JPH06323844A - Measuring method for scanning probe microscope - Google Patents

Measuring method for scanning probe microscope

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Publication number
JPH06323844A
JPH06323844A JP11456993A JP11456993A JPH06323844A JP H06323844 A JPH06323844 A JP H06323844A JP 11456993 A JP11456993 A JP 11456993A JP 11456993 A JP11456993 A JP 11456993A JP H06323844 A JPH06323844 A JP H06323844A
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JP
Japan
Prior art keywords
sample
measured
coordinate value
straight line
stage
Prior art date
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Pending
Application number
JP11456993A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kiyoshi Nagasawa
潔 長澤
Takeshi Murayama
健 村山
Teruo Igarashi
照夫 五十嵐
Takashi Morimoto
高史 森本
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
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Filing date
Publication date
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Priority to JP11456993A priority Critical patent/JPH06323844A/en
Publication of JPH06323844A publication Critical patent/JPH06323844A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To provide a measuring method for scanning probe microscope by which an objective point can be measured repeatedly and accurately. CONSTITUTION:When an objective point is measured for the first time, the straight line distance X0 between two opposing marks on a sample and the distance Y0 of a perpendicular from another mark on the sample to the straight line are measured. An XY stage is then shifted based on the coordinate values x0, y0 at the measuring point and the objective point is measured. In the second and subsequent measurements where the sample is thermally expanded, a straight line distance (X1) and a perpendicular distance (Y1) are measured and a control section operates the values (X1/X0), (Y1/Y0) which are then multiplied by the coordinate values x0, y0 to determine the corrected coordinate values(x1=ax0.X1/X0, y1=y0.Y1/Y0). The XY table is then shifted depending on the corrected coordinate values and the objective point is measured.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、トンネル顕微鏡、原子
間力顕微鏡、走査型力顕微鏡等を用いて試料の表面形
状、電気特性、磁気特性等を測定する場合の走査型プロ
ーブ顕微鏡装置の測定方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to measurement of a scanning probe microscope apparatus when measuring the surface shape, electrical characteristics, magnetic characteristics, etc. of a sample using a tunnel microscope, an atomic force microscope, a scanning force microscope or the like. Regarding the method.

【0002】[0002]

【従来の技術】走査型プローブ顕微鏡装置は、先端の尖
った探針(原子間力顕微鏡、走査型力顕微鏡ではカンチ
レバー、以下同じ)を試料に対してナノメートル(n
m)オーダまで接近させ(走査型力顕微鏡では接触させ
る)、そのとき探針と試料との間に生じる物理量を測定
することにより、試料表面の形状、電気特性、磁気特性
等を計測する装置である。このような装置を図4により
説明する。
2. Description of the Related Art In a scanning probe microscope apparatus, a probe with a sharp tip (atomic force microscope, cantilever in scanning force microscope, the same applies hereinafter) is applied to a nanometer (n
m) A device that measures the shape of the sample surface, electrical characteristics, magnetic characteristics, etc. by approaching to the order (contacting with a scanning force microscope) and measuring the physical quantity generated between the probe and the sample at that time is there. Such a device will be described with reference to FIG.

【0003】図4は走査型プローブ顕微鏡装置の斜視図
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に固定されたサ
ブミクロンのオーダで変位する微動機構であり、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
である。Dは試料テーブル4に載置された試料(例えば
光ディスク)を示す。
FIG. 4 is a perspective view of a scanning probe microscope apparatus. In the figure, X, Y, and Z indicate coordinate axes. Reference numeral 1 is a base provided with vibration preventing means, and 2 is an XY stage mounted on the base 1. XY stage 2 has X axis and Y
Displace in the axial direction. Numeral 3 is a fine movement mechanism fixed to the XY stage 2 and displaced on the order of submicron, and X,
At least the translational displacement in the Y and Z axis directions and the rotational displacement around the X, Y, and Z axes are possible. Reference numeral 4 is a sample table fixed to the fine movement mechanism 3, and 5 is an L-shaped mirror fixed to the sample table 4. D indicates a sample (for example, an optical disk) placed on the sample table 4.

