JPH0894643A - 走査型プローブ顕微鏡およびそれを用いた微小異物の検査方法 - Google Patents
走査型プローブ顕微鏡およびそれを用いた微小異物の検査方法Info
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- JPH0894643A JPH0894643A JP22656994A JP22656994A JPH0894643A JP H0894643 A JPH0894643 A JP H0894643A JP 22656994 A JP22656994 A JP 22656994A JP 22656994 A JP22656994 A JP 22656994A JP H0894643 A JPH0894643 A JP H0894643A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 微小異物と探針との位置合わせを迅速かつ確
実に行なうことができる走査型プローブ顕微鏡とそれを
用いた微小異物の検査方法を提供する。 【構成】 走査型プローブ顕微鏡は、Ｘ−Ｙ−Ｚ微動素
子アクチュエータ（４），第１および第２のＸ−Ｙアク
チュエータ（１１，６），探針（５），異物検出用のレ
ーザ源（２，５２）および光学顕微鏡（７）を備え、さ
らに、ロータリーアクチュエータ（２１），ミラー手段
（５３，５４）または印字用レーザ（９１）の少なくと
も１つを備えている。
実に行なうことができる走査型プローブ顕微鏡とそれを
用いた微小異物の検査方法を提供する。 【構成】 走査型プローブ顕微鏡は、Ｘ−Ｙ−Ｚ微動素
子アクチュエータ（４），第１および第２のＸ−Ｙアク
チュエータ（１１，６），探針（５），異物検出用のレ
ーザ源（２，５２）および光学顕微鏡（７）を備え、さ
らに、ロータリーアクチュエータ（２１），ミラー手段
（５３，５４）または印字用レーザ（９１）の少なくと
も１つを備えている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、たとえばシリコンウェ
ハ上などの平面状の試料表面に存在する微小異物の三次
元的形状を測定し得る走査型プローブ顕微鏡およびそれ
を用いた微小異物の検査方法に関し、特に、微小異物と
探針との位置合わせの容易な走査型プローブ顕微鏡およ
びそれを用いた微小異物の検査方法に関するものであ
る。
ハ上などの平面状の試料表面に存在する微小異物の三次
元的形状を測定し得る走査型プローブ顕微鏡およびそれ
を用いた微小異物の検査方法に関し、特に、微小異物と
探針との位置合わせの容易な走査型プローブ顕微鏡およ
びそれを用いた微小異物の検査方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来から、シリコンウェハなどの平面状
の試料表面の三次元の微細形状を観察するために、高い
分解能を有する原子間力顕微鏡や走査型トンネル顕微鏡
などの走査型プローブ顕微鏡が用いられている。
の試料表面の三次元の微細形状を観察するために、高い
分解能を有する原子間力顕微鏡や走査型トンネル顕微鏡
などの走査型プローブ顕微鏡が用いられている。
【０００３】原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）は、Ｓｉ3 Ｎ4
の薄膜などからなるカンチレバーの先端に形成されたピ
ラミッド型の突起状の探針を試料の表面まで近づけ、試
料と探針との間に働く原子間力（ファン・デア・ワール
ス力）を一定（通常は１０-9Ｎ程度）に保つように試料
の高さＺを制御しながら、試料をＸ−Ｙ面内で探針で走
査し、このときのＺ軸制御信号をモニタすることによっ
て試料表面の微細な三次元形状を知ることができる装置
である。
の薄膜などからなるカンチレバーの先端に形成されたピ
