JP2015079550A - 熱アシスト磁気ヘッド検査方法及び熱アシスト磁気ヘッド検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱アシスト磁気ヘッドの検査において、ロックインアンプを用いて近接場光の発光状態を安定して検査することを可能にする。【解決手段】熱アシスト磁気ヘッドの検査において、近接場光の発光領域及びその分布を求めることを、近接場光により探針から発生した散乱光を検出して得た信号から包絡線検波回路でパルス駆動電流又はパルス駆動電圧に起因する高周波信号成分を除去し、この高周波成分を除去した信号からハイパスフィルタで直流成分を除去した信号を作成し、この直流成分を除去した信号とカンチレバー加振信号に同期した信号とをロックインアンプに入力して近接場光の発光領域に対応した信号を抽出するようにした。【選択図】 図１Ａ

Description

本発明は、熱アシスト磁気ヘッドを検査する熱アシスト磁気ヘッド検査方法、熱アシスト磁気ヘッド検査装置に係り、特に光学顕微鏡等の技術では検査不可能な熱アシスト磁気ヘッドが発生する近接場光の発生状態を検査することのできる熱アシスト磁気ヘッド検査方法及び熱アシスト磁気ヘッド検査装置に関する。

磁気ヘッドを非破壊で検査する装置としては、光学顕微鏡を用いる方法、走査型電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ: ＳＥＭ）を用いる方法、原子間力顕微鏡(Ａｔｏｍｉｃ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ: ＡＦＭ)を用いる方法、磁気力顕微鏡（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ: ＭＦＭ）を用いる方法などがある。

上記した方法にはそれぞれ一長一短があるが、ハードディスクに書き込むために磁気ヘッドが発生する磁場を非破壊で検査できるという点においては、磁気力顕微鏡（ＭＦＭ）を用いる方法が、他の方式の観察手段を用いる方法よりも優れている。

飛躍的な高容量化を要求されている次世代ハードディスクの新たな技術として熱アシストによる磁気記録方式が注目され各社にて開発が進められている。ハードディスクの高密度高容量化には、従来方式の磁気ヘッドではほぼ限界と言われているトラック幅の狭小化が必要となるが、近接場光を熱源とした熱アシスト方式の磁気ヘッドとすることにより、２０ｎｍ前後のトラック幅も実現可能となる。

この熱アシスト磁気記録ヘッドは導波路を伝わる入射光の偏光方向に垂直な方向の幅が、近接場光が発生する頂点部に向かって徐々に小さくなる断面形状を有し、かつ入射光の進行方向において近接場光が発生する頂点部に向かい、幅が、徐々に、もしくは段階的に小さくなる形状になるようにした導電性を有する構造体を用いて近接場光を発生する。導波路を、導電性を有する構造体の横に配置し、導電性を有する構造体の側面に発生する表面プラズモンを介して近接場光を発生させる構成が、特開２０１１−１４６０９７号公報（特許文献１）に記載されている。

しかしながら、このトラック幅に対し重要な要素となる近接場光の実効的な強度分布や大きさは、光学顕微鏡やＳＥＭによる表面形状では測定できないため、検査方法については未解決の重要な課題である。

一方、この近接場光を検出する技術としては、近接場光に走査型のプローブを近付け、近接場光を散乱させることにより検出し形状を知ることができる近接場光学顕微鏡（ＳＮＯＭ；Scanning Near-field Optical Microscopy，ＮＳＯＭ；Near-field Scanning Optical Microscopy，ＮＯＭ；Near-field Optical Microscopyなどとも称する）が、特許文献２に開示されている。

特開２０１１−１４６０９７号公報 特開２００６−３８７７４号公報

特許文献１には、熱アシスト磁気記録ヘッドの構造及びこのヘッドを組込んだ磁気記録装置について記載されているが、熱アシスト磁気記録ヘッドが発生する近接場光と磁場とを検査することについては触れられていない。

また、特許文献２には、近接場光発光素子の近傍において、近接場光とその他の光を区別して検出することについては記載されているが、熱アシスト磁気記録ヘッドが発生する近接場光と磁場とを検査することについては触れられていない。

熱アシスト磁気記録ヘッドにおいて、近接場光の発光状態を検査する場合、近接場光の発光と同期させて近接場光をセンシングするために、この近接場光をセンシングした信号をロックインアンプに入力して処理を行うことになる。

ここで、ロックインアンプは、一般に高ダイナミックレンジ化・広帯域化が難しく、数ＭＨｚで駆動されて発光する近接場光をセンシングしたセンシング信号をそのまま入力しても、ロックインアンプの性能による誤差が発生してしまう。

また、検出する散乱光の強度が大きい場合、ロックインアンプの入力電圧・電流範囲(動作範囲)を超えてしまう場合も生じる。

そこで、ロックインアンプの出力から誤差をなくすために、センシング信号から発光パルス成分を取り除く必要がある。

パルスレーザを照射して発光させた近接場光の発光状態を安定して検査するためには、近接場光をセンシングした信号を、一旦ロックインアンプの許容入力範囲レベルの信号に変換してからロックインアンプに入力させるようにする必要がある。

本発明は、上記した課題を解決して、ロックインアンプを用いて近接場光の発光状態を安定して検査することが可能な熱アシスト磁気ヘッドの検査方法及びその装置を提供するものである。

上記した課題を解決するために、本発明では、熱アシスト磁気ヘッド検査装置を、熱アシスト磁気ヘッド素子を搭載してＸＹ平面内で移動可能なＸＹテーブルと先端部に表面に磁性膜が形成された探針を有するカンチレバーとを備えた走査型プローブ顕微鏡ユニットと、この走査型プローブ顕微鏡ユニットのＸＹテーブルに搭載された熱アシスト磁気ヘッド素子に形成された端子に交流電流を供給すると共に、熱アシスト磁気ヘッド素子に形成された近接場光発光部にパルスレーザを照射するための信号を供給するプローブユニットと、このプローブユニットから印加された信号により発生したパルスレーザが照射された近接場光発光部から発生させた近接場光を受けて探針から発生した散乱光を検出する散乱光検出ユニットと、この散乱光を検出した散乱光検出ユニットから出力された信号とプローブユニットから近接場光発光部に照射するパルスレーザの発振信号の情報とを用いて近接場光発光部の位置と形状を求める近接場光検出ユニットと、プローブユニットから端子に交流電流を供給して熱アシスト磁気ヘッド素子の表面に磁界を発生させた状態で表面をカンチレバーの探針で走査することにより走査型プローブ顕微鏡手段から出力される出力信号と近接場光検出ユニットで求めた近接場光発光部の位置と形状の情報とを用いて熱アシスト磁気ヘッド素子の検査を行う信号処理手段とを備えた熱アシスト磁気ヘッド検査装置であって、近接場光検出ユニットは、散乱光検出ユニットから出力された信号から包絡線波形信号を求める包絡線検波回路部と、この包絡線検波回路部で求めた包絡線波形信号から直流成分を除去するハイパスフィルタ部と、カンチレバー加振信号発振信号の情報を用いてハイパスフィルタ部で包絡線波形信号から直流成分が除去された信号から近接場光発光部に対応する信号を抽出するロックインアンプとを有して構成した。

また、上記した課題を解決するために、本発明では、表面に磁性膜が形成された探針を先端部に有するカンチレバーとＸＹ平面内で移動可能なＸＹテーブルとを備えた走査型プローブ顕微鏡の前記ＸＹテーブルに熱アシスト磁気ヘッド素子を搭載し、ＸＹテーブルに搭載された熱アシスト磁気ヘッド素子に形成された端子に交流電流を供給して熱アシスト磁気ヘッド素子に磁界を発生させた状態で熱アシスト磁気ヘッド素子の表面を走査型プローブ顕微鏡のカンチレバーの探針で走査して発生させた磁界の分布を求め、ＸＹテーブルに搭載された熱アシスト磁気ヘッド素子に形成された近接場光発光部にパルスレーザを照射して近接場光発光部から近接場光を発生させ、この発生させた近接場光により探針から発生した散乱光を検出してこの検出した散乱光から近接場光の発光領域及びその分布を求め、求めた磁界の分布と求めた近接場光の発光領域及びその分布の情報に基づいて熱アシスト磁気ヘッドの良否を判定する熱アシスト磁気ヘッドの検査方法において、近接場光の発光領域及びその分布を求めることを、近接場光により探針から発生した散乱光を検出して得た信号から包絡線検波回路でパルス駆動電流又はパルス駆動電圧に起因する高周波信号成分を除去し、この高周波成分を除去した信号からハイパスフィルタで直流成分を除去した信号を作成し、この直流成分を除去した信号とカンチレバー加振信号とをロックインアンプに入力して近接場光の発光領域に対応した信号を抽出するようにした。