【0004】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X、Y、Z軸方向に微動させる探針微動
機構である。
Reference numeral 7 is a gate type structure provided on the base 1. Reference numeral 8 denotes a laser displacement meter which is attached to the gate structure 7 and faces the surface of the L-shaped mirror 5 along the Y-axis, and measures the amount of displacement of the sample table 4 in the X-axis direction. The displacement of the sample table 4 in the Y-axis direction is measured by another laser displacement meter (not shown). Reference numeral 9 is an optical microscope fixed to the portal structure 7. Reference numeral 10 is a probe microscope probe, 11 is a Z-axis coarse movement mechanism for largely moving the probe 10 in the Z-axis direction, 1
Reference numeral 2 denotes a probe fine movement mechanism for finely moving the probe 10 in the X, Y, and Z axis directions.

【0005】ここで、試料として上記光ディスクを挙
げ、この光ディスクの上記走査型プローブ顕微鏡装置に
よる測定内容を図5および図6を参照して説明する。図
5は光ディスクの平面図、図6は図5に示す光ディスク
のアドレス部の一部拡大平面図である。図5で、Dは光
ディスクを示す。光ディスクDは円板形状に形成され、
その円周に沿って多数のトラックT1 、T2 、…………
が構成されるとともに、中心から放射状に多数のセクタ
1 、S2 、…………が構成されている。1つのトラッ
クと1つのセクタとで規定される領域には、その領域を
特定するアドレス部A11、A12、…………、A21
22、…………が構成されている。当該領域のアドレス
部以外の領域が、種々の情報を記録する記録部となる。
12インチの光ディスクの場合の一例を挙げると、トラ
ックの数が41428、セクタの数が63である。この
場合、領域の数、したがってアドレス部の数は2609
964となる。
Here, the above-mentioned optical disk is taken as a sample, and the contents of measurement of the optical disk by the scanning probe microscope apparatus will be described with reference to FIGS. 5 and 6. FIG. 5 is a plan view of the optical disc, and FIG. 6 is a partially enlarged plan view of an address portion of the optical disc shown in FIG. In FIG. 5, D indicates an optical disc. The optical disc D is formed in a disc shape,
A number of tracks T 1 , T 2 , ... along the circumference
And a large number of sectors S 1 , S 2 , ... Are radially formed from the center. In the area defined by one track and one sector, the address parts A 11 , A 12 , ..., A 21 , which specify the area,
A 22 , ............ are configured. The area other than the address part of the area is a recording part for recording various information.
Taking an example of a 12-inch optical disk, the number of tracks is 41428 and the number of sectors is 63. In this case, the number of areas and hence the number of address parts is 2609.
It becomes 964.

【0006】アドレス部はそれが属するトラックを表す
トラック情報およびそれが属するセクタを表すセクタ情
報より成り、これらトラック情報およびセクタ情報は、
光ディスク表面に形成されたピットの有無により構成さ
れる。ピットの「有」、「無」はそれぞれ2値信号の1
ビットに相当する。図6にアドレス部の一部の各ピット
が記号Pで示されている。G1 、G2 はトラックT1
2 に形成された案内溝を示す。
The address portion is composed of track information indicating the track to which it belongs and sector information indicating the sector to which it belongs. These track information and sector information are
It is configured by the presence or absence of pits formed on the surface of the optical disc. "Yes" and "No" in the pit are 1 for each binary signal
Equivalent to a bit. In FIG. 6, each pit which is a part of the address portion is indicated by a symbol P. G 1 and G 2 are tracks T 1 ,
The guide groove formed at T 2 is shown.

【0007】図6において、各部の寸法の一例が図示さ
れている。即ち、案内溝G間の間隔は約1.6μm、案
内溝Gの幅は約0.5μm、各ピット間の間隔は約1.
6μm、各ピットの直径は約1.2μmであり、各ピッ
トの深さは約0.03μmである。又、上記数値例を有
する光ディスクの場合、トラック情報は17ビット以
上、セクタ情報は7ビット以上が使用され、例えばトラ
ック情報とセクタ情報とで30ビットが使用される。
FIG. 6 shows an example of the dimensions of each part. That is, the interval between the guide grooves G is about 1.6 μm, the width of the guide groove G is about 0.5 μm, and the interval between the pits is about 1.
6 μm, the diameter of each pit is about 1.2 μm, and the depth of each pit is about 0.03 μm. Further, in the case of the optical disc having the above numerical example, 17 bits or more are used for the track information and 7 bits or more are used for the sector information. For example, 30 bits are used for the track information and the sector information.

