JPH03146887A - 荷電粒子線を用いた磁場測定装置 - Google Patents
荷電粒子線を用いた磁場測定装置Info
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- JPH03146887A JPH03146887A JP1282956A JP28295689A JPH03146887A JP H03146887 A JPH03146887 A JP H03146887A JP 1282956 A JP1282956 A JP 1282956A JP 28295689 A JP28295689 A JP 28295689A JP H03146887 A JPH03146887 A JP H03146887A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
- G01R31/302—Contactless testing
- G01R31/305—Contactless testing using electron beams
-
- G—PHYSICS
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- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
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- G01R33/0213—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using deviation of charged particles by the magnetic field
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【産業上の利用分野］
本発明は、荷電粒子線装置を用いた磁場測定装置に係り
、特に、試料端面に生ずる磁界または電界を定量的に測
定することのできる磁場測定装置に関する。 【従来の技術） 計算機用磁気ディスク装置、磁気テープ装置及び、ＶＴ
Ｒ等の磁気記録装置の高密度化の進展は著しく、これら
の装置に用いられる磁気ヘッドの高性能化が要請されて
いる。高密度の磁気記録を達成するためには、急峻な記
録磁界分布を有する狭トラツクの磁気ヘッドが必要とな
る。磁気ヘッドのトラック幅の減少に伴って、トラック
幅方向の漏洩磁界による隣接１〜ラツクへのにじみ許き
が問題となり、トラック幅方向への漏れ磁界の小さいヘ
ッドの開発が必要となっている。このような高密度記録
に適したヘットを開発するには、ヘッドから発生する記
録磁界の分布を詳細に測定できる装置の開発が重要であ
る。 磁気ヘッドの記録磁界分布を測定する方法として、電子
ビームを磁気ヘッドのギャップの近傍を通過させ、電子
ビームが磁界によりローレンツ力を受は偏向されること
を利用して、磁界分布を測定する方法が知られている。 さらに、磁界の三次元分布を測定するためには、磁界を
発生する試料を同転させながら、電子ビームを走査し、
磁界による電子ビームの偏向量を位置検出器により検出
し、その位置変化から漏洩磁界を逆算し、データとして
計算機等に記憶する。そして、このデータを基にして、
コンピュータ断層映像法（Ｃｏ ｍ ｐｕｌ；ｅｄ
Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ；以下ｃ′ｒと略す）を用いて計
算し、もとの磁界分布を再構成する方法が取られている
。 このような三次元の磁界分布の測定を試みた例が、第４
９回応用物理学会学術講演予稿集Ｐ５５９ （１９８８
年１０月）、及び、アイ、イー、イ、イー、トランザク
ション オン マグネチックス、エム ニー ジー２１
．（１９８５年）１５９３頁から１５９５頁（ＩＥＥＥ
、Ｔｒａｎｓ。 ＭａｇｎＣｔ ｉｅｓ、ＭＡＧ２１．（１９８５）ｐｐ
１５９３〜１５９５）に述べられている。 【発明が解決しようとする課題１ 磁気ヘッドの漏洩磁界の二次元測定は、磁気へラドギャ
