JP2010175534A - 磁気デバイス検査装置および磁気デバイス検査方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】試料5である磁気ヘッドに交流電流を印加することによって試料5から交流磁界を発生させる。試料5に磁性体の探針2または磁性体を塗布した探針2を持つカンチレバー1を近づけることによって、カンチレバー1が変位する。カンチレバー1の変位を検出することによって試料5からの磁界分布を検出する。試料5に印加する交流電流の周波数を、カンチレバー1の共振周波数とは異なる周波数とすることによって高速に試料5から発生する磁界分布を測定することが出来る。
【選択図】図1
Description
図18Aおよび図18Bより、必要な時定数tdおよび振幅Sを考慮し、励磁周波数fEを決定する。
例えば、カンチレバー強制振動振幅Sが、共振周波数fより高周波でもノイズレベルより十分に大きく確保できる状態であれば、時定数tdを最も短くするために、励磁周波数fEを共振周波数f以上とする。
可変走査方法における2つのステップの前半は、注目している測定対象を探索する粗走査を行い、後半は測定対象近傍のみを必要な精度で測定する精走査を行う。以下に図20Bないし図20Eを用いて、可変走査方法について説明する。
図20Dには、図20Bに示した粗走査1によって注目する観察対象を検出した後、注目する観察対象を含む領域w2×w2の領域を、予め設定した測定モードによってピッチp2、速度v2で測定する方式を示す。
図20Cおよび図20Dおよび図20Eに示した走査方法において、複数回同じモード、同じ設定で測定をし、各結果を平均して信号雑音比を向上させることが可能である。図20に示した探針2の走査方法により、測定時間の短縮が可能となる。
さらに、磁気力顕微鏡での測定は探針2と試料5が非接触であるため、試料5へのダメージを抑える効果もある。
次に、探針2を試料5へ粗接近させる(2106)。粗接近2106は、試料状態測定2103によって測定された試料5の位置や傾きを基にして行われる。次に、探針2を試料5へ接触するまでアプローチさせる(2107)。アプローチ2107は、予め設定されたパラメータまたは測定パラメータ設定2104によって設定されたパラメータによって、接近速度や探針2と試料5の接触力が制御される。
測定(2109または2112)終了後、測定が予め決められた回数、または測定パラメータ設定2104で設定した回数実施されたかを判断し(2115)、測定継続が必要であれば(2115−NO)、2108へ戻り、測定を継続する。
その後、2109または2112にて行った測定の結果に対し、予め設定した、または2104で設定したパラメータに従って、解析を行う(2118)。測定結果および解析結果は、例えば図25や図26に示すようなGUIに表示され(2119)、記録装置に2104で設定した測定パラメータ等の条件と共に保存される(2120)。
試料交換や同一試料内における別の箇所の測定を行う場合(2121−YES)、探針2と試料5の相対位置を変化させ、2107から再度測定を行う。測定対象を全て測定したなどであれば、検査終了となる(2121−NO)。なお、測定パラメータ設定2104は、試料セット2102や試料状態測定2103より先に、または同時に実行しても良い。または、セットされた試料により、予め決められたパラメータを用いてもよい。
図23には、測定で用いる周波数フィルタのパラメータ設定を行うGUIの一例を示す。図23の例では、MFMの測定を行う例を示してあり、各測定において用いる周波数フィルタの種類、カットオフ周波数、透過帯域減衰率、阻止帯域減衰率を設定する。図23には、選択する周波数フィルタの種類によっては、入力の必要が無いパラメータも含まれる。
Claims (36)
- 試料より発生する磁界を検出する磁気デバイス検査装置であって、
磁性体探針または磁性体を塗布した探針を持つカンチレバーと、
前記試料を保持する試料台と、
前記カンチレバー先端の変位を観測する変位検出手段と、
前記探針を前記試料に対して接近と退避、移動の各動作を繰り返すことが可能な手段と、
前記カンチレバー先端の変位を検出する手段を備え、
前記試料を前記カンチレバーの共振周波数と異なる周波数の交流電流で励磁し、前記試料から発生する磁界分布を測定することを特徴とする磁気デバイス検査装置。 - 前記試料を励磁する前記交流電流の周波数を、前記探針を持つ前記カンチレバーの共振周波数fのN倍、又は1/N倍(ただし、Nは2以上の整数)とすることを特徴とする、請求項1記載の磁気デバイス検査装置。
- 前記試料の励磁をオフセットをもたない交流電流で行い、前記交流電流の周波数を、前記探針を持つ前記カンチレバーの共振周波数fのN/2倍、又は1/2N倍とすることを特徴とする、請求項1記載の磁気デバイス検査装置。
- 前記試料の励磁をオフセットをつけた交流電流で行う場合に、前記交流電流の周波数を、前記探針を持つ前記カンチレバーの共振周波数fのN倍、又は1/N倍とすることを特徴とする、請求項1記載の磁気デバイス検査装置。