ラミッド型の突起状の探針を試料の表面まで近づけ、試
料と探針との間に働く原子間力（ファン・デア・ワール
ス力）を一定（通常は１０-9Ｎ程度）に保つように試料
の高さＺを制御しながら、試料をＸ−Ｙ面内で探針で走
査し、このときのＺ軸制御信号をモニタすることによっ
て試料表面の微細な三次元形状を知ることができる装置
である。
【０００４】図１０は、シリコンウェハなどの試料表面
の観察に用いられている従来の原子間力顕微鏡の主要部
を示す概略的な斜視図である。図１０の原子間力顕微鏡
において、試料１の表面を走査するために用いられる探
針５は、カンチレバー１３の先端に設けられたＳｉ3 Ｎ
4 からなるピラミッド型の突起である。探針５を試料１
に近づければ、原子同士の接触による斥力によってカン
チレバー１３が撓む。すなわち、カンチレバー１３の撓
みの大きさは、探針５と試料１との間に働く原子間力の
大きさに比例する。
の観察に用いられている従来の原子間力顕微鏡の主要部
を示す概略的な斜視図である。図１０の原子間力顕微鏡
において、試料１の表面を走査するために用いられる探
針５は、カンチレバー１３の先端に設けられたＳｉ3 Ｎ
4 からなるピラミッド型の突起である。探針５を試料１
に近づければ、原子同士の接触による斥力によってカン
チレバー１３が撓む。すなわち、カンチレバー１３の撓
みの大きさは、探針５と試料１との間に働く原子間力の
大きさに比例する。
【０００５】カンチレバー１３の撓みの検出には、カン
チレバー１３の反射面に半導体レーザなどの発光素子１
５から照射される撓み検出用レーザ光１６の反射方向の
変化を利用して検出される（この検出方法は、光てこ方
式と呼ばれる）。カンチレバー１３からの反射光は、フ
ォトダイオードなどの受光素子１７によって検出され
る。
チレバー１３の反射面に半導体レーザなどの発光素子１
５から照射される撓み検出用レーザ光１６の反射方向の
変化を利用して検出される（この検出方法は、光てこ方
式と呼ばれる）。カンチレバー１３からの反射光は、フ
ォトダイオードなどの受光素子１７によって検出され
る。
【０００６】カンチレバー１３の撓みを一定に保つよう
に試料高さＺを制御しながら、Ｘ−Ｙ−Ｚ微動素子アク
チュエータ４を駆動してＸ−Ｙ面内で試料１を走査する
ことによって、試料１の表面の三次元形状が測定され
る。このときＸ−Ｙ−Ｚ微動素子アクチュエータ４に加
えられる各軸の制御信号はマイクロコンピュータに入力
され、画像処理された後に試料表面の三次元測定結果と
して表示される。
に試料高さＺを制御しながら、Ｘ−Ｙ−Ｚ微動素子アク
チュエータ４を駆動してＸ−Ｙ面内で試料１を走査する
ことによって、試料１の表面の三次元形状が測定され
る。このときＸ−Ｙ−Ｚ微動素子アクチュエータ４に加
えられる各軸の制御信号はマイクロコンピュータに入力
され、画像処理された後に試料表面の三次元測定結果と
して表示される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来の走査型プローブ
顕微鏡は、単にシリコンウェハなどの試料表面上の任意
の位置に探針を接触させて走査するものであるので、そ
の任意の位置の試料表面の状態のみを観察する装置であ
る。したがって、従来の走査型プローブ顕微鏡では、シ
リコンウェハなどの表面に存在するごく少数でかつサブ
ミクロン単位の微細な結晶欠陥などの異物のみを見つけ
出して検査するという要求に対して、探針を異物の存在
する位置に合わせることは極めて困難である。
顕微鏡は、単にシリコンウェハなどの試料表面上の任意
の位置に探針を接触させて走査するものであるので、そ
の任意の位置の試料表面の状態のみを観察する装置であ
る。したがって、従来の走査型プローブ顕微鏡では、シ
リコンウェハなどの表面に存在するごく少数でかつサブ
ミクロン単位の微細な結晶欠陥などの異物のみを見つけ
