JP2689356B2 - エッジ検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はLSIパターンの線幅測定装置や、エンコーダ
等に用いるのに好適なエッジ検出装置に関する。

［従来技術］ 従来この種の計測に用いる代表的なもののうちレーザ
ー光を用いるものとしてレーザー光スポットを被験物パ
ターンに照射しパターンのエッジからの散乱光を検知し
てエッジの検知を行なう装置がある。また電子ビームを
用いるものとしてはカソードからの熱放出電子または電
界放出電子を集束して被験物に照射し、被験物から放出
される２次電子を検知することにより、被験物パターン
のエッジ検知を行なう電子ビーム装置がある。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら上記従来例のうちレーザー光を用いるも
のについては、ビームスポット径をある程度以下には小
さくできない等の為に分解能を充分小さくできず、近年
さらに微細化が進む半導体ウエハの超LSIパターン等の
エッジ検出については精度不足である。また電子ビーム
を用いるものについても一応分解能10ナノメートルを達
成しているものの、先と同様超LSI等のエッジ検出には
十分とは、言えず、さらに真空系を必要とするため、装
置が大がかりになり、かつ作業効果が落ちる等の問題点
がある。

本発明は、前述従来技術の問題点に鑑み、小型かつ簡
易な構成で同時に高分解能、高精度を有するエッジ検出
装置を提供する事を第１の目的とする。

本発明の他の目的は後述する本発明の実施例の詳細な
説明の中で明らかになるであろう。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため本発明のエッジ検出装置は、
被検面上に存在するエッジ部分を検出する装置であっ
て、前記被検面に対向して配置された探針と、前記探針
を所定の周波数で所定の方向に振動させる振動手段と、
前記探針と被検面との間に発生する作用力あるいはトン
ネル電流のモニター信号の前記所定周波数成分の振幅変
化に基づいて前記エッジ部分を検出するエッジ検出手段
とを備えることを特徴とする。

前記エッジ検出手段は、前記作用力として探針と被検
面との間に発生する原子間力や、探針と被検面との間に
発生する磁力をモニターする。

［作用］ この構成によれば、探針を所定の周波数で所定の方向
に振動させ、探針と被検面との間に発生する作用力ある
いはトンネル電流のモニタ信号の前記所定周波数成分の
振幅変化に基づいてエッジ部分を検出するようにしたた
め、前記所定周波数成分以外の成分を有する外部振動な
どによるノイズの影響を除去し、エッジ部分の検出感度
を向上させることができる。

本発明で用いることができるSTMは１ナノメートル程
度の距離まで近接させた導電性探針と導電性物質との間
に電圧を印加し、流れるトンネル電流を検知することに
より、導電性物質の表面の形状や、電子分布状態に関す
る種々の情報を横分解能0.1ナノメートル、縦分解能0.0
1ナノメートルで得ることが可能な装置である［G.Binni
g et al.,Phys.Rev.Lett.49（1982）57］。

本発明におけるエッジ検出の一態様は、次の原理によ
る。すなわち、第１図に示すように、STMにおいて探針1
02と被験物101の間に流れるトンネル電流103の流れる点
は探針と被験物の位置関係により同図（ａ）および
（ｂ）の様に移り変わる。今、第１図の探針のようにそ
の先端形状が軸方向に対して近似的にθの角度で形成さ
れていてかつ被験物のエッジ部分における形状の軸方向
とのなす角度φがθより小さい場合にはトンネル電流の
流れる点の移り変わる位置は被測定パターンのエッジ部
に探針がさしかかっている位置である。

従って、探針位置制御手段への制御信号に高周波電圧
が重畳されている場合即ち探針が図面内で縦又は横に高
周波振動している場合には、検出されるトンネル電流信
号の高周波電圧と同位相の成分をハイパスフィルター、
同期検波回路等の信号処理回路によって取り出すことが
出来る。その出力信号は探針を被験面から一定距離とす
る為の縦方向の制御信号に所定周波数の変調信号を加え
ている場合即ち探針が図面内で縦方向に高周波振動して
いる場合にはトンネル電流信号の縦方向の変化率に対応
する。被測定パターンと探針とに横方向相対移動を与え
た場合、トンネル電流信号の前述所定周波数の成分はト
ンネル電流の流れる点が第１図（ａ）の様に探針の先端
から第１図（ｂ）のように探針の側面へと移り変わる位
置で振幅変化する。なぜなら変化位置以外の位置では重
畳された高周波電圧による探針−被験物間の距離変化に
応じたトンネル電流の変化はほぼ一定であるが、例えば
トンネル電流の流れる点が探針の先端である状態から探
針の側面である状態に変化すると（探針がその軸方向と
角度θをなすような形状をしていることにより）探針−
被験物間の距離変化量が略Sinθ倍になり、それに応じ
て所定周波数信号の大きさ（振幅）が変化するからであ
る。

また探針の横方向の制御信号に所定周波数の変調信号
を加えている場合即ち探針が図面横方向に高周波振動し
ている場合、探針と被測定パターンの距離が変化しない
被測定パターンの平坦な部分に探針が位置する時には、
横方向の振動があっても、トンネル電流はほとんど変化
しないのでその前述所定周波数の成分も一定（振幅が略
０）である。ところが探針が被測定パターンの平坦でな
い部分に位置するときには横方向の変調によってトンネ
ル電流が大きく変化するのでその前述所定周波数成分も
変化する（所定振幅となる）。

これらのトンネル電流の変調成分の変化する位置は被
測定パターンのエッジ部に探針がさしかかっている時で
あるからそのときの信号変化を計測することによってエ
ッジ検出が行なわれる。

STMの原理を応用しかつ後述するように上述とは異な
るエッジ検出の原理を用いてもよい。

STMの原理を応用しトンネル電流を用いたエッジ検出
の精度は前述したように横分解能が高く、したがってエ
ッジからエッジまで探針と被験物を相対駆動する量を検
出する駆動量検出手段として長ストロークかつ高分解能
の特徴をもつ光学的計測方法、電気容量変化検知方法、
トンネルリングによる測長方法などを応用したものを用
いてエッジ間隔の測長を行なうことにより、小型かつ簡
易な構成で長ストロークでかつナノメートルオーダーの
高分解能と高精度を有するパターン線幅測定装置が実現
される。

