JPH06337261A

JPH06337261A - 走査型プローブ顕微鏡

Info

Publication number: JPH06337261A
Application number: JP5315151A
Authority: JP
Inventors: Keiko Okiguchi; 圭子沖口
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1993-03-30
Filing date: 1993-12-15
Publication date: 1994-12-06

Abstract

(57)【要約】【目的】試料の磁界分布を高分解能で精度よく測定す
る。【構成】試料１表面と磁性体からなるプローブ２とを
接触させてプローブを試料表面で走査し、両者の接触点
での試料の磁化状態を前記磁性体に転写する。この磁性
体に光源部１０から直線偏光のレーザ光３を照射し、反
射光を直線偏光板４を介して受光手段５で受光して転写
した磁化状態を磁気光学効果であるカー効果により検出
する。制御手段６で駆動手段７を駆動してプローブを試
料表面上で走査すると共にカー回転から求まる強度情報
を検出し、処理手段８で試料とプローブとの接触位置と
その位置での検出結果とを対応させて磁界分布を求め
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、試料表面の磁化分布を
観察する走査型プローブ顕微鏡に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】試料の表面の局所的な情報を検出してこ
の試料表面の状態（形状など）を観察する顕微鏡が開発
されている。このような顕微鏡はＳＰＭ（Scanning Pro
be Microscope:走査型プローブ顕微鏡）と呼ばれてお
り、プローブ（探針）を試料の表面上で走査しながらこ
れら両者の間で検出される情報を測定し、その結果をも
とに試料の像を表示するように構成される。ＳＰＭとし
てはＳＴＭ（走査型トンネル顕微鏡）やＡＦＭ（走査型
原子間力顕微鏡）が知られている。ＳＴＭでは試料と探
針との間に流れるトンネル電流を検出することで、ＡＦ
Ｍでは両者の間に働く力（原子間斥力）を検出すること
で、それぞれ試料表面の形状を高分解能で観察するもの
である。さらに、ＳＰＭの一種として、磁性体の試料表
面と磁性体からなるプローブとの間に働く力（磁力）を
検出することで、この試料表面の磁化状態を示す磁界分
布を測定するＭＦＭ（Magnetic Force Microscope:磁気
力顕微鏡）も注目されている。

【０００３】ＭＦＭによる試料表面の磁界分布の測定
は、カンチレバーの先端に磁性体からなるプローブを設
けて、このプローブを磁性体からなる試料の表面で走査
することで行われる。その際、磁性体試料とプローブと
の間で発生する磁気的な力の大きさに応じてカンチレバ
ーがたわむ。プローブの磁気モーメントをμ、磁界（磁
場）の大きさをＢとすると、カンチレバーが受ける力Ｆ
は、Ｆ＝（μ・grad）Ｂと表すことができる。カンチレ
バーのたわみ具合（変位量）は検出される磁界（磁場）
の磁場勾配の大きさ（垂直方向）に比例し、磁場勾配は
プローブの磁気モーメント方向と一致する方向に関して
検出される。走査の際は、測定感度を上げるために、カ
ンチレバーをその共振周波数付近の周波数で振動変調さ
せておく。磁性体試料とプローブとの間で発生する磁気
的な力の大きさに応じてカンチレバーの振幅が変わるの
で、その時の振幅、または振幅の変化量を検出すること
で、試料とプローブとの間に働く力（磁力）の大きさを
測定できる。従って、カンチレバーに与える周波数を一
定にしてプローブを試料表面上を走査するとともにこの
時のカンチレバーの振幅を逐次検出することで、試料表
面の磁界分布を測定することができる。カンチレバーの
振幅は、このレバーの背面（プローブが設けられていな
い側）にレーザ光を照射し、その反射光をモニタするこ
とで検出する。また、走査時は試料表面とプローブとの
間隔を50nm程度に維持し、試料表面の凹凸によって試料
とプローブとが接近して磁力以外の力（例えば、原子間
力）が測定に影響を及ぼさないようにしておく。プロー
ブの材料としては、強磁性体である鉄やニッケル箔等が
使用されていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のＭＦＭでは、磁
性体の表面の磁界分布を数10nm程度の空間分解能（横分
解能）で観察した例が報告されているが、最近ではさら
に高い空間分解能で磁界分布を測定する必要が生じてい
る。空間分解能は試料とプローブとの間隔にほぼ等しく
なるので、分解能を上げるにはプローブを試料表面にで
きるだけ近づけて走査させればよい。しかし、その場合
は試料とプローブとの間に原子間力などの他の力が作用
してプローブを安定した状態で走査できないという現象
が起きていた。また、原子間力の影響を受けるため、試
料表面の形状が情報として一緒に取り込まれてしまうと
いう問題もあった。そのため、得られた磁界分布の精度
が低下するという問題が発生していた。本発明はこのよ
うな問題を解決することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的のために、本発
明では、少なくとも表面が磁性体からなる探針、試料に
対して前記探針を接触させた状態で該試料と探針とを相
対的に移動させる移動手段、前記磁性体に光を照射して
磁気光学効果により該磁性体の磁化状態を検出する磁化
状態検出手段、および前記探針の試料上での位置と該位
置における前記磁化状態検出手段で検出された情報とを
対応させて前記試料の磁化分布を求める情報処理手段と
で走査型プローブ顕微鏡を構成した。そして、この顕微
鏡により試料の磁化分布を測定するようにした。

