JPH06117844A - Ｓｐｍ用探針の評価方法 - Google Patents
Ｓｐｍ用探針の評価方法Info
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- JPH06117844A JPH06117844A JP26595292A JP26595292A JPH06117844A JP H06117844 A JPH06117844 A JP H06117844A JP 26595292 A JP26595292 A JP 26595292A JP 26595292 A JP26595292 A JP 26595292A JP H06117844 A JPH06117844 A JP H06117844A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 走査型探針顕微鏡に用いる探針の先端部形状
を評価する。 【構成】 被検査探針を用いて原子間力顕微鏡（ＡＦ
Ｍ）によって、標準試料を走査した像を求め（Ｓ1 ）、
その被検査探針の端部形状が二つの凸部間においてなる
べく狭い範囲内に表示されるかを調べ（Ｓ2 ）、表示さ
れていない場合は突起の直径、ピッチ、高さの異なる標
準試料にかえて（Ｓ3 ）スッテプＳ1 に戻る。この様に
して好ましい標準試料を探し、実際のＡＦＭ像を得、関
数で近似した先端形状の探針を用いてＡＦＭ像をコンピ
ューターシュミレーションによって求め（Ｓ4 ）、先に
求めた実際の像との二乗誤差を求め、これが最小かどう
かを判定する（Ｓ5 ）。最小でない場合は関数のパラメ
ータを修正して（Ｓ7 ）ステップＳ4 に戻る。この様に
して実像に最も近いシュミレーション像を求め、使用し
た関数で近似している探針の先端形状から被検査探針の
形状を推定する（Ｓ8 ）。
を評価する。 【構成】 被検査探針を用いて原子間力顕微鏡（ＡＦ
Ｍ）によって、標準試料を走査した像を求め（Ｓ1 ）、
その被検査探針の端部形状が二つの凸部間においてなる
べく狭い範囲内に表示されるかを調べ（Ｓ2 ）、表示さ
れていない場合は突起の直径、ピッチ、高さの異なる標
準試料にかえて（Ｓ3 ）スッテプＳ1 に戻る。この様に
して好ましい標準試料を探し、実際のＡＦＭ像を得、関
数で近似した先端形状の探針を用いてＡＦＭ像をコンピ
ューターシュミレーションによって求め（Ｓ4 ）、先に
求めた実際の像との二乗誤差を求め、これが最小かどう
かを判定する（Ｓ5 ）。最小でない場合は関数のパラメ
ータを修正して（Ｓ7 ）ステップＳ4 に戻る。この様に
して実像に最も近いシュミレーション像を求め、使用し
た関数で近似している探針の先端形状から被検査探針の
形状を推定する（Ｓ8 ）。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は走査型トンネル顕微鏡
（ＳＴＭ）や原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）等に類する走査
型探針顕微鏡（スキャンニング・プローブ・マイクロス
コープ：ＳＰＭ）等に用いられ、試料の表面を走査する
為の探針の先端形状を評価するＳＰＭ用探針の評価方法
に関する。
（ＳＴＭ）や原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）等に類する走査
型探針顕微鏡（スキャンニング・プローブ・マイクロス
コープ：ＳＰＭ）等に用いられ、試料の表面を走査する
為の探針の先端形状を評価するＳＰＭ用探針の評価方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば蒸着やスパッタにより形成された
薄膜状のグレインやＬＢ膜のドメイン構造、或いはアル
マイトの表面の微細構造、また超ＬＳＩの微細パターン
などの表面形状を正しく調べられれば非常に有意義であ
る。この様な微細の凹凸パターンを検査するためにはＳ
ＴＭやＡＦＭ等のＳＰＭが有用である。しかし従来この
ようなＳＰＭによる試料の表面像を得るにはその試料の
平面度が比較的高い時のみ正確に得られ、その表面の凹
凸が比較的大きく、例えば表面の凹凸が数ｎｍ乃至数ミ
クロンのアスペクト比の高い起伏が有るような試料を正
しく測定するにはその試料表面を走査する探針の先端形
状が重要となり、その先端形状が太いと正しい表面形状
の像を得ることが出来なくなり、つまり使用する探針の
先端形状即ち先端部の曲率半径の大きさによって、得ら
れる表面形状の凹凸像が異なったものとなる。つまり適
正な先端形状の探針を用いなければ正しい評価をする事
が出来ない。このような点からＳＰＭ用探針の先端部の
形状を評価することが重要となってくる。
薄膜状のグレインやＬＢ膜のドメイン構造、或いはアル
マイトの表面の微細構造、また超ＬＳＩの微細パターン
などの表面形状を正しく調べられれば非常に有意義であ
る。この様な微細の凹凸パターンを検査するためにはＳ
ＴＭやＡＦＭ等のＳＰＭが有用である。しかし従来この
ようなＳＰＭによる試料の表面像を得るにはその試料の
平面度が比較的高い時のみ正確に得られ、その表面の凹
