JP2005201748A - 走査型形状測定装置、原子間力顕微鏡及びそれを用いた表面形状測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被測定物を精度よく測定できる原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を提供する。
【解決手段】粗測定用の第１探針１ａと、精細測定用の第２探針２ａと、被測定物の表面形状によって第１探針１ａ及び第２探針２ａを使い分ける制御部と、を備え、各探針を被測定物の表面に沿って走査させてその上下変位により表面形状を測定するＡＦＭであって、その制御部は、第１探針１ａに被測定物全体の表面形状を測定させた後に、精細測定が必要な箇所を推定し、第２探針２ａにその推定した精細測定必要箇所の表面形状を測定させるように構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、走査型形状測定装置、原子間力顕微鏡及びそれを用いた表面形状測定方法に関し、特に、液晶表示装置の基板上に形成された成膜パターンの表面形状を測定するための原子間力顕微鏡に係るものである。

近年、画素ごとに薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を備える液晶表示装置は、ＴＦＴを構成するポリシリコン形成する際のＬＰＳ（Low-temperature Poly-Silicon）、ＣＧＳ（Continuous Grain Silicon）等のポリシリコン技術の実用化に伴って、画素部分や周辺回路部分の成膜パターンの高精細化が進んでいる。

この成膜パターンの精細化レベルを決定するデザインルールは、現在、３．０μｍが主流であるが、今後、周辺回路部分及び画素部分のさらなる高精細化や高機能化が求められ、２．０μｍ以下やサブミクロンのデザインルールを採用することが予想される。ここで、デザインルールとは、最小加工寸法をもって示す製造プロセス技術のレベルの総称である。

ところで、このようなデザインルールで形成される成膜パターンを測定する際には、成膜パターンの最小寸法の１／１０以下の分解能を有する測定装置で測定する必要があるため、従来の光学式顕微鏡を用いた測定では、測定値の信頼性が低くなってしまう。

例えば、１．５μｍ程度の厚さのレジストパターンを光学式顕微鏡で測定する際には、測定像にレジストパターンの側面が影として映し出される場合がある。これは、レジストパターンの側面の傾斜形状によって変化するものであるが、０．４μｍ程度の測定誤差を引き起こす恐れがある。この測定誤差は、現在の３．０μｍというデザインルールにおいては、ほとんど問題にならないが、今後予想される２．０μｍ以下というデザインルールにおいては、無視できない問題となる恐れがある。

この問題は、光学式顕微鏡の光源を短波長化や単色化することにより、ある程度解決できる。これに関しては、例えば、波長４２０ｎｍのバイオレットレーザや、波長３６５ｎｍのｉ線を光源として用いた光学式顕微鏡が実用化されている。しかしながら、このような光学式顕微鏡では、光源の波長を短くして分解能を向上させても、光学式での測定であるがゆえに、成膜パターンの側面の傾斜形状に対応した影が観測されてしまう。

一方、半導体ＩＣの分野では、デザインルールの世代ごとに測定装置を見直しており、０．５μｍ程度のサブミクロンルール以降は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scaning Electron Microscope）での測定が主流となっている。この走査型のＳＥＭを用いた測定は、光学式の測定とは異なって、成膜パターンの側面の傾斜形状の影響を受けないので、精度よく成膜パターンの側面の傾斜形状を測定できる。

ところで、液晶表示装置は、通常、母基板から液晶パネルを多面取りして製造されるが、その母基板の大型化が進んでいる。現在、母基板は、１ｍ四方程度まで大型化している。このような大型の母基板を上述のＳＥＭで測定する場合、母基板全体を測定装置内に収容する必要があるため、その母基板をＳＥＭで測定することは困難である。

また、別の測定方法として、測定対象である成膜パターンの表面に沿って、探針を走査して、物理的に成膜パターンの形状を測定する方法がある。その測定装置の一例として、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ：Atomic Force Microscope）が挙げられる。このＡＦＭは、物質間に働く原子間力によって物質表面の形状を２次元的に観察するものであり、電気伝導性のない材料表面や有機分子をナノメートルスケールで観察できるので、広範な応用が期待されている。

