JPS6180077A

JPS6180077A - Ｍｒ素子の検査装置

Info

Publication number: JPS6180077A
Application number: JP20208284A
Authority: JP
Inventors: Osamu Kitazawa; 修北沢
Original assignee: Nidec Copal Corp
Current assignee: Nidec Precision Corp
Priority date: 1984-09-28
Filing date: 1984-09-28
Publication date: 1986-04-23

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の技術分！７１本発明はＭＲ素子（強磁性磁気抵抗素子）の特性検査装
置に関するものである。

［従来技術］ＭＲ素子は磁界の影響を受けて、その抵抗値が変化する
特性を有し感度が良好である。このため磁気式ロータリ
ーエンコーダ等における磁気センサとして使用されてい
る。

このＭＲ素子を用いた磁気センサは、ウェハ上に薄膜技
術によって多数側同時形成され、磁気センサとしての使
用形態に応じ、磁気センサを構成するユニット領域毎に
４個又は複数個が単層或いは複数に近接して設けられる
。この磁気センサとしては、例えば第１図（ａ）の如く
４個のＭＲ素子ｍｒでブリッジ回路を構成したものがあ
る。即ち、端子Ｔ、、ＴＳは接地され、端子Ｔ３に定電
圧（例えば５Ｖ）を印加することによって、端子”ｒ２
　、”ｒａ間で磁界強度に応じた出力電圧が検出され、
これは信号磁界の変化に応じ、第１図（ｂ）に示すよう
な出力電圧特性を示す、この出力電圧特性は同一のウェ
ハ上の各磁気センサであっても、製造上避は難い特性の
バラツキを生じがちで、このためこの特性を検査しなけ
ればならない、検査は交番磁界をかけたときの出力電圧
■１から■ら等を測定することによって行なわれる。

従来は上記特性曲線を記録紙に書いた後、特性をよく示
すと考えられる値、例えばＶＰＰ＝Ｖ２−■３．ｖｐｐ
＝ｖ３−ｖ６　、ヒスＡ＝ｖ２−Ｖ３　　、　ヒスＢ＝
Ｖ６−Ｖ５　　、ＤＶＯ＝Ｖａ　−Ｖ　Ｉ、　Ｖ　Ｏ＝
　（Ｖ　ｒ　＋　Ｖ　ａ　）　／　２　Ｒトを物差−ｃ
計測して特性評価をし、良否判定にはこれらの僅に対す
る条件を組み合わせていた。しかし、この様な方法では
、計測及び判定に時間と人手がかかるという欠点がある
。また、コンピュータで良否判別・不良品マーク書きを
行なうためには計測結果のコンピュータへの入力をキー
ボードから改めて行なわなければならないという欠点も
ある。

また、ウェハ上に多数形成されるユニット領域毎に、Ｍ
Ｒ素子を用いたセンサとしての特性、或はＭＲ素子単体
の特性を連続的に計測するため、製造容易で比較的小型
の計測装置として満足すべきものがなかった。何となれ
ば、被検査面（ＭＲ素子と対応する部分）に均一で毎回
一定の磁界を印加するため、ウェハ全体を理想型へルム
ホルツコイルの中、即ち均一磁界中に入れようとすると
、コイルが大型化し、このための電源も大型化した。一
方、ユニット領域に細分したチップを個々にコイル中に
投入して計測するのでは甚だ効率の悪いものであった。

［発明の目的］本発明はこのような背景を基に提案されたものであり、
小型の検査装置であって、しかも均一な磁界中に検査面
を置くことのできる磁界発生用コイルを備えた検査装置
を提案することにある。

このような本発明の目的は、ウェハ上に多数個設けられ
たユニット領域中のＭＲ素子形成、域たる検査面に、交
番磁界を印加して出力電圧の測定を行なう構成であって
、交番磁界発生手段を底面平板状の空芯コイルとして形
成し、この底面を磁界作用面として検査面積より充分広
くすると共に。

