JP2014078307A - 近接場光検出方法及び熱アシスト磁気ヘッド素子の検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】近接場光の強度分布をＳ／Ｎ高く検出する。
【解決手段】近接場光を測定する方法として、カンチレバー先端の探針がヘッドの発光面の近くにある時と探針が発光面との距離が十分大きい（１００ｎｍ超）時の光検出系の測定結果の差を取るようにした。また、近接場光の横方向の幅を検出困難の場合、近接場光の横方向の強度分布（スポット幅）の測定方法において、まず縦方向の幅を測定し，その結果を基づき横方向の幅を算出するようにした。
【選択図】図６

Description

本発明は、近接場光の光スポットの幅を検出する方法、又は強度分布を信号対ノイズ比（Ｓ／Ｎ）を高く測定できる近接場光検出方法、並びに当該方法を用いた熱アシスト磁気ヘッド素子の検査装置に関する。

次世代ハードディスク用の磁気ヘッドとして、特許文献１、特許文献２、及び特許文献３などに記載されているような熱アシスト磁気ヘッド（ＴＡＭＲヘッド）素子が検討されている。熱アシスト磁気ヘッド素子から発生する熱アシスト光（近接場光）は、ヘッド素子から数十ｎｍ以下の幅の範囲であり、このスポットの横幅はハードディスクの書き込みトラック幅を決める。実際の動作時の近接場光の光スポットの横幅を測定するために、走査型プローブ顕微鏡技術を用いた測定を考えられるが、信号対ノイズ比（Ｓ／Ｎ）を高く検査できる方法は未解決の重要な課題である。

また試料表面の凹凸による近接場光の測定方法が特許文献４に記載のように既に知られている。

特開２０１０−１８２３９４号公報 特開２０１１−８６３６２号公報 特開２０１１−１１３５９５号公報 特開２００２−１４８１７２号公報

近接場光の光スポットの横方向の強度分布を検出する方法として、現行走査型プローブ顕微鏡方式に基づき、先端が細い探針をもつカンチレバーに近接場光の発光部近傍において、一定の高さでスキャンさせる。このとき、探針が近接場光発生領域内に位置した時に探針と近接場光の光スポットとの接触により、探針から散乱光が発生し、隣にある光検出器で散乱光を検出する方法がある。しかし、例えば熱アシスト磁気ヘッドが熱アシスト光（近接場光）を発生する際、近接場光を励起するためのレーザ光は発光部の周辺から漏れることがあるため、実際検出器が検出した探針からの散乱光は近接場光と探針の接触による散乱光であるか、探針による漏れ光の反射光であるかを分別できず、測定のＳ／Ｎが低いという問題がある。近接場光の光スポットの幅は数十ｎｍしかないため、正しく検出するために、まず測定のノイズを最小限する必要がある。

また、上記とは別に、近接場光の光スポットの横幅（発光面と平行の方向の幅）がカンチレバーの探針の幅と同等または探針の幅よりも小さい場合、上記の測定方法においては横方向の分解能が足りなくなり、正確に横方向の幅を測定できないという問題がある。

本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、カンチレバーのスキャン高さの調整により、漏れ光の影響を無くす方法、及び近接場光の光スポットの横方向の幅を検出できる方法、並びに該方法を用いた熱アシスト磁気ヘッド素子の検査装置を提供するものである。

上記した課題の前者を解決するために、本発明では、近接場光の測定方法において、探針が発光面の近くにある時と探針が発光面との距離が十分大きい（１００ｎｍ超）時の光検出系の測定結果の差を取るようにした。

また、上記した課題の後者を解決するために、本発明では、近接場光の横方向の強度分布（スポット幅）の測定方法において、まず縦方向の幅を測定し，その結果を基づき横方向の幅を算出するようにした。

即ち本発明の近接場光検出方法は、近接場光の強度分布の検出方法であって、走査型プローブ顕微鏡方式に基づき、
先端が細い探針をもつカンチレバーを使用し、前記探針が近接場光の光スポットと接触することにより、前記探針によって反射する近接場光の散乱光を光検出器で測定し、前記光検出器による測定は、前記探針が発光面の近くに存在する際に測定する第１の測定点と、前記探針と前記熱アシスト磁気ヘッド素子の発光面との距離が１００ｎｍ超と十分に大きい際に測定する第２の測定点との２回において行い、該２回の光検出器の測定結果の差分を取って近接場光の強度分布とすることを特徴とする。

また、本発明の近接場光検出方法は、前記カンチレバーを近接場光の発光面に対して近接場光の光スポットの上下方向の幅より大きく１００ｎｍ程度振動させるカンチレバー振動手段と、カンチレバーの探針が振動の最下点にあり、近接場光の光スポットと接触した際の光検出器の検出信号を記録する第１の記録手段と、前記探針が振動の最上点にあり、近接場光の光スポットと接触しないとき、光検出器の検出信号を記録する第２の記録手段と、を具備し、前記第１の記録手段は前記第１の測定点における近接場光の散乱光を測定し、前記第２の記録手段は前記第２の測定点における近接場光の散乱光を測定して、これら２回の光検出器の測定結果の差分を取って近接場光の強度分布とすることを特徴とする。

更に、本発明の近接場光検出方法は、前記カンチレバーの探針が近接場光の発光面のすぐ近傍にある場合にスキャンを行い前記光検出器にて散乱光の分布を測定する第１の測定手段と、前記カンチレバーの探針が前記発光面の近くの位置から上昇し１００ｎｍ程度十分離れた所において再度スキャンを行い前記光検出器にて散乱光の分布を測定する第２の測定手段と、を具備し、これらによって近接場光の散乱光を２回測定することを特徴とする。

