JP2014063554A - 熱アシスト磁気ヘッド素子の検査方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製造工程途中のできるだけ早い段階で熱アシスト磁気ヘッドの近接場光発光部の物理形状の検査を行うことができるようにする。
【解決手段】試料である熱アシスト磁気ヘッド素子を平面内で移動可能なテーブルに載置し、このテーブルを平面内で移動させながらこのテーブルに載置された試料の表面に対して一定の距離だけ離れた面内をカンチレバーに固定した探針で走査し、走査しているカンチレバーに光を照射してカンチレバーからの反射光を検出することによりカンチレバーの変位を検出し、この検出したカンチレバーの変位の情報とテーブルの位置情報とを用いて熱アシスト磁気ヘッド素子の原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）画像を形成し、この形成した熱アシスト磁気ヘッド素子のＡＦＭ画像を処理して熱アシスト磁気ヘッド素子に形成された近接場光発光部の大きさ又は代表的な寸法を含む物理形状の良否を判定するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、薄膜熱アシスト磁気ヘッドを検査する熱アシスト磁気ヘッド検査方法及びその装置に係り、特に光学顕微鏡等の技術で検査不可能な熱アシスト磁気ヘッドが発生する近接場光の発生領域の物理形状を検査することのできる熱アシスト磁気ヘッド素子の検査方法及びその装置に関する。

次世代ハードディスクヘッドとして熱アシスト磁気ヘッドが各ハードディスクメーカに
採用される計画である。熱アシスト磁気ヘッドから発生する近接場光の幅は２０ｎｍ以下であり、この幅はハードディスクの書き込みトラック幅を決める。実際の動作時の近接場光の強度分布や、発光部の物理形状に対する検査方法は未解決の重要な課題である。現在走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いてヘッド（素子）の形状を測定することは可能であるが、破壊検査であり、量産向けの全数検査には適用困難である。

一方、これまでのハードディスク用磁気ヘッドのトラック幅検査は、ＨＧＡ（Ｈｅａｄ Ｇｉｍｂａｌ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）状態又は擬似ＨＧＡ状態という磁気ヘッド製造の最終工程で行っていた。生産コスト、の改善や製造プロセス条件の早期フィードバックという要望に応えるために、ウエハから切り出されたローバー状態において検査する方法が特許文献１に開示されている。

又、特許文献２には、原子間力顕微鏡において試料を横振動させ、この横振動によって励起されるカンチレバーの曲げまたはねじれ振動の位相と振幅を同時に計測し、振動振幅像および振動位相差像を形成することが記載されている。

更に、特許文献３には、原子間力顕微鏡のカンチレバーのＱ値を計測する場合に、探針と接触する試料の物性に応じてカンチレバーの共振周波数が変化し、出力信号の位相が変化するのを受けて位相比較器の出力が変化するのを受けてカンチレバーを常に共振周波数で振動させる構成について開示されている。

更に特許文献４には、磁気力顕微鏡を用いて、振幅変調信号を印加した磁気ヘッドから生じている磁界に応じた探針の振動の位相変化を測定し、振幅変調信号の値の変化に対する位相変位の変化をヘッドの磁界周波数依存性として測定することが記載されている。

特開２００９−２３０８４５号公報 特開平６−３２３８３４号公報 特開２００２−２７７３７８号公報 特開２００２−２６９７０８号公報

ヘッドが発生する近接場光又は近接場光発光部の物理形状の検査を目的とする専用の検
査装置はまだ世の中に存在しない。また、現在磁気ヘッドへの性能検査においてはウエハ
から切り出されたローバーの状態における検査装置が使用されているが、熱アシスト磁気
ヘッドに対しても同じくローバーというヘッド製造の早い段階での検査装置を開発する必
要がある。

特許文献１には、磁気力顕微鏡などを用いて磁気ヘッドが発生する磁界の様子を直接観察することが記載されているが、熱アシスト磁気ヘッドの近接場光の発生領域の物理形状（近接場光の発生領域の大きさ又は、代表的な寸法）を検査することについては記載されていない。

特許文献２には、原子間力顕微鏡において、摩擦力を強く反映する映像として振動振幅像及び振動位相像を形成することについて記載されているが、熱アシスト磁気ヘッドの近接場光の発生領域の物理形状を検査することについては記載されていない。

さらに、特許文献３には、原子間力顕微鏡において、出力信号の位相差を検出してカンチレバーを常に共振周波数で振動させることについて記載されているが、出力信号の位相差の情報を用いて熱アシスト磁気ヘッドの近接場光の発生領域の物理形状を検査することについては記載されていない。

また、特許文献４には、探針の振動の位相差を検出することについては記載されているが、熱アシスト磁気ヘッドの近接場光の発生領域の物理形状を検査することについては記載されていない。

本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、製造工程途中のできるだけ早い段階
で熱アシスト磁気ヘッドの近接場光の発生領域の物理形状の検査を行うことのできる熱アシスト磁気ヘッド素子の検査方法及びその装置を提供するものである。

上記した課題を解決するために、本発明では、近接場光発光部が形成された熱アシスト磁気ヘッド素子を検査する検査装置を、試料である熱アシスト磁気ヘッド素子を載置して平面内で移動可能なテーブル手段と、このテーブル手段に載置された試料の表面に対して一定の距離だけ離れた面内を走査する探針を備えたカンチレバーと、このカンチレバーの探針が形成されている側と反対側の面に投光器から光を照射してカンチレバーからの反射光を受光器で検出することにより試料の表面に対して一定の距離だけ離れた面内を走査しているカンチレバーの変位を検出する変位検出手段と、この変位検出手段でカンチレバーの変位を検出して得た検出信号とテーブル手段の位置情報とを用いて熱アシスト磁気ヘッド素子の原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）画像を形成するＡＦＭ画像形成手段と、このＡＦＭ画像形成手段で形成したＡＦＭ画像を処理して熱アシスト磁気ヘッド素子に形成された近接場光発光部の大きさ又は代表的な寸法を含む物理形状の良否を判定する判定手段とを備えて構成した。