凸が比較的大きく、例えば表面の凹凸が数ｎｍ乃至数ミ
クロンのアスペクト比の高い起伏が有るような試料を正
しく測定するにはその試料表面を走査する探針の先端形
状が重要となり、その先端形状が太いと正しい表面形状
の像を得ることが出来なくなり、つまり使用する探針の
先端形状即ち先端部の曲率半径の大きさによって、得ら
れる表面形状の凹凸像が異なったものとなる。つまり適
正な先端形状の探針を用いなければ正しい評価をする事
が出来ない。このような点からＳＰＭ用探針の先端部の
形状を評価することが重要となってくる。
【０００３】従来においてはＳＰＭ用探針の評価方法が
知られてなく、したがってＳＰＭ用探針の評価も行われ
ていなかった。只従来においてもＳＰＭ用探針を透過型
電子顕微鏡で見ることが可能である。従ってその探針を
平面に投影した先端半径は知ることが可能である。しか
し探針先端部の対称性を知ることは出来ない。しかも探
針がカンチレバーに取り付けられている場合は透過型電
子顕微鏡で観察するために探針をカンチレバーから取り
外す必要があり、破壊検査と成ってしまう。しかもその
取り外した探針を透過型電子顕微鏡に取り付ける作業が
非常に難しく、従って実際に透過型電子顕微鏡でＳＰＭ
用探針の検査を、つまり評価を行うことは実際的でな
い。又カンチレバーに取り付けられたものに付いてはこ
れを外すため破壊検査となってしまい再使用が出来ない
し、そうでない場合に於いても電子ビームにより真空ポ
ンプオイル等の有機物が破壊することによって生じるカ
ーボンコンタミネーションが探針に付着する。このため
探針が再使用できないものとなってしまう。
知られてなく、したがってＳＰＭ用探針の評価も行われ
ていなかった。只従来においてもＳＰＭ用探針を透過型
電子顕微鏡で見ることが可能である。従ってその探針を
平面に投影した先端半径は知ることが可能である。しか
し探針先端部の対称性を知ることは出来ない。しかも探
針がカンチレバーに取り付けられている場合は透過型電
子顕微鏡で観察するために探針をカンチレバーから取り
外す必要があり、破壊検査と成ってしまう。しかもその
取り外した探針を透過型電子顕微鏡に取り付ける作業が
非常に難しく、従って実際に透過型電子顕微鏡でＳＰＭ
用探針の検査を、つまり評価を行うことは実際的でな
い。又カンチレバーに取り付けられたものに付いてはこ
れを外すため破壊検査となってしまい再使用が出来ない
し、そうでない場合に於いても電子ビームにより真空ポ
ンプオイル等の有機物が破壊することによって生じるカ
ーボンコンタミネーションが探針に付着する。このため
探針が再使用できないものとなってしまう。
【０００４】この発明の目的は、比較的簡単に先端部の
形状、大きさを評価することが出来、且つ再使用可能、
つまり非破壊検査を行うことが出来るＳＰＭ用探針の評
価方法を提供することにある。
形状、大きさを評価することが出来、且つ再使用可能、
つまり非破壊検査を行うことが出来るＳＰＭ用探針の評
価方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明によれば
平面状に同一凹凸パターンが繰り返し形成されている標
準試料を被検査探針で走査してその凹凸像（実像）を第
１ステップで求め、探針先端形状を関数で表現し、その
探針で上記標準試料を走査したときに得られる凹凸像
（シュミレーション像）を第２ステップで演算して求
め、上記実像と上記シュミレーション像とを比較してそ
の差が小さくなるように上記関数のパラメータを決定す
ることを第３ステップで行い、上記第２ステップと第３
ステップを繰り返して、被検査探針の先端形状を推定す
ることを第４ステップで行う。
平面状に同一凹凸パターンが繰り返し形成されている標
準試料を被検査探針で走査してその凹凸像（実像）を第
１ステップで求め、探針先端形状を関数で表現し、その
探針で上記標準試料を走査したときに得られる凹凸像
（シュミレーション像）を第２ステップで演算して求
め、上記実像と上記シュミレーション像とを比較してそ
の差が小さくなるように上記関数のパラメータを決定す
ることを第３ステップで行い、上記第２ステップと第３
ステップを繰り返して、被検査探針の先端形状を推定す
ることを第４ステップで行う。
【０００６】請求項２の発明によれば、請求項１の発明
においてその第１ステップの前に被検査探針で標準試料
を走査したときの凹部に於ける像の形状が、その標準試
料の凹部形状と同一深であるがなるべく小さくなるよう
な標準試料を選定する。請求項３の発明によれば標準試
料を標準探針で走査した標準凹凸像を用意しておき、被
検査探針で上記標準試料を走査して凹凸像を求め、その
凹凸像を上記標準凹凸像と目視により比較してその凹凸
像が標準凹凸像に対して分解度が大の時は合格、小の時
は不合格と判定する。
においてその第１ステップの前に被検査探針で標準試料
を走査したときの凹部に於ける像の形状が、その標準試
料の凹部形状と同一深であるがなるべく小さくなるよう
な標準試料を選定する。請求項３の発明によれば標準試
料を標準探針で走査した標準凹凸像を用意しておき、被
検査探針で上記標準試料を走査して凹凸像を求め、その
凹凸像を上記標準凹凸像と目視により比較してその凹凸