【０００６】

【作用】本発明の作用を図１を用いて説明する。図１
は、本発明の原理を説明するための走査型プローブ顕微
鏡（ＳＰＭ）の基本的な構成を示す概略図である。本発
明のＳＰＭは、試料１の表面と磁性体からなるプローブ
（探針）２とを接触させた状態でプローブ２を試料１表
面に対して走査し、プローブ２との接触点における試料
の磁化状態（磁界の向きおよび強さ）をプローブ２を形
成する磁性体に転写する。磁性体に転写された試料１表
面の磁化状態は、磁気光学効果であるカー効果を利用す
ることで検出される。プローブ２を形成する磁性体に光
源部１０から振動方向を一定にされた（直線偏光の）レ
ーザ光３を照射すると、このレーザ光３は楕円偏光とな
って反射する（この反射光の偏光の回転をカー効果とい
う）。カー回転の角度は、磁界の向きと強さによって変
わり、Ｓ極とＮ極では回転方向が逆になり、また磁界が
強くなると回転角度が大きくなる。そのため、反射光の
振動面は、磁性体に照射する入射光の振動面に対して、
レーザ光３の受光面での磁性体の磁化状態（磁界の向
き）によって右回転または左回転を断続的に繰り返すこ
とになる。カー回転を検出するには直線偏光板（アナラ
イザ）４を用い、この偏光板４の偏向軸を前記入射光の
偏光方向に対してある角度となるように配置する。そし
て、偏光板４を通過した反射光を受光手段５で受光して
カー回転の情報を強度情報に変換することで行う。従っ
て、制御手段６により駆動手段７を用いてプローブ２を
試料１表面上で走査するとともに、このプローブ２を形
成する磁性体によるカー回転から求まる強度情報を受光
手段５で逐次検出し、処理手段８により試料１とプロー
ブ２との接触位置（検出箇所）とその位置での受光手段
５による検出結果とを対応させることで試料１表面の磁
界分布を求めることができる。そして、得られた磁界分
布を表示手段９で表示すれば、試料１の磁化分布を観察
することができる。

【０００７】本発明では、前述のように、走査の際にプ
ローブと試料とを接触させるので、プローブおよびカン
チレバーを安定した状態で走査させることができる。そ
のため、試料の磁化状態を正確に検出することができ測
定誤差が少なくなる。また、磁化状態の転写は接触して
いる物質同士の方が、非接触のときよりも強く作用す
る。従って、プローブと試料表面とを接触させること
で、プローブを形成する磁性体にこの接触点での試料の
磁化状態を強く反映させ、接触点以外での磁化状態をほ
とんど反映させなくすることが可能である。これに対し
て、従来はプローブと試料表面とが非接触であったた
め、プローブ先端だけでなくその付近の試料の磁界状態
がこのプローブを形成する磁性体に反映されて試料表面
の狭い領域での磁界状態を検出することができない。こ
のように、本発明では試料表面の磁化状態を感度よく検
出することができるので、従来のＭＦＭよりも空間分解
能が高くなる。

