JPH02128109A - 表面形状測定装置 - Google Patents
表面形状測定装置Info
- Publication number
- JPH02128109A JPH02128109A JP28045788A JP28045788A JPH02128109A JP H02128109 A JPH02128109 A JP H02128109A JP 28045788 A JP28045788 A JP 28045788A JP 28045788 A JP28045788 A JP 28045788A JP H02128109 A JPH02128109 A JP H02128109A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- measuring surface
- stylus
- measuring
- probe
- leaf spring
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 33
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 26
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 8
- 241001422033 Thestylus Species 0.000 claims description 18
- 239000000523 sample Substances 0.000 abstract 5
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 230000015654 memory Effects 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明は、ＬＳＩや光メモリなどの表面形状をサブミク
ロンの精度で三次元的に測定するための表面形状測定装
置に関する。
ロンの精度で三次元的に測定するための表面形状測定装
置に関する。
く背景の技術と発明の目的〉
表面形状の測定手段のうち、最も簡易且つ一最的なもの
は光学顕微鏡である。ところが、光学顕微鏡はその特性
上高さを含む三次元的な寸法測定には適さず、また光の
波長で分解能の限度が定まるため、二次元的測定におい
ても、ミクロンメータ以下（サブミクロン）の精度を得
ることが難しかった。
は光学顕微鏡である。ところが、光学顕微鏡はその特性
上高さを含む三次元的な寸法測定には適さず、また光の
波長で分解能の限度が定まるため、二次元的測定におい
ても、ミクロンメータ以下（サブミクロン）の精度を得
ることが難しかった。
一方、電子を用いて高倍率の測定を行うものに走査型電
子顕微鏡がある。走査型電子類ｒｊ＆ａは数オングスト
ローム以下の分解能を持つために測定精度の点では優れ
ているが、真空中で測定を行わなければならないために
簡便性が劣るとともに、光学式顕微鏡と同様、凹凸の高
さを直接束めることはできなかった。
子顕微鏡がある。走査型電子類ｒｊ＆ａは数オングスト
ローム以下の分解能を持つために測定精度の点では優れ
ているが、真空中で測定を行わなければならないために
簡便性が劣るとともに、光学式顕微鏡と同様、凹凸の高
さを直接束めることはできなかった。
高さ方向の計測を行う計測手段としては、近年、光学式
表面租さ計も用いられているが、光スポットの直径が１
ミクロン程度あるため、サブミクロンの微小凹凸の測定
には分解能が不足していた。
表面租さ計も用いられているが、光スポットの直径が１
ミクロン程度あるため、サブミクロンの微小凹凸の測定
には分解能が不足していた。
そこで、表面の凹凸を簡易且つ高い精度で測定する手段
として、上述した非接触式のものに代えて、触針式表面
粗さ計が用いられている。触針式表面粗さ計とは触針を
被測定物の表面に押付けなぞることで凹凸を測定するも
のであるが、近年、極めて鋭い触針を用いることで原子
レベルの分解能を有するＡＦＭ（Ａｔｏｍｉｃ Ｆｏｒ
ｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅｌが提案されている。
（Ｇ、Ｂ１ｎｎ１ｇ、 Ｃ，Ｆ、Ｑｕａｔｅ ａｎｄ
Ｃｈ、Ｇｅｒｂｅｒ。
として、上述した非接触式のものに代えて、触針式表面
粗さ計が用いられている。触針式表面粗さ計とは触針を
被測定物の表面に押付けなぞることで凹凸を測定するも
のであるが、近年、極めて鋭い触針を用いることで原子
レベルの分解能を有するＡＦＭ（Ａｔｏｍｉｃ Ｆｏｒ
ｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅｌが提案されている。
（Ｇ、Ｂ１ｎｎ１ｇ、 Ｃ，Ｆ、Ｑｕａｔｅ ａｎｄ
Ｃｈ、Ｇｅｒｂｅｒ。
Ｐｈｙｓ Ｒｅｖ几ｅ１１．５６．９３０ ｔ１９８６
１１ところが、このＡＦＭには被測定物上の触針の位置
が目視によってしか確認できず、表面のどの部位を測定
しているか判然としないという欠点があった。
１１ところが、このＡＦＭには被測定物上の触針の位置
が目視によってしか確認できず、表面のどの部位を測定
しているか判然としないという欠点があった。
本発明は上記状況に鑑みなされたもので、被測定物表面
の凹凸をサブミクロンの精度で測定しなから触針の位置
を容易に設定・確認できる表面形状測定装置を提供する
ことを目的とする。
の凹凸をサブミクロンの精度で測定しなから触針の位置
