(57)【要約】【課題】磁性プローブ及びその製造方法に関し、磁気力顕微鏡用の磁性プローブに於ける片持ち梁部分が磁性膜で覆われて観測結果に影響を及ぼすのを低減することを可能にすると共に磁性プローブを容易に製造することができるようにする。【解決手段】磁性体がその表面、或いは、その近傍に生成する磁界中に片持ち梁部分２の先端に在る強磁性膜４を挿入し強磁性膜４に作用する磁気的引力或いは斥力で磁界強度を観測し、更に、該片持ち梁部分２に於ける強磁性膜４で該磁性体の走査を行なう磁気力顕微鏡に於ける磁性プローブであって、先端の強磁性膜４を除く片持ち梁部分２が軟磁性膜６で覆われてなるか、或いは、片持ち梁部分２上の強磁性膜４が除去されるか、又は、薄膜化される。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性体がその表面、若しくは、その近傍に生成する磁界中に片持ち梁の先端に在る強磁性膜を挿入し該強磁性膜に作用する磁気的引力或いは斥力で磁界強度を観測し、更に、該片持ち梁に於ける強磁性膜で該磁性体の走査を行なう磁気力顕微鏡に於ける磁性プローブであって、
先端の強磁性膜を除く片持ち梁が軟磁性膜で覆われてなること
を特徴とする磁性プローブ。
【請求項２】
磁性体がその表面、若しくは、その近傍に生成する磁界中に片持ち梁の先端に在る強磁性膜を挿入し該強磁性膜に作用する磁気的引力或いは斥力で磁界強度を観測し、更に、該片持ち梁に於ける強磁性膜で該磁性体の走査を行なう磁気力顕微鏡に於ける磁性プローブを製造する際、
該強磁性膜で覆われた片持ち梁の先端に溶剤で除去可能な保護被覆を形成してから軟磁性膜を成膜し、その後、該保護被覆を溶解除去して先端の強磁性膜を表出させること
を特徴とする磁性プローブの製造方法。
【請求項３】
軟磁性膜を成膜する際、片持ち梁の構造で定まる共振周波数で片持ち梁を励振し、振動振幅の変化或いは共振周波数の変化を監視して軟磁性膜の膜厚制御を行なうこと
を特徴とする請求項２記載の磁性プローブの製造方法。
【請求項４】
強磁性膜で覆われた片持ち梁の先端に溶剤で除去可能な保護被覆を形成し、次いで、表出されている強磁性膜を除去するか或いは薄膜化し、その後、該保護被覆を溶解除去して先端の強磁性膜を表出させること
を特徴とする請求項２記載の磁性プローブの製造方法。
【請求項５】
強磁性膜で覆われた片持ち梁の先端に溶剤で除去可能な保護被覆を形成し、次いで、表出されている強磁性膜を溶剤又はガス・プラズマを用いて除去するか或いは薄膜化し、その後、該保護被覆を溶解除去して先端の強磁性膜を表出させること
を特徴とする請求項２記載の磁性プローブの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、走査型磁気力顕微鏡に用いる磁性プローブに於いて、外部磁界に感応する領域を限定することで空間分解能を向上させた磁性プローブ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、多用されている磁気ディスクは、表面の磁性層に於ける磁化方向で決定される２値情報を磁気ヘッドを用いて読み書きする構成になっているが、記録密度の向上に伴い、記録領域が小さくなっている為、磁気ヘッドに於ける発生・応答磁界分布を所望の領域に制御することが重要になっている。
【０００３】
発生・応答磁界の分布を観測する手段の一つとして走査型磁気力顕微鏡を用いる手段が知られている。
【０００４】
走査型磁気力顕微鏡は、磁性膜を被着した微細な磁性プローブを用いて観測対象の極近傍を走査し、磁性プローブと観測対象との間に磁気的相互作用力を生成させ、その力に依って起こる磁性プローブの撓みを変位量として計測し、観測対象が発生する磁界強度分布を観測するようになっている。
【０００５】
