JP3597613B2 - Scanning probe microscope - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は走査型プローブ顕微鏡に関し、特に、半導体、液晶、光ディスクなどの表面形状や表面物性の測定および解析に使用される走査型プローブ顕微鏡に関する。
【0002】
【従来の技術】
走査型プローブ(探針)顕微鏡は原子オーダの測定分解能を有し、表面形状の計測など各種分野に利用される。走査型プローブ顕微鏡には、検出対象の物理量に応じて、走査型トンネル顕微鏡(STM)、原子間力顕微鏡(AFM)、磁気力顕微鏡(MFM)などがある。この中で原子間力顕微鏡は、試料表面の形状を高分解能で検出するのに適しており、半導体や光ディスクなどの表面形状の測定に利用されている。
【0003】
図3に走査型プローブ顕微鏡の一種であるAFMの構成例を示す。このAFMは光学顕微鏡と複合化されたAFMである。基台11の上にXYステージ12が配置され、XYステージ12上の試料テーブル13の上に測定対象である試料14が載置される。XYステージ12は、直交するX軸方向およびY軸方向で定義されるXY平面内で試料テーブル13を任意に移動させる機能を有する。XY平面は、図3において水平であってかつ紙面に垂直な平面である。試料テーブル13に載置された試料14は、試料テーブル13の移動に伴ってXY平面内で任意の方向に移動される。また基台11上には取付け枠体15が設けられ、この取付け枠体15に光学顕微鏡16とZ粗動ステージ17とカンチレバー変位検出器23が取り付けられる。光学顕微鏡16は、その対物レンズ18が下方を向き、試料14に対向している。またZ粗動ステージ17は、上記XY平面に垂直なZ軸方向の粗動を可能にする移動機構である。Z粗動ステージ17の下側には取付けブロック19を介してxyzスキャナ20が取り付けられる。xyzスキャナ20の下面にカンチレバー21が取り付けられる。xyzスキャナ20は、カンチレバー21をX,Y,Zの各軸方向に微動させる機能を有する微動装置である。カンチレバー21の先部には試料14の表面に対向するプローブ22が設けられる。なお「プローブ」は通常「探針」とも呼ばれるので、装置名称(「走査型プローブ顕微鏡」)とは異なり個別には「探針」という。またカンチレバー変位検出器23はカンチレバー21の先部の探針22の変位を検出するための装置であり、カンチレバー変位検出器23には例えばレーザ光源と光検出器からなる検出光学系が使用される。
【0004】
前述のZ粗動ステージ17と、xyzスキャナ20と、カンチレバー21と、探針22と、カンチレバー変位検出器23によってAFMの機構部分24が形成される。
【0005】
XYステージ12の動作はXYステージ制御回路25の制御に基づいて行われ、XYステージ12の動作量はステージ変位計26で検出される。XYステージ制御回路25は計算機27から制御量に関するデータを受け、ステージ変位計26は検出した動作量に関するデータを計算機27に送給する。またZ粗動ステージ17の動作はZ粗動ステージ制御回路28で制御され、xyzスキャナ20の動作はxyzスキャナ制御回路29によって制御される。Z粗動ステージ制御回路28とxyzスキャナ制御回路29に基づく探針22のZ軸方向の位置制御は、探針22と試料14の表面との間に作用する原子間力が一定に保持されるように両者の間の距離を調整するために行われるものであるので、カンチレバー変位検出器23で検出された変位検出データを取り出し、力設定器30で変位検出データと原子間力に関する力設定値と比較し、探針と試料表面の間で働く原子間力が常に力設定値と一致するような制御データが、力設定器30からZ粗動ステージ制御回路28とxyzスキャナ制御回路29に対して与えられる。計算機27は、力設定器30に力設定値を与えると共に、Z粗動ステージ制御回路28とxyzスキャナ制御回路29に接続され、これらの回路との間でデータのやり取りを行う。計算機27はモニタ31を備え、このモニタ31には測定で求められた試料表面の像が表示される。
【0006】
