磁場検出装置及び方法
【課題】磁性体試料のサイズや移動による表面高さの変動に対して影響を受けることなく、高精度、高分解能で磁場の絶対値を測定可能とする。
【解決手段】磁性体試料５の磁場を検出するためにホルダベース３７に取り付けられた測定子と、試料５と平行にホルダベース３７を二方向に移動可能な微動ユニット３５と、試料５対して垂直方向に測定子４０を移動可能なＺｍ駆動系２１と、既知磁場を発生させる外部磁場発生器５０と、測定子を外部磁場発生器５０の既知磁場中に移動可能な一軸駆動機構３０と、試料５に磁場を印加するライト素子とを備えている。測定子は、試料５の対向面に凸部を有し、ここにリード素子が設けられ、前記凸部表面にはＤＬＣ膜が形成されている。測定子は、可撓性支持構造を介してホルダベース３７に取り付けられ、ホルダベース３７はホルダアーム３６を介して微動ユニット３５に連結されている。
【解決手段】磁性体試料５の磁場を検出するためにホルダベース３７に取り付けられた測定子と、試料５と平行にホルダベース３７を二方向に移動可能な微動ユニット３５と、試料５対して垂直方向に測定子４０を移動可能なＺｍ駆動系２１と、既知磁場を発生させる外部磁場発生器５０と、測定子を外部磁場発生器５０の既知磁場中に移動可能な一軸駆動機構３０と、試料５に磁場を印加するライト素子とを備えている。測定子は、試料５の対向面に凸部を有し、ここにリード素子が設けられ、前記凸部表面にはＤＬＣ膜が形成されている。測定子は、可撓性支持構造を介してホルダベース３７に取り付けられ、ホルダベース３７はホルダアーム３６を介して微動ユニット３５に連結されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平面部分を有する磁性体試料、例えば電子基板、板状磁性体などの平面部分に発生する絶対磁場強度、さらに必要ならば前記試料の保磁力を測定するための磁場検出装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子基板の漏れ磁場や板状磁性体の磁場分布などの測定にはホール素子やプローブ、磁気センサといった測定子を用いた磁気測定装置が用いられている。
【０００３】
磁場は磁性表面からの距離の２乗に反比例して弱くなり、同じく磁束は磁性表面から距離が離れる程拡散傾向にあるため、高精度高分解能で磁場を測定するには、測定子と被測定物を至近距離（望ましくはナノメータレベル）の距離で維持するのが望ましい。
【０００４】
また、評価用の磁場測定結果は、精度や分解能が良いだけでなく、絶対値で出力されることが望ましい。磁気センサに用いられる磁気抵抗素子は磁場−抵抗曲線が非線形であり、さらに個別の誤差がある。従って測定された値は物理量ではあるものの絶対値とは言えず、相応の誤差を有することを前提としなければならない問題がある。
【０００５】
さらに、磁場測定子だけではなく、磁場発生素子を併せ持つことで、試料の保磁力を測定可能とすることも要望されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１７５５７号公報
【特許文献２】特開２００８−５１７２８９号公報
【特許文献２】特開２０１０−９２５３２号公報
【０００７】
特許文献１は、「垂直磁気記録媒体におけるナノスケールの保磁力分布を映像化可能な磁気力顕微鏡を利用した垂直磁気記録媒体中の保磁力分布解析法並びにその解析装置を提供する」ことを目的とし、カンチレバー式の探針とカンチレバーの変位を測定するためのレーザ照射装置と大型のコイル及びポールピースにより磁界を発生させる構成である。この特許文献１に係るカンチレバー式の磁気測定は、試料とカンチレバーを一定間隔に維持するための形状測定モードが必要になるなど、装置が複雑化、大型化する傾向がある。
【０００８】
特許文献２は磁気抵抗センサーを用いた磁場測定方法及び磁場測定装置であり、その段落［０１００］には「電流発生器４０は、その後、磁場の傾斜をもたらすための、電流の傾斜を発生させるために用いられる。そして、各電流値について、磁気抵抗センサーの抵抗が測定装置５０により測定され、表が作成される。これにより、磁場の関数としての磁気抵抗の応答曲線が得られる。」とあり、即ち電流値（磁気）−抵抗値曲線は磁場の関数として成り立つことを示唆している。これらを利用して補正を行なうことが可能であると開示しているが、具体的アプリケーションについては開示されていない。
【０００９】
特許文献３は磁気特性検査方法及び装置であり、ここには薄膜ヘッド素子測定におけるローバー）上面の凸面加工（クラウン加工）に対して磁気センサの対向間隔を安定させるという手法が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明はこうした状況を認識してなされたものであり、被測定物としての平面部分を有する磁性体試料のサイズや移動による表面高さの変動に対して影響を受けることなく、前記試料の平面部分表面から測定子まで安定した微小距離（例えばナノメータレベル）を維持可能な、高精度、高分解能で、且つ測定子を校正することで絶対磁場を測定可能な磁場測定装置及び方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の態様は、平面部分を有する磁性体試料の前記平面部分の磁場を検出する磁場検出装置であって、
磁場を検出する測定子と、
前記試料に対して前記試料の前記平面部分と略平行に前記測定子を二方向に相対移動可能な第一の駆動手段と、
前記試料の前記平面部分に対して略垂直に前記測定子を一方向に相対移動可能な第二の駆動手段と、
既知磁場を発生させる少なくとも一つの磁場発生装置と、
前記測定子を前記磁場発生装置の既知磁場中に相対移動可能な第三の駆動手段とを備え、
前記測定子は、前記試料の前記平面部分の対向面に凸部を有し、前記凸部に少なくとも磁気検知素子が設けられ、前記凸部表面には保護膜が形成され、
前記測定子は、可撓性支持構造を介してホルダベースに取り付けられ、前記ホルダベースはホルダアームを介して第一、第二又は第三の駆動手段に連結されている。
【００１２】
前記第１の態様において、前記試料を載置して前記平面部分と略平行に二方向に前記測定子に対して相対移動可能な第四の駆動手段をさらに備え、前記試料の検出範囲は前記第四の駆動手段の移動範囲に含まれるとよい。
【００１３】
本発明の第２の態様も、平面部分を有する磁性体試料の前記平面部分の磁場を検出する磁場検出装置であって、
磁場を検出する測定子と、
前記試料を載置して前記平面部分と略平行に二方向に前記測定子に対して相対移動可能な第四の駆動手段と、
前記試料の前記平面部分に対して略垂直に前記測定子を一方向に相対移動可能な第二の駆動手段と、
既知磁場を発生させる少なくとも一つの磁場発生装置と、
前記測定子を前記磁場発生装置の既知磁場中に相対移動可能な第三の駆動手段とを備え、
前記測定子は、前記試料の前記平面部分の対向面に凸部を有し、前記凸部に少なくとも磁気検知素子が設けられ、前記凸部表面には保護膜が形成され、
前記測定子は、可撓性支持構造を介してホルダベースに取り付けられ、前記ホルダベースはホルダアームを介して第二又は第三の駆動手段に連結されている。
【００１４】
前記第２の態様において、前記試料に対して前記試料の前記平面部分と略平行に前記測定子を二方向に相対移動可能な第一の駆動手段をさらに備えてもよい。
【００１５】
前記第１又は第２の態様において、前記磁場発生装置のうち、第一の磁場発生装置である外部磁場発生器が前記磁性体試料の前記平面部分に磁場を印加してもよい。
【００１６】
前記第１又は第２の態様において、前記磁場発生装置のうち、第二の磁場発生装置である磁場発生素子が前記磁性体試料の前記平面部分に磁場を印加してもよい。
【００１７】
前記第１又は第２の態様において、前記磁場発生素子は前記測定子の前記凸部に在ってもよい。
【００１８】
前記第１又は第２の態様において、前記可撓性支持構造は、ホルダベースに重ねて配置された可撓性サスペンション及びフレキシブル基板とを有し、前記測定子は、前記フレキシブル基板に機械的に固定され、かつ電気的に接続されていてもよい。
【００１９】
前記第１の態様において、前記第一の駆動手段は、前記試料の前記平面部分における測定領域で前記測定子を相対移動させるものであってもよい。
【００２０】
前記第１の態様において、前記測定子を前記試料の前記測定領域に接触させた状態で、前記第一の駆動手段で相対移動させることで前記測定領域の磁場を測定してもよい。この場合、前記測定子の前記凸部表面の前記保護膜が前記試料に接触してもよい。
【００２１】
前記第２の態様において、前記第四の駆動手段は、前記試料の前記平面部分における測定領域で前記測定子を相対移動させるものであってもよい。
【００２２】
前記第２の態様において、前記測定子を前記試料の前記測定領域に接触させた状態で、前記第四の駆動手段で相対移動させることで前記測定領域の磁場を測定してもよい。この場合、前記測定子の前記凸部表面の前記保護膜が前記試料に接触してもよい。
【００２３】
前記第１又は第２の態様において、前記磁気検知素子は磁気抵抗素子であって、前記磁気抵抗素子の磁場−抵抗曲線を前記磁場発生装置による既知磁場を基準として校正してもよい。
【００２４】
前記第１又は第２の態様において、前記試料の前記平面部分の磁場に対して、前記磁場発生装置で発生させた磁場をさらに供与し、前記試料の磁場分布のＳ／Ｎ反転状態を前記磁気検出素子で測定することで、前記試料の保磁力を判定してもよい。
【００２５】
前記第１又は第２の態様において、前記磁性体試料の前記平面部分を撮像可能な撮像装置をさらに有し、前記撮像装置及び前記磁気検知素子双方で認識可能な磁性材料で形成された基準マークを有するアライメント治具を用いて、前記撮像装置と前記磁気検知素子のアライメントを校正してもよい。
【００２６】
本発明の第３の態様は、測定領域を含んだ平面部分を有する磁性体試料の前記測定領域の磁場を検出する磁場検出方法であって、
磁気検知素子を含む測定子を磁場発生装置の既知磁場中に相対移動して、前記磁場発生装置による既知磁場を基準に校正して校正情報を記憶する校正工程と、
前記試料の所定の測定領域に前記測定子を前記平面部分と略平行方向に相対移動させる移動工程と、
前記移動工程の後、前記所定の測定領域にて、前記測定子の前記試料の前記平面部分に延在した方向に位置決めする位置決め工程と、