また、上記した課題を解決するために、本発明では、近接場光発光部が形成された熱アシスト磁気ヘッド素子を検査する方法において、試料である熱アシスト磁気ヘッド素子を平面内で移動可能なテーブルに載置し、このテーブルを平面内で移動させながらテーブルに載置された試料の表面に対して一定の距離だけ離れた面内をカンチレバーに固定した探針で走査し、試料の表面を走査しているカンチレバーの探針が形成されている側と反対側の面に光を照射してカンチレバーからの反射光を検出することによりカンチレバーの変位を検出し、この検出したカンチレバーの変位の情報と試料である熱アシスト磁気ヘッド素子を載置したテーブルの位置情報とを用いて熱アシスト磁気ヘッド素子の原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）画像を形成し、この形成した熱アシスト磁気ヘッド素子のＡＦＭ画像を処理して熱アシスト磁気ヘッド素子に形成された近接場光発光部の大きさ又は代表的な寸法を含む物理形状の良否を判定するようにした。

本発明によれば、製造工程途中のできるだけ早い段階で熱アシスト磁気ヘッドの近接場光発光部の物理形状の検査を非破壊で行うことができるという効果がある。

第１の実施例に係る熱アシスト磁気ヘッド検査装置の概略の構成を示すブロック図である。 第１の実施形態におけるカンチレバーの先端部分の探針と記録ヘッドの熱アシスト光発生部分を拡大した側面図である。 第１の実施形態において、熱アシスト磁気ヘッド素子の表面に対して一定の間隔ｄを保って探針を走査したときの、探針の熱アシスト磁気ヘッド素子上の走査位置と差動アンプからの出力信号との関係を示すグラフである。 第１の実施形態において、図３Ａの差動アンプ出力信号を２値化したグラフである。 第１の実施形態に係る熱アシスト磁気ヘッド検査装置の制御部ＰＣの構成を示すブロック図である。 第１の実施形態に係るＡＦＭ画像形成部で形成された熱アシスト磁気ヘッドの画像である。 第１の実施形態に係る熱アシスト磁気ヘッド検査装置の検査結果を表示する画面の正面図である。 第１の実施形態に係る熱アシスト磁気ヘッド検査装置における検査の流れを示すフロー図である。 第１の実施形態における探針の先端部に細線を固定したカンチレバーと熱アシスト磁気ヘッドの熱アシスト光発生部分を拡大した側面図である。 第２の実施形態に係る熱アシスト磁気ヘッド検査装置の概略の構成を示すブロック図である。 第２の実施形態における表面に磁性膜を形成した探針を備えたカンチレバーと記録ヘッドの熱アシスト光発生部分を拡大した側面図である。 第２の実施形態において、熱アシスト磁気ヘッド素子の磁界発生領域を含む表面に対して一定の間隔ｄ´を保って、表面に磁性膜を形成した探針を走査したときに、探針の熱アシスト磁気ヘッド素子上の走査位置と差動アンプからの出力信号との関係を示すグラフである。 第２の実施形態に係る熱アシスト磁気ヘッド検査装置の制御部ＰＣの構成を示すブロック図である。 第２の実施形態に係る熱アシスト磁気ヘッド検査装置の動作手順を示すフロー図である。

熱アシスト磁気ヘッド素子の近接場光の発生領域の物理形状（近接場光の発生領域の大きさ又は、代表的な寸法）を検査する方法としては、近接場光発光部で発生する近接場光の発生状態を検査する方法と、近接場光の発生領域の物理形状を検査する方法とがある。本発明では、熱アシスト磁気ヘッド素子の近接場光の発生領域の物理形状を、走査プローブ顕微鏡で検出できるようにした。

以下に、本発明の実施例を図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明に係る熱アシスト磁気ヘッド検査装置の第１実施形態の基本的な構成を示すブロック図である。図１の熱アシスト磁気ヘッド検査装置は、ヘッドスライダ単体（熱アシスト磁気ヘッド素子４）を切り出す前工程のローバー（熱アシスト磁気ヘッド素子４が配列されたブロック）の状態で各熱アシスト磁気ヘッド素子４の近接場光の発生領域の物理形状を検査することが可能なものである。通常、３ｃｍ〜５ｃｍ程度の細長いブロック体としてウエハから切り出されたローバーは、４０個〜９０個程度の熱アシスト磁気ヘッド素子４（ヘッドスライダ）が配列された構成となっている。この実施の形態に係る熱アシスト磁気ヘッド検査装置は、このローバー１をワークとして所定の検査を行うように構成されている。ローバー１は、通常、図示していないトレイ内に２０〜３０本程度、短軸方向に所定間隔で配列収納されている。図示していないハンドリングロボットは、ローバー１を図示してないトレイからで一本ずつ取り出して検査ステージ１０１に搬送する。検査ステージ１０１に搬送設置されたローバー１は後述のように検査される。