上記構成を有するAFMの操作および作動は、次の通りである。XYステージ12上の試料テーブル13の上に試料14を載せ、XYステージ12を用いて試料14をXY平面内で移動させながら光学顕微鏡16を用いて試料14の観察位置を探し出す。次に、その位置にカンチレバー21の探針22を合わせる。探針22の位置を試料14の観察位置に合わせるときには、同じくXYステージ12を用いて図3中に示す距離d1だけ移動させる。試料14の観察位置に位置合わせされた探針22は、Z粗動ステージ17によって原子間力が作用する位置に至るまで試料14の表面に接近させられる。次に、カンチレバー21の探針22が試料表面から受ける力が一定になるようにxyzスキャナ20のZ方向駆動部を利用して制御しながら、同時にxyzスキャナ20のXY方向駆動部を利用して探針22をスキャニングさせる。計算機27は、このときのxyzスキャナ20の駆動信号に基づいて試料14の観察表面の像を作成し、モニタ31に表示する。こうして試料14の観察表面の原子レベルの像を観察することができる。
【0007】
上記構成を有するAFMによれば、例えば、100倍の光学顕微鏡16では88×66μmの範囲を、水平方向に0.25μm、垂直方向に0.5μmの精度で、またAFM24では約10×10μmの範囲を、水平方向に0.1nm、垂直方向に0.01nmの分解能で測定できる。
【0008】
図4にxyzスキャナ20の構造の一例を示す。xyzスキャナ20は、全体形状が円筒型を有し、例えばチタン酸ジルコン酸鉛PZT等の圧電素子で形成される。円筒部の寸法としては、例えば外径15mm、内径14mm、高さ40mm程度である。円筒型圧電素子の内側のほぼ全面にはグラウンド電極が設けられ、外側面にはZ軸駆動用電極32、X軸駆動用電極33、Y軸駆動用電極34が設けられる。xyzスキャナ20の上端は図3に示されるように固定され、下端が自由端となってスキャニング動作を行う。Z軸方向に変位(伸縮)させるには、電極32に必要な電圧を印加する。X軸方向に変位させるには、上下の各々で外面の反対側の位置で対向して配置された2枚の電極33のそれぞれに変位方向に応じて必要な電圧を印加し、Y軸方向に変位させるには、同じく上下の各々で反対側の位置で対向して配置された上下2枚の電極34のそれぞれに変位方向に応じて必要な電圧を印加する。また印加電圧の大きさを調整することによって変位量を変化することができる。前述した寸法を有するxyzスキャナによれば、例えばX軸方向には最大±10μmの変位を生じる。
【0009】
しかしながら、xyzスキャナ20を形成する円筒型圧電素子(PZT)では、ストロークにおいて一割程度のヒステリシスを発生する。そこで、xyzスキャナで正確な変位を生じさせるためには、各電極32,33,34に適当に歪みゲージ35を貼り付け、かつ各軸に関して外側に例えば静電容量型の較正用変位計(図示せず)を設置し、最初にxyzスキャナ20への印加電圧に対する歪みゲージ出力と変位計出力との関係を求めておく必要がある。その後のスキャニング動作では、歪みゲージ出力そのものがxyzスキャナの移動変位量として扱われる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成を有する従来の走査型プローブ顕微鏡を用いて測定を行うと、次のような問題を有する。例えば図5に示すような凹凸表面を有する試料14を走査し、測定を行うものとする。試料14の凹凸表面は平面的に広がっているものとする。図5中に記される通り、試料の凹凸表面では距離a1 ,a2 ,a3 が定められているものとする。ここで、仮にa1 を10μm、a2 およびa3 を0.3μmであるとする。一辺が0.3μmの例えば矩形領域において、1nmの分解能で測定する場合を考える。
【0011】
従来の装置構成による測定において、光学顕微鏡16を利用して、一辺10μmの矩形領域を識別することは比較的に容易であるが、この矩形領域の中で一辺0.3μmにある部分を識別することは困難である。そこで、従来の装置では、最初にAFMを用いて一辺10μmの矩形領域を測定し、その結果に基づいて距離を求める。この時の表示分解能は、10μm/256で得られ、ほぼ40nmとなる。ここで256は、表示解像度に対応する分割数である。a2 の距離が具体的に決定されると、AFMをa3 である一辺0.3μmの矩形領域に正確に移動させることができ、当該矩形領域をAFMによって測定することができる。そのときの表示分解能は0.3μm/256で与えられ、ほぼ1nmとなる。このようにして従来の走査型プローブ顕微鏡の構成によれば、距離a1 の矩形領域をAFMで測定し、その後測定データに基づいて距離a3 で決まる矩形領域を確定し、当該領域をより細かい分解能で測定し、当該分解能で表示を行うようにしている。
