JPH10177063A - 磁化分布測定装置及び磁化分布測定方法 - Google Patents
磁化分布測定装置及び磁化分布測定方法Info
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- JPH10177063A JPH10177063A JP33616496A JP33616496A JPH10177063A JP H10177063 A JPH10177063 A JP H10177063A JP 33616496 A JP33616496 A JP 33616496A JP 33616496 A JP33616496 A JP 33616496A JP H10177063 A JPH10177063 A JP H10177063A
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- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 カー効果及び磁気力を併用することにより、
試料表面の所望の観察したい領域を探しだして位置決め
し、さらに高分解能でその領域の磁化分布を測定するこ
とができる磁化分布測定装置及び磁化分布測定方法を提
供する。 【解決手段】 試料５の表面にレーザー光２を照射し、
レーザー光２に対して試料５を相対的に走査しながら、
偏光角測定装置７によりレーザー光２の反射光の偏光角
の変化を測定し、試料５の表面をおおまかに観察して高
分解能で観察したい領域を探しだす。次に、その領域に
レーザー光２を照射した状態でレーザー光２の位置を固
定し、カンチレバー１０の背面にレーザー光２が入射す
るようにカンチレバー１０の位置を調整し、レーザー光
２の反射光を用いてカンチレバー１０の変位を検出して
磁気力顕微鏡観察を行う。
試料表面の所望の観察したい領域を探しだして位置決め
し、さらに高分解能でその領域の磁化分布を測定するこ
とができる磁化分布測定装置及び磁化分布測定方法を提
供する。 【解決手段】 試料５の表面にレーザー光２を照射し、
レーザー光２に対して試料５を相対的に走査しながら、
偏光角測定装置７によりレーザー光２の反射光の偏光角
の変化を測定し、試料５の表面をおおまかに観察して高
分解能で観察したい領域を探しだす。次に、その領域に
レーザー光２を照射した状態でレーザー光２の位置を固
定し、カンチレバー１０の背面にレーザー光２が入射す
るようにカンチレバー１０の位置を調整し、レーザー光
２の反射光を用いてカンチレバー１０の変位を検出して
磁気力顕微鏡観察を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気テープ、磁気
ディスク、磁気ヘッド等の試料表面の磁化分布を測定す
る磁化分布測定装置及び磁化分布測定方法に関し、特
に、カー効果顕微鏡で広範囲の第１の領域を観察し、第
１の領域の中でも特に高分解能で観察したい第２の領域
を磁気力顕微鏡で観察する磁化分布測定装置及び磁化分
布測定方法に関するものである。
ディスク、磁気ヘッド等の試料表面の磁化分布を測定す
る磁化分布測定装置及び磁化分布測定方法に関し、特
に、カー効果顕微鏡で広範囲の第１の領域を観察し、第
１の領域の中でも特に高分解能で観察したい第２の領域
を磁気力顕微鏡で観察する磁化分布測定装置及び磁化分
布測定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、磁気記録の発展に伴い、磁気テー
プ、磁気ディスク等の媒体や磁気ヘッドの表面の磁化分
布を高精度に観察することが必要とされる。従来より、
磁化分布の観察方法として、ビッター法が知られてい
る。ビッター法とは、磁気コロイドを溶媒に分散させた
溶液を試料表面に塗布し、試料表面の磁化パターンに応
じて磁気コロイドが付着するので、試料表面の磁気コロ
イドを光学顕微鏡で観察する方法である。
プ、磁気ディスク等の媒体や磁気ヘッドの表面の磁化分
布を高精度に観察することが必要とされる。従来より、
磁化分布の観察方法として、ビッター法が知られてい
る。ビッター法とは、磁気コロイドを溶媒に分散させた
溶液を試料表面に塗布し、試料表面の磁化パターンに応
じて磁気コロイドが付着するので、試料表面の磁気コロ
イドを光学顕微鏡で観察する方法である。
【０００３】一方、磁気記録の高密度化が進み、ビッタ
ー法では分解能が不十分であり、さらに高分解能の観察
方法が必要となる場合もある。この要求を満たすため、
走査型磁気力顕微鏡を用いた観察方法が開発された。走
査型磁気力顕微鏡は、カンチレバーの先端に、少なくと
もその先端が磁性体からなる先鋭化されたプローブを設
け、カンチレバーをその共振周波数近傍の周波数で振動
させながら、試料表面に接近させ、カンチレバーの振幅
や位相等の変化を測定し、試料表面の磁化分布を測定す
るものである。すなわち、プローブと試料表面との間に
磁気力が働くと、カンチレバーの実効的なばね定数が変
化し、カンチレバーの振幅や位相等の共振特性が変化す
るので、これらの変化を測定することにより、試料表面
の磁化分布を測定することができる。このような走査型
磁気力顕微鏡は、約５０ｎｍと非常に高い分解能を有す
る。
ー法では分解能が不十分であり、さらに高分解能の観察
方法が必要となる場合もある。この要求を満たすため、
走査型磁気力顕微鏡を用いた観察方法が開発された。走
査型磁気力顕微鏡は、カンチレバーの先端に、少なくと
もその先端が磁性体からなる先鋭化されたプローブを設
け、カンチレバーをその共振周波数近傍の周波数で振動
させながら、試料表面に接近させ、カンチレバーの振幅
や位相等の変化を測定し、試料表面の磁化分布を測定す
るものである。すなわち、プローブと試料表面との間に
磁気力が働くと、カンチレバーの実効的なばね定数が変
化し、カンチレバーの振幅や位相等の共振特性が変化す
るので、これらの変化を測定することにより、試料表面
の磁化分布を測定することができる。このような走査型
磁気力顕微鏡は、約５０ｎｍと非常に高い分解能を有す
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】一般に、高分解能で観
察したい領域は、試料の全面ではなく、試料表面のごく
一部分に存在している場合が多い。実際上、例えば磁気