また、本発明の近接場光検出方法は、走査型プローブ顕微鏡方式に基づき、先端が細い探針をもつカンチレバーを使用し、前記カンチレバー先端の探針が近接場光の光スポットと接触することにより、前記探針によって反射する近接場光の散乱光を光検出器で測定し、前記探針と近接場光の発光面との間の距離を０から１００ｎｍ超まで変化させることにより、前記探針と近接場光の光スポットとの接触状態を変化させて測定を実施し、前記探針と近接場光の発光面との距離を測定することにより、近接場光の光スポットの縦方向の幅を検出し、近接場光発光部の形状情報を基づき、検出した近接場光の光スポットの縦方向の幅から、近接場光の光スポットの横方向の幅を算出することを特徴とする。

更に、本発明の近接場光検出方法は、前記カンチレバーの探針が近接場光発光面のすぐ近傍にある場合に２次元のＡＦＭ（Ａｔｏｍｉｃ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）スキャンを行い、表面の形状の情報と散乱光の情報を測定する手段と、この状態から、前記探針が近接場光発光面から離間させ、高さレベルが１乃至複数の高さの段階の各々においてスキャンを行い、各高さレベルでの前記探針からの散乱光を測定する手段と、前記探針は発光面と離間して近接場光のスポットと前記探針が接触しなくなることで近接場光の散乱光の信号が０となり光検出器の検出信号が０となった場合、若しくは前記探針の高さの変位によらずに検出器信号が一定となった場合に、検出信号が０若しくは一定となった最初の高さレベルにおける前記探針の高さを記録する手段と、を具備し、これらによって近接場光の光スポットの縦方向の幅を検出することを特徴とする。

また、本発明の近接場光検出方法は、前記カンチレバーの探針が近接場光発光面のすぐ近傍にある場合に２次元のＡＦＭスキャンを行い、表面の形状の情報と散乱光の情報を測定する手段と、前記カンチレバーを近接場光の発光面に対して近接場光の光スポットの上下方向の幅より１００ｎｍ程度大きく振動させるカンチレバー振動手段と前記カンチレバーの振動により、前記探針と近接場光発光面との距離が変化する際、光検出器にて、いくつかの高さレベルまたは振動の全周期においての前記探針によって反射した散乱光を測定する手段と、を具備し、これらによって近接場光の光スポットの縦方向の幅を検出することを特徴とする。

また、本発明の近接場光検出方法は、走査型プローブ顕微鏡方式に基づき、先端が細い探針をもつカンチレバーを使用し、該カンチレバー先端の探針が近接場光の光スポットと接触することにより、前記探針によって反射する近接場光の散乱光を光検出器で測定し、前記探針が近接場光発光面のすぐ近傍にある状態、または発光面対して所定の高さにある状態の何れかにおいて、前記所定の高さ方向と垂直な平面において２次元のスキャンを行い、前記光検出器が検出した散乱光の結果から、前記所定の高さ方向と垂直な平面における近接場光の散乱光を示す信号が最も大きい箇所を測定し、前記探針を前記所定の高さ方向と垂直な平面にて前記近接場光の散乱光の信号が最も大きい箇所に移動させ、前記所定の高さ方向と垂直な平面にて移動した前記探針の位置を固定し、縦方向（所定の高さ方向）にて等速で徐々に探針が発光面から離間させる方向に移動させ、前記光検出器の検出信号が０となった時、または前記探針の高さの変化によらずに検出信号が一定のレベルになった時を記録し、前記探針と発光面との距離を算出して、前記算出した距離を近接場光の光スポットの縦方向の幅とし、近接場光発光部の形状情報に基づき、前記縦方向の幅から横方向の幅を算出することを特徴とする。

また、本発明の適用例の一例としての熱アシスト磁気ヘッド素子の検査装置は、試料である熱アシスト磁気ヘッド素子を載置して平面内で移動可能な移動テーブルと、
該移動テーブルに載置された試料の表面を走査する探針を備えたカンチレバーと、
該カンチレバーを前記試料の表面に対して上下方向に振動若しくは移動させる振動駆動手段と、
該振動駆動手段により振動若しくは移動させられている前記カンチレバーの前記探針が形成されている側と反対側の面に光を照射して前記カンチレバーからの反射光を検出することにより前記カンチレバーの振動若しくは移動による前記カンチレバーの高さ方向の変位を検出する変位検出手段と、
前記熱アシスト磁気ヘッド素子の近接場光発光部から近接場光を発生させるための信号を出力する信号出力手段と、
該信号出力手段から出力された信号により前記熱アシスト磁気ヘッド素子の前記近接場光発光部から発生した近接場光により前記カンチレバーの探針の表面から発生した散乱光を検出する散乱光検出手段と、
前記変位検出手段で検出して得た前記探針の変位と前記散乱光検出手段で前記散乱光を検出して得た信号とを処理して前記熱アシスト磁気ヘッド素子の前記近接場光発光部から発光する近接場光の強度分布を検査する処理手段と、を具備したことを特徴とする。

