(57)【要約】【課題】厚みが１０ｎｍ以下の磁性薄膜の高周波透磁率を、広帯域かつ高感度に計測可能とする透磁率計測装置及び計測方法を提供する。【解決手段】導体と、地導体と、前記導体と前記地導体の間に配置された柔軟性を有する誘電体と、前記導体と前記誘電体が前記導体面に対して傾いた曲面となる構造と、前記導体と前記地導体に接続されたコネクタとを備えることを特徴とするプローブを提供する。更に、前記プローブと、測定対象の磁性体に磁界を印加するための磁界印加部と、前記磁界印加部による磁界印加の有無による信号の振幅情報あるいは複素情報の差分を測定する信号計測器と、前記信号計測器で測定された信号の差分から前記磁性体の透磁率を最適化処理により求める処理手段とを、有することを特徴とする磁性体の透磁率計測装置を提供する。【選択図】図３
2016053569.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁材料の計測用プローブであって、導体と、地導体と、前記導体と前記地導体の間に配置された柔軟性を有する誘電体と、前記導体と前記地導体に接続されたコネクタとを備えることを特徴とするプローブ。
【請求項２】
請求項１記載のプローブで、前記導体と前記誘電体が一体的な平面部と曲面部を有することを特徴とするプローブ。
【請求項３】
請求項１および請求項２のプローブは磁性体の透磁率を計測することを特徴とするプローブ。
【請求項４】
請求項１および請求項２のプローブは磁性体の共鳴現象に伴うジャイロ磁気定数もしくは制動定数を計測することを特徴とするプローブ。
【請求項５】
請求項１および請求項２記載の導体は、マイクロストリップ導体であることを特徴とするプローブ。
【請求項６】
請求項１および請求項２記載のプローブを用いて磁性薄膜を測定する方法であって、前記導体と、測定対象である磁性薄膜を密着配置して測定することを特徴とする計測方法。
【請求項７】
請求項１および請求項２記載のプローブを用いて磁性薄膜を測定する方法であって、前記導体と、測定対象である磁性薄膜の間に絶縁物を配置して測定することを特徴とする計測方法。
【請求項８】
請求項６もしくは請求項７記載の計測方法は透磁率計測であることを特徴とする透磁率計測方法。
【請求項９】
請求項６もしくは請求項７記載の計測方法は磁性体の共鳴現象に伴うジャイロ磁気定数もしくは制動定数を計測することを特徴とする計測方法。
【請求項１０】
請求項１もしくは請求項２記載のプローブと、測定対象の磁性体に磁界を印加するための磁界印加部と、前記磁界印加部による磁界印加の有無による信号の振幅情報あるいは複素情報の差分を測定する信号計測器と、前記信号計測器で測定された信号の差分から測定対象の磁性体の透磁率を最適化処理により求める処理手段とを、有することを特徴とする磁性体の透磁率計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁性体の透磁率計測装置および磁性体の透磁率計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
極薄の磁性薄膜（一般には１０ ｎｍ厚以下）の高周波透磁率計測が非常に重要になって来た。従来の評価方法としては、8の字コイル法（非特許文献１）やシールディドループ法（非特許文献２）がある。一方スピントロニクス等の極薄膜を用いたデバイスを作製する分野では、コプレーナ線路等の伝送線路に磁性薄膜をスパッタ等により一体的に作製して、強磁性共鳴現象等を評価している（非特許文献３）。
【０００３】
また、従来の伝送線路を用いる方法等（特許文献１）を用いて、伝送線路と磁性薄膜を近接配置することで極薄膜の透磁率を評価する試みがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特願２０１４―０４７８６３