ディスク上で高分解能で観察したい領域は、記録されて
いるビット、記録トラックの端の部分、サーボ信号の書
かれた部分等、試料表面のごく一部である。
察したい領域は、試料の全面ではなく、試料表面のごく
一部分に存在している場合が多い。実際上、例えば磁気
ディスク上で高分解能で観察したい領域は、記録されて
いるビット、記録トラックの端の部分、サーボ信号の書
かれた部分等、試料表面のごく一部である。
【０００５】一方、走査型磁気力顕微鏡では、カンチレ
バーや試料は圧電体により駆動されるため、せいぜい１
００μｍ角（１００μｍ×１００μｍ、以下同様）程度
の領域しか観察できない。すなわち、走査型磁気力顕微
鏡は、小面積の領域を高分解能で観察するには適してい
るが、大面積の領域を一度に観察するには適していな
い。従って、走査型磁気力顕微鏡単独では、試料表面上
で高分解能で観察したい場所を探し出すことはできない
という問題点を有していた。具体的には、例えば磁気デ
ィスクの記録トラックの端の部分を観察したくても、カ
ンチレバーをトラックの端の部分に正確に位置合わせす
ることは事実上不可能であった。
バーや試料は圧電体により駆動されるため、せいぜい１
００μｍ角（１００μｍ×１００μｍ、以下同様）程度
の領域しか観察できない。すなわち、走査型磁気力顕微
鏡は、小面積の領域を高分解能で観察するには適してい
るが、大面積の領域を一度に観察するには適していな
い。従って、走査型磁気力顕微鏡単独では、試料表面上
で高分解能で観察したい場所を探し出すことはできない
という問題点を有していた。具体的には、例えば磁気デ
ィスクの記録トラックの端の部分を観察したくても、カ
ンチレバーをトラックの端の部分に正確に位置合わせす
ることは事実上不可能であった。
【０００６】本発明は、上記従来例の問題点を解決する
ためになされたものであり、試料表面の磁化分布を観察
するにあたり、カー効果を利用して試料表面の大面積の
第１の領域を観察し、第１の領域の中から高分解能で観
察したい小面積の第２の領域を探し出し、走査型磁気力
顕微鏡の位置決めを行い、走査型磁気力顕微鏡により第
２の領域の磁化分布を高分解能で測定する磁化分布測定
装置及び磁化分布測定方法を提供することを目的とす
る。
ためになされたものであり、試料表面の磁化分布を観察
するにあたり、カー効果を利用して試料表面の大面積の
第１の領域を観察し、第１の領域の中から高分解能で観
察したい小面積の第２の領域を探し出し、走査型磁気力
顕微鏡の位置決めを行い、走査型磁気力顕微鏡により第
２の領域の磁化分布を高分解能で測定する磁化分布測定
装置及び磁化分布測定方法を提供することを目的とす
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の磁化分布測定装置は、試料表面に対してレ
ーザー光を相対的に走査させながら照射し、前記試料表
面で反射されたレーザー光のカー効果による偏光角の変
化を測定し、前記試料表面のうちレーザー光が照射され
た第１の領域の磁化分布を測定する第１の手段と、カン
チレバーの自由端近傍に設けられたプローブを、前記第
１の領域のうち、さらに高分解能で磁化分布を測定した
い第２の領域の試料表面に接近させた状態で前記第２の
領域中を走査させ、前記プローブと前記試料表面との間
に働く磁気力又は磁気力勾配を測定し、前記第２の領域
内の磁化分布を高分解能で測定する第２の手段を具備す
る。
め、本発明の磁化分布測定装置は、試料表面に対してレ
ーザー光を相対的に走査させながら照射し、前記試料表
面で反射されたレーザー光のカー効果による偏光角の変
化を測定し、前記試料表面のうちレーザー光が照射され
た第１の領域の磁化分布を測定する第１の手段と、カン
チレバーの自由端近傍に設けられたプローブを、前記第
１の領域のうち、さらに高分解能で磁化分布を測定した
い第２の領域の試料表面に接近させた状態で前記第２の
領域中を走査させ、前記プローブと前記試料表面との間
に働く磁気力又は磁気力勾配を測定し、前記第２の領域
内の磁化分布を高分解能で測定する第２の手段を具備す
る。
【０００８】すなわち、第１の手段により、カー効果を
利用して広範囲な第１の領域の磁化分布を測定するとと
もに、第２の手段により、プローブと試料表面との間に
作用する磁気力を利用して第１の領域の内部にある微小
な第２の領域の磁化分布を高分解能で測定するので、試
料表面の磁化分布を観察するにあたり、試料表面の所望
の観察したい領域を探し出して位置決めし、さらに高分
解能でその領域の磁化分布を測定することができる。
利用して広範囲な第１の領域の磁化分布を測定するとと
もに、第２の手段により、プローブと試料表面との間に
作用する磁気力を利用して第１の領域の内部にある微小
な第２の領域の磁化分布を高分解能で測定するので、試
料表面の磁化分布を観察するにあたり、試料表面の所望
の観察したい領域を探し出して位置決めし、さらに高分
解能でその領域の磁化分布を測定することができる。
【０００９】上記構成において、前記レーザー光を前記
第２の領域を照射するように固定し、前記レーザー光が
前記カンチレバーの背面に入射するように前記カンチレ
バーを移動させ、前記プローブの前記第２の領域に対す
る粗動を行うことが好ましい。
第２の領域を照射するように固定し、前記レーザー光が
前記カンチレバーの背面に入射するように前記カンチレ
バーを移動させ、前記プローブの前記第２の領域に対す
る粗動を行うことが好ましい。
【００１０】一般に、カー効果を用いて観察した第１の
領域中に、さらに高分解能で磁化分布を観察したい第２
の領域があることがわかっても、そこにカンチレバーの
位置を設定することは困難である。しかし、レーザー光
を第２の領域を照射するように固定し、レーザー光を頼
りにしてカンチレバーを移動させることにより、比較的
容易にカンチレバーの自由端近傍に設けたプローブを第
２の領域に位置決めすることができる。
領域中に、さらに高分解能で磁化分布を観察したい第２
の領域があることがわかっても、そこにカンチレバーの
位置を設定することは困難である。しかし、レーザー光
を第２の領域を照射するように固定し、レーザー光を頼
りにしてカンチレバーを移動させることにより、比較的
容易にカンチレバーの自由端近傍に設けたプローブを第
２の領域に位置決めすることができる。