磁界作用面を検査面の上方から微少ギャップをもって対
向させて検査を行なうＭＲ素子の検査装置によって達成
される。

また更にコイルの磁界作用面の幅寸法ｗ、長さ寸法りを
ウェハに対して充分小さくすると共に、検査面の幅寸法
ｗ、長さ寸法ｐに対し、Ｗ　／　ｗが１．２以上、Ｌ／
Ｊｌが５以上となるように設定したＭＲ素子の検査装置
によって達成される。

［実施例コ以下、本発明の好適な実施例を添付図面に従って説明す
る。

第２図は本発明の特性検査方法の一実施例を実施するた
めの装置であり、同図において、１は信号磁界発生用コ
イルであって、実施例においては空芯コイルが用いられ
ている。２はプローブであって、信号磁界発生用コイル
の発生した磁界中に置かれた磁気センサの出力電圧を検
出する。８はコイルの励磁用のコイルドライ八であり、
マイクロコンピュータ１２の制御に従って、コイル１に
励磁電流を印加する。３及び４はコイル１、プローブ２
を支持するアームであり、アーム３．４は上下駆動用モ
ータ５によって上下される。また、７は不良品にドツト
マーク等を付すためにペンドライバ１０によって駆動さ
れるソレノイドであり、アーム３によって支持されてい
る。７ａはソレノイドによって駆動されるペン体である
。９はプローブ２の検出電圧をデジタル値に変換してマ
イクロコンピュータ１２に与えるデジタルマルチメータ
である。１３は測定値処理結果を記録するディスク記録
装置であり、１４はそれらのデータを表示するＣＲＴ表
示装置である。

前述したプローブ上下駆動用モータ５は、ウェハ１６上
の各磁気センナ単位領域において、検査対象であるＭＲ
素子の存在域（以下検査面１７と称す）上にコイル１、
プローブ２の位置決めを行なう、このコイルの位置決め
は後述する所であるが、一般的に言えば、コイル１のつ
くる均一磁界中に検査面１７とコイル１の底面とを微少
ギャップＧをとって置くことである。

１５は多数の磁気センサを形成したウェハ１６をＸ−Ｙ
方向に移動させるためのＸ−Ｙテーブルである。このＸ
−Ｙテーブルにはマイクロコンピュータの制御の下にＸ
方向、Ｙ方向にテーブルの移動制御を行い、位置規制を
行う回転−直線運動変換・伝達位置決め手段、及び駆動
手段であるパルスモータを備えた公知のものを使用でき
る。従って、詳細は省略する。

次に第２図以下を参照しながら本発明の実施例を詳細に
説明する。

コイル１は四角形を呈する空芯コイルであり、４個（ｌ
−１〜１−４）の磁界発生面を有する。

各面は電流の方向が交叉するように交わるので、四隅近
傍では四辺の磁界が干渉し合い、均一な磁界が得られな
い、従ってこの四隅近傍を外した磁界の均一安定な面に
小さな検査面１７を配置するような構成がコイル１、検
査面１７間に必要となる。この関係を達成するために、
相互の関係は第３図、第４図に示すように設定されてい
る。即ち、図中Ｇは検査面１７と空芯コイル１の底部と
のギャップを示し、Ｔはコイル１の厚さを示し、Ｗはコ
イルの幅、Ｌは四角形を呈するコイルの一辺の長さを示
す。

なお、前記Ｇは出来るだけＯに近づけることが効率を考
えると望ましく、Ｌ／ｌ→■、Ｇ→０とし、コイル１を
単層、底面以外のコイルの影響等を無視してモデル化す
れば、Ｗ　／　ｗは１に近づくが、Ｇ→Ｏとするのは位
置決め精度上困難であリ、且つまたＭＲ素子は細長いこ
とが一般的で、Ｗ方向の位置決めが難しいので実用上Ｗ
　／　ｗは１．２以上、望ましくは　１．５以上の値を
とる。一方、Ｌ／ｌは他の諸条件を最適条件としてモデ
ル化すれば５以上の値で良いが、実用性を考えると１０
以上の値が望ましい、また、このＬ／ｌはコイルの大き
さの点からその上限は自ずと規制されよう、これらの数
値の算出の詳細は割愛するが、Ｇ　＝　０．０１〜ＩＩ
ｌ量、Ｌ／ｕ＝５以上、Ｗ／ｗ＝１．５以上であれば、
実用性を満足することが確認されている０例えば、実験
によれば、Ｇ＝０．５　ｍ層のとき、Ｌ／ｌ　＝＝　１
０以上、Ｗ／ｗ＝２以上とすれば、実用上充分であり、
この範囲でのコイルの小型化を企れば良い。