光学的一次元測長方法としては、第一にマイケルソン
型干渉計を代表とする光波干渉法がある。これは、レー
ザ光等の可干渉光を２つの光路に分け、それぞれの光を
相対変位を生ずる２つの物体に照射し、２つの反射光を
再び合成干渉させ、干渉光の強度変化から２つの物体の
相対変位を検知することにより、光ヘテロダイン法、信
号位相分割等の検出技術と組み合わせて、分解能１ナノ
メートルを達成している。第二に特公昭50−23617およ
び「O plus E 1986.7.P82」に示されたような、格子干
渉法があるが、これは変位を測定すべき対象に数マイク
ロメートルピッチの回折格子スケールを取り付け、スケ
ールに対して垂直方向（変位方向はスケールに平行）か
ら、レーザ光等の可干渉光を照射し、複数の回折光を合
成干渉させ、干渉光の強度変化から測定対象の変位を検
知することにより、光ヘテロダイン法、信号位相分割等
の検出技術と組み合わせて、ナノメートルオーダーの分
解能を達成するものである。第三に特開昭54−155832や
「光学16（1987）145」に示されたような、TTL形アクテ
ィブ・オート・フォーカス法を応用した測長法がある
が、これは、光ビームを対物レンズに軸外から変位測定
の対象物に照射し、対象物の移動による反射光ビームの
位置ずれを照射点と共役の位置に置いた位置検出受光素
子によって検知することにより、測定対象の変位検知分
解能１ナノメートルを達成している。

電気容量変化検知方法は、相対変位を生ずる２つの物
体にそれぞれ金属極板を設け、極板間の電気容量の変化
から相対変位量を求めるものである。ここで、極板間の
電気容量ＣはＣ＝∈S/d（∈：極板間媒質の誘電率、S:
極板面積、d:極板間隔）で表わされ、電気容量変化か
ら、極板間隔の変化、すなわち、相対変化量が求められ
ることがわかる。また、電気容量の検知は、極板間に交
流電圧を加え、極板間のインピーダンスを検知すること
によって行なう。このような電気容量変化検知方法によ
って、ナノメートルオーダーの相対変位検知分解能が達
成される。

前述したSTMの原理を駆動量検出手段に応用する場合
は、相対変位を生ずる２つの物体に、それぞれ近接して
対向させた探針と基準目盛を設け、その間に電圧を印加
して、トンネル電流を流す。そして２つの物体の相対変
位によって探針先端が基準目盛りを走査する際に生ずる
トンネル電流の変化を検知することにより、相対変位量
が検知される。基準目盛として、導電性結晶へき開面の
原子配列を用いれば、１ナノメートル以下の相対変位検
出分解能が達成される。

したがって、これらの光学的一次元測長方法、電気容
量変化検知方法あるいはトンネリングによる測長方法を
応用して、被験物パターンと、それに近接させたレバー
との相対横移動量を検知することにより、被験物パター
ンの複数のエッジ間隔を長ストロークかつナノメートル
オーダーの分解能で検知することが可能となる。

次に、他の原理を応用してエッジ検出を行なうように
した態様について説明する。

STMを発展させたものとして、絶縁体の測定が可能な
原子間力顕微鏡（Atomic Force Microscopo、以下AFMと
略す）や、磁性体の測定が可能な磁力顕微鏡（Magnetic
Force Microscope、以下MFMと略す）が発明され、絶縁
体や磁性体の微小形状・寸法計測に用いられようとして
いる。これらAFMやMFMは、絶縁物や磁性体試料の表面と
この表面に１ナノメートル程度の距離まで近接させたレ
バー（磁性体試料の場合は磁性体からなるレバー）との
間に働く原子間力や磁力を検知することにより、絶縁体
表面の形状や、磁性体表面の磁区構造に関する情報を高
分解能で得ることが可能である〔G.Binnig et al.,Phy
s.Rev.Lett.56（1986）930、Y.Martin et al.,Appl.Phy
s.Lett.50（1987）1455〕。

したがってAFMやMFMの原理を応用して、絶縁体や磁性
体の被験物パターンとこれに近接させたレバーとの間に
働く原子間力や磁力を検知することにより、被験物パタ
ーンのエッジを0.1ナノメートルの横分解能で検知する
ことが可能になる。

また、前述したような光学的一次元測長方法、電気容
量変化検知方法あるいはトンネリングによる測長方法を
応用して、被験物パターンと、それに近接させたレバー
との相対横移動量を検知することにより、被験物パター
ンの複数のエッジ間隔を長ストロークかつナノメートル
オーダーの分解能で検知することが可能となる。

以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。

［実施例］ 実施例１ 第２図は本発明の第１実施例に係る線幅測定装置をし
めし、第３図はこの装置における信号例を示す。導電性
を有する被測定パターン101にバイアス電源204によって
バイアス電圧を印加し被測定パターン101に対向して１
ナノメートル以下の距離に近接させた探針102との間に
流れるトンネル電流103をトンネル電流検出回路205によ
って検知する。検知トンネル電流の低周波成分をローパ
スフィルター206によって取り出しその信号が一定とな
るように探針縦方向位置制御回路207、探針縦方向位置
制御手段（例えば圧電素子）208によって探針102の縦方
向の位置制御を行なう。これにより探針の先端の振動成
分を除いた軌跡は第３図の最上段に示す様になる。つま
り、探針102先端と被測定パターン101との間の間隔が一
定となるように制御する。これにより探針102先端と被
測定パターン101との間の間隔変化が抑制されるため、
前記間隔変化に基くトンネル電流の変化を被測定パター
ン101のエッジと誤検知するのを防止することができ
る。このように制御しながらステージ駆動手段109によ
ってステージ210を横方向に移動させ探針102に対して被
測定パターン101を走査する。この時得られるトンネル
電流信号を同期検波回路211に通して得た変化率信号2a
から被測定パターン101のエッジをエッジ検出回路212に
よって検出（詳細は後述）し、複数のエッジ検出信号2b
を線幅算出回路213に送る。次に可干渉光源214から可干
渉光をビームスプリッタ215によって２つに分け、一方
の光はミラー216によってステージ210に固定されたミラ
ー217に反射させ、反射光をビームスプリッタ215に再入
射させる。他方の光は、探針102の近傍に固定されたミ
ラー218に反射させビームスプリッタ215に再入射させ
る。ビームスプリッタ215によって２つの反射光は再び
合成され干渉光としてフォトダイオード219に入射す
る。この時ステージ210すなわち被測定パターン101と探
針102との横方向相対移動により、フォトダイオード219
に入射する干渉光の明暗の強度変化が生じる。例えば可
干渉光の波長がλとすると相対移動量がλ/2の場合に１
周期分の明暗変化となる。従ってフォトダイオード219
からの光強度変化信号2cをカウントしていく事により相
対横方向移動量を１ナノメートルの精度で読み取ること
ができる。このカウントを横方向移動量検出回路220に
よって行なって横方向移動量信号2dを得、線幅算出回路
213では複数のエッジ検出信号2bと横方向移動量信号2d
をもとに、被測定パターン線幅測定値を算出する。