を容易に設定・確認できる表面形状測定装置を提供する
ことを目的とする。
く目的を達成するための手段〉
そこで本発明では、この目的を達成するために、板ばね
により支持された触針を被測定物の表面に接触摺動させ
て表面形状を三次元的に測定する表面形状測定装置にお
いて、前記触針が測定面に略垂直な方向に移動可能なよ
うに前記板ばねを支持すると共に、当該触針の測定面へ
の押付は荷重を調整する調整ｖ１楕を有する板ばね支持
手段と、 前記板ばねの変位を光学的に検出する変位検出手段と、 前記触針の接触点近傍を観察するための光学顕微鏡と、 前記変位検出手段の対物光学系と前記光学顕微鏡の対物
光学系とに共通して用いられる対物レンズ系と を具えたことを特徴とする表面形状測定装置を提案する
ものである。
により支持された触針を被測定物の表面に接触摺動させ
て表面形状を三次元的に測定する表面形状測定装置にお
いて、前記触針が測定面に略垂直な方向に移動可能なよ
うに前記板ばねを支持すると共に、当該触針の測定面へ
の押付は荷重を調整する調整ｖ１楕を有する板ばね支持
手段と、 前記板ばねの変位を光学的に検出する変位検出手段と、 前記触針の接触点近傍を観察するための光学顕微鏡と、 前記変位検出手段の対物光学系と前記光学顕微鏡の対物
光学系とに共通して用いられる対物レンズ系と を具えたことを特徴とする表面形状測定装置を提案する
ものである。
く作用〉
まず、光学顕微鏡で被測定物の表面（測定面）を観察し
ながら測定面を移動させ、触針と測定面上の所望の位置
に設定する０次いで、板ばね支持手段により触針を所定
の押付は荷重で個定面に接触させながら、測定面の移動
を行う、測定面の凹凸は変位検出手段による板ばねの変
位と測定面の移動量から求められる。
ながら測定面を移動させ、触針と測定面上の所望の位置
に設定する０次いで、板ばね支持手段により触針を所定
の押付は荷重で個定面に接触させながら、測定面の移動
を行う、測定面の凹凸は変位検出手段による板ばねの変
位と測定面の移動量から求められる。
〈実施例〉
本発明の一実施例を図面に基づき説明する。
第１図には本発明に係る表面形状測定装置の概略を示し
、第２図には第１図中Ａ矢視を示しである。
、第２図には第１図中Ａ矢視を示しである。
図中１は触針であり、板ばね２の先端に固定されている
。触針１の先端半径はサブミクロンに形成されており、
測定面３に対しサブミクロンの分解能を実現している。
。触針１の先端半径はサブミクロンに形成されており、
測定面３に対しサブミクロンの分解能を実現している。
板ばね２は極めて小型、例えば長さ０．５ｍｍ、幅０．
Ｏ１〜０．０２ｍｍ、厚み５μｍ程度に形成されている
。これら触針１と板ばね２は共にフォトリソグラフィに
よるエツチング加工で製作されている。
Ｏ１〜０．０２ｍｍ、厚み５μｍ程度に形成されている
。これら触針１と板ばね２は共にフォトリソグラフィに
よるエツチング加工で製作されている。
板ばね２は板ばね支持手段たる触針ばｂ支持装置４に支
持されている０本実施例の場合、触針ばね支持装置４に
はピエゾバイモルフ素子４ａを用いており、触針１が測
定面３に対し接触・離反動作と行えるように板ばね２を
支持すると共に、触針１の測定面３に対する押付は荷重
が！［できるようになっている。
持されている０本実施例の場合、触針ばね支持装置４に
はピエゾバイモルフ素子４ａを用いており、触針１が測
定面３に対し接触・離反動作と行えるように板ばね２を
支持すると共に、触針１の測定面３に対する押付は荷重
が！［できるようになっている。
図中、４ｂはピエゾバイモルフ素子４ａに電圧を印可す
るための電線であり、４ｃはピエゾバイモルフ素子４ａ
を支持するステーである。
るための電線であり、４ｃはピエゾバイモルフ素子４ａ
を支持するステーである。
板ばね２の上方には光学顕微鏡５の対物レンズ系（以下
、対物レンズ）６が位置し、更にその上方には接眼レン
ズ系（以下、接眼レンズ）７が位置している。そして、
この光学顕微鏡５の光軸上には、光路を９０°変換する
ための可動式の切り替えミラー８が設けられている。
、対物レンズ）６が位置し、更にその上方には接眼レン
ズ系（以下、接眼レンズ）７が位置している。そして、
この光学顕微鏡５の光軸上には、光路を９０°変換する
ための可動式の切り替えミラー８が設けられている。
対物レンズ６から切り替えミラー８により９０°変換さ
れる光路上には、変位検出手段たる変位センサ９が設け
られている。変位センサ９はレーザ光発信部と焦点誤差
検出部とから構成されている。変位センサ９からのレー
ザ光は切り替えミラー８．対物レンズ６を介して板ばね
２の先端に光スポットとして結像し、この結像光が反射
して再び対物レンズ６゜切り替えミラー８を経由して変
位センサ９に戻り焦点誤差が検出されるようになってい
る。
れる光路上には、変位検出手段たる変位センサ９が設け
られている。変位センサ９はレーザ光発信部と焦点誤差
検出部とから構成されている。変位センサ９からのレー
ザ光は切り替えミラー８．対物レンズ６を介して板ばね
２の先端に光スポットとして結像し、この結像光が反射
して再び対物レンズ６゜切り替えミラー８を経由して変
位センサ９に戻り焦点誤差が検出されるようになってい
る。
尚、光スポットは接眼レンズ７における視野の中央に位
置するようになっている。
置するようになっている。
以下、本実施例の作用を述べる。
表面形状の測定にあたっては、まず接眼レンズ７の視野
内で測定面３を移動させ、触針１を測定面３上の所望の
