美 Microsense 大型磁光克爾效應(yīng)測(cè)量系統(tǒng)
美國(guó)Microsense公司生產(chǎn)的大型磁光克爾效應(yīng)系統(tǒng)是磁盤材料技術(shù)和多層磁性薄膜材料研究的有力工具。多年以來,Microsense公司僅專注于精密測(cè)量技術(shù)的開發(fā)和研究。最終形成了不僅可以適用于實(shí)驗(yàn)室做研發(fā)的,同時(shí)還適用于工業(yè)化生產(chǎn)的大型磁光克爾效應(yīng)測(cè)量系統(tǒng)。成為在該領(lǐng)域的工業(yè)產(chǎn)業(yè)化的磁光克爾效應(yīng)系統(tǒng)。根據(jù)不同的磁性薄膜和磁盤技術(shù),共有四款磁光克爾效應(yīng)測(cè)量系統(tǒng),以適合不同的產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)。
1. 磁電阻隨機(jī)存儲(chǔ)器極向克爾效應(yīng)測(cè)量系統(tǒng)(Polar Kerr for MRAM)
該系統(tǒng)針對(duì)MRAM的極向克爾效應(yīng)測(cè)量系統(tǒng)利用極向克爾效應(yīng)來表征在研究和生產(chǎn)垂直MRAM中使用的多層晶片。系統(tǒng)采用非接觸全晶片測(cè)試技術(shù)可表征直徑為300 mm的全晶片磁性能分布圖。這個(gè)系統(tǒng)在科研或者生產(chǎn)的時(shí)候支持手動(dòng)加載或者全自動(dòng)化配置。采用MicroSense磁測(cè)量設(shè)備中*的直接場(chǎng)控制技術(shù),MRAM極向克爾測(cè)量系統(tǒng)提供高的磁場(chǎng)測(cè)量范圍和優(yōu)異的低場(chǎng)分辨率來表征單個(gè)系統(tǒng)中自由層或者釘扎層的性質(zhì)。
優(yōu)點(diǎn)
采用非接觸方式可表征直徑最多為300 mm的垂直MRAM晶片的磁性分布。
多層膜測(cè)試磁場(chǎng)為2.4 T,自由層測(cè)試的場(chǎng)分辨率為0.05 Oe。
采用集成的高分辨攝像頭和光學(xué)模式識(shí)別(OPR)軟件對(duì)圖案化樣品進(jìn)行表征。
多層軟磁或硬磁薄膜的表征。
過程控制
這套系統(tǒng)可以測(cè)試晶片任意位置的整條回線。20秒之內(nèi)可以獲得一條±2.4T采點(diǎn)超過16000個(gè)點(diǎn)的完整回線。的可擴(kuò)展的軟件可以自動(dòng)計(jì)算很多參數(shù)。比如釘扎層的交換場(chǎng),矯頑力,自由層交換場(chǎng),矯頑力和各項(xiàng)異性場(chǎng),等等。mapping結(jié)果可以以圖或者表格的形式顯示出來。
未圖案化晶片的磁性均勻性全掃描
2. 垂直磁存儲(chǔ)材磁盤向克爾效應(yīng)測(cè)量系統(tǒng)(Polar Kerr for PMR Disk)
3. 面內(nèi)磁存儲(chǔ)縱向克爾效應(yīng)測(cè)量系統(tǒng) (Kerr Mapper)
KerrMapper系列儀器利用縱向磁光克爾效應(yīng)(MOKE)來表征GMR/TMR磁頭,MRAM和其他磁性傳感器所使用的多層晶片的磁性。由于采用了非接觸全晶片測(cè)量技術(shù),KerrMapper S-300和V-300系統(tǒng)可以表征整個(gè)晶片的磁性分布。兩套系統(tǒng)在研發(fā)和生產(chǎn)過程中都支持采用手動(dòng)加載和全自動(dòng)模式。由于采用了MicroSense磁測(cè)量設(shè)備的直接磁場(chǎng)控制技術(shù),KerrMapper系統(tǒng)在表征單個(gè)系統(tǒng)中自由層或者釘扎層的性質(zhì)的時(shí)候可以提供高的磁場(chǎng)范圍和低場(chǎng)分辨率。
優(yōu)點(diǎn)
表征直徑可達(dá)300 mm的MRAM, MR, GMR, TMR和其他晶片的非接觸磁性分布。
可以對(duì)后沉積和退火效果進(jìn)行自動(dòng)的斜掃瞄和角色散掃描。
采用集成光學(xué)模式識(shí)別硬件和軟件對(duì)圖案化進(jìn)行表征,光斑大小從微米到毫米不等。
多層軟磁和硬磁薄膜的表征。
矢量場(chǎng)測(cè)試Stoner-Wohlfarth星形線,復(fù)雜的偏置場(chǎng)和其他測(cè)量。
磁性表征
KerrMapper S/V-300技術(shù)基于縱向克爾效應(yīng)和MicroSense磁測(cè)量設(shè)備的直接磁場(chǎng)控制技術(shù)。這使得測(cè)試GMR/TMR磁頭,MRAM和軟磁材料薄膜成為可能。主動(dòng)磁場(chǎng)控制避免了影響測(cè)試的磁場(chǎng)的過沖和極尖剩磁,即使對(duì)整個(gè)多層膜進(jìn)行飽和磁化過程中施加了強(qiáng)磁場(chǎng)。
因此,運(yùn)行不同的測(cè)量程序就可以對(duì)整個(gè)薄膜釘扎層和自由層的空間變化分布進(jìn)行表征。利用小光斑模式,系統(tǒng)可用來測(cè)試圖案化晶片。
晶片的自動(dòng)斜角掃描
4. 熱輔助寫入磁盤磁光克爾效應(yīng)系統(tǒng) (Disk Mapper H7)
DiskMapper H7系統(tǒng)可以快速表征垂直熱輔助磁存儲(chǔ)(HAMR)磁盤的均勻性。測(cè)試過程中使用一個(gè)磁場(chǎng)強(qiáng)度高達(dá)7 T的雙極快速超導(dǎo)磁體,硬盤任意區(qū)域的回線都可以在3分鐘之內(nèi)測(cè)試完畢。DiskMapper H7系統(tǒng)采用全自動(dòng)雙面測(cè)試技術(shù),在工業(yè)和科研領(lǐng)域都具有廣闊的應(yīng)用前景。
優(yōu)點(diǎn)
對(duì)HAMR/TAR進(jìn)行非破壞性、非接觸的雙面磁性表征。
快速的過程反饋功能增強(qiáng)了對(duì)沉積過程的控制,可以測(cè)量HC、Hn、S、S*和其他關(guān)鍵性參數(shù)。
磁盤熱選件可以進(jìn)行熱磁曲線測(cè)量。
快速7 T磁體和低成本的7 T磁體可供選擇。
數(shù)據(jù)分析
DiskMapper H7軟件包含了強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析模塊。內(nèi)嵌的分析軟件可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取和保存。另外,很多操作功能用戶對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,可以對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理。獲得的數(shù)據(jù)可以導(dǎo)出并保存為原始數(shù)據(jù)。
記錄層HC的表征
利用長(zhǎng)程序模塊進(jìn)行退磁測(cè)量和其他復(fù)雜的磁測(cè)量