本実施例におけるエッジ検出では探針縦方向位置制御
手段208への制御信号には高周波重畳装置221によって所
定周波数の高周波電圧が重畳されている。これにより探
針102の前述縦方向高周波振動が行なわれる。検出され
るトンネル電流信号のうち、前記高周波電圧と同位相の
成分を同期検波回路211によって取り出すとその出力信
号2aはトンネル電流信号の前述所定周波数成分の振幅に
対応する。このトンネル電流信号の所定周波数成分は前
述した様に被験物のエッジ部分で振幅変化するので、エ
ッジ検出回路212でこの信号2aの出力変化を検出すれ
ば、この検出信号をエッジ検出信号として用いることが
できる。

この実施例においては、被測定パターンのエッジ上端
部を検出すべく、信号2aの奇数回目の出力変化部は終端
で、偶数回目の出力変化部では始端でエッジ検出信号を
出力する様にしている。エッジ下端部、エッジ中央部を
検出する様にしても良い。尚、探針の位置制御に用いら
れるローパスフィルタ206は上述所定周波数（振動成
分）をカットする様に設定してある。通常この様なSTM
装置は全体を除震装置の上に置かれて使用される。しか
し、現状の除震装置では低周波の振動、具体的には数Hz
の周波数の振動を除くのは困難である。従ってこの振動
に起因して、信号に数Hzの周波数のノイズが発生する可
能性がある。本実施例で同期検波回路211によって取り
出される信号成分周波数、即ち高周波重畳装置221が重
畳する高周波電圧の所定周波数の値を、このノイズより
も高く設定する。具体的には100Hz以上、例えば100Hz〜
100kHzに設定する事により、この低周波ノイズの影響を
排除したエッジ検出が可能になる。

本実施例では可干渉光源として単一周波数レーザーを
用いたマイケルソン型光源干渉法を応用した例を示した
がゼーマンレーザー等の周波直交偏光レーザーを用いた
光ヘテロダイン干渉法を応用してもよい。また本実施例
では変調（高周波電圧）を加えたのは探針被検物縦方向
相対位置制御手段であったが、これは探針被検物横方向
相対位置制御手段でもよく、これによって横方向に振動
させた場合でも同様の効果が得られる。これらの手段
は、被測定パターンのエッジの角度や表面状態、得られ
る探針の先端形状等の条件によって使い分けもしくは両
手法を同時に用いることが望ましい。また本実施例にお
ける探針横方向移動量の検知方法はなんら光干渉法に限
定するものではなく特公昭50−23617号公報、O plus E
1986.7.P82に示されるような格子干渉法、特開昭54−15
5832号公報、光学16（1987）145に示されたようなTTL型
アクティブオートフォーカス法を応用した測長法、電気
容量変化検知方法、先に出願したSTMを応用したエンコ
ーダー等、長ストロークかつナノメートルオーダーの高
分解能、高精度を有する測長方法であれば種々のものが
応用できる。

実施例２ 次に本発明の第２実施例について説明する。本実施例
は前述のエッジ検出の原理を用いたエンコーダ装置であ
る。

第４図は本発明の第２実施例に係るエンコーダ装置の
構成概略図である。以後、前述した部材と同じ符番を冠
した部材は、前述のものと同様の部材である。図中505
はスケール側支持体、506は探針側支持体であり、両者
は１方が図面横方向に相対移動する２物体の１方に、他
方が他方に設けられている。探針102と支持体505の間に
はバイアス電圧が印加されている。第４図と同方向から
見た支持体505上のスケールの形状を第５図に詳細に示
す。401は原子や分子等の周期が一定かつ既知の配列よ
りなる基準配列、402は基準配列401の表面の一部に他の
物質を付着させて所定間隔毎にエッジ部分を形成した作
成目盛りである。図面では同程度の大きさで示してある
が実際は作成目盛402が基準配列401の凹凸より充分大き
い。第４図にもどって、502は探針102を相対移動距離検
出方向（図面横方向）に駆動する横方向駆動機構、501
は横方向駆動機構の制御装置である。

横方向駆動機構制御装置501により移動方向検知のた
めの周波数F1とエッジ検出のためのF1より高い周波数F2
の二つの周波数が重畳された制御信号が横方向駆動機構
502に与えられ、従って探針102はスケール上を図面横方
向に、周波数F1の振動と周波数F2の振動を重畳した形で
微小振動している。503は通過周波数帯域がF1に合わせ
られたバンドパスフィルタ、504はバンドパスフィルタ5
03からの出力を制御手段501が出力する制御信号の周波
数F1成分で位相検波する為のロックインアンプ、507は
通過周波数帯域がF2に合せられたバンドパスフィルタ、
508は通過周波数帯域をF1より十分低く設定されたロー
パスフィルタ、509はロックインアンプ504、バンドパス
フィルタ507、探針縦方向位置制御回路207の出力から相
対移動距離を算出する演算器である。

次に演算器509による移動距離の測定方法について説
明する。トンネル電流検出回路205からの信号を入力し
たバンドパスフィルタ503の出力信号がロックインアン
プ504により周波数F1で位相検波される。その信号の出
力符号は例えば、支持体505に対し支持体506が図面右側
に移動すれば正、図面左側に移動すれば負という様に相
対移動方向に対応する。（ただし、周波数F1の探針の振
動の振幅は基準配列の１つの凹凸の幅以下である。）従
って、ロックインアンプ504の出力信号の符号からスケ
ールのついて支持体505とプローブ電極のついた支持体5
06の相対的な移動の方向が検出される。また通過周波数
帯域がF2に合わせられたバンドパスフィルター507の信
号の変化をとらえれば第１実施例で説明した原理で作成
目盛402のエッジ部分検出信号を得ることが出来る。即
ち演算部509にてトンネル電流信号の周波数F2成分の振
幅の変動を検出し、この変動検出信号を作成目盛402の
エッジ部分検出信号とする。ただし周波数F2の探針の振
動の振幅は基準配列の凹凸より充分大きくして基準配列
の凹凸の側部を検出しない様にしてある。演算器509は
又ロックインアンプ504の出力信号より得られた移動方
向に基づき、エッジ部分検出信号をカウントして大まか
な相対移動距離検出を行なう。

そして帯域が周波数F1よりも充分に低く設定されたロ
ーパスフィルター508によって分離された信号に基づ
き、探針縦方向位置制御回路207がその信号を一定にし
ようとして探針縦方向位置制御手段208に向け出力する
制御信号の大きさが探針が対向する基準配列の凹凸状態
を示す事になる。この信号の振動数を移動方向に基づい
てカウントする事により作成目盛り402の間隔以下の分
解能の相対移動量検出が可能となる。即ち作成目盛の補
間ができる。相対移動量が大きく大まかな移動量の単時
間計測が要求されるような場合にはエッジ検出信号のカ
ウントのみを行なえばよいがその場合にもエッジ検出の
信号のS/Nが高いため測定の精度が高くなる。

