JPH03229182A - 荷電粒子線を用いた磁区観察装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野１ 本発明は、荷電粒子線装置に係り、特に、磁性材料の磁
区構造を観察することのできる荷電粒子線装置に関する
。 （従来の技術］ 磁気記録装置の高密度化に伴って、記録媒体の微細化、
磁気ヘッドの高性能化が要請されている。 このためには、記録媒体や磁気ヘッドの磁極の微小領域
での磁区構造や磁壁等の磁化状態を詳細に観察できる装
置が必要となっている。 電子ビームを使って、磁性材料の磁化状態を観略した例
が「スキャンニング　エレクトロン　マイクロスコピー
（ＳＣＡＮＮＩＮＧ　ＥＬＥＣＴＲＯＮ　ＭＩＣＲＯ３
ＣＯＰ’／）／１９８４／１（Ｐ１４１−１４９）ＳＥ
Ｎ　Ｉｎｃ、、ＡＭＦ　Ｏ’Ｈａｒｅ（Ｃｈｉｃａｇｏ
）」に記述されている。 ［発明が解決しようとする課題］ 一般的に磁界は大きさと方向を持つベクトル量であるが
、従来の検出法ではスカラー量としてしか検出されてい
ない。つまり、二次電子信号量及び、反射電子信号量の
一方向の増減で検出している。前記文献でもその具体的
なベクトル量検出の方法については記述されていない。 従来、二次電子及び、反射電子の検出器としてシンチレ
ータとホトマルチプライヤを組合せたエバハルト・ソン
リー検出器や、前記文献に記述されているように、マイ
クロチャンネルプレートを使って、検出する方法がある
。しかし、これらの検出器において。 令達ペルトル量を検出した例はない。 本発明の目的は、この磁区構造のベクトル量を検出する
ことにある。 （課題を解決するための手段］ 本発明は上記目的を達成するために、一次荷電粒子線の
照射によって試料から発生した二次電子または反射電子
などの二次荷電粒子の受ける偏向量の大きさと方向を検
出する手段を設けたことを特徴としている。

【作用】

本発明の原理を第２図及び、第３図によって説明する。 第２図において、細く絞られた二次荷電粒子ビーム（例
えば電子ビーム）２を試料５である任意の磁区構造を持
つ磁性材料に照射すると、試料５からは二次電子及び、
反射電子などの二次荷電粒子が発生する１発生した二次
荷電粒子６は、試料５からの漏洩磁界に比例して偏向を
受ける。 図のように、漏洩磁界が無い場合（点線で示す）に比べ
て、漏洩磁界がある場合にはその磁界強度に比例して、
図の実線で示すように角度θＳだけ偏向される。この偏
向量の大きさと方向を検出すれば漏洩磁界をベクトル量
として検出することができる。そしてこの漏洩磁界は試
料の磁区構造を反映しているため、試料５の磁化状態も
把握することが可能である。 また第３図のように、試料５から発生した二次荷電粒子
（例えば反射電子）９は、試料の中を走行している間に
試料の磁界により偏向を受けるため、図のように、磁界
が無い場合（点線で示す）に比べて、出射角度が異なっ
てしまう。この偏向角θ５の大きさと方向を検出すれば
試料内部の磁界強度をベクトル量として検出することが
できる。 この時、反射電子は二次電子に比べ、エネルギーが高い
ので、漏洩磁界による偏向量は、極めて小さい。 以上の原理に基づいて、二次電子及び、反射電子の偏向
量の大きさと方向を検出するために、二次元の半導体装
置検出器を採用した。この半導体装置検出器は、抵抗層
とＰＮ接合からできており。 電子ビームが半導体装置検出器に入射すると、その入射
位置が半導体装置検出器の中心位置からの座標で出力さ
れる。