具体的には、本発明の熱アシスト磁気ヘッド素子の検査装置は、所定の形状を有する近接場光発光部を有する熱アシスト磁気ヘッド素子を検査する検査装置であって、
試料である熱アシスト磁気ヘッド素子を載置して平面内で移動可能な移動テーブルと、
該移動テーブルに載置された試料の表面を走査する探針を備えたカンチレバーと、
該カンチレバーを前記試料の表面に対して上下方向に振動させるカンチレバー振動手段と、
該カンチレバー振動手段により振動する前記カンチレバーの前記探針が形成されている側と反対側の面に光を照射して前記カンチレバーからの反射光を検出することにより前記カンチレバーの振動による高さ方向の変位を検出する変位検出手段と、
前記熱アシスト磁気ヘッド素子の近接場光発光部から近接場光を発生させるための信号を出力する信号出力手段と、
該信号出力手段から出力された信号により前記熱アシスト磁気ヘッド素子の前記近接場光発光部から発生した近接場光により前記カンチレバーの探針の表面から発生した散乱光を検出し、検出結果を信号として出力する散乱光検出手段と、
前記変位検出手段で検出して得た信号と前記散乱光検出手段で前記散乱光を検出して得た信号とを処理して前記熱アシスト磁気ヘッド素子の前記近接場光発光部から発光する近接場光の強度分布を検査する処理手段と、を具備し、
前記信号出力手段によって前記熱アシスト磁気ヘッド素子の近接場光発光部から近接場光を発生させ、
前記カンチレバー先端の探針が、発生した近接場光の光スポットと接触することで前記探針によって反射する近接場光の散乱光を前記散乱光検出手段で測定し、
前記探針は前記カンチレバー振動手段によって振動する際、振幅の下端において近接場光の発光面と接触するよう位置決めされ、
前記カンチレバー振動手段によって前記カンチレバーを振動させることで、前記探針と近接場光の発光面との間の距離を０から１００ｎｍ超まで変化させ、前記探針の高さ方向の変位を前記変位検出手段によって測定し、
前記処理手段は、前記散乱光検出手段によって得られる散乱光の測定結果と、前記変位検出手段によって得られる前記探針の変位から、前記探針と近接場光の発光面との距離を測定することにより、近接場光の光スポットの縦方向の幅を検出し、
該検出した近接場光の光スポットの縦方向の幅と、近接場光発光部の形状情報とに基づき、近接場光の光スポットの横方向の幅を算出する、
ことを特徴とする熱アシスト磁気ヘッド素子の検査装置である。

また、所定の形状を有する近接場光発光部を有する熱アシスト磁気ヘッド素子を検査する検査装置であって、
試料である熱アシスト磁気ヘッド素子を載置して平面内で移動可能な移動テーブルと、
該移動テーブルに載置された試料の表面を走査する探針を備えたカンチレバーと、
該カンチレバーを前記試料の表面に対して上下方向に移動させるカンチレバー駆動手段と、
該カンチレバー駆動手段により移動する前記カンチレバーの前記探針が形成されている側と反対側の面に光を照射して前記カンチレバーからの反射光を検出することにより前記カンチレバーの移動による高さ方向の変位を検出する変位検出手段と、
前記熱アシスト磁気ヘッド素子の近接場光発光部から近接場光を発生させるための信号を出力する信号出力手段と、
該信号出力手段から出力された信号により前記熱アシスト磁気ヘッド素子の前記近接場光発光部から発生した近接場光により前記カンチレバーの探針の表面から発生した散乱光を検出し、検出結果を信号として出力する散乱光検出手段と、
前記変位検出手段で検出して得た信号と前記散乱光検出手段で前記散乱光を検出して得た信号とを処理して前記熱アシスト磁気ヘッド素子の前記近接場光発光部から発光する近接場光の強度分布を検査する処理手段と、を具備し、
前記信号出力手段によって前記熱アシスト磁気ヘッド素子の近接場光発光部から近接場光を発生させ、
前記カンチレバー先端の探針が、発生した近接場光の光スポットと接触することで前記探針によって反射する近接場光の散乱光を前記散乱光検出手段で測定し、
前記カンチレバー駆動手段によって前記カンチレバーを上下に昇降させることで、前記探針と近接場光の発光面との間の距離を０から１００ｎｍ超まで変化させ、前記探針の高さ方向の変位を前記変位検出手段によって測定を実施し、
前記処理手段は、前記散乱光検出手段によって得られる散乱光の測定結果と、前記変位検出手段によって得られる前記探針の変位から、前記探針と近接場光の発光面との距離を測定することにより、近接場光の光スポットの縦方向の幅を検出し、
該検出した近接場光の光スポットの縦方向の幅と、近接場光発光部の形状情報とに基づき、近接場光の光スポットの横方向の幅を算出する、
ことを特徴とする熱アシスト磁気ヘッド素子の検査装置である。

更に、所定の形状を有する近接場光発光部を有する熱アシスト磁気ヘッド素子を検査する検査装置であって、
試料である熱アシスト磁気ヘッド素子を載置して平面内で移動可能な移動テーブルと、
該移動テーブルに載置された試料の表面を走査する探針を備えたカンチレバーと、
該カンチレバーを前記試料の表面に対して上下方向に移動させるカンチレバー駆動手段と、
該カンチレバー駆動手段により移動する前記カンチレバーの前記探針が形成されている側と反対側の面に光を照射して前記カンチレバーからの反射光を検出することにより前記カンチレバーの移動による高さ方向の変位を検出する変位検出手段と、
前記熱アシスト磁気ヘッド素子の近接場光発光部から近接場光を発生させるための信号を出力する信号出力手段と、
該信号出力手段から出力された信号により前記熱アシスト磁気ヘッド素子の前記近接場光発光部から発生した近接場光により前記カンチレバーの探針の表面から発生した散乱光を検出し、検出結果を信号として出力する散乱光検出手段と、
前記変位検出手段で検出して得た信号と前記散乱光検出手段で前記散乱光を検出して得た信号とを処理して前記熱アシスト磁気ヘッド素子の前記近接場光発光部から発光する近接場光の強度分布を検査する処理手段と、を具備し、
前記信号出力手段によって前記熱アシスト磁気ヘッド素子の近接場光発光部から近接場光を発生させ、
前記カンチレバー先端の探針が、発生した近接場光の光スポットと接触することで前記探針によって反射する近接場光の散乱光を、前記探針が近接場光発光面のすぐ近傍にある状態、または発光面対して所定の高さにある状態の何れかにおいて、前記所定の高さ方向と垂直な平面において２次元のスキャンを行い、前記光検出器が検出した散乱光の結果から、前記所定の高さ方向と垂直な平面における近接場光の散乱光を示す信号が最も大きい箇所を前記散乱光検出手段で測定し、
前記カンチレバー駆動手段によって、前記探針を前記所定の高さ方向と垂直な平面にて前記近接場光の散乱光の信号が最も大きい箇所に移動させ、前記所定の高さ方向と垂直な平面にて移動した前記探針の位置を固定し、縦方向にて等速で徐々に探針が発光面から離間させる方向に移動させ、
前記処理手段は、前記散乱光検出手段の検出信号が０となった時の前記探針の高さ方向の変位、または前記探針の高さの変位によらずに前記散乱光検出手段の検出信号が一定のレベルになった際の、最初に該一定レベルの前記散乱光検出手段の検出信号となった時の前記探針の高さ方向の変位を記録し、該記録した前記探針の高さ方向の変位から前記探針と発光面との距離を算出して、該算出した距離を近接場光の光スポットの縦方向の幅とし、
該検出した近接場光の光スポットの縦方向の幅と、近接場光発光部の形状情報とに基づき、近接場光の光スポットの横方向の幅を算出する、ことを特徴とする。