【0008】上記光ディスクは製造時にアドレス部も同
時に構成される。そして、このアドレス部に欠陥が存在
するとその光ディスクは使用不能となるので、光ディス
ク製造後に各光ディスクについてアドレス部の良否を判
断する周知の電気特性試験が実施される。アドレス部に
欠陥が存在する場合、即ちピットの形状が不良である場
合、電気特性試験ではその不良の形状に応じた電気信号
が現われるので、不良が生じた場合、そのピット(異常
ピット)の形状を測定調査することが重要となり、例え
ば、当該異常ピットの形状により、製造装置に欠陥が存
在するのか、ディスクの材質に問題が存在するのか、あ
るいは原板に欠陥が存在するのか等の判断ができ、適切
に対処することができる。
The above-mentioned optical disc is constructed with an address portion at the same time when it is manufactured. Then, if there is a defect in this address portion, the optical disc becomes unusable, so a well-known electrical characteristic test for judging the quality of the address portion is carried out for each optical disc after the optical disc is manufactured. If there is a defect in the address part, that is, if the shape of the pit is defective, an electrical signal corresponding to the shape of the defect appears in the electrical characteristic test. Therefore, if a defect occurs, the shape of the pit (abnormal pit) It is important to measure and investigate, for example, by the shape of the abnormal pit, it is possible to judge whether there is a defect in the manufacturing equipment, there is a problem with the material of the disk, or there is a defect in the original plate. , Can be dealt with appropriately.

【0009】上記ピットの形状測定には、当該ピットの
寸法が上記数値例にみられるように極めて微小であるの
で、走査型プローブ顕微鏡が用いられる。即ち、図4に
示す探針10を光ディスクDのピットおよびその周辺の
表面に微小間隔で接近(又は接触)させた状態で走査し
たとき、両者間に生じるトンネル電流、原子間力等の物
理量に基づいてピットの表面形状の像を得ることができ
る。
A scanning probe microscope is used for measuring the shape of the pit because the dimension of the pit is extremely small as seen in the above numerical example. That is, when the probe 10 shown in FIG. 4 is scanned with the pit of the optical disc D and the surface around the pit being brought close to (or in contact with) the pit and its periphery at a minute interval, the physical quantities such as tunnel current and atomic force generated between the two are obtained. Based on this, an image of the surface shape of the pit can be obtained.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】上述のように、上記異
常ピットの形状測定の測定結果は光ディスクの製造装
置、材質、原板といった基本的なものの可否の判断に大
きな影響を及ぼすので、その形状測定は同一ピットに対
して繰り返して行われるのが通常であり、これにより極
めて高精度で信頼のあるデータを得ることができる。
As described above, since the measurement result of the shape measurement of the abnormal pit has a great influence on the judgment as to whether or not basic things such as the optical disc manufacturing apparatus, material and original plate are used, the shape measurement is performed. Is usually performed repeatedly for the same pit, which makes it possible to obtain extremely accurate and reliable data.

【0011】ところで、測定動作が開始されると、探針
微動機構12を初め走査型プローブ顕微鏡装置の各所で
熱が発生し、この熱が試料(光ディスク)に伝達してこ
れを膨脹させる。例えば、光ディスクの温度が±1℃変
化すると、光ディスクの中心から100mmの位置で±
1μmのずれを生じる。したがって、何等の手段も講じ
なければ、同一ピットの繰り返し測定において、測定開
始当初の当該ピットの座標位置に対して、2回目以降の
測定時には試料に熱膨張が生じ、この熱膨張によりピッ
ト位置がずれているので、同じ座標値でXYステージの
移動を行っても探針を当該ピットに対向させることはで
きず、同一ピットの測定は困難になる。さらに、近年、
ピット径およびトラック相互間の間隔は図6に例示した
数値よりも、より一層微小化されているので、熱膨張に
よる同一ピット測定の困難性は益々増大することとな
る。なお、上記のような試料の熱膨張を避けるために
は、恒温槽を使用すればよいが、恒温槽は極めて高価で
あり、かつ、大きな空間を必要とし、実用上大きな問題
がある。
When the measurement operation is started, heat is generated in the probe fine movement mechanism 12 and in various places of the scanning probe microscope apparatus, and the heat is transferred to the sample (optical disk) and expanded. For example, if the temperature of the optical disc changes by ± 1 ° C, it is ±
A deviation of 1 μm occurs. Therefore, if no measures are taken, in repeated measurement of the same pit, thermal expansion occurs in the sample during the second and subsequent measurements with respect to the coordinate position of the pit at the beginning of measurement, and this thermal expansion causes the pit position to change. Since they are deviated, even if the XY stage is moved with the same coordinate value, the probe cannot be made to face the pit, and it is difficult to measure the same pit. Furthermore, in recent years
Since the pit diameter and the interval between tracks are made even smaller than the numerical values illustrated in FIG. 6, the difficulty of measuring the same pit due to thermal expansion increases more and more. In order to avoid the thermal expansion of the sample as described above, a constant temperature bath may be used, but the constant temperature bath is extremely expensive and requires a large space, which poses a serious problem in practical use.