検査ステージ１０１は、ローバー１をＸ，Ｙ方向に移動可能なＸステージ１０６、Ｙス
テージ１０５を備えている。ローバー１は、その長軸方向の片側面がＹステージ１０５の基準面に一旦突き当てられることによって位置決めされる。Ｙステージ１０５の上面には、ローバー１の位置決め用の載置部１１４が設けられている。この載置部１１４の上面側縁部には、ローバー１の形状にほぼ合致した段差部（図示せず）が設けられている。ローバー１は、この段差部の底面と側面にそれぞれ当接されることによって所定位置に設置されるようになっている。段差部の後面には、ローバー１の後側面（熱アシスト磁気ヘッド素子４の各接続端子のある面の反対面）が当接される。各当接面は、Ｘステージ１０６の移動方向（Ｘ軸）及びＺステージ１０４の移動方向（Ｚ軸）にそれぞれ平行で、かつ、直交した位置関係となる基準面を備えているので、ローバー１がＹステージ１０５の段差部の底面と側面に当接設置されることによってＸ方向とＺ方向の位置決めが実行されるようになっている。

Ｙステージ１０５の上方には、位置ずれ量測定用のカメラ１０３が設けられている。Ｚステージ１０４は、原子間力顕微鏡（Atomic Force Microscope :ＡＦＭ）のカンチレバー部１００をＺ方向に移動させるものである。検査ステージ１０１のＸステージ１０６、Ｙステージ１０５、Ｚステージ１０４は、それぞれピエゾ素子で駆動されるピエゾステージで構成されている。所定の位置決めが終了すると、ローバー１は、載置部１１４に吸着保持される。

ピエゾドライバ１０７は、この検査ステージ１０１の各Ｘステージ１０６、Ｙステージ
１０５、Ｚステージ１０４（ピエゾステージ）を駆動制御するものである。制御部ＰＣ３
０は、モニタを含むパーソナルコンピュータ（ＰＣ）を基本構成とする制御用コンピュー
タで構成されている。図に示すように、検査ステージ１０１のＹステージ１０５上の載置部１１４に載置されたローバー１の上方の対向する位置には、先端の尖った探針１２０が形成されて自由端となっているカンチレバー部１００が配置されている。カンチレバー部１００は、Ｚステージ１０４の下側に設けられた加振部１２２に取り付けられている。加振部１２２はピエゾ素子で構成され、ピエゾドライバ１０７からの励振電圧によって機械的共振周波数近傍の周波数の交流電圧が印加され、探針１２０は上下方向に振動される。また、ピエゾドライバ１０７からの励振電圧が一定の場合には、探針１２０は振動せず、一定の位置に止まっている。

変位検出部は、半導体レーザ素子１０９と、４分割光ディテクタ素子からなる変位セン
サ１１０とから構成される。半導体レーザ素子１０９から出射した光はカンチレバー部１００上に照射され、カンチレバー部１００で反射された光は変位センサ１１０に導かれる。差動アンプ１１１は、変位センサ１１０から出力される４つの信号の差分信号に所定の演算処理を施してＤＣコンバータ１１２に出力する。すなわち、差動アンプ１１１は、変位センサ１１０から出力される４つの信号の差分に対応した変位信号をＤＣコンバータ１１２に出力する。従って、カンチレバー部１００が加振部１２２により加振されていない状態では、差動アンプ１１１からの出力はゼロになる。ＤＣコンバータ１１２は、差動アンプ１１１から出力される変位信号を実効値の直流信号に変換するＲＭＳ−ＤＣコンバータ（Root Mean Squared value to Direct Current Converter）で構成される。

差動アンプ１１１から出力される変位信号は、カンチレバー部１００の変位に応じた信
号であり、カンチレバー部１００が振動している場合には交流信号となり、カンチレバー部１００の振動が止まっている場合には直流信号となる。ＤＣコンバータ１１２から出力される信号は、フィードバックコントローラ１１３に入力される。フィードバックコントローラ１１３は、カンチレバー部１００の現在の変位量の大きさをモニターするための信号として制御部ＰＣ３０にＤＣコンバータ１１２から入力した信号を出力する。この信号を制御部ＰＣ３０でモニタし、その値に応じて、ピエゾドライバ１０７でＺステージ１０４を駆動するピエゾ素子（図示せず）を制御することによって、測定開始前に、カンチレバー部１００の初期位置を調整するようにしている。この実施の形態では、ハードディスクドライブのヘッド浮上高さをカンチレバー部１００の初期位置として設定する。

発信器１０２は、カンチレバー部１００を励振するための発振信号をピエゾドライバ１０７に供給するものである。ピエゾドライバ１０７は、この発信器１０２からの発振信号に基づいて加振部１２２を駆動してカンチレバー部１００を所定の周波数で振動させる。探針１２０を振動させない場合には、発振器１０２からピエゾドライバ１０７から発振信号を出力しない。

図２は、ローバー１に形成されている熱アシスト磁気ヘッド素子４の熱アシスト光（近接場光）の発生領域２の構成を拡大してカンチレバー部１００と一緒に示した図である。

本実施例においては、図２に示すように、カンチレバー部１００は、Ｚステージ１０４によって制御されて、ローバー１に形成された熱アシスト磁気ヘッド素子４の表面に対してカンチレバー部１００の探針１２０の先端部が一定の間隔ｄを維持して静止している。この状態で、発振器１０２からの発振信号を受けたピエゾドライバ１０７でＸステージ１０６及びＹステージ１０５を制御して、ローバー１を平面内で移動させることにより、ローバー１の数百nm〜数μmの範囲の所望の領域をカンチレバー部１００の先端部に取り付けた探針１２０で走査する。