本発明によれば、探針の接触による散乱光と探針による近接場光の励起光の漏れ光の反射光を分別でき、Ｓ／Ｎが高い近接場光の測定ができるという効果がある。

さらに、本発明によれば、カンチレバーの探針の幅は近接場光の幅と同等または近接場光の幅よりも大きく、横方向の分解能が足りなくなっても、正確に横方向の幅を検出することが可能となる。

本発明の第１実施形態に係る熱アシスト磁気ヘッド素子検査装置の概略の構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態に係る熱アシスト磁気ヘッド素子検査装置のローバーを載置していない状態のＹステージと位置決め用の載置部の平面図である。 本発明の第１実施形態に係る熱アシスト磁気ヘッドの熱アシスト光（近接場光）を測定する際、カンチレバーが発光面と近い場合の散乱光検出状態を説明するカンチレバーと熱アシスト磁気ヘッドの熱アシスト光（近接場光）発生部の断面の側面図である。 本発明の第１実施形態に係る熱アシスト磁気ヘッドの熱アシスト光（近接場光）を測定する際、カンチレバーが発光面との距離が十分ある場合の散乱光検出状態を説明するカンチレバーと熱アシスト磁気ヘッドの熱アシスト光（近接場光）発生部の断面の側面図である。 本発明の第１実施形態に係る熱アシスト磁気ヘッドの熱アシスト光（近接場光）を測定するためのカンチレバーの制御方法を説明するカンチレバーと熱アシスト磁気ヘッド近接場光発生部の断面の側面図である。 本発明の第１実施形態に係る熱アシスト磁気ヘッドの熱アシスト光（近接場光）を測定するためのカンチレバーの制御方法を説明するカンチレバーと熱アシスト磁気ヘッド近接場光発生部の断面の側面図である。 本発明の第２実施形態に係る近接場光の光スポットとカンチレバー先端探針の位置関係を説明する図で、探針が近接場光発光面のすぐ近傍にある状態を示すカンチレバーと近接場光発生部の断面の側面図である。 本発明の第２実施形態に係る近接場光の光スポットとカンチレバー先端探針の位置関係を説明する図で、探針が近接場光発光面から離れているが、近接場光の光スポット縦方向の範囲内にある状態を示すカンチレバーと近接場光発生部の断面の側面図である。 本発明の第２実施形態に係る近接場光の光スポットとカンチレバー先端探針の位置関係を説明する図で、探針が近接場光発光面から離れているが、近接場光の光スポット縦方向の範囲外にある状態を示すカンチレバーと近接場光発生部の断面の側面図である。 本発明の第３実施形態に係る近接場光の光スポットの縦方向の幅を測定するためのカンチレバーの制御方法を説明するカンチレバーと近接場光発生部の断面の側面図である。 本発明の第３実施形態に係る検出した近接場光の光スポットの縦方向の幅から、横方向の幅を計算する方法の概念図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

図１は、本発明に係る熱アシスト磁気ヘッド素子検査装置１００の第１実施形態の基本的な構成図である。図１の熱アシスト磁気ヘッド素子検査装置１００は、磁気ヘッド素子の製造工程において、多数の薄膜磁気ヘッド素子が形成されたウェハを加工してスライダ単体（薄膜磁気ヘッドチップ）を切り出す前の工程のローバー４０またはスライダ単体の状態で熱アシスト磁気ヘッド素子の発生する近接場光の強度分布を測定することが可能なものである。

本実施例に係る熱アシスト磁気ヘッド素子検査装置１００は、ローバー４０をワークとして所定の検査を行う場合、通常、図示していないトレイ内に２０〜３０本程度、短軸方向に所定間隔で配列収納されている。図示していないハンドリングロボットを用いて、ローバー４０を図示していないトレイからで一本ずつ取り出して検査ステージ１０１に搬送する。検査ステージ１０１に搬送設置されたローバー４０は後述のように検査される。

本実施例に係る熱アシスト磁気ヘッド素子検査装置１００は、走査型プローブ顕微鏡をベースとしている。熱アシスト磁気ヘッド素子検査装置１００の検査ステージ１０１は、ローバー４０をＸ，Ｙ方向に移動可能なＸステージ１０６、Ｙステージ１０５を備えて構成されている。

