ＳＰＭプローブおよび発光部検査装置
【課題】近接場光やマイクロ波のような微小スケールのエネルギー源の空間分布を広い測定範囲、高空間分解能で観測することができるＳＰＭプローブを提供する。
【解決手段】ＳＰＭカンチレバー１と、ＳＰＭカンチレバーの探針部に形成された熱抵抗２と、熱抵抗２の上に形成された絶縁膜３と、絶縁膜３の上に形成された微小スケールエネルギー源を熱に変換する１本の細線４とを備えた。
【解決手段】ＳＰＭカンチレバー１と、ＳＰＭカンチレバーの探針部に形成された熱抵抗２と、熱抵抗２の上に形成された絶縁膜３と、絶縁膜３の上に形成された微小スケールエネルギー源を熱に変換する１本の細線４とを備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、近接場光（微小スケールエネルギー源）のエネルギーの計測を行うＳＰＭプローブに関し、特に、その高分解能化に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、次世代ハードディスクヘッドとして近接場光ヘッドが採用される計画である。近接場光ヘッドから発生する近接場光（微小スケールエネルギー源）の幅は２０ｎｍ以下であり、実際動作時の近接場光の空間分布に対する検査方法は未解決の問題の１つである。
【０００３】
従来、熱抵抗や熱電対を付加するカンチレバーを用いて、原子間力顕微鏡（Ａｔｏｍｉｃ ｆｏｒｃｅ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＡＦＭ）検査技術に基づいて、高空間分解能かつ非破壊検査技術であるＳＰＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｐｒｏｂｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）技術を利用することが考えられている。
【０００４】
カンチレバーに熱電対技術を付加する技術には、例えば、Ｋ．Ｌｕｏ、Ｚ．Ｓｈｉ、Ｊ．Ｌａｉ、ａｎｄ Ａ．Ｍａｊｕｍｄａｒ、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．６８、ｐｐ．３２５−３２７（１９９６）（非特許文献１）、Ｇ．Ｍｉｌｌｓ、Ｈ．Ｚｈｏｕ、Ａ．Ｍｉｄｈａ、Ｌ．Ｄｏｎａｌｄｓｏｎ、ａｎｄ Ｊ．Ｍ．Ｒ．Ｗｅａｖｅｒ、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．７２、ｐｐ．２９００−２９０２（１９９８）（非特許文献２）に記載の技術がある。
【０００５】
非特許文献１に記載の技術は、カンチレバー上に金、酸化シリコン、ニッケルの３層の薄膜を蒸着し、約５μｍのピラミッド型探針の先端部に１００〜３００ｎｍの大きさの熱電対接点を形成したものである。これは、製作の困難さと耐久性に問題があるものの、このプローブにより温度計測に関して１０ｎｍ程度の空間分解能を実現可能であると報告されている。
【０００６】
また、非特許文献２に記載の技術は、微細加工技術による一括製造（バッチ式）で作られる熱電対である。カンチレバー上に金とパラジウムの薄膜を蒸着し先端部におよそ２５０ｎｍ程度の大きさの熱電対接点を形成したもので、先端の曲率半径は約５０ｎｍであり、熱計測の空間分解能として４０ｎｍ以下という結果が報告されている。
【０００７】
一方、ＣＮＴ（カーボンナノチューブ）を非特許文献１の熱電対カンチレバーに付加するものとして、特開２００７−８６０７９号公報（特許文献１）に記載の技術が、また、ＣＮＴを熱抵抗の一部として、電気と熱を伝導させるものとして特許３９２５６１０号公報（特許文献２）に記載のものがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−８６０７９号公報
【特許文献２】特許３９２５６１０号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Ｋ．Ｌｕｏ、Ｚ．Ｓｈｉ、Ｊ．Ｌａｉ、ａｎｄ Ａ．Ｍａｊｕｍｄａｒ、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．６８、ｐｐ．３２５−３２７（１９９６）
【非特許文献２】Ｇ．Ｍｉｌｌｓ、Ｈ．Ｚｈｏｕ、Ａ．Ｍｉｄｈａ、Ｌ．Ｄｏｎａｌｄｓｏｎ、ａｎｄ Ｊ．Ｍ．Ｒ．Ｗｅａｖｅｒ、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．７２、ｐｐ．２９００−２９０２（１９９８）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記の方法では、熱抵抗や熱電対を形成する際に、サイズの微小化や、サイズのコントロール等の実現は非常に難しいため、幅が数〜数十ナノメータの近接場光のようなエネルギー源の空間分布を高空間分解能で検出することは１つの課題である。
【００１１】
また、近接場光を検出するためには光を散乱させ、直接散乱光を検出する方法もあるが、同じく高分解能で検出することはできないこと、計測装置として、試料への影響を最小限に抑えること、そして、製作方法の簡易化などは課題となる。
【００１２】
また、特許文献１は非特許文献１に記載する熱電対をそのまま使用してＣＮＴのみに指定したものであり、接続方法などについての記載はなく、ＣＮＴ以外のものを使うことと、ＣＮＴを装着することは課題となる。
【００１３】
また、特許文献２では、ＣＮＴが電気回路の一部であり、被測定物に電気的影響を与える恐れがあり、また、ＣＮＴを固定するために、接着剤の選択や数十ナノサイズの接着ポイントの付け方なども難しいと考えられる（接着ポイントの形成が難しい）。
【００１４】
そこで、本発明の目的は、簡単な作業で作成ができ、被測定物に電気的影響を与えず、近接場光やマイクロ波のような微小スケールのエネルギー源の空間分布を広い測定範囲、高空間分解能で観測することができるＳＰＭプローブを提供することにある。
【００１５】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１７】
すなわち、代表的なものの概要は、ＳＰＭカンチレバーと、ＳＰＭカンチレバーの探針部に形成された熱抵抗と、熱抵抗の上に形成された絶縁膜と、絶縁膜の上に形成された微小スケールエネルギー源を熱に変換する１本の細線とを備えたものでる。
【発明の効果】
【００１８】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００１９】
すなわち、代表的なものによって得られる効果は、近接場光やマイクロ波のような微小スケールのエネルギー源の空間分布を広い測定範囲、高空間分解能で観測可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態１に係るＳＰＭプローブの構成を示す構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るＳＰＭプローブの製造方法を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係るＳＰＭプローブの構成を示す構成図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係るＳＰＭプローブの製造方法を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態３に係るＳＰＭプローブの構成を示す構成図である。