実施例においては、Ｗは３■、Ｌは３０１１−であり、
Ｔは線径・巻回数にもよるが薄いことが望ましく、実施
例では数Ｉとされているが、より薄くすることも可能で
ある。また、Ｇは位置決め精度との兼合いにもよるが、
出来るだけ小さい値とされ、１ｍｓ＋以下の値となって
いる。

一方、小文字のＷは検査面１７の幅であり、実施例では
３０ｇｍである。又は同じく長さであり、１ｍｍである
。ウェハ１６上に形成した個々の検査面１７上に均一な
平等磁界をかけなければならない、この条件を満足させ
るため、コイル１の一辺の長さＬに対して検査面１７の
一辺の長さ１の関係をＬ＞ｌ、コイル１の幅Ｗに対して
検査面１７の幅Ｗの関係をＷＯＷに設定する。そしてコ
イル１と検査面１７の位置決め精度である検査面１７の
長手方向の位置決め精度ΔＸ、同じく幅方向の位置決め
精度Δｙ、同じくコイル１と検査面１７の対向面間の距
離Ｇの位置決め精度ΔＺの関係を一定精度に保持する。

この結果、検査面１７に対してコイル１の発生する磁界
は無限幅平板の長さ方向に平行電流を流した場合と略同
−条件と見なすことができるので発生磁界は均一でかつ
水平方向に平行となる。

第５図はウェハ１６上に多数形成された磁気センサ（ユ
ニット領域）Ｓの拡大図であり、各検査面１７には、１
７′で示すＭＲ素子が絶縁層を介して２層に４個設けら
れていて、コイル１の低面はこの検査面１７に対し、正
確に位置付けられる。なお、第５図で２０はリード電極
パターンである。

さて、磁気センサの検査面１７が磁界の影響を受けると
ＭＲ素子の抵抗値が変化し、抵抗値の変化に見合う出力
電圧を前記端子Ｔ　２　＋　Ｔ　４間に出力する。この
ための電力電圧検出回路は、例えば第６図のように構成
できる。即ち、端子Ｔ１〜Ｔ５に前記プローブ２・・・
を接続させ、端子Ｔ３に定電源３０をスイッチＳＷを介
して接続し、例えば５層程度の定電圧を印加し、端子Ｔ
ｌ　、Ｔ、を接地し、端子Ｔ２　、Ｔ、間に電圧計３１
を接続すれば、磁界強度に応じたＭＲ素子１７′の抵抗
値変化に見合う磁気センナとしての出力電圧変化が取出
せる。そして、取出された電圧をデジタルマルチメータ
９で測定して、マイクロコンピュータ１２に対して出力
する。

また、第６図の拡大図が詳細に示すように、適宜の箇所
が良否の判定を印すマーキングエリアとして利用され、
例えば破線で示す如く不良を示す丸印（ドツト）Ｄがマ
ーキングされる。

磁気センナの出力特性の検査はマイクロコンピュータ１
２によって実行される。

マイクロコンピュータ１２は第２図図示の如く、マイク
ロプロセッサＭＰＵ　、ＲＡＭ　、ＲＯＭからなり、マ
イクロプロセッサＭＰＵの制御の下にデジタルマルチメ
ータ９が変換した出力電圧データをＲＡＭの一領域に書
き込む０次に比較すべき所定時間の後の出力データをＲ
ＡＭに書き込み、マイクロプロセッサＭＰＵ又はＲＯＭ
内に格納されている特性検査プログラムの制御の下に各
検査工程を実行する０次に第７図から第１０図を参照し
て各検査工程の制御手順を詳細に実行する。

