JP2001272327A - 磁界特性評価装置及び測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁界を発生する装置の表面形状を正確に測定
するとともに、その表面から磁界が発生している位置も
正確に特定することを目的とする。 【解決手段】 切替え信号１２をオフにして、非励磁状
態にある磁気ヘッド１の表面をＡＦＭによって測定し
て、走査位置に対応した位置信号と共にメモリにＡＦＭ
信号を記憶して、その位置信号とＡＦＭ信号とをもとに
表面形状を表示する。つぎに、切替え信号１２をオンに
して、電流印加システム２によって磁気ヘッド１を励磁
状態にして、この位置信号とＡＦＭ信号とを参照して、
磁気ヘッド１の表面をＭＦＭによって測定して、走査位
置に対応した位置信号と共にメモリにＭＦＭ信号を記憶
して、その位置信号とＭＦＭ信号とをもとに表面の磁界
分布を表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁界を発生する装
置を評価する磁界特性評価装置及びその磁界を発生する
装置を評価するための測定方法に係り、特に、磁界を発
生する装置としての磁気ヘッドの磁界を発生する部分を
特定する評価装置及びその磁界を発生する部分を特定す
るための測定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁界を発生する装置として、よく知られ
た装置として、例えば、磁気ヘッドがある。磁気ヘッド
は、例えば、ハードディスク装置において、磁気記録媒
体として回転している磁気ディスクに磁気的にデータを
書き込み、この磁気ディスクから磁気的にデータを読み
出すのに用いられている。この磁気ヘッドは、構造的に
は、再生、あるいは、記録用磁束を発生する磁束発生部
としての磁気ギャップを備えている。通常、この磁気ヘ
ッドは、その磁気ギャップのみで磁束が発生されるよう
に設計され、また製造されるが、時としてその製造過程
における不備、あるいは、設計上の問題からその磁気ギ
ャップ以外の不所望の箇所から漏洩磁束が生じる可能性
がある。磁気ヘッドの小型化に伴い、磁気ヘッドがより
微少間隙で回転する磁気ディスクに浮上された状態で配
置される構造のハードディスク装置では、本来の磁気ギ
ャップからの磁束のみならず、この不所望の箇所からの
漏洩磁束が磁気ディスクにデータを書き込み、本来のデ
ータを消去あるいは書き換えてしまう問題がある。この
問題は、磁気ヘッドがハードディスク装置に組み込まれ
た後に判明し、この時点で磁気ヘッドが不良品であると
評価される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来、磁気ヘッドの評
価に関しては、磁気ヘッドをハードディスクに組み、そ
の後、データの書き込み及び再生の工程を経て、初めて
その磁気ヘッドに欠陥があると判定評価される。このよ
うな判定評価方法に対して、小型化された磁気ヘッドで
あっても、その表面解析によって磁気記録ヘッドの特性
を高感度で、かつ高分解能で評価することができる装置
及びその方法の実現が望まれている。

【０００４】この発明は、上述した事情に鑑みなされた
ものであって、その目的は、磁界を発生する装置の表面
形状を正確に計測するとともに、磁界を発生する装置の
磁界を発生する部分を的確に特定することができる磁界
特性評価装置及び磁界特性を測定する方法を提供するに
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明に係わる磁界特性評価装置は以下のような特
徴的構成を有する。

【０００６】（１）被測定物から磁束が発生される励磁
状態及び被測定物から磁束が発生されない非励磁状態に
設定することができる励磁手段と、少なくともその一部
が磁性材料で作られ、被測定物表面を走査する為の探針
と、この探針を振動させる為の振動手段と、前記振動手
段と共に前記探針を移動して前記探針で前記被測定物表
面を走査させる走査手段と、この走査手段に指示を与え
る走査信号を発生する走査信号発生手段と、前記振動さ
れ、前記被測定物の表面を走査する探針の変位を測定
し、変位信号を発生する変位信号発生手段と、前記被測
定物が非励磁の状態にある際に、前記変位信号及び前記
走査信号から非励磁状態における被測定物の表面に関す
る第１の表面データを生成する第１のデータ生成手段
と、前記被測定物が励磁の状態にある際に、前記第１の
表面データに基づいて前記走査信号発生手段に第１の表
面データに対応する走査信号を発生させて前記変位信号
発生手段から変位信号を発生させ、この変位信号及び前
記走査信号から励磁状態における磁束が発生される箇所
を特定する第２の表面データを生成する第２のデータ生
成手段と、を具備することを特徴とする。

【０００７】（２）（１）において、前記励磁手段は、
被測定物を励磁するための信号が生成される信号源と、
この信号と、前記信号を加工するための加工信号と、被
測定物の励磁度合いに対応する励磁度信号とを入力して
処理し、被測定物を励磁するための励磁信号を発生する
励磁信号出力手段と、前記励磁信号を被測定物に印加す
るか否かを制御する切替え信号に応じてスイッチをオン
オフする切替え手段と、を具備することを特徴とする。

【０００８】（３）（１）において、前記励磁手段は、
被測定物を励磁するための信号が生成される信号源と、
この信号と、前記信号を加工するための加工信号と、被
測定物を励磁する励磁度合いを制御する励磁度制御信号
とを入力して処理し、被測定物を励磁するための励磁信
号を発生する励磁信号出力手段と、被測定物の励磁度合
いに対応する励磁度信号と、励磁する所望の励磁度合い
を設定する励磁度設定信号とを比較し前記励磁度制御信
号を発生する励磁信号制御手段と、を具備することを特
徴とする。