【0012】
従来の装置構成に基づく前述の測定の仕方によれば、測定に要する効率、すなわちスループットが大きな問題になる。例えばAFMを用いて前記0.3μmの矩形領域を測定する場合80秒位を要している。従って、前述のごとく、AFMを用いて粗い測定と微細な測定を行えば、2度のAFM測定に相当する時間を要することになり、全体として測定時間が長くなり、測定のスループットを高めることができないという問題を提起する。
【0013】
本発明の目的は、試料の表面形状や表面物性の測定等においてスループットを向上したAFM等の走査型プローブ顕微鏡を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段および作用】
第1の本発明(請求項1に対応)に係る走査型プローブ顕微鏡は、上記目的を達成するために、試料に臨む探針と、試料と探針の相対的位置関係を変化させる微動機構(xyzスキャナ)と、この微動機構の動作を制御する制御手段と、探針の位置変化を検出する検出手段とを備え、制御手段および微動機構で試料と探針の相対的位置関係を変化させることによって、探針で試料の表面を走査し、試料と探針の間に作用する物理量に基づく探針の位置変化を検出手段(カンチレバー変位検出器)で検出し、試料の表面を測定する走査型プローブ顕微鏡において、試料の基準表面からの一定距離を設定する設定手段(距離設定回路)と、前記探針と前記試料の基準表面との距離が前記設定された一定距離以下にならないように探針を高さ方向に動作させる駆動手段(設定距離駆動回路)とを備え、前記距離以上の領域に存在する試料表面の状態を測定するように構成される。
【0015】
第1の本発明では、設定手段で設定された距離以上に探針が試料表面に接近することなく、試料表面をスキャニングすることができるので、相対的に広い範囲の試料表面を短時間で粗く測定することができる。これによって、本来測定したい箇所を効率よく探し出すことができる。
【0016】
第2の本発明(請求項2に対応)に係る走査型プローブ顕微鏡は、第1の発明の構成において、前記探針は、微動機構に取り付けられたカンチレバーの先部に設けられ、前記物理量は原子間力であることを特徴とする。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【0018】
図1に本発明に係る走査型プローブ顕微鏡の一実施形態を示す。図1に示された構成は図3で示した構成(光学顕微鏡付きAFM)と基本的に同じであるので、図3で示した要素と同一の要素には同一の符号を付している。
【0019】
図1において、11は基台、12はXYステージ、13は試料テーブル、14は試料であり、また15は取付け枠体、16は光学顕微鏡、17はZ粗動ステージ、20はxyzスキャナ、21はカンチレバー、22は探針、23はカンチレバーの変位検出器である。上記の各構成要素の取付け構造、構成、機能は図3に基づいて説明した通りのものである。
【0020】
また制御に関する回路部分では、XYステージ12に対してはXYステージ制御回路25とステージ変位計26が設けられ、Z粗動ステージ17に対してはZ粗動ステージ制御回路28が設けられ、xyzスキャナ20に対してはxyzスキャナ制御回路29が設けられる。Z粗動ステージ制御回路28とxyzスキャナ制御回路29には、力設定器30から、探針と試料表面の間で働く原子間力が常に力設定値と一致するようにするための制御データが与えられる。上記の回路25,28,29や力設定器30等に対して、モニタ31を備えた計算機27が設けられる。上記の各構成要素の取付け構造、構成、機能は図3に基づいて説明した通りのものである。
【0021】
制御に関する回路部分に部分については、さらに新たに探針・試料間の距離設定回路41と設定距離駆動回路42とが付設される。
【0022】
距離設定回路41では例えば図2(b)に示される距離a4 が設定される。距離a4 は試料14の基準表面14aからの高さに相当するものである。この距離a4 は、試料14の基準表面14aに例えば高さの異なる3つの凸部51,52,53が例えば周期性を有して形成されている場合において、凸部51,52の高さよりも小さくかつ凸部53の高さよりも大きい高さとして設定される。各凸部の高さは予め分かっているので、距離a4 を設定することは容易である。なお図2において、距離a1 ,a2 ,a3 は図5で説明した距離と同一のものである。距離設定部41における距離a4 の設定は、計算機27から与えられる指令に基づいて行われる。