前記測定子を前記試料に接触させ、前記磁気検知素子と前記試料との間隙を、前記試料の前記平面部分に対して略垂直方向に１０ｎｍ以内に保持する接触工程と、
前記間隙を維持した状態で、前記測定子を前記測定領域内で前記平面部分と略平行方向に相対移動させ、所定のピッチで前記試料の持つ磁場を測定する測定工程とを備える。
【００２７】
前記第３の態様において、前記測定領域は複数存在し、一つの測定領域の測定が終了した後、次の測定領域へ前記測定子を移動させる移動工程と、前記位置決め工程と、前記接触工程とを経た後、前記測定工程を実行してもよい。
【００２８】
本発明の第４の態様は、測定領域を含む平面部分を有する磁性体試料に一定の着磁を行った後、外部からさらに反対の磁場を付与し、前記測定領域の保磁力を検出する磁場検出方法であって、
前記一定の着磁を行ってある前記試料の前記測定領域に、磁場発生装置で前記反対の磁場を発生して前記試料を着磁する着磁工程と、
磁気検知素子を含む測定子を前記試料に接触させ、前記磁気検知素子と前記試料との間隙を、前記試料の前記平面部分に対して略垂直方向に１０ｎｍ以内に保持する接触工程と、
前記間隙を維持した状態で、前記測定子を前記測定領域内で前記平面部分と略平行方向に相対移動させ、所定のピッチで前記試料の持つ磁場を測定する測定工程とを備え、
前記磁場発生装置による着磁前の前記試料と着磁後の前記試料の磁区分布の比較を以って、前記試料の保磁力を導き出すものである。
【００２９】
前記第４の態様において、前記磁場発生装置としての磁場発生素子が前記測定子に設けられており、前記磁場発生素子と前記試料との間隙を、前記試料の前記平面部分に対して略垂直方向に１０ｎｍ以内に保持してもよい。
【００３０】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法やシステムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、磁気検出素子を有する測定子と、被測定物としての平面部分を有する磁性体試料との距離が微小値（例えばナノメータレベル）で安定維持できるので、面分解能が高い（例えばナノレベル）磁場測定が可能となる。さらに磁場発生装置を用いて、既知量の外部磁場に対する磁気検出素子の出力を測定し、校正情報として利用することで、磁場の絶対強度測定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る磁場検出装置及び方法の実施の形態を示す概略斜視図である。
【図２】被測定物としての平面部分を有する磁性体試料の斜視図である。
【図３Ａ】前記磁場検出装置における測定子の底面図である。
【図３Ｂ】前記測定子の一部を拡大して示す側面図である。
【図４】前記測定子のホルダベース及びホルダアームへの取付構造を示す分解斜視図である。
【図５】試料表面の状態に関わらず、測定子が有する磁気検出素子（リード素子）及び磁場発生素子（ライト素子）が一定至近距離を保つことを示す説明図である。
【図６Ａ】磁気検出素子として磁気抵抗素子（ＭＲ素子）を用いた場合の校正方法を示す説明図である。
【図６Ｂ】磁気検出素子として磁気抵抗素子を用いた場合の素子個体差の例を示す特性図である。
【図７Ａ】アライメント治具を用いて撮像装置（顕微鏡）と測定子との位置合わせを行う工程であって、撮像装置でアライメント治具の基準マークを撮像する工程の説明図である。
【図７Ｂ】アライメント治具を用いて撮像装置（顕微鏡）と測定子との位置合わせを行う工程であって、測定子でアライメント治具の基準マークを認識する工程の説明図である。
【図８】磁性体試料の着磁状態例を示す拡大写真図である。
【図９】磁性体試料の磁場測定フローを示すフローチャートである。
【図１０】磁性体試料の着磁及び反転着磁状態例を示す拡大写真図である。
【図１１】磁性体試料の保磁力測定フローを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。なお、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
【００３４】
図１は本発明に係る磁場検出装置の全体構成を示す。この図において、Ｘｔ軸方向（図示のＸＹＺ直交３軸のうちのＸ軸に平行）に摺動自在なＸテーブル１１と、Ｘテーブル１１上に配されてＹｔ軸（ＸＹＺ直交３軸のうちのＹ軸に平行）方向に摺動自在なＹテーブル１２とを有するＸＹテーブル１０が第四の駆動手段として基台１上に設置されており、Ｙテーブル１２上に平面部分を有する磁性体試料５が位置決め固定されている。この結果、磁性体試料５はＸＹ平面内で移動自在である。ＸＹテーブル１０の駆動方式は例えばサーボモータでボールネジを回転駆動するものでもよく、リニアモータであればなお良い。実効ストロークは例えば１００×１００ｍｍである。位置決め分解能は例えば１０ｎｍ程度である。ＸＹテーブル１０の移動ストロークは試料の測定領域をカバーするよう設定すれば良い。これにより、試料中の複数の測定領域が多い場合、或いは測定領域そのものが広大であっても対処が可能である。
【００３５】
基台１には固定フレーム２が立設固定されており、固定フレーム２の前面にＺｍ軸方向（ＸＹＺ直交３軸のうちのＺ軸に平行）に摺動自在にＺブロック２０が取り付けられている。Ｚブロック２０は固定フレーム２の背後に設けられた第二の駆動手段としてのＺｍ軸駆動系２１にて昇降駆動される。Ｚブロック２０には第三の駆動手段として横長の一軸駆動機構３０が取り付けられており、一軸駆動機構３０が有する移動ヘッド３１はＸｍ軸方向（ＸＹＺ直交３軸のうちのＸ軸に平行）に摺動自在である。この結果、移動ヘッド３１はＸｍ軸及びＺｍ軸方向に移動自在となる。Ｚｍ軸駆動系２１及び一軸駆動機構３０の駆動方式は例えばサーボモータでボールネジを回転駆動するものである。
【００３６】
移動ヘッド３１の下方には第一の駆動手段としての微動ユニット３５が固定され、微動ユニット３５によりＸｐ軸及びＹｐ軸方向（それぞれＸＹＺ直交３軸のうちのＸ軸及びＹ軸に平行）に微小駆動されるホルダアーム３６の先端に、ホルダベース３７が固着されている（あるいはホルダアーム３６とホルダベース３７とが一体品として形成されている）。ホルダベース３７の底面側には図３Ａ、図３Ｂ、図４及び図５に示す測定子４０が取り付けられている。測定子４０及びその取付構造については後述する。
【００３７】
前記磁性体試料５の平面部分は、例えば図２のように１乃至複数の測定領域６となっている。前記微動ユニット３５は、例えばピエゾ素子（圧電素子）を用いたピエゾアクチュエータであり、高分解能のピエゾＸ駆動（Ｘｐ軸方向）及びピエゾＹ駆動（Ｙｐ軸方向）が可能で、試料５の測定領域６内で測定子４０を移動させるものである。移動ストローク（実効ストローク）は例えば０．３×０．３ｍｍ（３００×３００μｍ）だが、これに制限されない。位置決め分解能は１ｎｍである。
【００３８】
第一の磁場発生装置である外部磁場発生器５０は磁気ヨーク５１に所定の巻線（図示せず）を施したものであり、所定の外部磁場を発生可能で、基台１上に固定配置されている。一軸駆動機構３０が有する移動ヘッド３１は、少なくとも測定子４０が外部磁場発生器５０の既知磁場中に入る位置（図１の仮想線位置）から、磁性体試料５の平面部分上方に至るまでＸｍ軸方向に移動できるものである。
【００３９】
撮像装置（顕微鏡）５５は、基台１側に固定されていて、磁性体試料５を上方より撮像するものであり、その光軸はＺ軸に平行である。この撮像装置５５は磁性体試料５と測定子４０の位置決めのため、磁性体試料５に形成された光学的基準マーク（不図示）を撮像し、その画像データを制御装置（不図示）に伝送するものである。撮像装置５５は、例えば視野が１×０．７５ｍｍ、解像度は６４０×４８０ピクセルである。
【００４０】
前記光学的基準マークは例えば図２に示す磁性体試料５の各測定領域６に設けられていてもよい。
【００４１】
図３Ａ、図３Ｂに示すように、測定子４０は方形チップの底面部（試料５に対面する側）に三箇所の凸部４１，４２，４３を形成し、さらに凸部４１，４２，４３の表面（少なくとも底面）に耐摩耗性の非磁性保護膜としてＤＬＣ（Diamond-Like Carbon）膜４５を設けたものである。例えば、凸部４１，４２，４３は二等辺三角形又は正三角形の頂点にそれぞれ位置する配置であり、二等辺が交わる頂点に位置する凸部４１に、図３Ｂの拡大部分に示すように磁気検知素子としてのリード素子６０と第二の磁場発生装置としてのライト素子７０とが配設されている。ここでは磁性体試料５の表面の磁場を測定するリード素子６０として磁気抵抗素子（ＭＲ素子）を用いている。また、ライト素子７０はギャップを有する磁気コアに巻線を施した書込用磁気ヘッドと同様の構造であり、所定（既知）の磁場を発生させることで、磁性体試料５を着磁することが可能である。電流値を変え、発生磁場強度を変更することにより試料５の保磁力（保磁場）の測定などを行うことが可能である。
【００４２】
なお、凸部４１，４２，４３の形成は、例えば方形チップの底面部をドライエッチングして凸部４１，４２，４３となる部分のみを残すことにより行うことができる。測定子４０の底面側には当初から形成されていたＤＬＣ膜４５が所定厚みで残される。但し、エッチング後にＤＬＣ膜４５を所定厚みで形成してもよい。各々の凸部４１，４２，４３にＤＬＣ膜４５を積層した部分が磁性体試料５に接触するガードパッドとして機能する。測定子４０は磁性体試料５の平面部分に接触させた状態で、内蔵するリード素子６０による磁場検出及び内蔵する第二の磁場発生装置であるライト素子７０による着磁を行うことを想定しており、ＤＬＣ膜４５の膜厚がリード素子６０及びライト素子７０と磁性体試料５との距離を規定することになる。ここでは、高分解能の磁場検出を目的とするため、ＤＬＣ膜４５の膜厚は１０ｎｍ以下に設定することが好ましい。そうすれば、磁性体試料５の表面に対して略垂直方向に１０ｎｍ以内にリード素子６０及びライト素子７０を近接保持できることになる。
【００４３】
前記測定子４０は、可撓性支持構造を介してホルダベース３７に取り付けられる。図４は可撓性支持構造を利用した測定子４０のホルダベース３７への取付構造の一例あり、微動ユニット３５で駆動されるホルダアーム３６（剛性を有する）の先端側に、剛性を有するホルダベース３７が固着され、可撓性サスペンション３８及びフレキシブル基板３９を介して測定子４０が取り付けられている（図４では試料５に対向する面が上向きとして図示されている）。すなわち、可撓性サスペンション３８とフレキシブル基板３９は一方の縁部がホルダベース３７上に順次重ねられて固定され、フレキシブル基板３９上に測定子４０が機械的に固着され、かつフレキシブル基板３９の導体パターンに電気的に接続されている。