図９は、ＡＦＭ６０の概略構成図である。

このＡＦＭ６０は、カンチレバー３とｘｙｚステージ２０と変位測定部（不図示）とから構成されている。

カンチレバー３は、その先端に探針３ａを有しており、ホルダー８を介して装置本体に固定されている。

ｘｙｚステージ２０は、コンピュータに接続され、コンピュータ制御により被測定物６を載置した状態でｘｙｚ方向に精度よく移動することが可能である。

変位測定部は、例えば、光テコ方式では、カンチレバー３にレーザ光を入射してその反射角の変化からカンチレバー３の曲がりを読み取るものである。

このＡＦＭ６０では、被測定物６はｘｙｚステージ２０の駆動によってカンチレバー３の探針３ａに接近すると共に、ｘ及びｙ方向に走査される。そのとき、探針３ａが被測定物６の表面形状に対応して変位するので、その変位量を変位測定部によって読み取ることにより、走査した部分の高さ（ｚ方向）情報が得られる。このため、ＡＦＭ６０は、ｘｙｚ方向に対してナノメートルスケールで測定することが可能である。

このようなＡＦＭは、特許文献１、２、３及び４において開示されていると共に、実用化され、表面粗さや形状測定の分野では、広く利用されている。
特開平５−３０６９２５号公報 特開平７−５１８２号公報 特開平１１−２８７８１５号公報 特開２００１−１２４７９８号公報

ところで、ＡＦＭは、図１０に示すように、ガラス基板２１上の下地膜７の表面に設けられたレジストパターン５の線幅測定を行う際には、レジストパターン５の凸部の上部位置５ｃ及び下部位置５ｂの形状だけでなく、その側面の傾斜部５ａの形状も正確に測定できなければならない。ここで、レジストパターン５の形状を正確に測定するには、カンチレバー１０の探針１１の先端形状が重要である。

例えば、図１１（ａ）に示すように、先端形状が太い探針３ａ’によって、厚さのあるレジストパターン５を測定する場合には、レジストパターン５の根元部分に探針３ａ’の到達しない領域が探針未到達部分Ｘとしてできてしまう。

また、先端形状が細い探針を用いることも考えられるが、先端を細くすることによって、探針の強度が不足して、レジストパターン５を乗り越えるときに探針が曲がったり折れたりする恐れがある。そうなると、カンチレバーに伝わる情報が不正確になってしまう問題がある。

そこで、探針を単純に横方向に移動させる方法ではなく、図１１（ｂ）に示すように、探針３ａ’’を、レジストパターン５から一度真上に引き上げて、そのまま横方向にずらした後、その引き上げた距離だけ下ろすことにより、高さ方向の変位量を測定する方法が考えられている。この方法は、ステップインモードと呼ばれ、このステップインモードを利用したＡＦＭも製品化されている。

しかしながら、このステップインモードを利用した測定方法は、被測定物全体を走査するのに、膨大な時間が必要であるため、実験レベルで表面形状を測定する場合には問題がないが、液晶表示装置の製造工程中に基板上に形成された成膜パターンを測定する場合には不適当である。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、被測定物の表面形状を精度よく測定できる走査型形状測定装置、原子間力顕微鏡及びそれを用いた表面形状測定方法を提供することにある。

本発明の走査型形状測定装置は、探針を被測定物の表面に沿って走査させてその上下変位により表面形状を測定する走査型形状測定装置であって、粗測定用の第１探針と、精細測定用の第２探針と、を備えたことを特徴とする。

上記の構成によれば、粗測定用の第１探針と精細測定用の第２探針との２種類の探針を被測定物の表面に沿って走査させることができる。これにより、被測定物の表面において粗測定用の第１探針で正確な測定できない箇所を、精細測定用の第２探針で正確に測定できるので、被測定物の表面形状を精度よく測定することができる。

本発明の走査型形状測定装置は、被測定物の表面形状によって上記第１及び第２探針を使い分ける制御部をさらに備えてもよい。

上記の構成によれば、制御部によって被測定物の表面形状に応じて粗測定用の第１探針と精細測定用の第２探針とを使い分けることができる。これにより、制御部が、被測定物の表面において、粗測定でよい箇所を第１探針に、精細測定の必要な箇所を第２探針にそれぞれ測定させることになるので、被測定物の表面形状を第１及び第２探針を使い分けて、効率的に精度よく測定することができる。