【０００９】（４）（１）において、前記励磁手段は、
被測定物が励磁される状態を規定する一以上の励磁信号
を被測定物に印加するか否かを制御する切替え信号に応
じてスイッチをオンオフする切替え手段を具備すること
を特徴とする。

【００１０】また、上記の課題を解決するために本発明
に係わる磁界特性評価測定方法は以下のような特徴的構
成を有する。

【００１１】（５） 被測定物から磁束が発生されない
非励磁状態に設定する工程と、少なくともその一部が磁
性材料で作られている探針を走査する位置を指示するた
めの走査信号を発生する工程と、前記探針を振動させな
がら、前記被測定物表面を走査する工程と、前記振動さ
れ、前記被測定物の表面を走査する探針の変位を測定
し、変位信号を発生する工程と、前記変位信号及び前記
走査信号から非励磁状態における被測定物の表面に関す
る第１の表面データを生成する工程と、被測定物から磁
束が発生される励磁状態に設定する工程と、前記第１の
表面データに基づいて、第１の表面データに対応する走
査信号を発生させて、探針を振動させながら被測定物表
面を走査させて、被測定物の表面を走査する探針の変位
を測定し変位信号を発生させ、この変位信号及び前記走
査信号から励磁状態における被測定物の表面に関する第
２の表面データを生成する工程と、を具備することを特
徴とする。

【００１２】すなわち、本発明の特徴とするところは、
被測定物を励磁するか否かを制御することによって被測
定物上に発生する磁界をオンオフしてＡＦＭによる測定
及びＭＦＭによる測定を行うことである。

【００１３】また、被測定物を励磁しないことによっ
て、被測定物上に磁界が発生していない状態にさせるこ
とである。この状態下でＡＦＭによる測定をすれば、磁
界による影響をＡＦＭ信号が受けることがなく、被測定
物の表面形状を正確に測定することができる。

【００１４】更に、被測定物上の磁界が無い状態下でＡ
ＦＭによる測定を可能にすることである。したがって、
被測定物の表面形状を正確に測定できるので、被測定物
の表面から探針までの距離も一定となり、ＭＦＭによる
磁界分布の測定も正確に測定することである。

【００１５】このように非励磁状態においてＡＦＭによ
る測定をした後、そのＡＦＭによる測定をして磁気ヘッ
ドの形状が確定した位置で、励磁状態においてＭＦＭに
よる測定を実行する工程で磁気ヘッド上の表面をすべて
スキャンすることである。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながらこの発
明の磁界特性評価装置の実施例を説明する。

【００１７】この発明の磁界特性評価装置の実施例を説
明するに先立ち、その測定装置の原理について説明す
る。

【００１８】この発明は、磁気ヘッド等の磁界を発生し
ている被測定物の表面を原子間力顕微鏡（以下、ＡＦＭ
と称す。ＡＦＭ：Ａｔｏｍｉｃ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉｃｒ
ｏｓｃｏｐｅの略）で走査することによって、被測定物
の表面形状を測定し、磁気ヘッド等の磁界を発生してい
る被測定物の表面を磁気力顕微鏡（以下、ＭＦＭと称
す。ＭＦＭ：Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉｃｒ
ｏｓｃｏｐｅの略）で走査することによって、磁界の漏
れ等の磁界の強い部分を特定する。ここで、ＡＦＭは、
被測定物の表面を探針によって走査することで、被測定
物の表面形状を測定する装置である。ＡＦＭによる測定
では、表面形状の凹凸に沿って探針が走査するため、被
測定物の表面形状を示すＡＦＭ信号が得られる。ＭＦＭ
は、被測定物の表面を磁性材料で作られている探針によ
って走査することで、被測定物の磁界分布を測定する装
置である。ＭＦＭによる測定では、ＡＦＭによる測定で
得られた表面形状を基にして、表面形状から一定の距離
だけ離れた場所で探針が走査して、その位置での磁界の
強さを示すＭＦＭ信号が得られる方法が主にとられてい
る。

【００１９】一つの探針によって、ＡＦＭ及びＭＦＭ信
号を得るためには、探針に磁性材料を含むものを使用す
る必要がある。

【００２０】図６に示されるように、探針が磁性材料で
作られている場合では、被測定物の磁界が存在する位置
を探針が走査すると、その磁界が存在する位置がたとえ
平坦であっても、ＡＦＭが磁界に反応してその磁界が存
在する位置にＡＦＭ信号がピークを持ってしまい、磁気
ヘッドの表面形状を正確に計測することができない。こ
のように表面形状を正確に計測できないと、磁気ヘッド
表面から一定の距離を維持してＭＦＭを操作することが
できず、ＭＦＭ信号が正確な磁界分布を反映することが
不可能になる。