【００１１】さらに、具体的には、本発明の磁化分布測
定装置は、試料表面に対してレーザー光を相対的に走査
させながら照射する照射手段と；前記試料表面で反射さ
れたレーザー光のカー効果による偏光角の変化を測定
し、前記照射手段によりレーザー光が照射された第１の
領域の磁化分布を測定する偏光角測定手段と；前記試料
表面に対して相対的に駆動されるカンチレバーと；前記
カンチレバーの先端に設けられ、少なくともその先端の
表面が磁性体であるプローブと；前記第１の領域のう
ち、さらに高分解能で磁化分布を観察したい第２の領域
において、前記プローブを前記第２の領域内の試料表面
に対して接近させた状態で相対的に走査させながら、前
記プローブと前記試料表面との間に作用する磁気力又は
磁気力の勾配を測定することにより、前記第２の領域の
磁化分布を測定する磁気力測定手段とを具備する。
定装置は、試料表面に対してレーザー光を相対的に走査
させながら照射する照射手段と；前記試料表面で反射さ
れたレーザー光のカー効果による偏光角の変化を測定
し、前記照射手段によりレーザー光が照射された第１の
領域の磁化分布を測定する偏光角測定手段と；前記試料
表面に対して相対的に駆動されるカンチレバーと；前記
カンチレバーの先端に設けられ、少なくともその先端の
表面が磁性体であるプローブと；前記第１の領域のう
ち、さらに高分解能で磁化分布を観察したい第２の領域
において、前記プローブを前記第２の領域内の試料表面
に対して接近させた状態で相対的に走査させながら、前
記プローブと前記試料表面との間に作用する磁気力又は
磁気力の勾配を測定することにより、前記第２の領域の
磁化分布を測定する磁気力測定手段とを具備する。
【００１２】上記構成において、前記照射手段は、前記
試料表面に対してレーザー光を相対的に走査させるよう
に試料を移動させる移動手段と、装置本体に固定され前
記試料表面にレーザー光を照射する固定照射手段とを含
み；前記磁気力測定手段は、前記偏光角測定手段により
前記第１の領域の磁化分布を測定している間、前記固定
照射手段が照射する前記レーザー光を遮らないように前
記カンチレバーを待避させ、かつ、前記第２の領域の磁
化分布を測定している間、前記レーザー光が前記カンチ
レバーの背面に入射するように前記カンチレバーの位置
を設定する位置設定手段を含み；前記磁気力測定手段
は、前記カンチレバー背面からのレーザー光の反射光を
用いて前記カンチレバーの変位を測定することにより、
前記第２の領域の磁気力又は磁気力の勾配を測定するこ
とが好ましい。
試料表面に対してレーザー光を相対的に走査させるよう
に試料を移動させる移動手段と、装置本体に固定され前
記試料表面にレーザー光を照射する固定照射手段とを含
み；前記磁気力測定手段は、前記偏光角測定手段により
前記第１の領域の磁化分布を測定している間、前記固定
照射手段が照射する前記レーザー光を遮らないように前
記カンチレバーを待避させ、かつ、前記第２の領域の磁
化分布を測定している間、前記レーザー光が前記カンチ
レバーの背面に入射するように前記カンチレバーの位置
を設定する位置設定手段を含み；前記磁気力測定手段
は、前記カンチレバー背面からのレーザー光の反射光を
用いて前記カンチレバーの変位を測定することにより、
前記第２の領域の磁気力又は磁気力の勾配を測定するこ
とが好ましい。
【００１３】この場合、一つのレーザー光を用いて、第
１の領域及び第２の領域の磁化分布を測定することがで
き、さらに高精度に磁化分布を測定することができると
ともに、装置の簡略化及び小形化を図ることができる。
１の領域及び第２の領域の磁化分布を測定することがで
き、さらに高精度に磁化分布を測定することができると
ともに、装置の簡略化及び小形化を図ることができる。
【００１４】また、上記構成において、前記偏光角測定
手段により前記第１の領域の磁化分布を測定している
間、前記第１の領域の試料表面からのレーザー光の反射
光が前記偏光角測定手段に入射し、かつ、前記第２の領
域の磁化分布を測定している間、前記カンチレバー背面
からのレーザー光の反射光が前記磁気力測定手段に入射
するように、前記偏光角測定手段及び前記磁気力測定手
段を移動させる移動手段を含むことが好ましい。
手段により前記第１の領域の磁化分布を測定している
間、前記第１の領域の試料表面からのレーザー光の反射
光が前記偏光角測定手段に入射し、かつ、前記第２の領
域の磁化分布を測定している間、前記カンチレバー背面
からのレーザー光の反射光が前記磁気力測定手段に入射
するように、前記偏光角測定手段及び前記磁気力測定手
段を移動させる移動手段を含むことが好ましい。
【００１５】この場合、偏光角測定手段及び磁気力測定
手段を移動させるだけで、第１の領域及び第２の領域の
磁化分布を測定することができ、さらに簡便に磁化分布
を測定することができる。
手段を移動させるだけで、第１の領域及び第２の領域の
磁化分布を測定することができ、さらに簡便に磁化分布
を測定することができる。
【００１６】一方、本発明の磁化分布測定方法は、試料
表面に対してレーザー光を相対的に走査させながら照射
し、試料表面で反射されたレーザー光のカー効果による
偏光角の変化を測定することにより、レーザー光を照射
した試料表面の第１の領域の磁化分布を測定し；前記第
１の領域のうち、さらに高分解能で磁化分布を測定した
い第２の領域を特定し；カンチレバーの自由端近傍に設
けられ、少なくともその先端の表面が磁性体であるプロ
ーブを、前記第２の領域内の試料表面に対して接近させ
た状態で相対的に走査させながら、前記プローブと前記
第２の領域内の試料表面との間に作用する磁気力又は磁
気力の勾配を測定することにより、前記第２の領域の磁
化分布を高分解能で測定する。
表面に対してレーザー光を相対的に走査させながら照射
し、試料表面で反射されたレーザー光のカー効果による
偏光角の変化を測定することにより、レーザー光を照射
した試料表面の第１の領域の磁化分布を測定し；前記第
１の領域のうち、さらに高分解能で磁化分布を測定した
い第２の領域を特定し；カンチレバーの自由端近傍に設
けられ、少なくともその先端の表面が磁性体であるプロ
ーブを、前記第２の領域内の試料表面に対して接近させ
た状態で相対的に走査させながら、前記プローブと前記
第２の領域内の試料表面との間に作用する磁気力又は磁