像が標準凹凸像に対して分解度が大の時は合格、小の時
は不合格と判定する。
【０００７】請求項４の発明によれば、標準試料を先端
形状が異なる複数の標準探針でそれぞれ走査した複数の
標準凹凸像を予め用意しておき、被検査探針で標準試料
を走査して凹凸像を求め、その凹凸像に近い標準凹凸像
を、上記複数の標準凹凸像から探し、その探した標準凹
凸像を得るための走査に用いた標準探針に被検査探針が
近いと判定する。
形状が異なる複数の標準探針でそれぞれ走査した複数の
標準凹凸像を予め用意しておき、被検査探針で標準試料
を走査して凹凸像を求め、その凹凸像に近い標準凹凸像
を、上記複数の標準凹凸像から探し、その探した標準凹
凸像を得るための走査に用いた標準探針に被検査探針が
近いと判定する。
【０００８】
【実施例】請求項１の発明の実施例を説明する。先ず被
検査探針で標準試料を走査してＳＰＭ像を得る。標準試
料としては例えば図１Ａに示すように基板１１上に、複
数の円柱状の微小突起１２がほぼ均一に分布して設けら
れ、これにより基板１１の上面に同一凹凸パターンが繰
り返し形成される。この円柱状突起の直径Ｒは例えば１
０乃至１０００ｎｍ程度、突起１２の隣接間隔、即ちピ
ッチＰは３０乃至２５００ｎｍ程度、高さＨは数ｎｍ乃
至数ミクロン程度とされた微細な凹凸パターンである。
この様な標準試料１３をその半径Ｒ、ピッチＰ、高さＨ
が異なる各種のものを用意しておく。
検査探針で標準試料を走査してＳＰＭ像を得る。標準試
料としては例えば図１Ａに示すように基板１１上に、複
数の円柱状の微小突起１２がほぼ均一に分布して設けら
れ、これにより基板１１の上面に同一凹凸パターンが繰
り返し形成される。この円柱状突起の直径Ｒは例えば１
０乃至１０００ｎｍ程度、突起１２の隣接間隔、即ちピ
ッチＰは３０乃至２５００ｎｍ程度、高さＨは数ｎｍ乃
至数ミクロン程度とされた微細な凹凸パターンである。
この様な標準試料１３をその半径Ｒ、ピッチＰ、高さＨ
が異なる各種のものを用意しておく。
【０００９】この様な標準試料１３を被検査探針で走査
して得られたＳＰＭ像の一線走査に於ける像を示せば、
たとえば図１Ｂに示すようになる。図１Ｂの破線は標準
試料の形状を示しており、これを走査した被検査探針１
５の先端部形状が示されており、標準試料１３の形状に
沿って探針１５を移動させたときの軌跡がＳＰＭ像であ
って、試料の突起１２に対応する部分の両側に現れてい
る線が探針１５の先端の軌跡である。例えば図１Ｂのａ
に示すように突起の一方の側に於ける軌跡を示す像１６
ａは、探針１５のその先端より一側部の側面の曲線１７
ａと同一形状となり、突起の他方の側の探針の軌跡１６
ｂは探針の先端の他方の側の側面の曲線１７ｂと一致し
たものとなる。
して得られたＳＰＭ像の一線走査に於ける像を示せば、
たとえば図１Ｂに示すようになる。図１Ｂの破線は標準
試料の形状を示しており、これを走査した被検査探針１
５の先端部形状が示されており、標準試料１３の形状に
沿って探針１５を移動させたときの軌跡がＳＰＭ像であ
って、試料の突起１２に対応する部分の両側に現れてい
る線が探針１５の先端の軌跡である。例えば図１Ｂのａ
に示すように突起の一方の側に於ける軌跡を示す像１６
ａは、探針１５のその先端より一側部の側面の曲線１７
ａと同一形状となり、突起の他方の側の探針の軌跡１６
ｂは探針の先端の他方の側の側面の曲線１７ｂと一致し
たものとなる。
【００１０】同一被検査探針１５による走査像は図１Ｂ
のａ，ｂ，ｃのように標準試料１３によって異なる。ａ
は突起１２の間隔が大きくてその両側と対応する軌跡で
描かれる曲線１６ａ，１６ｂの間が離れてしまうが、ｂ
はその曲線１６ａ，１６ｂがちょうど試料１３に於ける
基板１１の面に於いて接した状態であり、図１Ｂのｃは
軌跡１６ｂと１６ａとが連続し、しかもその連続点が試
料１３の基板面により上となっている。この場合正しい
データをなるべく多く得るために、図１Ｂのｂに示すよ
うに曲線１６ａ，１６ｂが基板の表面において丁度接し
た状態となるような標準試料１３を選択する。図１Ｂの
ａに示すように標準試料１３の凹部の左下傾斜線で示し
た凹部形状１８に対して、曲線１６ａ，１６ｂによる凹
部形状、つまり凹凸像の右下傾斜線で示した凹部形状１
９がその基板１１と接する範囲内、つまり深さが同一で
なるべく小さくなるように標準試料１３を選択する。言
い換えればその面積に対して多くの探針形状データ、つ
まり曲線１６ａ，１６ｂ部分が占めるように標準試料を
選ぶ。
のａ，ｂ，ｃのように標準試料１３によって異なる。ａ
は突起１２の間隔が大きくてその両側と対応する軌跡で
描かれる曲線１６ａ，１６ｂの間が離れてしまうが、ｂ
はその曲線１６ａ，１６ｂがちょうど試料１３に於ける
基板１１の面に於いて接した状態であり、図１Ｂのｃは
軌跡１６ｂと１６ａとが連続し、しかもその連続点が試
料１３の基板面により上となっている。この場合正しい
データをなるべく多く得るために、図１Ｂのｂに示すよ
うに曲線１６ａ，１６ｂが基板の表面において丁度接し
た状態となるような標準試料１３を選択する。図１Ｂの
ａに示すように標準試料１３の凹部の左下傾斜線で示し
た凹部形状１８に対して、曲線１６ａ，１６ｂによる凹