【０００８】プローブは磁性体それ自身で構成してもよ
いし、適当な物質からなる基体の表面にスパッタリング
法や蒸着法等により磁性体を被覆させてもよい。磁性体
は、強磁性かつ試料表面の磁化状態の影響を受けやすい
軟磁性の材料が好ましい。また、カー回転角が大きい材
料が好ましく、誘電体を用いてカー回転角を増加させて
もよい。さらに、酸化しにくい材料であることが望まし
い。このような材料としては、Co、GdFeCo等が使用可能
である。これらの材料は単体、または単層膜として形成
してもよいし、複数の材料による多層膜として形成して
もよい。

【０００９】なお、プローブと試料とを接触状態で走査
する際に、両者の接触圧をできるだけ小さい圧力で一定
に維持すると走査時の安定度をより高めることができ
る。そのためには、プローブの基準位置からの変位量を
測定する手段を設け、試料表面の凹凸に応じて生じるプ
ローブの変位を常に基準位置に戻すようにフィードバッ
ク制御を行うとよい。また、この制御によってプローブ
を試料に接近させる際に両者が衝突して破損することを
防止できる。さらに、ＡＦＭと同様の効果が得られるの
で試料表面の形状を測定することができ、表面形状と磁
化分布とを同時に測定することが可能となる。

【００１０】

【実施例】図２は、本発明の一実施例を示す走査型プロ
ーブ顕微鏡（ＳＰＭ）の概略構成図である。このＳＰＭ
は、試料２１を載置してＸＹＺ方向に移動させるアクチ
ュエータ２２、板状のカンチレバー２３、レバー２３の
先端に設置された磁性体２４ａからなるプローブ（探
針）２４、プローブ２４にレーザ光２５を照射してその
反射光のカー回転角を検出する磁化状態検出手段２６、
アクチュエータ２２を所定の方向に所定量駆動制御する
とともに試料２１とプローブ２４との接触位置（検出箇
所）とその位置での磁化状態検出手段２６による検出結
果とを対応させて試料２１表面の磁化分布を求める処理
手段２７、処理手段２７で得られた磁化分布を表示する
ＣＲＴ２８、およびアクチュエータ２２を駆動するため
の制御手段２９とを備えている。

【００１１】カンチレバー２３およびプローブ２４は、
図３に示すように芯体５１、この芯体５１のプローブが
設置される側の面に形成されたコバルト（Co）の皮膜５
２、これと反対側の面に形成された金の皮膜５３からな
る。芯体５１は窒化シリコン（Si3N4 ）からなり、ＡＦ
Ｍで用いるカンチレバーおよびプローブと同様の方で作
製した。芯体５１にはシリコン（Si）を用いることもで
きる。皮膜の形成に際しては、まず、金の皮膜５３を形
成し、その後コバルトの皮膜５２を形成する。コバルト
の皮膜５２は芯体５１のプローブ部全体を覆うように形
成し、また、その一部をプローブの反対側まで回り込ま
せて金の皮膜５３の一部を覆うようにしてある。アクチ
ュエータ２２は、例えば、チューブスキャナ型と呼ばれ
る図８に示すような構成とすることができる。このチュ
ーブスキャナ型のアクチュエータは、円筒状の圧電セラ
ミックス６０の外周面にＸ方向走査用の圧電素子に対す
る電極６１ａ、６１ｂおよびＹ方向走査用の圧電素子に
対する電極６２ａ、６２ｂが、それぞれＸ方向同士、Ｙ
方向同士で対向するように設けられている。また、圧電
セラミックスの内周面には、これら各電極６１ａ、６１
ｂ、６２ａ、６２ｂに対する共通電極６３が設けられて
いる。そして、Ｘ、Ｙ方向に走査する時は、それぞれの
方向の各電極間に大きさが同じで符号の異なる電位を印
加すればよい。また、Ｚ方向に移動させる時は、正負ど
ちらか一方の電圧を設定してこの電圧をＸ、Ｙ全ての外
周面の各電極と共通電極６３との間にそれぞれ等しく印
加することで、素子をＺ方向に伸縮させればよい。本実
施例ではこのようなアクチュエータ２２によって、試料
２１とプローブ２４とを接触させた状態で試料２１をプ
ローブ２４に対して移動させる。そして、これにより試
料２１表面でプローブ２４を任意の範囲で走査させるこ
とができる。プローブ２４を走査する移動速度および走
査範囲は、制御手段２９からアクチュエータ２２に送ら
れる走査信号（３角波）の周波数と振幅を変えることで
設定できる。