位置に設定する。上述したように、光スポットすなわち
板ばｂ２の先端が視野の中心となるため、このときの視
野は第２図に示すようになる。ピエゾバイモルフ素子４
ａは比較的大きく且つ測定面３すなわち対物レンズ６の
焦点から離れているため、その像周辺の測定面３はぼけ
るが、板ばね２は小さく且つ測定面３に近接しているた
め焦点深度内にあり、測定面３ともども先鋭な像として
ｉｉ′１！Ａできる。したがって、触針１を測定面３上
の所望の位置に設定することは容易に行える。
内で測定面３を移動させ、触針１を測定面３上の所望の
位置に設定する。上述したように、光スポットすなわち
板ばｂ２の先端が視野の中心となるため、このときの視
野は第２図に示すようになる。ピエゾバイモルフ素子４
ａは比較的大きく且つ測定面３すなわち対物レンズ６の
焦点から離れているため、その像周辺の測定面３はぼけ
るが、板ばね２は小さく且つ測定面３に近接しているた
め焦点深度内にあり、測定面３ともども先鋭な像として
ｉｉ′１！Ａできる。したがって、触針１を測定面３上
の所望の位置に設定することは容易に行える。
次に、触針ばね支持装置４（ピエゾバイモルフ素子４ａ
）を図示しない駆動制御装置で駆動し、触針１を測定面
３に所定の押付は力で押し付ける。
）を図示しない駆動制御装置で駆動し、触針１を測定面
３に所定の押付は力で押し付ける。
次に、切り替えミラー８を駆動して光路を変位センサ９
（！！に切り替え、変位センサ９を作動させた状態で、
測定面３を光軸と直角方向に移動させる。すると、板ば
ね２は測定面３の凹凸に沿って変位し、その変位が変位
センサ９により検出される。
（！！に切り替え、変位センサ９を作動させた状態で、
測定面３を光軸と直角方向に移動させる。すると、板ば
ね２は測定面３の凹凸に沿って変位し、その変位が変位
センサ９により検出される。
表面形状は変位センサ９の検出値と測定面の移動量から
得られる。
得られる。
〈発明の効果〉
本発明によれば、測定面の凹凸を高い精度で測定できる
触針式の表面形状測定装置に光学顕微鏡と組み合わせた
ため、測定面上の触針の位置を容易に設定・確認できる
ようになり、測定の容易化や誤測定の減少を図ることが
できる。
触針式の表面形状測定装置に光学顕微鏡と組み合わせた
ため、測定面上の触針の位置を容易に設定・確認できる
ようになり、測定の容易化や誤測定の減少を図ることが
できる。
第１図は本発明に係る表面形状測定装置の概略図であり
、第２図は第１図中人矢視図である。 図中、 １は触針、 ２は板ばね、 ３は測定面、 ４は触針ばね支持装置、 ４ａはピエゾバイモルフ素子、 ５は光学類＠鏡、 ６は対物レンズ系、 ７は接眼レンズ系− ８は切り替えミラー ９は変位センサである。
、第２図は第１図中人矢視図である。 図中、 １は触針、 ２は板ばね、 ３は測定面、 ４は触針ばね支持装置、 ４ａはピエゾバイモルフ素子、 ５は光学類＠鏡、 ６は対物レンズ系、 ７は接眼レンズ系− ８は切り替えミラー ９は変位センサである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 板ばねにより支持された触針を被測定物の表面に接触摺
動させて表面形状を三次元的に測定する表面形状測定装
置において、 前記触針が測定面に略垂直な方向に移動可能なように前
記板ばねを支持すると共に、当該触針の測定面への押付
け荷重を調整する調整機構を有する板ばね支持手段と、 前記板ばねの変位を光学的に検出する変位検出手段と、 前記触針の接触点近傍を観察するための光学顕微鏡と、 前記変位検出手段の対物光学系と前記光学顕微鏡の対物
光学系とに共通して用いられる対物レンズ系と を具えたことを特徴とする表面形状測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28045788A JPH02128109A (ja) | 1988-11-08 | 1988-11-08 | 表面形状測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28045788A JPH02128109A (ja) | 1988-11-08 | 1988-11-08 | 表面形状測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02128109A true JPH02128109A (ja) | 1990-05-16 |
Family
ID=17625329
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28045788A Pending JPH02128109A (ja) | 1988-11-08 | 1988-11-08 | 表面形状測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02128109A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0472505A (ja) * | 1990-07-13 | 1992-03-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 走査型原子間力トンネル顕微鏡 |
| JPH04116412A (ja) * | 1990-09-07 | 1992-04-16 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 形状測定法 |