部形状、つまり凹凸像の右下傾斜線で示した凹部形状１
９がその基板１１と接する範囲内、つまり深さが同一で
なるべく小さくなるように標準試料１３を選択する。言
い換えればその面積に対して多くの探針形状データ、つ
まり曲線１６ａ，１６ｂ部分が占めるように標準試料を
選ぶ。
【００１１】即ち図２に示すように、標準試料を被検査
探針によって走査してその凹凸像を観察して（Ｓ1 ）、
その探針形状が凹部形状１８内になるべく狭い範囲に表
示されたかをチェックし（Ｓ2 ）、それが十分でない場
合はパラメータＲ，Ｐ，Ｈの少なくても一つが異なる標
準試料を選び交換してステップＳ1 に戻り（Ｓ3 ）、以
上のことを繰り返す。この標準試料を選択する為の試料
の表面凹凸像を得るための走査は、その試料の全面を走
査する必要はなく、一部のみを走査して凹凸像の一部
を、つまり一対の突起間の形状走査像を求めて見ればよ
く又必ずしも最適な標準試料を探さなくても、その一回
の走査によって得られた凹凸像から経験的に分かる目安
の好ましい標準試料を探してそれを用いてもよい。
探針によって走査してその凹凸像を観察して（Ｓ1 ）、
その探針形状が凹部形状１８内になるべく狭い範囲に表
示されたかをチェックし（Ｓ2 ）、それが十分でない場
合はパラメータＲ，Ｐ，Ｈの少なくても一つが異なる標
準試料を選び交換してステップＳ1 に戻り（Ｓ3 ）、以
上のことを繰り返す。この標準試料を選択する為の試料
の表面凹凸像を得るための走査は、その試料の全面を走
査する必要はなく、一部のみを走査して凹凸像の一部
を、つまり一対の突起間の形状走査像を求めて見ればよ
く又必ずしも最適な標準試料を探さなくても、その一回
の走査によって得られた凹凸像から経験的に分かる目安
の好ましい標準試料を探してそれを用いてもよい。
【００１２】次にその様にして得られた好ましい標準試
料を被検査探針でその全面を走査して、凹凸像（これを
実像とよぶ）を求める。これは先の標準試料を選択する
際にこの凹凸像が得られていればそれを利用してもよ
い。次に探針先端形状を関数、例えばｙ＝ａｘ2 或いは
ｙ＝ａｘ2 /(１＋｜ｂ｜）のような関数で表現しその関
数で表現された形状をもつ探針で、上記標準試料、つま
り最も好ましいと選定された標準試料を走査したときに
得られる凹凸像（シュミレーション像とよぶ）を演算に
より、つまり所謂コンピューターシュミレーションによ
り求める（Ｓ4 ）。即ち最初は関数のパラメータａ又は
ａ及びｂに適当な初期値を入れて、コンピューターシュ
ミレーションによりシュミレーション像を求め、このシ
ュミレーション像と先に求めた実像（ステップＳ1 で求
めた凹凸像）とを比較し、この実像とシュミレーション
像との差、例えば二乗誤差を求め、これが最小か否かを
判定する（Ｓ5 ）。この最小二乗誤差が最小で無けれ
ば、関数のパラメータを前記誤差が最小となるように修
正して（Ｓ6 ）ステップＳ4 に戻る。つまり実像に対し
シュミレーション像がなるべく一致するように最小二乗
法によってパラメータを決定する。この様にして得られ
た誤差が最小となった時のパラメータを用いて前記関数
で表された探針先端形状と被検査探針の形状が同様のも
のであると推定する（Ｓ7 ）。
料を被検査探針でその全面を走査して、凹凸像（これを
実像とよぶ）を求める。これは先の標準試料を選択する
際にこの凹凸像が得られていればそれを利用してもよ
い。次に探針先端形状を関数、例えばｙ＝ａｘ2 或いは
ｙ＝ａｘ2 /(１＋｜ｂ｜）のような関数で表現しその関
数で表現された形状をもつ探針で、上記標準試料、つま
り最も好ましいと選定された標準試料を走査したときに
得られる凹凸像（シュミレーション像とよぶ）を演算に
より、つまり所謂コンピューターシュミレーションによ
り求める（Ｓ4 ）。即ち最初は関数のパラメータａ又は
ａ及びｂに適当な初期値を入れて、コンピューターシュ
ミレーションによりシュミレーション像を求め、このシ
ュミレーション像と先に求めた実像（ステップＳ1 で求
めた凹凸像）とを比較し、この実像とシュミレーション
像との差、例えば二乗誤差を求め、これが最小か否かを
判定する（Ｓ5 ）。この最小二乗誤差が最小で無けれ
ば、関数のパラメータを前記誤差が最小となるように修
正して（Ｓ6 ）ステップＳ4 に戻る。つまり実像に対し
シュミレーション像がなるべく一致するように最小二乗
法によってパラメータを決定する。この様にして得られ
た誤差が最小となった時のパラメータを用いて前記関数
で表された探針先端形状と被検査探針の形状が同様のも
のであると推定する（Ｓ7 ）。
【００１３】上述に於いてステップＳ2,Ｓ3 を省略して
ステップＳ1 で被検査探針によって標準試料の凹凸像を
得たらステップＳ4 に直接移ってもよい。この場合が請
求項１の発明の実施例である。次に請求項３の発明の実
施例を説明しよう。図３Ａに標準試料を標準探針で走査
したときの標準凹凸像を示す。この標準試料は突起の直
径Ｒが２５ｎｍ、ピッチＰが１２０ｎｍ、高さＨが6.5
ｎｍの物であり、その先端の曲率半径が１９ｎｍで、曲
線ｙ＝ａｘ2 で先端部分を表せる標準探針で前記標準試