【図６】本発明の実施の形態３に係るＳＰＭプローブの製造方法を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態４に係るＳＰＭプローブの構成を示す構成図である。
【図８】本発明の実施の形態５に係るＳＰＭプローブの構成を示す構成図である。
【図９】本発明の実施の形態５に係るＳＰＭプローブの製造方法を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態６に係るＳＰＭプローブの構成を示す構成図である。
【図１１】本発明の実施の形態６に係るＳＰＭプローブの製造方法を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態７に係るＳＰＭプローブを用いた近接場光発光部検査装置の基本構成を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態７に係るＳＰＭプローブを用いた近接場光発光部検査装置の装置構成を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態７に係るＳＰＭプローブを用いた近接場光発光部検査装置による測定時の手順を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
まず、本発明の概要について説明する。
【００２２】
本発明は、従来のＳＰＭプローブを、近接場光などの微小スケールエネルギー源の検出ができるように改良するために、微小スケールエネルギー源を熱に変換させ、熱の分布を検出することによって、微小スケールエネルギー源の空間分布を算出できるようにしている。
【００２３】
このため、ＳＰＭプローブの先端にセンサ、および微小スケールエネルギー源の形式を変換（主に熱へ）でき、熱を伝導できる細線を追加している。
【００２４】
そして、追加された細線の先端を微小スケールのエネルギー源に接触させ、光やマイクロ波のようなエネルギー形式を他形式に変換（主に熱）し、変換したエネルギーを細線の付け根に伝搬し、そこにあるセンサで検出する。
【００２５】
また、センサと細線とが一体となるものをＳＰＭプローブに付けることで、上記と同様に間接的か、直接的にエネルギー源の分布の検出を実現している。
【００２６】
また、センサは、熱抵抗や熱電対などのような、通電または電気的な信号を生成したものであれば、予め熱伝導性が良い絶縁膜を先に付加して、細線を追加することにより、細線の役割はエネルギー変換と伝導することのみとなり、被測定物に電気的な影響を与えないように設計する。
【００２７】
また、細線はＣＮＦ（カーボナノファイバー）や金属細線などである場合、追加方法については、主に高エネルギーイオンビームの照射による自己成長する方法であるため、作業は簡単となり、個体差もあまり生じない。
【００２８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００２９】
（実施の形態１）
図１により、本発明の実施の形態１に係るＳＰＭプローブの構成について説明する。図１は本発明の実施の形態１に係るＳＰＭプローブの構成を示す構成図である。
【００３０】
図１において、ＳＰＭプローブは、ＳＰＭカンチレバー１、ＳＰＭカンチレバーの探針部に付加する熱抵抗２、熱抵抗２の上に付加する熱伝導性が良い絶縁膜３、さらに絶縁膜３の上に付加する光を熱に変換する機能を持つ細線４、熱抵抗２に接続するための金属膜５、６、電極５０、６０から構成されている。
【００３１】
各部分の測定する際の役割は以下のとおりである。
【００３２】
ＳＰＭカンチレバー１は、一般的なＡＦＭ装置におけるものと同様であるが、先端についている熱抵抗２と金属膜５、６が測定用の回路の一部として通電し、電極５０、６０を介して熱抵抗２の抵抗を計測できるようになっている。
【００３３】
細線４はＳＰＭカンチレバー１の探針として、被測定物（ここでは近接場光）と接触し、細線４は光を熱に変換する機能と導熱機能を待つため、被測定物と接触する部分は発熱し、その熱を探針の付け根に伝導する。
【００３４】
絶縁膜３は熱抵抗２と細線４の間にあり、熱伝導性が良いため、熱抵抗２は細線４の付け根の温度変化を検出し、その抵抗値の変化を電極５０、６０を介して計測することにより、近接場光を計測することが可能である。
【００３５】
次に、図２により、本発明の実施の形態１に係るＳＰＭプローブの製造方法について説明する。図２は本発明の実施の形態１に係るＳＰＭプローブの製造方法を示す図である。
【００３６】
まず、熱抵抗２が付加されたＳＰＭカンチレバー１の熱抵抗２の上に熱伝導性が良い絶縁膜３を成膜する［図２（ａ）］。絶縁膜３の上にさらにカーボン膜１０９を堆積する［図２（ｂ）］。
【００３７】
この状態で、カーボン膜１０９に高エネルギービームを照射（真空中）すると、先端部のみに単一ＣＮＦ（カーボンナノファイバーの細線４）が成長する［図２（ｃ）］。
【００３８】
ＣＮＦはカーボンのダイヤモンド構造とグラファイト構造の結合となるため、ＣＮＦと近接場光と接触すると発熱し、熱の伝導性も優れるものとなり、高空間分解能での計測が可能となる。
【００３９】
（実施の形態２）
図３により、本発明の実施の形態２に係るＳＰＭプローブの構成について説明する。図３は本発明の実施の形態２に係るＳＰＭプローブの構成を示す構成図である。
【００４０】
図３において、ＳＰＭプローブは、ＳＰＭカンチレバー１、ＳＰＭカンチレバー１の探針部に付加する熱電対２０、熱電対２０の上に付加する光を熱に変換する機能を持つ細線４、熱電対２０を接続するための金属膜１０４、１０７、電極１０５、１０８から構成されている。
【００４１】
各部分の測定する際の役割は以下のとおりである。
【００４２】
ＳＰＭカンチレバー１は、一般的なＡＦＭ装置におけるものと同様であるが、先端についている熱電対２０と金属膜１０４、１０７が測定用の回路の一部として通電し、電極１０５、１０８を介して熱電対２０の電圧を計測できるようになっている。
【００４３】
細線４はＳＰＭカンチレバー１の探針として、被測定物（ここでは近接場光）と接触し、細線４は光を熱に変換する機能と導熱機能を待つため、被測定物と接触する部分は発熱し、その熱を探針の付け根に伝導する。熱電対２０は細線４の付け根に存在するため、細線４の付け根の温度変化を検出する。
【００４４】
熱電対２０の電圧値の変化を電極１０５、１０８を介して計測することにより、近接場光を計測することが可能である。
【００４５】
次に、図４により、本発明の実施の形態２に係るＳＰＭプローブの製造方法について説明する。図４は本発明の実施の形態２に係るＳＰＭプローブの製造方法を示す図である。
【００４６】
まず、ＳＰＭカンチレバー１の自由端突起部０側に金属膜１０４をコーティングし、固定端に電極１０５を設置する［図４（ａ）］。金属膜１０４の上に絶縁膜１０６をコーティングする［図４（ｂ）］。
【００４７】
その後、自由端突起部０の頂点のわずかの範囲（頂点周辺約５０〜１００ｎｍのエリア）に存在する絶縁膜を除去する［図４（ｃ）］。同じく、金属膜１０７（前述した金属膜１０４に使用した物質と異なる物質）をコーティングし、固定端にもう１つの電極１０８を設置する［図４（ｄ）］。
【００４８】
