JPH06201372A - プローブ顕微鏡の探針位置測定方法 - Google Patents

プローブ顕微鏡の探針位置測定方法

Info

Publication number
JPH06201372A
JPH06201372A JP4348151A JP34815192A JPH06201372A JP H06201372 A JPH06201372 A JP H06201372A JP 4348151 A JP4348151 A JP 4348151A JP 34815192 A JP34815192 A JP 34815192A JP H06201372 A JPH06201372 A JP H06201372A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
probe
microscope
pattern
standard sample
sample
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
Application number
JP4348151A
Other languages
English (en)
Inventor
Akira Hashimoto
昭 橋本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Construction Machinery Co Ltd filed Critical Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority to JP4348151A priority Critical patent/JPH06201372A/ja
Publication of JPH06201372A publication Critical patent/JPH06201372A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01QSCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
    • G01Q40/00Calibration, e.g. of probes
    • G01Q40/02Calibration standards and methods of fabrication thereof

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 単純なパターンの標準試料で、容易にプロー
ブ顕微鏡の探針と光学顕微鏡の光軸間の距離を測定でき
るプローブ顕微鏡の探針位置測定方法の提供。 【構成】 標準試料Aは中心Oの周囲に配置される放射
状線分Pで形成されるパターンを有する。標準試料Aを
試料テーブルに載せ、光学顕微鏡の視野内でその光軸と
中心Oを一致させる。次に試料テーブルを移動させて前
記パターンをプローブ顕微鏡の探針と対向させ、探針の
走査で1つの線分、例えば線分P1 の像を得る。次に試
料テーブルを移動して他のパターンと探針を対向させて
走査を行い他の線分P2 の像を得る。2つの線分から中
心Oの位置が判り、中心Oと線分から探針位置と中心O
間の距離が判り、結局光軸と探針間の距離が測定でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光学顕微鏡が併用され
るトンネル顕微鏡や原子間力顕微鏡等のプローブ顕微鏡
において、その探針と光学顕微鏡との距離を得るための
プローブ顕微鏡の探針位置測定方法に関する。
【0002】
【従来の技術】プローブ顕微鏡は、先端の尖った探針
を、試料に対してナノメートル(nm)オーダまで接近
させ、そのとき探針と試料との間に生じるトンネル電流
や原子間力を測定することにより、試料表面の形状を原
子寸法レベルで計測する装置である。このようなプロー
ブ顕微鏡の測定範囲は最大でも数10μmである。この
ため、例えば光ディスク等の大きな試料における1つの
アドレスビットの細部の異常をチェックするような場
合、そのような微小な部分に探針の先端を目視で合わせ
ることは不可能である。したがって、プローブ顕微鏡
は、試料を移動させるXYステージとともに、プローブ
顕微鏡の測定範囲より大きな視野をもつ測定機器、例え
ば光学顕微鏡を備えているのが通常である。
【0003】プローブ顕微鏡の実際の測定においては、
最初にXYステージで試料を移動させて測定対象部分を
光学顕微鏡の視野内に捉え、次いで、再びXYステージ
により当該測定対象部分をプローブ顕微鏡の探針と対向
する位置に移動させて測定を行う。この場合、光学顕微
鏡の光軸と探針との距離は予め判っているので、XYス
テージは当該距離だけ移動せしめられる。
【0004】ところで、プローブ顕微鏡の探針は、使用
している間に先端の尖鋭度が劣化して丸くなり、又は、
試料等と接触して先端に曲がりを生じることもあって、
しばしば新しい探針との交換を必要とする。このように
探針を交換した場合には必然的に取付け誤差を生じ、上
記光軸と探針間の距離も変化する。したがって、探針交
換毎に両者間の距離を測定しておかなければ探針を正確
に測定対象部分に対向させることができなくなる。
【0005】従来、この測定手段として、標準試料を用
いる手段が提案されている。例えば特開平3−1284
03号公報に示される手段は、標準試料として同心円の
パターンが形成されたものが用いられ、このパターンの
うちの2個所を探針で走査し、その結果得られる各プロ
ーブ顕微鏡像における前記同心円の円弧からその中心を
求め、求められた中心と光学顕微鏡で観察された中心と
のずれ量を測定するものである。又、標準試料を用いる
他の手段として、例えば特開平2−141601号公報
に示される手段は、標準試料として格子状に配列された
位置特定用のパターンが形成され、光学顕微鏡で観察さ
れたパターンとプローブ顕微鏡像のパターンとのずれ量
を測定するものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、プローブ顕
微鏡の探針による走査範囲は10μm程度であり、極め
て微小範囲である。したがって、上記従来の手段におい
て、同心円が形成されたパターンの標準試料では、プロ
ーブ顕微鏡像に表れる円弧はほぼ直線状となり、このよ
うな円弧から円の中心を求めるのは相当な困難を伴う。
又、格子状に配列された位置特定用のパターンが形成さ
れた標準試料では、同様に探針の走査範囲が微小である
ため、光学顕微鏡像とプローブ顕微鏡像とを比較するの
に、プローブ顕微鏡像が位置特定用のパターンのどの部
分であるのかを確実に認識するのが困難であり、複雑な
パターン認識処理が必要となり、かつ、複雑で高精度の
標準試料の作成を必要とする。
【0007】本発明の目的は、上記従来技術における課
題を解決し、単純なパターンの標準試料で容易に探針位
置を測定することができるプローブ顕微鏡の探針位置測
定方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、互いに直交するX軸およびY軸に沿って
変位するXYステージと、このXYステージとともに変
位しかつ試料を載置する試料テーブルと、前記XYステ
ージの変位量を計測する変位計と、前記試料テーブルに
対向して配置された探針と、前記試料テーブルに対向し
かつ前記探針から離れて配置される光学顕微鏡とを備え
たプローブ顕微鏡において、1つの中心点に対する多数
の放射状線分より成るパターンが形成された標準試料を
前記試料テーブルに載置し、前記光学顕微鏡の光軸と前
記標準試料の中心点とを一致させた後、前記探針により
前記パターンのうちの1つの放射状線分を検出し、次に
当該探針により他の放射状線分を検出し、これら検出さ