実施例３ 第６図は本発明の第３の実施例に係る線幅測定装置の
構成図、第７図はこの装置の各部における信号例を示す
波形図である。

この線幅測定装置は、第６図に示すように、導電性の
被測定パターン1101aが形成された被検物1101を保持す
るステージ1109と、先端を被検物1101に近接させて配置
した導電性の探針1103と、探針1103とステージ1109とを
測定方向に駆動させるステージ駆動手段1108と、探針11
03と被測定パターン1101a間に電圧を印加してトンネル
電流を生じさせるバイアス電源1102と、このトンネル電
流を検出するトンネル電流検出回路1105と、トンネル電
流検出回路1105によって検出されるトンネル電流が一定
となるように探針1103と被検物1101との距離を制御する
探針縦方向位置制御回路1106および探針縦方向位置制御
手段1107と、探針縦方向位置制御回路1106が出力する制
御信号2aに基づき被測定パターン1101aのエッジを検出
するエッジ検出回路1110と、探針1103とステージ1109と
の測定方向の相対駆動量を検出する手段である可干渉光
源1112、ビームスプリッタ1113、ミラー1114,1115,111
6、フォトダイオード1117および横方向移動量検出回路1
118と、横方向移動量検出回路1118およびエッジ検出回
路1110が出力する検出信号12d,12bに基づき検出された
被測定パターン1101aのエッジ位置を算出して被測定パ
ターン1101aの線幅測定値12eを出力する形状算出回路11
11とを備える。

この構成において、被測定パターン1101aにバイアス
電源1102によってバイアス電圧が印加され、被測定パタ
ーン1101aに対向して１ナノメートル以下の距離に近接
させた探針1103との間に流れるトンネル電流1104がトン
ネル電流検出回路1105によって検知される。そして、検
知されたトンネル電流が一定となるように、探針縦方向
位置制御回路1106および探針縦方向位置制御手段1107に
よって探針1103の縦方向位置制御が行なわれる。またこ
れと同時に、ステージ駆動手段1108によってステージ11
09が横方向に移動され、探針1103の先端が被測定パター
ン1101aを走査する。このときの探針の先端の軌跡は第
７図の最上段に示すようになる。そしてこの際に得られ
る探針縦方向位置制御信号12aから、被測定パターン110
1aのエッジがエッジ検出回路1110によって検出され、複
数のエッジ検出信号12bがれぞれ形状算出回路1111に出
力される。

一方、これと並行して、可干渉光源1112からの単一周
波数の可干渉光がビームスプリッタ1113によって２つに
分けられ、一方の光はミラー1114によってステージ1109
に固定されたミラー1115に入射され、その反射光がビー
ムスプリッタ1113に再入射されるとともに、他方の光が
探針1103の近傍に固定されたミラー1116に入射されその
反射光がビームスプリッタ1113に再入射される。そし
て、ビームスプリッタ1113によって２つの反射光は再び
合成され、干渉光としてフォトダイオード1117に入射す
る。このとき、ステージ1109すなわち被測定パターン11
01aと探針1103との横方向相対移動により、フォトダイ
オード1117に入射する干渉光に明暗の強度変化が生じ
る。例えば、可干渉光の波長をλとすると、相対移動量
がλ/2の場合に１周期分の明暗変化となる。したがっ
て、フォトダイオード1117からの光強度変化信号12cを
カウントしていくことにより、相対横方向移動量を１ナ
ノメートルの精度で読み取ることができる。このカウン
トを、横方向移動量検出回路1118によって行なってその
横方向移動量信号12dが得られ形状算出回路1111へ出力
される。

形状算出回路1111では、複数のエッジ検出信号12bと
横方向移動量信号12dに基づき、被測定パターン線幅測
定値12eが算出され出力される。この例では、正のエッ
ジ検出信号が発生してから負のエッジ検出信号が発生す
るまでの横方向移動量信号の増加量によりパターン線幅
値を測定し、その結果を出力する。

なお、本実施例では可干渉光源1112として、単一周波
数レーザを用いたマイケルソン型光波干渉法を応用した
例を示したが、ゼーマンレーザ等の二周波直交偏光レー
ザを用いた光ヘテロダイン干渉法を応用してもよい。

実施例４ 第８図は本発明の第４の実施例に係る線幅測定装置の
構成図、第９図はこの装置の各部における信号例を示す
波形図である。

この装置の構成は、第８図に示すように、探針1103と
ステージ1109との測定方向の相対駆動量を検出する手段
の構成のみが第６図の装置と異なっており、この相対駆
動量検出手段は、ステージ1109に固定された回折格子13
02と、可干渉光源1112の出力光を回折格子1302へ入射さ
せるミラー1301と、回折格子1302で回折された回折光を
合成するために反射するミラー1303,1304と、ミラー130
3,1304で反射された回折光を合成してフォトダイオード
1117へ入射させるビームスプリッタ1305とを備える。

この構成において、可干渉光源1112からの可干渉光は
ミラー1301によって回折格子1302に入射され、それによ
って得られる±ｎ次の回折光がミラー1303,1304で反射
されてビームスプリッタ1305に入射すると、ビームスプ
リッタ1305によって２つの回折光は合成され、干渉光と
してフォトダイオード1117に入射する。このとき、ステ
ージ1109、すなわち被測定パターン1101aと探針1103と
の横方向相対移動によりフォトダイオード1117に入射す
る干渉光に明暗の強度変化が生じる。例えば、相対移動
量が回折格子1302の１ピッチ分であったとすると、±１
次の回折光を干渉させる場合には、２周期分の明暗変化
となる。したがって、フォトダイオード1117が出力する
明暗の光強度変化信号14cを、横方向移動量検出回路111
8によってカウントすることにより横方向移動量信号14d
が得られ、これが形状算出回路1113へ出力される。

形状算出回路1113ではこの横方向移動量信号14dと、
実施例３と同様にして得られる複数のエッジ検出信号14
bとに基づき、第３実施例と同様にして被測定パターン
線幅測定値14eが算出され出力される。

なお、本実施例では可干渉光源1112として単一周波数
レーザを用いた格子干渉法との組み合わせの例を示した
が、ゼーマンレーザ等の二周波直交偏光レーザを用いた
光ヘテロダイン法による格子干渉法と組み合わせてもよ
い。