自由端突起部０の先端の絶縁膜が存在していない部分に、金属膜１０４と金属膜１０７の接合により熱電対２０が形成される。熱電対を構成する物質として、例えば、金と白金の組合せる方法がある（ただし、他種の金属でも熱電対に使用可能である）。
【００４９】
その後、熱電対２０の上にカーボン膜１０９を堆積する［図４（ｅ）］。カーボン膜１０９に高エネルギービームを照射（真空中）すると、先端部のみに単一ＣＮＦ（カーボンナノファイバーの細線４）が成長する［図４（ｆ）］。ＣＮＦはカーボンのダイヤモンド構造とグラファイト構造の結合となるため、ＣＮＦと近接場光と接触すると発熱し、熱の伝導性も優れるものとなり、高空間分解能での計測が可能となる。
【００５０】
（実施の形態３）
実施の形態３は実施の形態２の熱電対２０の構成を変更したものである。
【００５１】
図５により、本発明の実施の形態３に係るＳＰＭプローブの構成について説明する。図５は本発明の実施の形態３に係るＳＰＭプローブの構成を示す構成図である。
【００５２】
図５において、ＳＰＭプローブは、ＳＰＭカンチレバー１、ＳＰＭカンチレバー１の探針部に付加する熱電対２０、熱電対２０の上に付加する光を熱に変換する機能を持つ細線４、熱電対２０を接続するための金属膜２０４、２０５、電極２１０、２１２から構成されている。
【００５３】
次に、図６により、本発明の実施の形態３に係るＳＰＭプローブの製造方法について説明する。図６は本発明の実施の形態３に係るＳＰＭプローブの製造方法を示す図である。
【００５４】
図６において、実施の形態２と異なる部分は、熱電対２０の構成であり、具体的には、ＳＰＭカンチレバー１の自由端突起部０の両側にそれぞれ不同な金属膜２０４と金属膜２０５をコーティングし、その上に、絶縁膜２０６をコーティングする［図６（ａ）（ｂ）］。
【００５５】
自由端突起部０の頂点における金属膜２０４と金属膜２０５の接合により、熱電対２０が形成される。
【００５６】
その後のカーボン膜１０９の堆積、および細線４の形成は実施の形態２と同様であり、近接場光の計測も実施の形態２と同様である。
【００５７】
（実施の形態４）
実施の形態４は、実施の形態３において、細線４を熱融着、または導熱性接着剤で固定するようにしたものである。
【００５８】
図７により、本発明の実施の形態４に係るＳＰＭプローブの構成について説明する。図７は本発明の実施の形態４に係るＳＰＭプローブの構成を示す構成図である。
【００５９】
図７において、実施の形態３と異なる部分は、光を熱に変換する機能と導熱機能を持つ細線としてＣＮＴ（カーボンナノチューブ）を用いており、固定接点３０４にて、自由端突起部０の頂点に形成される熱電対の上に電子ビーム照射によりＣＮＴを熱融着して固定するか、直接導熱性接着剤（例えば銀プレート）で固定する。
【００６０】
ＣＮＴを用いた場合も、実施の形態３と同様に、ＣＮＴと近接場光と接触すると発熱し、熱の伝導性も優れるものとなり、高空間分解能での計測が可能となる。
【００６１】
（実施の形態５）
図８により、本発明の実施の形態５に係るＳＰＭプローブの構成について説明する。図８は本発明の実施の形態５に係るＳＰＭプローブの構成を示す構成図である。
【００６２】
図８において、ＳＰＭプローブは、ＳＰＭカンチレバー１、ＳＰＭカンチレバー１の自由端突起部０の頂点に付加する１本の近接場光を電気信号に変換する機能を持つ細線４、金属膜４０４、４０５、絶縁膜４０７、電極４１０、４１２から構成されている。
【００６３】
各部分の測定する際の役割は以下のとおりである。
【００６４】
ＳＰＭカンチレバー１は、一般的なＡＦＭ装置における役割と同様であるが、先端についている細線４が熱電対として機能し、その熱電対と金属膜４０４、４０５が測定用の回路の一部として通電し、電極４１０、４１２を介して細線４の部分の熱電対の電圧を計測できるようになっている。
【００６５】
細線４はＳＰＭプローブの探針として、被測定物（ここでは近接場光である）と接触し、細線４は光を熱に変換する機能と熱電対の機能を待つため、被測定物と接触する部分は発熱し、その熱により熱起電力を生じて、近接場光を電気的な情報に変換し、この電圧値の変化を電極４１０、４１２を介して計測することにより、近接場光を計測することが可能である。
【００６６】
次に、図９により、本発明の実施の形態５に係るＳＰＭプローブの製造方法について説明する。図９は本発明の実施の形態５に係るＳＰＭプローブの製造方法を示す図である。
【００６７】
まず、ＳＰＭカンチレバー１の自由端突起部０の両側に同時に２種類の金属膜４０４、４０５を堆積させ、自由端突起部０の頂点に２種類の金属の境界線を形成させ、金属膜４０４、４０５の上に絶縁膜４０７をコーティングする［図９（ａ）（ｂ）］。
【００６８】
このとき自由端突起部０の頂点に高エネルギービームを照射（真空中）することにより、自由端突起部０の頂点に２種類の金属の成分を持つ細線４として形成できる［図９（ｃ）］。この細線４自身は熱電対となるため、熱を検出することができ、細線４が近接場光と接触すると発熱し、高空間分解能での計測が可能となる。
【００６９】
なお、細線４の構成は金属のみであると、近接場光と接触すると発熱しない恐れがあるので、細線４の先端に非金属膜４０６（例えばカーボン膜）をコーティングするようにしてもよい［図９（ｄ）］。
【００７０】
（実施の形態６）
図１０により、本発明の実施の形態６に係るＳＰＭプローブの構成について説明する。図１０は本発明の実施の形態６に係るＳＰＭプローブの構成を示す構成図である。
【００７１】
図１０において、ＳＰＭプローブは、ＳＰＭカンチレバー１、ＳＰＭカンチレバー１の自由端突起部０の頂点に付加する１本の近接場光源サイズと同程の径を持つ細線４と細線４の片側にコーティングした金属膜５０４（または均一に分布している金属ナノ粒子）、金属膜５０４の上端に設置した光センサ５０５から構成されている。
【００７２】
各部分の測定する際の役割は以下のとおりである。
【００７３】
ＳＰＭカンチレバー１は、一般的なＡＦＭ装置における役割と同様である。
【００７４】
細線４はＳＰＭプローブの探針として、被測定物（ここでは近接場光）と接触する。細線４は近接場光との相互作用によって、自身も近接場光が発生する。このとき、細線４に付いている金属膜５０４は光から励起され、表面プラズモンは細線４の上で形成され、金属膜５０４の上端まで伝搬される。最後に金属膜５０４の上端にある光センサ５０５で被測定近接場光による金属膜５０４での表面プラズモン共鳴の光情報を検出する。
【００７５】
光センサ５０５での検出結果を計測するすることにより、近接場光を計測することが可能である。
【００７６】
次に、図１１により、本発明の実施の形態６に係るＳＰＭプローブの製造方法について説明する。図１１は本発明の実施の形態６に係るＳＰＭプローブの製造方法を示す図である。
【００７７】
まず、ＳＰＭカンチレバー１の自由端突起部０の頂点に実施の形態１と同様に細線４を付加する［図１１（ａ）］。細線４の片側にスパッタリング法、電子ビーム蒸着法、ＣＶＤ法等（細線付のカンチレバーは原料物質を状態にあまりこだわらないと考えているため）によって、金属膜５０４［または均一分布の貴金属微粒子（貴金属微粒子がナノメータサイズで均一に分散されており、しかも隣接する各金属微粒子は１０ｎｍ以下という最適な間隔で接している）］を形成する［図１１（ｂ）］。
【００７８】
最後に金属膜５０４の上端に微小サイズの光センサ５０５を設置する［図１１（ｃ）］。
【００７９】
（実施の形態７）