- 前記交流電流の搬送波の周波数が前記カンチレバーを励振する周波数より高周波数であり、かつ前記交流電流の包絡波の周波数が前記カンチレバーを励振可能な振動数であることを特徴とする、請求項1記載の磁気デバイス検査装置。
- 前記交流電流の周波数が前記カンチレバーを励振する周波数より高周波であり、かつ前記交流電流の振幅が前記カンチレバーを変位可能な周波数で周期的に振幅変調されていることを特徴とする、請求項1記載の磁気デバイス検査装置。
- 前記カンチレバーは加振素子に固定され、前記加振素子は発信器によって加振されることを特徴とする請求項1に記載の磁気デバイス検査装置。
- 前記カンチレバーは、前記カンチレバーを保持する保持部外からの弾性波によって加振され、または、前記カンチレバーと電極とで形成されるコンデンサに交流電流を印加することによって加振され、または、前記カンチレバーの1部に設けられた磁性体に交流磁界を印加することによって加振されることを特徴とする請求項1記載の磁気デバイス検査装置。
- 前記交流電流の周波数送引手段、及び、前記交流電流周波数の振動数を検出する手段を有することを特徴とする、請求項1記載の磁気デバイス検査装置。
- 既知の磁界を発生し、少なくとも一部が磁性体薄膜で覆われた前記探針、又は少なくとも一部が磁性体で形成された前記探針の磁化状態を所定の状態に保つ手段を有することを特徴とする請求項1記載の磁気デバイス検査装置。
- 一定の磁界を発生する標準コイル、または、校正用の磁性体を具備し、少なくとも一部が磁性体薄膜で覆われた前記探針、又は少なくとも一部が磁性体で形成された前記探針により測定した磁界強度を校正する手段を有することを特徴とする請求項1記載の磁気デバイス検査装置。
- 前記試料の発生する磁界によって加振された前記カンチレバー先端の変位を検出した信号を、前記試料を励磁する前記交流電流の周波数でロックイン検出することによって、前記試料の励磁に係る応答成分のみを選択的に検出することを特徴とする、請求項1記載の磁気デバイス検査装置。
- 前記試料表面の凹凸が微小である試料を観察する場合、予め前記試料表面の傾斜を光テコ、又は前記探針の接触によって測定した量を用いて前記試料表面の傾斜を補正し、前記探針を前記試料面より所定量だけ離して、補正された傾斜に沿って二次元走査することを特徴とする、請求項1記載の磁気デバイス検査装置。
- 予め前記試料の表面の傾斜、及び表面凹凸を光干渉法、または走査プローブ顕微鏡によって測定しておくことにより、前記探針が前記試料表面の凹凸に追従して前記試料表面より一定距離を走査することを特徴とする、請求項1記載の磁気デバイス検査装置。
- 予め明視野光学顕微鏡、又は暗視野光学顕微鏡によって試料表面の異物位置と大きさを検知し、前記探針が異物を回避して前記試料表面、又は前記試料表面より一定量離れて二次元走査することを特徴とする、請求項1記載の磁気デバイス検査装置。
- 予め測定対象を含む領域外において前記試料に接触して前記試料位置を検知しておき、接触後に指定した所定量だけ探針を離して走査することにより前記試料の所望の測定対象を含む領域において非接触観察を行うことを特徴とする、請求項1記載の磁気デバイス検査装置。
- 前記探針が試料の発生する磁界から引力又は斥力を受けることによる前記カンチレバー先端の変位によって、前記探針の前記試料への接近を検知することを特徴とする、請求項1記載の磁気デバイス検査装置。
- 前記試料を励磁する電流を印加する為のプローブを前記試料に接触させる場合、前記プローブの後方、又は前記プローブ側方より、前記プローブ先端と前記試料の電極面を観察可能な顕微鏡、又は望遠鏡を具備することを特徴とする、請求項1記載の磁気デバイス検査装置。
- 試料より発生する磁界を検出する磁気デバイス検査装置であって、
磁性体探針または磁性体を塗布した探針を持つカンチレバーと、
前記試料を保持する試料台と、
前記カンチレバー先端の変位を観測する変位検出手段と、
前記探針を前記試料に対して接近と退避、移動の各動作を繰り返すことが可能な手段と、
前記カンチレバー先端の変位を検出する手段を備え、
前記試料を交流電流で励磁して前記試料から発生する磁界分布を測定し、
前記交流電流の周波数が前記カンチレバーの共振周波数となる場合、前記カンチレバーのQ値を測定点毎に制御する手段を備えることを特徴とする磁気デバイス検査装置。 - 試料より発生する磁界を検出する磁気デバイス検査装置であって、
磁性体探針または磁性体を塗布した探針を持つカンチレバーと、
前記試料を保持する試料台と、
前記カンチレバー先端の変位を観測する変位検出手段と、
前記探針を前記試料に対して接近と退避、前記試料に対する相対位置の変化の各動作を繰り返すことが可能な手段と、
前記カンチレバー先端の変位を検出する手段を備え、
前記試料を前記カンチレバーの共振周波数と異なる周波数の交流電流で励磁し、
前記カンチレバー先端の変位を前記変位検出手段で測定した結果を周波数フィルタによって信号処理し、
前記カンチレバーを空間走査することによって、