出して検査するという要求に対して、探針を異物の存在
する位置に合わせることは極めて困難である。
【０００８】このような従来の技術における課題に鑑
み、本発明は、試料表面の微小異物の存在位置と探針の
位置との位置合わせを容易になし得る走査型プローブ顕
微鏡およびそれを用いた微小異物の検査方法を提供する
ことを目的としている。
み、本発明は、試料表面の微小異物の存在位置と探針の
位置との位置合わせを容易になし得る走査型プローブ顕
微鏡およびそれを用いた微小異物の検査方法を提供する
ことを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の１つの態様によ
る試料表面の三次元像を測定するための走査型プローブ
顕微鏡は、試料を探針に近接せしめてその試料に対して
探針を相対的に微小走査させ得るＸ−Ｙ−Ｚ微動素子ア
クチュエータと、試料の表面の微小異物を検出するため
の異物検出用ビーム光の光源と、異物検出用ビーム光の
微小異物による散乱光を検出するための散乱光検出器
と、試料表面の微小異物の存在位置を決定するための第
１のＸ−Ｙアクチュエータと、探針の位置を決定するた
めの第２のＸ−Ｙアクチュエータと、試料をＸ−Ｙ平面
内で回転させるためのロータリーアクチュエータとを備
えていることを特徴としている。
る試料表面の三次元像を測定するための走査型プローブ
顕微鏡は、試料を探針に近接せしめてその試料に対して
探針を相対的に微小走査させ得るＸ−Ｙ−Ｚ微動素子ア
クチュエータと、試料の表面の微小異物を検出するため
の異物検出用ビーム光の光源と、異物検出用ビーム光の
微小異物による散乱光を検出するための散乱光検出器
と、試料表面の微小異物の存在位置を決定するための第
１のＸ−Ｙアクチュエータと、探針の位置を決定するた
めの第２のＸ−Ｙアクチュエータと、試料をＸ−Ｙ平面
内で回転させるためのロータリーアクチュエータとを備
えていることを特徴としている。
【００１０】本発明のもう１つの態様による微小異物の
検査方法は、走査型プローブ顕微鏡において、異物検出
用のビーム光の入射方向と微小異物の形状と散乱光検出
器の位置との関係から、散乱光検出器が微小異物からの
散乱光を十分には検出し得ない場合に、ロータリーアク
チュエータを駆動させ、散乱光検出器が微小異物からの
散乱光を十分に検出し得る状態になったときにロータリ
ーアクチュエータを停止させ、その後に試料表面の三次
元形状が測定されることを特徴としている。
検査方法は、走査型プローブ顕微鏡において、異物検出
用のビーム光の入射方向と微小異物の形状と散乱光検出
器の位置との関係から、散乱光検出器が微小異物からの
散乱光を十分には検出し得ない場合に、ロータリーアク
チュエータを駆動させ、散乱光検出器が微小異物からの
散乱光を十分に検出し得る状態になったときにロータリ
ーアクチュエータを停止させ、その後に試料表面の三次
元形状が測定されることを特徴としている。
【００１１】本発明のさらにもう１つの態様による走査
型プローブ顕微鏡は、探針を支持するカンチレバーと、
そのカンチレバーの撓みを検出するための撓み検出用ビ
ーム光源および撓み検出用ビーム光検出器と、ミラー手
段とをさらに備え、異物検出用ビーム光源と撓み検出用
ビーム光源として同一の光源が用いられ、ミラー手段は
その同一光源から射出されたビーム光を異物検出用ビー
ム光または撓み検出用ビーム光として切換えるように働
くことを特徴としている。
型プローブ顕微鏡は、探針を支持するカンチレバーと、
そのカンチレバーの撓みを検出するための撓み検出用ビ
ーム光源および撓み検出用ビーム光検出器と、ミラー手
段とをさらに備え、異物検出用ビーム光源と撓み検出用
ビーム光源として同一の光源が用いられ、ミラー手段は
その同一光源から射出されたビーム光を異物検出用ビー
ム光または撓み検出用ビーム光として切換えるように働