【００２１】この発明は、磁気ヘッドに流す電流をオン
オフすることによって、磁気ヘッド上の磁界を発生させ
たり、消失させたりすることによって、磁気ヘッドの表
面形状と磁気ヘッドの正確な磁気分布とを計測すること
ができる。すなわち、まず磁気ヘッドに電流を印加せ
ず、磁気ヘッドの磁界を消失させた場合において、探針
を被測定物に走査させてＡＦＭ信号を測定する。磁気ヘ
ッドが非励磁状態にある場合のこの測定されたＡＦＭ信
号をメモリに記憶しておく。この磁気ヘッドが非励磁状
態にある場合に測定されたＡＦＭ信号は、磁界の影響を
受けることがないため、磁気ヘッドの表面形状を正確に
計測することができる。つぎに、磁気ヘッドに電流を印
加させて、磁気ヘッドに磁界を発生させた場合におい
て、探針を被測定物に走査させてＭＦＭ信号を測定す
る。ＭＦＭ信号を測定する場合は、磁気ヘッドが非励磁
状態である場合において測定されたＡＦＭ信号による磁
気ヘッドの正確な表面形状をメモリから参照しつつ探針
を走査させる。この結果、ＭＦＭによる測定で磁気ヘッ
ド表面から一定の距離で探針を操作することができるの
で、磁気ヘッドの正確な磁界分布を計測することが可能
になる。

【００２２】本発明の一実施例に係る磁界特性評価装置
及び測定方法の具体例について、図１から図３までを参
照して説明する。図１は、被測定物である磁気ヘッド１
を含む特性評価装置の全体のブロック図である。

【００２３】図１に示される磁界特性評価装置は、磁気
ヘッド１の表面を探査するための探針３であって、表面
が磁性体で被覆されている探針３及びこの探針３をその
一端で支持するカンチレバー４を備えている。このカン
チレバー４を振動させるために力測定装置１３の図示し
ない振動素子がカンチレバー４の他端に設けられてい
る。磁気ヘッド１は、この磁気ヘッド１に直流あるいは
交流の励磁電流を供給する電流印加システム２に接続さ
れ、励磁電流を外部から設定する外部信号７をこの電流
印加システム２に出力する信号発生器６が信号処理装置
１１と接続される。また、この信号処理機１１は、信号
発生器６に励磁電流を設定する電流設定信号を出力する
とともに、励磁電流をオンオフする切替え信号１２又は
励磁電流値を設定する電流値設定信号１２を電流印加シ
ステム２に出力する。図１に示される磁界特性評価装置
は、更に、探針３の変位、換言すれば、カンチレバー４
の先端の変位を検出する変位検出回路８を備え、この変
位検出回路８からの振幅信号が力測定装置１３によって
処理され、磁気ヘッドの表面形状を示すＡＦＭ信号及び
磁気ヘッドの磁界分布を示すＭＦＭ信号として信号処理
装置１１に供給される。

【００２４】上記電流印加システム２は、磁気ヘッド１
に磁界を発生させるため、所定の値に調整された電流を
磁気ヘッド１に印可する回路である。ここで、磁気ヘッ
ド１に流す電流は直流電流（以下、ＤＣと称す）でも交
流電流（以下、ＡＣと称す）でも良い。探針３は、磁性
材料がコーティングされ磁化されている。この探針３に
よって、被測定物である磁気ヘッド１の表面形状及び表
面磁界が測定される。なお、探針３は磁性体をコーティ
ングする場合に限らず、それ自体が磁性体で作られても
良く、あるいはその一部が磁性体で作られても良い。カ
ンチレバー４は、探針３が一端に接続され、機械的共振
周波数ω_rを有する。

【００２５】信号発生器６は、電流印加システム２から
出力される励磁電流の振幅、位相、周波数を外部から制
御する外部信号を電流印加システム２に入力する。

【００２６】変位検出回路８は、カンチレバー４の近傍
に設けられ、カンチレバー４の変位を検出し、変位を振
幅を示す振幅信号として出力する。通常、変位検出回路
８はレーザー光源と分割フォトダイオードとを備え、レ
ーザー光の反射光を分割フォトダイオードに入力するこ
とによって、変位を検出する。若しくは、レーザー光源
と、光ファイバーとを備えレーサー光の干渉によって変
位を検出してもよい。

【００２７】力測定装置１３は、変位検出回路８からの
振幅信号を変換してＭＦＭ信号９（磁気ヘッド１近傍の
磁界分布に関する情報を有する信号）及びＡＦＭ信号１
０（磁気ヘッド１の表面形状に関する情報を有する信
号）を出力する。ＭＦＭ信号９は、振幅信号から位相を
検出することによって測定される。また、この力測定装
置は、カンチレバー４を所望の振動数で振動させ、この
カンチレバー４を三次元的に移動させる。

【００２８】信号処理装置１１は、磁気ヘッド１に流れ
ている電流値を電流印加システム２から検出して、磁気
ヘッド１に流す励磁電流値の大きさを調整するための電
流値設定信号１２又は磁気ヘッド１に励磁電流を流すか
否かを切替える切替え信号１２を電流印加システム２に
出力して励磁電流を制御する。また、励磁電流の振幅、
位相及び振動数を外部から設定する外部信号を信号発生
器６から電流印加システム２に入力して所望の励磁電流
が磁気ヘッド１に流れるように、信号処理装置１１は電
流設定信号を信号発生器６に出力する。また、被測定物
である磁気ヘッド１の表面磁界及び表面形状を示す信号
（ＭＦＭ信号９及びＡＦＭ信号１０）を力測定装置１３
から入力する。更に信号処理装置１１は、上記の磁気ヘ
ッド１に流れている電流値（電流の振幅、位相及び振動
数）を示す電流値信号、被測定物である磁気ヘッド１の
表面形状及び表面磁界を示すＡＦＭ及びＭＦＭ信号を記
憶して、これらの信号を処理して、画像信号を生成し、
磁気ヘッド１の画像を表示する機能を有している。

