。この場合も、それぞれの距離Ｌ１，Ｌ２は第１検査領域用磁気検査機器２の場合と同じ符号を用いているが、第１検査領域用磁気検査機器２の場合と同一寸法となるとは限らない。
In addition, with respect to the inspection magnetic
そして、これら第１検査領域用磁気検査機器２と第２検査領域用磁気検査機器３とを組み合わせ、相互の検査磁場発生コイル４及びキャンセル磁場発生コイル５を第１検査領域Ｔ１及び第２検査領域Ｔ２に前述した位置関係で配置することにより、２箇所の検査領域Ｔ１，Ｔ２で別個に磁気特性の検査ができる磁気検査装置１が構成される。
The first inspection region
このように構成した磁気検査装置１において、第１検査領域Ｔ１及び第２検査領域Ｔ２の両方で磁気検査する場合、第１検査領域用磁気検査機器２の磁場発生コイル４に電流を流すと、第２検査領域用磁気検査機器３のキャンセル磁場発生コイル７にも同じ電流が流れ、検査磁場発生コイル４においては第１検査領域Ｔ１に検査のために必要な大きさの検査磁場を発生する。この検査磁場発生コイル４で発生する磁場は、前述したように、検査磁場発生コイル４から第１検査領域Ｔ１及び第２検査領域Ｔ２までのそれぞれの距離Ｌ１，Ｌ２に応じた大きさで第２検査領域Ｔ２にも影響する。この第２検査領域Ｔ２では、キャンセル磁場発生コイル７により、検査磁場発生コイル４から第２検査領域Ｔ２に影響する磁場とは逆方向で同じ大きさのキャンセル磁場が発生して、検査磁場発生コイル４からの磁場をキャンセルする。
In the
一方、第２検査領域用磁気検査機器３においても、磁場発生コイル６に電流を流すと、第１検査領域用磁気検査機器２のキャンセル磁場発生コイル５にも同じ電流が流れ、第２検査領域Ｔ２に検査磁場発生コイル６により検査磁場が発生し、この検査磁場発生コイル６から第１検査領域Ｔ１に影響する磁場をキャンセル磁場発生コイル５の逆方向の磁場によってキャンセルする。
On the other hand, in the second inspection region magnetic inspection device 3, when a current is passed through the magnetic
したがって、両磁気検査機器２，３とも、自身の検査領域での検査のために検査磁場を発生することにより、他の磁気検査機器からの検査領域への影響はキャンセル磁場によってキャンセルするので、各検査領域Ｔ１，Ｔ２において、他の磁気検査機器からの磁場の影響を受けることなく、自身の検査磁場のみによって検査することができる。
Therefore, both the
例えば、各磁気検査機器２，３において、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各検査磁場発生コイルにより、各軸毎に切り替えながら検査領域に各軸の磁場を順次発生させ、その検査領域に配置した磁気センサに対してプローブカードを接触させて、各軸毎の磁気特性を順次検査する場合、第１検査領域用磁気検査機器２で、例えばＸ軸方向の検査磁場を発生させて検査しているときには、第２検査領域用磁気検査機器３で発生する磁場がどの軸方向の磁場であっても、この第２検査領域用磁気検査機器３からの磁場の影響は第１検査領域用磁気検査装置２においてはキャンセル磁場発生コイル５によってキャンセルされるので、第１検査領域Ｔ１でＸ軸方向の検査磁場のみによって磁気検査することができる。Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の各磁場においても同様である。
For example, in each of the
また、第２検査領域用磁気検査機器３においても、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各方向に検査磁場を発生させて検査する際に、第１検査領域用磁気検査機器２で発生する磁場がどの軸方向の磁場であっても、自身の検査領域Ｔ２では、自身の検査磁場発生コイルから発生する検査磁場のみによって検査することができる。
これら二つの磁気検査機器２，３相互間で、互いの磁場の影響を受けずにそれぞれ独立して磁気検査することができ、各軸方向の単独の磁場、あるいはこれらの合成磁場等、検査磁場を切り替えながら順次検査する場合も、断続させることなく連続して検査することができる。
In the second inspection region magnetic inspection apparatus 3, the magnetic field generated by the first inspection region
These two
図５は本発明の磁気検査装置の第２実施形態を示すもので、図２と同様に、Ｘ軸コイルのみを模式的に示している。この磁気検査装置は、第１実施形態と同様、第１検査領域用磁気検査機器及び第２検査領域用磁気検査機器ともに、自身の検査領域に検査磁場を発生する検査磁場発生コイルと、他方の磁気検査機器の検査領域に生じる磁場を打ち消すためのキャンセル磁場を発生するキャンセル磁場発生コイルとを有しており、それぞれが、相互に直交したＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向のそれぞれの軸方向に沿って対向する２個を一組とした３組のヘルムホルツ型コイルから構成され、一方の検査領域用磁気検査機器の磁場発生コイルと他方の検査領域用磁気検査機器のキャンセル磁場発生コイルとが電気的接続状態とされ、これら電機接続状態の検査磁場発生コイルとキャンセル磁場発生コイルとはＸ軸コイルが同一軸上に、Ｙ軸コイル及びＺ軸コイルが平行に配置されている。 