ップ最近傍を測定することが要求されている。このため
には、電子ビームを磁気ヘッドにできるだけ接近させて
入射する必要がある。このことは、電子ビームの位置制
御及び、試料ステージの高精度化が必要となる。また、
三次元測定のＣＴ法においても、試料を１８０度回転さ
せながら、各角度において電子ビームを磁気ヘッドにで
３− きるだけ接近させて測定する必要がある。このため同転
角度の精度はもちろんのこと、１８０度の同転により、
三次元ｘ、ｙ、ｚ方向の高精度化が要求される。このス
テージ精度が最終的な三次元磁界分布の測定精度を決め
ている。特に、試料表面のミクロン領域に一次電子線を
通過させるため、ステージの回転により、電子ビームと
試料とのＺ方向の位置関係が変化すると、電子ビームは
試料に衝突し、測定できなくなる。 本発明の目的は、この試料と電子−ビームの位置関係を
常時検出し、電子ビームと試料の衝突を防止する手法を
提供するものである。 【課題を解決するための手段】 本発明は、−ヒ記目的を達成するために、一次荷電粒子
線と試料との位置関係を検＋（１１Ｌ、その信号に基づ
いて、電子ビームの走査位置を変更する方法、または、
その信号に基づいて、試料ステージの位置関係を変更す
る方法により、一次荷電粒子線と試料の衝突を防止した
ものである。
、特に、試料端面に生ずる磁界または電界を定量的に測
定することのできる磁場測定装置に関する。 【従来の技術） 計算機用磁気ディスク装置、磁気テープ装置及び、ＶＴ
Ｒ等の磁気記録装置の高密度化の進展は著しく、これら
の装置に用いられる磁気ヘッドの高性能化が要請されて
いる。高密度の磁気記録を達成するためには、急峻な記
録磁界分布を有する狭トラツクの磁気ヘッドが必要とな
る。磁気ヘッドのトラック幅の減少に伴って、トラック
幅方向の漏洩磁界による隣接１〜ラツクへのにじみ許き
が問題となり、トラック幅方向への漏れ磁界の小さいヘ
ッドの開発が必要となっている。このような高密度記録
に適したヘットを開発するには、ヘッドから発生する記
録磁界の分布を詳細に測定できる装置の開発が重要であ
る。 磁気ヘッドの記録磁界分布を測定する方法として、電子
ビームを磁気ヘッドのギャップの近傍を通過させ、電子
ビームが磁界によりローレンツ力を受は偏向されること
を利用して、磁界分布を測定する方法が知られている。 さらに、磁界の三次元分布を測定するためには、磁界を
発生する試料を同転させながら、電子ビームを走査し、
磁界による電子ビームの偏向量を位置検出器により検出
し、その位置変化から漏洩磁界を逆算し、データとして
計算機等に記憶する。そして、このデータを基にして、
コンピュータ断層映像法（Ｃｏ ｍ ｐｕｌ；ｅｄ
Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ；以下ｃ′ｒと略す）を用いて計
算し、もとの磁界分布を再構成する方法が取られている
。 このような三次元の磁界分布の測定を試みた例が、第４
９回応用物理学会学術講演予稿集Ｐ５５９ （１９８８
年１０月）、及び、アイ、イー、イ、イー、トランザク
ション オン マグネチックス、エム ニー ジー２１
．（１９８５年）１５９３頁から１５９５頁（ＩＥＥＥ
、Ｔｒａｎｓ。 ＭａｇｎＣｔ ｉｅｓ、ＭＡＧ２１．（１９８５）ｐｐ
１５９３〜１５９５）に述べられている。 【発明が解決しようとする課題１ 磁気ヘッドの漏洩磁界の二次元測定は、磁気へラドギャ
ップ最近傍を測定することが要求されている。このため
には、電子ビームを磁気ヘッドにできるだけ接近させて
入射する必要がある。このことは、電子ビームの位置制
御及び、試料ステージの高精度化が必要となる。また、
三次元測定のＣＴ法においても、試料を１８０度回転さ
せながら、各角度において電子ビームを磁気ヘッドにで
３− きるだけ接近させて測定する必要がある。このため同転
角度の精度はもちろんのこと、１８０度の同転により、
三次元ｘ、ｙ、ｚ方向の高精度化が要求される。このス
テージ精度が最終的な三次元磁界分布の測定精度を決め