また、上記した課題を解決するために、本発明では、表面に磁性膜が形成された探針を先端部に有するカンチレバーとＸＹ平面内で移動可能なＸＹテーブルとを備えた走査型プローブ顕微鏡のＸＹテーブルに熱アシスト磁気ヘッド素子を搭載し、ＸＹテーブルに搭載された熱アシスト磁気ヘッド素子に形成された近接場光発光部へのパルスレーザの照射を停止した状態で熱アシスト磁気ヘッド素子に形成された端子に交流電流を印加して熱アシスト磁気ヘッド素子に磁界を発生させながら熱アシスト磁気ヘッド素子の表面を走査型プローブ顕微鏡のカンチレバーの探針で第１の方向に走査して発生させた磁界の分布を求め、 ＸＹテーブルに搭載された熱アシスト磁気ヘッド素子に形成された端子への交流電流の印加を停止した状態で近接場光発光部にパルスレーザを照射して近接場光発光部から近接場光を発生させながら熱アシスト磁気ヘッド素子の表面を走査型プローブ顕微鏡のカンチレバーの探針で第１の方向と反対向きの第２の方向に走査して近接場光の発生領域で探針から発生した散乱光を対物レンズで集光して検出し、この検出した散乱光から近接場光の発光領域及びその分布を求め、求めた磁界の分布と求めた近接場光の発光領域及びその分布の情報に基づいて熱アシスト磁気ヘッドの良否を判定する熱アシスト磁気ヘッドの検査方法において、近接場光の発光領域及びその分布を求めることを、近接場光により探針から発生した散乱光を検出して得た信号から包絡線検波回路でパルスレーザに起因する高周波信号成分を除去し、この高周波成分を除去した信号からハイパスフィルタで直流成分を除去した信号を作成し、この直流成分を除去した信号とカンチレバー加振信号とをロックインアンプに入力して近接場光の発光領域に対応した信号を抽出するようにした。

本発明によれば、熱アシスト磁気ヘッド素子部の近接場光発生部の発光領域及びその分布をより正確に判定することができるようになり、磁界発生部と近接場光発光部との間隔をより正確に測定することが可能になった。

本発明の実施形態における熱アシスト磁気ヘッド素子の検査部の概略の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る熱アシスト磁気ヘッド素子の検査部のＹステージとＹステージに搭載されたローバーを位置決めするための載置部の側面図である。 本発明の実施形態に係るプローブユニットの側面図である。 本発明の実施形態に係る検査対象のローバーの斜視図である。 本発明の実施形態における熱アシスト磁気ヘッド素子の電極にプローブの先端部分を接触させた状態を示す磁気ヘッド素子の平面図である。 本発明の実施形態における近接場光検出光学系と近接場光検出制御系の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態における近接場光検出光学系で撮像したピンホール付ミラーのピンホールの部分の像が抜けた画像である。 本発明の実施形態における熱アシスト磁気ヘッド素子の検査部における検出原理を説明する図で、熱アシスト磁気ヘッド素子が発生する磁界を測定している状態を示すカンチレバーとローバーの断面の側面図である。 本発明の実施形態における熱アシスト磁気ヘッド素子の検査部における検出原理を説明する図で、熱アシスト磁気ヘッド素子が発生する近接場光を測定している状態を示すカンチレバーと検出器及びローバーの断面の側面図である。 本発明の実施形態における検査領域と、この検査領域内部における探針の走査方向及び磁界発生領域、近接場光発生領域との関係を示す検査領域の平面図である。 本発明の他の実施形態における検査領域と、この検査領域内部における探針の走査方向及び磁界発生領域、近接場光発生領域との関係を示す検査領域の平面図である。 本発明の実施の形態における熱アシスト磁気ヘッド素子のレーザ駆動パルス波形図である。 本発明の実施形態における検査の工程の手順を示すフロー図である。 本発明の実施形態における近接場光検出光学系の変形例の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態における近接場光検出光学系の別な変形例の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態における近接場光検出器出力信号波形図である。 本発明の実施形態における近接場光検出器出力信号の包絡線検波処理波形図である。 本発明の実施形態における近接場光検出器出力信号の包絡線検波処理信号のハイパスフィルタ処理波形図である。 本発明の実施形態における近接場光検出器出力信号の包絡線検出波形信号からロックインアンプでカンチレバー加振信号の同期成分の実効値又は波高値をカンチレバー操作方向にプロットして作成した近接場光発光領域図である。

本発明は、熱アシスト磁気ヘッド素子が個々に分離される前のローバーの状態で、または熱アシスト磁気ヘッド素子がローバーから個々に分離されてジンバルに組み付けられたヘッドアセンブリの状態で、熱アシスト磁気ヘッド素子が発生する近接場光の発光状態及び磁界の分布を走査型プローブ顕微鏡を応用した装置を用いて検査する磁気ヘッド素子検査方法及びその装置に関するものである。

以下に、本発明を実施するための形態(実施形態)を、熱アシスト磁気ヘッド素子が個々に分離される前のローバーの状態で検査する場合について、図を用いて説明する。
図１Ａに、本実施例に基づく熱アシスト磁気ヘッド素子を検査する装置の構成を示す。
本実施例による熱アシスト磁気ヘッド検査装置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（ヘッドスライダが複数配列されたブロック）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。通常、３ｃｍ〜１０ｃｍ程度の細長いブロック体として多数の薄膜磁気ヘッド素子が形成されたウェハから切り出されたローバー４０は、４０個〜９０個程度のヘッドスライダ（薄膜磁気ヘッド素子）が配列された構成となっている。ローバー４０は、発光元となるレーザ素子を内蔵している。

本実施形態に係る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。磁気ヘッド素子検査装置１００は、検査ステージ１０１と、検査ステージ１０１上に載置されてローバー４０をＸ，Ｙ方向に微小な距離移動可能なピエゾ素子(図示せず)で駆動されるＸステージ１０６、Ｙステージ１０５を備えている。

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の段差部１１４２に設けられた基準面１１４１に突き当てられることによってＸ方向に位置決めされる。ローバー４０は、図１Ｂに示すようにこの段差部１１４２の側面(基準面)１１４１に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１１４２の側面（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磁気ヘッド素子電極４１及び４２が形成されている面の反対側の面）が当接されてローバー４０の位置決めが行われるようになっている。

磁気ヘッド素子検査装置１００には、図１Ａに示すように、Ｙステージ１０５の上方にはローバー４０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１０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。

磁気ヘッド素子検査装置１００は更に、カンチレバー１０、加振部１２２、近接場光検出光学系１１５、変位検出部１３０、プローブユニット１４０、発振器１０２、ピエゾドライバ１０７、差動アンプ１１１、ＤＣコンバータ１１２、フィードバックコントローラ１１３、制御部３０を備えている。また、制御部３０は、近接場光検出光学系１１５を制御する近接場光検出制御系５３０を内部に備えている。

カンチレバー１０は、Ｚステージ１０４でＺ方向の位置が制御されて、Ｚステージ１０４に固定されている加振部１２２により、所定の周波数で所定の振幅で振動させられる。

変位検出部１３０は、カンチレバー１０の振動の状態を検出する。変位検出部１３０は、レーザ光源１０９と変位センサ１１０とを備え、レーザ光源１０９から発射したレーザをカンチレバー１０に当て、カンチレバー１０で正反射した光を変位センサ１１０で検出する。変位センサ１１０から出力された信号は差動アンプ１１１、ＤＣコンバータ１１２、フィードバックコントローラ１１３を介して制御部３０に送られて処理される。

プローブユニット１４０は、制御部３０からの信号３０１を受けて載置部１１４に載置されたローバー４０の検査対象素子に電力とレーザとを印加して、検査対象素子に磁場と近接場光とを発生させる。

近接場光検出光学系１１５は、ローバー４０の検査対象素子から発生した近接場光を検出して、検出信号３０２を制御部３０へ出力する。

ピエゾドライバ１０７は、発振器１０２の信号を受けてピエゾ駆動信号を発振して、Ｘステージ１０６、Ｙステージ１０５、Ｚステージ１０４を駆動する。

上記した構成において、制御部３０は、カメラ１０３で撮像したローバー４０の画像に基づいてピエゾドライバ１０７を介してＸステージ１０６、Ｙステージ１０５、Ｚステージ１０４を制御してローバー４０が所定の位置にくるように位置決め調整を行う。ローバー４０の位置決め調整が終了すると、制御部３０からの指令に基づいてプローブユニット１４０が駆動され、プローブ１４１の先端部分がローバー４０に形成された磁気ヘッド素子電極４１と４２に接触する。