FIG. 5 shows a second embodiment of the magnetic inspection apparatus of the present invention, and schematically shows only the X-axis coil as in FIG. As in the first embodiment, this magnetic inspection apparatus includes both a first inspection region magnetic inspection device and a second inspection region magnetic inspection device, an inspection magnetic field generating coil that generates an inspection magnetic field in its own inspection region, and the other And a cancel magnetic field generating coil for generating a cancel magnetic field for canceling the magnetic field generated in the inspection region of the magnetic inspection device, each of which is in the X axis direction, the Y axis direction, and the Z axis direction orthogonal to each other. A magnetic field generating coil of one inspection region magnetic inspection device and a canceling magnetic field generation coil of the other inspection region magnetic inspection device, which are composed of two sets of two Helmholtz coils facing each other in the axial direction And the inspection magnetic field generating coil and the canceling magnetic field generating coil in the electrical connection state, the X-axis coil is on the same axis, the Y-axis coil and the Z-axis coil. They are arranged in parallel.
また、電機接続状態の検査磁場発生コイルとキャンセル磁場発生コイルとは、Ｘ軸コイル、Ｙ軸コイル、Ｚ軸コイルとも、キャンセル磁場発生コイルの方が大きいコイル直径に形成されているが、これらのコイル径に対する巻数が同じに設定され、検査磁場発生コイルとキャンセル磁場発生コイルとで巻方向が逆向きに設定されており、検査磁場発生コイルとキャンセル磁場発生コイルとに接続された電源に、これらに供給する電流を制御する電流制御手段が設けられている。図５では、検査磁場発生コイル５１のＸ軸コイル５２とキャンセル磁場発生コイル５３のＸ軸コイル５４とが電源５５に接続され、各Ｘ軸コイル５２，５４への電流を制御する電流制御手段５６が設けられている。
In addition, the inspection magnetic field generating coil and the cancel magnetic field generating coil in the electrical connection state are formed such that the cancel magnetic field generating coil has a larger coil diameter in all of the X-axis coil, the Y-axis coil, and the Z-axis coil. The number of turns with respect to the coil diameter is set to be the same, and the winding direction of the inspection magnetic field generating coil and that of the canceling magnetic field generating coil are opposite to each other. The power source connected to the inspection magnetic field generating coil and the canceling magnetic field generating coil Current control means is provided for controlling the current supplied to. In FIG. 5, the
この電流制御手段５６は、例えば、電源５５とキャンセル磁場発生コイル５３の間にシャント回路を設けて、電流を距離の比率Ｌ２／Ｌ１に応じて調整するものとされる。つまり、検査磁場発生コイルに流れる電流に対して、検査磁場発生コイルから第１検査領域までの距離Ｌ１に対する第２検査領域までの距離Ｌ２の比率（Ｌ２／Ｌ１）の２乗に反比例した電流が流れるようになっている。図５では、検査磁場発生コイル５１のＸ軸コイル５２に流れる電流に対して、このＸ軸コイル５２から第１検査領域Ｔ１までの距離Ｌ１に対する第２検査領域Ｔ２までの距離Ｌ２の比率（Ｌ２／Ｌ１）の２乗に反比例した電流がキャンセル磁場発生コイル５３のＸ軸コイル５４に流れる。このような電流制御により、検査磁場発生コイルによって第２検査領域Ｔ２に発生した検査磁場により第１検査領域Ｔ１に影響する磁場をキャンセル磁場発生コイルによってキャンセルすることができる。
その他の構成は第１実施形態のものと同様である。
For example, the current control means 56 is provided with a shunt circuit between the
Other configurations are the same as those of the first embodiment.