ここで、探針１２０がスキャンする範囲内で、試料であるローバー１上に形成された熱アシスト磁気ヘッド素子４の表面において、材質が均一な場所をスキャンした場合には、図３Ａの差動アンプの出力波形３１０に示すように、差動アンプの出力はゼロとなる。すなわち、探針１２０は、熱アシスト磁気ヘッド素子４の表面から一定の距離だけ離れた面内を走査する姿勢になる。これに対して、スキャンする範囲内に近接場光の発生領域２のような他の部分と異なる材質の部分があると、探針１２０とこの異なる材質の部分との間に働く力（ファンデルワールス力）が変化する。その結果、カンチレバー部１００が変位して、変位センサ１１０に入射するカンチレバー部１００からの反射光の位置が変化して、変位センサ１１０から出力される変位信号波形３１０は、図３Ａの信号レベル３１１に示すように変化する。

この変化した変位信号波形３１０を、Ｘステージ１０６とＹステージ１０５の位置情報を用いて画像化することにより、カンチレバー部１００が変位した部分を材質が異なる領域として検出することができる。この検出した画像情報から、カンチレバー部１００が変位した領域の位置及び大きさの情報を得ることができる。そして、この情報を予め設計情報を用いて設定しておいた基準値と比較し、基準値との差が許容できる範囲か否かを判定して近接場光の発生領域２が正しく形成されているか否かを検査することができる。

検査対象であるローバー１の形成された熱アシスト磁気ヘッド素子４の近接場光の発生領域２は、設計情報からローバー１の端面からの位置を求めることができるので、誤差を加味して近接場光の発生領域２を含む領域を探針１２０の走査領域に設定すれば、ＡＦＭによる近接場光の発生領域２を含む領域の情報を確実に取得することができる。

図４Ａに、制御部ＰＣ３０の構成を示す。制御部ＰＣ３０には、フィードバックコントローラ１１３からの信号が入力される。このフィードバックコントローラ１１３からの信号は、変位センサ１１０からの信号を受けた差動アンプ１１１からのＡＣ出力をＤＣコンバータ１１２でＤＣ信号に変換したものである。

本実施例における制御部ＰＣ３０は、２値化処理部３０１、ＡＦＭ画像形成部３０２、画像特徴量算出部３０３、良否判定部３０４を備えており、良否判定部３０４における判定の結果は、入出力部３１に出力される。制御部ＰＣ３０は、フィードバックコントローラ１１３からの信号を受けてピエゾドライバ１０７を制御する、ピエゾドライバ制御部３０５を更に備えている。

フィードバックコントローラ１１３から制御部ＰＣ３０に入力した信号は、２値化処理部３０１において、予め設定しておいたしきい値を基準として、図３Ｂに示すような２値化された信号波形となる。

このような２値化した信号を、ＡＦＭ画像形成部３０２で受けて、探針１２０でスキャンした領域全体に亘って蓄積して処理することにより、図４Ｂに示すような、熱アシスト磁気ヘッド素子４の表面の近接場光の発生領域２に対応する領域４０２を含む２値したＡＦＭ画像４０１を得ることができる。

次に、この２値したＡＦＭ画像４０１を画像特徴量算出部３０４に送り、画像特徴量を算出する。図４Ｂの例においては、２値画像４０１の特徴領域である領域４０２の直交する２方向の寸法、Ｄ１とＤ２とを算出する。

この算出したＤ１とＤ２の情報は良否判定部３０４に送られて予め設定された良否判定基準値と比較されて、ＡＦＭ画像４０１上の領域４０２に対応する近接場光の発生領域２の大きさの良否を判定する。

この判定した結果は入出力部３１に出力されて、図５に示すような入出力部３１の表示画面３１０の画像表示領域３１１に近接場光の発生領域２に対応する領域４０２を含む２値画像４０１を表示する。又、この画面３１０上には、画像表示領域３１１に表示している試料の番号を表示する、試料Ｎｏ．表示部３１２、画像特徴量算出部３０４で算出した領域４０２の寸法Ｄ１：３１３と寸法Ｄ２：３１４とを表示し、更に良否判定部３０４で判定した結果を判定結果表示部３１５に表示する。

図６は、上述した熱アシスト磁気ヘッド検査装置の動作手順を示すフロー図である。
先ず複数設置されたローバーを１本ずつ取り出し、検査ステージ上に搬送し（Ｓ６０１）、カメラ１０３によるアライメントを行い（Ｓ６０２）、ローバー１に形成された熱アシスト磁気ヘッド素子部４（測定ヘッド）を測定位置に移動させて測定ヘッド（熱アシスト磁気ヘッド素子４）の位置決めを行う（Ｓ６０３）。次に、ピエゾドライバ１０７でＺテージ１０４を制御することによって、カンチレバー部１００の探針１２０を測定ヘッドの記録表面にアプローチさせる（Ｓ６０４）。次に、カンチレバー部１００を固定した状態で、ピエゾドライバ１０７でＹステージ１０５とＸステージ１０６を駆動してローバー１をＸＹ平面内で移動させることにより、カンチレバー部１００はヘッドの記録面に平行する平面に数百nm〜数μmの範囲内でスキャンする（Ｓ６０５）。

このスキャンしているときに、カンチレバー１００の変位は、半導体レーザ素子１０９から発射されてカンチレバー１００で反射したレーザの変位センサ１１０の４分割した検出面上での位置ずれとして検出される。このレーザを検出した変位センサ１１０からの検出信号は、差動アンプ１１１で変位センサ１１０の４分割したそれぞれの検出面での受光量に応じた信号に変換され、ＤＣコンバータ１１２でデジタル信号に変換されて、フィードバックコントローラ１１３を介して制御部ＰＣ３０に入力する。制御部ＰＣ３０に入力した信号は、先に図４Ａを用いて説明したような手順で処理されて、近接場光の発生領域２の物理形状の良否が判定される（Ｓ６０６）。