まず、検査工程のステップＳ１ではプロセッサの内部状
態及びＸ−Ｙテーブル等の初期化を実行する０次にステ
ップＳ２に進み、マイクロコンピュータはＸ−Ｙテーブ
ル５をＸ方向、Ｙ方向に移動する不図示のパルスモータ
に駆動パルスを与え、第５図に示すウニ／＼１６上の第
１に検査すべき磁気センサの検査面１７をコイル１に対
して位置決めする０次に、プローブ移動工程Ｓ３に進み
、プローブ２を端子Ｔ１〜Ｔ５に接続するとともに、こ
れに伴ってコイル１を検査面１７に近接させる。この移
動制御はプローブ上下駆動用モータ５をＭＰＵが制御す
ることによって行なわれる０次に制御はステップＳ４に
進み、磁気センサの端子間に所定電圧、例えば５ｖの電
圧を印加する電源スィッチＳＷをＯＮとし、次にステッ
プＳ５で交番信号磁界を印加し、磁気センサ（ＭＲ素子
）の残留磁界をゼロとする。第８図の（１）から（１０
）は時間軸に従って印加される信号磁界の極性、強度及
び時間当りの変化率を示すグラフ図であって、消磁工程
が実行される時間帯は時間軸において（１）で示される
６次に、ステップＳ６に進み、信号磁界Ｏにおける出力
電圧■ｉを測定し、ステップＳ７でディスクに書き込む
、制御は更に時間帯（３）及び（４）を含む時間帯（２
）の処理に移り、信号磁界を正方向に時間帯（３）の上
昇率で上昇させて、次々にデータを取込んで、前のデー
タと比較しつつ不要データを消し去り、（ステップＳ８
）、ステップＳ９で取込まれたデータがもはや増大しな
いことが確認されると、格納されたデータ値の最大値を
、極大値ｖ２゜とじて検出する。検出したｖ２はステッ
プＳ１０でディスクに書込む０次に、ステップＳ１１で
データを取込むことなしに、磁気センサが磁気飽和する
まで信号磁界を正方向に急激に増加させた［時間帯（４
）］後、ステップＳ１２で、同じくデータを取込むこと
なしに、ｖ２を検出した磁界強度近傍まで磁界を急激に
減少させ［時間帯（５）］　、然る後、時間帯（６）の
減少率で再びデータの取込み・比較を開始する（ステッ
プ５１３）、そして信号磁界の減少時における最大値ｖ
３、信号磁界Ｏにおける出力電圧ｖ４を時間帯（６）で
検出し、ディスクへの書込みを行う（ステップ３１４〜
Ｓ　１７）　、磁気センサに印加される信号磁界は時間
帯（７）においても更に減少を続け、この間データの取
込みが行われ、極小値■、の検出及びディスクへの書込
みを行なった後（ステップＳＬ８，３１９）、データの
取込みを中止し、ステップＳ２０で磁気センサが磁気飽
和に達するように信号磁界の急激な減少を行い、飽和磁
界に達した後、続くステップ５２１で同じくデータの取
込みを省いて、信号磁界の急激な増加［時間帯（９）］
を行い、ｖ５を検出した磁界強度近傍まで磁界が増加し
たときステップＳ２２の制御に移る。そしてステップＳ
２２．Ｓ２３で時間帯（１０）の増加率で信号磁界の増
加を行い、再びデータを取込み、信号磁界の正方向への
上昇中における最小値■６を検出し、検出後ステップＳ
２４でディスクへの書込みを行う。

上述した検査工程をウニ／＼上の各磁気センサに実行す
ることにより、それぞれの磁気センサとしての特性、即
ち、信号磁界強度に対する出力電圧Ｖ、−Ｖ、の検査が
完了し、このデータがディスク８中に書き込まれ、磁気
センサ、即ち前記ユニット領域Ｓの良否判定情報、或い
は製造参考情報等として利用される。