図１２および図１３により、本発明の実施の形態７に係るＳＰＭプローブを用いた発光部検査装置の構成について説明する。図１２は本発明の実施の形態７に係るＳＰＭプローブを用いた近接場光発光部検査装置の基本構成を示す図、図１３は本発明の実施の形態７に係るＳＰＭプローブを用いた近接場光発光部検査装置の装置構成を示す図である。
【００８０】
図１２において、光テコ４０と、ＳＰＭカンチレバー１からなるＳＰＭプローブを用いて熱アシスト磁気ヘッド６００の近接場光発光部６０２を計測し、ＡＦＭ信号を出力することにより、近接場光を計測する。図１２に示す例では、実施の形態１のＳＰＭプローブを示しているが、実施の形態２〜６のＳＰＭプローブを用いてもよい。
【００８１】
図１３において、近接場光発光部検査装置の装置構成はほぼＡＦＭと同様で、主に光テコ４０、ＳＰＭカンチレバー１からなるＳＰＭプローブ、交流信号発信部１１０３（ＳＰＭカンチレバー１を加振するピエゾ１１１０に加振信号を送る）、ステージ１１０４、サンプルに発光させるレーザーダイオード１１０５、上記３箇所を駆動するためのコントローラ１１０６、ＳＰＭカンチレバー１の加振信号と光テコ４０の信号を比較し、ＡＦＭ信号を出力するロックインアンプ１１０７、熱または光センサの電位信号（または抵抗値に応じた電位信号）を検出する検出器１１０８、信号処理・保存および画像生成の役割等を担当する計算機１１０９から構成されている。
【００８２】
計算機１１０９内には、ＡＦＭのイメージや、熱のイメージ（ＳＴｈＭ）の情報などが格納され、計算機１１０９では、これらの情報などを用いて近接場光の計測を行う。
【００８３】
次に、図１４により、本発明の実施の形態７に係るＳＰＭプローブを用いた近接場光発光部検査装置による測定時の手順について説明する。図１４は本発明の実施の形態７に係るＳＰＭプローブを用いた近接場光発光部検査装置による測定時の手順を示す図である。
【００８４】
まず、熱アシスト磁気ヘッドの近接場光発光部６０２から５００ｎｍ程度離れところで、最初の１ラインとして、ＳＰＭカンチレバー１に振動させながら、ＡＦＭモードでスキャンし、近接場光発光部近傍の形状（高さ）情報を検出する。
【００８５】
次に、１ライン目の結果に基づいて、ＳＰＭカンチレバー１を発光部の上方５〜１０ｎｍの高さにリフトさせる［図１４（ａ）］。
【００８６】
そして、ＡＦＭモード時の圧電素子における加振を止めて、残りの検査場所において、スキャンを行う［図１４（ｂ）］。前述の原理で、探針（細線４）が近接場光発光部６０２に接触することにより、ＳＰＭカンチレバー１に設置した熱センサ（または光センサ）で検出した細線４の先端に生じる熱または光情報を検出器１１０８で検出する［図１４（ｃ）］。
【００８７】
計算機１１０９でデータ処理後の２次元的な熱または光の空間分布は図１４（ｄ）に示すようになる。ここで、Ｘ番目のスキャンライン（すなわち点線で表す（０、ｙ１）平面）における測定結果の予想図は、図１４（ｅ）に示すようになる。
【００８８】
これにより、熱アシスト磁気ヘッド６００の近接場光発光部６０２から発生する近接場光の空間分布に対応させることが可能である。
【００８９】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明は、近接場光（微小スケールエネルギー源）のエネルギーの計測を行うＳＰＭプローブに関し、高分解能化が必要な装置やシステムなどに広く適用可能である。
【符号の説明】
【００９１】
０…自由端突起部、１…ＳＰＭカンチレバー、２…熱抵抗、３…絶縁膜、４…細線、５、６…金属膜、２０…熱電対、４０…光テコ、５０、６０…電極、１０４…金属膜、１０５、１０８…電極、１０６…絶縁膜、１０７…金属膜、１０９…カーボン膜、２０４…金属膜、２０５…金属膜、２０６…絶縁膜、２１０、２１２…電極、３０４…固定接点、４０４、４０５…金属膜、４０６…非金属膜、４０７…絶縁膜、４１０、４１２…電極、５０４…金属膜、５０５…光センサ、６００…熱アシスト磁気ヘッド、６０２…近接場光発光部、１１０３…交流信号発信部、１１０４…ステージ、１１０５…レーザーダイオード、１１０６…コントローラ、１１０７…ロックインアンプ、１１０８…検出器、１１０９…計算機、１１１０…ピエゾ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、近接場光（微小スケールエネルギー源）のエネルギーの計測を行うＳＰＭプローブに関し、特に、その高分解能化に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、次世代ハードディスクヘッドとして近接場光ヘッドが採用される計画である。近接場光ヘッドから発生する近接場光（微小スケールエネルギー源）の幅は２０ｎｍ以下であり、実際動作時の近接場光の空間分布に対する検査方法は未解決の問題の１つである。
【０００３】
従来、熱抵抗や熱電対を付加するカンチレバーを用いて、原子間力顕微鏡（Ａｔｏｍｉｃ ｆｏｒｃｅ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＡＦＭ）検査技術に基づいて、高空間分解能かつ非破壊検査技術であるＳＰＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｐｒｏｂｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）技術を利用することが考えられている。
【０００４】
カンチレバーに熱電対技術を付加する技術には、例えば、Ｋ．Ｌｕｏ、Ｚ．Ｓｈｉ、Ｊ．Ｌａｉ、ａｎｄ Ａ．Ｍａｊｕｍｄａｒ、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．６８、ｐｐ．３２５−３２７（１９９６）（非特許文献１）、Ｇ．Ｍｉｌｌｓ、Ｈ．Ｚｈｏｕ、Ａ．Ｍｉｄｈａ、Ｌ．Ｄｏｎａｌｄｓｏｎ、ａｎｄ Ｊ．Ｍ．Ｒ．Ｗｅａｖｅｒ、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．７２、ｐｐ．２９００−２９０２（１９９８）（非特許文献２）に記載の技術がある。
【０００５】
非特許文献１に記載の技術は、カンチレバー上に金、酸化シリコン、ニッケルの３層の薄膜を蒸着し、約５μｍのピラミッド型探針の先端部に１００〜３００ｎｍの大きさの熱電対接点を形成したものである。これは、製作の困難さと耐久性に問題があるものの、このプローブにより温度計測に関して１０ｎｍ程度の空間分解能を実現可能であると報告されている。
【０００６】
また、非特許文献２に記載の技術は、微細加工技術による一括製造（バッチ式）で作られる熱電対である。カンチレバー上に金とパラジウムの薄膜を蒸着し先端部におよそ２５０ｎｍ程度の大きさの熱電対接点を形成したもので、先端の曲率半径は約５０ｎｍであり、熱計測の空間分解能として４０ｎｍ以下という結果が報告されている。
【０００７】
一方、ＣＮＴ（カーボンナノチューブ）を非特許文献１の熱電対カンチレバーに付加するものとして、特開２００７−８６０７９号公報（特許文献１）に記載の技術が、また、ＣＮＴを熱抵抗の一部として、電気と熱を伝導させるものとして特許３９２５６１０号公報（特許文献２）に記載のものがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−８６０７９号公報