くことを特徴としている。
【００１２】本発明のさらにもう１つの態様による微小
異物の検査方法は、走査型プローブ顕微鏡において、散
乱光検出器から得られた情報から微小異物の大きさを推
定し、第１および第２のＸ−Ｙアクチュエータから得ら
れる微小異物と探針との位置情報に基づいて微小異物と
探針を接近させ、探針を螺旋状に発散するようにＸ−Ｙ
平面内で走査させ、このとき走査線の間隔は微小異物の
推定された大きさ以下になるように設定し、螺旋状の走
査によって微小異物が検知された後はその検知点から少
なくとも微小異物の大きさ以上の半径を含む領域を必要
な精度に対応した密な走査間隔で探針による三次元像の
測定を行なうことを特徴としている。
異物の検査方法は、走査型プローブ顕微鏡において、散
乱光検出器から得られた情報から微小異物の大きさを推
定し、第１および第２のＸ−Ｙアクチュエータから得ら
れる微小異物と探針との位置情報に基づいて微小異物と
探針を接近させ、探針を螺旋状に発散するようにＸ−Ｙ
平面内で走査させ、このとき走査線の間隔は微小異物の
推定された大きさ以下になるように設定し、螺旋状の走
査によって微小異物が検知された後はその検知点から少
なくとも微小異物の大きさ以上の半径を含む領域を必要
な精度に対応した密な走査間隔で探針による三次元像の
測定を行なうことを特徴としている。
【００１３】本発明のさらにもう１つの態様による微小
異物の検査方法は、走査型プローブ顕微鏡において、第
１および第２のＸ−Ｙアクチュエータから得られる位置
情報に基づいて第１と第２のＸ−Ｙアクチュエータを駆
動することによって微小異物と探針を水平面方向におい
て接近させ、散乱光検出器によって検出される散乱光の
強度が最も高くなるように第１のＸ−Ｙアクチュエータ
によって微小異物の位置をさらに微調整し、Ｘ−Ｙ−Ｚ
微動素子アクチュエータを駆動して微小異物と探針を垂
直方向に接近させ、探針からの散乱光が散乱光検出器に
よって最も高い強度で観測されるように第２のＸ−Ｙア
クチュエータで探針の位置をさらに微調整することによ
って確実かつ迅速に微小異物と探針の位置合わせをし、
その後に探針の走査による試料表面の三次元像が測定さ
れることを特徴としている。
異物の検査方法は、走査型プローブ顕微鏡において、第
１および第２のＸ−Ｙアクチュエータから得られる位置
情報に基づいて第１と第２のＸ−Ｙアクチュエータを駆
動することによって微小異物と探針を水平面方向におい
て接近させ、散乱光検出器によって検出される散乱光の
強度が最も高くなるように第１のＸ−Ｙアクチュエータ
によって微小異物の位置をさらに微調整し、Ｘ−Ｙ−Ｚ
微動素子アクチュエータを駆動して微小異物と探針を垂
直方向に接近させ、探針からの散乱光が散乱光検出器に
よって最も高い強度で観測されるように第２のＸ−Ｙア
クチュエータで探針の位置をさらに微調整することによ
って確実かつ迅速に微小異物と探針の位置合わせをし、
その後に探針の走査による試料表面の三次元像が測定さ
れることを特徴としている。
【００１４】本発明のさらにもう１つの態様による微小
異物の検査方法は、走査型プローブ顕微鏡において、第
１のＸ−Ｙアクチュエータにおいて任意の第１の微小異
物の位置座標（Ｘ1 ，Ｙ1 ）を求め、第２のＸ−Ｙアク
チュエータにおいて探針の位置座標（Ｘ0 ，Ｙ0 ）を求
め、第１と第２のＸ−Ｙアクチュエータの少なくとも一
方を駆動することによって第１の微小異物と探針との位
置を相対的に座標差（Ｘ1 −Ｘ0 ，Ｙ1 −Ｙ0 ）だけ移
動させることによって第１の微小異物と探針とを近接さ
せ、探針を走査して第１の微小異物を探査し、第１の微
小異物と探針との上記近接点と探査によって得られた微
小異物点の座標差を（ΔＸ0 ，ΔＹ0 ）と定め、次に第
１のＸ−Ｙアクチュエータにおいて任意の第２の微小異