気力の勾配を測定することにより、前記第２の領域の磁
化分布を高分解能で測定する。
【００１７】上記方法において、前記レーザー光を前記
第２の領域を照射するように固定し、前記レーザー光が
前記カンチレバーの背面に入射するように前記カンチレ
バーを移動させ、前記プローブの前記第２の領域に対す
る粗動を行うことが好ましい。
第２の領域を照射するように固定し、前記レーザー光が
前記カンチレバーの背面に入射するように前記カンチレ
バーを移動させ、前記プローブの前記第２の領域に対す
る粗動を行うことが好ましい。
【００１８】また、所定位置から照射されるレーザー光
が前記試料表面に対して相対的に走査するように試料を
移動させ、前記第１の領域の磁化分布を測定している
間、前記レーザー光を遮らないように前記カンチレバー
を待避させ、かつ、前記第２の領域の磁化分布を測定し
ている間、前記レーザー光が前記カンチレバーの背面に
入射するように前記カンチレバーの位置を設定し、前記
カンチレバー背面からのレーザー光の反射光を用いて前
記カンチレバーの変位を測定することにより、前記第２
の領域の磁気力又は磁気力の勾配を測定することが好ま
しい。
が前記試料表面に対して相対的に走査するように試料を
移動させ、前記第１の領域の磁化分布を測定している
間、前記レーザー光を遮らないように前記カンチレバー
を待避させ、かつ、前記第２の領域の磁化分布を測定し
ている間、前記レーザー光が前記カンチレバーの背面に
入射するように前記カンチレバーの位置を設定し、前記
カンチレバー背面からのレーザー光の反射光を用いて前
記カンチレバーの変位を測定することにより、前記第２
の領域の磁気力又は磁気力の勾配を測定することが好ま
しい。
【００１９】また、前記第１の領域の磁化分布を測定し
ている間、前記第１の領域の試料表面からのレーザー光
の反射光が偏光角測定装置に入射し、かつ、前記第２の
領域の磁化分布を測定している間、前記カンチレバー背
面からのレーザー光の反射光が前記磁気力測定装置に入
射するように、前記偏光角測定装置及び前記磁気力測定
装置を移動させることが好ましい。
ている間、前記第１の領域の試料表面からのレーザー光
の反射光が偏光角測定装置に入射し、かつ、前記第２の
領域の磁化分布を測定している間、前記カンチレバー背
面からのレーザー光の反射光が前記磁気力測定装置に入
射するように、前記偏光角測定装置及び前記磁気力測定
装置を移動させることが好ましい。
【００２０】すなわち、前記本発明の磁化分布測定装置
の各構成は、上記本発明の磁化分布測定方法の実施に適
したものであり、カー効果を利用して広範囲な第１の領
域の磁化分布を測定するとともに、プローブと試料表面
との間に作用する磁気力を利用して第１の領域の内部に
ある微小な第２の領域の磁化分布を測定するので、試料
表面の磁化分布を観察するにあたり、試料表面の所望の
観察したい領域を探しだして位置決めし、さらに高分解
能でその領域の磁化分布を測定することができる。
の各構成は、上記本発明の磁化分布測定方法の実施に適
したものであり、カー効果を利用して広範囲な第１の領
域の磁化分布を測定するとともに、プローブと試料表面
との間に作用する磁気力を利用して第１の領域の内部に
ある微小な第２の領域の磁化分布を測定するので、試料
表面の磁化分布を観察するにあたり、試料表面の所望の
観察したい領域を探しだして位置決めし、さらに高分解
能でその領域の磁化分布を測定することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】本発明の磁化分布測定装置及び磁
化分布測定方法の一実施形態について、図１〜図３を参
照しつつ説明する。図１は、本発明の磁化分布測定装置
におけるカー効果を利用した第１の領域の磁化分布測定
時の状態を示す構成図であり、図２は同一の装置に置け
る磁気力を利用した第２の領域の磁化分布測定時の状態
を示す構成図である。また、図３は、試料表面に照射さ
れたレーザー光とカンチレバー及びプローブとの位置関
係を示す図である。
化分布測定方法の一実施形態について、図１〜図３を参
照しつつ説明する。図１は、本発明の磁化分布測定装置
におけるカー効果を利用した第１の領域の磁化分布測定
時の状態を示す構成図であり、図２は同一の装置に置け
る磁気力を利用した第２の領域の磁化分布測定時の状態
を示す構成図である。また、図３は、試料表面に照射さ
れたレーザー光とカンチレバー及びプローブとの位置関
係を示す図である。
【００２２】図１及び図２に示す磁化分布測定装置は、
直線偏光のレーザー光２を出力するレーザー１と、レー
ザー光２を試料５の表面に照射するための偏光子３及び
レンズ４を含む光学系と、例えばステッピングモーター
（図示せず）によって駆動されるＸＹステージ９と、Ｘ
Ｙステージ９上に設けられたＸＹ圧電アクチュエータ１
６と、回転可能なレボルバ６と、レボルバ６の両端にそ
れぞれ固定され、相互に置換可能な偏光角測定装置７及
び二分割フォトダイオード８と、カンチレバー１０と、
カンチレバー１０に振動を加えるための圧電アクチュエ
ータ１１と、カンチレバー移動装置１２と、コンピュー
タ１３と、二分割フォトダイオード８の２つのフォトダ
イオードの出力の差分をコンピュータ１３に入力するた
めのプリアンプ１４と、光学顕微鏡１５等で構成されて
いる。ＸＹステージ９は、１０μｍ程度のステップで数
ｍｍ2 のオーダーの面積を走査することができる。ま
た、ＸＹ圧電アクチュエータ１６は０．１μｍ程度のス
テップで走査することができる。なお、図１と図２とで
は、レボルバ６が回転し、偏光角測定装置７と二分割フ
ォトダイオード８の位置が入れ替わっている。
直線偏光のレーザー光２を出力するレーザー１と、レー
ザー光２を試料５の表面に照射するための偏光子３及び
レンズ４を含む光学系と、例えばステッピングモーター
（図示せず）によって駆動されるＸＹステージ９と、Ｘ
Ｙステージ９上に設けられたＸＹ圧電アクチュエータ１
６と、回転可能なレボルバ６と、レボルバ６の両端にそ
れぞれ固定され、相互に置換可能な偏光角測定装置７及
び二分割フォトダイオード８と、カンチレバー１０と、
カンチレバー１０に振動を加えるための圧電アクチュエ
ータ１１と、カンチレバー移動装置１２と、コンピュー
タ１３と、二分割フォトダイオード８の２つのフォトダ