【特許文献２】特許３９２５６１０号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Ｋ．Ｌｕｏ、Ｚ．Ｓｈｉ、Ｊ．Ｌａｉ、ａｎｄ Ａ．Ｍａｊｕｍｄａｒ、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．６８、ｐｐ．３２５−３２７（１９９６）
【非特許文献２】Ｇ．Ｍｉｌｌｓ、Ｈ．Ｚｈｏｕ、Ａ．Ｍｉｄｈａ、Ｌ．Ｄｏｎａｌｄｓｏｎ、ａｎｄ Ｊ．Ｍ．Ｒ．Ｗｅａｖｅｒ、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．７２、ｐｐ．２９００−２９０２（１９９８）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記の方法では、熱抵抗や熱電対を形成する際に、サイズの微小化や、サイズのコントロール等の実現は非常に難しいため、幅が数〜数十ナノメータの近接場光のようなエネルギー源の空間分布を高空間分解能で検出することは１つの課題である。
【００１１】
また、近接場光を検出するためには光を散乱させ、直接散乱光を検出する方法もあるが、同じく高分解能で検出することはできないこと、計測装置として、試料への影響を最小限に抑えること、そして、製作方法の簡易化などは課題となる。
【００１２】
また、特許文献１は非特許文献１に記載する熱電対をそのまま使用してＣＮＴのみに指定したものであり、接続方法などについての記載はなく、ＣＮＴ以外のものを使うことと、ＣＮＴを装着することは課題となる。
【００１３】
また、特許文献２では、ＣＮＴが電気回路の一部であり、被測定物に電気的影響を与える恐れがあり、また、ＣＮＴを固定するために、接着剤の選択や数十ナノサイズの接着ポイントの付け方なども難しいと考えられる（接着ポイントの形成が難しい）。
【００１４】
そこで、本発明の目的は、簡単な作業で作成ができ、被測定物に電気的影響を与えず、近接場光やマイクロ波のような微小スケールのエネルギー源の空間分布を広い測定範囲、高空間分解能で観測することができるＳＰＭプローブを提供することにある。
【００１５】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１７】
すなわち、代表的なものの概要は、ＳＰＭカンチレバーと、ＳＰＭカンチレバーの探針部に形成された熱抵抗と、熱抵抗の上に形成された絶縁膜と、絶縁膜の上に形成された微小スケールエネルギー源を熱に変換する１本の細線とを備えたものでる。
【発明の効果】
【００１８】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００１９】
すなわち、代表的なものによって得られる効果は、近接場光やマイクロ波のような微小スケールのエネルギー源の空間分布を広い測定範囲、高空間分解能で観測可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態１に係るＳＰＭプローブの構成を示す構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るＳＰＭプローブの製造方法を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係るＳＰＭプローブの構成を示す構成図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係るＳＰＭプローブの製造方法を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態３に係るＳＰＭプローブの構成を示す構成図である。
【図６】本発明の実施の形態３に係るＳＰＭプローブの製造方法を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態４に係るＳＰＭプローブの構成を示す構成図である。
【図８】本発明の実施の形態５に係るＳＰＭプローブの構成を示す構成図である。
【図９】本発明の実施の形態５に係るＳＰＭプローブの製造方法を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態６に係るＳＰＭプローブの構成を示す構成図である。
【図１１】本発明の実施の形態６に係るＳＰＭプローブの製造方法を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態７に係るＳＰＭプローブを用いた近接場光発光部検査装置の基本構成を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態７に係るＳＰＭプローブを用いた近接場光発光部検査装置の装置構成を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態７に係るＳＰＭプローブを用いた近接場光発光部検査装置による測定時の手順を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
まず、本発明の概要について説明する。
【００２２】
本発明は、従来のＳＰＭプローブを、近接場光などの微小スケールエネルギー源の検出ができるように改良するために、微小スケールエネルギー源を熱に変換させ、熱の分布を検出することによって、微小スケールエネルギー源の空間分布を算出できるようにしている。
【００２３】
このため、ＳＰＭプローブの先端にセンサ、および微小スケールエネルギー源の形式を変換（主に熱へ）でき、熱を伝導できる細線を追加している。
【００２４】
そして、追加された細線の先端を微小スケールのエネルギー源に接触させ、光やマイクロ波のようなエネルギー形式を他形式に変換（主に熱）し、変換したエネルギーを細線の付け根に伝搬し、そこにあるセンサで検出する。
【００２５】
また、センサと細線とが一体となるものをＳＰＭプローブに付けることで、上記と同様に間接的か、直接的にエネルギー源の分布の検出を実現している。
【００２６】
また、センサは、熱抵抗や熱電対などのような、通電または電気的な信号を生成したものであれば、予め熱伝導性が良い絶縁膜を先に付加して、細線を追加することにより、細線の役割はエネルギー変換と伝導することのみとなり、被測定物に電気的な影響を与えないように設計する。
【００２７】
また、細線はＣＮＦ（カーボナノファイバー）や金属細線などである場合、追加方法については、主に高エネルギーイオンビームの照射による自己成長する方法であるため、作業は簡単となり、個体差もあまり生じない。
【００２８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００２９】
（実施の形態１）
図１により、本発明の実施の形態１に係るＳＰＭプローブの構成について説明する。図１は本発明の実施の形態１に係るＳＰＭプローブの構成を示す構成図である。
【００３０】
図１において、ＳＰＭプローブは、ＳＰＭカンチレバー１、ＳＰＭカンチレバーの探針部に付加する熱抵抗２、熱抵抗２の上に付加する熱伝導性が良い絶縁膜３、さらに絶縁膜３の上に付加する光を熱に変換する機能を持つ細線４、熱抵抗２に接続するための金属膜５、６、電極５０、６０から構成されている。
【００３１】
各部分の測定する際の役割は以下のとおりである。
【００３２】
ＳＰＭカンチレバー１は、一般的なＡＦＭ装置におけるものと同様であるが、先端についている熱抵抗２と金属膜５、６が測定用の回路の一部として通電し、電極５０、６０を介して熱抵抗２の抵抗を計測できるようになっている。