【００４４】
可撓性ホルダ部材３８は、所要の切欠を形成することで、周縁部に部分的（放射状）に繋がった円形リング部３８ａ、及び円形リング部３８ａに部分的（放射状）に繋がったその内側の円板部３８ｂを有している。円板部３８ｂにはフレキシブル基板３９側に向いた突起（ディンプル）３８ｃが形成されている。突起３８ｃは可撓性ホルダ部材３８の可撓性によってＺ方向にのみ移動自在である。ホルダベース３７は可撓性ホルダ部材３８の動きを妨げないように凹部３７ａを有する。
【００４５】
フレキシブル基板３９にも同様の切欠が形成されることで、突起３８ｃに当接する測定子配置領域３９ａが区画され、ここに測定子４０が突起３８ｃの真上位置となるように固着されている。つまり、測定子４０はＺ方向、及びピッチＰｘ、ロールＲｙ方向にフロート自在に支持される。
【００４６】
上述したように、測定子４０が、三箇所のガードパッド（各々の凸部４１，４２，４３にＤＬＣ膜４５を積層した部分）と、図４の可撓性サスペンション構造とを具備することによって、図５に示すように、磁性体試料５の表面形状に関わらず、磁性体試料５の表面形状に追従し、かつ接触状態を維持して任意の姿勢を取り得る。また、測定子４０内のリード素子６０及びライト素子７０はＤＬＣ膜４５の微小厚みを介して磁性体試料５の表面に対向することになり、つまり一定至近距離を保つため、磁場測定の安定性及び測定精度の向上を図ることができる。
【００４７】
図６Ａはリード素子６０が磁気抵抗素子であるときの、外部磁場発生器５０による磁気抵抗素子の校正方法の一例を示す。図１の外部磁場発生器５０に所定（既知）の磁場ｈ０を発生させ、図１仮想線に示すように磁場ｈ０内に測定子４０を置くことで、測定子４０の出力値ｒ０を読み取り、所定の磁気抵抗素子の特性として記憶する。図６Ａでは、例えば既知の磁場ｈ１，ｈ２，ｈ３，ｈ４，ｈ５，ｈ６に対応する出力値ｒ１，ｒ２，ｒ３，ｒ４，ｒ５，ｒ６をそれぞれプロットして磁気抵抗素子の特性曲線（磁場−抵抗曲線）を得ている。但し、校正ポイントは６個に限らない。
【００４８】
図６Ｂに示すように、従来は、磁気検知素子に磁気抵抗素子を使用した場合、個体によって出力値に差が現れる。図示の場合、第１素子では磁場ｈｘのときの抵抗がｒｘ１であるのに対し、第２素子では磁場ｈｘのときの抵抗が異なる抵抗値ｒｘ２となっている。この個体差のために、測定時の出力の値を磁場に展開しても絶対的な磁場の値はわからなかった。これを図６Ａのように事前に所定磁場ｈ０における磁気抵抗素子の出力ｒ０をプロットし、磁場−抵抗曲線を外部磁場発生器による既知磁場を基準として校正しておけば、測定時には、得られた出力値ｒｘに対応する磁場強度ｈｘを読み出すことで絶対磁場強度を得ることが出来る。外部磁場発生器５０の発生磁場強度は例えば５ｋＯｅ程度以下である。
【００４９】
図７Ａ及び図７Ｂは、測定子４０による測定位置を校正するために、アライメント治具８０を用いて撮像装置（顕微鏡）５５と測定子４０の位置合わせを行なう工程を示す。アライメント治具８０は、ガラス等の基板にパーマロイやニッケルなどの磁性材料で磁性基準マーク８１（図では十字）を成膜して形成したものである。磁性基準マーク８１は光学的、磁気的両方で認識可能なものであれば良い。
【００５０】
具体的には、図７Ａのように撮像装置５５でアライメント治具８０（例えば図１のＸＹテーブル１０上に載置）を撮像し、撮像装置５５の座標（１）における磁性基準マーク８１の位置を任意の画像処理方法にて記録する。図７Ａでは説明を容易とするために、撮像装置５５の視野中心に磁性基準マーク８１を合致させている。続いて図７Ｂのようにリード素子６０を有する測定子４０でアライメント治具８０の磁性基準マーク８１を走査し、基準マーク８１の位置を認識して、測定子４０の持つ座標（２）に記録する。上記２つの基準マークの位置を一致させた時の座標（１）と座標（２）の位置関係を算出し、何れかの座標を基準として位置校正を行なう。一般には撮像装置の座標（１）を基準として、測定子４０によって測定された磁場の位置をオフセットすることで、磁場測定位置のＸＹデータとする。
【００５１】
次に、上記磁場検出装置を用いて、平面部分を有する磁性体試料５の測定領域６の磁場を検出する磁場測定動作フローを説明する。
【００５２】
図８は測定対象となる磁性体試料５の測定領域の磁区状態の例示であり、右側は１×１ｍｍの範囲、左側はその一部を拡大した５×５μｍの範囲を示す。
【００５３】
図９において、ステップ（step）１では測定子４０（つまり測定子が内蔵するリード素子６０）の校正が終了しているかどうか判断する。校正が必要であれば、図１のＺｍ軸駆動系２１により磁性体試料５に対して上昇位置とされた移動ヘッド３１が、一軸駆動機構３０によりＸｍ軸方向に駆動され、仮想線で示される外部磁場発生器５０のヨーク間にホルダベース３７及び測定子４０を位置させる（ステップ１０）。この位置にて、既知量である所定磁場を測定子４０が内蔵するリード素子６０に印加し、図６にて説明した方法により既知磁場を基準に校正してリード素子６０の校正情報を図示しない制御部に記憶する（ステップ１１）。
【００５４】
測定子４０の校正が終了したら、ステップ２の「ＸＹテーブル移動」を行う。つまり、ＸＹテーブル１０のＸｔ軸、Ｙｔ軸を駆動して、今回の測定対象となる磁性体試料５の測定領域６上に撮像装置５５が位置するように試料５を移動させる。次いで、ステップ３において、Ｘｔ軸、Ｙｔ軸位置を微調整して図７Ａのように撮像装置５５の真下に基準マーク８１が来るように位置決めするとともに、撮像装置５５にて測定対象となる測定領域６に対応した基準マーク８１を撮像する。その後、測定子４０を一軸駆動機構３０により磁性体試料５上の測定領域６を測定するための所定位置に戻す（ステップ４）。
【００５５】
ステップ５では、Ｚｍ軸駆動系２１によってＺブロック２０を下降させることで、測定子４０を下降させて磁性体試料５の測定領域６に接触させ、この状態でＺｍ軸駆動系２１は停止する。
【００５６】
撮像した画像データを用いて測定領域６にて、測定子４０をＸＹテーブル１０でＸｔ軸、Ｙｔ軸方向に微小移動（試料５の平面部分に延在した方向に移動）して位置決めする（ステップ６）。なお、ステップ６で始めに位置決めされた測定子４０のＸＹ軸方向の位置が後工程のＸｔ、Ｙｔ軸移動の基準となる。
【００５７】
ステップ６でＸＹテーブル１０によるＸｔ軸及びＹｔ軸方向の動作で測定子４０のとの相対的移動を行った後、ステップ７の「磁場測定」、すなわちリード素子６０による磁場測定を行う。ステップ６及びステップ７は測定領域６内において所定のピッチで測定位置を変更して複数回行う。
【００５８】
ステップ８で「測定領域の測定終了」と判断されたら、Ｚｍ軸駆動系２１によって測定子４０を上昇させて磁性体試料５に対して非接触状態に戻す。
【００５９】
一度に広域の測定領域６を測定する場合等は、図９のフローチャートの動作でよいが、測定領域６が複数ある場合には、図９の動作フローに加えて全測定領域の測定終了かどうかの判断を行い、全測定領域の測定終了でなければ、全測定領域の測定終了となるまで、図９のステップ２〜ステップ９を、各測定領域に対して実行すればよい。また、図９ではＸＹテーブル１０によるＸｔ軸及びＹｔ軸方向の動作により、測定領域６内において所定のピッチで測定位置を変更して複数回測定を行うものとしたが、ＸＹテーブル１０の代わりに第一の駆動手段としての微動ユニット３５で測定子４０をＸｐ軸及びＹｐ軸方向に微小駆動することで、ステップ６を実行してもよい。
【００６０】
なお、リード素子６０による磁場測定結果は、測定位置情報とともに制御装置に出力されて記憶され、制御装置では記憶されたリード素子６０の校正情報を基に磁場測定結果を補正して、絶対磁場強度を得る。
【００６１】
次に、上記磁場検出装置を用いて、測定領域を含む平面部分を有する磁性体試料に一定の着磁を行った後、外部からさらに反対の磁場を付与し、前記測定領域の保磁力を検出する測定動作フローを説明する。
【００６２】
図１０は測定対象となる磁性体試料５の測定領域（１０×１０μｍ）の磁区状態の例示であり、左側は着磁前、中央は着磁後、右側はＳＮ反転着磁後の状態である。中央の着磁後の磁区状態に対して、右側のＳＮ反転着磁後に磁区変化が確認できた時の磁場強度が磁性体試料５の保磁力となる。
【００６３】
図１１の保磁力測定動作フローでは、磁性体試料５は予め試料に垂直な一方向に着磁処理が施されている（図１０の中央の着磁状態にある）ものとし、測定子４０が内蔵するライト素子７０は、その着磁処理後の磁性体試料５に対してＳＮ反転着磁を行うものとする。まず、ステップ２１「ＸＹテーブル測定領域間移動」では、ＸＹテーブル１０のＸｔ軸、Ｙｔ軸を駆動して今回の測定対象となる磁性体試料５の測定領域６上に撮像装置５５が位置するように試料５を移動させる。次いで、ステップ２２において、Ｘｔ軸、Ｙｔ軸位置を微調整して図７Ａのように撮像装置５５の真下に基準マーク８１が来るように位置決めするとともに、撮像装置５５にて測定対象となる測定領域６に対応した基準マーク８１を撮像する。その後、測定子４０を一軸駆動機構３０により磁性体試料５上の測定領域６を測定するための所定位置に戻す（ステップ２３）。
【００６４】
ステップ２４では、Ｚｍ軸駆動系２１によってＺブロック２０を下降させることで、測定子４０を下降させて磁性体試料５の測定領域６に接触させ、この状態でＺｍ軸駆動系２１は停止する。
【００６５】
撮像した画像データを用いて測定領域６にて、測定子４０をＸＹテーブル１０でＸｔ軸、Ｙｔ軸方向に微小移動（試料５の平面部分に延在した方向に移動）して位置決めする（ステップ２５）。なお、ステップ２５で始めに位置決めされた測定子４０のＸＹ軸方向の位置が後工程のＸｔ、Ｙｔ軸移動の基準となる。
【００６６】
ステップ２５でＸＹテーブル１０によるＸｔ軸及びＹｔ軸方向の動作で測定子４０のとの相対的移動を行った後、ステップ２６の「着磁」、すなわち磁場発生装置としてのライト素子７０による着磁を行う。ステップ２５及びステップ２６は測定領域６内において所定のピッチで着磁位置を変更して複数回行う。
【００６７】
ステップ２７で「着磁領域の着磁終了」と判断されたら、ライト素子７０によって着磁された領域に対して図９のステップ１からステップ１１の磁場測定動作フローを実行し、ステップ２８にて「磁区変化」の有無を判断する。