【００２９】また図２に示されるように、図１に示され
る力測定装置１３は、カンチレバー４の他端に設けられ
る加振用圧電素子５であって、カンチレバー４が支持さ
れている加振用圧電素子１０５を備えている。この圧電
素子１０５には、信号処理装置１１からこの加振用圧電
素子５を振動させるための振動数設定信号が印加されて
いる。加振用圧電素子１０５は、走査用圧電素子１０７
に支持され、この走査用圧電素子１０７に信号処理装置
１１から走査信号が入力されることによって走査用圧電
素子１０７は、３次元方向（ｘ、ｙ、ｚ方向）に歪み、
その結果、この走査用圧電素子１０７によって支持され
たカンチレバー４が３次元方向に変位し、探針３によっ
て磁気ヘッド１の表面を走査することができる。また、
変位検出回路８からの振幅信号が振幅／直流電圧変換器
１１１に供給されている。この振幅／直流電圧変換器１
１１において、振幅信号が直流電圧信号に変換されフィ
ードバック回路１１２に供給され、この直流電圧信号に
変換された振幅信号に基づいてフィードバック信号が生
成される。このフィードバック信号が走査用圧電素子１
０７に供給されるとともに、信号処理装置１１にＡＦＭ
信号として供給される。また、変位検出回路８からの振
幅信号が、位相検出回路１０９に出力される。この位相
検出回路１０９において、振幅信号がＭＦＭ信号に変換
され、信号処理装置１１に供給される。なお、本実施例
では、走査用圧電素子１０７は加振用圧電素子１０５を
支持しているが、走査用圧電素子１０７は磁気ヘッド１
を支持する位置に配置されてもよい。すなわち、磁気ヘ
ッド１と探針３との相対的な位置が調整できるように走
査用圧電素子１０７が配置されていればよい。

【００３０】加振用圧電素子１０５は、探針３が取り付
けられているカンチレバー４の先端とは異なる端部に取
り付けられ、この加振用圧電素子１０５によって、カン
チレバー４は、所望の振動数で振動される。

【００３１】走査用圧電素子１０７は、加振用圧電素子
１０５の上に設けられ、カンチレバー４を三次元的に移
動させ、磁気ヘッド１と探針３との相対的位置を所望の
位置に調節している。すなわち、探針３と対面している
磁気ヘッド１の面上に平行する平面上と、この磁気ヘッ
ドの１の面上に垂直な平面に平行な平面上とにおいて、
カンチレバー４を所定量だけ動かして、磁気ヘッド１と
探針３との相対的位置を調節している。

【００３２】振幅／直流電圧変換器１１１は、変位検出
回路８からの振幅信号を直流電圧信号に変換する回路で
あって、カンチレバー４の振幅に対応する直流電圧信号
がこの振幅／直流電圧変換器１１１から発生される。こ
の直流電圧信号は、フィードバック回路１１２に入力さ
れ、このフィードバック回路１１２は、振幅を一定にす
べく振幅の変動を抑制するためのフィードバック信号を
生成する。このフィードバック信号は、走査用圧電素子
１０７に与えられるとともに、ＡＦＭ信号として信号処
理装置１１に与えられる。

【００３３】位相検出器１０９は、変位検出回路８から
出力された振幅信号の位相を検出して、ＭＦＭによる磁
気ヘッド１近傍の磁界分布をあらわすＭＦＭ信号を信号
処理装置１１に出力する。なお、交流電流によって磁界
を発生する場合は、同期検波器（図示せず）を位相検出
器１０９の出力端そばに配置する。

【００３４】本実施例では、図３に示されように電流印
加システム２は、磁気ヘッド１に電流を印加するための
ある一定の周波数信号を発生する信号源２０１及びこの
周波数信号と外部からの外部信号７と電流値を制御する
電流値制御信号とを入力してこれらの信号を加算若しく
は変調（振幅変調、位相変調、周波数変調）して処理し
た処理信号をスイッチ２０４に出力する処理回路２０３
を備えている。スイッチ２０４は、スイッチ２０４をオ
ンオフする切替え信号１２１を入力して処理信号を増幅
回路２０６に出力するか否かを制御する。増幅回路２０
６においては、処理信号を増幅して磁気ヘッド１に励磁
電流として印可する。その励磁電流は、磁気ヘッド１を
介して電流値検出器２０７に入力される。電流値検出器
２０７においては、励磁電流の電流値を検出して、励磁
電流値を制御する電流値制御信号を処理回路２０３に出
力するとともに電流モニタに電流値を示す電流値信号を
出力する。電流モニタ２０８は、励磁電流の電流値を表
示する。また、この電流モニタ２０８は、磁気ヘッド１
に流れる電流値を使用者が確認するためのモニタである
ので、電流モニタ２０８を設けることをしない場合でも
電流印加システム２は正常に機能する。