ローバー４０が測定対象となる場合、ローバー４０は、その長軸方向の片側面がＹステージ１０５の上面に設けられているローバー４０の位置決め用の載置部１１４の基準面１１４１（Ｙステージ１０５に形成された段差面）に一旦突き当てられることによってＹ方向に位置決めされる。この載置部１１４には、ローバー４０の形状にほぼ合致した段差部１１４２が設けられている。ローバー４０は、図２（ローバー４０を載置していない状態のＹステージ１０５と位置決め用の載置部１１４の平面図）に示すようにこの段差部１１４２の底面１１４３と側面１１４４にそれぞれ当接されることによってＺ方向及びＸ方向の所定位置に設置されるようになっている。

段差部の後面（基準面１１４１）には、ローバー４０の後側面（熱アシスト磁気ヘッド素子の各接続端子のある面の反対面）が当接される。各当接面１１４３及び１１４４は、Ｘステージ１０６の移動方向（Ｘ軸）及びＺステージ１０４の移動方向（Ｚ軸）にそれぞれ平行で、かつ、直交した位置関係となる基準面を備えているので、ローバー４０をＹステージ１０５の段差部１１４２の底面１１４３と側面１１４４に当接設置させることによってＸ方向とＺ方向の位置決めが実行されるようになっている。

Ｙステージ１０５の上方にはローバー４０またはスライダ単体の位置ずれ量測定用のカメラ１０３が設けられている。Ｚステージ１０４は検査ステージ１０１のカラム１０１１に固定されており、カンチレバー１をＺ方向に移動させるものである。検査ステージ１０１のＸステージ１０６、Ｙステージ１０５、Ｚステージ１０４は、それぞれ図示していないピエゾ素子で駆動されるピエゾステージで構成されている。ローバー４０の所定の位置決めが終了すると、ローバー４０に対して、制御部ＰＣ３０から出力する励磁信号と発光用信号又は直接に励起用レーザ３０１（図３参照）を供給し、ローバー４０またスライダ単体は、載置部１１４に熱アシスト磁気ヘッド素子の書込み磁界が発生可能、近接場光が発光可能な状態で、Ｙステージ１０５に設けた図示していない吸着手段により吸着保持される。

ピエゾドライバ１０７は、この検査ステージ１０１のＸステージ１０６、Ｙステージ１０５、Ｚステージ１０４をそれぞれ駆動するピエゾ素子（図示せず）を駆動制御するものである。制御部ＰＣ３０は、モニタを含むパーソナルコンピュータ（ＰＣ）を基本構成とする制御用コンピュータで構成されている。図に示すように、検査ステージ１０１のＹステージ１０５上に載置されたローバー４０の上方の対向する位置には、前記近接場光と磁界との両方を測定できるカンチレバー１が配置されている。カンチレバー１は、Ｚステージ１０４の下側に設けられた加振部１２２に取り付けられている。加振部１２２はピエゾ素子で構成され、ピエゾドライバ１０７からの励振電圧によって機械的共振周波数近傍の周波数の交流電圧を印加することで、カンチレバー１の先端部の探針２を上下方向（Ｚ方向）に振動させることができる。

カンチレバー１の探針２のＺ方向の振動は、半導体レーザ素子１０９と、４分割光ディテクタ素子からなる変位センサ１１０とを備えて構成される変位検出部により検出される。この変位検出部においては、半導体レーザ素子１０９から出射したレーザがカンチレバー１の探針２が形成されている面と反対側の面（図１の上側）に照射され、カンチレバー１で反射したレーザは変位センサ１１０に入射する。

変位センサ１１０は、受光面が４つの領域に分割された４分割センサであり、変位センサ１１０の分割されたそれぞれの受光面に入射したレーザはそれぞれ光電変換されて４つの電気信号として出力される。ここで、変位センサ１１０は、カンチレバー１が加振部１２２により振動が加えられていない状態、即ち静止した状態で半導体レーザ素子１０９からレーザが照射されたときに、カンチレバー１からの反射光が４つに分割された受光面のそれぞれに等しく入射するような位置に設置されている。

差動アンプ１１１は、変位センサ１１０から出力される４つの電気信号の差分信号に所定の演算処理を施してＤＣコンバータ１１２に出力する。すなわち、差動アンプ１１１は、変位センサ１１０から出力される４つの電気信号間の差分に対応した変位信号をＤＣコンバータ１１２に出力する。従って、カンチレバー１が加振部１２２により加振されていない状態では、差動アンプ１１１からの出力はゼロになる。ＤＣコンバータ１１２は、差動アンプ１１１から出力される変位信号を実効値の直流信号に変換するＲＭＳ−ＤＣコンバータ（Ｒｏｏｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅｄ ｖａｌｕｅ ｔｏ Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）で構成される。

差動アンプ１１１から出力される変位信号は、カンチレバー１の変位に応じた信号であり、カンチレバー１は振動しているので交流信号となる。ＤＣコンバータ１１２から出力される信号は、フィードバックコントローラ１１３に出力される。フィードバックコントローラ１１３は、カンチレバー１の現在の振動の大きさをモニタするための信号として制御部ＰＣ３０にＤＣコンバータ１１２から出力される信号を出力すると共に、カンチレバー１の励振の大きさを調整するためのＺステージ１０４の制御用信号として制御部ＰＣ３０を通じて、ピエゾドライバ１０７にＤＣコンバータ１１２から出力される信号を出力する。この信号を制御部ＰＣ３０でモニタし、その値に応じて、ピエゾドライバ１０７によりＺステージ１０４を駆動するピエゾ素子（図示せず）を制御することによって、測定開始前に、カンチレバー１の初期位置を調整するようにしている。