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｐ．Ａ．  Ｃａｌｃａｇｎｏ，Ｄ．Ａ．Ｔｈｏｍｐｓｏｎ，”Ｓｅｍｉａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｐｅｒｍｅａｎｃｅ  Ｔｅｓｔｅｒ  ｆｏｒ  Ｔｈｉｃｋ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｆｉｌｍｓ”，Ｒｅｖ．  Ｓｃｉ．  Ｉｎｓｔｒｕｍ．，１９７５，４６，ｐ９０４
【非特許文献２】Ｍ．Ｙａｍａｇｕｃｈｉ，Ｓ．Ｙａｂｕｋａｍｉ，Ｋ．Ｉ．Ａｒａｉ,  “ＡＮｅｗ  １ＭＨｚ−２ＧＨｚ  Ｐｅｒｍｅａｎｃｅ  Ｍｅｔｅｒ  Ｆｏｒ  Ｍｅｔａｌｌｉｃ  Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍｓ“，ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ，Ｍａｇｎ，．１９９７，３３，ｐ３６１９
【非特許文献３】Ｎ．Ｔｏｄａ，Ｋ．Ｓａｉｔｏ，Ｋ．Ｏｈｔａ，Ｈ．Ｍａｋａｗａ，Ｍ．Ｍｉｚｕｇｕｃｈｉ，Ｍ．Ｓｈｉｒａｉｓｈｉ  ａｎｄ  Ｙ．Ｓｕｚｕｋｉ，“Ｈｉｇｈｌｙ  Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  Ｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  Ｕｓｉｎｇ  Ｃｏｐｌａｎａｒ  Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ”，Ｊ.  Ｍａｇｎ．  Ｓｏｃ．  Ｊｐｎ．ｖｏｌ．３１，ｐ４３５−４３８（２００７）．
【非特許文献４】Ｈ．Ｂ．Ｗｅｉｒ，“Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｃｏｍｐｌｅｘ  Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｎｓｔａｎｔ  ａｎｄ  Ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ  ａｔ  Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓ”,  Ｐｒｏｃ  ＩＥＥＥ，１９７５，６２，ｐ３３
【非特許文献５】太田恵造、“磁気工学の基礎ＩＩ”、共立全書、１９８９、ｐ３４５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述した8の字コイル法やシールディドループ法は、一般に１０ｎｍ厚以下の極薄膜評価等に十分な感度を得ることは困難である。また、コプレーナ線路等の伝送線路に、磁性薄膜をスパッタ等により一体的に成膜して、強磁性共鳴現象等を評価している（非特許文献３）が、透磁率を評価した例はほとんどない。さらに、これらは、評価用のサンプルを特別に作製する必要があることから、汎用の薄膜透磁率評価ではない。
【０００７】
発明者は特許文献１の技術を用いて、薄膜の透磁率評価を試みてきたが、特許文献１では磁性体をマイクロストリップ等の伝送線路に密着する際には、基板と伝送線路の反りは相互に異なっていることから、磁性体と導体を正確に密着させることは困難であり、透磁率測定のＳＮ比の限界がその点で決まっていた。つまり、磁性薄膜と伝送線路導体の若干のオフセット（距離）により、ＳＮ比が制限されていた。
【０００８】
また特許文献１ではマイクロストリップ導体とコネクタに接続する引き出し線が直角になっているため、この直交部で高周波信号の多重反射が生じて、共振により帯域が制限される課題があった。