検査工程の実行に引き続いて、測定した特性を評価して
、良品か否かの判定を行う必要がある。

この判定は第１０図の判定処理フローチャートによって
実行する。

のＶ、〜ｖ６のデータの比較検討の前に、ショート、断
線の検査が行なわれていることは勿論であり、初期の磁
気センナへの電圧印加時にこれがなされる。

また、前述した実施例ではＭＲ素子を用いた磁気センサ
の特性測定法を示したが、ＭＲ素子単体としての特性検
査にも適用可能であることは言うまでもない。

［発明の効果］以上述べた如く本発明の検査装置によれば、検査面を均
一な磁界中に置くことができると共に、磁界発生器とし
てのコイルを小型にできるため、小型電源を使用できる
。更に、空芯コイルの外側にウェハを置くことができる
ので、ウェハの移動装置の設計が磁界発生器によって制
約されない利益を有する。

ステップＳ３０において、既に測定したｖ１〜■６のデ
ータを用いて、ＶＰＰ”Ｖ２−Ｖｓ　。

ｖｐｐ−ｖ３−■５．ヒスＡ＃Ｖ２−ｖ３　、ｉニスＢ
ｍＶ６−Ｖｓ　、ＤＶＯ＃Ｖ４−Ｖ、、ＶＯ４−（■１
＋Ｖ４）／２を求め、ステップ５３１においテＶＰＰ＋
ＶＰＰ＋ヒスＡ、ヒスＢ、ＤＶＯ，ＶＯとそれぞれの基
準値との比較を行い、合否を判定する。不良のときはＮ
Ｇに進み、ステップＳ３２でソレノイド７を駆動してマ
ーキングを実行する０合格のときはＧｏに進みその後ス
テップＳ、・３３に進む０次に合格、不合格の結果をス
テップＳ３３でディスクに書込む。

なお、上記ステップＳ３１での合否判定は、上述全ての
比較によって行なう必要は必ずしもなく、磁気センサと
して求められる仕様に応じた所要のデータのみが基準値
と比較される。また、こ

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）はＭＲ素子を用いた磁気センサの説明図、
同図（ｂ）は信号磁界強度の変化と該磁界中に置かれた
ＭＲ素子を用いた磁気センサの出力電圧特性を示すグラ
フ図、第２図は信号磁界強度を変えながら、該磁界中に置かれ
た磁気センサの出力電圧を検査する検査装置のブロック
図、第３図ば空芯コイルと、該コイルの発生する磁界中に置
かれる検査面との寸法関係、位置を説明するためのコイ
ル及び検査面のみを取り出した状態の断面図、第４図は第３図の側面図、第５図はウェハ上の構成を示す説明図、第６図は磁気セ
ンサに電圧を印加するための回路構成を示す説明図、第７図はマイクロコンピュータが実行する磁気センサの
特性検査工程の制御フローチャート、第８図はコイルが
発生する磁界の強度と、単位時間当りの変化を示すグラ
フ図、第９図は第７図に従ってマイクロコンピュータが認識す
る磁界を変化させた時の出力電圧を示したグラフ図、？１ｔＪ１０図は検査した磁気センサの合否の判定処理
を示すフローチャートである。ここで、１・・・コイル、２・・・プローブ、３・・・
コイルドライバ、４・・・デジタルマルチメータ、１６
・・・。ウェハ、１７・・・検査面、１７′・・・ＭＲ素子であ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ウエハ上に多数個設けられたユニット領域中のＭ
Ｒ素子形成域たる検査面に、交番磁界を印加して出力電
圧の測定を行なう構成であつて、交番磁界発生手段を底
面平板状の空芯コイルとして形成し、この底面を磁界作
用面として前記検査面積より充分広くすると共に、該磁
界作用面を検査面の上方から微少ギャップをもつて対向
させて検査を行なうことを特徴とするＭＲ素子の検査装
置。
（２）前記コイルの磁界作用面の幅寸法Ｗ、長さ寸法Ｌ
をウエハに対して充分小さくすると共に、前記検査面の
幅寸法ｗ、長さ寸法ｌに対し、Ｗ／ｗが１．２以上、Ｌ
／ｌが５以上となるように設定したことを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載のＭＲ素子の検査装置。