本発明の走査型形状測定装置は、上記制御部が、上記第１探針に被測定物全体の表面形状を測定させた後に、精細測定が必要な箇所を推定し、上記第２探針にその推定した精細測定必要箇所の表面形状を測定させるように構成されていてもよい。

上記の構成によれば、制御部が、被測定物の表面において、その全体の表面形状を粗測定用の第１探針に測定させた後に、精細測定の必要な箇所を推定して、第２探針にその推定した精細測定必要箇所の表面形状を測定させることになる。これにより、制御部が第１探針での粗測定の測定結果から第２探針での精細測定が必要な箇所を推定することになるので、被測定物の表面形状を第１及び第２探針を有効に使い分けて、効率的に精度よく測定することができる。

本発明の走査型形状測定装置は 上記制御部が、上記第２探針に被測定物表面に近づく動作と遠ざかる動作とを繰り返させながら被測定物の表面を走査させるように構成されていてもよい。

一般に、精細測定用の第２探針は、被測定物の精細な表面形状に対応するために、細く強度が低いものが多い。上記の構成によれば、制御部がその第２探針に被測定物表面に近づく動作と遠ざかる動作とを繰り返させながら被測定物の表面を走査させることになるので、第２探針の先端には、横方向の負荷が掛かりにくくなる。これにより、第２探針を変形及び破損させることなく被測定物の表面に沿って走査させることができ、被測定物を精度よく測定することができる。

本発明の走査型形状測定装置は 上記制御部が、上記第２探針に精細測定必要箇所のみの表面形状を測定させるように構成されていてもよい。

上記の構成によれば、第２探針での測定が、被測定物全体の表面形状のうち精細測定必要箇所のみに限定されるので、被測定物の表面形状を第１及び第２探針を使い分けて、効率的に精度よく測定することができる。

本発明の走査型形状測定装置は 上記制御部が、被測定物の凸部の表面形状を測定するときに、上記第２探針に凸部の上部位置から下部位置に向かって表面を走査させるように構成されていてもよい。

上記の構成によれば、精細測定用の第２探針が、被測定物の凸部の上部位置から下部位置に向かって表面を走査されるので、第２探針の先端には、横方向の負荷がほとんど掛からないことになる。これにより、第２探針を変形及び破損させることなく被測定物の表面に沿って走査させることができ、被測定物を精度よく測定することができる。

本発明の走査型原子間力顕微鏡は、探針を被測定物の表面に沿って走査させてその上下変位により表面形状を測定する走査型原子間力顕微鏡であって、粗測定用の第１探針と、精細測定用の第２探針と、を備えたことを特徴とする。

上記の構成によれば、粗測定用の第１探針と精細測定用の第２探針との２種類の探針を被測定物の表面に沿って走査させ、各探針と被測定物との間に働く原子間力によって被測定物の表面形状を測定することになる。これにより、被測定物の表面において粗測定用の第１探針で正確な測定できない箇所を、精細測定用の第２探針で正確に測定できるので、被測定物の表面形状を精度よく測定することができる。

本発明の成膜パターンの表面形状測定方法は、粗測定用の第１探針と精細測定用の第２探針とを備えた走査型原子間力顕微鏡を用いて液晶表示装置の基板上に形成された成膜パターンの表面形状測定方法であって、上記第１探針により成膜パターン全体の表面形状を測定した後に、精細測定が必要な箇所を推定し、上記第２探針によりその推定した精細測定必要箇所の表面形状のみを測定することを特徴とする。

上記の方法によれば、粗測定用の第１探針によって成膜パターン全体の表面形状を測定した後に、精細測定が必要な箇所を推定し、精細測定用の第２探針によってその推定した精細測定必要箇所の表面形状のみを測定するので、液晶表示装置の基板上に形成された成膜パターンを効率的に精度よく測定することができる。また、従来の走査型電子顕微鏡では不可能であった液晶表示装置の母基板の測定も可能であり、走査型原子間力顕微鏡を液晶表示装置の製造工程中に成膜パターンの線幅測定器として導入することができる。