実施例５ 第10図は本発明の第５の実施例に係る線幅測定装置の
構成図、第11図はこの装置の各部における信号例を示す
波形図である。

この装置の構成も、第10図に示すように、相対駆動量
検出手段の構成のみが第６図の装置と異なっており、こ
の相対駆動量検出手段は、光源1501と、ステージ1109に
固定されたミラー1503と、光源1501の出力光をミラー15
03に入射させるとともにその反射光を透過させる対物レ
ンズ1502と、その透過光を結像させる結像レンズ1505
と、その像の位置を検出する位置検出受光素子1506と、
位置検出受光素子1506の中心位置より右側にある光量信
号積分値と左側のそれとの差信号16cを横方向移動量検
出回路1118へ出力する差信号回路1507とを備える。

この構成において、光源1501からの平行光束は対物レ
ンズ1502に軸外入射され、その透過光はステージ1109に
固定されたミラー1503で反射される。このとき、ミラー
1503の位置が対物レンズ1502の焦点近傍になるように対
物レンズ1502の位置が調節されている。反射光束は対物
レンズ1502を透過して再び平行光束となり、ミラー150
4、結像レンズ1505を経て、位置検出受光素子1506の中
心位置に入射する。このとき、位置検出受光素子1506の
中心位置は、結像レンズ1505の焦点の位置にあるように
調節されている。ここで、ステージ1109すなわち被測定
パターン1101と探針1103との横方向相対移動により、位
置検出受光素子1506への入射光束が入射方向に対し横方
向に位置ずれをおこす。したがって、差信号回路1507に
よって位置検出受光素子1506の中心位置より右側にある
光量信号積分値と左側のそれとの差信号16cが得られ、
これをモニターすることにより、横方向相対移動量を１
ナノメートルの精度で読み取ることができるので、横方
向移動量検出回路1118によってその横方向移動量信号16
dを得、形状算出回路1111へ出力する。形状算出回路111
1では、この横方向移動量信号16dと、第３の実施例と同
様にして得た複数のエッジ検出信号16bとに基づき第３
の実施例と同様にして被測定パターン線幅測定値16eが
算出され出力される。

実施例６ 第12図は本発明の第６の実施例に係る線幅測定装置の
構成図、第13図はこの装置の各部における信号例を示す
波形図である。

この装置の構成も、第12図に示すように、相対駆動量
検出手段の構成のみが第６図の装置と異なっており、こ
の相対駆動量検出手段は、ステージ1109に固定された極
板1701と、探針1103に対して位置の固定された極板1703
と、極板1701,1703間に交流電圧を印加する交流電源170
2と、極板1701,1703間の電気容量を検出し電気容量信号
18cを横方向移動量検出回路1118へ出力する電気容量検
出回路1704とを備える。

この構成において、交流電源1702によって極板1701に
交流電圧を印加し、極板1703との間の電気容量が電気容
量検出回路1704によって検知されるが、その間にステー
ジ1109すなわち被測定パターン1101aと探針1103とが横
方向に相対移動すると、極板1701,1703間の電気容量が
変化する。したがって、電気容量信号18cをモニターす
ることにより、横方向相対移動量を１ナノメートルの精
度で読み取ることができるので、横方向移動量検出回路
1118によって横方向移動量信号18dを得、形状算出回路1
111へ出力する。形状算出回路1111では、この横方向移
動量信号18dと第３の実施例と同様にして得られる複数
のエッジ検出信号18bとに基づき、第３の実施例と同様
にして被測定パターン線幅測定値18eが算出され出力さ
れる。

実施例７ 第14図は本発明の第７の実施例に係る線幅測定装置の
構成図、第15図はこの装置の各部における信号例を示す
波形図である。

この装置の構成も、第14図に示すように、相対駆動量
検出手段の構成のみが第６図の装置と異なっており、こ
の相対駆動量検出手段は、ステージ1109に固定された導
電性を有する基準目盛1901と、基準目盛1901に対し１ナ
ノメートル以下の距離で先端を近接させかつ探針1103に
対して位置が固定された探針1903と、基準目盛1901と探
針1903との間にバイアス電圧を印加するバイアス電源19
02と、基準目盛1901と探針1903との間に流れるトンネル
電流1904を検知してトンネル電流信号110cを横方向移動
量検出回路1118へ出力するトンネル電流検出回路1905と
を備える。

この構成において、基準目盛1901にバイアス電圧を印
加し、探針1903と基準目盛1901との間に流れるトンネル
電流1904がトンネル電流検出回路1905によって検知され
るが、その際にステージ1109すなわち被測定パターン11
01aと探針1103との横方向相対移動が生ずると、基準目
盛1901のピッチの周期で、基準目盛1901と探針1903の間
隔が変化し、トンネル電流1904に強度変化が生じる。例
えば、基準目盛1901として、グラファイトなどの導電性
結晶のへき開面表面の原子配列を用い、原子間距離が0.
2ナノメートルであったとすると、相対移動量が0.2ナノ
メートルの場合に１周期分の強度変化となる。したがっ
て、トンネル電流検出回路1905からのトンネル電流信号
110cから横方向相対移動量を１ナノメートル以下の精度
で読み取ることができるので、横方向移動量検出回路11
18はトンネル電流信号110cをカウントして横方向移動量
信号110dを得、形状算出回路1111へ出力する。

形状算出回路1111ではこの横方向移動量信号110dと、
第３の実施例と同様にして得られる複数のエッジ検出信
号110bとに基づき、第３の実施例と同様にして被測定パ
ターン線幅測定値110eが算出され出力される。

実施例８ 第16図は本発明の第８の実施例に係る線幅測定装置の
構成図、第17図はこの装置の各部における信号例を示す
波形図である。

この線幅測定装置は、第16図に示すように、絶縁性の
被測定パターン2101aが形成された被検物2101を保持す
るステージ2111と、一端が固定され他端である自由端に
被検物2101からの作用力としての原子間力2103を受ける
突起部2102aを有し被検物2101に突起部2102aを近接させ
て配置したレバー2102と、レバー2102とステージ111と
を測定方向に駆動させるステージ駆動手段と、原子間力
2103をレバー2102の自由端の変位として検出する手段で
あるバイアス電源2104、探針2105およびトンネル電流検
出回路2107と、これらによって検出される作用力が一定
となるようにレバー2102と被検物2101との距離う制御す
る手段であるレバー縦方向位置制御回路2108およびレバ
ー縦方向位置制御手段2109と、レバー縦方向位置制御回
路2108が出力する制御信号22aに基づき被測定パターン2
101aのエッジを検出するエッジ検出回路と、レバー2102
とステージ2111との測定方向の相対駆動量を検出する手
段である可干渉光源2114、ビームスプリッタ2115、ミラ
ー2116,2117,2118、フォトダイオード2119および横方向
移動量検出回路2120と、横方向移動量検出回路2120およ
びエッジ検出回路2112が出力する検出信号22d,22bに基
づき検出された被測定パターン2102aのエッジ位置を得
て被測定パターン2101aの線幅測定値22eを出力する形状
算出回路2113とを備える。