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、磁性薄膜の高周波透磁率を、高感度でかつ汎用性のある方法によって計測可能とする透磁率計測装置及び計測方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、導体と、地導体と、前記導体と前記地導体の間に配置された柔軟性を有する誘電体と、前記導体と前記地導体に接続されたコネクタとを備える磁性体の透磁率計測用プローブを提供する。
【００１１】
本発明によれば、プローブを構成する導体と地導体の間に柔軟性を有する誘電体が配置されているので、伝送線路を構成する導体と測定対象である磁性薄膜を押し付ける際に、磁性薄膜（基板）の反りに応じて、伝送線路の導体を磁性薄膜に密着させることが出来る。
この結果、透磁率測定のＳＮ比を向上させることができる。
【００１２】
また前記のプローブにおいて前記導体と前記誘電体が一体的な平面部と曲面部を有することを特徴とするプローブを提供する。
【００１３】
本発明によれば、マイクロストリップ導体とコネクタへの引き出し線を直角に接続するのではなく、マイクロストリップ導体を曲線状に配置して、コネクタに接続するため、インピーダンス整合を保ちつつ、多重反射による共振を抑制できることから、広帯域測定が可能である。
【００１４】
また本発明によれば、コネクタがマイクロストリップ導体と同一平面上にないため、大口径ウエハなどをプローブ導体に近接可能となり、大きな磁性薄膜の測定が可能となった。
【００１５】
さらに、本発明は、前記導体は、マイクロストリップ導体であることを特徴とするプローブを提供する。本発明によれば、マイクロストリップ導体であるので、構造が容易となり、製作が安価にできる。
【００１６】
さらにまた、本発明は、前記透磁率計測用プローブを用いて磁性薄膜の透磁率を測定する方法であって、前記導体と、測定対象である磁性薄膜の間に絶縁物を配置して、透磁率を測定することを特徴とする透磁率計測方法を提供する。
本発明によれば、絶縁物があることでインピーダンス整合が良好になり広帯域測定に優れる。詳細は実施例で説明する。
【００１７】
本発明はまた、前記記載のプローブと、測定対象の磁性体に磁界を印加するための磁界印加部と、前記磁界印加部による磁界印加の有無による信号の振幅情報あるいは複素情報の差分を測定する信号計測器と、前記信号計測器で測定された信号の差分から測定対象の磁性体の透磁率を最適化処理により求める処理手段とを、有することを特徴とする磁性体の透磁率計測装置を提供する。
【００１８】
本発明によれば、前記記載のプローブと、伝送線路に近接させた磁性体の寄与分をネットワークアナライザの透過係数（Ｓ２１）を測定することにより、磁性薄膜の透磁率を最適化処理する。
【発明の効果】
【００１９】
磁性薄膜の透磁率を、高感度でかつ汎用性のある方法によって計測可能とする透磁率計測装置及び計測方法を提供することが出来た。
ＴＭＲ（トンネル磁気抵抗効果）、ＧＭＲ（巨大磁気抵抗効果）等に使われる磁性薄膜の厚みは一層あたり数ｎｍであり、これらを成膜した状態で透磁率評価可能になることで、薄膜磁気デバイスの生産管理と歩留まり向上に寄与出来ると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明である透磁率計測用プローブの構成を示す図である。
【図２】本発明のプローブと測定対象である磁性薄膜の位置関係を示した図である。
【図３】本発明である透磁率計測用プローブの構成を示す図である。
【図４】本発明のプローブと測定対象である磁性薄膜の位置関係を示した図である。
【図５】本発明の透磁率計測装置の構成を示す図である。
【図６】透磁率測定のフローチャートを示す図である。