【００１２】磁化状態検出手段２６は、レーザ光２５を
出射するレーザ光源７１、出射したレーザ光の振動方向
を一定にして直線偏光にする偏光子（ポラライザ）７
２、試料２１表面での反射光を受光するフォトディテク
タ７３、フォトディテクタ７３と試料２１表面との間に
配置された直線偏光板（アナライザ）検光子７４および
この偏光板７４とディテクタ７３との間に配置された絞
り７５とで構成される。偏光板７４は、その偏向軸が試
料２１表面に入射するレーザ光２５の偏光方向に対して
所定の角度となるように配置してある。偏光板７４を通
過した反射光は、絞り７５によってその光束の任意の部
分のみが選択されてフォトディテクタ７３に入射する。
このディテクタ７３は、受光したカー回転の情報を含む
光を強度情報に変換し、その結果を処理手段２７に出力
する。ここで、カー回転の情報を強度情報に変換する原
理を図７を用いて説明する。矢印はレーザ光２５の直線
偏光の振動面を表す。試料２１表面への入射光の振動面
（矢印Ｐ）に対し、反射光の振動面はプローブ２４の磁
化状態（つまり測定位置における試料２１磁化状態）を
示す磁界の向きによって、右回転（矢印Ａ）または左回
転（矢印Ｂ）する。また、磁界の強さに応じて回転量
（回転角）が大きくなったり小さくなったり（矢印Ａと
Ｃ）する。偏光板７４をその偏向軸が入射光の偏光方向
に対してある角度θとなるように配置すると、この偏光
板７４を透過した反射光の振幅は図のようになり、カー
回転情報が強度情報に変換される。

【００１３】また、本実施例では、カンチレバー２３の
曲がり具合（プローブ２４の変位）を測定する変位測定
系を設けて、プローブ２４を一定圧力（ 0.5μＮ程度）
で試料２１表面に接触できるようにしてある。この探針
変位測定系は、カンチレバー２３のプローブ２４の近傍
に設けられた反射面２３ａに測定光８１としてレーザ光
を照射する第２のレーザ光源８２、反射面２３ａで反射
した測定光８１を検出するための光検出手段８３、およ
びこの光検出手段８３の出力からカンチレバー２３のた
わみ量（変位量）を検出してこのたわみ量が所定量とな
るように（光検出手段８３の出力がある値となるよう
に）制御手段２９を介してアクチュエータ２２をＺ方向
に駆動させるフィードバックアンプを備えたＺ方向制御
手段８４により構成されている。光検出手段８３として
は、２分割フォトディテクタを用いた。このような構成
の変位測定系においては、測定光８１をプローブ２４の
反射面２３ａに照射し、その反射光を２分割フォトディ
テクタ（光検出手段）８３で受け、その差動出力からプ
ローブ２４の変位を検出することができる。ここで検出
された変位量はプローブ２４と試料２１との接触圧を表
すため、変位量が一定となるようにフィードバック制御
を行うことで、前記接触圧を一定に保って接触状態を安
定にすることが可能である。変位測定系は、サブナノメ
ートル程度の分解能を有することが望ましい。このよう
な測定系としては、本実施例で用いたレバー２３の反射
面２３ａに測定光８１を照射する構成の他に、反射面２
３ａへの照射光とその反射光とを干渉させてプローブ２
４の変位を測定する構成や、レバー２３の背面にＳＴＭ
（走査型トンネル顕微鏡）のプローブを配置してこのＳ
ＴＭのプローブとレバー２３との間に流れるトンネル電
流を測定して変位を測定する構成等を用いることができ
る。なお、このような変位測定系は、走査中、常にプロ
ーブ２４を一定の力で試料２１表面に接触させておくこ
とができるならば設けなくてもよい。この変位測定系
は、試料２１とプローブ２４とを接触させる際に、両者
が衝突して破損することを防止できる。さらに、走査中
には前記差動出力信号またはフィードバック制御に用い
る信号によってＡＦＭと同様の効果が得られるので試料
２１表面の形状を測定することができる。そのため、本
実施例のＳＰＭでは、試料２１とプローブ２４との接触
位置（検出箇所）とその位置でのプローブ２４の変位量
（Ｚ方向への駆動量）とを対応させて試料２１表面形状
を求める第２の処理手段８５、第２の処理手段８５で得
られた表面形状を画面上に表示する第２のＣＲＴ８６、
およびアクチュエータ２２を駆動するための制御手段２
９とを設けて、試料２１の表面形状と磁化分布とを同時
に測定することができるようにした。