この構成において、絶縁性被測定パターン2101aとこ
れに対向して１ナノメートル以下の距離に近接させたレ
バー2102との間に働く原子間力2103によって、レバー21
02に撓みが生じる。また、金属蒸着等によって導電性処
理を施したレバー2102の裏面にバイアス電源2104によっ
てバイアス電圧が印加され、レバー2102裏面に対向して
１ナノメートル以下の距離に近接させた探針2105との間
に流れるトンネル電流2106がトンネル電流検出回路2107
によって検知される。そして、検知されたトンネル電流
が一定となるように、すなわちレバー2102の撓み量が一
定となるように、レバー縦方向位置制御回路2108および
レバー縦方向位置制御手段2109によってレバー2102の縦
方向位置制御が行なわれる。またこれと同時にステージ
駆動手段2110によって、ステージ2111が横方向に移動さ
れ、レバー2102の突起部2102aに対して被測定パターン2
101を走査する。このときのレバー先端の軌跡は第17図
再上段に示すようになる。そしてこの際に得られるレバ
ー縦方向位置制御信号22aから、被測定パターン2101aの
エッジがエッジ検出回路2112によって検出され、複数の
エッジ検出信号22bがれぞれ形状算出回路2113に出力さ
れる。エッジ検出回路2112は微分回路を含み、信号22a
がエッジ部で出力変化を生じると、その変化速度に応じ
た出力（微分信号）を発生する。この変化速度対応信号
をエッジ信号として用いる。エッジ位置としては信号の
最大値の位置あるいは半値幅の中心位置などを用いる。
このエッジ検出信号22bは走査するエッジの向きに応じ
て、例えばエッジが第17図上で右上がりなら正の信号、
左上がりなら負の信号となる。レバー2102の縦方向の位
置を制御し、この制御信号から検出信号を得る様にして
いるのでパターンの段差が大きくても突起とパターンを
ぶつけずにすむ。

一方、これと並行して、可干渉光源2114からの単一周
波数の可干渉光がビームスプリッタ2115によって２つに
分けられ、一方の光はミラー2116によってステージ2111
に固定されたミラー2117に入射され、その反射光がビー
ムスプリッタ2115に再入射されるとともに、他方の光が
レバー2102の近傍に固定されたミラー2118に入射されそ
の反射光がビームスプリッタ2115に再入射される。そし
て、ビームスプリッタ2115によって２つの反射光は再び
合成され、干渉光としてフォトダイオード2119に入射す
る。このとき、ステージ2111すなわち被測定パターン21
01aとレバー2102との横方向相対移動により、フォトダ
イオード2119に入射する干渉光に明暗の強度変化が生じ
る。例えば、可干渉光の波長をλとすると、相対移動量
がλ/2の場合に１周期分の明暗変化となる。したがっ
て、フォトダイオード2119からの光強度変化信号22cを
カウントしいくことにより、相対横方向移動量を１ナノ
メートルの精度で読み取ることができる。このカウント
を横方向移動量検出回路2120によって行なってその横方
向移動量信号22dが得られ形状算出回路2113へ出力され
る。

形状算出回路2113では、複数のエッジ検出信号22bと
横方向移動量信号22dをもとに、被測定パターン線幅測
定値22eが算出され出力される。この例では正のエッジ
検出信号が発生してから負のエッジ検出信号が発生する
までの横方向移動量信号の増加量によりパターン線幅値
を測定し、その結果を出力する。

なお、本実施例では可干渉光源2114として、単一周波
数レーザを用いたマイケルソン型光波干渉法を応用した
例を示したが、ゼーマンレーザ等の二周波直交偏光レー
ザを用いた光ヘテロダイン干渉法を応用してもよい。

実施例９ 第18図は本発明の第９の実施例に係る線幅測定装置の
構成図、第19図はこの装置の各部における信号例を示す
波形図である。

この装置の構成は、第18図に示すように、レバー2102
とステージ2111との測定方向の相対駆動量を検出する手
段の構成のみが第16図の装置と異なっており、この相対
駆動量検出手段は、ステージ2111に固定された回折格子
2302と、可干渉光源2114の出力光を合成するためのミラ
ー2303,2304と、ミラー2303,2304で反射された回折光を
合成してフォトダイオード2119へ入射させるビームスプ
リッタ2305とを備える。

この構成において、可干渉光源2114からの可干渉光は
ミラー2301によって回折格子2302に入射され、それによ
って得られる±ｎ次の回折光がミラー2303,2304で反射
されてビームスプリッタ2305に入射すると、ビームスプ
リッタ2305によって２つの回折光は合成され、干渉光と
してフォトダイオード2119に入射する。このとき、ステ
ージ2111、すなわち被測定パターン2101とレバー2102と
の横方向相対移動によりフォトダイオード2119に入射す
る干渉光に明暗の強度変化が生じる。例えば、相対移動
量が回折格子2302の１ピッチ分であったとすると、±１
次の回折光を干渉させる場合には、２周期分の明暗変化
となる。したがって、フォトダイオード2119が出力する
明暗の光強度変化信号24cを、横方向移動量検出回路212
0によってカウントして横方向移動量信号24dが得られ、
これが形状算出回路2113へ出力される。

形状算出回路2113ではこの横方向移動量信号24dと、
実施例８と同様にして得られる複数のエッジ検出信号24
bとに基づき、実施例８と同様にして被測定パターン線
幅測定値24eが算出され出力される。

なお、本実施例では可干渉光源2114として単一周波数
レーザを用いた格子干渉法との組み合わせの例を示した
が、ゼーマンレーザ等の二周波直交偏光レーザを用いた
光ヘテロダイン法による格子干渉法と組み合わせてもよ
い。

実施例10 第20図は本発明の第10の実施例に係る線幅測定装置の
構成図、第21図はこの装置の各部における信号例を示す
波形図である。

この装置の構成も、第20図に示すように、相対駆動量
検出手段の構成のみが第16図の装置と異なっており、こ
の相対駆動量検出手段は、光源2501と、ステージ2111に
固定されたミラー2503と、光源2501の出力光をミラー25
03に入射させるとともにその反射光を透過させる対物レ
ンズ2502と、その透過光を結像させる結像レンズ2505
と、その像の位置を検出する位置検出受光素子2506と、
位置検出受光素子2506の中心位置より右側にある光量信
号積分値と左側のそれとの差信号26cを横方向移動量検
出回路2120へ出力する差信号回路2507とを備える。