物の位置座標（Ｘ2 ，Ｙ2 ）を求め、第１と第２のＸ−
Ｙアクチュエータの少なくとも一方を駆動して第２の微
小異物と探針との位置を相対的に（Ｘ2 −Ｘ0 −Δ
Ｘ0 ，Ｙ2 −Ｙ0 −ΔＹ0 ）だけ移動させることによっ
て第２の微小異物を探針による探査の中心近傍に迅速に
位置決めし得ることを特徴としている。
異物の検査方法は、走査型プローブ顕微鏡において、第
１のＸ−Ｙアクチュエータにおいて任意の第１の微小異
物の位置座標（Ｘ1 ，Ｙ1 ）を求め、第２のＸ−Ｙアク
チュエータにおいて探針の位置座標（Ｘ0 ，Ｙ0 ）を求
め、第１と第２のＸ−Ｙアクチュエータの少なくとも一
方を駆動することによって第１の微小異物と探針との位
置を相対的に座標差（Ｘ1 −Ｘ0 ，Ｙ1 −Ｙ0 ）だけ移
動させることによって第１の微小異物と探針とを近接さ
せ、探針を走査して第１の微小異物を探査し、第１の微
小異物と探針との上記近接点と探査によって得られた微
小異物点の座標差を（ΔＸ0 ，ΔＹ0 ）と定め、次に第
１のＸ−Ｙアクチュエータにおいて任意の第２の微小異
物の位置座標（Ｘ2 ，Ｙ2 ）を求め、第１と第２のＸ−
Ｙアクチュエータの少なくとも一方を駆動して第２の微
小異物と探針との位置を相対的に（Ｘ2 −Ｘ0 −Δ
Ｘ0 ，Ｙ2 −Ｙ0 −ΔＹ0 ）だけ移動させることによっ
て第２の微小異物を探針による探査の中心近傍に迅速に
位置決めし得ることを特徴としている。
【００１５】本発明のさらにもう１つの態様による試料
表面の三次元像を測定するための走査型プローブ顕微鏡
は、試料表面に印を付けるためのレーザ源をさらに備え
ていることを特徴としている。
表面の三次元像を測定するための走査型プローブ顕微鏡
は、試料表面に印を付けるためのレーザ源をさらに備え
ていることを特徴としている。
【００１６】本発明のさらにもう１つの態様による微小
異物の検査方法は、走査型プローブ顕微鏡において、試
料上の任意の既知の位置を原点としてレーザビームを用
いて第１の印を形成し、発見された微小異物の位置座標
を第１の印を基準として（Ｘ 1 ，Ｙ1 ）と定め、微小異
物から微小距離（ΔＸ1 ，ΔＹ1 ）だけ離れた位置にお
いてレーザビームを用いて第２の印を形成し、その後
は、第１と第２の印を利用して同一の微小異物を容易に
発見し得ることを特徴としている。
異物の検査方法は、走査型プローブ顕微鏡において、試
料上の任意の既知の位置を原点としてレーザビームを用
いて第１の印を形成し、発見された微小異物の位置座標
を第１の印を基準として（Ｘ 1 ，Ｙ1 ）と定め、微小異
物から微小距離（ΔＸ1 ，ΔＹ1 ）だけ離れた位置にお
いてレーザビームを用いて第２の印を形成し、その後
は、第１と第２の印を利用して同一の微小異物を容易に
発見し得ることを特徴としている。
【００１７】
【作用】本発明の１つの態様によれば、走査型プローブ
顕微鏡はＸ−Ｙ平面内で回転させるためのロータリーア
クチュエータとを備えているので、微小異物の形状や試
料表面の凹凸にかかわらずその微小異物を確実に検出す
ることができ、試料表面の三次元像を的確に測定するこ
とができる。
顕微鏡はＸ−Ｙ平面内で回転させるためのロータリーア
クチュエータとを備えているので、微小異物の形状や試
料表面の凹凸にかかわらずその微小異物を確実に検出す
ることができ、試料表面の三次元像を的確に測定するこ
とができる。
【００１８】本発明のもう１つの態様によれば、ウェハ
手段を利用することによって、異物検出用のビーム光源
とカンチレバーの撓み検出用のビーム光源として同一の
光源が用いられるので、安価な走査型プローブ顕微鏡を
提供することができる。
手段を利用することによって、異物検出用のビーム光源
とカンチレバーの撓み検出用のビーム光源として同一の
光源が用いられるので、安価な走査型プローブ顕微鏡を
提供することができる。