プローブユニット１４０は、図２Ａにその側面図を示すように、プローブカード（若しくは基板）１４１と、プローブカード１４１に取付けられたプローブ１４２をプローブベース１４３に固定した構成を有し、プローブベース１４３は支持プレート１４４で検査ステージ１０１に支持されている。一方、ローバー４０は、図２Ｂの斜視図示すように磁気ヘッド素子５０１が多数形成された角棒状の基板であり、図２Ｃに示したように磁気ヘッド素子のローバー４０の内部に形成された磁気ヘッド素子電極４１と４２とにプローブ１４２の先端部分１４２１と１４２２とを接触させた状態で交流電流１４３１を印加することにより、書込み回路部４３の書込み磁界発生部５０２(図４Ａ参照)から磁界が発生する。

ローバー４０に印加する交流電流の周波数をカンチレバー１０の共振周波数とは異なる周波数とすることによって、カンチレバー１０の振動に影響を与えないようにした。なお、図面では省略しているが、ローバー４０はレーザドライバ５３１と接続する接続パットも有している。

このような状態でＸステージ１０６及びＹステージ１０５を駆動して書込み磁界発生部５０２を含む走査領域４０１をカンチレバー１０で走査し、カンチレバー１０の振幅の変化を変位検出部１３０で検出して得られた信号を制御部３０で処理することにより、ローバー４０の書込み磁界発生部５０２から発生する磁界の分布を高速に測定し、ライト実行トラック幅を測定することができる。ローバー４０は、載置部１１４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。

プローブカード１４１は、駆動部１４３によりＸ方向に移動可能な構成になっていて、プローブ１４２の先端部分１４２１及び１４２２とローバー４０に形成された多数の磁気ヘッド素子電極４１及び４２とが順次接触、離れの動作を行うように駆動する。

図３に、近接場光検出光学系１１５の詳細な構成について、制御部３０の内部の近接場光検出制御系５３０、及びカンチレバー１０との関係において説明する。なお、図３に示したローバー４０及びカンチレバー１０と近接場光検出光学系１１５との位置関係は、図１Ａに示したものと反対になっている。

加振部１２２で駆動されて振動するカンチレバー１０は、振動の最下端において、ローバー４０に形成された熱アシスト磁気ヘッド素子部５０１の表面からヘッド浮上高さＨｆに相当する高さに、カンチレバー１０の先端部付近に形成した探針４の先端部５（図示されていないように思います）が位置するように、Ｚステージ１０４によって位置決めされる。探針４の表面には、薄い磁性膜２（例えば、Ｃｏ，Ｎｉ，Ｆｅ，ＮｉＦｅ，ＣｏＦｅ，ＮｉＣｏ等）及び貴金属（例えば金や銀又は白金等）又は貴金属を含む合金の微粒子または薄膜３が形成されている。

熱アシスト磁気ヘッド素子部５０１には、書き込み磁界発生部５０２と近接場光発生部５０４が形成されている。

近接場光検出光学系１１５は、対物レンズ５１１とハーフミラー５１２、ＬＥＤ光源５１３、結像レンズ５１４を備えた結像レンズ系５１０と、中央部にピンホール５２１が形成されたピンホール付ミラー５２２、ピンホール付ミラー５２２のピンホール５２１を通過した光を検出する光検出器５２３、結像レンズ系５１０で形成されてピンホール付ミラー５２２で反射された光学像を結像させるリレーレンズ系５２４、リレーレンズ系５２４で結像された光学像を検出するＣＣＤカメラ５２５を備えて構成されている。

また、制御部３０の一部を構成する近接場光検出制御系５３０は、熱アシスト磁気ヘッド素子部５０１の近接場光発生部５０４から近接場光５０５を発生させるために、半導体レーザなどのレーザ発振器５０７でパルスレーザを発振させ、このパルスレーザを導波路５０８を介して近接場光発生部５０４に照射するために、パルス駆動電流又はパルス駆動電圧５３１１をレーザ発振器５０７に印加するレーザドライバ５３１、レーザドライバ５３１から発振するパルス駆動電流又はパルス駆動電圧５３１１の発振周波数を調整するパルス変調器５３２、レーザドライバ５３１やパルス変調器５３２を制御する制御基板５３３を備えている。ここで、レーザドライバ５３１は、レーザ照射により生じる近接場光発生部５０４における発熱によるヘッド素子の破壊を防止するために、パルス駆動により点滅したレーザを発生させる。

近接場光検出制御系５３０は、更に、光検出器５２３にバイアス電圧を印加するバイアス電源５３４、光検出器５２３で検出した近接場光検出信号１０００(図１０)から図６のレーザパルス駆動により生成される不要な高周波信号成分を除去する包絡線検波器５３７、近接場光検出信号１０００が入力された包絡線検波器５３７から出力される包絡線検波信号１００１(図１１)から直流成分を除去するハイパスフィルタ５３８、包絡線検波信号１００１が入力されたハイパスフィルタ５３８から出力されるハイパスフィルタリング処理信号１００２(図１２)からカンチレバー１０の振動と同期した信号を取り出すロックインアンプ５３５、ロックインアンプ５３５からの出力信号１００３(図１３)とＣＣＤカメラ５２５からの出力信号を受けて処理して熱アシスト磁気ヘッド素子部５０１の近接場光発生部５０４の発光領域及びその分布を判定すると共に、制御基板５３３を制御する制御ＰＣ５３６を備えている。制御ＰＣ５３６からの出力は、制御部３０のモニタ画面３１上に表示される。

近接場光検出光学系１１５の光検出器５２３に入力する信号は、熱アシスト磁気ヘッド素子部５０１の近接場光発生部５０４から発生した近接場光の漏れ光と、カンチレバー１０で散乱させた光を合成したものになる。この合成した光を検出した光検出器５２３から出力される光電変換後の電圧波形は、図１０の近接場光検出信号１０００に示すように、レーザ発光パルスをカンチレバー１０の加振周波数でＡＭ変調信号した信号になる。検出したい信号は加振成分の振幅値であるが、近接場光の漏れ光によるオフセット成分、パルス駆動による高周波成分が含まれる。近接場光の漏れ光によるオフセット成分の電圧レンジは大きく５Ｖ程度ある。

レーザ発振器５０７から発信されるレーザのパルス駆動は数ＭＨｚで行われ、その基本波周波数、高調波周波数成分が含まれるが、ロックインアンプ５３５の構造上、高ダイナミックレンジ化・広帯域化が難しくセンシング信号をそのまま入力しても、ロックインアンプ５３５の性能による誤差が発生してしまう。

また、検出する散乱光の強度が大きい場合、ロックインアンプ５３５の入力電圧・電流範囲(動作範囲)を超えてしまう場合も生じる。

そこで、ロックインアンプ５３５の出力から誤差をなくすために、光検出器５２３から出力されるセンシング信号から発光パルス成分を取り除く必要がある。

これを実現するために、本実施例では、図３Ａを参照して上記に説明したように、光検出器５２３から出力された図１０に示すような近接場光検出信号１０００を包絡線検波回路５３７に入力させて、レーザ発振器５０７から発信されるパルスレーザのレーザパルス駆動により生成される高周波信号成分を除去して、図１１に示すような包絡線検波信号１００１を生成する。次に、包絡線検波回路５３７で生成された高周波信号成分が除去された包絡線検波信号１００１をハイパスフィルタ５３８に入力することにより、包絡線検波信号１００１から直流成分が除去された、図１２に示すようなハイパスフィルタリング処理信号１００２を生成する。

このハイパスフィルタ５３８を通して得られた図１２に示すようなハイパスフィルタリング処理信号１００２をロックインアンプ５３５に入力することにより、光検出器５２３から出力された図１０に示すような近接場光検出信号１０００を直接ロックインアンプ５３５に入力する場合と比べて、入力信号のレベルをロックインアンプ５３５の許容入力レベル（許容入力周波数及び許容入力電圧、許容入力電流）までに下げることができると共に、入力信号の周波数スペクトル範囲をレーザドライバ５３１から発振されるパルスレーザの発振周波数スペクトル範囲と比べて大幅に低減させ、ロックインアンプ５３５を安定して動作させることが可能な許容周波数レベルまで低下させることが可能になる。

これにより、ロックインアンプ５３５を安定して動作させることが可能になり、光検出器５２３から出力された図１０に示すような近接場光検出信号１０００を直接入力した場合にロックインアンプ５３５の許容入力レベル(許容入力周波数及び許容入力電圧、許容入力電流)を超えた信号が入力されることにより生じる誤差の発生を抑止することができる。

このように、光検出器５２３から出力される近接場光検出信号１０００から高周波の発光パルス成分と直流成分とを取り除いた信号１００２(図１２)をロックインアンプ５３５に入力することにより、ロックインアンプ５３５の許容入力範囲(許容入力周波数及び許容入力電圧、許容入力電流)を超えた信号を入力することにより生じる誤差の発生を抑止することができる。

ロックインアンプ５３５には、制御基板５３３からレーザドライバ５３１やパルス変調器５３２を制御するパルス信号が入力され、ハイパスフィルタ５３８から入力された許容入力レベル範囲内に形成された信号１００２から、制御基板５３３から入力したカンチレバー加振信号と同期した図１３に示すような信号１００３が抽出される。