この構成において、光源2501からの平行光束は対物レ
ンズ2502に軸外入射され、その透過光はステージ2111に
固定されたミラー2503で反射させる。このとき、ミラー
2503の位置が対物レンズ2502の焦点近傍になるように対
物レンズ2502の位置が調節されている。反射光束は対物
レンズ2502を透過して再び平行光束となり、ミラー250
4、結像レンズ2505を経て、位置検出受光素子2506の中
心位置に入射する。このとき、位置検出受光素子2506の
中心位置は、結像レンズ2505の焦点の位置にあるように
調節されている。ここで、ステージ2111すなわち被測定
パターン2101とレバー2102との横方向相対移動により、
位置検出受光素子2506への入射光束が入射方向に対し横
方向に位置ずれをおこす。したがって、差信号回路2507
によって位置検出受光素子2506の中心位置より右側にあ
る光量信号積分値と左側のそれとの差信号26cが得ら
れ、これをモニターすることにより、横方向相対移動量
を１ナノメートルの精度で読み取ることができるので、
横方向移動量検出回路2120によってその横方向移動量信
号26dを得、形状算出回路2113へ出力する。形状算出回
路2113では、この横方向移動量信号26dと、第８の実施
例と同様にして得た複数のエッジ検出信号26bとに基づ
き第８の実施例と同様にして被測定パターン線幅測定値
26eが算出され出力される。

実施例11 第23図は本発明の第11の実施例に係る線幅測定装置の
構成図、第23図はこの装置の各部における信号例を示す
波形図である。

この装置の構成も、第22図に示すように、相対駆動量
検出手段の構成のみが第16図の装置と異なっており、こ
の相対駆動量検出手段は、ステージ2111に固定された極
板2701と、レバー2102に対して位置の固定された極板27
03と、極板2701,2703間に交流電圧を印加する交流電源2
702と、極板2701,2703間の電気容量を検出し電気容量信
号28cを横方向移動量検出回路2120へ出力する電気容量
検出回路2704とを備える。

この構成において、交流電源2702によって極板2701に
交流電圧を印加し、極板2703との間の電気容量が電気容
量検出回路2704によって検知されるが、その間にステー
ジ21211すなわち被測定パターン2101とレバー2102とが
横方向に相対移動すると、極板2701,2703間の電気容量
が変化する。したがって、電気容量信号28cをモニター
することにより、横方向相対移動量を１ナノメートルの
精度で読み取ることができるので、横方向移動量検出回
路2120によって横方向移動量信号28dを得、形状算出回
路2113へ出力する。形状算出回路2113では、この横方向
移動量信号28dと第８の実施例と同様にして得られる複
数のエッジ検出信号28bとに基づき、第８実施例と同様
にして被測定パターン線幅測定値が算出され出力され
る。

実施例12 第24図は本発明の第12の実施例に係る線幅測定装置の
構成図、第25図はこの装置の各部における信号例を示す
波形図である。

この装置の構成も、第24図に示すように、相対駆動量
検出手段の構成のみが第16図の装置と異なっており、こ
の相対駆動量検出手段は、ステージ2111に固定された導
電性を有する基準目盛2901と、基準目盛2901に対し１ナ
ノメートル以下の距離で先端を近接させかつレバー2102
に対して位置が固定された探針2903と、基準目盛2901と
探針2903との間にバイアス電圧を印加するバイアス電源
2902と、基準目盛2901と探針2903との間に流れるトンネ
ル電流2904を検知してトンネル電流信号210cを横方向移
動量検出回路2120へ出力するトンネル電流検出回路2905
とを備える。

この構成において、基準目盛2901にバイアス電圧を印
加し、探針2903と基準目盛2901との間に流れるトンネル
電流2904がトンネル電流検出回路2905によって検知され
るが、その際にステージ2111すなわち被測定パターン21
01とレバー2102との横方向相対移動が生ずると、基準目
盛2901とのピッチの周期で基準目盛2901と探針2903の間
隔が変化し、トンネル電流2904に強度変化が生じる。例
えば、基準目盛2901として、グラファイトなどの導電性
結晶のへき開面表面の原子配列を用い、原子間距離が0.
2ナノメートルであったとすると、相対移動量が0.2ナノ
メートルの場合に１周期分の強度変化となる。したがっ
て、トンネル電流検出回路2905からのトンネル電流信号
210cから横方向相対移動量を１ナノメートル以下の精度
で読み取ることができるので、横方向移動量検出回路21
20はトンネル電流信号210cをカウントして横方向移動量
信号210dを得、形状算出回路2113へ出力する。

形状算出回路2113ではこの横方向移動量信号210dと、
第８の実施例と同様にして得られる複数のエッジ検出信
号210bとに基づき、第８の実施例と同様にして被測定パ
ターン線幅測定値210eが算出され出力される。

実施例13 第26図は本発明の第13の実施例に係る線幅測定装置の
構成図、第27図はこの装置の各部における信号例を示す
波形図である。

この装置の構成は、第26図に示すように、原子間力21
03をレバー2102の自由端の変位として検出する作用力検
出手段の構成のみが第16図の装置と異なっており、この
作用力検出手段は、同図に示すように、可干渉光源2114
が出力する可干渉光を、ビームスプリッタ3101およびミ
ラー3102を経てビームスプリッタ212103に入射させ２つ
に分割してそれぞれレバー2102の自由端及びレバー2102
の固定部に固定されたミラー2104に照射し反射させそし
てビームスプリッタ3103により再び合成する光学手段
と、この光学手段により合成された干渉光を検出するフ
ォトダイオード3105と、フォトダイオード3105が出力す
る光強度信号に基づきレバー2102の自由端の変位量（縦
方向移動量）を検出してレバー縦方向位置制御回路2108
へ出力するするレバー縦方向移動量検出回路3106とを備
える。

この構成において、絶縁性被測定パターン2101に対向
して、１ナノメートル以下の距離に近接させたレバー21
02との間に働く原子間力2103によって、レバー2102に撓
みが生じることは上述したとおりである。そして、ビー
ムスプリッタ2115を介して入射される可干渉光源2114か
らの可干渉光はビームスプリッタ3101およびミラー3102
を経てビームスプリッタ3103に入射され、これにより２
つに分けられた光の一方はレバー2102の裏面で反射さ
れ、他方はミラー3104で反射されて、再びビームスプリ
ッタ3103で合成されてその干渉光がフォトダイオード31
05に入射している。この干渉光は、撓みによるレバー21
02の上下動により明暗の強度変化が生じるが、これはフ
ォトダイオード3105によって検出されそれに基づきレバ
ー縦方向移動量検出回路3106において光強度が検知され
る。そして、この検知光強度が一定となるように、すな
わちレバー2102の撓み量すなわち原子間力2103が一定と
なるようにレバー縦方向位置制御回路2108およびレバー
縦方向位置制御手段2109によって、レバー2102の縦方向
位置制御が行なわれる。したがって、ステージ駆動手段
2110によって、ステージ2111を横方向に移動させ、レバ
ー2102の突起部で被測定パターン2101を走査すると、パ
ターンの凹凸により原子間力2103が変化してレバー2102
の自由端が変位するので、この時レバー縦方向位置制御
回路2108が出力するレバー縦方向位置制御信号212aは被
測定パターン2101のエッジの情報を含んでおり、これに
基づき被測定パターン2101のエッジが第８図の実施例と
同様にエッジ検出回路2112によって検出され、複数のう
エッジ検出信号212bがそれぞれ形状算出回路2113に出力
される。

