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原文传递铁磁共振测量系统及其测量方法

专利名称：	铁磁共振测量系统及其测量方法
摘要：	公开一种具有波导传输线(WGTL)的铁磁共振(FMR)测量系统，波导传输线的两端连接至座板，座板具有波导传输线悬置通过的开口。当波导传输线底表面接触整个晶圆上磁膜的一部分时，通过波导传输线按序传输多个微波频率。同时，对接触区施加磁场，因而在磁膜中造成铁磁共振状态。在射频输出通过波导传输线传输或回传至射频检测器并转换成电压信号之后，根据磁场强度、微波频率与电压输出，决定了有效非等向性场、线宽、阻尼系数和/或不匀展宽。通过可控制地移动波导传输线或晶圆，以及于磁膜上的额外预设位置重复同时施加微波频率与磁场的步骤进行多次测量。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	中国台湾;71
申请人：	台湾积体电路制造股份有限公司
发明人：	圣地牙哥·山诺·古山;路克·汤马斯;李松;真杰诺
专利状态：	有效
申请日期：	2018-03-01T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-08T00:00:00+0800
申请号：	CN201880020030.5
公开号：	CN110431409A
代理机构：	隆天知识产权代理有限公司
代理人：	黄艳
分类号：	G01N24/08(2006.01);G;G01;G01N;G01N24
申请人地址：	中国台湾新竹市
主权项：	1.一种铁磁共振(FMR)的测量系统，用于一待测晶圆(WUT)，其上形成有一或多个磁膜，包括： (a)一波导传输线(WGTL)，连接至一微波供应器； (b)一磁铁，其提供一磁场，并同时施加一微波频率，用以在所述磁膜中产生一磁共振状态；以及 (c)一系统，当建立一磁共振状态时，用以检测所述磁膜的微波吸收值，其中该波导传输线与该待测晶圆被配置以相互横向与垂直移动，使得该波导传输线在多个预定位置接触或放置接近于该待测晶圆。 2.如权利要求1所述的铁磁共振的测量系统，其中该波导传输线与该待测晶圆安装于一电性探测台中。 3.如权利要求1所述的铁磁共振的测量系统，其中该波导传输线对于该待测晶圆与所述磁膜相对移动，而该待测晶圆与所述磁膜固定不动。 4.如权利要求1所述的铁磁共振的测量系统，其中该待测晶圆与所述磁膜对于该波导传输线相对移动，而该波导传输线固定不动。 5.如权利要求1所述的铁磁共振的测量系统，其中该波导传输线放置接近于该待测晶圆，使得该波导传输线与该待测晶圆间的该垂直距离在一铁磁共振的测量时小于100μm。 6.如权利要求1所述的铁磁共振的测量系统，其中该波导传输线是一微带。 7.如权利要求1所述的铁磁共振的测量系统，其中该波导传输线是一共面波导或是一接地共面波导。 8.如权利要求1所述的铁磁共振的测量系统，其中该波导传输线是一微带线。 9.权利要求1所述的铁磁共振的测量系统，其中该波导传输线是一同轴波导。 10.一种扫描铁磁共振(FMR)的测量系统，包括： (a)一控制器，具有一第一连结，连接至一射频供应器；一第二连结，连接至一电源供应器，而该电源供应器连接至一磁铁；以及一第三连结，连接至一座板与一晶圆夹头其一或两者，其中一弯曲波导传输线(WGTL)安装于该座板上，而该晶圆夹头用以固定一上覆的整个待测晶圆(WUT)，该上覆的整个待测晶圆具有露出一上表面的一磁膜，该座板以及/或该晶圆夹头被设定为以逐步且重复的方式横向与垂直移动； (b)该射频供应器，用以提供一连串的射频输入信号，该些射频输入信号各包括一不同的微波频率，通过一射频输入电缆到该弯曲波导传输线； (c)该弯曲波导传输线，具有一中间尖端部分，用以在一铁磁共振测量时，接触该磁膜的该露出上表面的一预定区域，以按序传输该不同的微波频率至该预定区域；以及 (d)该磁铁，具有对准于该弯曲波导传输线中间尖端部分之上的一磁极件，且通过该磁铁在该磁膜的该预定区域上的一座板开口，提供一磁场，使得在该预定区域中建立一铁磁共振状态，因而对每个不同的微波频率(fR)产生一独特的微波吸收值，导致磁场(HR)与微波频率的各组合损失射频功率，且该独特的微波吸收值是从一射频输出信号而检测到，该射频输出信号是从该波导传输线传输至一射频检测器，该射频检测器用以发送作为一铁磁共振测量值的一电压信号至该控制器，以决定该磁膜的一或多种磁性。 