制御ＰＣ５３６では、ロックインアンプ５３５でハイパスフィルタ５３８からの入力信号から抽出した信号を受けて処理することにより、熱アシスト磁気ヘッド素子部５０１の近接場光発生部５０４の発光領域及びその分布を判定する。このとき、ロックインアンプ５３５から出力される信号は、ハイパスフィルタ５３８から出力されたロックインアンプ５３５の許容入力範囲内となるように調整された信号から抽出された信号である。これにより、制御ＰＣ５３６では、図１３に示すような信号１００３に対して予め設定された閾値レベル１００４を用いて、閾値レベル１００４よりも大きい信号成分の領域１３００を発光領域、発光領域の中心を中心位置Ｘｃとし、発光領域とその分布をより正確に判定することができる。

上記したような近接場光検出光学系１１５と近接場光検出制御系５３０の構成において、レーザドライバ５３１からは制御ＰＣ５３６からの信号を受けた制御基板５３３で制御されたパルス変調器５３２からのパルス変調信号で制御されたパルス駆動電流又はパルス駆動電圧５３１１が、図示していない導波路を経由して熱アシスト磁気ヘッド素子部５０１の近接場光発生部５０４にパルスレーザを入射し、熱アシスト磁気ヘッド素子部５０１の表面に近接場光５０５を発生させる。

近接場光５０５そのものは近接場光発生部５０４の上面のごく限られた領域にしか発生しないが、カンチレバー１０の探針４の表面の磁性膜２上に形成した貴金属又は貴金属を含む合金の微粒子または薄膜３が近接場光５０５の発生領域に入ると、貴金属又は貴金属を含む合金の微粒子または薄膜３からは近接場光５０５による散乱光を発生する。この発生した散乱光のうち結像レンズ系５１０の対物レンズ５１１に入射してハーフミラー５１２を透過した散乱光により、結像レンズ５１４の結像面上にカンチレバー１０の探針４の表面の散乱光像が形成される。

ピンホール付ミラー５２２は、この結像面上で探針４の表面の散乱光像が形成される場所にピンホール５２１が位置するように設置されている。探針４の大きさは、ピンホール５２1の大きさと比べると十分に小さいので、探針４の表面の散乱光像はピンホール５２１を通過し光検出器５２３で検出される。一方、探針４の表面以外からのノイズとなる光は結像面上でピンホール５２１からずれた位置に到達してピンホール５２１を通過できず、光検出器５２３に対して遮光される。このように構成することにより、熱アシスト磁気ヘッド素子部５０１の近接場光発生部５０４から発生した近接場光により探針４の表面で発生した散乱光の発光強度を、ノイズとなる光の影響を低減して光検出器５２３で検出することができる。

一方、ＬＥＤ光源５１３から発射された光のうち、ハーフミラー５１２で対物レンズ５１１の側に反射された光は、対物レンズ５１１を透過してカンチレバー１０の探針４及び熱アシスト磁気ヘッド素子部５０１を照明する。この照明光が照射された領域の像は、結像レンズ系５１０によりピンホール付ミラー５２２が設置された面の近傍に結像され、ピンホール付ミラー５２２で反射された像は、リレーレンズ５２４に入射してリレーレンズ５２４の出射側で再び結像される。ＣＣＤカメラ５２５の検出面をこのリレーレンズ５２４の出射側の結像面と一致するように設置することにより、カンチレバー１０の探針４及び熱アシスト磁気ヘッド素子部５０１の像が、ＣＣＤカメラ５２５で撮像される。

このＣＣＤカメラ５２５による撮像は、熱アシスト磁気ヘッド素子部５０１の検査を開始する前、即ち、近接場光発生部５０４から近接場光５０３を発生させない状態で行う。

ＣＣＤカメラ５２５で撮像される像は、ピンホール付ミラー５２２のピンホール５２１の部分の像が抜けた画像が撮像されるので、図３Ｂに示すように、この画像６００をモニタ画面３１に拡大して表示することにより、カンチレバー１０と探針４との画像６１０と６０４とを含む熱アシスト磁気ヘッド素子部５０１の画像６０１のうち、ピンホール５２１を通過する部分の散乱光の発生位置を確認することができる。そして、探針４に対するピンホール５２１の位置がずれているときには、ＣＣＤカメラ５２５で撮像された画像６００をモニタ画面３１上で確認しながら近接場光検出光学系１１５、ピンホール付ミラー５２２のピンホール５２１、光検出器５２３の相互の位置を調整して、探針４で発生した散乱光がピンホール５２１を通過して光検出器５２３で検出されるように調整することができる。

結像レンズ系５１０は、ハーフミラー５１２を結像レンズ系５１０の光軸から外すための駆動部５１２１を備えており、まず、ハーフミラー５１２を結像レンズ系５１０の光軸上に設置した状態でＣＣＤカメラ５２５で撮像した画像をモニタ画面３１に表示してピンホール５２１の位置の確認と調整を実行する。次に、ピンホール５２１の位置の確認と調整が完了した後に、駆動部５１２１でハーフミラー５１２を結像レンズ系５１０の光軸から外し、ローバー４０に形成された多数の熱アシスト磁気ヘッド素子を順次検査する。すなわち、ハーフミラー５１２は、ピンホール５２１の位置の確認と調整時には結像レンズ系５１０の光軸上に位置し、ローバー４０に形成された多数の熱アシスト磁気ヘッド素子を順次検査する場合には結像レンズ系５１０の光軸から外れた位置に退避する。

このように、熱アシスト磁気ヘッド素子を順次検査するときにはハーフミラー５１２を結像レンズ系５１０の光軸から外れた位置に退避させることにより、熱アシスト磁気ヘッド素子の検査時に、カンチレバー１０の探針４で発生した散乱光の光量をハーフミラー５１２で半減させることなく光検出器５２３で検出することができる。その結果、探針４で発生した散乱光を高感度に検出することができる。

以上のようにして近接場光検出光学系１１５が設定された状態で、制御部３０で制御されて、プローブユニット１４０のプローブ１４１が駆動部１４３で駆動されて、プローブ１４１の先端部分１４２１と１４２２とがローバー４０に形成された磁気ヘッド素子電極４１と４２にそれぞれ接触する。また、図示していないレーザドライバ５３１からの導波路と熱アシスト磁気ヘッド素子５０１の近接場光発生部５０４とが接続された状態になる。

これにより、制御部３０から出力する信号３０１（交流電流１４３１とパルス駆動電流又はパルス駆動電圧５３１１）がローバー４０に形成された熱アシスト磁気ヘッド素子に供給可能な状態となる。この状態で、載置部１１４に設けた図示していない吸着手段により吸着保持されているローバー４０の検査対象の熱アシスト磁気ヘッド素子５０１は、書込み磁界発生部５０２から磁界を発生可能、近接場光発光部５０４から近接場光が発光可能な状態となる。

図４Ａ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１０が配置されている。カンチレバー１０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が印加され、カンチレバー１０は加振されて先端部の探針４は上下方向（Ｚ方向）に振動する。

図４Ａ及び図４Ｂに示すように、本実施例におけるカンチレバー１０の探針４は、カンチレバー１０の板状のレバー１の先端部に四面体構造で形成されている。レバー１と探針４とはシリコン（Ｓｉ）で形成されている。レバー１と探針４の正面側（近接場光検出光学系１１５に面する側：図４Ａ及び図４Ｂの左側）には薄い磁性膜２が形成されており、磁性膜２の表面には貴金属又は貴金属を含む合金の微粒子または薄膜３が形成されている。カンチレバー１０は、レバー１と探針４、薄い磁性膜２、貴金属の粒子又は薄膜３とを備えて構成したことにより、近接場光と磁界との両方を測定することができる。

すなわち、探針４の表面に形成した薄い磁性膜２は、磁界を測定する際の感度と分解能を決め、磁界発生部５０２で発生した磁界５０３を測定する時に被測定物の磁場を感受する。また、探針４の表面に形成した貴金属（例えば金や銀等）又は貴金属を含む合金の微粒子または薄膜３は、探針４が近接場光５０５の発生領域に入ったときに微粒子又は薄膜３から発生する散乱光を、局在型表面プラズモン増強効果により増幅して、近接場光検出光学系１１５で検出することが可能な程度までの光量にする。ただし、貴金属又は貴金属を含む合金の微粒子または薄膜３は必ずしも必要ではなく、磁性膜２が十分に薄ければ、磁性膜２に近接場光５０５が当った時に局在型表面プラズモン増強効果により、近接場光により探針４の表面から発生する散乱光５０６を、近接場光検出光学系１１５で検出する
ことが可能な程度までの光量に増幅させることができる。