【0012】本発明の目的は、上記従来技術における課
題を解決し、試料に熱膨張が生じても、試料上の同一位
置の繰り返しの測定を正確に行うことができる走査型プ
ローブ顕微鏡装置の測定方法を提供することにある。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems in the prior art and to perform measurement of a scanning probe microscope apparatus capable of accurately performing repeated measurement at the same position on a sample even if thermal expansion occurs in the sample. To provide a method.

【0013】[0013]

【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、試料をX軸およびY軸方向に移動させる
XYステージと、前記試料と対向する探針と、この探針
をX軸、Y軸およびZ軸方向に移動させる微動機構と、
この微動機構のZ軸方向の移動に基づいて前記試料表面
の情報を得る計測部とを備えた走査型プローブ顕微鏡装
置において、前記試料に付された対向位置にある2つの
マーク間の直線と前記試料に付された他のマークから前
記直線に下ろされた垂線との交点を原点とする測定対象
位置の座標値が入力されたとき、この座標値の入力が最
初の入力である場合、前記直線および前記垂線の距離を
測定してそれらの測定値を記憶するとともに、当該座標
値に基づき前記XYステージの移動指令を出力して前記
測定対象位置の測定を行い、入力された座標値が最初の
入力でない場合、前記直線と前記垂線の距離を測定し、
それら測定値とさきに記憶した測定値との比を座標値に
乗じて補正座標値を求め、この補正座標値に基づき前記
XYステージの移動指令値を出力して前記測定対象位置
の測定を行うことを特徴とする。
To achieve the above object, the present invention provides an XY stage for moving a sample in the X-axis and Y-axis directions, a probe facing the sample, and an X-axis for this probe. A fine movement mechanism for moving in the directions of the axis, Y axis, and Z axis,
In a scanning probe microscope apparatus including a measuring unit that obtains information on the surface of the sample based on the movement of the fine movement mechanism in the Z-axis direction, a straight line between two marks at opposing positions on the sample and the line When the coordinate value of the measurement target position whose origin is the intersection point with the perpendicular drawn from the other mark attached to the sample to the straight line, when the input of this coordinate value is the first input, the straight line And the distance of the perpendicular is measured and the measured values are stored, the movement command of the XY stage is output based on the coordinate value to measure the measurement target position, and the input coordinate value is the first. If not input, measure the distance between the straight line and the perpendicular,
The coordinate value is calculated by multiplying the coordinate value by the ratio of the measured value and the previously stored measured value, and the movement command value of the XY stage is output based on the corrected coordinate value to measure the measurement target position. It is characterized by

【0014】[0014]

【作用】繰り返し測定を行う測定対象個所の座標値の入
力があったとき、その入力が最初の入力である場合に
は、試料に付された対向位置にある2つのマーク間の直
線距離(X0 )を測定し、さらに、試料に付された他の
マークから前記直線に下ろされた垂線距離(Y0 )を測
定する。そして、これらの値(X0 、Y0 )と入力され
た座標値(x0 、y0 )とを記憶手段に格納し、当該座
標値に応じてXYステージを移動させ、測定対象個所の
測定を行う。
When the coordinate value of the measurement target point for repeated measurement is input and the input is the first input, the linear distance (X 0 ), and further, the perpendicular distance (Y 0 ) drawn from the other mark attached to the sample to the straight line is measured. Then, these values (X 0 , Y 0 ) and the input coordinate values (x 0 , y 0 ) are stored in the storage means, and the XY stage is moved according to the coordinate values to measure the measurement target point. I do.