11.如权利要求10所述的扫描铁磁共振的测量系统，其中该弯曲波导传输线与该座板安装于一电性探测台中。 12.如权利要求10所述的扫描铁磁共振的测量系统，还包括一第一射频连接器与一第二射频连接器，该第一射频连接器连接该射频输入电缆至该弯曲波导传输线，而该第二射频连接器连接该弯曲波导传输线至该射频检测器，且其中该第一与该第二射频连接器不接触该磁膜该露出的顶表面，或延伸超过该弯曲波导传输线与该磁膜间的接触平面。 13.如权利要求12所述的扫描铁磁共振的测量系统，包括一传输模式，用以进行该铁磁共振测量，其中通过该第一射频连接器传输该射频输入信号，且通过该第二射频连接器传输该射频输出信号。 14.如权利要求12所述的扫描铁磁共振的测量系统，其中该第一与该第二射频连接器为终端式射频连接器。 15.如权利要求10所述的扫描铁磁共振的测量系统，还包括一定向耦合器、一功率分离器或一偏压T型汇流装置，该偏压T型汇流装置从该射频供应器接收该射频输入信号，并接着通过该射频输入电缆传输该射频输入信号至该波导传输线，该定向耦合器、该功率分离器或该偏压T型汇流装置也从该波导传输线接收一回传射频输出信号，并在进行该铁磁共振测量的一回传模式中，传输该回传射频输出信号至该射频检测器。 16.如权利要求10所述的扫描铁磁共振的测量系统，其中该弯曲波导传输线具有一实质上U型的构造。 17.如权利要求10所述的扫描铁磁共振的测量系统，其中该座板与该弯曲波导传输线对于该待测晶圆与该磁膜相对移动，而该待测晶圆与该磁膜固定不动。 18.如权利要求10所述的扫描铁磁共振的测量系统，其中该待测晶圆与该磁膜对该座板与该波导传输线相对移动，而该座板与该波导传输线固定不动。 19.如权利要求10所述的扫描铁磁共振的测量系统，其中在该铁磁共振测量后与一横向移动前，用以建立该弯曲波导传输线与该磁膜之间的一间隙的一垂直移动，分离了该弯曲波导传输线与该磁膜，而该横向移动用以在该磁膜中的另一预定区域之上对准该弯曲波导传输线。 20.如权利要求10所述的扫描铁磁共振的测量系统，其中利用从一最小值扫描该磁场至一最大值的方式，以各该些不同的微波频率建立该铁磁共振状态。 21.如权利要求10所述的扫描铁磁共振的测量系统，其中固定该磁场不变并扫瞄以一顺序施加的多个不同的微波频率，以建立该铁磁共振状态。 22.一种扫描铁磁共振(FMR)的测量系统，包括： (a)一控制器，具有一第一连结，连接至一射频供应器；一第二连结，连接至一电源供应器，而该电源供应器连接至一磁铁；以及一第三连结，连接至一座板与一晶圆夹头其一或两者，其中一扁平波导传输线(WGTL)附接于该座板上，且该晶圆夹头用以固定一上覆的整个待测晶圆(WUT)，该上覆的整个待测晶圆具有露出一上表面的一磁膜，该座板或该晶圆夹头被设定为以逐步且重复的方式横向与垂直移动； (b)该射频供应器，用以提供一连串的射频输入信号，该些射频输入信号各包括一不同的微波频率，从一射频输入电缆到该扁平波导传输线； (c)该扁平波导传输线，通过一第一射频连接器与一第二射频连接器附接于该座板，该第一射频连接器贴附于该波导传输线接近一第一端的一顶表面，而该第二射频连接器贴附于该波导传输线接近一第二端的一顶表面，该扁平波导传输线具有在一座板开口之下的一底表面，该扁平波导传输线被配置以接触该磁膜的该露出的上表面上的一预定区域，并用以按序传输多个微波频率至该磁膜；以及 (d)该磁铁，具有对准于该扁平波导传输线之上的一磁极件，且通过该磁铁在该磁膜的该预定区域上的一座板开口，提供一磁场，使得在该预定区域中建立一铁磁共振状态，因而对每个频率(fR)产生一独特的微波吸收值，导致磁场与微波频率的各组合损失射频功率，且该独特的微波吸收值是从一射频输出信号而检测到，该射频输出信号是从该波导传输线传输至一射频功率二极管，该射频功率二极管用以转换该输出信号成一电压信号，并发送该电压信号至该控制器，以决定该磁膜的一或多种磁性。 