【0023】
設定距離駆動回路42は、Z粗動ステージ制御回路28とxyzスキャナ制御回路29の制御動作に基づき探針22によって試料14の表面をスキャニングするとき、探針22と試料14の基準表面14aとの距離が距離設定回路41で設定された距離以下にならないように、探針14の高さ方向(Z軸方向)の動作を駆動するための回路である。設定距離駆動回路42による探針駆動は、Z粗動ステージ制御回路28とxyzスキャナ制御回路29を介して行われる。
【0024】
次に、上記構成を有する光学顕微鏡付きAFMの操作と作動を説明する。基本的な操作と作動は、既に説明した通り、最初に、XYステージ12上の試料テーブル13の上に試料14を載せ、XYステージ12を用いて試料14をXY平面内で移動させながら光学顕微鏡16を用いて試料14における観察測定しようとする箇所を探し出す。次に、同じくXYステージ12を用いて図1中に示す距離d1だけ移動させ、試料14の測定箇所にカンチレバー21の探針22を合わせる。試料14の測定箇所に位置合わせされた探針22は、Z粗動ステージ17によって原子間力が作用する位置に至るまで試料14の表面に接近させられ、次にカンチレバー21の探針22が試料表面から受ける力が一定になるようにxyzスキャナ20のZ方向駆動部を利用して制御しながら、同時にxyzスキャナ20のXY方向駆動部を利用して探針22をスキャニングさせる。計算機27は、このときのxyzスキャナ20の駆動信号に関するデータに基づいて試料14の観察表面の像を作成し、モニタ31に表示する。
【0025】
次に距離a3 で設定される例えば或る矩形領域を測定領域とする場合において、当該矩形領域を探し出すための操作・作動について説明する。一辺をa3 (=0.3μm)とする或る矩形領域を光学顕微鏡16で探し出すことは困難である。そこで、まず最初にa1 (=10μm)を一辺とする例えば矩形領域を光学顕微鏡16を用いて探し出す。この探索は光学顕微鏡16で可能である。光学顕微鏡16によってかかる矩形領域が見つかったならば、その後、当該矩形領域をAFMで粗く測定する。
【0026】
距離a1 (=10μm)を一辺とする矩形領域に関するAFMによる粗い測定は次のように行われる。
【0027】
試料14の測定表面には、例えば図2(a)に示されるような互いに高さが異なる凸部51,52,53が特定の周期性をもって形成されているものとする。各凸部の高さの値は既知である。上記のAFMによる粗い測定では、各凸部の高さを考慮して前述した高さa4 が設定される。
【0028】
距離a4 の設定は、操作者により図示しない入力装置を通して計算機27に入力することにより行われる。距離a4 が計算機27に入力されると、計算機27は距離a4 を距離設定回路41に設定する。距離設定回路41に距離a4 が設定されると、試料14の基準表面14aに対して探針22の位置を制御する場合に、設定距離駆動回路42は、Z粗動ステージ制御回路28によるZ粗動ステージ17での探針の高さ方向の位置制御、およびxyzスキャナ制御回路29によるxyzスキャナ20での探針の高さ方向の位置制御に関し、試料14の基準表面14aに対して探針22が距離a4 よりも接近しないように動作制御を行わせる。一辺a1 の矩形領域をAFMで測定するにあたって上記距離a4 を設定すると、探針22は試料14の測定表面に形成された凹凸に沿うように厳密に走査を行わなくともよいので、粗い測定を行うことができる。距離a4 を大きくすればするほど、粗い測定を行うことができる。前述した距離a4 を距離設定回路41に設定することによって測定自体は粗くなるが、測定に要する時間は短縮される。これによって測定のスループットを高めることができる。
【0029】
実際上、距離a4 をどの程度の値に設定するかということは、探し出そうする目標物と周囲部分との寸法的関係に基づいて決定される。本実施形態の場合には、図2(a)に示される形状的特徴を有する試料表面において、距離a3 を一辺とする矩形領域が測定対象であるので、この領域を見出だすことを可能とする上記条件(凸部51,52の各高さよりも小さく、凸部53の高さよりも大きい)を満たす距離a4 が設定される。