れた2つの放射線分に基づいて前記中心点および当該中
心点から前記探針までの距離を演算することを特徴とす
る。
【0009】
【作用】本発明では、標準試料として1つの中心点に対
する多数の放射状線分より成るパターンが形成されたも
のを用いる。この標準試料を試料テーブルに載置し、光
学顕微鏡の光軸と標準試料の中心点とを一致させた後、
標準試料を、そのパターンが探針と対向する位置まで移
動させ、この状態で探針によりパターンのうちの1つの
放射状線分を検出し、次に再び標準試料を移動させて探
針により他の放射状線分を検出し、これら検出された2
つの放射状線分に基づいて中心点および中心点から探針
までの距離を演算する。
【0010】
【実施例】以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明
する。図1は本発明の実施例に係るプローブ顕微鏡の探
針位置測定方法に用いる標準試料の平面図である。図
で、Aは標準試料を示す。この標準試料Aは、中心点O
の同一円周上の全周にわたって、当該中心点Oを中心と
する放射状の線分Pが配置されたパターンが形成されて
いる。各線分P間のピッチpは探針の走査範囲程度か又
はそれよりいくらか大きな値に選定され、又、各線分P
の長さdは探針の取付け誤差の最大値程度に選定されて
いる。
【0011】図2は、プローブ顕微鏡装置の全体構成の
斜視図である。図で、X、Y、Zは座標軸を示す。1は
振動防止手段が設けられたベース、2はベース1上に装
着されたXYステージである。XYステージ2はX軸お
よびY軸方向に変位する。3はXYステージ2に固定さ
れた微動機構であり、X、Y、Z軸方向の並進変位およ
びX、Y、Z軸まわりの回転変位のうち少なくともX、
Y軸方向の並進変位が可能な構成となっている。4は微
動機構3に固定された試料テーブル、5は試料テーブル
4に固定されたL型ミラー、6は試料テーブル4に載置
された試料を示す。
【0012】7はベース1上に設けられた門型構造体で
ある。8は門型構造体7に取り付けられL型ミラー5の
Y軸に沿う面と対向するレーザ変位計であり、試料テー
ブル4のX軸方向の変位量を測定する。なお、試料テー
ブル4のY軸方向の変位は図示しない他のレーザ変位計
により測定される。9は門型構造体7に固定された光学
顕微鏡である。10はプローブ顕微鏡の探針、11は探
針10をZ軸方向に大きく移動させるZ軸粗動機構、1
2は探針10をZ軸方向に微動させるZ軸微動機構であ
る。
【0013】次に、本実施例の探針位置測定方法を図3
および図4を参照しながら説明する。図3は試料テーブ
ル4に載置された標準試料Aの移動を説明する図、図4
は探針の走査の態様を説明する図である。探針10が交
換され、この交換された探針10と光学顕微鏡9の光軸
との距離を測定する場合には、まず、試料テーブル4の
適宜の位置に図1に示す標準試料Aを載置する。次にX
Yステージ2を駆動して(必要であれば微動機構3も使
用する。以下同じ。)標準試料Aを光学顕微鏡9の視野
内に入れ、その光軸と標準試料Aの中心Oとを一致させ
る。この状態が図3に示されている。即ち、図3で、A
1 はこのときの標準試料の位置、Oは図1に示す標準試
料Aの中心、OR は光学顕微鏡9の光軸を示す。ここ
で、中心O(光軸OR )を座標系XYの原点と考える。
【0014】次に、XYステージ2を駆動して標準試料
Aのパターンを探針10に対向させる。A2 はこのとき
の標準試料Aの位置、OP は探針10の対向位置、−X
0 、−Y0 は標準試料Aの移動距離を示す。この標準試
料Aの移動距離は、光軸ORと探針10との間の距離の
設計値(又は前回装着されていた探針10と光軸OR
の距離)、および標準試料Aの中心Oからパターンまで
の距離を加算した値とされ、標準試料Aは当該値だけ自
動的に移動される。この場合、探針10の取付け誤差
は、通常0.1mm以下であり、一方、標準試料10の
パターンの各線分Pの長さdは前述のように探針10の
取付け誤差の最大値程度に選定されているので、上記の
値だけ自動的に移動しても、図3に示す探針10と対向
する位置OP はほぼ確実にいずれかの線分Pの近辺に位
置することとなる。
【0015】次に、この位置で探針10により標準試料
Aの表面の走査を、微動機構3をX軸およびY軸方向に
駆動することにより行う。前述のように各線分P間のピ
ッチpは探針の走査範囲程度か又はそれよりいくらか大
きな値に選定されているので、上記走査により少なくと
も1つの線分Pがその走査範囲内にほぼ確実に捕捉され
る。この状態が図4に示されている。図4で、S1 は位
置OP を中心とした走査範囲、P1 は走査範囲S1 内に
捕捉された線分を示す。この線分P1 は図1にも示され
ている。走査の結果、線分P1 はプローブ顕微鏡像とし
て表示される。
【0016】この状態で、位置OP を原点としX軸およ
びY軸と同一方向の軸を有する座標系xyを想定する。
そして、図4に示すように、このプローブ顕微鏡像の画
像処理により線分P1 上の任意の2点k1 、k2 を設定
する。これらの点k1 、k2のxy座標の座標値から、
線分P1 のxy座標における直線の式を求めることがで
きる。
【0017】次に、XYステージ2を所定量(図4に示
すΔx、−Δy)だけ駆動して標準試料Aを移動させ、
探針10を他のパターン部分に対向させ、さきの場合と
同様に走査を行ってそのプローブ顕微鏡像を得る。この
第2回目の走査の走査範囲が図4に符号S2 で示され、
又、そのとき捕捉された線分が符号P2 で示されてい
る。この線分P2 は図1にも示されている。上記線分P
1 の場合と同様に、線分P2 に対しても2つの点k3
4 を設定し、その直線の式を求める。
【0018】このようにして求められた2つの線分
1 、P2 の式から、両線分の交点、即ち標準試料Aの
中心Oのxy座標系の座標値を求める。中心Oが求まる
と、この中心Oから点k1 までの距離が演算でき、位置
P と点k1 との距離は既知であるので、中心Oと位置
P との距離を求めることができる。図3に示すよう
に、光軸OR と移動後の中心Oとの距離は既知であるか
ら、結局、光学顕微鏡9の光軸OR と探針10との間の
距離を測定することができることとなる。
【0019】このように本実施例では、標準試料Aのパ
ターンを放射状の線分で形成したので、探針10の走査
による標準試料Aの中心の確定を、ひいては探針10と
光軸OR との距離の測定を容易に、かつ、正確に行うこ
とができ、さらに、標準試料Aのパターンも単純なパタ
ーンとすることができる。
【0020】なお、上記実施例の説明では、標準試料の
パターンを全周にわたって形成する例について説明した
が、標準試料の試料テーブル上の載置方向が定められて
おれば、当該パターンは所定の一部にのみ形成すること
もできる。又、探針による走査を微動機構により行う例
について説明したが、探針自体を駆動して走査を行う構
成とすることができるのは当然である。
【0021】
【発明の効果】以上述べたように、本発明では、標準試
料のパターンを1つの中心に対する多数の放射状線分で
形成したので、探針の走査による標準試料の中心の確定
を容易に、かつ、正確に行うことができ、ひいては探針
と光軸との距離の測定を容易、正確に行うことができ
る。さらに、標準試料のパターンも単純なパターンとす
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係るプローブ顕微鏡の探針位
置測定方法に用いられる標準試料の平面図である。
【図2】プローブ顕微鏡装置の斜視図である。
【図3】本実施例の測定方法の説明図である。
【図4】本実施例の測定方法の説明図である。
【符号の説明】
A 標準試料 P パターンの線分