次に、探針１２０による熱アシスト磁気ヘッド素子部４の所定の領域の走査が終了すると、カンチレバーが上昇し、ローバー１の中で次に測定すべきヘッドがあるかをチェックし（Ｓ６０７）、有る場合には次の測定ヘッドがカンチレバーの下方に移動し（Ｓ６０８），Ｓ６０４からの操作を実行する。ローバー１の中で次に測定すべきヘッドが無くなった場合には、Ｚステージ１０４でカンチレバー部１００を上昇させた状態で測定が終了したローバー１を図示していないハンドリングユニットで取出して回収トレイに収納する（Ｓ６０９）。次に、図示していない供給トレイに未検査のローバー４０があるか否かをチェックし（Ｓ６１０）、未検査のローバー４０がある場合にはＳ６０１に戻って未検査のローバー４０を供給トレイ（図示せず）から取出して（Ｓ６１１），検査ステージ１０１に搬送してＳ６０１からのステップを実行する。一方、供給トレイうちに未検査のローバー４０が無い場合には、測定を終了する（Ｓ６１２）。

なお、上記した実施例においては、ローバー１の状態で検査することについて説明したが、本実施例はこれに限定されるものではなく、ローバー１から切り出されたスライダ単体（熱アシスト磁気ヘッド素子４）を載置部１１４に載置して上記に説明したのと同様な検査を行うようにしてもよい。

本実施例によれば、熱アシスト磁気ヘッド素子の近接場光の発生領域を、熱アシスト磁気ヘッド素子の製造工程の比較的上流の段階、例えばローバーの状態で、近接場光を発光させることなく検査することが可能である。また、検査装置に近接場光を発光させるための機構部を装備する必要が無くなり、検査装置の構成を比較的簡素化することができる。

上記した実施例においては、図２に示したように、探針１２０で試料であるローバー１の表面を走査する構成で説明したが、図７に示すように、探針１２０の先端部分に比較的硬い材質の細線１２０１を固定し、この細線でローバー１の表面を走査する構成としてもよい。この細線１２０１を構成する材料としては、カーボンナノファイバ（ＣＮＦ）、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、高密度カーボン(ＨＤＣ：ＤＬＣ)、又はタングステン（Ｗ）の何れかにすればよい。このような構成とすることにより、比較的硬い材質の細線１２０１がローバー１に形成された熱アシスト磁気ヘッド素子４と接触することになり、探針１２０を直接接触させる場合と比べて、カンチレバー１００の寿命を延ばすことができる。

本発明の第２の実施例を図面を参照しながら説明する。
本実施例においては、熱アシスト磁気ヘッド素子部４の近接場光の発生領域２を含む領域のＡＦＭ画像を取得する前に、磁界発生領域３で磁界を発生させて磁界発生領域３を含む領域のＭＦＭ画像を取得する点が実施例１と異なる。取得した磁界発生領域３を含む領域のＭＦＭ画像から磁界発生領域３の位置を特定し、この位置を基準として、設計情報を用いて近接場光の発生領域２に位置を割り出し、近接場光の発生領域２を含む領域を探針１２０で確実に走査できるようにした。

図８に、本実施例に係る熱アシスト磁気ヘッド検査装置８０００の構成を示す。
本実施例に係る熱アシスト磁気ヘッド検査装置８０００の基本的な構成は、図１に示した実施例１における装置の構成と基本的には同じであるが、図９に示すように、カンチレバー１００の探針１２０の表面に太線で示した磁性膜１２１が形成されている点において異なる。また、制御部ＰＣ３５に励磁用信号出力部１００７を備えた点、及び、この励磁用信号出力部１００７から出力した熱アシスト磁気ヘッド素子部４の磁界発生領域３に磁界を発生させるための信号を、ローバー１に形成された熱アシスト磁気ヘッド素子部４に送るための信号ライン３０１を追加した点において異なる。

本実施例においては、まず、熱アシスト磁気ヘッド素子部４の磁界発生領域３に磁界を発生させた状態でカンチレバー１００を振動させて、磁界発生領域３を含む領域を探針１２０で走査することによりＭＦＭ画像を取得し、このＭＦＭ画像から磁界発生領域３を特定する。次に、この特定した磁界発生領域３の位置を基準にして、設計情報から近接場光の発生領域２の位置を求める。次に、この求めた近接場光の発生領域２を含む領域を、カンチレバー１００の振動を停止した状態で、探針１２０の先端部分が熱アシスト磁気ヘッド素子部４の表面から一定の間隔ｄ´を維持した状態で走査することにより近接場光の発生領域２を含む領域のＡＦＭ画像を取得する。そして、このＡＦＭ画像から近接場光の発生領域２を特定し、近接場光の発生領域２の大きさ又は代表的な寸法を含む物理形状の良否を判定するようにした。

本実施例においては、磁界発生領域３を含む領域を走査する場合には、加振部１２２により加振されたカンチレバー部１００´は、Ｚ方向の位置がＺステージ１０４によって制御される。すなわち、ローバー１に形成された熱アシスト磁気ヘッド素子４の表面に対してカンチレバー部１００´の表面に磁性膜１２１が形成された探針１２０の先端部が、振動の最下端において一定の間隔ｄ´を維持するようにして振動する。この状態で、発振器１０２からの発振信号を受けたピエゾドライバ１０７でＸステージ１０６及びＹステージ１０５を制御して、ローバー１を平面内で移動させることにより、ローバー１の数百nm〜数μmの範囲の所望の領域をカンチレバー部１００の先端部に取り付けた探針１２０で走査する。