【００１４】ここで、本実施例のＳＰＭを用いて試料の
表面部の磁化分布を測定する過程を説明する。まず、試
料２１を測定面側がプローブ２４側となるようにアクチ
ュエータ２２に載置する。そして、プローブ２４を試料
２１の表面に接触させる。その際、制御手段２９により
アクチュエータ２２を駆動して試料２１をＺ方向に移動
させるとともに前記変位測定系によってプローブ２４と
試料２１との接触を検出する。そして、前述のように磁
化状態検出手段２６によってプローブ２４と試料２１と
の接触点における磁化状態を検出する。検出された磁化
状態は電気的な強度情報に変換されて処理手段２７に出
力される。さらに、この状態で制御手段２９によってア
クチュエータ２２を駆動して試料２１を移動させること
で、プローブ２４を試料２１表面上で走査させる。プロ
ーブ２４が走査する範囲は制御手段２９によって設定し
ておき、アクチュエータ２２がこの設定に基づいてプロ
ーブ２４が所定の範囲内で走査されるように試料２１を
移動させる。この間、前記変位測定系によってカンチレ
バー２３のたわみ量（変位量）が一定となるようにフィ
ードバック制御されており、プローブ２４は常に一定圧
力（ 0.5μＮ程度）で試料２１表面上を走査する。処理
手段２７は、磁化状態検出手段２６から入力した強度情
報と、この情報が検出された試料２１におけるプローブ
２４の位置から試料２１の磁化分布を求め、この結果を
ＣＲＴ２８に出力する。ＣＲＴ２８は、処理手段２７か
ら送られた磁化分布を画面上に表示する。また、第２の
処理手段８５によって、磁化状態を検出する走査時に得
られた、試料２１とプローブ２４との接触位置（検出箇
所）とその位置でのプローブ２４の変位量（Ｚ方向への
駆動量）とを対応させて試料２１の表面形状を求め、こ
の結果を第２のＣＲＴ８６に出力する。第２のＣＲＴ８
６は、第２の処理手段８５から送られた試料２１の表面
形状を画面上に表示する。これにより、試料２１の磁化
分布と表面形状を同時に測定することができ、その結果
を同時に観察することが可能となる。

【００１５】なお、プローブおよびカンチレバーの形態
は本実施例の形態に限定されるものではない。カンチレ
バーの先端に磁性体からなるプローブを接着等により固
定したものを用いてもよい（図４参照）。また、先端に
プローブ部を設けたカンチレバーの芯体を用意し、プロ
ーブ部周辺の両面に磁性体からなる膜２４ａをコートし
てもよいし（図５参照）、プローブとレバーの芯体の材
料として誘電体でかつ光を透過する材料を用いてこのプ
ローブの試料と接する側に磁性体からなる膜をコートし
てもよい（図６参照）。走査動作による試料表面の磁化
の変化がスタイラスの磁化を変化させるので、この変化
に対する感度を上げるためにも、また変化のヒステリシ
スを小さくするためにも、磁性体は強磁性かつ軟磁性の
材料が好ましい。

【００１６】本発明による走査型プローブ顕微鏡（ＳＰ
Ｍ）の他の実施例を、図９を用いて説明する。本実施例
のＳＰＭは、上記実施例と同様に、試料の表面形状と磁
化分布とを同時に測定するものであるが、そのために用
いるレーザ光源を１つとしたものである。