その為、一般に走査型磁気力顕微鏡は静磁界の分布を観測するのに適しているが、磁気ヘッドの発生磁界のように動的に変動する磁界の分布を観測するには観測周波数帯域が低い旨の問題があり、そこで、発生磁界を時間的に変調し、その変調成分に着目して解析を行なう高周波磁気力顕微鏡（ｈｉｇｈ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｆｏｒｃｅ  ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＨＦ−ＭＦＭ）が開発されていて、この技術に依って、高周波域に於ける磁気ヘッドの発生磁界分布を観測することが可能である（例えば、非特許文献１、非特許文献２、特許文献１を参照。）。
【０００６】
走査型磁気力顕微鏡に於ける磁性プローブは、通常、バネ定数が低い片持ち梁構造に依って支持され、半導体プロセスを応用して一体的に製造されている為、梁部分の表面にも磁性膜が付着している。
【０００７】
図５は従来の走査型磁気力顕微鏡に於ける磁性プローブを表す要部切断側面図であり、図に於いて、１はシリコンからなるベース、２はシリコンからなる片持ち梁（ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ）部分、３はシリコンからなるプローブ端、４は強磁性膜、５はＦＩＢ（ｆｏｃｕｓｅｄ  ｉｏｎ  ｂｅａｍ）をそれぞれ示している。尚、片持ち梁部分２とプローブ端３及びそれ等を覆う強磁性膜４が磁性プローブの主体を成している。また、簡明にする為、図示されていないが、ベース１と片持ち梁部分２との界面にはＳｉＯ２  からなる絶縁膜が介挿されている。
【０００８】
図５（Ａ）に表されている片持ち梁部分２に付着した強磁性膜４に働く磁気的な相互作用力は、低強度の磁界分布を観測する場合には相対的に無視できるが、磁気ヘッドが発生する高強度の磁界分布を観測する場合には無視できない場合がある。
【０００９】
そこで、図５（Ｂ）に表されているようにプローブ端３のみに強磁性膜４を残し、他の部分に在る強磁性膜４はＦＩＢ５を用いて除去することが行なわれている（例えば、特許文献２参照）。
【００１０】
図５（Ｂ）から明らかなように、片持ち梁部分２上をＦＩＢ５で走査することに依ってプローブ端３を覆う強磁性膜４のみを残し、その他の強磁性膜４を除去する。
【００１１】
特許文献２に開示されている方法に依る場合、プローブ毎にＦＩＢ加工を行なうことが必要である為、多大な製造時間を要し、消耗品として使われるプローブの製造に適用することは難しい。
【００１２】
【非特許文献１】
Ｒ．Ｐｒｏｋｓｃｈ，Ｐ．Ｎｅｉｌｓｏｎ，Ｓ．Ａｕｓｔｖｏｌｄ，ａｎｄ  Ｊ．Ｊ．Ｓｃｈｍｉｄｔ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．Ｖｏｌ．７４，１３０８，１９９９
【非特許文献２】
Ｍ．Ａｂｅ，ａｎｄ  Ｙ．Ｔａｎａｋａ，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｖｏｌ．８９，６７６６，２００１
【特許文献１】
特開２００１−２６６３１７号公報
【特許文献２】
特開平５−２３１８６２号公報
【特許文献３】
特開平５−１９６７０４号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明では、磁気力顕微鏡用の磁性プローブに於ける片持ち梁部分が磁性膜で覆われて観測結果に影響を及ぼすのを低減することを可能にすると共に磁性プローブを容易に製造することができるようにする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明に依る磁性プローブ及びその製造方法に於いては、磁性体がその表面、或いは、その近傍に生成する磁界中に片持ち梁の先端に在る強磁性膜を挿入し該強磁性膜に作用する磁気的引力或いは斥力で磁界強度を観測し、更に、該片持ち梁に於ける強磁性膜で該磁性体の走査を行なう磁気力顕微鏡に於ける磁性プローブであって、先端の強磁性膜を除く片持ち梁が軟磁性膜で覆われてなるか、或いは、片持ち梁上の強磁性膜が簡単な手段で除去されるか、又は、薄膜化されて実効的な強磁性膜の存在位置が片持ち梁の先端に限定されることが基本になっている。
【００１５】