カンチレバー１０の探針４のＺ方向の振動は、図１Ａに示すように、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１３０により検出される。この変位検出部１３０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１０の探針４が形成されている面と反対側の面に照射され、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４つに分割された受光面を持ち、カンチレバー１０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１０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１０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１０の変位に応じた信号であり、検査時にカンチレバー１０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１０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３０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１０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３０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３０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１０の初期位置を調整するようにしている。

本実施例においては、加振部１２２でカンチレバー１０を所定の周波数で振動させた状態でピエゾドライバ１０７でＸステージ１０６及びＹステージ１０５を駆動することにより、図５Ａに示すような熱アシスト磁気ヘッド素子部５０１の検査領域４０１を、カンチレバー１０で走査する。この検査領域４０１は、１辺が数百ｎｍから数μｍの領域である。

この検査領域４０１をカンチレバー１０を上下に振動させながらＸステージ１０６を移動させる場合に、探針４をＸ方向に点線４０２に沿って図の左側から右側に向って走査する(熱アシストヘッド素子５０１を図４Ａの＋Ｘ方向に移動させる) 場合には、熱アシスト磁気ヘッド素子部５０１の書き込み磁界発生部５０２からは磁界を発生させて、カンチレバー１０をＭＦＭ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：磁気力顕微鏡）モードで駆動して、発生させた磁界を検出する。このＭＦＭモードで検査している間は、レーザドライバ５３１から近接場光発光部５０４へのレーザの出力を停止している。

一方、Ｘステージ１０６をＸ方向に点線４０３に沿って図の右側から左側に向かって走査する(熱アシストヘッド素子５０１を図４Ｂの−Ｘ方向に移動させる)場合には、熱アシスト磁気ヘッド素子部５０１の書き込み磁界発生部５０２から磁界を発生させずにカンチレバー１０をＡＦＭ（Ａｔｏｍｉｃ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：原子間力顕微鏡）モードで駆動して検査領域４０１の表面の凹凸形状を計測すると共に、レーザドライバ５３１から近接場光発光部５０４へパルス駆動電流又はパルス駆動電圧を出力して近接場光発生部５０４から近接場光を発生させ、近接場光検出光学系１１５で検出する。

レーザドライバ５３１から発振したパルス駆動電流又はパルス駆動電圧５３１１により近接場光発生部５０４から近接場光を発生させる。ここで、近接場光発生部５０４における近接場光の発光効率はレーザ入射エネルギに対して数％程度であり、残りは熱エネルギに変換され、近接場光発生部５０４及びその近傍が発熱することになる。

熱アシスト磁気ヘッド素子が磁気ディスクに組込まれて磁気ディスクにデータの書込みを行うときには磁気ディスクが数千ｒｐｍの速度で回転しており、磁気ディスクと熱アシスト磁気ヘッド素子との間に巻き込まれた空気により熱アシスト磁気ヘッド素子の近接場光発生部が空冷されて温度上昇が抑制される。しかし、熱アシスト磁気ヘッド素子を検査する場合には空冷機構が無いので、近接場光を発生させて検査を行う場合に、近接場光発生部の温度は、例えば、レーザドライバ５３１に５０Ｗの電力を印加して発生させた連続発振レーザを近接場光発生部５０４に入射した場合、レーザを近接場光発生部５０４及びその近傍は２００〜３００℃程度まで温度が上昇する。

この発熱の影響を低減するために、本実施例においては、上記に説明したように熱アシスト磁気ヘッド素子部５０１で発生する近接場光の検出（ＡＦＭモード検出）と磁界の検出（ＭＦＭモード検出）とを交互に行うようにして、連続して近接場光を発生させる時間をできるだけ短くするようにした。また、更に、図６に示すように、近接場光を発生させるために近接場光発生部５０４に入射するレーザをパルス駆動電流又はパルス駆動電圧とし、デューティーが２５％以下となるようにレーザドライバ５３１を制御して、近接場光発生部５０４の発熱を抑えるようにした。

このように、検査時に、カンチレバー１０に対する熱アシスト磁気ヘッド素子部５０１のＸ方向の走査の向きによってＭＦＭモード検査とＡＦＭモード検査とを切替えて、ＭＦＭモードで検査している間は近接場光発光部５０４へのパルス駆動電流又はパルス駆動電圧５３１１の入射を停止することにより、近接場光発光部５０４からの発熱による熱アシスト磁気ヘッド素子部５０１の温度上昇を抑制することが可能になり、熱アシスト磁気ヘッド素子部５０１でのダメージの発生を回避することができる。

このＭＦＭモード時とＡＦＭモード時とにおいて、熱アシスト磁気ヘッド素子部５０１の検査領域４０１の表面に対するカンチレバー１０の探針４の高さを切替える。すなわち、ＡＦＭモードで検査する場合には、熱アシスト磁気ヘッド素子部５０１の検査領域４０１の表面に対するカンチレバー１０の探針４の高さを、磁気ディスクへの書込み時のヘッド浮上高さＨｆに相当する高さに設定する。一方、これに対してＭＦＭモードの場合には探針４の高さがＨｆより大きくなる（検査領域４０１の表面と振動する探針４の最下端時の先端部のギャップがＨｆより大きくなる）ように設定する。この高さの切り替えは、Ｚステージ１０４をピエゾドライバ１０７で駆動することにより行う。

なお、図５Ａに示した例では、隣り合う点線４０２と４０３とは、Ｙ方向で異なる位置を走査するように表示しているが、Ｙ方向に同じ位置、即ち点線４０２と４０３とは重なるように走査してもよい。その場合には、最初に点線４０２に沿って熱アシスト磁気ヘッド素子部５０１を移動させてＡＦＭモードの検査を行い、熱アシスト磁気ヘッド素子部５０１を点線４０３に沿って逆方向に移動させてＭＦＭモードの検査を行う。次に、熱アシスト磁気ヘッド素子部５０１をＹ方向に１ピッチ移動させてＡＦＭモードの検査とＭＦＭモードの検査を行う。

次に、ＭＦＭモード検査時において熱アシスト磁気ヘッド素子部５０１から発生する磁界を検出する方法について説明する。

まず、探針４がＭＦＭモード検査時の熱アシスト磁気ヘッド素子部５０１に対する高さ位置(ギャップ)となるように、ピエゾドライバ１０７でＺステージ１０４を制御する。一方、プローブユニット１４０の駆動部１４３で駆動されてプローブ１４２の先端部分１４２１と１４２２とがそれぞれローバー４０に形成された電極４１と４２とに接触した状態で交流電流１４３１を印加すると、書込み回路部４３の書込み磁界発生部５０２から書込み磁界５０３が発生する。このとき、レーザドライバ５３１から近接場光発生部５０４へのレーザの出力は遮断されている。

次に、カンチレバー１０が加振部１２２により振動を加えられた状態で、ローバー４０を載置したＸステージ１０６をピエゾドライバ１０７で制御されたピエゾ素子（図示せず）により一定の速度で図４Ａの＋Ｘ方向に移動させることにより、探針４で熱アシスト磁気ヘッド素子５０１の検査領域４０１を、図５Ａの点線４０２に沿った方向（＋Ｘ方向)に走査する。

カンチレバー１０の探針４が書込み磁界発生部５０２により発生した書込み磁界５０３の中に入ると、探針４の表面に形成された薄膜の磁性体２が磁化され、探針４が磁気力を受けることにより、カンチレバー１０の振動状態が変化する。この振動の変化を図１Ａの変位センサ１１０で検出する。すなわち、カンチレバー１０の振動状態が変わると、半導体レーザ素子１０９から発射されてカンチレバー１０で反射されたレーザの変位センサ１１０の４つに分割された受光面への入射位置が変化する。

この変位センサ１１０の出力を差動アンプ１１１で検出することにより、走査する位置に応じたカンチレバー１０の振動状態の変化を検出することができる。この検出した信号を制御部３０で処理することにより、熱アシスト磁気ヘッド素子部５０１の磁界発生部５０２が発生する書込み磁界５０３の強度分布を検出することが可能となる。この検出した書込み磁界の強度分布を予め設定した基準値と比較することにより、書込み磁界発生部５０２の良否を判定することができる。

Ｘステージ１０６を駆動して探針４を検査領域４０１のＸ方向の距離分だけ移動させた後Ｘステージ１０６の駆動を停止してＭＦＭモードの検査を停止し、ＡＭＦモードに切り替えたのち、Ｘステージ１０６を逆方向に移動させる。