料を原子間力走査型顕微鏡ＡＦＭを用いて1.0 Ｈｚの走
査速度で走査したときのＡＦＭ像をシュミレートした像
が図３Ａであり、この図３Ａに示す像を標準凹凸像とす
る。
ステップＳ1 で被検査探針によって標準試料の凹凸像を
得たらステップＳ4 に直接移ってもよい。この場合が請
求項１の発明の実施例である。次に請求項３の発明の実
施例を説明しよう。図３Ａに標準試料を標準探針で走査
したときの標準凹凸像を示す。この標準試料は突起の直
径Ｒが２５ｎｍ、ピッチＰが１２０ｎｍ、高さＨが6.5
ｎｍの物であり、その先端の曲率半径が１９ｎｍで、曲
線ｙ＝ａｘ2 で先端部分を表せる標準探針で前記標準試
料を原子間力走査型顕微鏡ＡＦＭを用いて1.0 Ｈｚの走
査速度で走査したときのＡＦＭ像をシュミレートした像
が図３Ａであり、この図３Ａに示す像を標準凹凸像とす
る。
【００１４】この標準凹凸像を得たと同じ標準試料を被
検査探針で走査した時のＡＦＭ像を実際に測定してこの
標準凹凸像と比較する。例えば図３Ｂは市販のＳｉ３Ｎ
４カンチレバーを用いて、つまり市販の物としては比較
的探針先鋭度が高いものを用いて実際に前記標準試料を
走査してＡＦＭ像を求めた物である。尚この時の走査速
度は3.1 Ｈｚである。この図３Ｂに示した実像と図３Ａ
に示した標準凹凸像を比較すると、図３Ｂに示した実像
はその凸部の高さが低く且つ半径が広くなっており、か
なり標準凹凸像より変形されたものと成っており、つま
り被検査探針が好ましくない、即ち先端部分の曲率半径
が標準探針より大きいものと考えられる。実際にその被
検査探針の先端部を測定すると曲率半径が約92.6ｎｍで
あった。この様に実像と標準凹凸像とを比較して実像に
対して劣化した場合は、つまり分解度が悪くなっている
場合はこの像を得るために用いた被検査探針は、先端部
が太過ぎるか、形状が非対称などの好ましくないものと
して不合格と判定することが出来る。
検査探針で走査した時のＡＦＭ像を実際に測定してこの
標準凹凸像と比較する。例えば図３Ｂは市販のＳｉ３Ｎ
４カンチレバーを用いて、つまり市販の物としては比較
的探針先鋭度が高いものを用いて実際に前記標準試料を
走査してＡＦＭ像を求めた物である。尚この時の走査速
度は3.1 Ｈｚである。この図３Ｂに示した実像と図３Ａ
に示した標準凹凸像を比較すると、図３Ｂに示した実像
はその凸部の高さが低く且つ半径が広くなっており、か
なり標準凹凸像より変形されたものと成っており、つま
り被検査探針が好ましくない、即ち先端部分の曲率半径
が標準探針より大きいものと考えられる。実際にその被
検査探針の先端部を測定すると曲率半径が約92.6ｎｍで
あった。この様に実像と標準凹凸像とを比較して実像に
対して劣化した場合は、つまり分解度が悪くなっている
場合はこの像を得るために用いた被検査探針は、先端部
が太過ぎるか、形状が非対称などの好ましくないものと
して不合格と判定することが出来る。
【００１５】図４Ａに示すＡＦＭの実像は前記、先端半
径が約１６６ｎｍの市販のＳｉ３Ｎ４カンチレバーを用
いてＡＦＭ像を得た場合であり、この解像度は図３Ｂに
示したものより更に悪くなっており、これと図３Ａに示
した標準凹凸像とを比較すればこれに用いた被検査探針
は不合格の物であることが直ちに理解される。図４Ｃに
は先端の曲率半径が約１０ｎｍの探針を用いて前記標準
試料を走査した場合の実際のＡＦＭ像である。これと図
４Ａに示した標準凹凸像とを比較するとその解像度はか
なり近いものとなっていることが分かり、このような像
であるから、これは合格の物と判定することが出来る。
先端半径が2.5 ｎｍの被検査探針を用いて実際にＡＦＭ
像を求めた結果を図５Ａに示す。これも突起部分に対応
する分解能が良く出ていて、図３Ａの標準凹凸像と比較
して良く一致している。尚この図５Ａにおいて突起の
下、つまり基板の面に凹凸が生じているのは、これは実
際の標準試料が理想的に作られては無く、多少基板の面
に凹凸が有るためと考えられる。突起の形状も正しく円
柱状に成ってないのもその為と思われる。
径が約１６６ｎｍの市販のＳｉ３Ｎ４カンチレバーを用
いてＡＦＭ像を得た場合であり、この解像度は図３Ｂに
示したものより更に悪くなっており、これと図３Ａに示
した標準凹凸像とを比較すればこれに用いた被検査探針
は不合格の物であることが直ちに理解される。図４Ｃに
は先端の曲率半径が約１０ｎｍの探針を用いて前記標準
試料を走査した場合の実際のＡＦＭ像である。これと図
４Ａに示した標準凹凸像とを比較するとその解像度はか
なり近いものとなっていることが分かり、このような像
であるから、これは合格の物と判定することが出来る。
先端半径が2.5 ｎｍの被検査探針を用いて実際にＡＦＭ
像を求めた結果を図５Ａに示す。これも突起部分に対応
する分解能が良く出ていて、図３Ａの標準凹凸像と比較
して良く一致している。尚この図５Ａにおいて突起の
下、つまり基板の面に凹凸が生じているのは、これは実
際の標準試料が理想的に作られては無く、多少基板の面
に凹凸が有るためと考えられる。突起の形状も正しく円
柱状に成ってないのもその為と思われる。
【００１６】次に請求項４の発明の実施例を説明する。
この場合は標準試料を互いに先端形状が異なる標準探針