形状算出回路2113では、この複数のエッジ検出信号21
2bと、第８の実施例と同様にして得られる横方向移動量
信号212dとに基づき、第８の実施例と同様にして被測定
パターン線幅測定値212eが算出され出力される。

なお、本実施例では可干渉光源2114として、単一周波
数レーザを用いたマイケルソン型光波干渉法を応用した
例を示したが、ゼーマンレーザ等の二周波直交偏光レー
ザを用いた光ヘテロダイン干渉法を応用してもよい。ま
た、被測定パターン2101とレバー2102の相対移動量検知
方法として、光波干渉法を応用した例を示したが、第９
〜第12の実施例に示したような、格子干渉法、TTLアク
ティブ・オート・フォーカス法、電気容量変化を検知す
る方法、トンネル電流を用いた相対位置検知法を応用し
てもよい。

実施例14 第28図は本発明の第14の実施例に係る線幅測定装置の
構成図、第29図はこの装置の各部における信号例を示す
波形図である。

この装置の構成は、第28図に示すように、レバー2102
に働く作用力として磁力3301を用いており、被測定パタ
ーン2101およびレバー2102は磁性を有する点が第８の実
施例の場合と異なり、レバー2102の突起部2102aは被測
定パターン2101に対向して、１ナノメートル以下の距離
に近接させて配置される。他の部分の構成および作用は
第８の実施例の場合と同様である。

したがってこの場合は、ステージ2111を横方向に移動
させレバー2102で被測定パターン2101を走査した場合に
変化する磁力3301によって生ずるレバー2102の自由端の
変位が検出され、これが一定となるように制御される。
そして、第８の実施例の場合と同様にして得られる複数
のエッジ検出信号214bと横方向移動量信号214dとに基づ
き、形状算出回路2113によって被測定パターン線幅測定
値214eが算出され出力される。

なお、本実施例では可干渉光源2114として、単一周波
数レーザを用いたマイケルソン型光波干渉法を用いてい
るが、ゼーマンレーザ等の二周波直交偏光レーザを用い
た光ヘテロダイン干渉法を応用してもよい。また、被測
定パターン2101とレバー2102の相対移動量検知方法とし
て、光波干渉法を用いているが、第９〜第12の実施例に
示したような格子干渉法、TTLアクティブ・オート・フ
ォーカス法、電気容量変化を検知する方法、あるいはト
ンネル電流を用いた相対位置検知法を応用してもよい。
また、レバー2102の上下方向の撓みを検知する手段とし
て、トンネル電流を用いているが、第８〜第12の実施例
に示したような光波干渉法を用いてもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、探針を所定の周
波数で所定の方向に振動させ、探針と被検面との間に発
生する作用力あるいはトンネル電流のモニタ信号の前記
所定周波数成分の振幅変化に基づいてエッジ部分を検出
するようにしたため、前記所定周波数成分以外の成分を
有する外部振動などによるノイズの影響を除去し、エッ
ジ部分の検出感度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一態様におけるエッジ検出原理を示す
原理説明図、 第２図は本発明の第１実施例の線幅測定装置の構成図、 第３図は同装置の各部の信号例を示す波形図、 第４図は本発明の第２実施例のエンコーダ装置の構成
図、 第５図は同装置のスケールの形状詳細図、 第６図は本発明の第３実施例の線幅測定装置の構成図、 第７図は同装置の各部の信号例を示す波形図、 第８図は本発明の第４実施例の線幅測定装置の構成図、 第９図は同装置の各部の信号例を示す波形図 第10図は本発明の第５実施例の線幅測定装置の構成図、 第11図は同装置の各部の信号例を示す波形図、 第12図は本発明の第６実施例の線幅測定装置の構成図、 第13図は同装置の各部の信号例を示す波形図、 第14図は本発明の第７実施例の線幅測定装置の構成図、 第15図は同装置の各部の信号例を示す波形図、 第16図は本発明の第８実施例の線幅測定装置の構成図、 第17図は同装置の各部の信号例を示す波形図、 第18図は本発明の第９実施例の線幅測定装置の構成図、 第19図は同装置の各部の信号例を示す波形図、 第20図は本発明の第10実施例の線幅測定装置の構成図、 第21図は同装置の各部の信号例を示す波形図、 第22図は本発明の第11実施例の線幅測定装置の構成図、 第23図は同装置の各部の信号例を示す波形図、 第24図は本発明の第12実施例の線幅測定装置の構成図、 第25図は同装置の各部の信号例を示す波形図、 第26図は本発明の第13実施例の線幅測定装置の構成図、 第27図は同装置の各部の信号例を示す波形図、 第28図は本発明の第14実施例の線幅測定装置の構成図、
そして 第29図は同装置の各部の信号例を示す波形図、である。 102,1103,2105:探針、2102:レバー、205,1105,2107:ト
ンネル電流検出回路、212,1110,2112:エッジ検出回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０１Ｎ 37/00 Ｇ０１Ｎ 37/00 Ｈ Ｈ０１Ｌ 21/66 Ｈ０１Ｌ 21/66 Ｃ Ｊ (72)発明者 宮▲崎▼ 俊彦 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 小口 高弘 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−233312（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−265102（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−309803（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被検面上に存在するエッジ部分を検出する
   装置であって、 前記被検面に対向して配置された探針と、 前記探針を所定の周波数で所定の方向に振動させる振動
   手段と、 前記探針と被検面との間に発生する作用力あるいはトン
   ネル電流のモニター信号の前記所定周波数成分の振幅変
   化に基づいて前記エッジ部分を検出するエッジ検出手段
   とを備えることを特徴とするエッジ検出装置。
2. 【請求項２】前記エッジ検出手段は、前記作用力として
   探針と被検面との間に発生する原子間力をモニターする
   ことを特徴とする請求項１記載のエッジ検出装置。
3. 【請求項３】前記エッジ検出手段は、前記作用力として
   探針と被検面との間に発生する磁力をモニターすること
   を特徴とする請求項１記載のエッジ検出装置。