【００３３】
細線４はＳＰＭカンチレバー１の探針として、被測定物（ここでは近接場光）と接触し、細線４は光を熱に変換する機能と導熱機能を待つため、被測定物と接触する部分は発熱し、その熱を探針の付け根に伝導する。
【００３４】
絶縁膜３は熱抵抗２と細線４の間にあり、熱伝導性が良いため、熱抵抗２は細線４の付け根の温度変化を検出し、その抵抗値の変化を電極５０、６０を介して計測することにより、近接場光を計測することが可能である。
【００３５】
次に、図２により、本発明の実施の形態１に係るＳＰＭプローブの製造方法について説明する。図２は本発明の実施の形態１に係るＳＰＭプローブの製造方法を示す図である。
【００３６】
まず、熱抵抗２が付加されたＳＰＭカンチレバー１の熱抵抗２の上に熱伝導性が良い絶縁膜３を成膜する［図２（ａ）］。絶縁膜３の上にさらにカーボン膜１０９を堆積する［図２（ｂ）］。
【００３７】
この状態で、カーボン膜１０９に高エネルギービームを照射（真空中）すると、先端部のみに単一ＣＮＦ（カーボンナノファイバーの細線４）が成長する［図２（ｃ）］。
【００３８】
ＣＮＦはカーボンのダイヤモンド構造とグラファイト構造の結合となるため、ＣＮＦと近接場光と接触すると発熱し、熱の伝導性も優れるものとなり、高空間分解能での計測が可能となる。
【００３９】
（実施の形態２）
図３により、本発明の実施の形態２に係るＳＰＭプローブの構成について説明する。図３は本発明の実施の形態２に係るＳＰＭプローブの構成を示す構成図である。
【００４０】
図３において、ＳＰＭプローブは、ＳＰＭカンチレバー１、ＳＰＭカンチレバー１の探針部に付加する熱電対２０、熱電対２０の上に付加する光を熱に変換する機能を持つ細線４、熱電対２０を接続するための金属膜１０４、１０７、電極１０５、１０８から構成されている。
【００４１】
各部分の測定する際の役割は以下のとおりである。
【００４２】
ＳＰＭカンチレバー１は、一般的なＡＦＭ装置におけるものと同様であるが、先端についている熱電対２０と金属膜１０４、１０７が測定用の回路の一部として通電し、電極１０５、１０８を介して熱電対２０の電圧を計測できるようになっている。
【００４３】
細線４はＳＰＭカンチレバー１の探針として、被測定物（ここでは近接場光）と接触し、細線４は光を熱に変換する機能と導熱機能を待つため、被測定物と接触する部分は発熱し、その熱を探針の付け根に伝導する。熱電対２０は細線４の付け根に存在するため、細線４の付け根の温度変化を検出する。
【００４４】
熱電対２０の電圧値の変化を電極１０５、１０８を介して計測することにより、近接場光を計測することが可能である。
【００４５】
次に、図４により、本発明の実施の形態２に係るＳＰＭプローブの製造方法について説明する。図４は本発明の実施の形態２に係るＳＰＭプローブの製造方法を示す図である。
【００４６】
まず、ＳＰＭカンチレバー１の自由端突起部０側に金属膜１０４をコーティングし、固定端に電極１０５を設置する［図４（ａ）］。金属膜１０４の上に絶縁膜１０６をコーティングする［図４（ｂ）］。
【００４７】
その後、自由端突起部０の頂点のわずかの範囲（頂点周辺約５０〜１００ｎｍのエリア）に存在する絶縁膜を除去する［図４（ｃ）］。同じく、金属膜１０７（前述した金属膜１０４に使用した物質と異なる物質）をコーティングし、固定端にもう１つの電極１０８を設置する［図４（ｄ）］。
【００４８】
自由端突起部０の先端の絶縁膜が存在していない部分に、金属膜１０４と金属膜１０７の接合により熱電対２０が形成される。熱電対を構成する物質として、例えば、金と白金の組合せる方法がある（ただし、他種の金属でも熱電対に使用可能である）。
【００４９】
その後、熱電対２０の上にカーボン膜１０９を堆積する［図４（ｅ）］。カーボン膜１０９に高エネルギービームを照射（真空中）すると、先端部のみに単一ＣＮＦ（カーボンナノファイバーの細線４）が成長する［図４（ｆ）］。ＣＮＦはカーボンのダイヤモンド構造とグラファイト構造の結合となるため、ＣＮＦと近接場光と接触すると発熱し、熱の伝導性も優れるものとなり、高空間分解能での計測が可能となる。
【００５０】
（実施の形態３）
実施の形態３は実施の形態２の熱電対２０の構成を変更したものである。
【００５１】
図５により、本発明の実施の形態３に係るＳＰＭプローブの構成について説明する。図５は本発明の実施の形態３に係るＳＰＭプローブの構成を示す構成図である。
【００５２】
図５において、ＳＰＭプローブは、ＳＰＭカンチレバー１、ＳＰＭカンチレバー１の探針部に付加する熱電対２０、熱電対２０の上に付加する光を熱に変換する機能を持つ細線４、熱電対２０を接続するための金属膜２０４、２０５、電極２１０、２１２から構成されている。
【００５３】
次に、図６により、本発明の実施の形態３に係るＳＰＭプローブの製造方法について説明する。図６は本発明の実施の形態３に係るＳＰＭプローブの製造方法を示す図である。
【００５４】
図６において、実施の形態２と異なる部分は、熱電対２０の構成であり、具体的には、ＳＰＭカンチレバー１の自由端突起部０の両側にそれぞれ不同な金属膜２０４と金属膜２０５をコーティングし、その上に、絶縁膜２０６をコーティングする［図６（ａ）（ｂ）］。
【００５５】
自由端突起部０の頂点における金属膜２０４と金属膜２０５の接合により、熱電対２０が形成される。
【００５６】
その後のカーボン膜１０９の堆積、および細線４の形成は実施の形態２と同様であり、近接場光の計測も実施の形態２と同様である。
【００５７】
（実施の形態４）
実施の形態４は、実施の形態３において、細線４を熱融着、または導熱性接着剤で固定するようにしたものである。
【００５８】
図７により、本発明の実施の形態４に係るＳＰＭプローブの構成について説明する。図７は本発明の実施の形態４に係るＳＰＭプローブの構成を示す構成図である。
【００５９】
図７において、実施の形態３と異なる部分は、光を熱に変換する機能と導熱機能を持つ細線としてＣＮＴ（カーボンナノチューブ）を用いており、固定接点３０４にて、自由端突起部０の頂点に形成される熱電対の上に電子ビーム照射によりＣＮＴを熱融着して固定するか、直接導熱性接着剤（例えば銀プレート）で固定する。
【００６０】
ＣＮＴを用いた場合も、実施の形態３と同様に、ＣＮＴと近接場光と接触すると発熱し、熱の伝導性も優れるものとなり、高空間分解能での計測が可能となる。
【００６１】
（実施の形態５）
図８により、本発明の実施の形態５に係るＳＰＭプローブの構成について説明する。図８は本発明の実施の形態５に係るＳＰＭプローブの構成を示す構成図である。
【００６２】
図８において、ＳＰＭプローブは、ＳＰＭカンチレバー１、ＳＰＭカンチレバー１の自由端突起部０の頂点に付加する１本の近接場光を電気信号に変換する機能を持つ細線４、金属膜４０４、４０５、絶縁膜４０７、電極４１０、４１２から構成されている。
【００６３】
各部分の測定する際の役割は以下のとおりである。
【００６４】
ＳＰＭカンチレバー１は、一般的なＡＦＭ装置における役割と同様であるが、先端についている細線４が熱電対として機能し、その熱電対と金属膜４０４、４０５が測定用の回路の一部として通電し、電極４１０、４１２を介して細線４の部分の熱電対の電圧を計測できるようになっている。
【００６５】