本発明の走査型形状測定装置は、粗測定用の第１探針と精細測定用の第２探針とを備え、その第１及び第２探針を被測定物の表面に沿って走査させることができる。これにより、被測定物の表面において粗測定用の第１探針で正確な測定できない箇所を、精細測定用の第２探針で正確に測定できるので、被測定物の表面形状を精度よく測定することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の実施形態では、走査型形状測定装置としてＡＦＭを例に説明する。但し、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、他の構成であってもよい。

図１は、本発明のＡＦＭ１００の概略構成図であり、図２（ａ）は、ＡＦＭ１００の測定部１０の上面図であり、図２（ｂ）は、その斜視図である。

このＡＦＭ１００は、測定部１０と、ｘｙｚステージ２０と、制御部として機能する制御ユニット３０及びデータ解析ユニット４０とから構成されている。

測定部１０は、探針を走査させる方向に対して、相互に並行に第１カンチレバー１及び第２カンチレバー２が配設されたホルダー８と、変位測定ユニット（不図示）と、を備えている。なお、第１カンチレバー１及び第２カンチレバー２は、走査する際に相互に干渉しないように独立して上下する構造になっている。

第１カンチレバー１は、その先端に粗測定用の第１探針１ａを有している。そして、第１探針１ａは、例えば、図３（ａ）に示すような形状であり、走査する際に歪みや破損が生じないように、先端の角度を２０°以上とするのが望ましい。

第２カンチレバー２は、その先端に精細測定用の第２探針２ａを有している。そして、第２探針２ａは、例えば、図３（ｂ）に示すような形状であり、その先端の径が１０ｎｍ程度の細く鋭利な先端形状になっている。

変位測定ユニットは、例えば、カンチレバーの上面にレーザ光を照射して、その反射角の変化からカンチレバー（探針）の上下変位を読み取るという光てこ方式による測定手段等を用いて、探針の上下変位を測定するものである。

ｘｙｚステージ２０は、その上面に被測定物のガラス基板２１を載置した状態で、ｘｙｚ方向に精度よく移動することが可能である。

制御ユニット３０は、測定部１０及びｘｙｚステージ２０に接続され、測定に使用するカンチレバー（探針）を選択したり、ステージ２０をｘｙｚ方向に移動させて、探針を被測定物の表面に沿って走査させるものである。

データ解析ユニット４０は、制御ユニット３０に接続され、読み取った探針の上下変位のデータを解析するものである。

次に、上述のＡＦＭ１００について、図４及び図５を用いて、その動作を説明する。

ここで、被測定物のガラス基板２１上には、例えば、膜厚が１．３μｍで、線幅及び間隔が１．５μｍで形成され、凸部のＬｉｎｅが５本、その間のＳｐａｃｅが４本のＬｉｎｅ＆Ｓｐａｃｅ（以下、Ｌ＆Ｓと略する）のレジストパターン５が設けられている。

まず、制御ユニット３０によってｘｙｚステージ２０を移動させることにより、第１カンチレバー１の第１探針１ａを図４（ｂ）中のｓｔａｒｔの位置に待機させる。

次いで、制御ユニット３０によってｘｙｚステージ２０を移動させることにより、第１探針１ａを図４（ｂ）に示すようにＬ＆Ｓのレジストパターン５の表面に沿って往復走査させる。

次いで、データ解析ユニット４０によって第１探針１ａの上下変位のデータを解析して、図１１（ｃ）の２点破線に示されるような測定データが得られる。このとき、レジストパターン５の凸部の上部位置及び下部位置を認識させると共に、その上部位置の端から下部位置の端まで部分（レジストパターン５の傾斜部）を精細測定が必要な精細測定必要箇所と推定する。

次いで、制御ユニット３０によってｘｙｚステージ２０を移動させることにより、第２カンチレバー２の第２探針２ａを、レジストパターン５の精細測定必要箇所の上部位置（図５（ｄ）中のｓｔａｒｔ）に待機させる。