【００３５】図３に示される電流印加システム２は、直
流〜約１ＭＨｚ程度の低周波の電流を磁気ヘッドに流す
場合（以下、低周波の場合と称す）と、約１ＭＨｚ以上
の高周波の電流を磁気ヘッドに流す場合（以下、高周波
の場合と称す）とでは内部の構成が若干異なる。信号源
２０１は、低周波の場合においては通常の信号発生器や
シンセサイザーなどの低周波の信号源が用いられ、高周
波の場合においては主にＲＦ信号発生器の信号源が用い
られる。処理回路２０３は、低周波の場合では汎用オペ
アンプやミキサ若しくはトランジスタが用いられ、高周
波の場合ではガリウム砒素をはじめとする高周波用オペ
アンプやミキサが用いられる。スイッチ２０４も同様
に、低周波の場合ではアナログスイッチＩＣやトランジ
スタが用いられたり、機械的なスイッチが応用される。
高周波の場合ではガリウム砒素をはじめとする高周波デ
バイスを用いたＲＦ信号専用スイッチが使用される必要
がある。増幅回路２０６においても同様に、低周波の場
合では高電流出力が可能なオペアンプ若しくはトランジ
スタによるブースター回路が実現されればよく、高周波
の場合ではガリウム砒素をはじめとする高周波デバイス
（オペアンプ若しくはトランジスタ）を用いた増幅回路
２０６が必要となる。電流値検出器２０７は例えばＦＥ
Ｔオペアンプ若しくはＦＥＴなどを用いた電流−電圧変
換回路と振幅−直流電圧変換器などを組み合わせる。特
に高周波の場合は電磁誘導を利用した方法若しくは電界
光学効果を利用した電流プローブなども利用される。電
流を印加するために使用される信号線２０９は、高周波
電流を磁気ヘッド１に印加する場合では、電圧定在波比
特性の良いケーブル及び端子が使用される必要がある。
また、増幅回路２０６に電圧−電流変換回路を組み込み
ことで電流値検出器２０７及び電流モニタ２０８は不要
となる。

【００３６】上述した磁界特性評価装置においては、つ
ぎのようにして磁気ヘッドの表面形状及び磁界分布が測
定される。 ＡＦＭによる測定では、まず磁気ヘッド１
から磁界が生じないようにスイッチ２０４をオフの状態
にさせる切替え信号１２１が信号処理装置１１からスイ
ッチ２０４に入力される。つぎに、探針３を磁気ヘッド
１に近づけＡＦＭによる測定をする。この測定では、通
常のＡＦＭの測定方法と同様であって、その磁気ヘッド
１の表面の凹凸が測定される。すなわち、探針３が磁気
ヘッド１に近づけられ、カンチレバー４の共振周波数で
あるω_rにほぼ等しい周波数で加振用圧電素子１０５に
振動数設定信号が印加され、探針３が振動される。ま
た、信号処理装置１１からの走査信号に応答して走査用
圧電素子１０７が駆動されて探針３が直線的に移動さ
れ、磁気ヘッド１の表面がライン状に走査される。ある
ラインの走査が終了した後に次のラインが走査されるこ
とによって、磁気ヘッド１の表面がこの振動している探
針３で２次元的に走査される。その走査中の探針３の変
位が変位検出回路８で検出され、変位検出信号から振幅
信号が振幅直流電圧変換器１１１に与えられる。振幅直
流電圧変換器１１１からは、振幅に応じた直流電圧信号
が発生され、これがフィードバック回路１１２に与えら
れる。フィードバック回路１１２では、探針３の振幅を
一定に維持すべくフィードバック信号を発生し、このフ
ィードバック信号が走査用圧電素子１０７に与えられ
る。したがって、常に探針３の振幅が一定に維持された
状態で磁気ヘッド１の表面が走査される。磁気ヘッド１
の表面に凹凸がある場合には、振幅直流電圧変換器１１
１からの直流電圧信号が変動し、フィードバック回路１
１２からのフィードバック信号が表面の凹凸の大きさに
応じて変動される。このフィードバック信号は、ＡＦＭ
信号として信号処理装置１１に与えられ、走査位置に対
応した位置信号と共に図示しないメモリに記憶される。
信号処理装置１１において、このＡＦＭ信号と位置信号
とによって画像信号を生成することによって磁気ヘッド
１の表面における形状の画像を生成することができる。
このように非励磁状態下でＡＦＭによる測定を実行すれ
ば、磁界による影響をＡＦＭ信号１０が受けることがな
く、磁気ヘッド１の表面形状を正確に測定することがで
きる。

【００３７】ＭＦＭによる測定では、上述したようにＡ
ＦＭによる測定を行うことによって得られた磁気ヘッド
１の表面形状に基づいて磁気ヘッド１上の磁界分布を測
定する。すなわち、ＡＦＭによる測定によって得られた
磁気ヘッドの表面形状に基づいて、磁気ヘッド１から所
定の一定距離（この距離は装置に依存する）だけ探針３
を離してその距離を保持しつつ、磁気ヘッド１上の磁界
分布を測定する。まず電流印加回路２から磁気ヘッド１
に電流を印加して磁界を発生させる。処理回路２０３か
らの処理信号を増幅回路２０６に出力できるようにする
ために、スイッチ２０４をオンにするための切替え信号
１２１を信号処理回路２０３からスイッチ２０４に出力
する。スイッチ２０４がオンされると、増幅回路２０６
によって増幅された処理信号が励磁電流として磁気ヘッ
ド１に印可される。この励磁電流は、電流値検出器２０
７において電流値が検出され、励磁電流値を制御する電
流値制御信号を処理回路２０３に出力するとともに電流
モニタに電流値を示す電流値信号が出力される。このよ
うにして所定の励磁電流が磁気ヘッド１に印可される。
このとき磁気ヘッド１上では磁気ヘッド１に流れる電流
値に応じた強さを有する磁界が生じている。