で走査した複数の標準凹凸像を用意する。例えば先の標
準試料、つまりＲが２５ｎｍ，Ｐが１２０ｎｍ，Ｈが6.
5 ｎｍの物を先端部曲率半径が１９ｎｍで走査した時の
シュミレーション像は図３Ａに示したものとなり、更に
曲率半径が約92.6ｎｍの標準探針で前記標準試料を走査
したときのＡＦＭ像のシュミレーション像を求めると図
５Ｂに示すようになる。又先端曲率半径が2.5ｎｍの標
準探針を用いて前記標準試料を走査した場合のＡＦＭ像
をシュミレーションした像は図６Ａに示すようになる。
先端半径が約１６６ｎｍの標準探針で前記標準試料を走
査したときのＡＦＭ像のシュミレーション像、つまり標
準凹凸像は図６Ｂに示すようになる。
この場合は標準試料を互いに先端形状が異なる標準探針
で走査した複数の標準凹凸像を用意する。例えば先の標
準試料、つまりＲが２５ｎｍ，Ｐが１２０ｎｍ，Ｈが6.
5 ｎｍの物を先端部曲率半径が１９ｎｍで走査した時の
シュミレーション像は図３Ａに示したものとなり、更に
曲率半径が約92.6ｎｍの標準探針で前記標準試料を走査
したときのＡＦＭ像のシュミレーション像を求めると図
５Ｂに示すようになる。又先端曲率半径が2.5ｎｍの標
準探針を用いて前記標準試料を走査した場合のＡＦＭ像
をシュミレーションした像は図６Ａに示すようになる。
先端半径が約１６６ｎｍの標準探針で前記標準試料を走
査したときのＡＦＭ像のシュミレーション像、つまり標
準凹凸像は図６Ｂに示すようになる。
【００１７】この様な図３Ａ，図５Ｂ，図６Ａ，図６Ｂ
に示したそれぞれ異なる標準探針で走査した複数の標準
凹凸像を用意しておき、これと実際に被検査探針で同一
標準試料を走査した場合の実際のＡＦＭ像を求めて、そ
の像がいずれの標準凹凸像に近いかを検査し、その近い
標準凹凸像に対する走査標準探針の先端部と同様の半径
を、その被検査探針が持っていると推定する。例えば図
３Ｂに示した実像が得られると、これは図５Ｂに示した
標準凹凸像と良く一致しているからこの被検査探針の先
端部半径は約92.6ｎｍであると推定される。多くの標準
凹凸像を用意して置くことによって被検査探針の先端部
半径を、ある程度精度良く推定する事が可能となる。
に示したそれぞれ異なる標準探針で走査した複数の標準
凹凸像を用意しておき、これと実際に被検査探針で同一
標準試料を走査した場合の実際のＡＦＭ像を求めて、そ
の像がいずれの標準凹凸像に近いかを検査し、その近い
標準凹凸像に対する走査標準探針の先端部と同様の半径
を、その被検査探針が持っていると推定する。例えば図
３Ｂに示した実像が得られると、これは図５Ｂに示した
標準凹凸像と良く一致しているからこの被検査探針の先
端部半径は約92.6ｎｍであると推定される。多くの標準
凹凸像を用意して置くことによって被検査探針の先端部
半径を、ある程度精度良く推定する事が可能となる。
【００１８】又場合によると異なる標準試料について、
各種の標準探針で走査した複数の標準凹凸像を用意する
ことによってより正確に、その被検査探針の先端部を推
測することが出来る。即ち被検査探針によっては走査す
る標準試料を変えたほうが良い場合もある。請求項３及
び請求項４の発明においては、その標準凹凸像としては
上述のようにシュミレーションによって求める場合に限
らず標準試料を実際に既知の標準探針で走査して実際の
ＡＦＭ像を求めて、それを標準凹凸像としてもよい。
各種の標準探針で走査した複数の標準凹凸像を用意する
ことによってより正確に、その被検査探針の先端部を推
測することが出来る。即ち被検査探針によっては走査す
る標準試料を変えたほうが良い場合もある。請求項３及
び請求項４の発明においては、その標準凹凸像としては
上述のようにシュミレーションによって求める場合に限
らず標準試料を実際に既知の標準探針で走査して実際の
ＡＦＭ像を求めて、それを標準凹凸像としてもよい。
【００１９】
【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、Ｓ
ＰＭに用いる探針がどの様な先鋭度を持つか評価するこ
とが出来、従って対象とする試料についてもどの程度分
解能良くＳＰＭ像が得られるかを知ることが出来る。特
に請求項１の発明、更には請求項２の発明によれば、探
針先鋭度をより正確に求めることが出来る。
ＰＭに用いる探針がどの様な先鋭度を持つか評価するこ
とが出来、従って対象とする試料についてもどの程度分
解能良くＳＰＭ像が得られるかを知ることが出来る。特
に請求項１の発明、更には請求項２の発明によれば、探
針先鋭度をより正確に求めることが出来る。
【００２０】請求項３の発明によれば、被検査探針があ
る所定の分解能以上か以下かを簡単に判断することが出
来る。例えば現在における半導体装置や液晶用基板上に
対する蒸着膜の結晶粒塊の状態や、ＩＣの配線状態等を
見るには探針の先端部の曲率半径が1.3 乃至５ｎｍ程度
あれば十分であるから、この程度の分解能があるか否か
を簡単に検査することが出来る。
る所定の分解能以上か以下かを簡単に判断することが出
来る。例えば現在における半導体装置や液晶用基板上に
対する蒸着膜の結晶粒塊の状態や、ＩＣの配線状態等を