ここで、探針１２０がスキャンする範囲内で、試料であるローバー１上に形成された熱アシスト磁気ヘッド素子４の表面において、磁界を発生していない材質が均一な場所をスキャンした場合には、図１０の差動アンプ１１１の出力波形１０１０に示すように、差動アンプの出力はゼロを中心に振動する波形となる。これに対して、スキャンする範囲内で磁界発生領域３から磁界が発生されていると、探針１２０の表面に形成された磁性膜１２１がこの磁界の作用を受けて磁界発生領域３にひきつけられる。その結果、カンチレバー部１００´の振動の中心が変位して、変位センサ１１０に入射するカンチレバー部１００´からの反射光の振動の中心位置が変化して、差動アンプ１１１からの出力波形は、変位信号波形１０１１に示すように変化する。

このように変化した変位信号波形１０１０を、制御部ＰＣ３５においてＸステージ１０６とＹステージ１０５の位置情報を用いて画像化することにより、カンチレバー部１００´の振動の中心が差動アンプの出力ゼロから変化した部分を磁界発生領域３として検出することができる。そして、この検出した磁界発生領域３の位置の情報を予め記憶しておいた設計情報と比較することにより、Ｘステージ１０６及びＹステージ１０５上の近接場光の発生領域２の位置を求めることができる。これにより、Ｘステージ１０６及びＹステージ１０５を制御して、近接場光の発生領域２を、確実にＡＦＭの視野内に捉えることが可能になる。

図１１に、本実施例における制御部ＰＣ３５の構成を示す。本実施例における制御部ＰＣ３５は、フィードバックコントローラ１１３を介してＤＣコンバータ１１２から出力された信号を、ＭＦＭ画像作成部１１０２か２値化部３０１の何れかに切替える信号切替回路部１１０１を備えている。また、制御部ＰＣ３５は更に、表面に磁性膜１２１が形成されたカンチレバー１００´の探針１２０を振動させた状態で、熱アシスト磁気ヘッド素子部４の表面に対して振動の最下点が一定の高さになるように制御する。このような状態で磁界発生領域３を含む領域を走査したときに、差動アンプ１１１から出力される信号を処理してＭＦＭ（Magnetic Force Microscope：磁気力顕微鏡）画像を作成するＭＦＭ画像作成部１１０２を備えている。これらの点が実施例１の制御部ＰＣ３０と異なる。

本実施例における制御部ＰＣ３５は、さらに、ＡＦＭ画像生成部３０２、画像特徴量算出部３０３、良否判定部３０４、磁界発生位置検出部１１０３、近接場光発生領域算出部１１０４、ピエゾドライバ制御部１１０５、励磁用信号出力部１１０６を備えている。ここで、図４Ａに示した実施例１と同じ番号を付したものは、実施例１で説明したのと同じ機能を有している。

以上の構成において、信号切替回路部１１０１は、検査ステージ１０１から出力されるＸステージ１０６及びＹステージ１０５の位置情報に基づいて、フィードバックコントローラ１１３から出力された信号の行き先を切り替える。すなわち、探針１２０が熱アシスト磁気ヘッド素子部４の磁界発生領域３を含む領域を走査しているときには、フィードバックコントローラ１１３から出力された信号を、検査ステージ１０１から出力されるＸステージ１０６及びＹステージ１０５の位置情報と共に、ＭＦＭ画像作成部１１０２の側に出力する。

一方、近接場光の発生領域２を含む領域のＡＦＭ画像を取得するときには、探針１２０が熱アシスト磁気ヘッド素子部４の近接場光の発生領域２を含む領域をカンチレバー１００の振動を停止させて、探針１２０が熱アシスト磁気ヘッド素子部４の表面と一定の間隔ｄ´を保った状態で走査する。この場合、フィードバックコントローラ１１３から出力された信号を、検査ステージ１０１から出力されるＸステージ１０６及びＹステージ１０５の位置情報と共に、２値化回路部３０１の側に出力する。２値化回路部３０１から良否判定部３０４までの信号の処理については、実施例１で説明した制御部ＰＣ３０における処理と同じであるので、説明を省略する。

フィードバックコントローラ１１３を介してＤＣコンバータ１１２から出力された信号を受けたＭＦＭ画像作成部１１０２は、フィードバックコントローラ１１３出力された信号と検査ステージ１０１から出力されたＸステージ１０６及びＹステージ１０５の位置情報とを用いて、ＭＦＭ画像を形成する。

この作成されたＭＦＭ画像は磁界発生位置検出部１１０３に送られて、画像処理することによりＭＦＭ画像上における磁界発生領域３の位置が特定される。次に、この特定された磁界発生領域３の位置情報が近接場光発生領域算出部１１０４に送られ、熱アシスト磁気ヘッド素子部４の設計情報に基づいて磁界発生領域３の位置情報から近接場光の発生領域２の位置情報を得る。この近接場光の発生領域２の位置情報は、ピエゾドライバ制御部１１０５へ送られる。ピエゾドライバ制御部１１０５は、この近接場光の発生領域２の位置情報に基づいて、Ｘステージ１０６及びＹステージ１０５を駆動するピエゾドライバ１０７を制御して、近接場光の発生領域２を表面に磁性膜１２１が掲載された探針１２０の走査領域の範囲内に位置させる。

これ以降の、近接場光の発生領域２を含む領域を探針１２０で走査してＡＦＭ画像を取得し、近接場光の発生領域２の物理形状を評価する手順は、実施例１で説明したものと同じであるので説明を省略する。

本実施例における熱アシスト磁気ヘッド検査装置８０００の動作手順は、実施例１で図６を用いて説明したものと、Ｓ６０５とＳ６０６とを除いて同じである。図６に示した実施例１のフロー図と異なる部分について、図１２を用いて説明する。