【００６８】
磁区変化が確認できなかった場合には、ステップ２９の「測定子上昇・停止」を経て、ステップ３０の「着磁（磁場発生装置）電流増加」を実行し、ステップ２１からステップ２８を実行して着磁領域の着磁を終了させ、ステップ１からステップ１１の磁場測定動作フローを実行する。この動作はステップ２８で磁区変化が確認されるまで繰り返し行う。ＳＮ反転着磁前の磁区状態とＳＮ反転着磁後の磁区状態との比較によって磁区変化が確認できたときの磁場強度が磁性体試料５の保磁力となる。前記ＳＮ反転着磁前の磁区状態とＳＮ反転着磁後の磁区状態との比較は、制御装置において、ＳＮ反転着磁前のリード素子６０による磁場測定結果と、ＳＮ反転着磁後のリード素子６０による磁場測定結果とを対比することで実行できる。
【００６９】
なお、測定領域６が複数ある場合、図１１の動作を各測定領域毎に繰り返して行ってもよい。あるいは全測定領域についてライト素子７０による着磁を行った後、全測定領域の測定終了となるまで、図９のステップ２〜ステップ９を、各測定領域に対して実行してもよい。
【００７０】
本実施の形態によれば、下記の効果を奏することができる。
【００７１】
(1) リード素子６０を有する測定子４０と、被測定物としての平面部分を有する磁性体試料５との距離が微小値（例えばナノメータレベル）で安定維持できるので、面分解能が高く（例えばナノレベル）で、広い測定範囲（例えば１００平方ミリメートル）を測定可能となる。
【００７２】
(2) 外部磁場発生器５０を用いて、既知量の外部磁場に対するリード素子６０の出力を測定し、校正情報として利用することで、磁場の絶対強度測定が可能となる。
【００７３】
(3) 磁性体試料５に対する着磁機能を有するライト素子７０を具備しているので、磁性体試料５のＳＮ反転着磁前の磁区状態とライト素子７０によるＳＮ反転着磁後の磁区状態との比較によって磁区変化が確認できたときの磁場強度から磁性体試料５の保磁力を測定できる。
【００７４】
(4) 磁性体試料５を高分解能のＸＹデーブル１０上に載置しており、大面積の磁性体試料５の測定にも利用できる。
【００７５】
以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。以下、変形例について触れる。
【００７６】
磁性体試料をＳＮ反転着磁するための磁場発生素子は、実施の形態では測定子に設けたが、測定子とは別にホルダアームに大型の磁場発生素子を取り付けても良い。ＳＮ反転着磁自体は広い面積で行っても差し支えない。
【００７７】
さらに、第一の磁場発生装置である外部磁場発生器の形状を工夫することで第二の磁場発生装置である磁場発生素子として兼用して使用することも可能である。この場合、磁性体試料を載置したＸＹテーブルを移動させることで、必要な範囲のＳＮ反転着磁が可能である。また、外部磁場発生器が基台に対して移動自在な構成であってもよい。
【００７８】
測定子を磁性体試料に対してＸＹＺ軸方向に駆動する構成は、図１の機構に限定されず、磁性体試料に対して測定子がＸＹＺ軸方向に相対移動可能な構成であればよい。
【符号の説明】
【００７９】
１ 基台
２ 固定フレーム
５ 磁性体試料
１０ ＸＹテーブル
２０ Ｚブロック
２１ Ｚｍ軸駆動系
３０ 一軸駆動機構
３１ 移動ヘッド
３５ 微動ユニット
３６ ホルダアーム
３７ ホルダベース
３８ サスペンション
３９ フレキシブル基板
４０ 測定子
４１，４２，４３ 凸部
４５ ＤＬＣ膜
５０ 外部磁場発生器（第一の磁場発生装置）
５５ 撮像装置
６０ リード素子
７０ ライト素子（第二の磁場発生装置）
８０ アライメント治具
８１ 磁性基準マーク
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平面部分を有する磁性体試料、例えば電子基板、板状磁性体などの平面部分に発生する絶対磁場強度、さらに必要ならば前記試料の保磁力を測定するための磁場検出装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子基板の漏れ磁場や板状磁性体の磁場分布などの測定にはホール素子やプローブ、磁気センサといった測定子を用いた磁気測定装置が用いられている。
【０００３】
磁場は磁性表面からの距離の２乗に反比例して弱くなり、同じく磁束は磁性表面から距離が離れる程拡散傾向にあるため、高精度高分解能で磁場を測定するには、測定子と被測定物を至近距離（望ましくはナノメータレベル）の距離で維持するのが望ましい。
【０００４】
また、評価用の磁場測定結果は、精度や分解能が良いだけでなく、絶対値で出力されることが望ましい。磁気センサに用いられる磁気抵抗素子は磁場−抵抗曲線が非線形であり、さらに個別の誤差がある。従って測定された値は物理量ではあるものの絶対値とは言えず、相応の誤差を有することを前提としなければならない問題がある。
【０００５】
さらに、磁場測定子だけではなく、磁場発生素子を併せ持つことで、試料の保磁力を測定可能とすることも要望されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１７５５７号公報
【特許文献２】特開２００８−５１７２８９号公報
【特許文献２】特開２０１０−９２５３２号公報
【０００７】
特許文献１は、「垂直磁気記録媒体におけるナノスケールの保磁力分布を映像化可能な磁気力顕微鏡を利用した垂直磁気記録媒体中の保磁力分布解析法並びにその解析装置を提供する」ことを目的とし、カンチレバー式の探針とカンチレバーの変位を測定するためのレーザ照射装置と大型のコイル及びポールピースにより磁界を発生させる構成である。この特許文献１に係るカンチレバー式の磁気測定は、試料とカンチレバーを一定間隔に維持するための形状測定モードが必要になるなど、装置が複雑化、大型化する傾向がある。
【０００８】
特許文献２は磁気抵抗センサーを用いた磁場測定方法及び磁場測定装置であり、その段落［０１００］には「電流発生器４０は、その後、磁場の傾斜をもたらすための、電流の傾斜を発生させるために用いられる。そして、各電流値について、磁気抵抗センサーの抵抗が測定装置５０により測定され、表が作成される。これにより、磁場の関数としての磁気抵抗の応答曲線が得られる。」とあり、即ち電流値（磁気）−抵抗値曲線は磁場の関数として成り立つことを示唆している。これらを利用して補正を行なうことが可能であると開示しているが、具体的アプリケーションについては開示されていない。
【０００９】
特許文献３は磁気特性検査方法及び装置であり、ここには薄膜ヘッド素子測定におけるローバー）上面の凸面加工（クラウン加工）に対して磁気センサの対向間隔を安定させるという手法が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明はこうした状況を認識してなされたものであり、被測定物としての平面部分を有する磁性体試料のサイズや移動による表面高さの変動に対して影響を受けることなく、前記試料の平面部分表面から測定子まで安定した微小距離（例えばナノメータレベル）を維持可能な、高精度、高分解能で、且つ測定子を校正することで絶対磁場を測定可能な磁場測定装置及び方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の態様は、平面部分を有する磁性体試料の前記平面部分の磁場を検出する磁場検出装置であって、
磁場を検出する測定子と、
前記試料に対して前記試料の前記平面部分と略平行に前記測定子を二方向に相対移動可能な第一の駆動手段と、
前記試料の前記平面部分に対して略垂直に前記測定子を一方向に相対移動可能な第二の駆動手段と、
既知磁場を発生させる少なくとも一つの磁場発生装置と、
前記測定子を前記磁場発生装置の既知磁場中に相対移動可能な第三の駆動手段とを備え、
前記測定子は、前記試料の前記平面部分の対向面に凸部を有し、前記凸部に少なくとも磁気検知素子が設けられ、前記凸部表面には保護膜が形成され、
前記測定子は、可撓性支持構造を介してホルダベースに取り付けられ、前記ホルダベースはホルダアームを介して第一、第二又は第三の駆動手段に連結されている。
【００１２】
前記第１の態様において、前記試料を載置して前記平面部分と略平行に二方向に前記測定子に対して相対移動可能な第四の駆動手段をさらに備え、前記試料の検出範囲は前記第四の駆動手段の移動範囲に含まれるとよい。
【００１３】
本発明の第２の態様も、平面部分を有する磁性体試料の前記平面部分の磁場を検出する磁場検出装置であって、
磁場を検出する測定子と、
前記試料を載置して前記平面部分と略平行に二方向に前記測定子に対して相対移動可能な第四の駆動手段と、
前記試料の前記平面部分に対して略垂直に前記測定子を一方向に相対移動可能な第二の駆動手段と、
既知磁場を発生させる少なくとも一つの磁場発生装置と、
前記測定子を前記磁場発生装置の既知磁場中に相対移動可能な第三の駆動手段とを備え、
前記測定子は、前記試料の前記平面部分の対向面に凸部を有し、前記凸部に少なくとも磁気検知素子が設けられ、前記凸部表面には保護膜が形成され、
前記測定子は、可撓性支持構造を介してホルダベースに取り付けられ、前記ホルダベースはホルダアームを介して第二又は第三の駆動手段に連結されている。
【００１４】
前記第２の態様において、前記試料に対して前記試料の前記平面部分と略平行に前記測定子を二方向に相対移動可能な第一の駆動手段をさらに備えてもよい。
【００１５】
前記第１又は第２の態様において、前記磁場発生装置のうち、第一の磁場発生装置である外部磁場発生器が前記磁性体試料の前記平面部分に磁場を印加してもよい。
【００１６】
前記第１又は第２の態様において、前記磁場発生装置のうち、第二の磁場発生装置である磁場発生素子が前記磁性体試料の前記平面部分に磁場を印加してもよい。
【００１７】
前記第１又は第２の態様において、前記磁場発生素子は前記測定子の前記凸部に在ってもよい。
【００１８】
前記第１又は第２の態様において、前記可撓性支持構造は、ホルダベースに重ねて配置された可撓性サスペンション及びフレキシブル基板とを有し、前記測定子は、前記フレキシブル基板に機械的に固定され、かつ電気的に接続されていてもよい。
【００１９】
前記第１の態様において、前記第一の駆動手段は、前記試料の前記平面部分における測定領域で前記測定子を相対移動させるものであってもよい。
【００２０】