次に、ＡＦＭモード検査時において熱アシスト磁気ヘッド素子部５０１からの近接場光の発生の状態を検出する方法について説明する。ＡＦＭモード検査時においては、加振部１２２で駆動してカンチレバー１０を振動させた状態で、探針４で検査領域４０１を点線４０３に沿って−Ｘの方向に走査させ、走査中のカンチレバー１０の振幅の変化を変位検出部１３０で検出して、検査領域４０１の表面の凹凸の情報を得ると同時に、近接場光発生部５０４の上面を走査中に探針４から発生する散乱光を近接場光検出光学系１１５で検出する。ＡＦＭモード検査を行うには、先ず、探針４がＡＦＭモード時の熱アシスト磁気ヘッド素子部５０１に対する高さ位置(ギャップ)となるように、ピエゾドライバ１０７でＺステージ１０４を制御する。次に、レーザドライバ５３１から出力されたパルス駆動電流又はパルス駆動電圧５３１１を、プローブユニット１４０から熱アシスト磁気ヘッド素子部５０１の近接場光発生部５０４に入射させる。

このような状態で、図４Ｂに示すように、加振部１２２によりカンチレバー１０をローバー４０の表面（記録面）５１０に対して上下方向に振動させ、ローバー４０を載置したＸステージ１０６を一定の速度でＸ方向で、先に説明したＭＦＭ検査時とは逆の方向（−Ｘ方向）に走査する。Ｘステージ１０６を走査中のカンチレバー１０の振動の変化は、変位検出部１３０の変位センサ１１０で検出される。一方、Ｘステージ１０６を走査中に探針４が近接場光発生部５０４により近接場光５０５が発生している領域に到達すると、探針４の近接場光５０５が発生している領域内に存在する部分の表面から散乱光５０６が発生する。この探針４の表面で発生した散乱光は、探針４の表面の磁性膜３の上に形成された貴金属（例えば金や銀等）又は貴金属を含む合金の微粒子または薄膜３による局在型表面プラズモン増強効果により増幅される。この増幅された散乱光のうち、カンチレバー１０の近傍に配置された近接場光検出光学系１１５に入射した散乱光は、光検出器５２３で検出される。

散乱光を検出した光検出器５２３から出力される近接場光検出信号１０００(図１０)は、近接場光検出制御系５３０の包絡線検波回路５３７に入力する。この近接場光検出信号１０００には、レーザ発振器５０７から発信されたパルスレーザが照射された近接場光発生部５０４で発生した近接場光により探針４の薄膜３から発生した散乱光の高周波信号成分が存在する。包絡線検波回路５３７では、入力した近接場光検出信号１０００の高周波信号成分が除去されて、図１１に示すような包絡線検波信号１００１が生成される。この包絡線検波回路５３７で生成された包絡線検波信号１００１は、ハイパスフィルタ５３８に入力して、包絡線検波信号１００１から直流成分が除去された、図１２に示すようなハイパスフィルタリング処理信号１００２が生成される。

このハイパスフィルタ５３８を通して得られた図１２に示すようなハイパスフィルタリング処理信号１００２は、ロックインアンプ５３５に入力される。光検出器５２３から出力された近接場光検出信号１０００を包絡線検波回路５３７とハイパスフィルタ５３８とを介してハイパスフィルタリング処理信号１００２とすることにより、ロックインアンプ５３５の許容入力レベル（許容入力周波数及び許容入力電圧、許容入力電流）の範囲内の信号レベルとすることができる。これにより、ロックインアンプ５３５を安定して動作させることが可能になり、近接場光検出信号１０００を直接入力した場合にロックインアンプ５３５の許容入力範囲(許容入力周波数及び許容入力電圧、許容入力電流)を超えた信号が入力されることにより生じる誤差の発生を抑止することができる。

ロックインアンプ５３５には、制御基板５３３からレーザドライバ５３１やパルス変調器５３２を制御するパルス信号が入力され、ハイパスフィルタ５３８から入力された許容入力レベル範囲内に形成された誤差の発生が抑止された信号から、制御基板５３３から入力したカンチレバー加振信号と同期した図１３に示すような信号１００３が抽出される。

制御ＰＣ５３６では、ロックインアンプ５３５でハイパスフィルタ５３８からの入力信号から抽出した信号を受けて処理することにより、熱アシスト磁気ヘッド素子部５０１の近接場光発生部５０４の発光領域及びその分布を判定する。このとき、ロックインアンプ５３５から出力される信号は、ハイパスフィルタ５３８から出力されたロックインアンプ５３５の許容入力範囲内となるように調整された信号から抽出された信号である。これにより、制御ＰＣ５３６では、図１３に示すような信号１００３に対して予め設定された閾値レベル１００４を用いて、閾値レベル１００４よりも大きい信号成分の領域１３００を発光領域、発光領域の中心を中心位置Ｘｃとし、発光領域とその分布をより正確に判定することができる。

Ｘステージ１０６を駆動して探針４で検査領域４０１のＸ方向の距離分だけＭＦＭモード時とは逆の方向に走査した後、Ｘステージ１０６の駆動を停止してＡＦＭモードの検査を停止する。次に、Ｙステージ１０７を駆動して探針４に対して検査領域４０１をＹ方向に１ピッチ分移動させＸステージ１０６を前回のＭＦＭモード時と同じ方向に駆動して探針４で検査領域４０１のＸ方向に走査することを繰返して、探針４で検査領域４０１の前面を走査する。

このようにして探針４で検査領域４０１を１回全面走査することで、熱アシスト磁気ヘッド素子部５０１の磁界発生部５０２から発生した磁界発生領域と、近接場光発生部５０４から発生した近接場光による探針４からの散乱光を検出することにより近接場光発生領域とを検出することが可能となる。この検出した信号を制御部３０で処理することにより、磁界発生部５０２から発生した磁界の分布と近接場光発生部５０４から発生した近接場光の発光領域及びその分布を求めることができる。この求めた磁界の分布と近接場光の強度の分布を予め設定した基準データと比較することにより、磁界発生部５０２から発生した磁界と近接場光発生部５０４からの近接場光発光の状態（磁界強度、磁界分布、磁界発生領域形状及び位置、近接場光強度、近接場光分布、近接場光発生領域形状及び位置など）の良否を判定することができる。

更に、熱アシスト磁気ヘッド素子部５０１の磁界発生部５０２が発生する書込み磁界（交流磁界）発生部５０２と近接場光発生部５０４との位置関係も測定することが可能となる。これにより、製造工程途中のできるだけ早い段階で熱アシスト磁気ヘッド素子の書込み磁界と近接場光の強度分布の検査及び両者の位置関係の測定を行うことができる。

まず、検査を実行するにあたって、前に説明したように、モニタ画面３１に表示された近接場光検出光学系１１５のＣＣＤカメラ５２５で撮像された画像をモニタしながら、ＡＦＭモードでの検査時の探針４とピンホール付ミラー５２２のピンホール５２１及び光検出器５２３の位置を予め調整しておく。

このように近接場光検出光学系１１５が調整されている状態で、図７に示すような手順で検査を実行する。検査は、まず、Ｚステージを駆動してカンチレバー１０が熱アシスト磁気ヘッド素子部５０１の記録面５１０の検査領域４０１にＭＦＭモードで検査する位置にアプローチし、プローブユニット１４０の駆動部１４３を作動させてプローブ１４１を前進させ、プローブ１４１の先端部１４１１と１４１２とをローバー４０に形成された熱アシスト磁気ヘッド素子部５０１の磁気ヘッド素子電極４１と４２とに接触させ（Ｓ７０１）、熱アシスト磁気ヘッド素子部５０１に信号３０１を供給して磁界発生部５０２から書込み磁界（交流磁界）５０３を発生させる（Ｓ７０２）。

次に、加振部１２２でカンチレバー１０を振動させながらピエゾドライバ１０７によりピエゾ素子（図示せず）を駆動してＸステージ１０６をＸ方向に一定の速度で移動させながらカンチレバー１０をＭＦＭモードで検査領域４０１を走査する（Ｓ７０３）。カンチレバー１０の探針４が検査領域４０１のＸ方向の端部に達したらＸステージ１０６の駆動を停止する（Ｓ７０４）。次に、Ｚステージを駆動して熱アシスト磁気ヘッド素子部５０１の記録面５１０と探針４との間隔がＡＦＭモード時の間隔になるようにカンチレバー１０の位置を調整し（Ｓ７０５）、プローブユニット１４０から近接場光発生部５０４にパルス駆動電流又はパルス駆動電圧５３１１を入射させて検査領域４０１の内部の近接場光発生部５０４近傍に近接場光を発生させる（Ｓ７０６）。

次に、加振部１２２でカンチレバー１０を振動させながらピエゾドライバ１０７によりピエゾ素子（図示せず）を駆動してＸステージ１０６を−Ｘ方向に一定の速度で移動させ、カンチレバー１０をＡＭＦモードで検査領域４０１を走査しながら近接場光検出光学系１１５近接場光発光領域とその分布とを測定する（Ｓ７０７）。カンチレバー１０の探針４が検査領域４０１のＸ方向の反対側の端部に達したらＸステージ１０６の駆動を停止する（Ｓ７０８）。

