JPH02212702A - 表面形状測定用触針機構 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体、磁気記録媒体、光記録媒体等の表面
の凹凸をミクロン以下の面分解能で測定する表面形状測
定用触針機構に関する。

〔発明の背景〕

半導体、磁気記録媒体、光記録媒体等の表面の欠陥は、
これらの性能や歩留りに大きな影響を与える。これらの
欠陥はミクロン以下の大きさでも問題になり、時には原
子レベルの大きさのものでさえ欠陥成長の原因として問
題になることがある。

これらは表面の凹凸を測定することにより観測すること
ができる。しかし、従来では下記（ａｉ〜（ｄｌような
種々の測定手段があるが、ミクロン以下の面分解能で測
定することは困鍍であった。

（ａ２．凹凸を測定するもっとも一般的な測定器で、触
針を表面に押し付けて表面をなぞる触針式表面粗さ計。

（ｂ）、最近用いられるようになった非接触で表面の凹
凸を光で検出する先代表面粗さ計。

（Ｃ）、高い分解能を持っている走査型電子顕微鏡。

（ｄ）、鋭い針を測定表面にオンダストロームオーダま
で近付け、その間に流れるトンネル電流を検出する走査
型トンネル顕微鏡。

〔発明が解決しようとする課題１ ところが、（ａｌの触針式表面粗さ計は、触針の表面へ
の押付荷重カ月Ｏミリグラムオーダもしくはそれ以上で
あり、この荷重に触針が耐えるためにはその先端半径を
ミクロンオーダにする必要がある。よってミクＬ】ン以
下のピンチの微細な凹凸は検出てきない。また、この大
きな荷重で表面を損傷する危険もある。さらに、触針の
変位を高感度に検出しようとするとセンサの測定範囲が
狭くなり、汎用性に欠ける欠点がある。

また、（ｂｌの走査型電子顕微鏡は測定表面に対しては
非接触であるため、表面を損傷する危険はないが、光ス
ポットの直径が１ミクロン以上あり、やほりミツ１１ン
以Ｆのピッチの微小凹凸の測定には分解能が不足である
。

また、（Ｃ）の走査型電子顕微鏡は、高い分解能を持っ
ているが、凹凸の高さを直接求めることができない。し
かも測定は真空中で行わなければならない等の問題があ
る。

また、（ｄｉの走査型トンネル顕微鏡は、分解能が原子
レベルまで期待でき、空気中でも測定可能であるが、ト
ンネル電流を利用するかぎり測定表面は導体に限定され
るという大きな欠点がある。

本発明のｌ」的は、これら従来の測定装置の欠点を解消
し、気体中、真空中を問わず、容易な操作かつ高い分解
能で表面形状を測定できる表向形状測定用触針機構を捉
供することである。

〔課題を解決するだめの手段〕

このために本発明は、触針を測定面に接触摺動させて表
面形状を測定する機構において、」−記触針を仮ばねで
支持し、該板ばねの全体又は測定面と対向する面の全部
若しくは一部を導電性材料で形成し、該導電性材料を１
−記測定面との間の静電容量センサとして機能させるよ
うにした。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例の表面形状測定用触針機構につ
いて説明する。第１図は拡大斜視図である。１は触針、
２は板ハネである。触針１は板ばね２の先端に形成し、
その先端半径はサブミツ１−２ンの分解能を得るために
ザブミクＩ：Ｉンもしくはそれ以下にする。触針１の高
さはミクロンオーダであることが望ましい。また、板ば
ね２は１発の易いものを用いて、例えば長さ１１以下、
幅０．１　ｍｍ程度、厚さ数μｍとする。なお、この上
・うな触ｉｔや板ばねばフォトリソグラフィによる部分
堆積技術やエツチング技術などで製作できる（参考文献
：Ｔ、Ｒ，Ａｌｂｒｅｃｈｔ　ａｎｄ　Ｃ，Ｆ、Ｑｕａ
ｔｅ：Ｊ、Ｖａｃ、Ｓｃｉ、Ｔｅｃｈｎｏｌ。

Ａ６（２）、Ｍａｒ／八ｐｒへ　１９８８．　　ｐ、２
７１）。

３は板ばね２の触針形成面に形成した導電性膜でなる電
極である。なお、板ばね２の材質が導電性材料であれば
電極３は省略でき、板ばね２自体をそのまま電極３とし
て使用できる。４は触針１を板ばね２と共に測定面に接
近させるための圧電アクチュエータである。

さて、測定面を測定するには、第２図に示すようにまず
、触針１が測定面５に接触していない状態から板ばね２
を圧電アクチゴ、エータ４で測定面５に接近させる。接
近の過程は電極３と測定面５との間の静電容量変化で監
視する。すなわち、触針１が測定面５に接触すると静電
容量変化はほとんどなくなるので、接触状態は容易に検
出できる。

この時に生じる接触荷重は、板ばね２の剛性が小さいた
め極めて小さい値に設定することができる。

この状態で触針１を測定面５に沿って走査（摺動）する
と、触イ１１と板ばね２は測定面の形状に応じて変位し
、それを電極３と測定面５との間の静電容量変化として
検出できる。すなわち、第３図（ａｌのように触針１が
凹凸部の四部にある場合には静電容量は大きくなり、第
３図（ｂｌのように触針１が凹凸部の凸部にある場合に
は小さくなる。よって、電極３と測定面５との間の静電
容量変化から測定面５の表面形状を知ることができる。

〔発明の効果〕

以上から本発明によれば、微小な荷重でしかもミクロン
以下の高分解能で、気体中、真空中を問わず、簡単な操
作により、表面形状を測定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の表面形状測定用触針機構の
拡大斜視図、第２図及び第３図ｆａｌ、（ｂ）はその使
用状態を示す説明図である。 】・・・触針、２・・・仮バネ、３・・・電極、４・・
・圧電アクチュエータ、５・・・測定面。 代理人　弁理士　長　尾　常　明

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）、触針を測定面に接触摺動させて表面形状を測定
   する機構において、 上記触針を板ばねで支持し、該板ばねの全体又は測定面
   と対向する面の全部若しくは一部を導電性材料で形成し
   、該導電性材料を上記測定面との間の静電容量センサと
   して機能させるようにしたことを特徴とする表面形状測
   定用触針機構。