前記第１の態様において、前記測定子を前記試料の前記測定領域に接触させた状態で、前記第一の駆動手段で相対移動させることで前記測定領域の磁場を測定してもよい。この場合、前記測定子の前記凸部表面の前記保護膜が前記試料に接触してもよい。
【００２１】
前記第２の態様において、前記第四の駆動手段は、前記試料の前記平面部分における測定領域で前記測定子を相対移動させるものであってもよい。
【００２２】
前記第２の態様において、前記測定子を前記試料の前記測定領域に接触させた状態で、前記第四の駆動手段で相対移動させることで前記測定領域の磁場を測定してもよい。この場合、前記測定子の前記凸部表面の前記保護膜が前記試料に接触してもよい。
【００２３】
前記第１又は第２の態様において、前記磁気検知素子は磁気抵抗素子であって、前記磁気抵抗素子の磁場−抵抗曲線を前記磁場発生装置による既知磁場を基準として校正してもよい。
【００２４】
前記第１又は第２の態様において、前記試料の前記平面部分の磁場に対して、前記磁場発生装置で発生させた磁場をさらに供与し、前記試料の磁場分布のＳ／Ｎ反転状態を前記磁気検出素子で測定することで、前記試料の保磁力を判定してもよい。
【００２５】
前記第１又は第２の態様において、前記磁性体試料の前記平面部分を撮像可能な撮像装置をさらに有し、前記撮像装置及び前記磁気検知素子双方で認識可能な磁性材料で形成された基準マークを有するアライメント治具を用いて、前記撮像装置と前記磁気検知素子のアライメントを校正してもよい。
【００２６】
本発明の第３の態様は、測定領域を含んだ平面部分を有する磁性体試料の前記測定領域の磁場を検出する磁場検出方法であって、
磁気検知素子を含む測定子を磁場発生装置の既知磁場中に相対移動して、前記磁場発生装置による既知磁場を基準に校正して校正情報を記憶する校正工程と、
前記試料の所定の測定領域に前記測定子を前記平面部分と略平行方向に相対移動させる移動工程と、
前記移動工程の後、前記所定の測定領域にて、前記測定子の前記試料の前記平面部分に延在した方向に位置決めする位置決め工程と、
前記測定子を前記試料に接触させ、前記磁気検知素子と前記試料との間隙を、前記試料の前記平面部分に対して略垂直方向に１０ｎｍ以内に保持する接触工程と、
前記間隙を維持した状態で、前記測定子を前記測定領域内で前記平面部分と略平行方向に相対移動させ、所定のピッチで前記試料の持つ磁場を測定する測定工程とを備える。
【００２７】
前記第３の態様において、前記測定領域は複数存在し、一つの測定領域の測定が終了した後、次の測定領域へ前記測定子を移動させる移動工程と、前記位置決め工程と、前記接触工程とを経た後、前記測定工程を実行してもよい。
【００２８】
本発明の第４の態様は、測定領域を含む平面部分を有する磁性体試料に一定の着磁を行った後、外部からさらに反対の磁場を付与し、前記測定領域の保磁力を検出する磁場検出方法であって、
前記一定の着磁を行ってある前記試料の前記測定領域に、磁場発生装置で前記反対の磁場を発生して前記試料を着磁する着磁工程と、
磁気検知素子を含む測定子を前記試料に接触させ、前記磁気検知素子と前記試料との間隙を、前記試料の前記平面部分に対して略垂直方向に１０ｎｍ以内に保持する接触工程と、
前記間隙を維持した状態で、前記測定子を前記測定領域内で前記平面部分と略平行方向に相対移動させ、所定のピッチで前記試料の持つ磁場を測定する測定工程とを備え、
前記磁場発生装置による着磁前の前記試料と着磁後の前記試料の磁区分布の比較を以って、前記試料の保磁力を導き出すものである。
【００２９】
前記第４の態様において、前記磁場発生装置としての磁場発生素子が前記測定子に設けられており、前記磁場発生素子と前記試料との間隙を、前記試料の前記平面部分に対して略垂直方向に１０ｎｍ以内に保持してもよい。
【００３０】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法やシステムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、磁気検出素子を有する測定子と、被測定物としての平面部分を有する磁性体試料との距離が微小値（例えばナノメータレベル）で安定維持できるので、面分解能が高い（例えばナノレベル）磁場測定が可能となる。さらに磁場発生装置を用いて、既知量の外部磁場に対する磁気検出素子の出力を測定し、校正情報として利用することで、磁場の絶対強度測定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る磁場検出装置及び方法の実施の形態を示す概略斜視図である。
【図２】被測定物としての平面部分を有する磁性体試料の斜視図である。
【図３Ａ】前記磁場検出装置における測定子の底面図である。
【図３Ｂ】前記測定子の一部を拡大して示す側面図である。
【図４】前記測定子のホルダベース及びホルダアームへの取付構造を示す分解斜視図である。
【図５】試料表面の状態に関わらず、測定子が有する磁気検出素子（リード素子）及び磁場発生素子（ライト素子）が一定至近距離を保つことを示す説明図である。
【図６Ａ】磁気検出素子として磁気抵抗素子（ＭＲ素子）を用いた場合の校正方法を示す説明図である。
【図６Ｂ】磁気検出素子として磁気抵抗素子を用いた場合の素子個体差の例を示す特性図である。
【図７Ａ】アライメント治具を用いて撮像装置（顕微鏡）と測定子との位置合わせを行う工程であって、撮像装置でアライメント治具の基準マークを撮像する工程の説明図である。
【図７Ｂ】アライメント治具を用いて撮像装置（顕微鏡）と測定子との位置合わせを行う工程であって、測定子でアライメント治具の基準マークを認識する工程の説明図である。
【図８】磁性体試料の着磁状態例を示す拡大写真図である。
【図９】磁性体試料の磁場測定フローを示すフローチャートである。
【図１０】磁性体試料の着磁及び反転着磁状態例を示す拡大写真図である。
【図１１】磁性体試料の保磁力測定フローを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。なお、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
【００３４】
図１は本発明に係る磁場検出装置の全体構成を示す。この図において、Ｘｔ軸方向（図示のＸＹＺ直交３軸のうちのＸ軸に平行）に摺動自在なＸテーブル１１と、Ｘテーブル１１上に配されてＹｔ軸（ＸＹＺ直交３軸のうちのＹ軸に平行）方向に摺動自在なＹテーブル１２とを有するＸＹテーブル１０が第四の駆動手段として基台１上に設置されており、Ｙテーブル１２上に平面部分を有する磁性体試料５が位置決め固定されている。この結果、磁性体試料５はＸＹ平面内で移動自在である。ＸＹテーブル１０の駆動方式は例えばサーボモータでボールネジを回転駆動するものでもよく、リニアモータであればなお良い。実効ストロークは例えば１００×１００ｍｍである。位置決め分解能は例えば１０ｎｍ程度である。ＸＹテーブル１０の移動ストロークは試料の測定領域をカバーするよう設定すれば良い。これにより、試料中の複数の測定領域が多い場合、或いは測定領域そのものが広大であっても対処が可能である。
【００３５】
基台１には固定フレーム２が立設固定されており、固定フレーム２の前面にＺｍ軸方向（ＸＹＺ直交３軸のうちのＺ軸に平行）に摺動自在にＺブロック２０が取り付けられている。Ｚブロック２０は固定フレーム２の背後に設けられた第二の駆動手段としてのＺｍ軸駆動系２１にて昇降駆動される。Ｚブロック２０には第三の駆動手段として横長の一軸駆動機構３０が取り付けられており、一軸駆動機構３０が有する移動ヘッド３１はＸｍ軸方向（ＸＹＺ直交３軸のうちのＸ軸に平行）に摺動自在である。この結果、移動ヘッド３１はＸｍ軸及びＺｍ軸方向に移動自在となる。Ｚｍ軸駆動系２１及び一軸駆動機構３０の駆動方式は例えばサーボモータでボールネジを回転駆動するものである。
【００３６】
移動ヘッド３１の下方には第一の駆動手段としての微動ユニット３５が固定され、微動ユニット３５によりＸｐ軸及びＹｐ軸方向（それぞれＸＹＺ直交３軸のうちのＸ軸及びＹ軸に平行）に微小駆動されるホルダアーム３６の先端に、ホルダベース３７が固着されている（あるいはホルダアーム３６とホルダベース３７とが一体品として形成されている）。ホルダベース３７の底面側には図３Ａ、図３Ｂ、図４及び図５に示す測定子４０が取り付けられている。測定子４０及びその取付構造については後述する。
【００３７】
前記磁性体試料５の平面部分は、例えば図２のように１乃至複数の測定領域６となっている。前記微動ユニット３５は、例えばピエゾ素子（圧電素子）を用いたピエゾアクチュエータであり、高分解能のピエゾＸ駆動（Ｘｐ軸方向）及びピエゾＹ駆動（Ｙｐ軸方向）が可能で、試料５の測定領域６内で測定子４０を移動させるものである。移動ストローク（実効ストローク）は例えば０．３×０．３ｍｍ（３００×３００μｍ）だが、これに制限されない。位置決め分解能は１ｎｍである。
【００３８】
第一の磁場発生装置である外部磁場発生器５０は磁気ヨーク５１に所定の巻線（図示せず）を施したものであり、所定の外部磁場を発生可能で、基台１上に固定配置されている。一軸駆動機構３０が有する移動ヘッド３１は、少なくとも測定子４０が外部磁場発生器５０の既知磁場中に入る位置（図１の仮想線位置）から、磁性体試料５の平面部分上方に至るまでＸｍ軸方向に移動できるものである。
【００３９】
撮像装置（顕微鏡）５５は、基台１側に固定されていて、磁性体試料５を上方より撮像するものであり、その光軸はＺ軸に平行である。この撮像装置５５は磁性体試料５と測定子４０の位置決めのため、磁性体試料５に形成された光学的基準マーク（不図示）を撮像し、その画像データを制御装置（不図示）に伝送するものである。撮像装置５５は、例えば視野が１×０．７５ｍｍ、解像度は６４０×４８０ピクセルである。
【００４０】
前記光学的基準マークは例えば図２に示す磁性体試料５の各測定領域６に設けられていてもよい。
【００４１】