【0015】座標値の入力が最初でない場合には、上記
直線距離(X1 )および上記垂線距離(Y1 )を測定
し、これら各距離と記憶手段に格納されている各距離と
の比((X1 /X0 )、(Y1 /Y0 ))を演算し、こ
れらの比を記憶手段に格納されている座標値(x0 、y
0 )に乗算して補正した座標値(x1 =x0 ・X1
0、y1 =y0 ・Y1 /Y0 )を演算し、この補正座標
値に応じてXYステージを移動させ、測定対象個所の測
定を行う。
If the coordinate value is not input first, the straight line distance (X 1 ) and the normal distance (Y 1 ) are measured, and the ratio of these distances to the distances stored in the storage means ( (X 1 / X 0 ), (Y 1 / Y 0 )) are calculated, and the ratio of these is calculated as the coordinate value (x 0 , y) stored in the storage means.
0 ) multiplied by the corrected coordinate value (x 1 = x 0 · X 1 /
X 0 , y 1 = y 0 · Y 1 / Y 0 ) is calculated, the XY stage is moved according to the corrected coordinate value, and the measurement target point is measured.

【0016】[0016]

【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走査型プローブ顕微
鏡装置の制御機構のブロック図である。図で、図4に示
す部分と同一部分には同一符号が付してある。15は光
学顕微鏡9に設けられたCCDカメラの顕微鏡像を処理
する画像処理装置、16は画像処理装置15で得られた
像を表示する表示装置、17はレーザ変位計8のレーザ
発振器の制御や計測値の受信等を行うレーザ変位計コン
トローラ、18はプローブ顕微鏡のZ軸粗動機構11お
よび探針微動機構12の駆動制御を行うプローブ顕微鏡
コントローラ、19はXYステージ2を駆動制御するX
Yステージコントローラ、20は微動機構3を駆動制御
する微動機構コントローラ、21は定められた種々の演
算、制御を行う制御部、22は制御部21の処理結果を
表示する表示装置である。
The present invention will be described below with reference to the illustrated embodiments. FIG. 1 is a block diagram of a control mechanism of a scanning probe microscope apparatus according to an embodiment of the present invention. In the figure, the same parts as those shown in FIG. 4 are designated by the same reference numerals. Reference numeral 15 is an image processing device for processing a microscope image of a CCD camera provided in the optical microscope 9, 16 is a display device for displaying the image obtained by the image processing device 15, and 17 is control of a laser oscillator of the laser displacement meter 8. A laser displacement gauge controller that receives measured values, 18 is a probe microscope controller that controls the drive of the Z-axis coarse movement mechanism 11 and the probe fine movement mechanism 12 of the probe microscope, and 19 is an X that controls the drive of the XY stage 2.
A Y stage controller, 20 is a fine movement mechanism controller that drives and controls the fine movement mechanism 3, 21 is a control unit that performs various predetermined calculations and controls, and 22 is a display device that displays the processing results of the control unit 21.

【0017】次に、本実施例の動作を図2および図3を
参照しながら説明する。図2は電気特性試験で異常ピッ
トが見出された光ディスクDの平面図、図3は制御部2
1の動作を説明するフローチャートである。図2で、P
0 はこの光ディスクDに存在する異常ピットを示し、そ
の座標が(x0 、y0 )で示されている。この座標は、
光ディスクDの中心Oを原点とする座標で表される。M
1 、M2 、M3 は光ディスクDに付された基準マークを
示す。
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIGS. 2 is a plan view of the optical disc D in which an abnormal pit is found in the electrical characteristic test, and FIG. 3 is a control unit 2
3 is a flowchart illustrating the operation of No. 1. In FIG. 2, P
0 indicates an abnormal pit existing on this optical disc D, and its coordinates are indicated by (x 0 , y 0 ). This coordinate is
It is represented by coordinates with the center O of the optical disc D as the origin. M
Reference numerals 1 , M 2 and M 3 denote reference marks attached to the optical disc D.