イオードの出力の差分をコンピュータ１３に入力するた
めのプリアンプ１４と、光学顕微鏡１５等で構成されて
いる。ＸＹステージ９は、１０μｍ程度のステップで数
ｍｍ2 のオーダーの面積を走査することができる。ま
た、ＸＹ圧電アクチュエータ１６は０．１μｍ程度のス
テップで走査することができる。なお、図１と図２とで
は、レボルバ６が回転し、偏光角測定装置７と二分割フ
ォトダイオード８の位置が入れ替わっている。
【００２３】最初に、カー効果を利用して、試料５上の
大面積の第１の領域の磁化分布を観察する場合について
説明する。図１において、レーザー１から照射された直
線偏光のレーザー光２は、偏光子３及びレンズ４を通し
て、試料５の表面に照射される。このとき、試料５の表
面でのレーザー光２のスポット径は、例えば数μｍに絞
られている。試料５の表面で反射されたレーザー光２
は、カー効果により試料５の表面の磁化状態に応じて偏
光角が回転する。
大面積の第１の領域の磁化分布を観察する場合について
説明する。図１において、レーザー１から照射された直
線偏光のレーザー光２は、偏光子３及びレンズ４を通し
て、試料５の表面に照射される。このとき、試料５の表
面でのレーザー光２のスポット径は、例えば数μｍに絞
られている。試料５の表面で反射されたレーザー光２
は、カー効果により試料５の表面の磁化状態に応じて偏
光角が回転する。
【００２４】試料５の表面で反射された光は、偏光角測
定装置７に入射し、偏光角測定装置７により偏光角の変
化が測定される。また、測定された偏光角の変化は、コ
ンピュータ１３に入力される。コンピュータ１３は、Ｘ
Ｙステージ９を制御し、試料５は、レーザー光２に対し
て相対的に駆動され、例えば１０μｍステップで数ｍｍ
×数ｍｍの領域を二次元的に走査される。この結果、反
射光の偏光角の変化の分布図を得ることができる。この
偏光角分布図は、試料５の表面の磁化分布に対応してお
り、上記の例では数ｍｍ角の第１の領域の磁化分布を１
０μｍの分解能で観察することができることを意味す
る。
定装置７に入射し、偏光角測定装置７により偏光角の変
化が測定される。また、測定された偏光角の変化は、コ
ンピュータ１３に入力される。コンピュータ１３は、Ｘ
Ｙステージ９を制御し、試料５は、レーザー光２に対し
て相対的に駆動され、例えば１０μｍステップで数ｍｍ
×数ｍｍの領域を二次元的に走査される。この結果、反
射光の偏光角の変化の分布図を得ることができる。この
偏光角分布図は、試料５の表面の磁化分布に対応してお
り、上記の例では数ｍｍ角の第１の領域の磁化分布を１
０μｍの分解能で観察することができることを意味す
る。
【００２５】次に、磁気力を利用し、上記第１の領域の
中で、特に高分解能で磁化分布を観察したい第２の領域
を観察する場合について説明する。図２に示すように、
レボルバ６を回転させ、偏光角測定装置７と二分割フォ
トダイオード８の位置を入れ替える。同時に、カンチレ
バー移動装置１２を駆動し、カンチレバー１０の自由端
近傍に設けられたプローブを試料５の表面に接近させる
ように、かつ、レーザー光２をカンチレバー１０の背面
に照射し、カンチレバー１０からの反射光を二分割フォ
トダイオード８に入射させるように設定する。二分割フ
ォトダイオード８とカンチレバー１０とで光てこを構成
する。
中で、特に高分解能で磁化分布を観察したい第２の領域
を観察する場合について説明する。図２に示すように、
レボルバ６を回転させ、偏光角測定装置７と二分割フォ
トダイオード８の位置を入れ替える。同時に、カンチレ
バー移動装置１２を駆動し、カンチレバー１０の自由端
近傍に設けられたプローブを試料５の表面に接近させる
ように、かつ、レーザー光２をカンチレバー１０の背面
に照射し、カンチレバー１０からの反射光を二分割フォ
トダイオード８に入射させるように設定する。二分割フ
ォトダイオード８とカンチレバー１０とで光てこを構成
する。
【００２６】一般に、カー効果を利用して大面積の第１
の領域を観察し、その中でも特に高分解能で磁化分布を
観察したい第２の領域を見つけ出しても、第２の領域に
プローブを移動させることは困難である。そこで、本発
明では、以下のような動作を行う。まず、ＸＹステージ
９を移動させ、レーザー光２を走査し、上記磁化分布図
のマップ上で観察したい第２の領域を見つける。次に、
レーザー光２が第２の領域に照射されるように、ＸＹス
テージ９の位置を調整し、そこに固定する。レーザー光
２及びＸＹステージ９を固定した状態で、カンチレバー
移動装置１２を駆動し、レーザー光２がカンチレバー１
０の背面に入射するように、カンチレバー１０を移動さ
せる。
の領域を観察し、その中でも特に高分解能で磁化分布を
観察したい第２の領域を見つけ出しても、第２の領域に
プローブを移動させることは困難である。そこで、本発
明では、以下のような動作を行う。まず、ＸＹステージ
９を移動させ、レーザー光２を走査し、上記磁化分布図
のマップ上で観察したい第２の領域を見つける。次に、
レーザー光２が第２の領域に照射されるように、ＸＹス
テージ９の位置を調整し、そこに固定する。レーザー光
２及びＸＹステージ９を固定した状態で、カンチレバー
移動装置１２を駆動し、レーザー光２がカンチレバー１
０の背面に入射するように、カンチレバー１０を移動さ
せる。
【００２７】すなわち、最初のカー効果を利用した観察
により得られた磁化分布図をもとに、レーザー光２が第
２の領域を照射するようにＸＹステージ９を固定すれ
ば、レーザー光２は、常時第２の領域を照射することに
なる。この状態で、特にレーザー光２がカンチレバー１
０の自由端近傍の背面を照射するようにカンチレバー１
０を移動させることにより、カンチレバー１０の自由端
近傍に設けられたプローブは、自動的に第２の領域の近
傍に位置することとなる。従って、容易にカンチレバー
１０に設けられたプローブを、観察したい第２の領域に
移動させることができる。
により得られた磁化分布図をもとに、レーザー光２が第
２の領域を照射するようにＸＹステージ９を固定すれ
ば、レーザー光２は、常時第２の領域を照射することに
なる。この状態で、特にレーザー光２がカンチレバー１
０の自由端近傍の背面を照射するようにカンチレバー１
０を移動させることにより、カンチレバー１０の自由端
近傍に設けられたプローブは、自動的に第２の領域の近