23.如权利要求22所述的扫描铁磁共振的测量系统，其中该扁平波导传输线与该座板安装于一电性探测台中。 24.如权利要求22所述的扫描铁磁共振的测量系统，其中该座板或该晶圆夹头的该垂直移动，使该扁平波导传输线的该底表面接触该磁膜的该露出的上表面的该预定区域。 25.如权利要求22所述的扫描铁磁共振的测量系统，其中该第一与该第二射频连接器不接触该磁膜的该露出的顶表面，或延伸超过该扁平曲波导传输线与该磁膜露出的上表面间的接触平面。 26.如权利要求22所述的扫描铁磁共振的测量系统，其中该座板与该扁平波导传输线对于该待测晶圆与该磁膜相对移动，而该待测晶圆与该磁膜固定不动。 27.如权利要求22所述的扫描铁磁共振的测量系统，其中该待测晶圆与该磁膜对于该座板与该扁平波导传输线相对移动，而该座板与该扁平波导传输线固定不动。 28.如权利要求22所述的扫描铁磁共振的测量系统，其中在该铁磁共振测量后与在一横向移动前，用以建立该扁平波导传输线与该磁膜之间的一间隙的一垂直移动，分离了该扁平波导传输线与该磁膜，而该横向移动用以在该磁膜中的另一预定区域之上对准该扁平波导传输线。 29.如权利要求22所述的扫描铁磁共振的测量系统，其中该扁平波导传输线包括一顶导电层、一硬基板层、一包括一信号层的一底接地平面层以及介于该硬基板层与该底接地平面层间的一介电层。 30.如权利要求22所述的扫描铁磁共振的测量系统，其中利用一传输模式进行该铁磁共振测量，其中通过该第一射频连接器传输该射频输入信号，且通过该第二射频连接器传输该射频输出信号。 31.如权利要求22所述的扫描铁磁共振的测量系统，还包括一定向耦合器、一功率分离器或一偏压T型汇流装置，该偏压T型汇流装置从该射频供应器接收该射频输入信号，并接着通过该射频输入电缆传输该射频输入信号至该波导传输线，该定向耦合器、该功率分离器或该偏压T型汇流装置也通过该射频输入电缆，从该波导传输线接收一回传射频输出信号，并在进行该铁磁共振测量的一回传模式中，传输该回传射频输出信号至该射频检测器。 32.如权利要求22所述的扫描铁磁共振的测量系统，其中该第一与该第二射频连接器为终端式连接器。 33.一种对整个待测晶圆(WUT)进行扫描铁磁共振(FMR)测量的方法，其中待测晶圆上具有露出的磁膜，包括： (a)提供固定该待测晶圆的一晶圆夹头，其具有一第一连结，连接至一控制器； (b)提供一波导传输线(WGTL)，用以接触或放置接近于该露出的磁膜上的一第一位置； (c)从一射频供应器施加一连串的射频输入信号，该射频供应器具有一第二连结，连接至该控制器，各射频输入信号通过该波导传输线且包括按序传输至该第一位置的一不同的微波频率； (d)与各不同的微波频率同时从一上覆的磁极件施加一磁场，以建立一铁磁共振状态，因而对每对施加的微波频率与施加的磁场产生一射频输出信号；以及 (e)从该波导传输线传输一连串的输出射频信号至一射频检测器，该射频检测器用以转换各输出射频信号成一电压信号，并发送各电压信号至该控制器，以决定该露出的磁膜中的一或多种磁性。 34.如权利要求33所述的方法，其中该波导传输线与该座板安装于一电性探测台中。 35.如权利要求33所述的方法，其中该波导传输线与该露出的磁膜间的接触是由该座板的一垂直移动或该晶圆夹头的一垂直移动所实现的。 36.如权利要求33所述的方法，其中贴附该波导传输线两端至一座板，并通过一座板开口悬置，或悬置于该座板开口之下，以接触或放置接近于该露出的磁膜。 37.如权利要求33所述的方法，还包括完成步骤(a)-(e)之后，在该露出的磁膜上的一第二位置，进行一第二铁磁共振测量。 38.如权利要求37所述的方法，其中进行该第二铁磁共振测量的步骤包括： (a)利用该座板或该晶圆夹头的一垂直移动分离该波导传输线与该露出的磁膜； (b)进行该座板或该晶圆夹头的一横向移动，使得该波导传输线与该磁极件对准于该第二位置之上；以及 (c)进行该座板或该晶圆夹头的一垂直移动，使得该波导传输线接触或移动接近于该露出的磁膜。 39.如权利要求33所述的方法，其中该不同的微波频率介于1至100GHz间。 40.如权利要求33所述的方法，其中该磁场值最多至3Tesla。
所属类别：	发明专利