前記手段を採ることに依り、磁性プローブに於ける片持ち梁部分に被着された強磁性膜と観測対象である外部磁界との相互作用を低減することが可能になるので、強磁界下に於ける磁気力顕微鏡の分解能を向上させることができ、しかも、ＦＩＢ加工などは不要である為、磁性プローブは簡単な手段に依って容易に多量生産することができる。
【００１６】
これまで、磁性プローブに於ける磁性膜を二種類の磁性膜からなる多層構造にしたものは知られているが（例えば、特許文献３参照。）、本発明に依る磁性プローブの構造、即ち、観測に直接作用する片持ち梁の先端に於ける強磁性膜は単層であって、他の部分が多層構造になっているものは存在せず、また、多数の磁性プローブを一括して製造する技術も存在しない。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明では、磁性プローブに於ける強磁性膜上に透磁率が高い軟磁性膜を選択的に付設して、外部磁界に感応する領域を制限している。
【００１８】
図１は本発明に於ける実施の形態１を説明する為の磁性プローブを表す要部切断側面図であり、（Ａ）が全体を表す要部切断側面を、また、（Ｂ）及び（Ｃ）は工程要所に於ける要部切断側面をそれぞれ表し、図５に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとし、そして、６は強磁性膜４上に選択的に形成された軟磁性膜を示している。
【００１９】
磁気力顕微鏡は、磁性プローブに於ける磁性膜、特に、片持ち梁部分２の先端に在るプローブ端３を覆う強磁性膜４中の磁化の方向が印加外部磁界に依って変化し、その結果として変化する相互作用力を磁性プローブの変位として検出するものであるから、磁性膜４上に軟磁性膜６が付設された場合、軟磁性膜６の透磁率が高いことから、印加された外部磁界は軟磁性膜６に沿って拡がり、強磁性膜４に及ぼす影響は小さくなり、従って、感応領域が等価的に制限されることになる。
【００２０】
前記した感応領域が制限された磁性プローブを効率良く製造する工程を工程要所に於ける磁性プローブの要部切断側面図である図１（Ｂ）及び（Ｃ）を参照しつつ説明する。
【００２１】
図１（Ｂ）参照
（１）
シリコンを材料とし、半導体プロセスを応用してプローブ端３をもつ片持ち梁部分２がベース１上に在る構造を作製する。
【００２２】
（２）
真空蒸着法を適用することに依り、厚さが例えば５０〔ｎｍ〕であるコバルト（Ｃｏ）及びクロム（Ｃｒ）を材料とする強磁性膜４を片持ち梁部分２を覆うように形成する。
【００２３】
（３）
プローブ端３を例えばレジストなどの保護材料液に浸漬して保護被覆７を形成する。
【００２４】
図１（Ｃ）参照
（４）
例えば真空蒸着法を適用することに依り、厚さが例えば３０〔ｎｍ〕乃至４０〔ｎｍ〕であるフェライトを材料とする軟磁性膜６を形成する。
（５）
【００２５】
例えばレジスト剥離液中に浸漬して保護被覆７を溶解除去することで、その上の軟磁性膜６の部分も除去する。
【００２６】
この工程を経ることで、軟磁性膜６はプローブ端３を除く片持ち梁部分２を覆う強磁性膜４上に在るもののみが残ることになり、短時間で所望の磁性プローブを作製することができる。
【００２７】
実施の形態１では、単品の磁性プローブを作製する場合について説明したが、多数の磁性プローブを一括して作製することも可能である。
【００２８】
図２は複数の磁性プローブを一括して作製する実施の形態２を説明する為の工程要所に於ける磁性プローブ群を表す要部切断斜面図であり、図１に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。
【００２９】
図２に見られるように、大型のベース１にプローブ端３をもつ複数の片持ち梁部分２を作り込み、強磁性膜４を形成してから、プローブ端３及びその近傍をレジストなど保護被覆７で覆い、軟磁性膜（図示せず）を形成してから保護被覆７を除去し、その後、磁性プローブ１本毎にベース１を切り離せば多数の磁性プローブを短時間で同時に作製することができる。
【００３０】