図３Ａ、図３Ｂに示すように、測定子４０は方形チップの底面部（試料５に対面する側）に三箇所の凸部４１，４２，４３を形成し、さらに凸部４１，４２，４３の表面（少なくとも底面）に耐摩耗性の非磁性保護膜としてＤＬＣ（Diamond-Like Carbon）膜４５を設けたものである。例えば、凸部４１，４２，４３は二等辺三角形又は正三角形の頂点にそれぞれ位置する配置であり、二等辺が交わる頂点に位置する凸部４１に、図３Ｂの拡大部分に示すように磁気検知素子としてのリード素子６０と第二の磁場発生装置としてのライト素子７０とが配設されている。ここでは磁性体試料５の表面の磁場を測定するリード素子６０として磁気抵抗素子（ＭＲ素子）を用いている。また、ライト素子７０はギャップを有する磁気コアに巻線を施した書込用磁気ヘッドと同様の構造であり、所定（既知）の磁場を発生させることで、磁性体試料５を着磁することが可能である。電流値を変え、発生磁場強度を変更することにより試料５の保磁力（保磁場）の測定などを行うことが可能である。
【００４２】
なお、凸部４１，４２，４３の形成は、例えば方形チップの底面部をドライエッチングして凸部４１，４２，４３となる部分のみを残すことにより行うことができる。測定子４０の底面側には当初から形成されていたＤＬＣ膜４５が所定厚みで残される。但し、エッチング後にＤＬＣ膜４５を所定厚みで形成してもよい。各々の凸部４１，４２，４３にＤＬＣ膜４５を積層した部分が磁性体試料５に接触するガードパッドとして機能する。測定子４０は磁性体試料５の平面部分に接触させた状態で、内蔵するリード素子６０による磁場検出及び内蔵する第二の磁場発生装置であるライト素子７０による着磁を行うことを想定しており、ＤＬＣ膜４５の膜厚がリード素子６０及びライト素子７０と磁性体試料５との距離を規定することになる。ここでは、高分解能の磁場検出を目的とするため、ＤＬＣ膜４５の膜厚は１０ｎｍ以下に設定することが好ましい。そうすれば、磁性体試料５の表面に対して略垂直方向に１０ｎｍ以内にリード素子６０及びライト素子７０を近接保持できることになる。
【００４３】
前記測定子４０は、可撓性支持構造を介してホルダベース３７に取り付けられる。図４は可撓性支持構造を利用した測定子４０のホルダベース３７への取付構造の一例あり、微動ユニット３５で駆動されるホルダアーム３６（剛性を有する）の先端側に、剛性を有するホルダベース３７が固着され、可撓性サスペンション３８及びフレキシブル基板３９を介して測定子４０が取り付けられている（図４では試料５に対向する面が上向きとして図示されている）。すなわち、可撓性サスペンション３８とフレキシブル基板３９は一方の縁部がホルダベース３７上に順次重ねられて固定され、フレキシブル基板３９上に測定子４０が機械的に固着され、かつフレキシブル基板３９の導体パターンに電気的に接続されている。
【００４４】
可撓性ホルダ部材３８は、所要の切欠を形成することで、周縁部に部分的（放射状）に繋がった円形リング部３８ａ、及び円形リング部３８ａに部分的（放射状）に繋がったその内側の円板部３８ｂを有している。円板部３８ｂにはフレキシブル基板３９側に向いた突起（ディンプル）３８ｃが形成されている。突起３８ｃは可撓性ホルダ部材３８の可撓性によってＺ方向にのみ移動自在である。ホルダベース３７は可撓性ホルダ部材３８の動きを妨げないように凹部３７ａを有する。
【００４５】
フレキシブル基板３９にも同様の切欠が形成されることで、突起３８ｃに当接する測定子配置領域３９ａが区画され、ここに測定子４０が突起３８ｃの真上位置となるように固着されている。つまり、測定子４０はＺ方向、及びピッチＰｘ、ロールＲｙ方向にフロート自在に支持される。
【００４６】
上述したように、測定子４０が、三箇所のガードパッド（各々の凸部４１，４２，４３にＤＬＣ膜４５を積層した部分）と、図４の可撓性サスペンション構造とを具備することによって、図５に示すように、磁性体試料５の表面形状に関わらず、磁性体試料５の表面形状に追従し、かつ接触状態を維持して任意の姿勢を取り得る。また、測定子４０内のリード素子６０及びライト素子７０はＤＬＣ膜４５の微小厚みを介して磁性体試料５の表面に対向することになり、つまり一定至近距離を保つため、磁場測定の安定性及び測定精度の向上を図ることができる。
【００４７】
図６Ａはリード素子６０が磁気抵抗素子であるときの、外部磁場発生器５０による磁気抵抗素子の校正方法の一例を示す。図１の外部磁場発生器５０に所定（既知）の磁場ｈ０を発生させ、図１仮想線に示すように磁場ｈ０内に測定子４０を置くことで、測定子４０の出力値ｒ０を読み取り、所定の磁気抵抗素子の特性として記憶する。図６Ａでは、例えば既知の磁場ｈ１，ｈ２，ｈ３，ｈ４，ｈ５，ｈ６に対応する出力値ｒ１，ｒ２，ｒ３，ｒ４，ｒ５，ｒ６をそれぞれプロットして磁気抵抗素子の特性曲線（磁場−抵抗曲線）を得ている。但し、校正ポイントは６個に限らない。
【００４８】
図６Ｂに示すように、従来は、磁気検知素子に磁気抵抗素子を使用した場合、個体によって出力値に差が現れる。図示の場合、第１素子では磁場ｈｘのときの抵抗がｒｘ１であるのに対し、第２素子では磁場ｈｘのときの抵抗が異なる抵抗値ｒｘ２となっている。この個体差のために、測定時の出力の値を磁場に展開しても絶対的な磁場の値はわからなかった。これを図６Ａのように事前に所定磁場ｈ０における磁気抵抗素子の出力ｒ０をプロットし、磁場−抵抗曲線を外部磁場発生器による既知磁場を基準として校正しておけば、測定時には、得られた出力値ｒｘに対応する磁場強度ｈｘを読み出すことで絶対磁場強度を得ることが出来る。外部磁場発生器５０の発生磁場強度は例えば５ｋＯｅ程度以下である。
【００４９】
図７Ａ及び図７Ｂは、測定子４０による測定位置を校正するために、アライメント治具８０を用いて撮像装置（顕微鏡）５５と測定子４０の位置合わせを行なう工程を示す。アライメント治具８０は、ガラス等の基板にパーマロイやニッケルなどの磁性材料で磁性基準マーク８１（図では十字）を成膜して形成したものである。磁性基準マーク８１は光学的、磁気的両方で認識可能なものであれば良い。
【００５０】
具体的には、図７Ａのように撮像装置５５でアライメント治具８０（例えば図１のＸＹテーブル１０上に載置）を撮像し、撮像装置５５の座標（１）における磁性基準マーク８１の位置を任意の画像処理方法にて記録する。図７Ａでは説明を容易とするために、撮像装置５５の視野中心に磁性基準マーク８１を合致させている。続いて図７Ｂのようにリード素子６０を有する測定子４０でアライメント治具８０の磁性基準マーク８１を走査し、基準マーク８１の位置を認識して、測定子４０の持つ座標（２）に記録する。上記２つの基準マークの位置を一致させた時の座標（１）と座標（２）の位置関係を算出し、何れかの座標を基準として位置校正を行なう。一般には撮像装置の座標（１）を基準として、測定子４０によって測定された磁場の位置をオフセットすることで、磁場測定位置のＸＹデータとする。
【００５１】
次に、上記磁場検出装置を用いて、平面部分を有する磁性体試料５の測定領域６の磁場を検出する磁場測定動作フローを説明する。
【００５２】
図８は測定対象となる磁性体試料５の測定領域の磁区状態の例示であり、右側は１×１ｍｍの範囲、左側はその一部を拡大した５×５μｍの範囲を示す。
【００５３】
図９において、ステップ（step）１では測定子４０（つまり測定子が内蔵するリード素子６０）の校正が終了しているかどうか判断する。校正が必要であれば、図１のＺｍ軸駆動系２１により磁性体試料５に対して上昇位置とされた移動ヘッド３１が、一軸駆動機構３０によりＸｍ軸方向に駆動され、仮想線で示される外部磁場発生器５０のヨーク間にホルダベース３７及び測定子４０を位置させる（ステップ１０）。この位置にて、既知量である所定磁場を測定子４０が内蔵するリード素子６０に印加し、図６にて説明した方法により既知磁場を基準に校正してリード素子６０の校正情報を図示しない制御部に記憶する（ステップ１１）。
【００５４】
測定子４０の校正が終了したら、ステップ２の「ＸＹテーブル移動」を行う。つまり、ＸＹテーブル１０のＸｔ軸、Ｙｔ軸を駆動して、今回の測定対象となる磁性体試料５の測定領域６上に撮像装置５５が位置するように試料５を移動させる。次いで、ステップ３において、Ｘｔ軸、Ｙｔ軸位置を微調整して図７Ａのように撮像装置５５の真下に基準マーク８１が来るように位置決めするとともに、撮像装置５５にて測定対象となる測定領域６に対応した基準マーク８１を撮像する。その後、測定子４０を一軸駆動機構３０により磁性体試料５上の測定領域６を測定するための所定位置に戻す（ステップ４）。
【００５５】
ステップ５では、Ｚｍ軸駆動系２１によってＺブロック２０を下降させることで、測定子４０を下降させて磁性体試料５の測定領域６に接触させ、この状態でＺｍ軸駆動系２１は停止する。
【００５６】
撮像した画像データを用いて測定領域６にて、測定子４０をＸＹテーブル１０でＸｔ軸、Ｙｔ軸方向に微小移動（試料５の平面部分に延在した方向に移動）して位置決めする（ステップ６）。なお、ステップ６で始めに位置決めされた測定子４０のＸＹ軸方向の位置が後工程のＸｔ、Ｙｔ軸移動の基準となる。
【００５７】
ステップ６でＸＹテーブル１０によるＸｔ軸及びＹｔ軸方向の動作で測定子４０のとの相対的移動を行った後、ステップ７の「磁場測定」、すなわちリード素子６０による磁場測定を行う。ステップ６及びステップ７は測定領域６内において所定のピッチで測定位置を変更して複数回行う。
【００５８】
ステップ８で「測定領域の測定終了」と判断されたら、Ｚｍ軸駆動系２１によって測定子４０を上昇させて磁性体試料５に対して非接触状態に戻す。
【００５９】
一度に広域の測定領域６を測定する場合等は、図９のフローチャートの動作でよいが、測定領域６が複数ある場合には、図９の動作フローに加えて全測定領域の測定終了かどうかの判断を行い、全測定領域の測定終了でなければ、全測定領域の測定終了となるまで、図９のステップ２〜ステップ９を、各測定領域に対して実行すればよい。また、図９ではＸＹテーブル１０によるＸｔ軸及びＹｔ軸方向の動作により、測定領域６内において所定のピッチで測定位置を変更して複数回測定を行うものとしたが、ＸＹテーブル１０の代わりに第一の駆動手段としての微動ユニット３５で測定子４０をＸｐ軸及びＹｐ軸方向に微小駆動することで、ステップ６を実行してもよい。
【００６０】
なお、リード素子６０による磁場測定結果は、測定位置情報とともに制御装置に出力されて記憶され、制御装置では記憶されたリード素子６０の校正情報を基に磁場測定結果を補正して、絶対磁場強度を得る。
【００６１】
次に、上記磁場検出装置を用いて、測定領域を含む平面部分を有する磁性体試料に一定の着磁を行った後、外部からさらに反対の磁場を付与し、前記測定領域の保磁力を検出する測定動作フローを説明する。
【００６２】
図１０は測定対象となる磁性体試料５の測定領域（１０×１０μｍ）の磁区状態の例示であり、左側は着磁前、中央は着磁後、右側はＳＮ反転着磁後の状態である。中央の着磁後の磁区状態に対して、右側のＳＮ反転着磁後に磁区変化が確認できた時の磁場強度が磁性体試料５の保磁力となる。