細線４はＳＰＭプローブの探針として、被測定物（ここでは近接場光である）と接触し、細線４は光を熱に変換する機能と熱電対の機能を待つため、被測定物と接触する部分は発熱し、その熱により熱起電力を生じて、近接場光を電気的な情報に変換し、この電圧値の変化を電極４１０、４１２を介して計測することにより、近接場光を計測することが可能である。
【００６６】
次に、図９により、本発明の実施の形態５に係るＳＰＭプローブの製造方法について説明する。図９は本発明の実施の形態５に係るＳＰＭプローブの製造方法を示す図である。
【００６７】
まず、ＳＰＭカンチレバー１の自由端突起部０の両側に同時に２種類の金属膜４０４、４０５を堆積させ、自由端突起部０の頂点に２種類の金属の境界線を形成させ、金属膜４０４、４０５の上に絶縁膜４０７をコーティングする［図９（ａ）（ｂ）］。
【００６８】
このとき自由端突起部０の頂点に高エネルギービームを照射（真空中）することにより、自由端突起部０の頂点に２種類の金属の成分を持つ細線４として形成できる［図９（ｃ）］。この細線４自身は熱電対となるため、熱を検出することができ、細線４が近接場光と接触すると発熱し、高空間分解能での計測が可能となる。
【００６９】
なお、細線４の構成は金属のみであると、近接場光と接触すると発熱しない恐れがあるので、細線４の先端に非金属膜４０６（例えばカーボン膜）をコーティングするようにしてもよい［図９（ｄ）］。
【００７０】
（実施の形態６）
図１０により、本発明の実施の形態６に係るＳＰＭプローブの構成について説明する。図１０は本発明の実施の形態６に係るＳＰＭプローブの構成を示す構成図である。
【００７１】
図１０において、ＳＰＭプローブは、ＳＰＭカンチレバー１、ＳＰＭカンチレバー１の自由端突起部０の頂点に付加する１本の近接場光源サイズと同程の径を持つ細線４と細線４の片側にコーティングした金属膜５０４（または均一に分布している金属ナノ粒子）、金属膜５０４の上端に設置した光センサ５０５から構成されている。
【００７２】
各部分の測定する際の役割は以下のとおりである。
【００７３】
ＳＰＭカンチレバー１は、一般的なＡＦＭ装置における役割と同様である。
【００７４】
細線４はＳＰＭプローブの探針として、被測定物（ここでは近接場光）と接触する。細線４は近接場光との相互作用によって、自身も近接場光が発生する。このとき、細線４に付いている金属膜５０４は光から励起され、表面プラズモンは細線４の上で形成され、金属膜５０４の上端まで伝搬される。最後に金属膜５０４の上端にある光センサ５０５で被測定近接場光による金属膜５０４での表面プラズモン共鳴の光情報を検出する。
【００７５】
光センサ５０５での検出結果を計測するすることにより、近接場光を計測することが可能である。
【００７６】
次に、図１１により、本発明の実施の形態６に係るＳＰＭプローブの製造方法について説明する。図１１は本発明の実施の形態６に係るＳＰＭプローブの製造方法を示す図である。
【００７７】
まず、ＳＰＭカンチレバー１の自由端突起部０の頂点に実施の形態１と同様に細線４を付加する［図１１（ａ）］。細線４の片側にスパッタリング法、電子ビーム蒸着法、ＣＶＤ法等（細線付のカンチレバーは原料物質を状態にあまりこだわらないと考えているため）によって、金属膜５０４［または均一分布の貴金属微粒子（貴金属微粒子がナノメータサイズで均一に分散されており、しかも隣接する各金属微粒子は１０ｎｍ以下という最適な間隔で接している）］を形成する［図１１（ｂ）］。
【００７８】
最後に金属膜５０４の上端に微小サイズの光センサ５０５を設置する［図１１（ｃ）］。
【００７９】
（実施の形態７）
図１２および図１３により、本発明の実施の形態７に係るＳＰＭプローブを用いた発光部検査装置の構成について説明する。図１２は本発明の実施の形態７に係るＳＰＭプローブを用いた近接場光発光部検査装置の基本構成を示す図、図１３は本発明の実施の形態７に係るＳＰＭプローブを用いた近接場光発光部検査装置の装置構成を示す図である。
【００８０】
図１２において、光テコ４０と、ＳＰＭカンチレバー１からなるＳＰＭプローブを用いて熱アシスト磁気ヘッド６００の近接場光発光部６０２を計測し、ＡＦＭ信号を出力することにより、近接場光を計測する。図１２に示す例では、実施の形態１のＳＰＭプローブを示しているが、実施の形態２〜６のＳＰＭプローブを用いてもよい。
【００８１】
図１３において、近接場光発光部検査装置の装置構成はほぼＡＦＭと同様で、主に光テコ４０、ＳＰＭカンチレバー１からなるＳＰＭプローブ、交流信号発信部１１０３（ＳＰＭカンチレバー１を加振するピエゾ１１１０に加振信号を送る）、ステージ１１０４、サンプルに発光させるレーザーダイオード１１０５、上記３箇所を駆動するためのコントローラ１１０６、ＳＰＭカンチレバー１の加振信号と光テコ４０の信号を比較し、ＡＦＭ信号を出力するロックインアンプ１１０７、熱または光センサの電位信号（または抵抗値に応じた電位信号）を検出する検出器１１０８、信号処理・保存および画像生成の役割等を担当する計算機１１０９から構成されている。
【００８２】
計算機１１０９内には、ＡＦＭのイメージや、熱のイメージ（ＳＴｈＭ）の情報などが格納され、計算機１１０９では、これらの情報などを用いて近接場光の計測を行う。
【００８３】
次に、図１４により、本発明の実施の形態７に係るＳＰＭプローブを用いた近接場光発光部検査装置による測定時の手順について説明する。図１４は本発明の実施の形態７に係るＳＰＭプローブを用いた近接場光発光部検査装置による測定時の手順を示す図である。
【００８４】
まず、熱アシスト磁気ヘッドの近接場光発光部６０２から５００ｎｍ程度離れところで、最初の１ラインとして、ＳＰＭカンチレバー１に振動させながら、ＡＦＭモードでスキャンし、近接場光発光部近傍の形状（高さ）情報を検出する。
【００８５】
次に、１ライン目の結果に基づいて、ＳＰＭカンチレバー１を発光部の上方５〜１０ｎｍの高さにリフトさせる［図１４（ａ）］。
【００８６】
そして、ＡＦＭモード時の圧電素子における加振を止めて、残りの検査場所において、スキャンを行う［図１４（ｂ）］。前述の原理で、探針（細線４）が近接場光発光部６０２に接触することにより、ＳＰＭカンチレバー１に設置した熱センサ（または光センサ）で検出した細線４の先端に生じる熱または光情報を検出器１１０８で検出する［図１４（ｃ）］。
【００８７】
計算機１１０９でデータ処理後の２次元的な熱または光の空間分布は図１４（ｄ）に示すようになる。ここで、Ｘ番目のスキャンライン（すなわち点線で表す（０、ｙ１）平面）における測定結果の予想図は、図１４（ｅ）に示すようになる。
【００８８】
これにより、熱アシスト磁気ヘッド６００の近接場光発光部６０２から発生する近接場光の空間分布に対応させることが可能である。
【００８９】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明は、近接場光（微小スケールエネルギー源）のエネルギーの計測を行うＳＰＭプローブに関し、高分解能化が必要な装置やシステムなどに広く適用可能である。
【符号の説明】
【００９１】
０…自由端突起部、１…ＳＰＭカンチレバー、２…熱抵抗、３…絶縁膜、４…細線、５、６…金属膜、２０…熱電対、４０…光テコ、５０、６０…電極、１０４…金属膜、１０５、１０８…電極、１０６…絶縁膜、１０７…金属膜、１０９…カーボン膜、２０４…金属膜、２０５…金属膜、２０６…絶縁膜、２１０、２１２…電極、３０４…固定接点、４０４、４０５…金属膜、４０６…非金属膜、４０７…絶縁膜、４１０、４１２…電極、５０４…金属膜、５０５…光センサ、６００…熱アシスト磁気ヘッド、６０２…近接場光発光部、１１０３…交流信号発信部、１１０４…ステージ、１１０５…レーザーダイオード、１１０６…コントローラ、１１０７…ロックインアンプ、１１０８…検出器、１１０９…計算機、１１１０…ピエゾ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微小スケールエネルギー源を検出するＳＰＭプローブであって、