| JPH04120405A (ja) * | 1990-09-12 | 1992-04-21 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 形状測定装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62126312A (ja) * | 1985-11-27 | 1987-06-08 | Nec Corp | 平担度測定装置 |
| JPS62212507A (ja) * | 1986-03-14 | 1987-09-18 | Agency Of Ind Science & Technol | レ−ザ干渉計で校正を不要とした触針式表面形状検出器 |
-
1988
- 1988-11-08 JP JP28045788A patent/JPH02128109A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62126312A (ja) * | 1985-11-27 | 1987-06-08 | Nec Corp | 平担度測定装置 |
| JPS62212507A (ja) * | 1986-03-14 | 1987-09-18 | Agency Of Ind Science & Technol | レ−ザ干渉計で校正を不要とした触針式表面形状検出器 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0472505A (ja) * | 1990-07-13 | 1992-03-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 走査型原子間力トンネル顕微鏡 |
| JPH04116412A (ja) * | 1990-09-07 | 1992-04-16 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 形状測定法 |
| JPH04120405A (ja) * | 1990-09-12 | 1992-04-21 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 形状測定装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0394962B1 (en) | Atomic force microscope | |
| KR940003918B1 (ko) | 형상측정장치 | |
| EP1892727B1 (en) | Shape measuring apparatus using an interferometric displacement gauge | |
| US6642517B1 (en) | Method and apparatus for atomic force microscopy | |
| US8156568B2 (en) | Hybrid contact mode scanning cantilever system | |
| JP2011522273A (ja) | プローブ検出システム | |
| WO2009064103A1 (en) | The minute measuring instrument for high speed and large area and the method of thereof | |
| JPH06265340A (ja) | 三次元測定用プローブ | |
| US9383386B2 (en) | Optical beam positioning unit for atomic force microscope | |
| US8495759B2 (en) | Probe aligning method for probe microscope and probe microscope operated by the same | |
| JP3073268B2 (ja) | 微小変位検出方法 | |
| JP5171108B2 (ja) | 三次元形状測定装置 | |
| JPH02128109A (ja) | 表面形状測定装置 | |
| JPH1151610A (ja) | 変位センサ及びその目標造作を作成するための方法 | |
| JP2001343211A (ja) | 変位検出器及び変位制御装置 | |
| JPS62212507A (ja) | レ−ザ干渉計で校正を不要とした触針式表面形状検出器 | |
| JP4171615B2 (ja) | 形状測定方法 | |
| JP2791121B2 (ja) | 微細表面形状計測装置 | |
| JPH07244058A (ja) | 表面形状測定装置 | |
| JP2004191277A (ja) | 走査型プローブ顕微鏡及びその測定方法 | |
| JPH02269904A (ja) | 探針の試料に対する位置測定方法 | |
| JP2000234994A (ja) | 走査プローブ顕微鏡におけるカンチレバー変位測定方法 | |
| EP3374828B1 (en) | Alignment system and method | |
| JPH07198308A (ja) | 膜厚測定装置 | |
| JPH04171646A (ja) | 原子間力顕微鏡装置 |