【００３８】つぎに、探針３を磁気ヘッド１に近づけＭ
ＦＭによる測定を実行する。このとき、所定の周波数に
対応する周波数設定信号を発生する回路（図示せず）に
よってカンチレバー１０４の共振周波数にほぼ等しい周
波数で、加振用圧電素子１０５に信号を印加し探針１０
３が振動されている。また、信号処理装置１１からの走
査信号に応答して走査用圧電素子７が駆動されて探針３
が直線的に移動され、磁気ヘッド１の表面がライン状に
走査される。あるラインの走査が終了した後に次のライ
ンが走査されることによって、磁気ヘッド１の表面がこ
の振動している探針３で２次元的に走査される。その走
査中の探針３の変位が変位検出器８で検出され、変位検
出信号から振幅信号が位相検出器１０９に与えられる。
位相検出器１０９からは、振幅信号に応じた位相信号が
発生され、これがＭＦＭ信号に変換され信号処理装置１
１に与えられる。ある走査されている位置において、磁
気ヘッド１の表面に磁界がある場合には、位相検出器１
０９での位相信号が変動し、この位相信号が表面の磁界
の大きさに応じて変動される。すなわち、磁気ヘッド１
の表面における磁界の大きさに応じて位相信号が変動さ
れる。この位相信号は、ＭＦＭ信号として信号処理装置
１１に与えられ、走査位置に対応した位置信号と共に図
示しないメモリに記憶される。信号処理装置１１におい
て、このＭＦＭ信号と位置信号とによって画像信号を生
成することによって磁気ヘッド１の表面における磁界の
画像を生成することができる。

【００３９】上述したようにＡＦＭによる測定が、磁気
ヘッド１上の磁界が無い状態下で行われることが可能に
なり磁気ヘッド１の表面形状を正確に測定できるので、
磁気ヘッド１の表面から探針３までの距離も一定とな
り、ＭＦＭによる磁界分布の測定も正確に測定すること
ができる。

【００４０】以後、このように磁気ヘッドが非励磁状態
でＡＦＭによる測定をした後、そのＡＦＭによる測定を
して磁気ヘッド１の形状が確定した位置において、磁気
ヘッドが励磁状態でＭＦＭによる測定をする工程で磁気
ヘッド１上の表面をすべてスキャンすることによって、
磁気ヘッド１の正確な表面形状及び磁気ヘッド１近傍の
磁界分布を測定することができる。

【００４１】また、変位検出回路及び力測定装置１３
は、磁気ヘッド１を測定するために新たに開発すること
も可能であるが、市販若しくは既存の装置に組み込む態
様で使用することができる。

【００４２】またＡＦＭによる測定は、カンチレバー４
を振動させない静的なＡＦＭによる測定若しくはカンチ
レバー４を加振しながら測定する動的なＡＦＭによる測
定のどちらでもよい。ＭＦＭによる測定は、振幅による
磁界の測定、位相変調検出方式による磁界の測定、周波
数変調検出方式による磁界の測定のいずれを用いてもよ
く、交流成分を同期検波器などで測定する特殊な交流磁
界による磁界の測定でもよい。この場合は、上述したよ
うに同期検波器（図示せず）を位相検出器１０９の出力
端そばに配置する必要がある。

【００４３】本発明の他の実施例に係る磁界特性評価装
置及び測定方法の具体例について、図１及び図４を参照
して説明する。図４は、本実施の形態における磁界特性
評価装置内の電流印加システムのブロック図である。

【００４４】本実施例の磁界特性評価装置は、電流印加
システム２の構成が異なること以外は、本発明の一実施
例に係る磁界特性評価装置と同様である。すなわち、磁
気ヘッド１の表面を探査するための探針３であって、表
面が磁性体で被覆されている探針３及びこの探針３をそ
の一端で支持するカンチレバー４を備えている。このカ
ンチレバー４を振動させるために力測定装置１３の図示
しない振動素子がカンチレバー４の他端に設けられてい
る。磁気ヘッド１は、この磁気ヘッド１に直流あるいは
交流の励磁電流を供給する電流印加システム２に接続さ
れ、励磁電流を外部から設定する外部信号７をこの電流
印加システム２に出力する信号発生器６が信号処理装置
１１と接続される。また、この信号処理機１１は、信号
発生器６に励磁電流を設定する電流設定信号を出力する
とともに、励磁電流をオンオフする切替え信号１２又は
励磁電流値を設定する電流値設定信号１２を電流印加シ
ステム２に出力する。図１に示される磁界特性評価装置
は、更に、探針３の変位、換言すれば、カンチレバー４
の先端の変位を検出する変位検出回路８を備え、この変
位検出回路８からの振幅信号が力測定装置１３によって
処理され、磁気ヘッドの表面形状を示すＡＦＭ信号及び
磁気ヘッドの磁界分布を示すＭＦＭ信号として信号処理
装置１１に供給される。

【００４５】また、一実施例に係る電流印加システムと
は、本実施例に係る電流印加システム２にスイッチ２０
４を設けずコントローラー３０７を設けたことが異な
る。コントローラー３０７は、電流値検出器２０７から
の電流値制御信号によって検知される磁気ヘッドに流れ
ている電流値と、信号処理装置１１からの電流値設定信
号１２２による設定すべき電流値とを比較して所望の電
流値が磁気ヘッド１に流れるように制御される制御信号
を処理回路２０３に出力する。

【００４６】処理回路２０３は、信号源２０１からの周
波数信号と外部からの外部信号７と電流値を制御する電
流値制御信号とを入力してこれらの信号を加算若しくは
変調（振幅変調、位相変調、周波数変調）して処理した
処理信号をスイッチ２０４に出力する。