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 互いに直交するX軸およびY軸に沿って
    変位するXYステージと、このXYステージとともに変
    位しかつ試料を載置する試料テーブルと、前記XYステ
    ージの変位量を計測する変位計と、前記試料テーブルに
    対向して配置された探針と、前記試料テーブルに対向し
    かつ前記探針から離れて配置される光学顕微鏡とを備え
    たプローブ顕微鏡において、1つの中心点に対する多数
    の放射状線分より成るパターンが形成された標準試料を
    前記試料テーブルに載置し、前記光学顕微鏡の光軸と前
    記標準試料の中心点とを一致させた後、前記探針により
    前記パターンのうちの1つの放射状線分を検出し、次に
    当該探針により他の放射状線分を検出し、これら検出さ
    れた2つの放射状線分に基づいて前記中心点および当該
    中心点から前記探針までの距離を演算することを特徴と
    するプローブ顕微鏡の探針位置測定方法。
  2. 【請求項2】 請求項1において、前記パターンは、前
    記中心点の全周にわたって形成されていることを特徴と
    するプローブ顕微鏡の探針位置測定方法。
  3. 【請求項3】 請求項1において、前記パターンは、前
    記中心点の周囲の所定部分にのみ形成されていることを
    特徴とするプローブ顕微鏡の探針位置測定方法。
JP4348151A 1992-12-28 1992-12-28 プローブ顕微鏡の探針位置測定方法 Pending JPH06201372A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4348151A JPH06201372A (ja) 1992-12-28 1992-12-28 プローブ顕微鏡の探針位置測定方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4348151A JPH06201372A (ja) 1992-12-28 1992-12-28 プローブ顕微鏡の探針位置測定方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH06201372A true JPH06201372A (ja) 1994-07-19