図３は本発明に於ける実施の形態３を説明する為の工程要所に於ける磁性プローブを表す要部切断側面図であり、図１及び図２に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。
【００３１】
実施の形態３では、実施の形態１の工程（３）に於いて、プローブ端３をレジストなどの保護材料液に浸漬して保護被覆７を形成した後、例えばエッチャントを硝酸とするウエット・エッチング法を適用することに依り、プローブ端３を覆う強磁性膜４のみを残して他を除去するか、或いは、薄膜化する。尚、実施の形態３からすれば、これとは逆に、プローブ端３のみを露出すると共に片持ち梁部分２を覆う保護被覆７を形成してから強磁性膜４を成膜し、その後、保護被覆７を除去してプローブ端３のみに強磁性膜４を残すことも想起できるであろうが、そのようなプロセスを採った場合、特に露光工程に於いて、尖鋭なプローブ端３を損傷する危険性が高いので止めた方が良い。
【００３２】
ところで、磁性プローブに於いては、強磁性膜４或いは軟磁性膜６の膜厚を制御することは重要であり、通常は、製造装置に組み込まれた膜厚監視手段を利用しているが、その精密性については高いとは言えない状態にある。
【００３３】
図４は本発明で用いる強磁性膜の成膜装置を表す要部説明図であり、図１乃至図３に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。
【００３４】
図に於いて、１１は成膜室、１２は磁性材料ソース、１３は励振機構、１４は振幅監視機構、１５は制御機構、１６は磁性プローブをそれぞれ示し、磁性プローブ１６としては、当初、実施の形態１に於ける工程（２）或いは工程（３）を終了した状態に在るものセットする。
【００３５】
図４に見られる成膜装置に於いては、励振機構１３に装着された磁性プローブ１６を励振し、その振幅を振幅監視機構１４で監視しつつ強磁性膜４或いは軟磁性膜６の成膜を行なうものであり、機械的な共振周波数の変化を監視することに依って精密な膜厚制御を行なうことが可能である。
【００３６】
【発明の効果】
本発明に依る磁性プローブ及びその製造方法に於いては、磁性体がその表面、若しくは、その近傍に生成する磁界中に片持ち梁の先端に在る強磁性膜を挿入し該強磁性膜に作用する磁気的引用或いは斥力で磁界強度を観測し、更に、該片持ち梁に於ける強磁性膜で該磁性体の走査を行なう磁気力顕微鏡に於ける磁性プローブであって、先端の強磁性膜を除く片持ち梁部分が軟磁性膜で覆われるか、或いは、片持ち梁部分上の強磁性膜が簡単な手段で除去されるか薄膜化されて実効的な強磁性膜の存在位置を片持ち梁の先端に限定する。
【００３７】
前記手段を採ることに依り、磁性プローブに於ける片持ち梁部分に被着された強磁性膜と観測対象である外部磁界との相互作用を低減することが可能になるので、強磁界下に於ける磁気力顕微鏡の分解能を向上させることができ、しかも、ＦＩＢ加工などは不要である為、磁性プローブは簡単な手段に依って容易に多量生産することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に於ける実施の形態１を説明する為の磁性プローブを表す要部切断側面図である。
【図２】本発明に於ける実施の形態２を説明する為の工程要所に於ける磁性プローブを表す要部切断斜面図である。
【図３】本発明に於ける実施の形態３を説明する為の工程要所に於ける磁性プローブを表す要部切断側面図である。
【図４】本発明で用いる強磁性膜の成膜装置を表す要部説明図である。
【図５】従来の走査型磁気力顕微鏡に於ける磁性プローブを表す要部切断側面図である。
【符号の説明】
１  シリコンからなるベース
２  シリコンからなる片持ち梁部分
３  シリコンからなるプローブ端
４  強磁性膜
５  ＦＩＢ
６  軟磁性膜
７  保護被覆
１１  成膜室
１２  磁性材料ソース
１３  励振機構
１４  振幅監視機構
１５  制御機構
１６  磁性プローブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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