【0018】制御部21は異常ピットP0 の座標値x
0 、y0 (原点はO)の入力があったか否かを判断する
(図3に示す手順S1 )。入力があったときには、当該
座標値が最初の入力であるか否かを判断し(手順S
2 )、最初の入力であれば基準マークM1 、M2 間の直
線距離(X0 )と、両者間の直線に対して基準マークM
3 から下ろした垂線の距離(基準マークM3 と原点O間
の直線距離Y0 )の入力を待つ(手順S3 )。これらの
距離X0 、Y0 は次のようにして測定される。
The control unit 21 controls the coordinate value x of the abnormal pit P 0.
It is determined whether 0 , y 0 (origin is O) is input (step S 1 shown in FIG. 3). When there is an input, it is determined whether or not the coordinate value is the first input (step S
2 ) If it is the first input, the linear distance (X 0 ) between the reference marks M 1 and M 2 and the reference mark M with respect to the straight line between them.
It waits for the input of the distance of the perpendicular drawn from 3 (the linear distance Y 0 between the reference mark M 3 and the origin O) (step S 3 ). These distances X 0 and Y 0 are measured as follows.

【0019】光ディスクDが試料テーブル4に載置され
た状態で、測定者は、最初に手動でXYステージ2を動
かして基準マークM1 の中心を光学顕微鏡9の視野中心
に入れる。なお、基準マークが方形である場合は周知の
手段でエッジ検出を行う。次いで、再びXYステージ2
を動かして基準マークM2 の中心を光学顕微鏡9の視野
中心に入れる。この動作により、制御部21はXYステ
ージコントローラ19からの信号により、基準マークM
1 、M2 を結ぶ直線距離(X0 )を得る。さらに、測定
者は基準マークM3 を光学顕微鏡9の視野の中心に入れ
る。この動作により基準マークM3 の位置が定まるの
で、制御部21はその位置から基準マークM1 、M2
結ぶ直線に対して垂線を下ろし、この垂線の距離(Y
0 )を演算する。このような処理により、光ディスクD
のX軸、Y軸および原点Oが確定する。この場合は測定
開始当初であるので、光ディスクDには熱膨張は発生し
ておらず、したがって、これらは予め定められている光
ディスクの座標軸と一致する。
With the optical disk D placed on the sample table 4, the measurer first manually moves the XY stage 2 to bring the center of the reference mark M 1 into the center of the visual field of the optical microscope 9. If the reference mark is square, edge detection is performed by a known means. Then, XY stage 2 again
To move the center of the reference mark M 2 into the center of the visual field of the optical microscope 9. By this operation, the control unit 21 receives the reference mark M by the signal from the XY stage controller 19.
The straight line distance (X 0 ) connecting 1 and M 2 is obtained. Further, the measurer puts the reference mark M 3 in the center of the visual field of the optical microscope 9. Since the position of the reference mark M 3 is determined by this operation, the control unit 21 draws a perpendicular from the position to the straight line connecting the reference marks M 1 and M 2, and the distance (Y
0 ) is calculated. By such processing, the optical disc D
X-axis, Y-axis, and origin O are determined. In this case, since the measurement is started, thermal expansion does not occur in the optical disc D, and therefore these coincide with the predetermined coordinate axes of the optical disc.

【0020】このようにして測定値X0 、Y0 が得ら
れると、制御部21は座標値x0 、y0 、測定値X0
0 を記憶部(図示されていない)に格納し(手順S
4 )、次いで、XYステージコントローラ19に対して
座標値x0 、y0 に基づく移動指令を出力する(手順S
5 )。この場合、座標値x0 、y0 がXYステージ2の
座標値に変換されるのは当然である。これによりXYス
テージ2は、まず、異常ピットP0 を光学顕微鏡9の視
野の中心に移動せしめ、次に、光学顕微鏡9の視野の中
心と探針10間の既知の距離を移動して探針10と異常
ピットP0 とを対向せしめる。次いで、プローブ顕微鏡
コントローラ18を駆動させることにより、異常ピット
0 の形状測定が行われる(手順S6 )。次に、繰り返
し測定が全て終了したか否かを判断し(手順S7 )、こ
の場合は最初の測定であるので、処理を手順S1 に戻
す。
When the measured values X 0 and Y 0 are obtained in this way, the control unit 21 controls the coordinate values x 0 and y 0 and the measured value X 0 ,
Store Y 0 in a storage unit (not shown) (step S
4 ) and then outputs a movement command based on the coordinate values x 0 and y 0 to the XY stage controller 19 (step S).
5 ). In this case, it is natural that the coordinate values x 0 and y 0 are converted into the coordinate values of the XY stage 2. As a result, the XY stage 2 first moves the abnormal pit P 0 to the center of the visual field of the optical microscope 9, and then moves a known distance between the center of the visual field of the optical microscope 9 and the probe 10 to move the probe. 10 and the abnormal pit P 0 are made to face each other. Then, the probe microscope controller 18 is driven to measure the shape of the abnormal pit P 0 (step S 6 ). Next, it is judged whether or not all the repeated measurements have been completed (procedure S 7 ). In this case, since it is the first measurement, the process is returned to step S 1 .