【００１９】本発明のさらにもう１つの態様によれば、
散乱光を検出器から得られる情報に基づいて微小異物の
大きさが推定され、その大きさ以下の走査間隔で探針を
螺旋状に発散するように走査させて微小異物を探査する
ので、微小異物の検出が迅速に行なわれ得る。
散乱光を検出器から得られる情報に基づいて微小異物の
大きさが推定され、その大きさ以下の走査間隔で探針を
螺旋状に発散するように走査させて微小異物を探査する
ので、微小異物の検出が迅速に行なわれ得る。
【００２０】本発明のさらにもう１つの態様によれば、
微小異物からの散乱光と探針からの散乱光が最も高い強
度で観測されるように微小異物と探針との位置合わせが
行なわれるので、微小異物と探針との位置合わせがより
正確に行なわれ得る。
微小異物からの散乱光と探針からの散乱光が最も高い強
度で観測されるように微小異物と探針との位置合わせが
行なわれるので、微小異物と探針との位置合わせがより
正確に行なわれ得る。
【００２１】本発明のさらにもう１つの態様によれば、
第１の微小異物と探針とを近接させた後の位置決め長を
利用して任意の第２の微小異物と探針との位置合わせに
おける補正を行なうので、第２の微小異物と探針との位
置合わせをより迅速かつ的確に行なうことができる。
第１の微小異物と探針とを近接させた後の位置決め長を
利用して任意の第２の微小異物と探針との位置合わせに
おける補正を行なうので、第２の微小異物と探針との位
置合わせをより迅速かつ的確に行なうことができる。
【００２２】本は発明のさらにもう１つの態様によれ
ば、走査型プローブ顕微鏡は試料表面に印を付けるため
のレーザ源をさらに備えているので、そのレーザ源によ
って試料表面に形成された印を利用することによって同
一の微小異物を何回でも容易に検知することができる。
ば、走査型プローブ顕微鏡は試料表面に印を付けるため
のレーザ源をさらに備えているので、そのレーザ源によ
って試料表面に形成された印を利用することによって同
一の微小異物を何回でも容易に検知することができる。
【００２３】
【実施例】図１（Ａ）は本発明の一実施例による走査型
プローブ顕微鏡の一例である原子間力顕微鏡の主要部を
概略的に示す斜視図であり、図１（Ｂ）はこの原子間力
顕微鏡で調べられる試料上の微小異物による光の散乱を
図解している。図１において、試料１の平面状の表面に
存在する異物８を検出するための異物検出用ビーム光３
を照射するためにＡｒレーザ２が設けられている。第１
のＸ−Ｙアクチュエータ１１は、試料１を載せたＸ−Ｙ
−Ｚ微動素子アクチュエータ４をＸ−Ｙ面内で移動させ
るために設けられている。カンチレバー１３は、ＡＦＭ
制御系１４を介して第２のＸ−Ｙアクチュエータ６に接
続されている。さらに、試料１をＸ−Ｙ面内で回転させ
るためのロータリーアクチュエータ２１が設けられてい
る。
プローブ顕微鏡の一例である原子間力顕微鏡の主要部を
概略的に示す斜視図であり、図１（Ｂ）はこの原子間力
顕微鏡で調べられる試料上の微小異物による光の散乱を
図解している。図１において、試料１の平面状の表面に
存在する異物８を検出するための異物検出用ビーム光３
を照射するためにＡｒレーザ２が設けられている。第１
のＸ−Ｙアクチュエータ１１は、試料１を載せたＸ−Ｙ
−Ｚ微動素子アクチュエータ４をＸ−Ｙ面内で移動させ
るために設けられている。カンチレバー１３は、ＡＦＭ
制御系１４を介して第２のＸ−Ｙアクチュエータ６に接
続されている。さらに、試料１をＸ−Ｙ面内で回転させ
るためのロータリーアクチュエータ２１が設けられてい
る。
【００２４】図１に示されているような原子間力顕微鏡
において、試料１（たとえばシリコンウェハであって、
予め表面異物検査装置によって異物のおおよその存在位
置が観測されている試料）の表面に、Ａｒレーザ２を用
いて異物検出用レーザ光３が照射される。次に、Ｘ−Ｙ