ＳＰＭカンチレバーと、
前記ＳＰＭカンチレバーの探針部に形成された熱抵抗と、
前記熱抵抗の上に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜の上に形成された前記微小スケールエネルギー源を熱に変換する１本の細線とを備えたことを特徴とするＳＰＭプローブ。
【請求項２】
微小スケールエネルギー源を検出するＳＰＭプローブであって、
ＳＰＭカンチレバーと、
前記ＳＰＭカンチレバーの探針部に形成された熱電対と、
前記熱電対の上に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜の上に形成された前記微小スケールエネルギー源を熱に変換する１本の細線とを備えたことを特徴とするＳＰＭプローブ。
【請求項３】
微小スケールエネルギー源を検出するＳＰＭプローブであって、
ＳＰＭカンチレバーと、
前記ＳＰＭカンチレバーの先端部に形成された光センサと、
前記ＳＰＭカンチレバーの探針部に形成された前記微小スケールエネルギー源を熱に変換する１本の細線と、
前記細線と前記光センサの間に形成された光を伝搬する金属膜または金属微粒子層とを備えたことを特徴とするＳＰＭプローブ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のＳＰＭプローブにおいて、
前記細線は、前記微小スケールエネルギー源と接触すると前記微小スケールエネルギー源を熱に変換する材料から構成されたことを特徴とするＳＰＭプローブ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のＳＰＭプローブにおいて、
前記絶縁膜は、熱伝導性が良い材料で形成されたことを特徴とするＳＰＭプローブ。
【請求項６】
請求項３に記載のＳＰＭプローブにおいて、
前記細線は、前記微小スケールエネルギー源と接触すると前記細線の先端に表面プラズモンが発生し、前記微小スケールエネルギー源を可視光に変換する材料で形成されたことを特徴とするＳＰＭプローブ。
【請求項７】
請求項６に記載のＳＰＭプローブにおいて、
前記金属膜または前記金属微粒子層は、前記細線の先端に発生した表面プラズモンとの共鳴が起こり、表面プラズモン共鳴の光情報を前記光センサに伝搬することを特徴とするＳＰＭプローブ。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載のＳＰＭプローブと、
前記ＳＰＭプローブの前記ＳＰＭカンチレバーの変位を測定する光テコと、
前記ＳＰＭカンチレバーに加振信号を送る交流信号発信部と、
前記光テコからの光テコ信号と前記加振信号を比較し、ＡＦＭ信号を出力するロックインアンプと、
前記ロックインアンプの出力信号および前記ＳＰＭプローブからの出力信号に基づいて、前記微小スケールエネルギー源の空間分布を算出する計算機とを備えたことを特徴とする発光部検査装置。
【請求項１】
微小スケールエネルギー源を検出するＳＰＭプローブであって、
ＳＰＭカンチレバーと、
前記ＳＰＭカンチレバーの探針部に形成された熱抵抗と、
前記熱抵抗の上に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜の上に形成された前記微小スケールエネルギー源を熱に変換する１本の細線とを備えたことを特徴とするＳＰＭプローブ。
【請求項２】
微小スケールエネルギー源を検出するＳＰＭプローブであって、
ＳＰＭカンチレバーと、
前記ＳＰＭカンチレバーの探針部に形成された熱電対と、
前記熱電対の上に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜の上に形成された前記微小スケールエネルギー源を熱に変換する１本の細線とを備えたことを特徴とするＳＰＭプローブ。
【請求項３】
微小スケールエネルギー源を検出するＳＰＭプローブであって、
ＳＰＭカンチレバーと、
前記ＳＰＭカンチレバーの先端部に形成された光センサと、
前記ＳＰＭカンチレバーの探針部に形成された前記微小スケールエネルギー源を熱に変換する１本の細線と、
前記細線と前記光センサの間に形成された光を伝搬する金属膜または金属微粒子層とを備えたことを特徴とするＳＰＭプローブ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のＳＰＭプローブにおいて、
前記細線は、前記微小スケールエネルギー源と接触すると前記微小スケールエネルギー源を熱に変換する材料から構成されたことを特徴とするＳＰＭプローブ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のＳＰＭプローブにおいて、
前記絶縁膜は、熱伝導性が良い材料で形成されたことを特徴とするＳＰＭプローブ。
【請求項６】
請求項３に記載のＳＰＭプローブにおいて、
前記細線は、前記微小スケールエネルギー源と接触すると前記細線の先端に表面プラズモンが発生し、前記微小スケールエネルギー源を可視光に変換する材料で形成されたことを特徴とするＳＰＭプローブ。
【請求項７】
請求項６に記載のＳＰＭプローブにおいて、
前記金属膜または前記金属微粒子層は、前記細線の先端に発生した表面プラズモンとの共鳴が起こり、表面プラズモン共鳴の光情報を前記光センサに伝搬することを特徴とするＳＰＭプローブ。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載のＳＰＭプローブと、
前記ＳＰＭプローブの前記ＳＰＭカンチレバーの変位を測定する光テコと、
前記ＳＰＭカンチレバーに加振信号を送る交流信号発信部と、
前記光テコからの光テコ信号と前記加振信号を比較し、ＡＦＭ信号を出力するロックインアンプと、
前記ロックインアンプの出力信号および前記ＳＰＭプローブからの出力信号に基づいて、前記微小スケールエネルギー源の空間分布を算出する計算機とを備えたことを特徴とする発光部検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１３】
【図１２】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１３】
【図１２】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−４７５３９（Ｐ２０１２−４７５３９Ａ）
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８８６５１（Ｐ２０１０−１８８６５１）
【出願日】平成２２年８月２５日（２０１０．８．２５）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２５日（２０１０．８．２５）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
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