ている。特に、試料表面のミクロン領域に一次電子線を
通過させるため、ステージの回転により、電子ビームと
試料とのＺ方向の位置関係が変化すると、電子ビームは
試料に衝突し、測定できなくなる。 本発明の目的は、この試料と電子−ビームの位置関係を
常時検出し、電子ビームと試料の衝突を防止する手法を
提供するものである。 【課題を解決するための手段】 本発明は、−ヒ記目的を達成するために、一次荷電粒子
線と試料との位置関係を検＋（１１Ｌ、その信号に基づ
いて、電子ビームの走査位置を変更する方法、または、
その信号に基づいて、試料ステージの位置関係を変更す
る方法により、一次荷電粒子線と試料の衝突を防止した
ものである。
【作用］
本発明の原理を第２図によって説明する。
細く絞られた一次電子ビーム２を磁気ヘッド５のしゆう
動面に水平に入射させると、一次電子ビーム２は磁気ヘ
ッド５の漏洩磁界強度に比例して偏向され、半導体装置
検出素子６に入射する。この時、磁気ヘッド５の漏洩磁
界をか零とした時に。 一次電子ビーム２を半導体装置検出素子６の真中に入射
するようにあらかじめ調整しておくと、半導体装置検出
素子６上の位置変位ΔＸ、△Ｚが磁気ヘッド５の漏洩磁
界強度に比例することとなる。 この半導体装置検出素子６の出力電流と位置変位の関係
は次の式で表わせる。 ΔＸ＝Ｃ（Ｉ□−Ｉ３）／ （Ｉ工＋Ｉ３）Δｚ＝ｃ
（ｒ２−■、）／ （Ｉ２＋ｒ、）ここで、Ｃは定数で
ある。 従って、この半導体装置検出素子６の出力電流を測定す
れば、磁気ヘッドの漏洩磁界強度を測定することができ
る。また、この出力電流と一次電子ビームの入射電流の
関係は、Ｉｏ＝Ｉ、＋Ｉ２＋Ｉ３＋Ｔ、＝ＫＩｔ、とな
り、一次電子ビームの入射電流■５に比例している。Ｋ
は定数で約５０である。 以上の原理に基づいて磁気ヘッドの漏洩磁界を測定する
訳であるが、発明が解決しようとする課題の項で述べた
ように、測定領域は、できるだけヘッド近傍が望ましい
。このため、磁気ヘッドと二次電子ビームをできるだけ
近づけることが必要となり、試料ステージまたは、走査
領域を高精度に移動させて実施する。そこで本発明は、
以下の方式を用いて行う。 第２図より明らかなように、一次組子ビーム２が試料で
ある磁気ヘッド５に衝突すると、半導体装置検出素子６
には、一次組子ビーｔｘ ２が入射できなくなり、半導
体装置検出素子６の出力電流は零となる。従って、この
半導体装置検出素子６の出力電流を制御信号として、磁
気ヘッド５と二次電子ビーム２の位置関係の制御に使用
すれば、できるだけ磁気ヘッド５近傍に寄せて二次電子
ビーム２を入射させることができる。 【実施例１ 以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。 電子銃１から放出した一次電子線２は、対物レンズ４に
より、細く収束され試料である磁気ヘッド５の前面（磁
気ヘッド５ギヤツプからＺ軸方向に数ミクロンの位置）
に入射される。磁気ヘッド５には、任意のコイル電流が
供給されているため、そのギャップから漏洩磁界が発生
する。入射した一次電子線は、この漏洩磁界により、所
定の角度の偏向を受け、半導体装置検出素子６に入射す
る。 作用の項で説明したように、この偏向量を位置情報に変
換し、半導体装置検出素子の出力電流として検出する。 更に、磁界検出口路７により、磁界情報に変換し中央処
理口Ｍ１３に入力する。このようにして、磁気ヘッド５
の漏洩磁界を測定することができる。 次に、電子ビームを磁気ヘッド５に最接近させて測定す
る手法を述べる。中央処理回路１３の指令により、モー
タ制御回路１２を経由し、Ｚ軸モータ１１を勅かし、磁
気ヘッド５を電子ビームに接近させる。Ｚ軸モータ１１
は、ステップモータで構成されるため、任意のパルス数
をモータ制御回路１２より送信すれば任意の距離接近さ
せることができる。従って、Ｚ軸方向に磁気ヘッド５を
動かしながら、半導体装置検出素子６の出力電流を検出
する。そして、その出力電流が零になるまで磁気ヘッド