傍に位置することとなる。従って、容易にカンチレバー
１０に設けられたプローブを、観察したい第２の領域に
移動させることができる。
【００２８】カンチレバー１０は、加振用の圧電アクチ
ュエータ１１に固定されている。また、圧電アクチュエ
ータ１１は、カンチレバー移動装置１２に固定されてい
る。カンチレバー移動装置１２は、カンチレバー１０を
試料５に対して水平方向に移動させる。圧電アクチュエ
ータ１１は、カンチレバー１０をその共振周波数付近の
周波数で振動させる。カンチレバー１０を振動させる
と、プリアンプ１４の出力は、カンチレバー１０の振動
に応じて振動し、カンチレバー１０の振幅及び位相を知
ることができる。なお、光学顕微鏡１５は、カンチレバ
ー１０の背面のレーザー光２の照射位置を知るためのも
のである。
ュエータ１１に固定されている。また、圧電アクチュエ
ータ１１は、カンチレバー移動装置１２に固定されてい
る。カンチレバー移動装置１２は、カンチレバー１０を
試料５に対して水平方向に移動させる。圧電アクチュエ
ータ１１は、カンチレバー１０をその共振周波数付近の
周波数で振動させる。カンチレバー１０を振動させる
と、プリアンプ１４の出力は、カンチレバー１０の振動
に応じて振動し、カンチレバー１０の振幅及び位相を知
ることができる。なお、光学顕微鏡１５は、カンチレバ
ー１０の背面のレーザー光２の照射位置を知るためのも
のである。
【００２９】上記のように、光てこを構成した状態で、
コンピュータ１３は、二分割フォトダイオード８に入射
するレーザー光２からカンチレバー１０の振幅を測定し
ながら、ＸＹステージ９上に設けられたＸＹ圧電アクチ
ュエータ１６を制御する。したがって、試料５は、先に
偏光角を測定したときよりも狭い領域で、より移動ステ
ップを小さくして、例えば１０μｍ角の領域を０．１μ
ｍステップでレーザー光２に対して相対的に精度よく走
査される。この結果、カンチレバー１０の振幅の変化の
分布図を得ることができる。この磁化分布図は、カンチ
レバーに設けられ、少なくともその先端の表面が磁性体
からなるプローブと試料５の表面との間に作用する磁気
力の勾配の分布を示しており、試料５の表面の磁化分布
に対応する。このように、十分先端の鋭いプローブを用
いれば、１０μｍ角の領域の磁化分布を０．１μｍの分
解能で観察することができる。なお、ＸＹステージ９を
使わずにＸＹ圧電アクチュエータ１６を用いるのは、よ
り高精度に試料５を走査させるためである。
コンピュータ１３は、二分割フォトダイオード８に入射
するレーザー光２からカンチレバー１０の振幅を測定し
ながら、ＸＹステージ９上に設けられたＸＹ圧電アクチ
ュエータ１６を制御する。したがって、試料５は、先に
偏光角を測定したときよりも狭い領域で、より移動ステ
ップを小さくして、例えば１０μｍ角の領域を０．１μ
ｍステップでレーザー光２に対して相対的に精度よく走
査される。この結果、カンチレバー１０の振幅の変化の
分布図を得ることができる。この磁化分布図は、カンチ
レバーに設けられ、少なくともその先端の表面が磁性体
からなるプローブと試料５の表面との間に作用する磁気
力の勾配の分布を示しており、試料５の表面の磁化分布
に対応する。このように、十分先端の鋭いプローブを用
いれば、１０μｍ角の領域の磁化分布を０．１μｍの分
解能で観察することができる。なお、ＸＹステージ９を
使わずにＸＹ圧電アクチュエータ１６を用いるのは、よ
り高精度に試料５を走査させるためである。
【００３０】次に、レーザー光を用いて観察する領域と
カンチレバーのプローブとの位置関係を図３に示す。カ
ンチレバー１０が存在しない場合、レーザー光２は、光
路２ａを通り、試料５上を照射する。カンチレバー１０
が存在する場合、レーザー光２は、カンチレバー１０の
背面で反射され、図示しない二分割フォトダイオード
（図２に示す二分割フォトダイオード８）に入射する。
レーザー光２の角度及びカンチレバー１０に入射する位
置を調整すれば、プローブ１７が試料５に接触する位置
と、レーザー光２が光路２ａを通って試料５に照射され
る位置をほぼ一致させることができる。この状態であれ
ば、レーザー光２を照射し、指定している第２の領域
を、磁気力顕微鏡で観察することができる。
カンチレバーのプローブとの位置関係を図３に示す。カ
ンチレバー１０が存在しない場合、レーザー光２は、光
路２ａを通り、試料５上を照射する。カンチレバー１０
が存在する場合、レーザー光２は、カンチレバー１０の
背面で反射され、図示しない二分割フォトダイオード
（図２に示す二分割フォトダイオード８）に入射する。
レーザー光２の角度及びカンチレバー１０に入射する位
置を調整すれば、プローブ１７が試料５に接触する位置
と、レーザー光２が光路２ａを通って試料５に照射され
る位置をほぼ一致させることができる。この状態であれ
ば、レーザー光２を照射し、指定している第２の領域
を、磁気力顕微鏡で観察することができる。
【００３１】以上のように構成された磁化分布測定装置
を用いて、ＶＴＲ（ビデオテープレコーダ）により磁気
テープに記録された記録トラックの端部分の磁化分布を
測定した。まず、従来例として、レーザー光による磁化
分布の測定を行わずに、場所を変えながら１０回、磁気
力顕微鏡観察を行ったが、いずれも観察したい記録トラ
ックの端部分が視野に含まれていなかった。
を用いて、ＶＴＲ（ビデオテープレコーダ）により磁気
テープに記録された記録トラックの端部分の磁化分布を
測定した。まず、従来例として、レーザー光による磁化
分布の測定を行わずに、場所を変えながら１０回、磁気
力顕微鏡観察を行ったが、いずれも観察したい記録トラ
ックの端部分が視野に含まれていなかった。
【００３２】次に、レーザー光２を５ｍｍ角の範囲で走
査して、磁化分布を観察し、記録トラックの端部分を探
し出した。磁化分布図をもとに、レーザー光２が記録ト
ラックの端近傍を照射するような位置になるように、Ｘ
Ｙステージ９を制御し、その位置で停止した。この状態
でカンチレバー１０の背面にレーザー光２が入射するよ
うに、カンチレバー１０の位置を調整し、１００μｍ角
の領域を磁気力顕微鏡観察したところ、記録トラックの
端部分が視野に含まれており、高分解能で観察すること
ができた。
査して、磁化分布を観察し、記録トラックの端部分を探
し出した。磁化分布図をもとに、レーザー光２が記録ト