次いで、制御ユニット３０によってｘｙｚステージ２０を移動させることにより、第２探針２ａを、図５（ｄ）に示すように、レジストパターン５の（図中右側の）精細測定必要箇所の上部位置から下部位置に向かって走査させる。このとき、第２探針２ａはレジストパターン５の傾斜部の表面に近づく動作と遠ざかる動作とを繰り返すことにより、表面に沿ってステップインモードで走査されることになる。

そして、このステップインモードの走査では、ステップピッチを被測定物のデザインルールに対して１／５０以下に設定すれば、十分な測定分解能が得られる。上述の条件の場合、０．０３μｍのステップピッチにすればよい。

このステップインモードにより、第２探針２ａは、レジストパターン５の凸部の上部位置から下部位置に向かって表面を走査されるので、第２探針２ａの先端には、横方向の負荷がほとんど掛からないことになり、第２探針２ａを変形及び破損させることなく、レジストパターン５の表面に沿って走査させることができ、レジストパターン５を精度よく測定することができる。

なお、第２探針２ａは、図５（ｄ）に示すように、精細測定必要箇所と推定されたレジストパターン５の凸部の上部位置の端から下部位置の端までの第１探針未到達部分Ｘを走査されるものであるが、第２探針２ａを走査している際に、その第２探針２ａの位置が第１探針で前もって認識させておいた下部位置と一致する場合には、その第１探針未到達部分Ｘのうちの残りの未走査部分の走査を省略することもできる。

次いで、制御ユニット３０によってｘｙｚステージ２０を移動させることにより、第２探針２ａを、図５（ｂ）に示すように、レジストパターン５の反対側の（図中左側の）精細測定必要箇所の上部位置に移動させた後、上述のステップインモードと同様にその上部位置から下部位置に向かって走査させる。

ここで、図５（ｃ）に示すようにＬ＆Ｓのレジストパターン５の全長をステップインモードで走査させた場合には、そのステップインの回数が４５０回（＝１．５μｍ×９／０．０３μｍ）必要である。それに対してステップインモードを精細測定必要箇所のみに用いた場合には、仮に精細測定必要箇所の長さを０．２μｍと仮定すると、そのステップインの回数が７０回程度（＝０．２μｍ×１０／０．０３μｍ）になる。

また、第２探針２ａによる１回のステップが０．２秒、第１探針１ａによるＬ＆Ｓレジストパターン５の全長の走査時間が５秒、第１探針１ａと第２探針２ａとの切り替えに要する時間が１秒と仮定すると、前者の場合には、９０秒（＝４５０回×０．２秒）必要であるのに対して、後者の場合には２０秒程度（＝５秒＋１秒＋７０回×０．２秒）で済むことになる。

このように第２探針２ａでの測定が精細測定必要箇所のみの表面形状に限定されるので、Ｌ＆Ｓのレジストパターン５を短時間で効率的に精度よく測定することができる。

以上説明したように、本発明のＡＦＭ１００は、被測定物の表面において粗測定用の第１探針１ａで正確な測定できない箇所を、精細測定用の第２探針２ａで正確に測定できる。そして、制御ユニット３０及びデータ解析ユニット４０からなる制御部が、被測定物の表面において、その全体の表面形状を粗測定用の第１探針１ａに測定させた後に、精細測定の必要な箇所を推定して、第２探針２ａにその推定した精細測定必要箇所のみの表面形状を測定させるように、第１探針１ａと第２探針２ａとを使い分けているので、被測定物の表面形状を効率的に精度よく測定することができる。

以下に、本発明のＡＦＭを液晶表示装置の製造装置に組み込んで、液晶表示装置の基板上に形成された成膜パターンの表面形状を測定する形状測定システムについて説明する。

図６は、形状測定システム２００の概略構成図である。

この形状測定システム２００は、測定部１０と、ｘｙｚステージ２０と、制御部として機能する制御ユニット３０及びデータ解析ユニット４０と、光学顕微鏡５０とから構成されている。