次に、検査領域４０２の全面を検査したかをチェックし（Ｓ７０９）、全面の検査が終わっていない場合には（Ｓ７０９でＮＯのとき）、ピエゾドライバ１０７によりピエゾ素子（図示せず）を駆動してＹステージ１０５をＹ方向に１ピッチ移動させ（Ｓ７１０）、Ｓ７０１からＳ７０９までを実行する。

このＳ７０１からＳ７０９までの処理を実行することにより、熱アシスト磁気ヘッド素子部５０１の磁界発生部５０２から発生する書込み磁界５０３の分布と近接場光発光部５０４から発生した近接場光５０５の発生領域の形状とを、検査領域４０１全面を探針４で１回スキャンするだけで検出することができる。そして、この検出された信号を制御ＰＣ５３６で処理することにより、磁界発生部５０２の位置情報と磁界発生部５０２が発生する磁界の分布情報、及び光アシスト光（近接場光）５０５の強度分布から近接場光発光部５０４の位置情報、及び検査領域４０１の表面形状の情報を得ることができ、更には、磁界発生部５０２の位置情報と近接場光発光部５０４の位置情報とから磁界発生部５０２と近接場光発光部５０４の位置関係を求めて、磁界発生部５０２と近接場光発光部５０４との間隔が、所定の間隔で形成されているかを測定でき、チェックすることができる。

本実施形態によれば、熱アシスト磁気ヘッドの検査部１００でローバー４０に形成された熱アシスト磁気ヘッド素子５０１から発生する書込み磁界（交流磁界）と熱アシスト光（近接場光）とをカンチレバー１０により検査領域全面を１回スキャンするだけで検出することができ、製造工程の上流で、かつ、比較的短い時間で検査を行うことができる。

また、本実施例によれば、ピンホールを介した光検出器による検出位置をモニタ画面上に表示された画像で確認できるので、探針とピンホールの位置の調整を容易にし、モニタ画像を用いない場合と比べて位置調整の時間を大いに短縮することができるようになった。また、検出位置をモニタ画面上に表示して調整できるようにしたことにより、十分に高い位置合わせの精度を確保することができるようになった。

更に、光検出器５２３で検出した近接場光検出信号１０００を、包絡線検波回路５３７とハイパスフィルタ５３８を介してロックインアンプ５３５に入力する構成としたことにより、近接場光検出信号１０００が許容入力レベル範囲内の信号としてロックインアンプ５３５に入力させることができる。

これにより、制御ＰＣ５３６では、ロックインアンプ５３５からの誤差の発生が抑止された信号を入力して処理することができ、熱アシスト磁気ヘッド素子部５０１の近接場光発生部５０４の発光領域及びその分布をより正確に判定することができるようになり、磁界発生部５０２と近接場光発光部５０４との間隔をより正確に測定することが可能になった。

なお、上記実施例では、ローバー４０に形成された熱アシスト磁気ヘッド素子５０１を検査する例について説明したが、熱アシスト磁気ヘッド素子５０１が図示していないジンバルに組み付けられたヘッドアセンブリの状態でも、同様にして検査を行うことができる。この場合には、載置部１１４を、ヘッドアセンブリを搭載するのに適した形状に変更すればよい。

また、本実施例においては、近接場検出光学系１１５を、結像レンズ系５１０とピンホール付ミラー５２２、光検出器５２３、リレーレンズ系５２４及びＣＣＤカメラ５２５を備えた構成で説明したが、本発明はこれに限られものではない。例えば、図８に示すように、結像レンズ系５１０と光検出器５２３との組合せた近接場光検出光学系８１０と、リレーレンズ系５２４とＣＣＤカメラ５２５とを組合せた観察光学系８２０とを分離して、それらを近接場光検出制御系５３０１の制御ＰＣ５３６１で制御された切替機構部８３０（例えば、図８の紙面の上下方向又は紙面に垂直な方向に移動可能なステージ）で切替えるように構成してもよい。なお、図８において、図３Ａで説明した構成と同じものについては、同じ番号を付してある。また、図８においては、図３Ａに記載した半導体レーザ５０７及び導波路５０８の表示を省略している。

このような構成においては、検査に先立って、観察光学系８２０で熱アシスト磁気ヘッド素子５０１を観察して、熱アシスト磁気ヘッド素子５０１がＣＣＤカメラ５２５から出力される画像の所定の位置にくるように、制御部３０を介してＸステージ１０６、Ｙステージ１０５、Ｚステージ１０４を制御して熱アシスト磁気ヘッド素子５０１の位置を調整し、次に、切替機構部８３０を駆動して観察光学系８２０と散乱光検出光学系８１０との位置を切り替える。この場合、観察光学系８２０と散乱光検出光学系８１０との位置関係を予め調整しておき、切替機構部８３０で切替えることにより、観察光学系８２０で観察された探針４からの反射光が近接場光検出光学系８１０の光軸上で光検出器５２３により検出されるようにしておく。

更に、図９に示すように、リレーレンズ系５２４を削除して、結像レンズ系５１０を共有させて、それらを近接場光検出制御系５３０２の制御ＰＣ５３６２で制御された検出器切替機構部９３０で光検出器５２３とＣＣＤカメラ５２５を切替える近接場検出光学系８５０のように構成にしてもよい。検出器切替機構部９３０は、例えば回転テーブル又は回転アームなどで構成しこれをモータで駆動する構成とすればよい。なお、図９において、図３Ａで説明した構成と同じものについては、同じ番号を付してある。また、図９においては、図３Ａに記載した半導体レーザ５０７及び導波路５０８の表示を省略している。

次に、上記実施の形態と異なる他の実施の形態について説明する。上記実施の形態と異なる点は、上記実施の形態では図５Ａに示すように、熱アシスト磁気ヘッド素子部５０１の検査領域４０１をカンチレバー１０で走査する際に、Ｘ方向及び−Ｘ方向にカンチレバー１０で走査させたが、他の実施の形態では、図５Ｂに示すようにＹ方向及び−Ｙ方向にカンチレバー１０で走査させる。

この検査領域４０１をカンチレバー１０を上下に振動させながらＹステージ１０５を移動させる場合に、探針４をＹ方向に点線６０２に沿って図の上側から下側に向って走査する(熱アシストヘッド素子５０１を図４Ａで紙面垂直方向に対して下方に移動させる) 場合には、熱アシスト磁気ヘッド素子部５０１の書き込み磁界発生部５０２からは磁界を発生させて、カンチレバー１０をＭＦＭモードで駆動して、発生させた磁界を検出する。このＭＦＭモードで検査している間は、レーザドライバ５３１から近接場光発光部５０４へのレーザの出力を停止している。

一方、Ｙステージ１０５をＹ方向に点線６０３に沿って図の下側から上側に向かって走査する(熱アシストヘッド素子５０１を図４Ｂの紙面垂直方向に対して上方に移動させる)場合には、熱アシスト磁気ヘッド素子部５０１の書き込み磁界発生部５０２から磁界を発生させずにカンチレバー１０をＡＦＭモードで駆動して検査領域４０１の表面の凹凸形状を計測すると共に、レーザドライバ５３１から近接場光発光部５０４へレーザを出力して近接場光発生部５０４から近接場光を発生させ、近接場光検出光学系１１５で検出する。

このように、検査時に、カンチレバー１０に対する熱アシスト磁気ヘッド素子部５０１のＹ方向の走査の向きによってＭＦＭモード検査とＡＦＭモード検査とを切替えて、ＭＦＭモードで検査している間は近接場光発光部５０４へのパルス駆動電流又はパルス駆動電圧５３１１の印加を停止することにより、近接場光発光部５０４からの発熱による熱アシスト磁気ヘッド素子部５０１の温度上昇を抑制することが可能になり、熱アシスト磁気ヘッド素子部５０１でのダメージの発生を回避することができる。

このＭＦＭモード時とＡＦＭモード時とにおいて、熱アシスト磁気ヘッド素子部５０１の検査領域４０１の表面に対するカンチレバー１０の探針４の高さを切替える。すなわち、ＡＦＭモードで検査する場合には、熱アシスト磁気ヘッド素子部５０１の検査領域４０１の表面に対するカンチレバー１０の探針４の高さを、磁気ディスクへの書込み時のヘッド浮上高さＨｆに相当する高さに設定する。一方、これに対してＭＦＭモードの場合には探針４の高さがＨｆより大きくなる（検査領域４０１の表面と探針４の先端部のギャップを大きく）ように設定する。この高さの切り替えは、Ｚステージ１０４をピエゾドライバ１０７で駆動することにより行う。