【0021】測定が2回目以降の場合、処理は手順S2
から手順S8 へ移行する。この場合、光ディスクDには
すでに熱膨張が生じているので、測定者は前述と同様の
手段で基準マークM1 、M2 を結ぶ直線距離と基準マー
クM3 からの垂線の距離を測定する。このときの測定値
をX1 、Y1 とする。制御部21は手順S8 で当該測定
値が得られると、これら測定値とさきに手順S4 で記憶
した測定値X0 、Y0との比、即ち、(X1 /X0 )、
(Y1 /Y0 )を演算する(手順S9 )。そして、これ
らの比を座標値x0 、y0 に乗じて、補正した座標値x
1 、y1 、即ち、(x1 =x0・X1 /X0 )、(y1
=y0・Y1 /Y0 )を演算する(手順S10)。次い
で、この補正した座標値x1 、y1 に基づく移動指令を
出力する(手順S11)。この場合も当然、座標値x0
0 がXYステージ2の座標値に変換され、前述と同様
の移動が行われる。これによりXYステージ2は、光デ
ィスクDに熱膨張が発生しているにもかかわらず、異常
ピットP0 を探針10と対向させる位置に移動させる。
次いで、制御部21はプローブ顕微鏡コントローラ18
を駆動させることにより、異常ピットP0 の形状測定を
実施する(手順S6 )。
If the measurement is the second time or later, the process is step S 2
The transition from to step S 8. In this case, since the optical disk D has already undergone thermal expansion, the measurer measures the straight line distance connecting the reference marks M 1 and M 2 and the distance from the reference mark M 3 by the same means as described above. The measured values at this time are X 1 and Y 1 . When the control unit 21 the measurement value is obtained in step S 8, the ratio between the measured value X 0, Y 0 stored previously and these measurements in step S 4, i.e., (X 1 / X 0) ,
(Y 1 / Y 0 ) is calculated (step S 9 ). Then, the coordinate value x 0 , y 0 is multiplied by these ratios to obtain the corrected coordinate value x
1 , y 1 , that is, (x 1 = x 0 · X 1 / X 0 ), (y 1
= Y 0 · Y 1 / Y 0 ) is calculated (step S 10 ). Then, the movement command based on the corrected coordinate values x 1 and y 1 is output (step S 11 ). In this case, of course, the coordinate value x 0 ,
y 0 is converted into the coordinate value of the XY stage 2, and the movement similar to the above is performed. As a result, the XY stage 2 moves the abnormal pit P 0 to the position facing the probe 10, despite the thermal expansion of the optical disc D.
Next, the controller 21 controls the probe microscope controller 18
The shape of the abnormal pit P 0 is measured by driving (step S 6 ).

【0022】本実施例ではこのような方法を用いたの
で、異常ピットP0 の繰り返し測定において、各測定毎
に探針10を異常ピットP0 に確実に対向させることが
でき、正確な測定を行うことができる。
[0022] Since in this embodiment using such a method, in repeated measurements of abnormal pit P 0, the probe 10 can be surely face the abnormal pit P 0 for each measurement, an accurate measurement It can be carried out.