５を二次電子ビーム２に接近させる。 出力電流が零になった瞬間が丁度磁気ヘッド５と電子ビ
ーム２が衝突した時である。従って、出力電流が零にな
ったら、今度は、Ｚ軸モータを逆に１パルスだけ動かし
、電子ビー１１の衝突を避ける。 この状態が電子ビーム２と磁気ヘッド５が最も接近した
状態となる。 上述した実施例は、前記検出素子６の検出信号を２軸モ
ータ１１にフィードバックしたが、同様に走査制御回路
８にフィードバックしても実施できる。走査制御回路８
はディジタルスキャンを実施しているため任意の位置に
電子ビーム２を入射させることができる。半導体装置検
出素子の出力電流を検出しながら、走査の位置（Ｚ軸方
−１）を順次、１ビツトづつ変更し、磁気ヘッド５に接
近させる。そして、半導体装置検出素子６の出力電流が
零なったら、接近させるのをやめ、１ビット前に戻す。 この状態が最も磁気ヘッド５に接近したことになる。 本実施例では、半導体装置検出素子６の出力電流を用い
て磁気ヘッド５もしくは電子ビーム２を制御したが、一
次組子が試料に衝突したときに発生する二次電子信号を
検出して、制御信号としても実現できる。 例えば、第２図に示すように、磁気ヘッド５の上方に、
二次電子検出器１４を設置する。一次組子線が磁気ヘッ
ド５に衝突すると、二次電子（図示路）が発生する。こ
の二次電子を捕獲し、中央処理回路（図示路）に入力し
制御信号とする。そして、この二次電子信号量が零にな
るように、試料ステージ（図示路）または、走査系（図
示路）にフィードバックすれば、磁気ヘッド５を電子ビ
ームに最接近させることができる。 更に、試料を回転しながら測定するＣＴ法を実行する場
合も各角度ごとに上述した方法を適用すれば、−成型子
線を試料に最接近させることができる。 【発明の効果】 本発明によれば電子ビームと試料である磁気ヘッドとの
位置制御が簡単かつ高精度に制御できろため、磁気ヘッ
ドの最近傍の漏洩磁界を測定することができる。
動面に水平に入射させると、一次電子ビーム２は磁気ヘ
ッド５の漏洩磁界強度に比例して偏向され、半導体装置
検出素子６に入射する。この時、磁気ヘッド５の漏洩磁
界をか零とした時に。 一次電子ビーム２を半導体装置検出素子６の真中に入射
するようにあらかじめ調整しておくと、半導体装置検出
素子６上の位置変位ΔＸ、△Ｚが磁気ヘッド５の漏洩磁
界強度に比例することとなる。 この半導体装置検出素子６の出力電流と位置変位の関係
は次の式で表わせる。 ΔＸ＝Ｃ（Ｉ□−Ｉ３）／ （Ｉ工＋Ｉ３）Δｚ＝ｃ
（ｒ２−■、）／ （Ｉ２＋ｒ、）ここで、Ｃは定数で
ある。 従って、この半導体装置検出素子６の出力電流を測定す
れば、磁気ヘッドの漏洩磁界強度を測定することができ
る。また、この出力電流と一次電子ビームの入射電流の
関係は、Ｉｏ＝Ｉ、＋Ｉ２＋Ｉ３＋Ｔ、＝ＫＩｔ、とな
り、一次電子ビームの入射電流■５に比例している。Ｋ
は定数で約５０である。 以上の原理に基づいて磁気ヘッドの漏洩磁界を測定する
訳であるが、発明が解決しようとする課題の項で述べた
ように、測定領域は、できるだけヘッド近傍が望ましい
。このため、磁気ヘッドと二次電子ビームをできるだけ
近づけることが必要となり、試料ステージまたは、走査
領域を高精度に移動させて実施する。そこで本発明は、
以下の方式を用いて行う。 第２図より明らかなように、一次組子ビーム２が試料で
ある磁気ヘッド５に衝突すると、半導体装置検出素子６
には、一次組子ビーｔｘ ２が入射できなくなり、半導
体装置検出素子６の出力電流は零となる。従って、この
半導体装置検出素子６の出力電流を制御信号として、磁
気ヘッド５と二次電子ビーム２の位置関係の制御に使用
すれば、できるだけ磁気ヘッド５近傍に寄せて二次電子
ビーム２を入射させることができる。 【実施例１ 以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。 電子銃１から放出した一次電子線２は、対物レンズ４に
より、細く収束され試料である磁気ヘッド５の前面（磁
気ヘッド５ギヤツプからＺ軸方向に数ミクロンの位置）
に入射される。磁気ヘッド５には、任意のコイル電流が