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では、各磁気検査機器において検査磁場発生コイルの外側にキャンセル磁場発生コイルを配置したが、逆にキャンセル磁場発生コイルの外側に検査磁場発生コイルを配置してもよい。また、電気的接続状態とされる検査磁場発生コイルとキャンセル磁場発生コイルとは、コイル直径、巻数、電流を適宜組み合わせることにより、検査磁場発生コイルが発生する検査磁場に対して、キャンセル磁場発生コイルが、検査磁場発生コイルから検査対象の検査領域までの距離Ｌ１と、他方の検査領域までの距離Ｌ２との比率Ｌ２／Ｌ１の２乗に反比例した大きさのキャンセル磁場を発生するように設定すればよい。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various change can be added in the range which does not deviate from the meaning of this invention.
For example, in the above embodiment, the cancel magnetic field generating coil is arranged outside the inspection magnetic field generating coil in each magnetic inspection device, but conversely, the inspection magnetic field generating coil may be arranged outside the cancel magnetic field generating coil. In addition, the inspection magnetic field generating coil and the cancel magnetic field generating coil that are in an electrically connected state can be compared with the inspection magnetic field generated by the inspection magnetic field generating coil by appropriately combining the coil diameter, the number of turns, and the current. Is set so as to generate a canceling magnetic field whose magnitude is inversely proportional to the square of the ratio L2 / L1 between the distance L1 from the inspection magnetic field generating coil to the inspection area to be inspected and the distance L2 to the other inspection area. That's fine.
１…磁気検査装置、２…第１検査領域用磁気検査機器、３…第２検査領域用磁気検査機器、４…検査磁場発生コイル、５…キャンセル磁場発生コイル、６…検査磁場発生コイル、７…キャンセル磁場発生コイル、１１，３１…Ｘ軸コイル、１２，３２…Ｙ軸コイル、１３，３３…Ｚ軸コイル、１４，３０…フレーム、１５…プローブカード、１６…磁気センサ、１７…ウエハ、１８…ステージ、１９…プローブ群、２５…電源、２１，３５…Ｘ軸コイル、２２，３６…Ｙ軸コイル、２３，３７…Ｚ軸コイル、２４，３８…フレーム、５１…検査磁場発生コイル、５２…Ｘ軸コイル、５３…キャンセル磁場発生コイル、５４…Ｘ軸コイル、５５…電源、５６…電流制御手段、Ｔ１…第１検査領域、Ｔ２…第２検査領域
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017020882A (en) * | 2015-07-10 | 2017-01-26 | 有限会社パワーテック | Three-dimensional magnetic field electromagnet device |
| CN106560721A (en) * | 2015-09-30 | 2017-04-12 | 苹果公司 | Efficient Testing Of Magnetometer Sensor Assemblies |
| CN108535670A (en) * | 2018-04-09 | 2018-09-14 | 河北工业大学 | A kind of spatial high-frequency rotary magnetic characteristic measuring system and measurement method |
| US10955493B2 (en) | 2018-05-02 | 2021-03-23 | Analog Devices Global Unlimited Company | Magnetic sensor systems |
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2012
- 2012-03-09 JP JP2012053129A patent/JP2013186053A/en active Pending
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