この実施の形態では、ハードディスクドライブのヘッド浮上高さをカンチレバー１の初期位置として設定する。発信機１０２は、カンチレバー１を励振するための発振信号をピエゾドライバ１０７に供給するものである。ピエゾドライバ１０７は、この発信機１０２からの発振信号に基づいて加振部１２２を駆動してカンチレバー１を所定の周波数で振動させる。

図３及び図４により、本発明の実施例１に係る熱アシスト磁気ヘッドの熱アシスト光（近接場光）を測定するためカンチレバー１と熱アシスト磁気ヘッドと位置関係を説明する。前述の課題に示すように、熱アシスト磁気ヘッドの熱アシスト光（近接場光）発光部２００においては、近接場光２０３発光の開口部２０１から近接場光２０３を発生するために、近接場光２０３の励起光２０２が照射されている。熱アシスト磁気ヘッドの発光面の設計により、開口部２０１の近傍から漏れ光２０４が存在する。前記近接場光２０３のカンチレバー１の探針２との接触による散乱光と漏れ光２０４がカンチレバー１から散乱された散乱光成分を分別できないという課題を解決するために、まず図３に示すように、カンチレバー１の探針２が発光面と近い場合においての散乱光検出を行う。このとき、探針２が近接場光２０３との接触により、散乱光３０１が発生されるが、漏れ光２０４がカンチレバー１から散乱された散乱光３０２も発生している。検出器３は散乱光３０１と散乱光３０２を一緒に検出し、検出信号４０１を出力する。次に、図４に示すように、カンチレバー１の探針２が発光面との距離が十分ある場合（ｄ_１＝１００ｎｍ程度）においての散乱光検出を行う。このとき、探針２が近接場光２０３と接触せず、散乱光３０１は発生しないことに対して、漏れ光２０４がカンチレバー１から散乱された散乱光３０２は図３の場合と同じように発生している。検出器３は散乱光３０２のみを検出し、検出信号４０２を出力する。最後に、検出信号４０１と検出信号４０２との差分を演算する処理を行うことにより、ノイズとなる散乱光３０２の成分を除いて、Ｓ／Ｎを高くして散乱光３０１の信号を検出することを実現する。

ここで、図５と図６において、上記測定方法を実現するための本発明の第１実施形態に係るカンチレバーの制御方法に示す。図５に示すように、試料の表面に対して上下方向に振動させるカンチレバー１の探針２が最下点にあるとき、近接場光２０３と接触し、探針２が最上点にあるとき、近接場光２０３と接触しないことになるようにカンチレバー１の振幅をできるだけ大きく（ｄ_２＝１００ｎｍ程度）すること、また図６（ａ）と（ｂ）に示すように、カンチレバー１の探針２が発光表面の近くにおける測定と、カンチレバーの探針が発光表面の近くから上昇し、十分離れた所（ｄ_３＝１００ｎｍ程度）での測定を２回実施することにより、上記図２と図３に示す測定を実現する。

前述の課題のうち、後者において述べたように、現行の近接場光の横方向の幅（強度分布）を測定手段ではサンプルの発光面に平行する面（図７−１１のＸＹ平面）における２次元のスキャンにて近接場光の横方向の幅（強度分布）を測定するが、近接場光のスポット幅はカンチレバーの探針の幅と同程度、又は探針の幅より小さい場合、前記の発光面に基づく２次元の測定では、正しく近接場光の幅を測定できなくなることがある。ここで、近接場光の幅を測定する方法として、カンチレバーの探針と発光面との間の距離が変化した場合、探針と近接場光の光スポットとの接触状態が変わるため、探針からの近接場光の散乱光の光量も変わることを利用して、まず近接場光の光スポットの縦方向（図７−１１のＺ方向）の幅を検出してから、近接場光発光部の形状を基づき、縦方向の幅から横方向の幅を算出することにより、前述の課題を解決できる。

図７−図９は本発明の第２実施例形態に係る近接場光５０３の光スポットの幅を検出する方法における近接場光の光スポットとカンチレバー先端探針２の位置関係を説明する図である。まず、図７に示すように、探針２が近接場光発光面５０５（ＸＹ平面）のすぐ近傍にある状態で、２次元のＡＦＭスキャンを行い、表面の形状の情報と散乱光５０４の情報を測定する。また、この状態の探針２の高さを基準にする。

次に図８（ａ）、（ｂ）及び図９（ａ）（ｂ）に示すように、探針２が近接場光発光面５０５から離れて（Ｚ方向にリフトアップ量を持つこと）、いくつかの高さにおいて、２次元のスキャンを行う。ここで、各高さレベルでの探針２からの散乱光５０４を測定する。図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、探針２は発光面５０５と遠くなると、近接場光２のスポットと探針が接触しなくなり、近接場光２の散乱光５０４の信号が０となり、検出器３の検出信号は０、または探針２の高さの変位によらずに一定のレベル（実施例１に述べたように、近接場光５０３の励起光の５０２の漏れ光が存在するため）になる。ここで、検出器３が前記の状態になったばかりのときの探針２の高さ（ここでは図９（ａ）に示す高さ）を記録し、前述の探針２の高さの基準との差を、近接場光５０３のスポットの縦方向（Ｚ方向）の幅として検出する。