【図７】磁性体の透磁率計測において、表皮効果により電磁界が局在化されることを説明する図である。
【図８】ＣｏＮｂＺｒ（コバルト・ニオブ・ジリコニウム）薄膜（２５ｍｍ×２５ｍｍ,１ｎｍ厚）をプローブに接触した際の透過係数（Ｓ２１）の実数部を示す図である。
【図９】図８と同一のＣｏＮｂＺｒ薄膜を、図１からポリイミドを取り除きフッ素樹脂基板にマイクロストリップ導体を設置したプローブに対して接触した際の透過係数（Ｓ２１）の実数部を示す図である。
【図１０】ＣｏＮｂＺｒ薄膜（２５ｍｍ×２５ｍｍ,５ｎｍ厚）をプローブに接触して最適化された透磁率の周波数依存性を示す図である。
【図１１】ＣｏＮｂＺｒ薄膜（２５ｍｍ×２５ｍｍ,３ｎｍ厚）をプローブに接触して最適化された透磁率の周波数依存性を示す図である。
【図１２】プローブの導体と測定対象である磁性薄膜の間に絶縁体を塗布して密着させた場合の透磁率測定結果である。
【図１３】プローブの導体の幅寸法を変更した場合の透磁率測定結果である。
【図１４】ＣｏＮｂＺｒ薄膜（２５ｍｍ×２５ｍｍ,５ｎｍ厚）を図３のプローブに絶縁体を介して密着して最適化された透磁率の周波数依存性を示す図である。
【図１５】ＣｏＦｅＢ薄膜（４５ｍｍ×２５ｍｍ,０．５μｍ厚，バイアスなし）を図３のプローブに絶縁体を介して密着して最適化された透磁率の周波数依存性を示す図である。
【図１６】ＣｏＦｅＢ薄膜（４５ｍｍ×２５ｍｍ,０．５μｍ厚，バイアスは２１５０  Ｏｅ）を図３のプローブに絶縁体を介して密着して最適化された透磁率の周波数依存性を示す図である。
【図１７】ＣｏＦｅＢ薄膜（４５ｍｍ×２５ｍｍ,０．５μｍ厚，バイアスは４５３０  Ｏｅ）を図３のプローブに絶縁体を介して密着して最適化された透磁率の周波数依存性を示す図である。
【図１８】ＣｏＦｅＢ薄膜（４５ｍｍ×２５ｍｍ,０．５μｍ厚，バイアスは６８００  Ｏｅ）を図３のプローブに絶縁体を介して密着して最適化された透磁率の周波数依存性を示す図である。
【図１９】ＣｏＦｅＢ薄膜（４５ｍｍ×２５ｍｍ,０．５μｍ厚，バイアスは８６００  Ｏｅ）を図３のプローブに絶縁体を介して密着して最適化された透磁率の周波数依存性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態として一実施例を、図１〜図１９に基づいて説明する。
図1は本発明である透磁率計測用プローブ１１（以下、単にプローブ１１と記す）の構成を示す図である。そして、図２は、プローブ１１を用いて、測定対象である磁性薄膜１の透磁率を計測する際の、両者の配置関係を示した図である。磁性薄膜１は基板１７の裏側に形成されている。
【００２２】
まず、図１から説明する。プローブ１１は、マイクロストリップ導体４、フレキシブル基板（シート）２（信越化学工業株式会社製  ポリイミド基板  ＲＢＦ−５,比誘電率＝３．５,厚み＝０．０２５ｍｍ）、フッ素樹脂基板３(中輿化成工業製ＣＧＫ−５００，比誘電率＝５，厚み＝０．５ｍｍ）、地導体５、前記マイクロストリップ導体の両端と接続された1対のコネクタ７から構成されている。ここで、マイクロストリップ導体４はエッチングにより直線マイクロストリップ線路に加工した。マイクロストリップ導体４とフレキシブル基板（シート）２は化学的処理あるいは熱的処理により一体的に固着している。
【００２３】
次に、図２に示す様に、測定対象の磁性薄膜１は、マイクロストリップ導体４と近接するように上部から圧力（図示せず）を加えて配置する。マイクロストリップ導体４はフレキシブルに変形可能であることから、基板１４の反りに対応してマイクロストリップ導体４と磁性薄膜１が密着配置可能である。
【００２４】