−Ｚ微動素子アクチュエータ４を駆動し、探針５を試料
１の表面位置に接近させる。そして、第２のＸ−Ｙアク
チュエータ６を駆動して異物検出用レーザ光３をおおよ
そで探針５の先端近傍に照射し、Ａｒレーザ２側の暗視
野部から光学顕微鏡７で反射光を観察しながらＡｒレー
ザ２と探針５の位置関係を調整する。このとき、第２の
Ｘ−Ｙアクチュエータ６の示す座標を（Ｘ0 ，Ｙ0 ）と
する。なお、顕微鏡７の焦点位置は、試料１上の異物検
出用レーザ光３が反射する位置に予め調整されている。
において、試料１（たとえばシリコンウェハであって、
予め表面異物検査装置によって異物のおおよその存在位
置が観測されている試料）の表面に、Ａｒレーザ２を用
いて異物検出用レーザ光３が照射される。次に、Ｘ−Ｙ
−Ｚ微動素子アクチュエータ４を駆動し、探針５を試料
１の表面位置に接近させる。そして、第２のＸ−Ｙアク
チュエータ６を駆動して異物検出用レーザ光３をおおよ
そで探針５の先端近傍に照射し、Ａｒレーザ２側の暗視
野部から光学顕微鏡７で反射光を観察しながらＡｒレー
ザ２と探針５の位置関係を調整する。このとき、第２の
Ｘ−Ｙアクチュエータ６の示す座標を（Ｘ0 ，Ｙ0 ）と
する。なお、顕微鏡７の焦点位置は、試料１上の異物検
出用レーザ光３が反射する位置に予め調整されている。
【００２５】次に、試料１の表面において観察したい異
物８があると思われる位置（前述の予め観測しておいた
位置）の近傍に異物検出用レーザ光３を照射する。この
とき、光路上に異物８がなければ異物検出用レーザ光３
は試料１の表面において正反射されるので、顕微鏡７を
用いて暗視野部から反射レーザ光１０を観察することは
できない。その場合、第１のＸ−Ｙアクチュエータ１１
を駆動しながら、試料１の表面を暗視野部に配置された
顕微鏡７によって観察する。光路３上に異物８があれ
ば、第１のＸ−Ｙアクチュエータ１１の座標（Ｘ1 ，Ｙ
1 ）において異物８による散乱光１２が観測される（図
１（Ｂ）参照）。
物８があると思われる位置（前述の予め観測しておいた
位置）の近傍に異物検出用レーザ光３を照射する。この
とき、光路上に異物８がなければ異物検出用レーザ光３
は試料１の表面において正反射されるので、顕微鏡７を
用いて暗視野部から反射レーザ光１０を観察することは
できない。その場合、第１のＸ−Ｙアクチュエータ１１
を駆動しながら、試料１の表面を暗視野部に配置された
顕微鏡７によって観察する。光路３上に異物８があれ
ば、第１のＸ−Ｙアクチュエータ１１の座標（Ｘ1 ，Ｙ
1 ）において異物８による散乱光１２が観測される（図
１（Ｂ）参照）。
【００２６】図２は、異物検出用ビーム光３を試料表面
に照射したときに、ビーム光照射領域とそこに存在する
異物８からの散乱光１２を顕微鏡７を用いて暗視野部か
ら観察したときの模式図を示している。図２において、
暗視野部に設置された顕微鏡７の観察視野範囲２Ａが、
試料２上に照射される異物検出用ビーム光３の有する試
料１上のスポット径２Ｂを含むように示されている。す
なわち、図２からわかるように、スポット径２Ｂの内部
にある異物８の存在位置は顕微鏡７による散乱光１２の
観察によって特定することができる。一方、同じスポッ
ト径２Ｂの内部であっても、異物８が存在しない部分は
検出用ビーム光３を完全に正反射させるので、暗視野部
に設置された顕微鏡７では何も観察されない。これらの
ことから、異物８よりはるかに大きいスポット径２Ｂを
有する異物検出用ビーム光３を用いても、暗視野部に設
置された顕微鏡７を用いて異物８による散乱光１２を観
察することができ、その結果として、スポット径２Ｂ内
にある異物の位置を容易に高精度で特定することができ
る。
に照射したときに、ビーム光照射領域とそこに存在する
異物８からの散乱光１２を顕微鏡７を用いて暗視野部か
ら観察したときの模式図を示している。図２において、