【００１７】本実施例のＳＰＭは、図９に示すように、
試料２１を載置してＸＹＺ方向に移動させるアクチュエ
ータ２２、カンチレバー２３、レバー２３の先端に設置
された磁性体２４ａからなるプローブ２４、プローブ２
４にレーザ光２５を照射してその反射光のカー回転角を
検出する磁化状態検出手段２６、磁化状態検出手段２６
による検出結果から試料２１表面の磁化分布を求める処
理手段２７、処理手段２７で得られた磁化分布を表示す
るＣＲＴ２８、および、アクチュエータ２２を駆動する
ための制御手段２９を備えている。ここで、以下に説明
する磁化状態検出手段２６以外の構成要素は、上記実施
例と同じものを使用することができる。

【００１８】磁化状態検出手段２６は、レーザ光２５を
出射するレーザ光源７１、レーザ光２５を直線偏光とす
る偏光子７２、プローブ２４の反射面２３ａでの反射光
を２つに分割するビームスプリッタ９０、分割された一
方のレーザ光２５Ａを受光するフォトディテクタ７３、
フォトディテクタ７３とビームスプリッタ９０との間に
配置された直線偏光板検光子７４、およびこの偏光板７
４とディテクタ７３との間に配置された絞り７５とを備
える。

【００１９】偏光板７４は、上記実施例と同様に、その
偏向軸が入射レーザ光２５の偏光方向に対して所定の角
度となるように配置してある。偏光板７４を通過した反
射光は、絞り７５によってその光束の任意の部分のみが
選択されてフォトディテクタ７３に入射する。このディ
テクタ７３は、受光したカー回転の情報を含む光を強度
情報に変換し、その結果を処理手段２７に出力する。

【００２０】本実施例のＳＰＭは、さらに、ビームスプ
リッタ９０で分割された、もう一方のレーザ光２５Ｂを
用いて、カンチレバー２３の曲がり具合（プローブ２４
の変位）を測定する変位測定系を備える。

【００２１】この変位測定系は、プローブ２４の変位に
より変化するレーザ光２５Ｂの光路の変位量を検出する
光検出手段８３、および、この光検出手段８３の出力か
らカンチレバー２３のたわみ量を検出して、このたわみ
量が所定量となるように制御手段２９を介してアクチュ
エータ２２をＺ方向に駆動させるフィードバックアンプ
を備えたＺ方向制御手段８４を備えている。ここで、本
実施例の変位測定系の構成要素には、上記実施例と同じ
ものを使用することができる。

【００２２】この変位測定系からの測定結果により、試
料２１表面の形状を取得するために、本実施例のＳＰＭ
では、さらに、試料２１とプローブ２４との接触位置
（検出箇所）とその位置でのプローブ２４の変位量（Ｚ
方向への駆動量）とを対応させて試料２１表面形状を求
める第２の処理手段８５、および、第２の処理手段８５
で得られた表面形状を画面上に表示する第２のＣＲＴ８
６を備えている。

【００２３】本実施例のＳＰＭの作用を説明する。ま
ず、制御手段２９によりアクチュエータ２２を駆動し
て、アクチュエータ２２に載置された試料２１をＺ方向
に移動させるとともに、前記変位測定系によってプロー
ブ２４と試料２１との接触を検出する。そして、上記実
施例のように磁化状態検出手段２６によって、ビームス
プリッタ９０により分割された一方のレーザ光２５Ａを
受光することで、プローブ２４と試料２１との接触点に
おける磁化状態を検出する。さらに、この状態で制御手
段２９によってアクチュエータ２２を駆動して試料２１
を移動させることで、プローブ２４を試料２１表面上で
走査させる。この走査の際に、ビームスプリッタ９０に
より分割されたもう一方のレーザ光２５Ｂを受光するこ
とで、前記変位測定系は、カンチレバー２３のたわみ量
が一定となるようにフィードバック制御をする。処理手
段２７は、磁化状態検出手段２６から入力した検出結果
と、試料２１におけるプローブ２４の検出位置とから試
料２１の磁化分布を求め、ＣＲＴ２８は、処理手段２７
から送られた磁化分布を画面上に表示する。また、第２
の処理手段８５によって、上記走査時に得られた、試料
２１とプローブ２４との検出位置とその位置でのプロー
ブ２４の変位量とから、試料２１の表面形状を求め、第
２のＣＲＴ８６は、この求められた試料２１の表面形状
を画面上に表示する。