Ｓ６０４が完了した後、励磁用信号出力部１００７は、検査ステージ１０１から出力されるＸステージ１０６及びＹステージ１０５の位置情報を受けて、信号線３０１を介してローバー１に形成された熱アシスト磁気ヘッド素子部４の磁界発生領域３に磁界を発生させる信号を出力して、磁界発生領域３に磁界を発生させる（Ｓ６０５１）。つぎに、表面に磁性膜１２１が形成されたカンチレバー１００´を加振部１２２で駆動して一定の振幅で振動させる。このとき、カンチレバー１００´のＺ方向の位置はＺステージ１０４で調整してある。これにより、カンチレバー１００´の先端部付近に固定した探針１２０は、振動の最下点が熱アシスト磁気ヘッド素子部４に対して一定の間隔ｄ´を保った状態で、磁界を発生させた磁界発生領域３を含む領域を走査して（Ｓ６０５２）、ＭＦＭ画像形成部１１０２で磁界発生領域３のＭＦＭ画像を作成する（Ｓ６０５３）。

次に、作成したＭＦＭ画像上で磁界発生領域３の位置を特定し、この特定した位置情報と予め記憶しておいた設計データにおける磁界発生領域３と近接場光の発生領域２との位置関係から、Ｘステージ１０６及びＹステージ１０５上における近接場光の発生領域２の位置（近接場光の発生領域２までの移動量）を算出する。そして、この算出した移動量に基づいてピエゾドライバ１０７でＸステージ１０６及びＹステージ１０５を駆動して、近接場光の発生領域２を探針１２０の走査範囲内に移動させる。次に、信号線３０１からのローバー１に形成された熱アシスト磁気ヘッド素子部４の磁界発生領域３に磁界を発生させる信号３０１を遮断し、加振部１２２の出力を停止させてカンチレバー１００の振動を停止する。次に、実施例１の場合と同様に、カンチレバー１００を熱アシスト磁気ヘッド素子部４に対して一定の間隔ｄ´を保った状態で近接場光の発生領域２を含む領域を探針１２０で走査して（Ｓ６０５４）、画像形成部３０２で近接場光の発生領域２を含む領域のＡＦＭ画像を形成する（Ｓ６０５５）。

更に、このＡＦＭ画像を処理して近接場光の発生領域２の画像特徴量Ｄ１とＤ２とを算出し（Ｓ６０６１）、これを予め設定した基準値と比較して、近接場光の発生領域２の物理形状を評価して良否を判定する（Ｓ６０６２）。最後に、これら求めた結果を、ＭＦＭ画像及び位相差画像と共に入出力部３１に出力する（Ｓ６０６３）。

なお、上記した実施例においては、ローバー１の状態で検査することについて説明したが、本実施例はこれに限定されるものではなく、ローバー１から切り出されたスライダ単体（熱アシスト磁気ヘッド素子４）を載置部１１４に載置して上記に説明したのと同様な検査を行うようにしてもよい。

本実施例によれば、熱アシスト磁気ヘッド素子の近接場光の発生領域を、熱アシスト磁気ヘッド素子の製造工程の比較的上流の段階、例えばローバーの状態で、近接場光を発光させることなく検査することが可能である。また、検査装置に近接場光を発光させるための機構部を装備する必要が無くなり、検査装置の構成を比較的簡素化することができる。

本実施例においても、実施例１で図７を用いて説明したのと同様に、探針１２０の先端部分に比較的硬い材質で形成した細線（図７の細線１２０１に相当）を備え、この細線の表面に磁性膜を形成し、この表面に磁性膜を形成した細線でローバー１の表面を走査する構成としてもよい。この細線を構成する材料としては、カーボンナノファイバ（ＣＮＦ）、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、高密度カーボン(ＨＤＣ：ＤＬＣ)、又はタングステン（Ｗ）の何れかにすればよい。このような構成とすることにより、比較的硬い材質の細線１２０１がローバー１に形成された熱アシスト磁気ヘッド素子４と接触することになり、探針１２０を直接接触させる場合と比べて、カンチレバー１００の寿命を延ばすことができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例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言うまでもない。

１・・・ローバー ２・・・近接場光発光部 ３・・・磁界発生領域 ４・・・熱アシスト磁気ヘッド素子 ３０、３５・・・制御部ＰＣ ３１・・・入出力部 １００、１００´・・・カンチレバー部 １０１・・・検査ステージ １０２・・・発信器 １０３・・・カメラ １０４・・・Ｚステージ １０５・・・Ｙステージ １０６・・・Ｘステージ １０７・・・ピエゾドライバ １０９・・・レーザ素子 １１０・・・変位センサ １１１・・・差動アンプ １１２・・・ＤＣコンバータ １１３・・・フィードバックコントローラ １１４・・・載置部 １２０・・・探針 １２２・・・加振部 ３０２・・・画像形成部 ３０３・・・画像特徴量算出部 ３０４・・・良否判定部 １１０２・・・ＭＦＭ画像形成部 １１０３・・・磁界発生位置検出部 １１０４・・・近接場光発生領域算出部。

Claims (10)