供給されているため、そのギャップから漏洩磁界が発生
する。入射した一次電子線は、この漏洩磁界により、所
定の角度の偏向を受け、半導体装置検出素子６に入射す
る。 作用の項で説明したように、この偏向量を位置情報に変
換し、半導体装置検出素子の出力電流として検出する。 更に、磁界検出口路７により、磁界情報に変換し中央処
理口Ｍ１３に入力する。このようにして、磁気ヘッド５
の漏洩磁界を測定することができる。 次に、電子ビームを磁気ヘッド５に最接近させて測定す
る手法を述べる。中央処理回路１３の指令により、モー
タ制御回路１２を経由し、Ｚ軸モータ１１を勅かし、磁
気ヘッド５を電子ビームに接近させる。Ｚ軸モータ１１
は、ステップモータで構成されるため、任意のパルス数
をモータ制御回路１２より送信すれば任意の距離接近さ
せることができる。従って、Ｚ軸方向に磁気ヘッド５を
動かしながら、半導体装置検出素子６の出力電流を検出
する。そして、その出力電流が零になるまで磁気ヘッド
５を二次電子ビーム２に接近させる。 出力電流が零になった瞬間が丁度磁気ヘッド５と電子ビ
ーム２が衝突した時である。従って、出力電流が零にな
ったら、今度は、Ｚ軸モータを逆に１パルスだけ動かし
、電子ビー１１の衝突を避ける。 この状態が電子ビーム２と磁気ヘッド５が最も接近した
状態となる。 上述した実施例は、前記検出素子６の検出信号を２軸モ
ータ１１にフィードバックしたが、同様に走査制御回路
８にフィードバックしても実施できる。走査制御回路８
はディジタルスキャンを実施しているため任意の位置に
電子ビーム２を入射させることができる。半導体装置検
出素子の出力電流を検出しながら、走査の位置（Ｚ軸方
−１）を順次、１ビツトづつ変更し、磁気ヘッド５に接
近させる。そして、半導体装置検出素子６の出力電流が
零なったら、接近させるのをやめ、１ビット前に戻す。 この状態が最も磁気ヘッド５に接近したことになる。 本実施例では、半導体装置検出素子６の出力電流を用い
て磁気ヘッド５もしくは電子ビーム２を制御したが、一
次組子が試料に衝突したときに発生する二次電子信号を
検出して、制御信号としても実現できる。 例えば、第２図に示すように、磁気ヘッド５の上方に、
二次電子検出器１４を設置する。一次組子線が磁気ヘッ
ド５に衝突すると、二次電子（図示路）が発生する。こ
の二次電子を捕獲し、中央処理回路（図示路）に入力し
制御信号とする。そして、この二次電子信号量が零にな
るように、試料ステージ（図示路）または、走査系（図
示路）にフィードバックすれば、磁気ヘッド５を電子ビ
ームに最接近させることができる。 更に、試料を回転しながら測定するＣＴ法を実行する場
合も各角度ごとに上述した方法を適用すれば、−成型子
線を試料に最接近させることができる。 【発明の効果】 本発明によれば電子ビームと試料である磁気ヘッドとの
位置制御が簡単かつ高精度に制御できろため、磁気ヘッ
ドの最近傍の漏洩磁界を測定することができる。
第１同は本発明の一実施例の磁場測定袋：Ｖｔの構成図
、第２図は本発明の原理および第２の実施例を示す磁場
測定装置の要部構成口である。 符号の説明
、第２図は本発明の原理および第２の実施例を示す磁場
測定装置の要部構成口である。 符号の説明
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、一次荷電粒子線を細く絞り、走査しながら試料の前
面を通過させ、試料から発生した漏洩磁界によるローレ
ンツ力による一次荷電粒子線の偏向量から漏洩磁界を測
定する手段、及び、その一次荷電粒子線の偏向量を検出
する位置検出器を備えた荷電粒子線を用いた磁場測定装
置において、試料を通過した一次荷電粒子線の信号ある
いは、試料から発生した二次的な荷電粒子線を使って、
試料と入射する一次荷電粒子線の位置関係を制御するこ
とを特徴とする荷電粒子線を用いた磁場測定装置。 ２、位置検出器に半導体位置検出素子を用い、その位置
検出器からの出力電流の信号から試料と入射する一次荷
電粒子線の位置関係を制御することを特徴とする荷電粒