前記試料から発生する磁界分布を測定することを特徴とする磁気デバイス検査装置。 - 前記交流電流の周波数を、前記カンチレバーの振動振幅がノイズレベルより大きくなる周波数帯域であり、かつ、前記カンチレバーの振動の時定数が前記カンチレバーの共振周波数における時定数より短くなる周波数を選択することを特徴とする、請求項21記載の磁気デバイス検査装置。
- 前記周波数フィルタに、カットオフ周波数が前記カンチレバーの共振周波数未満かつ前記交流電流の周波数より高周波である低域透過フィルタを用いることを特徴とする、請求項20記載の磁気デバイス検査装置。
- 前記周波数フィルタに、カットオフ周波数が前記カンチレバーの共振周波数より高周波かつ前期交流電流の周波数未満である高域透過フィルタを用いることを特徴とする、請求項20記載の磁気デバイス検査装置。
- 前記周波数フィルタに、カットオフ周波数が前記交流励磁電流の周波数未満である高域透過フィルタを用いることを特徴とする、請求項20ないし請求項23記載の磁気デバイス検査装置。
- 前記周波数フィルタに、カットオフ周波数が前記交流励磁電流の周波数より高周波である低域透過フィルタを用いることを特徴とする、請求項20ないし請求項23記載の磁気デバイス検査装置。
- 前記周波数フィルタに、低周波数側カットオフ周波数が前記交流電流の周波数未満であり、高周波数側カットオフ周波数が前記交流電流の周波数より高周波である帯域通過フィルタを用いることを特徴とする、請求項20記載の磁気デバイス検査装置。
- 前記周波数フィルタに、低周波数側カットオフ周波数が前記カンチレバーの共振周波数未満であり、高周波数側カットオフ周波数が前記カンチレバーの共振周波数fより高周波である帯域阻止フィルタを用いることを特徴とする、請求項20記載の磁気デバイス検査装置。
- 前記カンチレバーに、Q値が20以下のものを用いることを特徴とする、請求項20記載の磁気デバイス検査装置。
- 前記磁性体探針または前記磁性体を塗布した探針を走査して行う測定が、
前記試料の表面形状測定と前記試料から発生する磁界の測定の二種類から構成され、
前記表面形状測定と前記磁界の測定を、
前記試料の特に注目する部分を探索する測定と、前記試料の特に注目する部分の注目する特徴量の測定に組み合わせ、
各測定の測定範囲、測定密度、又は測定速度を変化させながら測定することを特徴とする、請求項20記載の磁気デバイス検査装置。 - 前記表面形状測定または前記磁界の測定の結果処理して特に注目する箇所を探索する手段を備え、
発見された前記特に注目する箇所の注目する特徴量を測定結果から抽出する手段を備え、
前記測定結果を画像として表示する機能と、
前記注目する箇所の探索結果と前記特徴量を並べて表示する機能を備えることを特徴とする、請求項20記載の磁気デバイス検査装置。 - 磁気デバイスより発生する磁界の分布を検出する磁気デバイス検査方法であって、
前記磁気デバイスをセットアップするステップと、
前記磁気デバイスを検査する項目を選択するステップと、
前記磁気デバイスを検査するパラメータを設定するステップと、
前記磁気デバイスに深針を有するカンチレバーと前記カンチレバーの動きを感知する位置検出器を接近させるステップと、
前記磁気デバイスに励磁電流を印加するステップと、
前記磁気デバイスにおける測定位置を決定するステップと、
前記選択された検査項目と前記設定したパラメータに従って測定を行うステップと、
前記測定によって得られた前記磁気デバイスの磁界分布データを解析して前記選択した項目の評価を行うステップと、
前記評価結果を表示するステップを有し、
前記磁気デバイスを励磁する前記交流電流の周波数を、前記深針を持つ前記カンチレバーの共振周波数と異なる周波数とし、前記カンチレバーの変位を前記位置検出器で測定した結果を周波数フィルタによって信号処理を行なうことを特徴とする磁気デバイス検査方法。 - 前記交流電流の周波数を、前記カンチレバーの振動振幅がノイズレベルより大きくなる周波数帯域であり、かつ、前記カンチレバーの振動の時定数が前記カンチレバーの共振周波数における時定数より短くなる周波数を選択することを特徴とする、請求項31記載の磁気デバイス検査方法。
- 前記周波数フィルタに、カットオフ周波数が共振周波数未満の低域透過フィルタを用いることを特徴とする、請求項31記載の磁気デバイス検査方法。
- 前記周波数フィルタに、カットオフ周波数が共振周波数より高周波である高域透過フィルタを用いることを特徴とする、請求項31記載の磁気デバイス検査方法。
- 前記周波数フィルタは、低周波数側カットオフ周波数が前記交流電流の周波数未満であり、高周波数側カットオフ周波数が前記交流電流の周波数より高周波である帯域通過フィルタであることを特徴とする、請求項31記載の磁気デバイス検査方法。
- 前記周波数フィルタは、低周波数側カットオフ周波数が前記カンチレバーの共振周波数未満であり、高周波数側カットオフ周波数が前記カンチレバーの共振周波数より高周波である帯域阻止フィルタであることを特徴とする、請求項31記載の磁気デバイス検査方法。
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