Family

ID=18395095

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4348151A Pending JPH06201372A (ja) 1992-12-28 1992-12-28 プローブ顕微鏡の探針位置測定方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH06201372A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8495759B2 (en) 2008-07-31 2013-07-23 Sii Nanotechnology Inc. Probe aligning method for probe microscope and probe microscope operated by the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8495759B2 (en) 2008-07-31 2013-07-23 Sii Nanotechnology Inc. Probe aligning method for probe microscope and probe microscope operated by the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0442630B1 (en) Combined scanning electron and scanning tunnelling microscope apparatus and method
US6301007B1 (en) Machine tool locator
JP3678915B2 (ja) 非接触三次元測定装置
JP2986142B2 (ja) プローブ方法
JPH11351841A (ja) 非接触三次元測定方法
US6351313B1 (en) Device for detecting the position of two bodies
JPH11351840A (ja) 非接触三次元測定方法
US7795581B2 (en) Pattern measuring method and electron microscope
JPH06201372A (ja) プローブ顕微鏡の探針位置測定方法
JP3560095B2 (ja) 走査型プローブ顕微鏡
JP2964137B2 (ja) 試料中心を検出できる蛍光x線分析装置
JPH07134137A (ja) プローブ顕微鏡装置および探針間距離測定方法
JPH0536767A (ja) プローブ装置
JPH06258073A (ja) プローブ顕微鏡装置
JPH0666558A (ja) 微細対象物測定装置の測定箇所視野内設定方法
JP2906094B2 (ja) プローブ装置
JP2003028772A (ja) 走査型プローブ顕微鏡およびその測定設定方法
JP2000298011A (ja) 形状測定方法および装置
JP2019015694A (ja) 処理装置、基板検査装置、処理方法および基板検査方法
JP5781397B2 (ja) 円形状測定方法および装置
JPH0886640A (ja) 形状測定方法及び装置
JP3062255B2 (ja) 回路基板検査装置における被検査回路基板の基準位置検出方法
JP3137796B2 (ja) 走査型プローブ顕微鏡装置およびこれを用いた測定方法
JP2008003035A (ja) 探針先端の位置合わせ方法
JP4566534B2 (ja) 形状測定方法および形状測定装置