見るには探針の先端部の曲率半径が1.3 乃至５ｎｍ程度
あれば十分であるから、この程度の分解能があるか否か
を簡単に検査することが出来る。
【００２１】請求項４の発明によれば、比較的簡単に行
う事が出来、しかも請求項３の発明より先端形状をよく
推定できる。特に標準試料として十分良いものが得られ
ない場合においては、コンピューターシュミレーション
によって標準凹凸像を得て比較すると比較的良い結果が
得られる。又請求項３の発明、請求項４の発明によれば
その実像の分解能を見るだけでなく、各一個一個の突起
と対応する部分の形状を見ることによって、これが例え
ば涙状の形と成ったり特殊な形状と成っている場合はそ
の探針の先端形状が、好ましくない形状となっているの
を知る事もできる。
う事が出来、しかも請求項３の発明より先端形状をよく
推定できる。特に標準試料として十分良いものが得られ
ない場合においては、コンピューターシュミレーション
によって標準凹凸像を得て比較すると比較的良い結果が
得られる。又請求項３の発明、請求項４の発明によれば
その実像の分解能を見るだけでなく、各一個一個の突起
と対応する部分の形状を見ることによって、これが例え
ば涙状の形と成ったり特殊な形状と成っている場合はそ
の探針の先端形状が、好ましくない形状となっているの
を知る事もできる。
【図１】Ａは標準試料の例を示す斜視図、Ｂは各種の１
線走査像を示す図である。
線走査像を示す図である。
【図２】請求項２の発明の実施例に於ける処理の流れを
示す流れ図。
示す流れ図。
【図３】Ａは請求項３の発明における標準凹凸像の例を
示す図、Ｂは市販のカンチレバーによる実際のＡＦＭ像
を示す図である。
示す図、Ｂは市販のカンチレバーによる実際のＡＦＭ像
を示す図である。
【図４】Ａ及びＢはそれぞれ異なる被検査探針による実
際のＡＦＭ像を示す図である。
際のＡＦＭ像を示す図である。
【図５】Ａは実際のＡＦＭ像を示す図、Ｂは標準凹凸像
を示す図である。
を示す図である。
【図６】Ａ及びＢはそれぞれ異なる標準探針による標準
凹凸像を示す図である。
凹凸像を示す図である。
Claims (4)
- 【請求項１】 平面上に同一凹凸パターンが繰り返し形
成されている標準試料を、被検査探針で走査してその凹
凸像（実像）を求める第１ステップと、 探針先端形状を関数で表現し、その探針で上記標準試料
を走査したときに得られる凹凸像（シュミレーション
像）を演算で求める第２ステップと、 上記実像と上記シュミレーション像とを比較し、その差
が小さくなるように上記関数のパラメータを決定する第
３ステップと、 上記第２ステップ及び第３ステップを繰り返して、上記
被検査探針の先端形状を推定する第４ステップと、 を持つＳＰＭ用探針の評価方法。 - 【請求項２】 被検査探針で標準試料を走査した時の凹
部分における像の凹形状が、その標準試料の凹形状に対
し同一深さでなるべく小さくなる標準試料を選定するス
テップを上記第１ステップの前に行う事を特徴とする請
求項１記載のＳＰＭ用探針の評価方法。 - 【請求項３】 平面上に同一凹凸パターンが繰り返し形
成されている標準試料を標準探針で走査した標準凹凸像
を用意し、 被検査探針で上記標準試料を走査して凹凸像を求め、 その凹凸像と上記標準凹凸像とを目視により比較し、上
記凹凸像が上記標準凹凸像に対し分解度が大の時は合
格、小の時は不合格と判定する事を特徴とするＳＰＭ用
探針の評価方法。 - 【請求項４】 平面上に同一凹凸パターンが繰り返し形
成されている標準試料を先端形状が異なる複数の標準探
針で走査した各々の標準凹凸像を予め用意しておき、 被検査探針で上記標準試料を走査して凹凸像を求め、 その凹凸像に近い標準凹凸像を上記標準凹凸像から探
し、その探した標準凹凸像を得るための走査に用いた標
準探針に上記被検査探針が近い形状であると判定するこ
とを特徴とするＳＰＭ用探針の評価方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26595292A JPH06117844A (ja) | 1992-10-05 | 1992-10-05 | Ｓｐｍ用探針の評価方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26595292A JPH06117844A (ja) | 1992-10-05 | 1992-10-05 | Ｓｐｍ用探針の評価方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06117844A true JPH06117844A (ja) | 1994-04-28 |
Family
ID=17424349
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26595292A Withdrawn JPH06117844A (ja) | 1992-10-05 | 1992-10-05 | Ｓｐｍ用探針の評価方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06117844A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08220108A (ja) * | 1995-02-16 | 1996-08-30 | Natl Res Inst For Metals | Ｓｐｍ画像用の探針形状の決定方法と、これを用いた画 像補正法 |
