具有一致MRAM裸片定向的MOKE计量的系统及方法技术方案

本发明专利技术公开一种计量工具，其包含用以产生磁场的磁铁及用以将多个MRAM裸片定位在所述磁场中的MRAM晶片上的载物台系统。所述载物台系统包含其上将要安装所述MRAM晶片的卡盘。所述计量工具进一步包含用以提供激光束且引导所述激光束以入射于经定位在所述磁场中的相应MRAM裸片上的光学器件。所述计量工具额外包含用以接收由所述相应MRAM裸片反射的所述激光束且测量所述反射激光束的偏振的旋转的检测器。所述计量工具可配置以为所述MRAM晶片上的每一MRAM裸片提供相对于所述激光束的所述偏振的共同定向。偏振的共同定向。偏振的共同定向。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有一致MRAM裸片定向的MOKE计量的系统及方法
[0001]相关申请案
[0002]本申请案主张2019年7月24日申请的第62/877,908号美国临时专利申请案的优先权，所述案的全部内容为了全部目的以引用的方式并入。


[0003]本公开涉及磁光克尔(Kerr)效应(MOKE)，且更明确来说，本公开涉及用于特性化磁性随机存取存储器(MRAM)的MOKE计量。

技术介绍

[0004]磁光克尔效应(MOKE)是指当从磁性表面反射时光的偏振的旋转。MOKE测量可用于特性化连续及图案化薄膜两者。例如，MOKE测量用于特性化磁性随机存取存储器(MRAM)装置，其中磁性薄膜经图案化为位胞。MOKE测量可在图案化之前及之后进行以测量图案化对装置的磁性质的影响。MOKE测量也被称为MOKE计量。
[0005]图1是MOKE测量系统100的示意图。MOKE测量系统100包含具有第一极片104
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1及第二极片104
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2的磁铁102。磁铁102(其为电磁铁)还包含缠绕极片104
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1及104
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2的相应导电线圈106
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1及106
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2。晶片110定位在磁铁中在极片104
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1与104
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2之间。(当晶片110定位在极片104
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1与104
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2之间时，晶片的部分可侧向延伸超出极片104
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1及104
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2的底部边缘，如图1中所展示)。晶片110可为被划分为多个MRAM裸片(例如MRAM裸片302，图3)的MRAM晶片(例如MRAM晶片300，图3)。磁铁102产生法向(即，垂直)于晶片110的表面的磁场(H)108。如果晶片110是MRAM晶片，那么磁场108垂直于晶片上的MRAM裸片的表面。
[0006]MOKE测量系统100还包含光学器件以提供激光束114且引导激光束114以入射于晶片110上，其中晶片110定位在磁铁中在极片104
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1与104
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2之间。激光束114法向入射于晶片110上(即，垂直于晶片110的表面)。光学器件包含用以产生激光束114的激光器112、用以使激光束114偏振的偏振器116及用以引导激光束114，使得其入射于晶片110上的镜118
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1及118
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2。尽管图1展示两个镜118
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1及118
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2，但镜118的数目及布置可针对MOKE测量系统100的不同实施方案而不同。如由偏振器116偏振的激光束114具有特定偏振(例如具有特定偏振平面)。
[0007]为进行MOKE测量，当磁铁102产生磁场108时(例如当电流施加于导电线圈106
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1及106
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2时)提供激光束114且将其引导到晶片110上，其中晶片110定位在磁场108中。激光束114由晶片110反射(例如由MRAM裸片302中的MRAM阵列304反射，图3)，从而产生由检测器122接收的反射激光束120。反射激光束120的偏振(例如偏振平面)归因于MOKE而相对于激光束114的偏振(例如偏振平面)旋转。检测器122测量此旋转。检测器122包含结合偏振器116使用以测量旋转的分析器。可基于这些MOKE测量确定所关注的各种磁性质(例如矫顽磁力、饱和磁化、交换耦合、域结构、自旋偏振、开关曲线及/或磁滞曲线)。
[0008]MOKE测量系统100测量极性MOKE，其中磁场108及激光束114两者法向于晶片110的表面。极性MOKE测量用于特性化具有垂直型磁性穿隧接面(MTJ)堆叠的MRAM装置，例如自旋
力矩转移(STT)MRAM装置。
[0009]图2是传统上用于将晶片110定位在磁铁102中在极片104
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1与104
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2之间(图1)的载物台系统200的透视图。载物台系统200包含晶片110可安装在其上的旋转卡盘202。电动机208使卡盘202围绕卡盘202的中心轴线旋转。中心轴线是卡盘202的旋转轴线。卡盘202耦合到可由电动机210沿轨道206移动(即，平移)的平移载物台204(很大程度上被图2中的卡盘挡住)。载物台系统200因此在卡盘202可沿其平移的轨道206的方向上(即，平行于轨道206)具有单个平移轴线。通过卡盘202的旋转与卡盘202沿单个平移轴线的平移的组合，晶片110的不同区域(例如晶片110上的每一裸片)连续定位在激光束114中(即，经定位以接收激光束)且相应地进行区域(例如裸片)的MOKE测量。
[0010]图3是被划分为多个MRAM裸片302的MRAM晶片300的假设实例。每一MRAM裸片302是包含MRAM位胞阵列304的完全或部分制造MRAM装置。(在图3中，阵列304为了简单而仅针对单个MRAM裸片302展示。)MRAM晶片300可安装在卡盘202(图2)上且定位在MOKE测量系统100的磁铁102中在极片104
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1与104
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2之间(图1)。在图3中，晶片300已经定位使得激光束114(图1)的光束点306入射于MRAM裸片302的阵列304上。光束点306可具有大约1毫米或大体上更小(例如大约数微米)的光点大小。通过使卡盘202旋转及使卡盘202沿载物台系统200(图2)的单个平移轴线平移，每一MRAM裸片302可连续定位使得光束点306连续入射于MRAM裸片302上。每一MRAM裸片302可借此当定位在磁场108(图1)中时接收及反射激光束114，且可相应地进行每一MRAM裸片302的MOKE测量。