【００４７】その他の電流印加システム２内の装置は、
一実施例の電流印加システム２内の装置と同様の動作を
する。

【００４８】ここで電流値設定信号１２２は、図３切替
え信号１２１のオンオフのような１ビット信号である必
要はなく、必要に応じて複数ビットのデジタル信号や自
動ゲイン制御回路（Ａｕｔｏ ｇａｉｎ ｃｏｎｔｒｏ
ｌ回路）のようなアナログ的な信号による制御で行うこ
とも可能である。

【００４９】本実施例の磁界特性評価装置を用いて磁気
ヘッド１の表面形状及び磁界分布を測定する場合も、一
実施例の磁界特性評価装置を用いた場合と同様である。

【００５０】また、本実施例の磁界特性評価装置を用い
ることで、電流値設定信号１２２によって所望の大きさ
の磁界を発生させ、磁気ヘッド１の特性を評価すること
ができる。例えば印加電流値依存性の画像測定を自動化
したり、探針３を走査しない状態で電流値を変え、磁気
ヘッド１から発生する磁界の飽和電流値を測定すること
が可能となる。

【００５１】本発明における更に別の実施例の磁界特性
評価装置及び測定方法の具体例について、図１及び図５
を参照して説明する。図５は、本実施の形態における磁
界特性評価装置内の電流印加システムのブロック図であ
る。

【００５２】本実施例に係る磁界特性評価装置は、電流
印加システム２の構成が異なること以外は、本発明の一
実施例に係る磁界特性評価装置と同様である。すなわ
ち、磁気ヘッド１の表面を探査するための探針３であっ
て、表面が磁性体で被覆されている探針３及びこの探針
３をその一端で支持するカンチレバー４を備えている。
このカンチレバー４を振動させるために力測定装置１３
の図示しない振動素子がカンチレバー４の他端に設けら
れている。磁気ヘッド１は、この磁気ヘッド１に直流あ
るいは交流の励磁電流を供給する電流印加システム２に
接続され、励磁電流を外部から設定する外部信号７をこ
の電流印加システム２に出力する信号発生器６が信号処
理装置１１と接続される。また、この信号処理機１１
は、信号発生器６に励磁電流を設定する電流設定信号を
出力するとともに、励磁電流をオンオフする切替え信号
１２又は励磁電流値を設定する電流値設定信号１２を電
流印加システム２に出力する。図１に示される磁界特性
評価装置は、更に、探針３の変位、換言すれば、カンチ
レバー４の先端の変位を検出する変位検出回路８を備
え、この変位検出回路８からの振幅信号が力測定装置１
３によって処理され、磁気ヘッドの表面形状を示すＡＦ
Ｍ信号及び磁気ヘッドの磁界分布を示すＭＦＭ信号とし
て信号処理装置１１に供給される。

【００５３】また、一実施例に係る電流印加システムと
は、本実施例に係る電流印加システム２に信号源２０
１、処理回路２０３、スイッチ２０４、制御信号２１０
を伝達する信号線を設けずスイッチ４０４を設けたこと
が異なる。

【００５４】スイッチ４０４は、外部からの複数の外部
信号７１とスイッチ４０４のオンオフを切替える切替え
信号１２１とを入力して磁気ヘッド１に流れる電流値、
電流の位相、電流の周波数を制御する。この場合複数の
外部信号を出力する信号発生器も複数の出力端子が必要
になる（図には明示せず）。

【００５５】その他の電流印加システム２内の装置は、
一実施例の電流印加システム２内の装置と同様の動作を
する。

【００５６】スイッチ４０４は、図３に示される電流印
加システム２内のスイッチ２０４でのオンオフのような
１ビット信号ではなく、複数のビットのデジタル信号で
制御することもできる。また、このようなデジタル的な
スイッチではなくても、信号の種類を制御できるような
スイッチの構成であればよい。例えば、図４に示される
コントローラー３０７と電流値設定信号１２２とを本実
施例における電流印加システムに組み込むことによっ
て、電流値を変更することが可能な構成にしてもよい。
更に、信号源２０１を外部から制御する、若しくは電圧
制御発振器（Ｖｏｌｔａｇｅ ｃｏｎｔｒｏｌｅｄ ｏ
ｓｃｉｌａｔｏｒ）などを用いることによって、信号の
波形や周波数を制御できる複合的な装置構成でも良い。
このような磁気ヘッド１に流れる電流を制御する電流印
加システム２を用いることによって、ＡＦＭによる測定
では電流を印加せず、ＭＦＭによる測定では印加電流の
周波数及び電流値の依存性を自動化して測定することが
可能になる。

【００５７】本発明は、上述した実施の形態に限定され
るものではなく、その技術的範囲において種々変形して
実施することができる。

【００５８】

【発明の効果】本発明の磁界特性評価装置及びその特性
評価方法によれば、磁界の影響を受けて発生するＡＦＭ
による測定誤差を低減して、高精度かつ高分解能なＡＦ
Ｍによる被測定物の表面形状及びＭＦＭによる被測定物
の磁界分布を求めることができる。

【００５９】また、磁気ヘッドに電流を流さないことに
よって、磁気ヘッドを非励磁状態にすることができ、こ
の状態下でＡＦＭによる測定を実行すれば、磁界による
影響をＡＦＭ信号が受けることがなく、磁気ヘッドの表
面形状を正確に測定することができる。