ラックの端近傍を照射するような位置になるように、Ｘ
Ｙステージ９を制御し、その位置で停止した。この状態
でカンチレバー１０の背面にレーザー光２が入射するよ
うに、カンチレバー１０の位置を調整し、１００μｍ角
の領域を磁気力顕微鏡観察したところ、記録トラックの
端部分が視野に含まれており、高分解能で観察すること
ができた。
【００３３】以上のように、本発明によれば、磁気テー
プ、磁気ディスク、磁気ヘッド等磁性試料表面を高分解
能の磁気力顕微鏡で観察する場合、試料表面のうち所望
の観察したい場所を探しだして位置決めすることがで
き、さらに高分解能でその領域の磁化分布を測定するこ
とができる。
プ、磁気ディスク、磁気ヘッド等磁性試料表面を高分解
能の磁気力顕微鏡で観察する場合、試料表面のうち所望
の観察したい場所を探しだして位置決めすることがで
き、さらに高分解能でその領域の磁化分布を測定するこ
とができる。
【００３４】なお、上記説明では、カンチレバー１０の
変位を測定する光てこ法を行うために、偏光角の変化を
測定する場合と同一のレーザー光を用いたが、光てこ法
用に別のレーザー光を用いることも可能である。ただ
し、位置決めの精度を上げるには同一のレーザー光を用
いることが好ましい。また、カンチレバー１０の振幅を
測定することにより磁気力の勾配を測定したが、カンチ
レバ−を振動させない状態で、カンチレバ−の微小な変
位を測定することにより、磁気力を直接測定するように
してもよい。
変位を測定する光てこ法を行うために、偏光角の変化を
測定する場合と同一のレーザー光を用いたが、光てこ法
用に別のレーザー光を用いることも可能である。ただ
し、位置決めの精度を上げるには同一のレーザー光を用
いることが好ましい。また、カンチレバー１０の振幅を
測定することにより磁気力の勾配を測定したが、カンチ
レバ−を振動させない状態で、カンチレバ−の微小な変
位を測定することにより、磁気力を直接測定するように
してもよい。
【００３５】
【発明の効果】本発明によれば、カー効果を利用して広
範囲な第１の領域の磁化分布を測定するとともに、プロ
ーブと試料表面との間に作用する磁気力を利用して広範
囲な第１の領域の内部にある微小な第２の領域の磁化分
布を測定することができるので、試料表面の磁化分布を
観察するにあたり、試料表面の所望の観察したい領域を
短時間で探しだして位置決めし、さらに高分解能でその
領域の磁化分布を測定することができる。
範囲な第１の領域の磁化分布を測定するとともに、プロ
ーブと試料表面との間に作用する磁気力を利用して広範
囲な第１の領域の内部にある微小な第２の領域の磁化分
布を測定することができるので、試料表面の磁化分布を
観察するにあたり、試料表面の所望の観察したい領域を
短時間で探しだして位置決めし、さらに高分解能でその
領域の磁化分布を測定することができる。
【図１】本発明の一実施の形態の磁化分布測定装置の構
成を示す概略図
成を示す概略図
【図２】図１に示す磁化分布測定装置の磁気力顕微鏡観
察を行うときの状態を示す概略図
察を行うときの状態を示す概略図
【図３】試料表面でのレーザー光の照射位置とカンチレ
バーのプローブが試料表面に接触する位置との関係を示
す図
バーのプローブが試料表面に接触する位置との関係を示
す図
１ レーザー ２ レーザー光 ３ 偏光子 ４ レンズ ５ 試料 ６ レボルバ ７ 偏光角測定装置 ８ 二分割フォトダイオード ９ ＸＹステージ １０ カンチレバー １１ 圧電アクチュエータ １２ カンチレバー移動装置 １３ コンピュータ １４ プリアンプ １５ 光学顕微鏡 １６ ＸＹ圧電アクチュエータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｇ１１Ｂ 5/455 Ｇ１１Ｂ 5/455 Ｃ // Ｇ１１Ｂ 5/84 5/84 Ｃ (72)発明者 榊間 博 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (9)
- 【請求項１】 試料表面に対してレーザー光を相対的に
走査させながら照射し、前記試料表面で反射されたレー
ザー光のカー効果による偏光角の変化を測定し、前記試
料表面のうちレーザー光が照射された第１の領域の磁化
分布を測定する第１の手段と、 カンチレバーの自由端近傍に設けられたプローブを、前
記第１の領域のうち、さらに高分解能で磁化分布を測定
したい第２の領域の試料表面に接近させた状態で前記第
２の領域中を走査させ、前記プローブと前記試料表面と
の間に働く磁気力又は磁気力勾配を測定し、前記第２の
領域内の磁化分布を高分解能で測定する第２の手段を具
備する磁化分布測定装置。 - 【請求項２】 前記レーザー光を前記第２の領域を照射
するように固定し、前記レーザー光が前記カンチレバー
の背面に入射するように前記カンチレバーを移動させ、
前記プローブの前記第２の領域に対する粗動を行う請求
項１記載の磁化分布測定装置。 - 【請求項３】 試料表面に対してレーザー光を相対的に
走査させながら照射する照射手段と、 前記試料表面で反射されたレーザー光のカー効果による
偏光角の変化を測定し、前記照射手段によりレーザー光
が照射された第１の領域の磁化分布を測定する偏光角測
定手段と、 前記試料表面に対して相対的に駆動されるカンチレバー
と、 前記カンチレバーの先端に設けられ、少なくともその先
端の表面が磁性体であるプローブと、 前記第１の領域のうち、さらに高分解能で磁化分布を観
察したい第２の領域において、前記プローブを前記第２
の領域内の試料表面に対して接近させた状態で相対的に
走査させながら、前記プローブと前記試料表面との間に
作用する磁気力又は磁気力の勾配を測定することによ
り、前記第２の領域の磁化分布を測定する磁気力測定手
段とを具備する磁化分布測定装置。 - 【請求項４】 前記照射手段は、前記試料表面に対して
レーザー光を相対的に走査させるように試料を移動させ
る移動手段と、装置本体に固定され前記試料表面にレー
ザー光を照射する固定照射手段とを含み、 前記磁気力測定手段は、前記偏光角測定手段により前記
第１の領域の磁化分布を測定している間、前記固定照射
手段が照射する前記レーザー光を遮らないように前記カ
ンチレバーを待避させ、かつ、前記第２の領域の磁化分
布を測定している間、前記レーザー光が前記カンチレバ