【0030】
距離設定回路41に特定の距離が設定されていない場合には、Z粗動ステージ17とxyzスキャナ20を動作させて、探針22を試料14の基準表面14aに向けて移動させると、探針22は当該基準表面(底面)14aに接触する。探針22が試料の基準表面に触れたかどうかはカンチレバー21のたわみ方向の変化で知ることができる。探針22が試料14に接近してくると、吸引力が作用し、探針22が試料14に引き込まれるようにしてたわむ。探針22が、原子間力が作用する1nm以下の距離で試料に近づくと、斥力が働き、カンチレバー21を逆方向に変化させる。この変化点を、探針22が試料14に接した点として取り扱い、試料の底面とみなす。
【0031】
距離設定回路41に距離a4 が設定された状態で、設定距離駆動回路42等を含むAFMによる測定を行う場合には、xyzスキャナ20を動作させて探針22を試料14の基準表面14aからa4 だけ離れさせる。その高さ位置をZ軸方向(高さ方向)の原点(0点)としてX軸およびY軸の各方向にスキャニングを行う。スキャニングを行っている間、カンチレバー変位検出器23を通してカンチレバー21の変位を検出し、この変位検出値が力設定器30で設定された力設定値に一致するように探針22の高さ方向の位置が制御される。探針22のZ軸方向の位置が前述の距離a4 以下になれば、力設定値と一致していなくとも、探針22は、原点を検出したものとしてXY方向に移動する。この結果、図2(b)に示ように、距離a4 以上の試料表面のXY領域が、決められた力設定値に基づいて測定されたことになる。この測定は、粗い測定になり、本来的に測定対象となるべき箇所を効率的に探し出すための測定であり、これによって走査型プローブ顕微鏡のスループットを向上することができる。この粗い測定の結果に基づいて、a2 の距離を求め、図2(c)に示すような測定対象である一辺a3 の矩形領域を探し出すことができ、当該領域を1nmの分解能で測定することができる。ただし一辺a3 の矩形領域を測定するときには、精密に測定が行う必要があるので、距離設定回路41において設定される距離(a4 )を0に設定する。
【0032】
図2(b)に示す測定を用いれば、従来の測定の仕方に比較すると、約1/5程度の時間で測定することができ、測定を高速化でき、測定のスループットを高めることができる。
【0033】
前記実施形態では走査型プローブ顕微鏡としてAFMの例を説明したが、本願発明は、STM、MFM等の他の形式の走査型プローブ顕微鏡に適用できるのは勿論である。
【0034】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように本発明によれば、試料表面を探針がスキャニングするときに、探針と試料の距離すなわち試料表面上の高さを設定し、その高さ以上の形状等を測定するように構成したため、AFM等によって粗い測定を行うことによって高分解能の測定を行うべき箇所を短時間で見つけることができる。これによって走査型プローブ顕微鏡による測定のスループットを向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る走査型プローブ顕微鏡の一実施形態を示す構成図である。
【図2】本発明の走査の態様を示す説明図である。
【図3】従来の走査型プローブ顕微鏡の一例を示す構成図である。
【図4】微動機構の一例を示す正面図である。
【図5】従来の走査の態様を示す説明図である。
【符号の説明】
12 XYステージ
13 試料テーブル
14 試料
16 光学顕微鏡
17 Z粗動ステージ
20 xyzステージ
21 カンチレバー
22 探針
23 カンチレバー変位検出器
27 計算機
41 距離設定回路
42 設定距離駆動回路[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a scanning probe microscope, and more particularly to a scanning probe microscope used for measuring and analyzing the surface shape and surface properties of semiconductors, liquid crystals, optical disks, and the like.