測定部１０、ｘｙｚステージ２０及びデータ解析ユニット４０については、上述のＡＦＭ１００のものと実質的に同じであり、同一符号で示しその詳細な説明は省略する。

光学顕微鏡５０は、後述する被測定物上のアライメントマークを読み取ったり、測定部１０のカンチレバーの探針を被測定物の表面に沿って走査させる際にその様子を撮像するためのものであり、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ等であってもよい。

制御ユニット３０は、上述のＡＦＭ１００での構成の他に、光学顕微鏡５０に接続され、光学顕微鏡５０で読み取られた画像を認識する画像認識機能を有している。

図７は、ｘｙｚステージ２０の上に載置される被測定物のガラス基板２１の上面図である。

ガラス基板２１は、液晶表示装置を製造する際の母基板であり、複数の液晶パネル２３がマトリクス状に配設している。そして、複数の液晶パネル２３が配設する領域の外側には、アライメントマーク２２が設けられている。

次に、上述の形状測定システム２００を用いて液晶表示装置の基板上に形成された成膜パターンの表面形状を測定する方法について説明する。

図８は、その表面形状測定方法を示すフローチャートであり、（ａ）が全体の処理フローであり、（ｂ）が、ＡＦＭの測定フローである。

まず、ステップＳＴ１では、ガラス基板２１を搬入してｘｙｚステージ２２上に載置する。

ステップＳＴ２では、ｘｙｚステージ２２を駆動させ、光学顕微鏡５０でガラス基板２１上のアライメントマーク２２を読み取る。

ステップＳＴ３では、ｘｙｚステージ２２を駆動させ、光学顕微鏡５０が測定箇所の直上付近に来るようにガラス基板２１を移動する。

ステップＳＴ４では、光学顕微鏡５０で測定箇所の成膜パターンを認識する。

ステップＳＴ５では、ＡＦＭ測定が行われる。

ステップＳＴ５１では、ｘｙｚステージ２２を駆動させ、走査開始位置（図４（ｂ）中のｓｔａｒｔ）に第１カンチレバー１を移動する。

ステップＳＴ５２では、ｘｙｚステージ２２を駆動させ、第１カンチレバー１（第１探針１ａ）を走査して、測定データをデータ解析ユニット４０に取り込む。（図４（ｂ））
ステップＳＴ５３では、データ解析ユニット４０で成膜パターンの上部位置及び下部位置を認識して、精細測定必要箇所を推定する。

ステップＳＴ５４では、ｘｙｚステージ２２を駆動させ、成膜パターンの上部位置（図５（ｄ）中のｓｔａｒｔ）に第２カンチレバー２（第２探針２ａ）を移動する。

ステップＳＴ５５では、ｘｙｚステージ２２を駆動させ、第２カンチレバー２（第２探針２ａ）をステップインモードで走査する。

ステップＳＴ５６では、第２カンチレバー２（第２探針２ａ）が成膜パターンの下部位置であるか否かを判定する。ＹＥＳの場合には、ステップＳＴ５７に進み、ＮＯの場合には、ステップ５５に進む。

ステップＳＴ５７では、精細測定必要箇所の全ての測定が終了したか否かを判定する。ＹＥＳの場合には、ステップＳＴ５８に進み、ＮＯの場合には、ステップ５４に進む。

ステップＳＴ５８では、ＡＦＭ測定を終了する。

ステップＳＴ６では、全ての測定が終了したか否かを判定する。ＹＥＳの場合には、ステップＳＴ７に進み、ＮＯの場合には、ステップ３に進む。

ステップＳＴ７では、全測定が終了したガラス基板２１を搬出する。

以上のような測定方法によれば、粗測定用の第１探針１ａによって成膜パターン全体の表面形状を測定した後に、精細測定が必要な箇所を推定し、精細測定用の第２探針２ａによってその推定した精細測定必要箇所の表面形状のみを測定するので、液晶表示装置の基板上に形成された成膜パターンを短時間で効率的に精度よく測定することができる。

また、従来の走査型電子顕微鏡では不可能であった液晶表示装置の母基板の測定も可能であり、ＡＦＭを液晶表示装置の製造工程中に成膜パターンの線幅測定器として導入することができる。これにより、液晶表示装置の製造工程において、十分な工程管理が行われ、工程能力指数Ｃｐｋを向上させることもできる。