ーの背面に入射するように前記カンチレバーの位置を設
定する位置設定手段を含み、 前記磁気力測定手段は、前記カンチレバー背面からのレ
ーザー光の反射光を用いて前記カンチレバーの変位を測
定することにより、前記第２の領域の磁気力又は磁気力
の勾配を測定する請求項３記載の磁化分布測定装置。 - 【請求項５】 前記偏光角測定手段により前記第１の領
域の磁化分布を測定している間、前記第１の領域の試料
表面からのレーザー光の反射光が前記偏光角測定手段に
入射し、かつ、前記第２の領域の磁化分布を測定してい
る間、前記カンチレバー背面からのレーザー光の反射光
が前記磁気力測定手段に入射するように、前記偏光角測
定手段及び前記磁気力測定手段を移動させる移動手段を
含む請求項４記載の磁化分布測定装置。 - 【請求項６】 試料表面に対してレーザー光を相対的に
走査させながら照射し、試料表面で反射されたレーザー
光のカー効果による偏光角の変化を測定することによ
り、レーザー光を照射した試料表面の第１の領域の磁化
分布を測定し、前記第１の領域のうち、さらに高分解能
で磁化分布を測定したい第２の領域を特定し、 カンチレバーの自由端近傍に設けられ、少なくともその
先端の表面が磁性体であるプローブを、前記第２の領域
内の試料表面に対して接近させた状態で相対的に走査さ
せながら、前記プローブと前記第２の領域内の試料表面
との間に作用する磁気力又は磁気力の勾配を測定するこ
とにより、前記第２の領域の磁化分布を高分解能で測定
する磁化分布測定方法。 - 【請求項７】 前記レーザー光を前記第２の領域を照射
するように固定し、前記レーザー光が前記カンチレバー
の背面に入射するように前記カンチレバーを移動させ、
前記プローブの前記第２の領域に対する粗動を行う請求
項６記載の磁化分布測定方法。 - 【請求項８】 所定位置から照射されるレーザー光が前
記試料表面に対して相対的に走査するように試料を移動
させ、前記第１の領域の磁化分布を測定している間、前
記レーザー光を遮らないように前記カンチレバーを待避
させ、かつ、前記第２の領域の磁化分布を測定している
間、前記レーザー光が前記カンチレバーの背面に入射す
るように前記カンチレバーの位置を設定し、前記カンチ
レバー背面からのレーザー光の反射光を用いて前記カン
チレバーの変位を測定することにより、前記第２の領域
の磁気力又は磁気力の勾配を測定する請求項６又は７記
載の磁化分布測定方法。 - 【請求項９】 前記第１の領域の磁化分布を測定してい
る間、前記第１の領域の試料表面からのレーザー光の反
射光が偏光角測定装置に入射し、かつ、前記第２の領域
の磁化分布を測定している間、前記カンチレバー背面か
らのレーザー光の反射光が前記磁気力測定装置に入射す
るように、前記偏光角測定装置及び前記磁気力測定装置
を移動させる請求項６から８のいずれかに記載の磁化分
布測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33616496A JPH10177063A (ja) | 1996-12-16 | 1996-12-16 | 磁化分布測定装置及び磁化分布測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33616496A JPH10177063A (ja) | 1996-12-16 | 1996-12-16 | 磁化分布測定装置及び磁化分布測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10177063A true JPH10177063A (ja) | 1998-06-30 |
Family
ID=18296342
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33616496A Pending JPH10177063A (ja) | 1996-12-16 | 1996-12-16 | 磁化分布測定装置及び磁化分布測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10177063A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10892196B2 (en) | 2018-10-22 | 2021-01-12 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Magnetic property measuring system, a method for measuring magnetic properties, and a method for manufacturing a magnetic memory device using the same |
-
1996
- 1996-12-16 JP JP33616496A patent/JPH10177063A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10892196B2 (en) | 2018-10-22 | 2021-01-12 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Magnetic property measuring system, a method for measuring magnetic properties, and a method for manufacturing a magnetic memory device using the same |
| US11600537B2 (en) | 2018-10-22 | 2023-03-07 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Magnetic property measuring system, a method for measuring magnetic properties, and a method for manufacturing a magnetic memory device using the same |
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