[0002]
[Prior art]
Scanning probe microscopes have a measurement resolution on the order of atoms, and are used in various fields such as surface shape measurement. The scanning probe microscope includes a scanning tunneling microscope (STM), an atomic force microscope (AFM), a magnetic force microscope (MFM), and the like according to the physical quantity of a detection target. Among them, the atomic force microscope is suitable for detecting the shape of the sample surface with high resolution, and is used for measuring the surface shape of a semiconductor, an optical disk, or the like.
[0003]
FIG. 3 shows a configuration example of an AFM, which is a kind of a scanning probe microscope. This AFM is an AFM combined with an optical microscope. An
[0004]
The Z
[0005]
The operation of the
[0006]
The operation and operation of the AFM having the above configuration are as follows. The
[0007]
According to the AFM having the above configuration, for example, the
[0008]
FIG. 4 shows an example of the structure of the
[0009]
However, in the cylindrical piezoelectric element (PZT) forming the
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
When the measurement is performed using the conventional scanning probe microscope having the above configuration, the following problem occurs. For example, it is assumed that the measurement is performed by scanning the
[0011]
In the measurement by the conventional apparatus configuration, it is relatively easy to identify a rectangular area with a side of 10 μm by using the
[0012]
According to the above-described measuring method based on the conventional apparatus configuration, the efficiency required for the measurement, that is, the throughput becomes a significant problem. For example, it takes about 80 seconds to measure the 0.3 μm rectangular area using an AFM. Therefore, as described above, if a coarse measurement and a fine measurement are performed using the AFM, a time corresponding to two AFM measurements is required, and the measurement time becomes longer as a whole, thereby increasing the measurement throughput. Raise the issue of inability to do so.
[0013]
An object of the present invention is to provide a scanning probe microscope such as an AFM with improved throughput in measuring the surface shape and surface properties of a sample.
[0014]
Means and action for solving the problem
In order to achieve the above object, a scanning probe microscope according to a first aspect of the present invention (corresponding to claim 1) has a fine movement mechanism (a fine movement mechanism for changing a relative position of a probe facing a sample and a sample and the probe). xyz scanner), control means for controlling the operation of the fine movement mechanism, and detection means for detecting a change in the position of the probe, wherein the control means and the fine movement mechanism change the relative positional relationship between the sample and the probe. The scanning type scans the surface of the sample with the probe, detects the change in the position of the probe based on the physical quantity acting between the sample and the probe with the detection means (cantilever displacement detector), and measures the surface of the sample. In a probe microscope, setting means (distance setting circuit) for setting a constant distance from a reference surface of a sample , and a probe so that a distance between the probe and the reference surface of the sample does not become less than the set constant distance. to the height direction And drive means for work (set distance driving circuit) configured to measure a state of the sample surface exists in the distance or more regions.
[0015]
According to the first aspect of the present invention, the surface of the sample can be scanned without the probe approaching the surface of the sample more than the distance set by the setting means, so that a relatively wide range of the sample surface can be roughened in a short time. Can be measured. As a result, it is possible to efficiently search for a portion that is originally desired to be measured.
[0016]
In a scanning probe microscope according to a second aspect of the present invention (corresponding to claim 2), in the configuration of the first aspect, the probe is provided at a tip of a cantilever attached to a fine movement mechanism, and the physical quantity is It is an atomic force.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0018]
FIG. 1 shows an embodiment of a scanning probe microscope according to the present invention. Since the configuration shown in FIG. 1 is basically the same as the configuration shown in FIG. 3 (AFM with optical microscope), the same elements as those shown in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals.