技术实现思路

[0011]使用载物台系统200(图2)及其单个平移轴线将每一MRAM裸片302连续定位在MRAM晶片300上的光束点306(图3)中使MRAM晶片300上的不同MRAM裸片302具有相对于激光束114的偏振(例如相对于激光束114的偏振平面)的不同定向。因此，MRAM裸片302相对于激光束114的偏振的定向取决于MRAM晶片300上的MRAM裸片302的位置而变动。然而，MRAM裸片的MOKE测量的信噪比取决于MRAM裸片相对于激光束114的偏振的定向而变动。相对定向的此晶片位置相依性源自MRAM裸片上的磁性膜的图案化以形成位胞，其暴露(例如底部电极的)下伏层的部分。一些相对定向引起信噪比的急剧降低。例如，一些相对定向的信噪比可降至低于用于执行MOKE测量的阈值。因此，MOKE测量可受限于对晶片上的MRAM裸片的部分进行取样且对于一些裸片来说可比其它裸片具有更多噪声。
[0012]因此，需要测量其中MRAM晶片上的相应MRAM裸片(例如所有MRAM裸片)经定位，使得其具有相对于用于MOKE测量的激光束的偏振的共同定向的MRAM裸片的MOKE的方法及系统。
[0013]在一些实施例中，一种计量工具包本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种计量工具，其包括：磁铁，其用以产生磁场；载物台系统，其用以将多个磁性随机存取存储器(MRAM)裸片定位在所述磁场中的MRAM晶片上，所述载物台系统包括其上将要安装所述MRAM晶片的卡盘；光学器件，其用以提供激光束且引导所述激光束以在所述MRAM晶片上的相应MRAM裸片经定位在所述磁场中的情况下，入射于所述相应MRAM裸片上，所述激光束具有偏振；及检测器，其用以接收由所述MRAM晶片上的所述相应MRAM裸片反射的所述激光束，且测量所述反射激光束的所述偏振的旋转；其中所述计量工具可配置以当所述激光束在所述MRAM晶片上的每一MRAM裸片经定位在所述磁场中的情况下入射于所述MRAM裸片上时，为所述MRAM裸片提供相对于所述激光束的所述偏振的共同定向。2.根据权利要求1所述的工具，其中：所述卡盘具有旋转轴线；所述载物台系统具有第一平移轴线及第二平移轴线；且所述载物台系统经配置以使所述卡盘沿所述第一及第二平移轴线平移且使所述卡盘围绕所述旋转轴线旋转，以将每一MRAM裸片定位在所述MRAM晶片上以具有相对于所述激光束的所述偏振的所述共同定向。3.根据权利要求2所述的工具，其中所述载物台系统进一步包括：第一平移载物台，所述卡盘经耦合到其以使所述卡盘沿所述第一平移轴线平移；第一电动机，其用以使所述第一平移载物台沿所述第一平移轴线移动；第二平移载物台，所述第一平移载物台经耦合到其以使所述卡盘及所述第一平移载物台沿所述第二平移轴线平移；第二电动机，其用以使所述第二平移载物台沿所述第二旋转轴线移动；及第三电动机，其用以使所述卡盘围绕所述旋转轴线旋转。4.根据权利要求2所述的工具，其中所述第一及第二平移轴线是垂直的。5.根据权利要求1所述的工具，其中：所述磁铁经配置以当所述MRAM晶片上的所述相应MRAM裸片被定位在所述磁场中时产生所述磁场以法向于所述相应MRAM裸片；且所述光学器件经配置以当所述MRAM晶片上的所述相应MRAM裸片定位在所述磁场中时引导所述激光束以法向入射于所述相应MRAM裸片上。6.根据权利要求1所述的工具，其中：所述光学器件包括用以产生所述激光束的激光器，用以使所述激光束偏振为具有所述偏振的偏振器，及用以操纵所述激光束以入射于所述MRAM晶片上的所述相应MRAM裸片上的镜；且所述检测器包括分析器。7.根据权利要求6所述的工具，其中：所述激光器及偏振器可围绕其相应纵轴线旋转以改变所述激光束的所述偏振；且所述检测器可根据所述激光器及偏振器的旋转而旋转。8.根据权利要求7所述的工具，其中：
所述卡盘具有旋转轴线；所述载物台系统具有第一平移轴线；且所述载物台系统经配置以使所述卡盘沿所述第一轴线平移且使所述卡盘围绕所述旋转轴线旋转，以将每一MRAM裸片定位在所述MRAM晶片上以接收所述激光束。9.一种方法，其包括在计量工具中：产生磁场；将磁性随机存取存储器(MRAM)晶片定位在所述磁场中，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：F，
申请(专利权)人：科磊股份有限公司，
类型：发明
国别省市：