なお、図５Ａに示した例と同様に図５Ｂに示した例では、隣り合う点線６０２と６０３とは、Ｙ方向で異なる位置を走査するように表示しているが、Ｙ方向に同じ位置、即ち点線６０２と６０３とは重なるように走査してもよい。その場合には、最初に点線６０２に沿って熱アシスト磁気ヘッド素子部５０１を移動させてＡＦＭモードの検査を行い、熱アシスト磁気ヘッド素子部５０１を点線６０３に沿って逆方向に移動させてＭＦＭモードの検査を行う。次に、熱アシスト磁気ヘッド素子部５０１をＸ方向に１ピッチ移動させてＡＦＭモードの検査とＭＦＭモードの検査を行う。

以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。

１・・・レバー ４・・・探針 １０・・・カンチレバー ３０・・・制御部 ４０・・・熱アシスト磁気ヘッド素子 １００・・・熱アシスト磁気ヘッド素子検査装置 １０１・・・検査ステージ 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 １１１・・・差動アンプ １１４・・・載置部 １１５，８１０，８５０・・・近接場光検出光学系 １３０・・・変位検出部 １４０・・・プローブユニット ５１０・・・結像レンズ系 ５２２・・・ピンホール付ミラー ５２３・・・光検出器 ５２４・・・リレーレンズ ５２５・・・ＣＣＤカメラ ５３０，５３０１、５３０２・・・近接場光検出制御系 ５３１・・・レーザドライバ ５３２・・・パルス変調器 ５３３・・・制御基板 ５３４・・・バイアス電源 ５３５・・・ロックインアンプ ５３６・・・制御ＰＣ ５３７・・・包絡線検波回路 ５３８・・・ハイパスフィルタ ８２０・・・観察光学系。

Claims (7)

1. 熱アシスト磁気ヘッド素子を搭載してＸＹ平面内で移動可能なＸＹテーブルと先端部に表面に磁性膜が形成された探針を有するカンチレバーとを備えた走査型プローブ顕微鏡ユニットと、
   該走査型プローブ顕微鏡ユニットの前記ＸＹテーブルに搭載された熱アシスト磁気ヘッド素子に形成された端子に交流電流を供給すると共に、前記熱アシスト磁気ヘッド素子に形成された近接場光発光部にパルスレーザを照射するための信号を供給するプローブユニットと、
   該プローブユニットから印加された信号により発生したパルスレーザが照射された前記近接場光発光部から発生させた近接場光を受けて前記探針から発生した散乱光を検出する散乱光検出ユニットと、
   該散乱光を検出した前記散乱光検出ユニットから出力された信号と前記プローブユニットから前記近接場光発光部に照射する前記パルスレーザの発振信号の情報とを用いて前記近接場光発光部の位置と形状を求める近接場光検出ユニットと、
   前記プローブユニットから前記端子に交流電流を供給して前記熱アシスト磁気ヘッド素子の表面に磁界を発生させた状態で前記表面を前記カンチレバーの探針で走査することにより前記走査型プローブ顕微鏡手段から出力される出力信号と前記近接場光検出ユニットで求めた前記近接場光発光部の位置と形状の情報とを用いて前記熱アシスト磁気ヘッド素子の検査を行う信号処理手段と
   を備えた熱アシスト磁気ヘッド検査装置であって、前記近接場光検出ユニットは、
   前記散乱光検出ユニットから出力された信号から包絡線波形信号を求める包絡線検波回路部と、
   該包絡線検波回路部で求めた包絡線波形信号から直流成分を除去するハイパスフィルタ部と、
   前記カンチレバーを加振する信号の情報を用いて前記ハイパスフィルタ部で包絡線波形信号から直流成分が除去された信号から前記近接場光発光部に対応する信号を抽出するロックインアンプとを有することを特徴とする熱アシスト磁気ヘッド検査装置。
2. 請求項１記載の熱アシスト磁気ヘッド検査装置であって、前記探針の表面に形成された磁性膜の上に、貴金属又は貴金属を含む合金の粒子が形成されていることを特徴とする熱アシスト磁気ヘッド検査装置。
3. 請求項１又は２に記載の熱アシスト磁気ヘッド検査装置であって、前記信号処理手段は、前記走査型プローブ顕微鏡手段からの出力信号と前記近接場光検出ユニットからの出力信号とを処理して、前記熱アシスト磁気ヘッド素子が発生する磁界の分布と前記近接場光発光部から発生した近接場光の分布とを求めることを特徴とする熱アシスト磁気ヘッド検査装置。
4. 表面に磁性膜が形成された探針を先端部に有するカンチレバーとＸＹ平面内で移動可能なＸＹテーブルとを備えた走査型プローブ顕微鏡の前記ＸＹテーブルに熱アシスト磁気ヘッド素子を搭載し、
   該ＸＹテーブルに搭載された熱アシスト磁気ヘッド素子に形成された端子に交流電流を供給して前記熱アシスト磁気ヘッド素子に磁界を発生させた状態で前記熱アシスト磁気ヘッド素子の表面を前記走査型プローブ顕微鏡のカンチレバーの探針で走査して前記発生させた磁界の分布を求め、
   前記ＸＹテーブルに搭載された熱アシスト磁気ヘッド素子に形成された近接場光発光部にパルスレーザを照射して前記近接場光発光部から近接場光を発生させ、
   該発生させた近接場光により前記探針から発生した散乱光を検出して該検出した散乱光から前記近接場光の発光領域及びその分布を求め、
   前記求めた磁界の分布と前記求めた近接場光の発光領域及びその分布の情報に基づいて前記熱アシスト磁気ヘッドの良否を判定する
   熱アシスト磁気ヘッドの検査方法であって、前記近接場光の発光領域及びその分布を求めることを、
   前記近接場光により前記探針から発生した散乱光を検出して得た信号から包絡線検波回路で前記パルス駆動電流又はパルス駆動電圧に起因する高周波信号成分を除去し、該高周波成分を除去した信号からハイパスフィルタで直流成分を除去した信号を作成し、該直流成分を除去した信号と前記カンチレバーを加振する信号に同期した信号とをロックインアンプに入力して近接場光の発光領域に対応した信号を抽出することを特徴とする熱アシスト磁気ヘッド検査方法。
5. 表面に磁性膜が形成された探針を先端部に有するカンチレバーとＸＹ平面内で移動可能なＸＹテーブルとを備えた走査型プローブ顕微鏡の前記ＸＹテーブルに熱アシスト磁気ヘッド素子を搭載し、
   該ＸＹテーブルに搭載された熱アシスト磁気ヘッド素子に形成された近接場光発光部へのパルスレーザの照射を停止した状態で前記熱アシスト磁気ヘッド素子に形成された端子に交流電流を印加して前記熱アシスト磁気ヘッド素子に磁界を発生させながら前記熱アシスト磁気ヘッド素子の表面を前記走査型プローブ顕微鏡のカンチレバーの探針で第１の方向に走査して前記発生させた磁界の分布を求め、
   前記ＸＹテーブルに搭載された熱アシスト磁気ヘッド素子に形成された前記端子への交流電流の印加を停止した状態で前記近接場光発光部にパルスレーザを照射して前記近接場光発光部から近接場光を発生させながら前記熱アシスト磁気ヘッド素子の表面を前記走査型プローブ顕微鏡のカンチレバーの探針で前記第１の方向と反対向きの第２の方向に走査して前記近接場光の発生領域で前記探針から発生した散乱光を対物レンズで集光して検出し、該検出した散乱光から前記近接場光の発光領域及びその分布を求め、
   前記求めた磁界の分布と前記求めた近接場光の発光領域及びその分布の情報に基づいて前記熱アシスト磁気ヘッドの良否を判定する
   熱アシスト磁気ヘッドの検査方法であって、前記近接場光の発光領域及びその分布を求めることを、
   前記近接場光により前記探針から発生した散乱光を検出して得た信号から包絡線検波回路で前記パルスレーザに起因する高周波信号成分を除去し、該高周波成分を除去した信号からハイパスフィルタで直流成分を除去した信号を作成し、該直流成分を除去した信号と前記カンチレバーを加振する信号に同期した信号とをロックインアンプに入力して近接場光の発光領域に対応した信号を抽出することを特徴とする熱アシスト磁気ヘッド検査方法。
6. 請求項４又は５に記載の熱アシスト磁気ヘッド検査方法であって、前記探針の表面に形成された磁性膜の上には貴金属又は貴金属を含む合金の粒子が形成されており、前記探針の一部が前記近接場光発光部で発生した近接場光中に有るときに前記貴金属又は貴金属を含む合金の粒子によって局在型表面プラズモン増強効果により増幅された散乱光を発生することを特徴とする熱アシスト磁気ヘッド検査方法。
7. 請求項４又は５に記載の熱アシスト磁気ヘッド検査方法であって、前記探針を前記熱アシスト磁気ヘッド素子上に設定された検査領域の全面を１回スキャンすることにより、前記検査領域内における磁界の分布と近接場光の発光領域及びその分布を求めることを特徴とする熱アシスト磁気ヘッド検査方法。

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