図３は別の形態のプローブである。プローブ１１は、マイクロストリップ導体４（幅＝０．４ｍｍ）、フレキシブル基板（シート）２（ＲＯＧＥＲＳ  ｄｕｒｏｉｄ５８８０  比誘電率＝２．２,厚み＝０．１２７ｍｍ）、地導体５、前記マイクロストリップ導体の両端と接続された一対のコネクタ７から構成されている。マイクロストリップ導体４とフレキシブル基板（シート）２は化学的処理あるいは熱的処理により一体的に固着している。ここでは図１のフッ素樹脂基板を省き、平面構造と曲面構造を有する地導体５にフレキシブル基板（シート）が押しつけられた構造になっている。地導体５の中身は表示の関係で透明に記載したが、実際には開口部１０以外は銅で構成されている。マイクロストリップ導体４はエッチングにより加工した。マイクロストリップ導体４は中央の直線部８とその両側の曲線部９から構成されている。マイクロストリップ導体４の端部はコネクタ７に電気的に接続されている。マイクロストリップ導体４は直線部８および曲線部９ともに特性インピーダンスを５０Ωに整合している。
【００２５】
図３のプローブにおいて、図４に示す様に、測定対象の磁性薄膜１は、マイクロストリップ導体４と近接するように上部から圧力（図示せず）を加えて配置する。上記の段落番号００２３と同様の効果が得られる。
【００２６】
マイクロストリップ導体４は曲線部９を通してコネクタ７に接続されており、この際、大口径の磁性薄膜１および基板１７が近接配置した場合、コネクタ７や同軸ケーブル１２とぶつかることなく評価可能である。
【００２７】
マイクロストリップ導体４と磁性薄膜１は直接密着させるか、間にレジスト等の絶縁体を数ミクロン厚塗布して測定する。磁性薄膜１とマイクロストリップ導体４を密着させるほどＳＮ比が向上するが、インピーダンス整合の観点からはレジストを介して距離を持たせた方が測定精度は向上する。これについては、例を後述する。
なお、マイクロストリップ導体４に代えてコプレーナ構造にしても同様の測定が可能である。
【００２８】
図５は本計測システムの構成を示した図である。制御用パソコン１４、ネットワークアナライザ１３（アジレントテクノロジー製  Ｎ５２２７Ａ）、プローブ１１、ヘルムホルツコイル１９、電源１８から構成されており、プローブ１１は同軸ケーブル１２を介してネットワークアナライザ１３に接続する。これらの装置から磁性薄膜１の透過係数（Ｓ２１）を測定し、ＧＰ−ＩＢケーブル２１で制御用パソコン１４にデータを取り込み、最適化処理により複素透磁率を求める。
【００２９】
図６に計測方法のフローチャートを示す。測定対象である磁性薄膜１をヘルムホルツコイル１９の中に入れ約４０００  Ｏｅ〜１０５００  Ｏｅ程度の直流磁界を加えて磁性薄膜１を飽和させ、ネットワークアナライザ１３でキャリブレーションする。そうすることで、プローブ１１および同軸ケーブル１２の電気長、磁性薄膜１の直流的なインピーダンス、非磁性信号等を除去する。その後、直流磁界を解除して磁性薄膜１の寄与分の透過係数（Ｓ２１）を測定し、（１）式により磁性薄膜１のインピーダンスを求める。
【００３０】
図７は磁性体の透磁率計測において表皮効果により電磁界が局在化されることを説明する図である。周波数が高くなるほど表皮効果により磁性薄膜１の表面にのみ渦電流２０が流れるようになる。本図に示す様に膜厚方向へ渦電流２０が表皮効果で偏ることでインピーダンスＺが決定されることを仮定し、（２）〜（４）式を用いてＮｅｗｔｏｍ―Ｒａｐｈｓｏｎ法により複素透磁率を最適化する。
【００３１】
続いて、比較例を用いて効果を説明する。図８は、図１のプローブ１１を用い、ＣｏＮｂＺｒ（コバルト・ニオブ・ジリコニウム）薄膜（２５ｍｍ×２５ｍｍ、厚さ１ｎｍ）の透過係数（Ｓ２１）を評価したものである。一方、図９は、図１のプローブからフレキシブル基板（シート）２を取り除き、フッ素樹脂基板３にマイクロストリップ導体４を設けたプローブに対して、図８と同一のＣｏＮｂＺｒ薄膜を用いて透過係数を評価したものである。どちらの場合も、ＣｏＮｂＺｒ薄膜はプローブに押し付けて測定した。直流磁界を磁性薄膜１の容易軸方向へ印加して１００  Ｏｅ、３００  Ｏｅ、５００  Ｏｅと変化させて強磁性共鳴をシフトさせた。