子線を用いた磁場測定装置。 ３、特許請求範囲の第１項記載の試料と入射する一次荷
電粒子線の位置関係を制御する手段として、一次荷電粒
子線の走査領域を変更して実施することを特徴とする荷
電粒子線を用いた磁場測定装置。 ４、特許請求範囲の第１項記載の試料と入射する一次荷
電粒子線の位置関係を制御する手段として、試料台の移
動によって実施することを特徴とする荷電粒子線を用い
た磁場測定装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1282956A JPH03146887A (ja) | 1989-11-01 | 1989-11-01 | 荷電粒子線を用いた磁場測定装置 |
| US07/607,351 US5111141A (en) | 1989-11-01 | 1990-10-31 | Magnetic field measurement optimization apparatus using a charged particle beam |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1282956A JPH03146887A (ja) | 1989-11-01 | 1989-11-01 | 荷電粒子線を用いた磁場測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03146887A true JPH03146887A (ja) | 1991-06-21 |
Family
ID=17659301
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1282956A Pending JPH03146887A (ja) | 1989-11-01 | 1989-11-01 | 荷電粒子線を用いた磁場測定装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5111141A (ja) |
| JP (1) | JPH03146887A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3205160B2 (ja) * | 1994-02-23 | 2001-09-04 | 株式会社日立製作所 | 磁界の測定方法およびこれを用いた荷電粒子線装置 |
| JP4213883B2 (ja) * | 2001-08-29 | 2009-01-21 | 株式会社日立グローバルストレージテクノロジーズ | 磁界の測定方法および磁界測定装置、ならびに電流波形測定方法および電界測定方法 |
| CN100527168C (zh) * | 2004-12-14 | 2009-08-12 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 确定磁性粒子的空间分布的方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3727127A (en) * | 1971-01-25 | 1973-04-10 | Us Army | High sensitivity electron beam magnetometer |
| JPS63205041A (ja) * | 1987-02-20 | 1988-08-24 | Hitachi Ltd | 電子線装置 |
-
1989
- 1989-11-01 JP JP1282956A patent/JPH03146887A/ja active Pending
-
1990
- 1990-10-31 US US07/607,351 patent/US5111141A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5111141A (en) | 1992-05-05 |
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