【００２４】本実施例によれば、１つのレーザ光源７１
を用いるだけで、試料２１の磁化分布と表面形状とを同
時に測定することができ、その結果を同時に観察するこ
とが可能となる。このため、ＳＰＭ装置の小型化がしや
すく、測定に用いるレーザ光のアライメントにかかる手
間を減少させることができる。さらに、ＳＰＭ装置の小
型化することで、外乱の影響を少なくできるため、より
安定した状態での磁化分布および表面形状測定が可能と
なる。

【００２５】

【発明の効果】本発明では、試料に対してプローブ（探
針）を走査する際に、これらプローブと試料とを接触さ
せた状態で行う。そのため、試料表面とプローブとの間
で発生する磁気的な相互作用の大きさを高い分解能およ
び高い感度で検出することができる。また、安定した状
態で走査することが可能となる。その結果、従来よりも
高分解能で精度よく試料表面の磁化分布を測定できる本
発明では、磁化分布の他に試料の表面形状を同時に測定
することができ、その像を得ることも可能である。ま
た、磁気記録読み取り用のヘッドとして使用することも
可能である。

【００２６】

【図面の簡単な説明】

【図１】は、本発明の走査型プローブ顕微鏡の概念図を
示す。

【図２】は、本発明の一実施例である走査型プローブ顕
微鏡の構成を示す概略図である。

【図３】は、実施例で用いたカンチレバーおよびプロー
ブの構成を示す概略断面図である。

【図４】は、カンチレバーおよびプローブの他の構成を
示す概略図である。

【図５】は、カンチレバーおよびプローブの他の構成を
示す概略図である。

【図６】は、カンチレバーおよびプローブの他の構成を
示す概略図である。

【図７】は、プローブを形成する磁性体から得られたカ
ー回転の情報を強度情報に変換する原理を説明するため
の図である。

【図８】は、実施例で用いたチューブスキャナ型アクチ
ュエータの構成を示す斜視図である。

【図９】は、本発明の他の一実施例である走査型プロー
ブ顕微鏡の構成を示す概略図である。

【主要部分の符号の説明】

１試料２プローブ３レーザ光４直線偏光板（アナライザ）５受光手段６制御手段７駆動手段８処理手段９表示手段１０光源部２１試料２２アクチュエータ２３カンチレバー２４プローブ２５レーザ光２６磁化状態検出手段２７処理手段２８ＣＲＴ２９制御手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも表面が磁性体からなる探針、
試料に対して前記探針を接触させた状態で該試料と探針
とを相対的に移動させる移動手段、前記磁性体に光を照
射して磁気光学効果により該磁性体の磁化状態を検出す
る磁化状態検出手段、および前記探針の試料上での位置
と該位置における前記磁化状態検出手段で検出された情
報とを対応させて前記試料の磁化分布を求める情報処理
手段を有することを特徴とする走査型プローブ顕微鏡。
【請求項２】請求項１において、試料と接触状態にあ
る前記探針の、該試料表面形状に起因する変位を検出す
る探針変位検出手段、および前記探針の試料上での位置
と該位置における前記探針変位検出手段で検出された情
報とを対応させて前記試料の表面形状を求める第２の情
報処理手段をさらに有することを特徴とする走査型プロ
ーブ顕微鏡。
【請求項３】請求項２において、前記探針変位検出手
段は、前記探針へ光を出射する光源、および前記探針か
ら反射された光における前記探針の変位による光路の振
れを検出する光路変位検出装置を有することを特徴とす
る走査型プローブ顕微鏡。
【請求項４】請求項２において、前記磁化状態検出手
段で用いる前記磁性体で反射された光を分割する光分割
器をさらに有し、前記探針変位検出手段は、前記光分割
器により分割された当該反射光のうち１つの光を受け入
れ、当該光における前記探針の変位による光路の振れを
検出する光路変位検出装置を有することを特徴とする走
査型プローブ顕微鏡。
【請求項５】請求項１〜４のいずれかにおいて、前記
磁化状態検出手段は、前記探針の磁化状態の測定に用い
る予め定めた偏光状態の光を出射する光照射装置、前記
探針で反射された前記光における偏光状態の変化を検出
する偏光状態検出装置をさらに有することを特徴とする
走査型プローブ顕微鏡。