【００６０】更に、被測定物が非励磁状態下でＡＦＭに
よる測定をすることが可能になり被測定物の表面形状を
正確に測定できるので、被測定物の表面から探針までの
距離も一定となり、ＭＦＭによる磁界分布の測定も正確
に測定することができる。

【００６１】このように被測定物が非励磁状態下でＡＦ
Ｍによる測定をした後、被測定物の形状が確定した位置
で被測定物が励磁状態下でＭＦＭによる測定をする工程
で被測定物上の表面をすべてスキャンすることによっ
て、被測定物の正確な表面形状及び被測定物近傍の磁界
分布を測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における磁界特性評価装置のブロック図
である。

【図２】本発明における磁界特性評価装置の詳細なブロ
ック図である。

【図３】本発明における第一の実施の形態の磁界特性評
価装置内の電流印加システムのブロック図である。

【図４】本発明における第二の実施の形態の磁界特性評
価装置内の電流印加システムのブロック図である。

【図５】本発明における第三の実施の形態の磁界特性評
価装置内の電流印加システムのブロック図である。

【図６】磁界特性評価装置によって測定された磁気ヘッ
ドが励磁状態下でのＡＦＭ信号による像及びＭＦＭ信号
による像と実際の表面形状及び磁界の強い部分を示す図
である。

【符号の説明】

１ 磁気ヘッド ２ 電流印加システム ３ 探針 ４ カンチレバー ５ 磁界 ６ 信号発生器 ７ 外部信号 ８ 変位検出回路 ９ ＭＦＭ信号 １０ ＡＦＭ信号 １１ 信号処理装置 １２ 切替え信号、電流値設定信号 １３ 力測定装置

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定物から磁束が発生される励磁状態
   及び被測定物から磁束が発生されない非励磁状態に設定
   することができる励磁手段と、 少なくともその一部が磁性材料で作られ、被測定物表面
   を走査するための探針と、 この探針を振動させるための振動手段と、 前記振動手段と共に前記探針を移動して前記探針で前記
   被測定物表面を走査させる走査手段と、 この走査手段に指示を与える走査信号を発生する走査信
   号発生手段と、 前記振動され、前記被測定物の表面を走査する探針の変
   位を測定し、変位信号を発生する変位信号発生手段と、 前記被測定物が非励磁の状態にある際に、前記変位信号
   及び前記走査信号から非励磁状態における被測定物の表
   面に関する第１の表面データを生成する第１のデータ生
   成手段と、 前記被測定物が励磁の状態にある際に、前記第１の表面
   データに基づいて前記走査信号発生手段に第１の表面デ
   ータに対応する走査信号を発生させて前記変位信号発生
   手段から変位信号を発生させ、この変位信号及び前記走
   査信号から励磁状態における磁束が発生される箇所を特
   定する第２の表面データを生成する第２のデータ生成手
   段と、 を具備することを特徴とする磁界特性評価装置。
2. 【請求項２】 前記励磁手段は、 被測定物を励磁するための信号が生成される信号源と、 この信号と、前記信号を加工するための加工信号と、被
   測定物の励磁度合いに対応する励磁度信号とを入力して
   処理し、被測定物を励磁するための励磁信号を発生する
   励磁信号出力手段と、 前記励磁信号を被測定物に印加するか否かを制御する切
   替え信号に応じてスイッチをオンオフする切替え手段
   と、 を具備することを特徴とする請求項１記載の磁界特性評
   価装置。
3. 【請求項３】 前記励磁手段は、 被測定物を励磁するための信号が生成される信号源と、 この信号と、前記信号を加工するための加工信号と、被
   測定物を励磁する励磁度合いを制御する励磁度制御信号
   とを入力して処理し、被測定物を励磁するための励磁信
   号を発生する励磁信号出力手段と、 被測定物の励磁度合いに対応する励磁度信号と、励磁す
   る所望の励磁度合いを設定する励磁度設定信号とを比較
   し前記励磁度制御信号を発生する励磁信号制御手段と、 を具備することを特徴とする請求項１記載の磁界特性評
   価装置。
4. 【請求項４】 前記励磁手段は、被測定物が励磁される
   状態を規定する一以上の励磁信号を被測定物に印加する
   か否かを制御する切替え信号に応じてスイッチをオンオ
   フする切替え手段を具備することを特徴とする請求項１
   記載の磁界特性評価装置。
5. 【請求項５】 被測定物から磁束が発生されない非励磁
   状態に設定する工程と、 少なくともその一部が磁性材料で作られている探針を走
   査する位置を指示するための走査信号を発生する工程
   と、 前記探針を振動させながら、前記被測定物表面を走査す
   る工程と、 前記振動され、前記被測定物の表面を走査する探針の変
   位を測定し、変位信号を発生する工程と、 前記変位信号及び前記走査信号から非励磁状態における
   被測定物の表面に関する第１の表面データを生成する工
   程と、 被測定物から磁束が発生される励磁状態に設定する工程
   と、 前記第１の表面データに基づいて、第１の表面データに
   対応する走査信号を発生させて、探針を振動させながら
   被測定物表面を走査させて、被測定物の表面を走査する
   探針の変位を測定し変位信号を発生させ、この変位信号
   及び前記走査信号から励磁状態における被測定物の表面
   に関する第２の表面データを生成する工程と、 を具備することを特徴とする磁界特性評価測定方法。