また、前記縦方向の幅を検出する別の方法として実施例３に基づいて説明する。前記多数回のスキャンを実施ではなく、図１０に示すように、探針２が近接場光発光面５０５（ＸＹ平面）のすぐ近傍にある状態、または発光面に対して、ある既知な高さにある状態で、２次元のスキャンを行い、検出器３が検出した散乱光５０４の結果から、その高さの平面の近接場光５０３の散乱光５０４の信号が最も大きいところを測定する（図１０（ａ）の状態）。次に、探針２を該高さ平面にて前述近接場光５０３の散乱光５０４の信号が最も大きいところに移動させる。それから、探針２のＸＹ平面での位置を固定し、Ｚ方向にて、等速で徐々に上昇させる（探針２が発光面から離れる方向）。前述のように検出器３の検出信号は０、または探針２の高さの変位によらずに一定のレベルになったとき、即ち図１０（ｂ）の状態になった際の時間を記録し、探針２の上昇速度と記録した時間から探針２と発光面との距離を算出する。この距離を近接場光５０３のスポットの縦方向（Ｚ方向）の幅とする。

最後に、図１１に示すように、前述の方法によって記録した近接場光５０３のスポットの縦方向の幅Ｈ６０１を用いて、事前に入手する近接場光発光部の形状情報、または前記の発光面においてのＡＦＭスキャンにて検出した発光面の形状情報から、近接場光５０３の光スポット横方向の幅Ｗ６０２をある関数関係で算出し、間接的に近接場光５０３の光スポット横方向の幅Ｗ６０２の測定を実現する。

また、本発明実施例３に係る測定方法を利用する熱アシスト磁気ヘッド検査装置は、実施例１で説明した熱アシスト磁気ヘッド素子検査装置と基本的には同じ構造を有しており、ここでの重複の説明を省略する。
また前記カンチレバーの探針が近接場光発光面のすぐ近傍にある場合に２次元のＡＦＭスキャンを行い、表面の形状の情報と散乱光の情報を測定する手段と、
前記カンチレバー探針の振幅を前記熱アシスト磁気ヘッド素子における近接場光の発光面に対して近接場光の光スポットの上下方向の幅より１００ｎｍ程度大きく振動させるカンチレバー振動手段と
前記カンチレバーの振動により、前記探針と近接場光発光面との距離が変化する際、光検出器にて、いくつかの高さレベルまたは振動の全周期においての前記探針によって反射した散乱光を測定する手段と、を具備し、
これらによって近接場光の光スポットの縦方向の幅を検出するようにしてもよい。
また上記実施例では近接場光を熱アシスト磁気ヘッド素子検査装置に適用した例を示したが、他の検査装置、検査方法に適用しても良いことはいうまでもない。

１…カンチレバー
２…カンチレバー先端探針
３…光検出器
３０…制御部ＰＣ
４０…ローバー
１００…熱アシスト磁気ヘッド素子検査装置
１０１…検査ステージ
１０２…発信機
１０３…カメラ
１０４…Ｚステージ
１０５…Ｙステージ
１０６…Ｘステージ
１０７…ピエゾドライバ
１０９…半導体レーザ素子
１１０…変位センサ
１１１…差動アンプ
１１２…ＤＣコンバータ
１１３…フィードバックコントローラ
１１４…載置部
１２２…加振部
１１４１…載置部１１４の基準面（Ｙステージ１０５に形成された段差面）
１１４２…Ｙステージ１０５の段差部
１１４３…Ｙステージ１０５の段差部１１４２の底面
１１４４…Ｙステージ１０５の段差部１１４２の側面
２００・・・熱アシスト磁気ヘッド近接場光発光部
２０１…熱アシスト磁気ヘッド近接場光発光の開口部
２０２…熱アシスト磁気ヘッド用励起光
２０３…熱アシスト光（近接場光）
２０４…熱アシスト磁気ヘッドの漏れ光
３０１…熱アシスト磁気ヘッドの熱アシスト光（近接場光）と探針との接触による散
乱光
３０２…漏れ光の散乱光
４０１…散乱光３０１と散乱光３０２を含む検出信号１
４０２…散乱光３０２のみを含む検出信号２
５０１…近接場光発光部
５０２…近接場光の励起光
５０３…近接場光
５０４…近接場光と探針との接触による散乱光
５０５…近接場光の発光面
６０１…近接場光の光スポットの縦方向の幅Ｈ
６０２…近接場光の光スポットの横方向の幅Ｗ

Claims (8)