[0019]
In FIG. 1, 11 is a base, 12 is an XY stage, 13 is a sample table, 14 is a sample, 15 is a mounting frame, 16 is an optical microscope, 17 is a Z coarse movement stage, 20 is an xyz scanner, 21 Is a cantilever, 22 is a probe, and 23 is a cantilever displacement detector. The mounting structure, configuration, and function of each component described above are as described with reference to FIG.
[0020]
In the control circuit section, an XY
[0021]
As for the control circuit portion, a probe-sample distance setting circuit 41 and a set
[0022]
Distance a 4 shown in distance setting circuit 41 For example, in FIG. 2 (b) is set. The distance a 4 is equivalent to the height from the reference surface 14a of the
[0023]
When scanning the surface of the
[0024]
Next, the operation and operation of the AFM with an optical microscope having the above configuration will be described. As described above, the basic operation and operation are as follows. First, the
[0025]
Next, in the case where, for example, one rectangular area is set at a distance a 3 and the measurement region will be described the operation and operation for locating the rectangular area. It is difficult for the
[0026]
Rough measurement by the AFM for a rectangular area having one side of the distance a 1 (= 10 μm) is performed as follows.
[0027]
On the measurement surface of the
[0028]
Setting the distance a 4 is performed by inputting to the
[0029]
In practice, the distance a 4 that how much to set the value is determined based on the size relationship between the target and the surrounding parts to attempts to locate. In the present embodiment, in the sample surface with topographical features shown in FIG. 2 (a), since the rectangular area the distance a 3 and one side is a measurement target, allows issues Heading this area (less than the height of the
[0030]
When a specific distance is not set in the distance setting circuit 41, the Z
[0031]
When measurement is performed by the AFM including the set
[0032]
By using the measurement shown in FIG. 2B, the measurement can be performed in about 1/5 of the time of the conventional measurement method, the measurement can be speeded up, and the measurement throughput can be increased.
[0033]
In the above-described embodiment, the example of the AFM is described as the scanning probe microscope. However, it is needless to say that the present invention can be applied to other types of scanning probe microscopes such as STM and MFM.
[0034]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the present invention, when the probe scans the sample surface, the distance between the probe and the sample, that is, the height on the sample surface, is set, and the shape or the like of the height or more is set. Since it is configured to perform measurement, it is possible to find a portion where high-resolution measurement is to be performed in a short time by performing a coarse measurement using an AFM or the like. Thereby, the throughput of the measurement by the scanning probe microscope can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing one embodiment of a scanning probe microscope according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a scanning mode according to the present invention.
FIG. 3 is a configuration diagram showing an example of a conventional scanning probe microscope.
FIG. 4 is a front view showing an example of a fine movement mechanism.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a conventional scanning mode.
[Explanation of symbols]
12
Claims (2)
前記試料の基準表面からの一定距離を設定する設定手段と、前記探針と前記試料の基準表面との距離が前記設定された一定距離以下にならないように前記探針を高さ方向に動作させる駆動手段とを備え、前記距離以上の領域に存在する試料表面の状態を測定するようにしたことを特徴とする走査型プローブ顕微鏡。A probe facing the sample, a fine movement mechanism for changing the relative positional relationship between the sample and the probe, control means for controlling the operation of the fine movement mechanism, and detection means for detecting a change in the position of the probe. By changing the relative positional relationship between the sample and the probe with the control means and the fine movement mechanism, the probe scans the surface of the sample and acts between the sample and the probe. In the scanning probe microscope which detects a change in the position of the probe based on a physical quantity by the detection means and measures the surface of the sample,
Setting means for setting a constant distance from the reference surface of the sample, and operating the probe in the height direction so that the distance between the probe and the reference surface of the sample does not become less than the set constant distance . A scanning probe microscope, comprising: driving means for measuring a state of a surface of a sample existing in an area longer than the distance.
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