1. 近接場光発光部が形成された熱アシスト磁気ヘッド素子を検査する検査装置であって、
   試料である熱アシスト磁気ヘッド素子を載置して平面内で移動可能なテーブル手段と、
   該テーブル手段に載置された試料の表面に対して一定の距離だけ離れた面内を走査する探針を備えたカンチレバーと、
   該カンチレバーの前記探針が形成されている側と反対側の面に投光器から光を照射して前記カンチレバーからの反射光を受光器で検出することにより前記試料の表面に対して一定の距離だけ離れた面内を走査しているカンチレバーの変位を検出する変位検出手段と、
   該変位検出手段で前記カンチレバーの変位を検出して得た検出信号と前記テーブル手段の位置情報とを用いて前記熱アシスト磁気ヘッド素子の原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）画像を形成するＡＦＭ画像形成手段と、
   該ＡＦＭ画像形成手段で形成したＡＦＭ画像を処理して前記熱アシスト磁気ヘッド素子に形成された近接場光発光部の大きさ又は代表的な寸法を含む物理形状の良否を判定する判定手段と
   を備えたことを特徴とする熱アシスト磁気ヘッド素子の検査装置。
2. 前記熱アシスト磁気ヘッド素子は、ローバー上に複数形成されており、該ローバー上に複数形成された前記熱アシスト磁気ヘッド素子を検査することを特徴とする請求項１記載の熱アシスト磁気ヘッド素子の検査装置。
3. 前記変位検出手段は、前記探針が前記熱アシスト磁気ヘッド素子の近接場光発光部が形成された個所を走査しているときの前記カンチレバーからの前記反射光を前記受光器で検出して得た信号と、前記熱アシスト磁気ヘッド素子の前記近接場光発光部が形成された個所以外の個所を走査しているときに前記カンチレバーからの前記反射光を前記受光器で検出して得た信号とを用いて前記カンチレバーの変位を検出することを特徴とする請求項１記載の熱アシスト磁気ヘッド素子の検査装置。
4. 前記熱アシスト磁気ヘッド素子には磁界発生領域が形成されており、
   前記熱アシスト磁気ヘッド素子の検査装置は、
   前記熱アシスト磁気ヘッド素子の磁界発生領域に磁界を発生させる磁界発生部と、
   前記カンチレバーを振動させる加振部と
   を更に備え、前記探針の表面には磁性膜が形成されており、
   前記磁界発生部で前記熱アシスト磁気ヘッド素子の磁界発生領域に磁界を発生させた状態で前記加振部で前記カンチレバーを振動させながら前記テーブル手段を駆動して前記表面に磁性膜が形成された探針で前記熱アシスト磁気ヘッド素子の磁界発生領域を含む領域を走査することにより、磁気力顕微鏡（ＭＦＭ）画像を取得する
   ことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の熱アシスト磁気ヘッド素子の検査装置。
5. 前記カンチレバーの探針には、カーボンナノファイバ（ＣＮＦ）、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、高密度カーボン(ＨＤＣ：ＤＬＣ)、又はタングステン（Ｗ）の何れで形成された細線が装着されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の熱アシスト磁気ヘッド素子の検査装置。
6. 近接場光発光部が形成された熱アシスト磁気ヘッド素子を検査する方法であって、
   試料である熱アシスト磁気ヘッド素子を平面内で移動可能なテーブルに載置し、
   該テーブルを平面内で移動させながら該テーブルに載置された試料の表面に対して一定の距離だけ離れた面内をカンチレバーに固定した探針で走査し、
   該試料の表面を走査している前記カンチレバーの前記探針が形成されている側と反対側の面に光を照射して前記カンチレバーからの反射光を検出することにより前記カンチレバーの変位を検出し、
   該検出したカンチレバーの変位の情報と前記試料である熱アシスト磁気ヘッド素子を載置したテーブルの位置情報とを用いて前記熱アシスト磁気ヘッド素子の原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）画像を形成し、
   該形成した前記熱アシスト磁気ヘッド素子のＡＦＭ画像を処理して前記熱アシスト磁気ヘッド素子に形成された近接場光発光部の大きさ又は代表的な寸法を含む物理形状の良否を判定する
   ことを特徴とする熱アシスト磁気ヘッド素子の検査方法。
7. 前記形成したＡＦＭ画像の情報を用いて前記熱アシスト磁気ヘッド素子に形成された近接場光発光部の大きさ又は代表的な寸法を含む物理形状の良否を判定することが、
   前記検出したカンチレバーの変位の情報と前記移動しているテーブルの位置情報とを用いて前記熱アシスト磁気ヘッド素子のＡＦＭ画像を形成し、
   該形成したＡＦＭ画像を処理して前記熱アシスト磁気ヘッド素子に形成された近接場光発光部の物理形状の良否を判定する
   ことを含むことを特徴とする請求項６記載の熱アシスト磁気ヘッド素子の検査方法。
8. 前記熱アシスト磁気ヘッド素子は、ローバー上に複数形成されており、該ローバー上に複数形成された前記熱アシスト磁気ヘッド素子を検査することを特徴とする請求項６記載の熱アシスト磁気ヘッド素子の検査方法。
9. 前記探針を前記熱アシスト磁気ヘッド素子の近接場光発光部が形成された個所を走査するときと前記近接場光発光部が形成された個所以外の個所を走査するときの前記カンチレバーの変位を前記カンチレバーからの前記反射光の位置の変化の情報から検出することを特徴とする請求項６記載の熱アシスト磁気ヘッド素子の検査方法。
10. 前記探針の表面には磁性膜が形成されており、前記テーブルを平面内で移動させながら該テーブルに載置された試料の表面の前記磁性膜が形成された領域に対して一定の距離だけ離れた面内を前記カンチレバーに備えた表面には磁性膜が形成され探針で走査し、該走査中の前記カンチレバーの変位を検出した信号を用いて前記磁性膜が形成された領域の磁気力顕微鏡（ＭＦＭ）画像を形成することを特徴とする請求項６乃至９の何れかに記載の熱アシスト磁気ヘッド素子の検査方法。

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