【００６３】
図１１の保磁力測定動作フローでは、磁性体試料５は予め試料に垂直な一方向に着磁処理が施されている（図１０の中央の着磁状態にある）ものとし、測定子４０が内蔵するライト素子７０は、その着磁処理後の磁性体試料５に対してＳＮ反転着磁を行うものとする。まず、ステップ２１「ＸＹテーブル測定領域間移動」では、ＸＹテーブル１０のＸｔ軸、Ｙｔ軸を駆動して今回の測定対象となる磁性体試料５の測定領域６上に撮像装置５５が位置するように試料５を移動させる。次いで、ステップ２２において、Ｘｔ軸、Ｙｔ軸位置を微調整して図７Ａのように撮像装置５５の真下に基準マーク８１が来るように位置決めするとともに、撮像装置５５にて測定対象となる測定領域６に対応した基準マーク８１を撮像する。その後、測定子４０を一軸駆動機構３０により磁性体試料５上の測定領域６を測定するための所定位置に戻す（ステップ２３）。
【００６４】
ステップ２４では、Ｚｍ軸駆動系２１によってＺブロック２０を下降させることで、測定子４０を下降させて磁性体試料５の測定領域６に接触させ、この状態でＺｍ軸駆動系２１は停止する。
【００６５】
撮像した画像データを用いて測定領域６にて、測定子４０をＸＹテーブル１０でＸｔ軸、Ｙｔ軸方向に微小移動（試料５の平面部分に延在した方向に移動）して位置決めする（ステップ２５）。なお、ステップ２５で始めに位置決めされた測定子４０のＸＹ軸方向の位置が後工程のＸｔ、Ｙｔ軸移動の基準となる。
【００６６】
ステップ２５でＸＹテーブル１０によるＸｔ軸及びＹｔ軸方向の動作で測定子４０のとの相対的移動を行った後、ステップ２６の「着磁」、すなわち磁場発生装置としてのライト素子７０による着磁を行う。ステップ２５及びステップ２６は測定領域６内において所定のピッチで着磁位置を変更して複数回行う。
【００６７】
ステップ２７で「着磁領域の着磁終了」と判断されたら、ライト素子７０によって着磁された領域に対して図９のステップ１からステップ１１の磁場測定動作フローを実行し、ステップ２８にて「磁区変化」の有無を判断する。
【００６８】
磁区変化が確認できなかった場合には、ステップ２９の「測定子上昇・停止」を経て、ステップ３０の「着磁（磁場発生装置）電流増加」を実行し、ステップ２１からステップ２８を実行して着磁領域の着磁を終了させ、ステップ１からステップ１１の磁場測定動作フローを実行する。この動作はステップ２８で磁区変化が確認されるまで繰り返し行う。ＳＮ反転着磁前の磁区状態とＳＮ反転着磁後の磁区状態との比較によって磁区変化が確認できたときの磁場強度が磁性体試料５の保磁力となる。前記ＳＮ反転着磁前の磁区状態とＳＮ反転着磁後の磁区状態との比較は、制御装置において、ＳＮ反転着磁前のリード素子６０による磁場測定結果と、ＳＮ反転着磁後のリード素子６０による磁場測定結果とを対比することで実行できる。
【００６９】
なお、測定領域６が複数ある場合、図１１の動作を各測定領域毎に繰り返して行ってもよい。あるいは全測定領域についてライト素子７０による着磁を行った後、全測定領域の測定終了となるまで、図９のステップ２〜ステップ９を、各測定領域に対して実行してもよい。
【００７０】
本実施の形態によれば、下記の効果を奏することができる。
【００７１】
(1) リード素子６０を有する測定子４０と、被測定物としての平面部分を有する磁性体試料５との距離が微小値（例えばナノメータレベル）で安定維持できるので、面分解能が高く（例えばナノレベル）で、広い測定範囲（例えば１００平方ミリメートル）を測定可能となる。
【００７２】
(2) 外部磁場発生器５０を用いて、既知量の外部磁場に対するリード素子６０の出力を測定し、校正情報として利用することで、磁場の絶対強度測定が可能となる。
【００７３】
(3) 磁性体試料５に対する着磁機能を有するライト素子７０を具備しているので、磁性体試料５のＳＮ反転着磁前の磁区状態とライト素子７０によるＳＮ反転着磁後の磁区状態との比較によって磁区変化が確認できたときの磁場強度から磁性体試料５の保磁力を測定できる。
【００７４】
(4) 磁性体試料５を高分解能のＸＹデーブル１０上に載置しており、大面積の磁性体試料５の測定にも利用できる。
【００７５】
以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。以下、変形例について触れる。
【００７６】
磁性体試料をＳＮ反転着磁するための磁場発生素子は、実施の形態では測定子に設けたが、測定子とは別にホルダアームに大型の磁場発生素子を取り付けても良い。ＳＮ反転着磁自体は広い面積で行っても差し支えない。
【００７７】
さらに、第一の磁場発生装置である外部磁場発生器の形状を工夫することで第二の磁場発生装置である磁場発生素子として兼用して使用することも可能である。この場合、磁性体試料を載置したＸＹテーブルを移動させることで、必要な範囲のＳＮ反転着磁が可能である。また、外部磁場発生器が基台に対して移動自在な構成であってもよい。
【００７８】
測定子を磁性体試料に対してＸＹＺ軸方向に駆動する構成は、図１の機構に限定されず、磁性体試料に対して測定子がＸＹＺ軸方向に相対移動可能な構成であればよい。
【符号の説明】
【００７９】
１ 基台
２ 固定フレーム
５ 磁性体試料
１０ ＸＹテーブル
２０ Ｚブロック
２１ Ｚｍ軸駆動系
３０ 一軸駆動機構
３１ 移動ヘッド
３５ 微動ユニット
３６ ホルダアーム
３７ ホルダベース
３８ サスペンション
３９ フレキシブル基板
４０ 測定子
４１，４２，４３ 凸部
４５ ＤＬＣ膜
５０ 外部磁場発生器（第一の磁場発生装置）
５５ 撮像装置
６０ リード素子
７０ ライト素子（第二の磁場発生装置）
８０ アライメント治具
８１ 磁性基準マーク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面部分を有する磁性体試料の前記平面部分の磁場を検出する磁場検出装置であって、
磁場を検出する測定子と、
前記試料に対して前記試料の前記平面部分と略平行に前記測定子を二方向に相対移動可能な第一の駆動手段と、
前記試料の前記平面部分に対して略垂直に前記測定子を一方向に相対移動可能な第二の駆動手段と、
既知磁場を発生させる少なくとも一つの磁場発生装置と、
前記測定子を前記磁場発生装置の既知磁場中に相対移動可能な第三の駆動手段とを備え、
前記測定子は、前記試料の前記平面部分の対向面に凸部を有し、前記凸部に少なくとも磁気検知素子が設けられ、前記凸部表面には保護膜が形成され、
前記測定子は、可撓性支持構造を介してホルダベースに取り付けられ、前記ホルダベースはホルダアームを介して第一、第二又は第三の駆動手段に連結されていることを特徴とする磁場検出装置。
【請求項２】
前記試料を載置して前記平面部分と略平行に二方向に前記測定子に対して相対移動可能な第四の駆動手段をさらに備え、前記試料の検出範囲は前記第四の駆動手段の移動範囲に含まれる、請求項１に記載の磁場検出装置。
【請求項３】
平面部分を有する磁性体試料の前記平面部分の磁場を検出する磁場検出装置であって、
磁場を検出する測定子と、
前記試料を載置して前記平面部分と略平行に二方向に前記測定子に対して相対移動可能な第四の駆動手段と、
前記試料の前記平面部分に対して略垂直に前記測定子を一方向に相対移動可能な第二の駆動手段と、
既知磁場を発生させる少なくとも一つの磁場発生装置と、
前記測定子を前記磁場発生装置の既知磁場中に相対移動可能な第三の駆動手段とを備え、
前記測定子は、前記試料の前記平面部分の対向面に凸部を有し、前記凸部に少なくとも磁気検知素子が設けられ、前記凸部表面には保護膜が形成され、
前記測定子は、可撓性支持構造を介してホルダベースに取り付けられ、前記ホルダベースはホルダアームを介して第二又は第三の駆動手段に連結されていることを特徴とする磁場検出装置。
【請求項４】
前記試料に対して前記試料の前記平面部分と略平行に前記測定子を二方向に相対移動可能な第一の駆動手段をさらに備える、請求項３に記載の磁場検出装置。
【請求項５】
前記磁場発生装置のうち、第一の磁場発生装置である外部磁場発生器が前記磁性体試料の前記平面部分に磁場を印加する、請求項１又は３に記載の磁場検出装置。
【請求項６】
前記磁場発生装置のうち、第二の磁場発生装置である磁場発生素子が前記磁性体試料の前記平面部分に磁場を印加する、請求項１又は３に記載の磁場検出装置。
【請求項７】
前記磁場発生素子は前記測定子の前記凸部に在る、請求項６に記載の磁場検出装置。
【請求項８】
前記可撓性支持構造は、ホルダベースに重ねて配置された可撓性サスペンション及びフレキシブル基板とを有し、前記測定子は、前記フレキシブル基板に機械的に固定され、かつ電気的に接続されている、請求項１乃至７のいずれか一つに記載の磁場検出装置。
【請求項９】
前記第一の駆動手段は、前記試料の前記平面部分における測定領域で前記測定子を相対移動させる、請求項１又は２に記載の磁場検出装置。
【請求項１０】
前記測定子を前記試料の前記測定領域に接触させた状態で、前記第一の駆動手段で相対移動させることで前記測定領域の磁場を測定する、請求項９に記載の磁場検出装置。
【請求項１１】
前記第四の駆動手段は、前記試料の前記平面部分における測定領域で前記測定子を相対移動させる、請求項３又は４に記載の磁場検出装置。
【請求項１２】
前記測定子を前記試料の前記測定領域に接触させた状態で、前記第四の駆動手段で相対移動させることで前記測定領域の磁場を測定する、請求項１１に記載の磁場検出装置。
【請求項１３】
前記測定子の前記凸部表面の前記保護膜が前記試料に接触する、請求項１０又は１２に記載の磁場検出装置。
【請求項１４】
前記磁気検知素子は磁気抵抗素子であって、前記磁気抵抗素子の磁場−抵抗曲線を前記磁場発生装置による既知磁場を基準として校正する、請求項１乃至１３のいずれか一つに記載の磁場検出装置。
【請求項１５】
前記試料の前記平面部分の磁場に対して、前記磁場発生装置で発生させた磁場をさらに供与し、前記試料の磁場分布のＳ／Ｎ反転状態を前記磁気検出素子で測定することで、前記試料の保磁力を判定する請求項１乃至１４のいずれか一つに記載の磁場検出装置。
【請求項１６】
前記磁性体試料の前記平面部分を撮像可能な撮像装置をさらに有し、前記撮像装置及び前記磁気検知素子双方で認識可能な磁性材料で形成された基準マークを有するアライメント治具を用いて、前記撮像装置と前記磁気検知素子のアライメントを校正する、請求項１乃至１５のいずれか一つに記載の磁場検出装置。