【００３２】
図８ではマイクロストリップ導体４がＣｏＮｂＺｒ薄膜と密着しているため、直流磁界変化による強磁性共鳴（図８の極小値）の周波数シフトが測定されている。一方、図９ではマイクロストリップ導体とＣｏＮｂＺｒ薄膜が密着していないため、ＳＮ比が十分に確保されておらず、強磁性共鳴は観測されず、かつ直流磁界の変化による強磁性共鳴のシフトも見られない。
図８と図９の比較により、フレキシブル基板（シート）２を用いた方がＳＮ比は良好であること、そしてこのＳＮ比の向上は、磁性薄膜１が形成された基板１７にマイクロストリップ導体４が密着したことによるものと考えられる。
【００３３】
図１０は図１のプローブを用いてＣｏＮｂＺｒ薄膜（２５ｍｍ×２５ｍｍ，５ｎｍ厚）の磁化困難軸方向の透磁率を評価した結果である。マイクロストリップ導体４の幅は１ｍｍであった。ＣｏＮｂＺｒ薄膜はマイクロストリップ導体４へ絶縁体を介さずに密着した。約２００  Ｏｅの直流磁界を磁化容易軸方向へ付与している。シンボルは実測値であり、実線および破線はＬＬＧ（ランダウ・リフシッツ・ギルバート）方程式と渦電流を考慮した理論値である。約５ＧＨｚ付近の強磁性共鳴付近を含めて実測値と理論値はほぼ対応している。２ＧＨｚ以下で実測値と理論値の誤差は、磁性薄膜をプローブに近づけたことによるインピーダンス不整合による影響と考えられる。
【００３４】
図１１はＣｏＮｂＺｒ薄膜（２５ｍｍ×２５ｍｍ，３ｎｍ厚）の磁化困難軸方向の透磁率の評価結果である。ＣｏＮｂＺｒ薄膜はマイクロストリップ導体４へ絶縁体を介さずに密着した。約１００  Ｏｅの直流磁界を磁化容易軸方向へ付与している。シンボルは実測値であり、実線および破線はＬＬＧ方程式と渦電流を考慮した理論値である。約３ＧＨｚ付近の強磁性共鳴付近を含めて実測値と理論値はほぼ対応している。２ＧＨｚ以下で実測値と理論値の誤差は、磁性薄膜１をプローブ１１に近づけたことによるインピーダンス不整合による影響と考えられる。またＣｏＮｂＺｒ薄膜の５ｎｍ厚の測定結果よりも膜厚が薄い分だけＳＮ比が悪化している。しかしＴＭＲやＧＭＲ等に使われる３ｎｍ厚程度の極薄膜の透磁率評価は十分可能であることが示された。
以上により、本手法は導体の誘電体をフレキシブル基板（シート）により構成し、導体と磁性体を密着させることで磁性体の透磁率を高感度に計測することが出来ることを示した。フレキシブル基板（シート）の誘電体を用いた構造で磁性体透磁率を評価できた例は皆無である。
【００３５】
図１２は図１のプローブを使用して、図１０と同一の磁性薄膜１に絶縁体としてレジストを約４ミクロン塗布し、マイクロストリップ導体４に押しつけて測定した場合の透磁率を示している。マイクロストリップ導体４と磁性薄膜１の間に絶縁体があることによって、磁性薄膜１とマイクロストリップ導体４が密着していないことから、図１２は図１０にくらべてややＳＮ比が悪化しているが、インピーダンス整合の観点からはこちらのほうが望ましいため、測定帯域等では絶縁体を設ける方が広帯域測定に優れると考えられる。
【００３６】
図１３は図１０と同一の磁性薄膜１を、図１のプローブのマイクロストリップ導体４の幅を２ｍｍとしたプローブで評価した透磁率測定結果である。マイクロストリップ導体４の幅が広がることにより、マイクロストリップ導体４から発生する磁性薄膜１内の磁界１５が広がって、磁束密度が減少することで透磁率測定のＳＮ比が悪化したためと考えられる。このことから本実験におけるプローブの設計指針としては特性インピーダンスを５０Ω等に整合しつつ、マイクロストリップ導体４の幅を細くして、ＳＮ比を向上させることが有効であることが分かる。
【００３７】