【実施例】

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から放出された一次電子線２は、対物レンズ３
により細く収束され、走査コイル４により二次元に走査
されながら、試料５である磁性材料に照射される。 試料５からは二次電子６及び、反射電子９が発生する。 二次電子６は加速電極７により任意に加速され、二次電
子用位置検出器８によって、その入射位置が検出される
。位置検出器８はＸ、Ｙの二次元の照射位置を検出でき
るため、ベクトル量として検出することができる。 最初に、試料５として、漏洩磁界の無い試料を用いて、
試料５上の電子ビームの照射位置と二次電子の位置検出
器への入射位置の関係を測定しておく。この関係はｍへ
電子ビームの走査領域全域について求める。 次に、試料５に、　？ｌＩｑ定すべき磁性材料を設置し
、一次電子ビームを照射し、位置検出器により二次電子
の入射位置を検出する。この時得られた位置信号には、
一次電子ビームの試料上での走査信号と、試料のもつ磁
区構造による偏向量とが含まれているため、位置検出器
の出力からあらかしめ測定した走査信号を差し引くこと
により、磁区構造に依存した位置信号だけを抽出するこ
とができる。 これらの制御及び、信号処理はＣＰＵを含んでいる表示
＆制御回路１１で実行する。以上、の動作により、一次
電子による試料の磁区構造の情報を検出することができ
る。 次に、試料から発生した反射電子９は、反射電子用位置
検出器１０に入射する。この反射電子用位置検出器の出
力には二次電子と同様に、試料上の走査信号と試料の内
部磁界による偏向量の両方が混在している。このため、
二次電子を使って検出する項で述べた方法を実行すれば
、内部磁界だけの情報を抽出することは可能であるが、
ここでは以下の方式実施した。 反射電子用位置検出器１０と試料５の間に、二次元の静
電偏向電極１２を設けた。最初に、磁界の存在しない試
料を用い、一次電子ビームを走査しながら照射する。そ
して、この静電偏向電極に、一次電子ビームの走査信号
に同期し、かつ走査信号を打ち消す極性の鋸歯状波電圧
を供給する。これにより、反射電子用位置検出器１０に
は一次電子線の走査信号の情報は打ち消されて入射する
こととなる。従って、次に、試料を被測定対象物に換え
、同様に測定すると反射電子用位置検出器の出力には、
内部磁界による偏向量だけが出力される。この方式は、
前述した二次電子を使った検出方式にも採用できること
は明らかである。 以上の方式で得られた信号を走査型電子顕微鏡（Ｓｃａ
ｎｎｉｎｇＥｌｅｃｔｒｏｎ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ　
：　Ｓ　Ｅ　Ｍ）と同様の手段で、一次電子の走査信号
と同期するＣＲＴ七に表示すれば磁区構造を観察するこ
とができる。ベクトルの方向をパラメータとして、大き
さを輝度信号として表示したり、ベクトルの大きさと方
向を矢印の大きさと方向で表示するなど種々の表示を実
施している。 更に、試料と位置検出器の間に拡大縮小できる電子レン
ズを設ける構成（図示せず）とすることにより、磁区構
造をより高感度に位置検出器で検出できる。 ［発明の効果］ 本発明によれば試料である磁性材料の磁区構造をｉｌｌ
！察することができるので、高密度化、高微細化する記
憶素子の基礎データを取得することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の基本的な構成図、第２図、
第３図は本発明の原理説明図である。 符号の説明 ■・・・電子銃　　２・・・−吹型子線３０．対物レン
ズ　　４・・・ｘ、Ｙ走査コイル５・・試料　　６・・
・二次電子 ７・・加速電極　　８・・・二次電子用位置検出器９・
・・反射電子　　１０・・・反射電子用位置検出器１１
・・表示＆制御回路　　１２・・・Ｘ、Ｙ静率 ／ 図 ／２ Ｘ・Ｙ雰實備陶ｉセ 場 阻 宙 凹

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一次荷電粒子線を細く絞り、走査しながら試料に照
   射し、試料から発生した二次荷電粒子が試料の磁化状態
   に起因した磁界によって受ける偏向量をベクトル量とし
   て検出する手段を具備してなることを特徴とする荷電粒
   子線を用いた磁区観察装置。 ２、二次荷電粒子の偏向量の検出手段として、位置検出
   器を用いることを特徴とする請求項１記載の荷電粒子線
   を用いた磁区観察装置。 ３、１次荷電粒子線の走査偏向量と試料の磁化状態によ
   る反射電子や二次荷電粒子の受ける偏向量とを区別する
   手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の荷電粒子
   線を用いた磁区観察装置。 ４、前記一次荷電粒子線の走査偏向量と試料の磁化状態
   による反射電子や二次荷電粒子の受ける偏向量とを区別
   する手段として、磁界の存在しない試料に、一次荷電粒
   子線を走査しながら照射し、位置検出器上にその走査領
   域を認識させる手段と、一次荷電粒子線を走査しながら
   照射し、この時の位置検出器の出力から前記認識した走
   査領域を差し引く手段とを備えたことを特徴とする請求
   項３記載の荷電粒子線を用いた磁区観察装置。 ５、一次荷電粒子線の走査偏向量と試料の磁化状態によ
   る二次荷電粒子の受ける偏向量とを区別する手段として
   、試料と位置検出器の間に一次荷電粒子線の走査偏向量
   を零にするための偏向器を備えたことを特徴とする請求
   項３記載の荷電粒子線を用いた磁区観察装置。 ６、位置検出器からの検出信号を一次荷電粒子線の走査
   信号と同期して走査されるＣＲＴディスプレイの輝度信
   号、あるいは、偏向信号として使用することを特徴とす
   る請求項２記載の荷電粒子線を用いた磁区観察装置。