1. 近接場光の強度分布の検出方法であって、
   走査型プローブ顕微鏡方式に基づき、
   先端が細い探針をもつカンチレバーを使用し、
   前記探針が近接場光の光スポットと接触することにより、前記探針によって反射する近接場光の散乱光を光検出器で測定し、
   前記光検出器による測定は、
   前記探針が熱アシスト磁気ヘッド素子の発光面の近くに存在する際に測定する第１の測定点と、前記探針と前記熱アシスト磁気ヘッド素子の発光面との距離が１００ｎｍ超と十分に大きい際に測定する第２の測定点との２回において行い、
   該２回の光検出器の測定結果の差分を取って近接場光の強度分布とすることを特徴とする近接場光検出方法。
2. 前記カンチレバー探針の振幅を前記熱アシスト磁気ヘッド素子における近接場光の発光面に対して近接場光の光スポットの上下方向の幅より大きく１００ｎｍ程度振動させるカンチレバー振動手段と、
   カンチレバーの探針が振動の最下点にあり、熱アシスト磁気ヘッドの熱アシスト光である近接場光の光スポットと接触した際の光検出器の検出信号を記録する第１の記録手段と、
   前記探針が振動の最上点にあり、近接場光の光スポットと接触しないとき、光検出器の検出信号を記録する第２の記録手段と、を具備し、
   前記第１の記録手段は前記第１の測定点における近接場光の散乱光を測定し、前記第２の記録手段は前記第２の測定点における近接場光の散乱光を測定して、これら２回の光検出器の測定結果の差分を取って近接場光の強度分布とすることを特徴とする請求項１記載の近接場光検出方法。
3. 前記カンチレバーの探針が前記近接場光の発光面のすぐ近傍にある場合にスキャンを行い前記光検出器にて散乱光の分布を測定する第１の測定手段と、
   前記カンチレバーの探針が前記発光面の近くの位置から上昇し１００ｎｍ程度十分離れた所において再度スキャンを行い前記光検出器にて散乱光の分布を測定する第２の測定手段と、を具備し、
   これらによって近接場光の散乱光を２回測定することを特徴とする請求項１記載の近接場光検出方法。
4. 近接場光の横方向の幅である強度分布の測定方法であって、
   走査型プローブ顕微鏡方式に基づき、
   先端が細い探針をもつカンチレバーを使用し、
   前記カンチレバー先端の探針が近接場光の光スポットと接触することにより、前記探針によって反射する近接場光の散乱光を光検出器で測定し、
   前記探針と近接場光の発光面との間の距離を０から１００ｎｍ超まで変化させることにより、前記探針と近接場光の光スポットとの接触状態を変化させて測定を実施し、
   前記探針と近接場光の発光面との距離を測定することにより、近接場光の光スポットの縦方向の幅を検出し、
   近接場光発光部の形状情報を基づき、検出した近接場光の光スポットの縦方向の幅から、近接場光の光スポットの横方向の幅を算出することを特徴とする近接場光検出方法。
5. 前記カンチレバーの探針が近接場光発光面のすぐ近傍にある場合に２次元のＡＦＭスキャンを行い、表面の形状の情報と散乱光の情報を測定する手段と、
   この状態から、前記探針が近接場光発光面から離間させ、高さレベルが１乃至複数の高さの段階の各々においてスキャンを行い、各高さレベルでの前記探針からの散乱光を測定する手段と、
   前記探針は発光面と離間して近接場光のスポットと前記探針が接触しなくなることで近接場光の散乱光の信号が０となり光検出器の検出信号が０となった場合、若しくは前記探針の高さの変位によらずに検出器信号が一定となった場合に、検出信号が０若しくは一定となった最初の高さレベルにおける前記探針の高さを記録する手段と、を具備し、
   これらによって近接場光の光スポットの縦方向の幅を検出することを特徴とする請求項４記載の近接場光検出方法。
6. 前記カンチレバーの探針が近接場光発光面のすぐ近傍にある場合に２次元のＡＦＭスキャンを行い、表面の形状の情報と散乱光の情報を測定する手段と、
   前記カンチレバー探針の振幅を前記熱アシスト磁気ヘッド素子における近接場光の発光面に対して近接場光の光スポットの上下方向の幅より１００ｎｍ程度大きく振動させるカンチレバー振動手段と
   前記カンチレバーの振動により、前記探針と近接場光発光面との距離が変化する際、光検出器にて、いくつかの高さレベルまたは振動の全周期においての前記探針によって反射した散乱光を測定する手段と、を具備し、
   これらによって近接場光の光スポットの縦方向の幅を検出することを特徴とする請求項４記載の近接場光検出方法。
7. 近接場光の横方向の幅たる強度分布の測定方法であって、
   走査型プローブ顕微鏡方式に基づき、
   先端が細い探針をもつカンチレバーを使用し、
   該カンチレバー先端の探針が近接場光の光スポットと接触することにより、前記探針によって反射する近接場光の散乱光を光検出器で測定し、
   前記探針が近接場光発光面のすぐ近傍にある状態、または発光面対して所定の高さにある状態の何れかにおいて、前記所定の高さ方向と垂直な平面において２次元のスキャンを行い、前記光検出器が検出した散乱光の結果から、前記所定の高さ方向と垂直な平面における近接場光の散乱光を示す信号が最も大きい箇所を測定し、
   前記探針を前記所定の高さ方向と垂直な平面にて前記近接場光の散乱光の信号が最も大きい箇所に移動させ、前記所定の高さ方向と垂直な平面にて移動した前記探針の位置を固定し、縦方向にて等速で徐々に前記探針を発光面から離間させる方向に移動させ、
   前記光検出器の検出信号が０となった時、または前記探針の高さの変位によらずに検出信号が一定のレベルになった時を記録し、前記探針と発光面との距離を算出して、前記算出した距離を近接場光の光スポットの縦方向の幅とし、
   近接場光発光部の形状情報に基づき、前記縦方向の幅から横方向の幅を算出することを特徴とする近接場光検出方法。
8. 試料である熱アシスト磁気ヘッド素子を載置して平面内で移動可能な移動テーブルと、
   該移動テーブルに載置された試料の表面を走査する探針を備えたカンチレバーと、
   該カンチレバーを前記試料の表面に対して上下方向に振動若しくは移動させる振動駆動手段と、
   該振動駆動手段により振動若しくは移動させられている前記カンチレバーの前記探針が形成されている側と反対側の面に光を照射して前記カンチレバーからの反射光を検出することにより前記カンチレバーの振動若しくは移動による前記カンチレバーの高さ方向の変位を検出する変位検出手段と、
   前記熱アシスト磁気ヘッド素子の近接場光発光部から近接場光を発生させるための信号を出力する信号出力手段と、
   該信号出力手段から出力された信号により前記熱アシスト磁気ヘッド素子の前記近接場光発光部から発生した近接場光により前記カンチレバーの探針の表面から発生した散乱光を検出する散乱光検出手段と、
   前記変位検出手段で検出して得た前記探針の変位と前記散乱光検出手段で前記散乱光を検出して得た信号とを処理して前記熱アシスト磁気ヘッド素子の前記近接場光発光部から発光する近接場光の強度分布を検査する処理手段と、を具備したことを特徴とする熱アシスト磁気ヘッド素子の検査装置。