| JP2006308313A (ja) * | 2005-04-26 | 2006-11-09 | Hitachi Kenki Fine Tech Co Ltd | 走査型プローブ顕微鏡およびその探針評価方法 |
| WO2008035473A1 (en) | 2006-09-21 | 2008-03-27 | Mizuho Information & Research Institute, Inc. | Simulator, simulation method and simulation program |
| JP2008249686A (ja) * | 2007-01-16 | 2008-10-16 | Asml Netherlands Bv | インスペクション方法及び装置、リソグラフィ装置、リソグラフィプロセッシングセル並びにデバイス製造方法 |
| US7853422B2 (en) | 2004-11-05 | 2010-12-14 | Japan Science And Technology Agency | Dynamic-mode atomic-force-microscope probe (Tip) vibration simulation method, program, recording medium, and vibration simulator |
-
1992
- 1992-10-05 JP JP26595292A patent/JPH06117844A/ja not_active Withdrawn
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08220108A (ja) * | 1995-02-16 | 1996-08-30 | Natl Res Inst For Metals | Ｓｐｍ画像用の探針形状の決定方法と、これを用いた画 像補正法 |
| US7853422B2 (en) | 2004-11-05 | 2010-12-14 | Japan Science And Technology Agency | Dynamic-mode atomic-force-microscope probe (Tip) vibration simulation method, program, recording medium, and vibration simulator |
| JP2006308313A (ja) * | 2005-04-26 | 2006-11-09 | Hitachi Kenki Fine Tech Co Ltd | 走査型プローブ顕微鏡およびその探針評価方法 |
| WO2008035473A1 (en) | 2006-09-21 | 2008-03-27 | Mizuho Information & Research Institute, Inc. | Simulator, simulation method and simulation program |
| JP2008076247A (ja) * | 2006-09-21 | 2008-04-03 | Mizuho Information & Research Institute Inc | シミュレーション装置、シミュレーション方法及びシミュレーションプログラム |
| US8160848B2 (en) | 2006-09-21 | 2012-04-17 | Mizuho Information & Research Institute, Inc. | Apparatus for generating coarse-grained simulation image of sample to be measured with a probe of a scanning probe microscope |
| JP2008249686A (ja) * | 2007-01-16 | 2008-10-16 | Asml Netherlands Bv | インスペクション方法及び装置、リソグラフィ装置、リソグラフィプロセッシングセル並びにデバイス製造方法 |
| JP2011040772A (ja) * | 2007-01-16 | 2011-02-24 | Asml Netherlands Bv | インスペクション方法 |
| US7916927B2 (en) | 2007-01-16 | 2011-03-29 | Asml Netherlands B.V. | Inspection method and apparatus, lithographic apparatus, lithographic processing cell and device manufacturing method |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000104 |