図１４は図３のプローブを用いて、ＣｏＮｂＺｒ薄膜（２５ｍｍ×２５ｍｍ，５ｎｍ厚）の磁化困難軸方向の透磁率を評価した結果である。マイクロストリップ導体４の幅は０．４ｍｍであった。ＣｏＮｂＺｒ薄膜はマイクロストリップ導体４へ絶縁体（ポリスチレンフィルム（約１０μｍ厚））を介して密着した。シンボルは実測値であり、実線および破線はＬＬＧ方程式と渦電流を考慮した理論値である。約４ＧＨｚ付近の強磁性共鳴周波数を含めて実測値と理論値はほぼ対応している。また図１のプローブで同一磁性薄膜を評価した結果（図１２）と比較して、７ＧＨｚ以上の周波数帯域でも正確に評価できており、インピーダンス整合を考慮したことによって、広帯域化されていることがわかる。
【００３８】
図１５〜図１９は図３のプローブを用いてＣｏＦｅＢ（コバルト・アイアン・ボロン）薄膜（４５ｍｍ×２５ｍｍ，０．５μｍ厚）の磁化困難軸方向の複素透磁率の評価結果である。図１５はバイアスなし、図１６〜図１９はそれぞれ２１５０  Ｏｅ、４５３０  Ｏｅ、６８００  Ｏｅ、８６００  Ｏｅの直流磁界を磁化容易軸へ印加した際の磁化困難軸透磁率を表している。●□は実測値であり、実線および破線は非特許文献８に基づく強磁性共鳴と渦電流を考慮した計算値である。評価結果は大まかに理論値と対応しており、約４０ＧＨｚまで広帯域に透磁率が測定できていることがわかる。特許文献１での課題であった４．５ＧＨｚ付近の測定困難帯域の課題も解決した。なお約４２ＧＨｚ付近の測定誤差は約１０５５０  Ｏｅの直流磁界を印加しバックグラウンド測定をした際の強磁性共鳴によるものである。このためバックグラウンド測定時の磁界強度を強くすることで、測定帯域はさらに高周波化可能である。
以上により、本手法はプローブの誘電体をフレキシブル基板（シート）により構成し、導体と磁性体を密着させることと、マイクロストリップ導体を曲面状に構成し、インピーダンス整合を保たせることで、大口径ウエハ、極薄膜（１０ｎｍ厚以下）、および４０ＧＨｚまでの広帯域計測を同時に実現できることを示した。
【００３９】
また得られた磁性体の透磁率の周波数依存性もしくは直流磁界を変化させて強磁性共鳴周波数を変化させた実験結果から例えば非特許文献５を用いて、（５）〜（６）式より磁性体のジャイロ磁気定数γと制動定数αを導出することができる。
【数１】
2016053569.tif 000003
(１)
【数２】
2016053569.tif 000004
(２)
【数３】
2016053569.tif 000005
(３)
【数４】
2016053569.tif 000006
(４)
ただし、ρは抵抗率、lは試料長さ、wは試料幅、tは膜厚、fは周波数、μrは複素比透磁率である。
【数５】
2016053569.tif 000007
（５）
ただし、ωｏは共鳴における角周波数、Δωは共鳴における半値幅である。
【数６】
2016053569.tif 000008
（６）
ただし、ωｏは共鳴における角周波数、Ｂｓは飽和磁束密度、μｏは真空の透磁率、μｒ‘は低周波における比透磁率の実数部である。
【符号の説明】
【００４０】
１  磁性薄膜
２  フレキシブル基板（シート）
３  フッ素樹脂基板
４  マイクロストリップ導体
５  地導体
６  絶縁体
７  コネクタ
８  直線部
９  曲線部
１０  開口部
１１  プローブ
１２  同軸ケーブル
１３  ネットワークアナライザ
１４  制御用パソコン
１５  磁界
１６  電流
１７  基板  
１８  電源
１９  ヘルムホルツコイル
２０  渦電流
２１  ＧＰ−ＩＢケーブル
【図１】
2016053569.tif 000009
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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