直接通電による磁性薄膜の高周波透磁率計測装置の開発

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本研究では短冊磁性薄膜へ直接高周波電流を通電し薄膜の高周波インピーダンスの変化から透磁率を得る方法の感度限界を8の字コイル法と比較し、長さ1mm、試料幅1μm、比透磁率10程度の短冊磁性薄膜の透磁率評価が可能と見積もられることなど従来の高周波透磁率計測方法に比較して約2桁高感度であることを示した。しかし本測定法は高感度計測が可能と考えられる一方で、下記のような基礎的な透磁率測定の問題点があり、これらを検討した。すなわち(1)磁性薄膜の上下において異なる位相の磁界により磁性膜が磁化されること、(2)薄膜端部における漏れ磁束の影響、(3)膜厚方向に磁化される影響、(4)簡易に磁性薄膜と電気的に導通させる方法等である。上記の問題点を解決するために短冊磁性薄膜に高周波電流を通電した場合の磁界分布を有限要素法解析により求めた。これにより本手法により通電電流に直交する方向で薄膜面内成分の透磁率が短冊薄膜の透磁率に反映されること、および短冊薄膜端部における漏れ磁束は十分小さいことを示した。この考察に基づき、短冊磁性薄膜の高周波透磁率を本手法と従来の非接触による方法により測定して実験的に比較し、本手法が従来の高周波透磁率計測方法に比較して高感度であることを示した。また本測定法を汎用の微細磁性薄膜およびベタ膜の透磁率測定等へ応用することを想定し、ウエハプローブおよび特注微細プローブにより磁性薄膜に探針を接触させて微小領域の高周波透磁率が計測できることを示した。