【0023】なお、上記実施例の説明では、試料として
光ディスクを例示して説明したが、熱膨張性を有する他
のどのような試料にも適用できるのは当然である。又、
試料テーブル4と門型構造体7に熱膨張率の低いインバ
ーを使用すれば、より一層高精度の位置決めを行うこと
ができる。この場合、光学顕微鏡9と探針10の熱膨張
は試料テーブル4と門型構造体7の熱膨張に比較して極
めて微小であるので、これらが精度に与える影響は無視
することができる。
In the description of the above embodiments, an optical disk was used as an example for explanation, but it is needless to say that it can be applied to any other specimen having a thermal expansion property. or,
If Invar having a low coefficient of thermal expansion is used for the sample table 4 and the gate structure 7, positioning can be performed with higher accuracy. In this case, the thermal expansions of the optical microscope 9 and the probe 10 are extremely small as compared with the thermal expansions of the sample table 4 and the gate structure 7, and therefore their influence on accuracy can be ignored.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上述べたように、本発明では、測定対
象個所の繰り返し測定において、各測定毎に、基準マー
ク間の直線距離および他の基準マークと直線との間の垂
線距離を測定し、その測定距離と最初の測定距離との比
を測定対象個所の座標値に乗じて当該座標値を補正する
ようにしたので、各測定毎に探針を測定対象個所に確実
に対向させることができ、正確な測定を行うことができ
る。
As described above, in the present invention, in the repeated measurement of the measurement target portion, the linear distance between the reference marks and the perpendicular distance between the other reference marks are measured for each measurement. Since the coordinate value of the measurement target point is multiplied by the ratio of the measured distance and the first measurement distance to correct the coordinate value, it is possible to ensure that the probe faces the measurement target point for each measurement. It is possible and accurate measurement can be performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例に係る走査型プローブ顕微鏡装
置の測定方法に使用する装置のブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram of an apparatus used for a measuring method of a scanning probe microscope apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】光ディスクの平面図である。FIG. 2 is a plan view of an optical disc.

【図3】図1に示す装置の動作を説明するフローチャー
トである。
FIG. 3 is a flowchart illustrating an operation of the device shown in FIG.

【図4】走査型プローブ顕微鏡装置の斜視図である。FIG. 4 is a perspective view of a scanning probe microscope apparatus.

【図5】光ディスクの平面図である。FIG. 5 is a plan view of an optical disc.

【図6】光学顕微鏡の視野内の光ディスクの拡大平面図
である。
FIG. 6 is an enlarged plan view of the optical disc within the field of view of the optical microscope.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 XYステージ 3 微動機構 9 光学顕微鏡 10 探針 18 プローブ顕微鏡コントローラ 19 XYステージコントローラ 21 制御部 2 XY stage 3 Fine movement mechanism 9 Optical microscope 10 Probe 18 Probe microscope controller 19 XY stage controller 21 Control unit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森本 高史 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Takashi Morimoto 650 Jinrachi-cho, Tsuchiura-shi, Ibaraki Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Tsuchiura factory

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 試料をX軸およびY軸方向に移動させる
XYステージと、前記試料と対向する探針と、この探針
をX軸、Y軸およびZ軸方向に移動させる微動機構と、
この微動機構のZ軸方向の移動に基づいて前記試料表面
の情報を得る計測部とを備えた走査型プローブ顕微鏡装
置において、前記試料に付された対向位置にある2つの
マーク間の直線と前記試料に付された他のマークから前
記直線に下ろされた垂線との交点を原点とする測定対象
位置の座標値が入力されたとき、この座標値の入力が最
初の入力である場合、前記直線および前記垂線の距離を
測定してそれらの測定値を記憶するとともに、当該座標
値に基づき前記XYステージの移動指令を出力して前記
測定対象位置の測定を行い、入力された座標値が最初の
入力でない場合、前記直線と前記垂線の距離を測定し、
それら測定値とさきに記憶した測定値との比を座標値に
乗じて補正座標値を求め、この補正座標値に基づき前記
XYステージの移動指令値を出力して前記測定対象位置
の測定を行うことを特徴とする走査型プローブ顕微鏡装
置の測定方法。
1. An XY stage for moving a sample in the X-axis and Y-axis directions, a probe facing the sample, and a fine movement mechanism for moving the probe in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions.
In a scanning probe microscope apparatus including a measuring unit that obtains information on the surface of the sample based on the movement of the fine movement mechanism in the Z-axis direction, a straight line between two marks at opposing positions on the sample and the line When the coordinate value of the measurement target position whose origin is the intersection point with the perpendicular drawn from the other mark attached to the sample to the straight line, when the input of this coordinate value is the first input, the straight line And the distance of the perpendicular is measured and the measured values are stored, the movement command of the XY stage is output based on the coordinate value to measure the measurement target position, and the input coordinate value is the first. If not input, measure the distance between the straight line and the perpendicular,
The coordinate value is calculated by multiplying the coordinate value by the ratio of the measured value and the previously stored measured value, and the movement command value of the XY stage is output based on the corrected coordinate value to measure the measurement target position. A method for measuring a scanning probe microscope apparatus, which is characterized in that
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