以上説明したように、本発明は、液晶表示装置の製造工程において、エッチング後の成膜パターンや、フォトリソグラフィーのレジストパターンの線幅測定器として有用である。

本発明の実施形態に係るＡＦＭの構成概略図である。 本発明の実施形態に係るＡＦＭの測定部１０を示し、（ａ）はその上面図であり、（ｂ）はその斜視図である。 本発明の実施形態に係るＡＦＭのカンチレバーの先端を示し、（ａ）は粗測定用の第１カンチレバー１の先端の側面図であり、（ｂ）は精細測定用の第２カンチレバー２の先端の側面図である。 本発明の実施形態に係るＡＦＭの第１カンチレバー１（第１探針１ａ）での測定方法を示す模式図である。 本発明の実施形態に係るＡＦＭの第２カンチレバー２（第２探針２ａ）での測定方法を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る形状測定システムの構成概略図である。 本発明の実施形態に係るガラス基板２１の上面図である。 本発明の実施形態に係る形状測定システムを用いた測定方法を示すフローチャートである。 従来のＡＦＭの構成概略図である。 一般的なレジストパターン５の断面模式図である。 従来のＡＦＭ測定における問題点を示す断面模式図である。

符号の説明

１ 第１カンチレバー
１ａ 第１探針
２ 第２カンチレバー
２ａ 第２探針
３ カンチレバー
３ａ，３ａ’，３ａ’’ 探針
５ レジストパターン
５ａ 傾斜部
５ｂ 下部位置
５ｃ 上部位置
６ 被測定物
７ 下地膜
８ ホルダー
１０ 測定部
２０ ＸＹＺステージ
２１ ガラス基板
２２ アライメントマーク
２３ 液晶パネル
３０ 制御ユニット
４０ データ解析ユニット
５０ 光学顕微鏡
６０，１００ 原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）
２００ 形状測定システム

Claims (8)

1. 探針を被測定物の表面に沿って走査させてその上下変位により表面形状を測定する走査型形状測定装置であって、
   粗測定用の第１探針と、精細測定用の第２探針と、を備えたことを特徴とする走査型形状測定装置。
2. 請求項１に記載された走査型形状測定装置において、
   被測定物の表面形状によって上記第１及び第２探針を使い分ける制御部をさらに備えたことを特徴とする走査型形状測定装置。
3. 請求項２に記載された走査型形状測定装置において、
   上記制御部は、上記第１探針に被測定物全体の表面形状を測定させた後に、精細測定が必要な箇所を推定し、上記第２探針にその推定した精細測定必要箇所の表面形状を測定させるように構成されていることを特徴とする走査型形状測定装置。
4. 請求項３に記載された走査型形状測定装置において、
   上記制御部は、上記第２探針に被測定物表面に近づく動作と遠ざかる動作とを繰り返させながら被測定物の表面を走査させるように構成されていることを特徴とする走査型形状測定装置。
5. 請求項３に記載された走査型形状測定装置において、
   上記制御部は、上記第２探針に精細測定必要箇所のみの表面形状を測定させるように構成されていることを特徴とする走査型形状測定装置。
6. 請求項３に記載された走査型形状測定装置において、
   上記制御部は、被測定物の凸部の表面形状を測定するときに、上記第２探針に凸部の上部位置から下部位置に向かって表面を走査させるように構成されていることを特徴とする走査型形状測定装置。
7. 探針を被測定物の表面に沿って走査させてその上下変位により表面形状を測定する走査型原子間力顕微鏡であって、
   粗測定用の第１探針と、精細測定用の第２探針と、を備えたことを特徴とする走査型原子間力顕微鏡。
8. 粗測定用の第１探針と精細測定用の第２探針とを備えた走査型原子間力顕微鏡を用いて液晶表示装置の基板上に形成された成膜パターンの表面形状測定方法であって、
   上記第１探針により成膜パターン全体の表面形状を測定した後に、精細測定が必要な箇所を推定し、上記第２探針によりその推定した精細測定必要箇所の表面形状を測定することを特徴とする成膜パターンの表面形状測定方法。
   

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