【請求項１７】
測定領域を含んだ平面部分を有する磁性体試料の前記測定領域の磁場を検出する磁場検出方法であって、
磁気検知素子を含む測定子を磁場発生装置の既知磁場中に相対移動して、前記磁場発生装置による既知磁場を基準に校正して校正情報を記憶する校正工程と、
前記試料の所定の測定領域に前記測定子を前記平面部分と略平行方向に相対移動させる移動工程と、
前記移動工程の後、前記所定の測定領域にて、前記測定子の前記試料の前記平面部分に延在した方向に位置決めする位置決め工程と、
前記測定子を前記試料に接触させ、前記磁気検知素子と前記試料との間隙を、前記試料の前記平面部分に対して略垂直方向に１０ｎｍ以内に保持する接触工程と、
前記間隙を維持した状態で、前記測定子を前記測定領域内で前記平面部分と略平行方向に相対移動させ、所定のピッチで前記試料の持つ磁場を測定する測定工程とを備えることを特徴とする磁場検出方法。
【請求項１８】
前記測定領域は複数存在し、
一つの測定領域の測定が終了した後、次の測定領域へ前記測定子を移動させる移動工程と、前記位置決め工程と、前記接触工程とを経た後、前記測定工程を実行する請求項１７に記載の磁場検出方法。
【請求項１９】
測定領域を含む平面部分を有する磁性体試料に一定の着磁を行った後、外部からさらに反対の磁場を付与し、前記測定領域の保磁力を検出する磁場検出方法であって、
前記一定の着磁を行ってある前記試料の前記測定領域に、磁場発生装置で前記反対の磁場を発生して前記試料を着磁する着磁工程と、
磁気検知素子を含む測定子を前記試料に接触させ、前記磁気検知素子と前記試料との間隙を、前記試料の前記平面部分に対して略垂直方向に１０ｎｍ以内に保持する接触工程と、
前記間隙を維持した状態で、前記測定子を前記測定領域内で前記平面部分と略平行方向に相対移動させ、所定のピッチで前記試料の持つ磁場を測定する測定工程とを備え、
前記磁場発生装置による着磁前の前記試料と着磁後の前記試料の磁区分布の比較を以って、前記試料の保磁力を導き出すことを特徴とする磁場検出方法。
【請求項２０】
前記磁場発生装置としての磁場発生素子が前記測定子に設けられており、前記磁場発生素子と前記試料との間隙を、前記試料の前記平面部分に対して略垂直方向に１０ｎｍ以内に保持する、請求項１９に記載の磁場検出方法。
【請求項１】
平面部分を有する磁性体試料の前記平面部分の磁場を検出する磁場検出装置であって、
磁場を検出する測定子と、
前記試料に対して前記試料の前記平面部分と略平行に前記測定子を二方向に相対移動可能な第一の駆動手段と、
前記試料の前記平面部分に対して略垂直に前記測定子を一方向に相対移動可能な第二の駆動手段と、
既知磁場を発生させる少なくとも一つの磁場発生装置と、
前記測定子を前記磁場発生装置の既知磁場中に相対移動可能な第三の駆動手段とを備え、
前記測定子は、前記試料の前記平面部分の対向面に凸部を有し、前記凸部に少なくとも磁気検知素子が設けられ、前記凸部表面には保護膜が形成され、
前記測定子は、可撓性支持構造を介してホルダベースに取り付けられ、前記ホルダベースはホルダアームを介して第一、第二又は第三の駆動手段に連結されていることを特徴とする磁場検出装置。
【請求項２】
前記試料を載置して前記平面部分と略平行に二方向に前記測定子に対して相対移動可能な第四の駆動手段をさらに備え、前記試料の検出範囲は前記第四の駆動手段の移動範囲に含まれる、請求項１に記載の磁場検出装置。
【請求項３】
平面部分を有する磁性体試料の前記平面部分の磁場を検出する磁場検出装置であって、
磁場を検出する測定子と、
前記試料を載置して前記平面部分と略平行に二方向に前記測定子に対して相対移動可能な第四の駆動手段と、
前記試料の前記平面部分に対して略垂直に前記測定子を一方向に相対移動可能な第二の駆動手段と、
既知磁場を発生させる少なくとも一つの磁場発生装置と、
前記測定子を前記磁場発生装置の既知磁場中に相対移動可能な第三の駆動手段とを備え、
前記測定子は、前記試料の前記平面部分の対向面に凸部を有し、前記凸部に少なくとも磁気検知素子が設けられ、前記凸部表面には保護膜が形成され、
前記測定子は、可撓性支持構造を介してホルダベースに取り付けられ、前記ホルダベースはホルダアームを介して第二又は第三の駆動手段に連結されていることを特徴とする磁場検出装置。
【請求項４】
前記試料に対して前記試料の前記平面部分と略平行に前記測定子を二方向に相対移動可能な第一の駆動手段をさらに備える、請求項３に記載の磁場検出装置。
【請求項５】
前記磁場発生装置のうち、第一の磁場発生装置である外部磁場発生器が前記磁性体試料の前記平面部分に磁場を印加する、請求項１又は３に記載の磁場検出装置。
【請求項６】
前記磁場発生装置のうち、第二の磁場発生装置である磁場発生素子が前記磁性体試料の前記平面部分に磁場を印加する、請求項１又は３に記載の磁場検出装置。
【請求項７】
前記磁場発生素子は前記測定子の前記凸部に在る、請求項６に記載の磁場検出装置。
【請求項８】
前記可撓性支持構造は、ホルダベースに重ねて配置された可撓性サスペンション及びフレキシブル基板とを有し、前記測定子は、前記フレキシブル基板に機械的に固定され、かつ電気的に接続されている、請求項１乃至７のいずれか一つに記載の磁場検出装置。
【請求項９】
前記第一の駆動手段は、前記試料の前記平面部分における測定領域で前記測定子を相対移動させる、請求項１又は２に記載の磁場検出装置。
【請求項１０】
前記測定子を前記試料の前記測定領域に接触させた状態で、前記第一の駆動手段で相対移動させることで前記測定領域の磁場を測定する、請求項９に記載の磁場検出装置。
【請求項１１】
前記第四の駆動手段は、前記試料の前記平面部分における測定領域で前記測定子を相対移動させる、請求項３又は４に記載の磁場検出装置。
【請求項１２】
前記測定子を前記試料の前記測定領域に接触させた状態で、前記第四の駆動手段で相対移動させることで前記測定領域の磁場を測定する、請求項１１に記載の磁場検出装置。
【請求項１３】
前記測定子の前記凸部表面の前記保護膜が前記試料に接触する、請求項１０又は１２に記載の磁場検出装置。
【請求項１４】
前記磁気検知素子は磁気抵抗素子であって、前記磁気抵抗素子の磁場−抵抗曲線を前記磁場発生装置による既知磁場を基準として校正する、請求項１乃至１３のいずれか一つに記載の磁場検出装置。
【請求項１５】
前記試料の前記平面部分の磁場に対して、前記磁場発生装置で発生させた磁場をさらに供与し、前記試料の磁場分布のＳ／Ｎ反転状態を前記磁気検出素子で測定することで、前記試料の保磁力を判定する請求項１乃至１４のいずれか一つに記載の磁場検出装置。
【請求項１６】
前記磁性体試料の前記平面部分を撮像可能な撮像装置をさらに有し、前記撮像装置及び前記磁気検知素子双方で認識可能な磁性材料で形成された基準マークを有するアライメント治具を用いて、前記撮像装置と前記磁気検知素子のアライメントを校正する、請求項１乃至１５のいずれか一つに記載の磁場検出装置。
【請求項１７】
測定領域を含んだ平面部分を有する磁性体試料の前記測定領域の磁場を検出する磁場検出方法であって、
磁気検知素子を含む測定子を磁場発生装置の既知磁場中に相対移動して、前記磁場発生装置による既知磁場を基準に校正して校正情報を記憶する校正工程と、
前記試料の所定の測定領域に前記測定子を前記平面部分と略平行方向に相対移動させる移動工程と、
前記移動工程の後、前記所定の測定領域にて、前記測定子の前記試料の前記平面部分に延在した方向に位置決めする位置決め工程と、
前記測定子を前記試料に接触させ、前記磁気検知素子と前記試料との間隙を、前記試料の前記平面部分に対して略垂直方向に１０ｎｍ以内に保持する接触工程と、
前記間隙を維持した状態で、前記測定子を前記測定領域内で前記平面部分と略平行方向に相対移動させ、所定のピッチで前記試料の持つ磁場を測定する測定工程とを備えることを特徴とする磁場検出方法。
【請求項１８】
前記測定領域は複数存在し、
一つの測定領域の測定が終了した後、次の測定領域へ前記測定子を移動させる移動工程と、前記位置決め工程と、前記接触工程とを経た後、前記測定工程を実行する請求項１７に記載の磁場検出方法。
【請求項１９】
測定領域を含む平面部分を有する磁性体試料に一定の着磁を行った後、外部からさらに反対の磁場を付与し、前記測定領域の保磁力を検出する磁場検出方法であって、
前記一定の着磁を行ってある前記試料の前記測定領域に、磁場発生装置で前記反対の磁場を発生して前記試料を着磁する着磁工程と、
磁気検知素子を含む測定子を前記試料に接触させ、前記磁気検知素子と前記試料との間隙を、前記試料の前記平面部分に対して略垂直方向に１０ｎｍ以内に保持する接触工程と、
前記間隙を維持した状態で、前記測定子を前記測定領域内で前記平面部分と略平行方向に相対移動させ、所定のピッチで前記試料の持つ磁場を測定する測定工程とを備え、
前記磁場発生装置による着磁前の前記試料と着磁後の前記試料の磁区分布の比較を以って、前記試料の保磁力を導き出すことを特徴とする磁場検出方法。
【請求項２０】
前記磁場発生装置としての磁場発生素子が前記測定子に設けられており、前記磁場発生素子と前記試料との間隙を、前記試料の前記平面部分に対して略垂直方向に１０ｎｍ以内に保持する、請求項１９に記載の磁場検出方法。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図９】
【図１１】
【図８】
【図１０】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図９】
【図１１】
【図８】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−２３７６０１（Ｐ２０１２−２３７６０１Ａ）
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０５５５２（Ｐ２０１１−１０５５５２）
【出願日】平成２３年５月１０日（２０１１．５．１０）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月１０日（２０１１．５．１０）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
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