暗視野部に設置された顕微鏡７の観察視野範囲２Ａが、
試料２上に照射される異物検出用ビーム光３の有する試
料１上のスポット径２Ｂを含むように示されている。す
なわち、図２からわかるように、スポット径２Ｂの内部
にある異物８の存在位置は顕微鏡７による散乱光１２の
観察によって特定することができる。一方、同じスポッ
ト径２Ｂの内部であっても、異物８が存在しない部分は
検出用ビーム光３を完全に正反射させるので、暗視野部
に設置された顕微鏡７では何も観察されない。これらの
ことから、異物８よりはるかに大きいスポット径２Ｂを
有する異物検出用ビーム光３を用いても、暗視野部に設
置された顕微鏡７を用いて異物８による散乱光１２を観
察することができ、その結果として、スポット径２Ｂ内
にある異物の位置を容易に高精度で特定することができ
る。
【００２７】その後、第１のＸ−Ｙアクチュエータ１１
または第２のＸ−Ｙアクチュエータ６の少なくともいず
れか一方を駆動して試料１を（Ｘ1 −Ｘ0 ，Ｙ1 −
Ｙ0 ）だけ移動（すなわち微小異物８を試料観察位置に
移動）させ、Ｘ−Ｙ−Ｚ微動素子アクチュエータ４を調
整することによって試料表面に探針５を１０-9Ｎの電子
間力（斥力）が加わるように接触させ、原子間力顕微鏡
による三次元像の測定が行なわれる。
または第２のＸ−Ｙアクチュエータ６の少なくともいず
れか一方を駆動して試料１を（Ｘ1 −Ｘ0 ，Ｙ1 −
Ｙ0 ）だけ移動（すなわち微小異物８を試料観察位置に
移動）させ、Ｘ−Ｙ−Ｚ微動素子アクチュエータ４を調
整することによって試料表面に探針５を１０-9Ｎの電子
間力（斥力）が加わるように接触させ、原子間力顕微鏡
による三次元像の測定が行なわれる。
【００２８】ところで、異物８の形が球状でない場合や
試料１に凹凸が存在する場合、異物検出用レーザ光３の
入射方向によっては異物８からの散乱光１２が顕微鏡７
の方向に向かわないために、異物８の明確な観察ができ
ないことがある。たとえば、図３（Ａ）で示されている
状態の試料１に対する異物検出用レーザ光３の入射方向
で顕微鏡によって異物８からの散乱光が十分には観測で
きない場合、図３（Ｂ）に示されているようにロータリ
ーアクチュエータ２１を回転させてＸ−Ｙ−Ｚ微動ステ
ージとともに試料１をＸ−Ｙ面内で回転させる。
試料１に凹凸が存在する場合、異物検出用レーザ光３の
入射方向によっては異物８からの散乱光１２が顕微鏡７
の方向に向かわないために、異物８の明確な観察ができ
ないことがある。たとえば、図３（Ａ）で示されている
状態の試料１に対する異物検出用レーザ光３の入射方向
で顕微鏡によって異物８からの散乱光が十分には観測で
きない場合、図３（Ｂ）に示されているようにロータリ
ーアクチュエータ２１を回転させてＸ−Ｙ−Ｚ微動ステ
ージとともに試料１をＸ−Ｙ面内で回転させる。
【００２９】このとき、Ａｒレーザ２と顕微鏡７はロー
タリーアクチュエータ２１の回転によっては移動しない
ので、試料１に対する異物検出用レーザ光３の入射方向
が変わり、異物８からの散乱光１２が顕微鏡７で観測で
きる状態が得られる。したがって、その後に前述の異物
８と探針５の位置合わせや試料表面の三次元形状の測定
を的確に行なうことが可能となる。
タリーアクチュエータ２１の回転によっては移動しない
ので、試料１に対する異物検出用レーザ光３の入射方向
が変わり、異物８からの散乱光１２が顕微鏡７で観測で
きる状態が得られる。したがって、その後に前述の異物
８と探針５の位置合わせや試料表面の三次元形状の測定
を的確に行なうことが可能となる。
【００３０】図４と図５は、本発明のもう１つの実施例
による原子間力顕微鏡の主要部を概略的な斜視図で示し
ており、図１に示された原子間力顕微鏡と同一の部分に
は同一の参照符号が付されている。図４と図５に示され
た原子間力顕微鏡において、Ａｒレーザ５１からレーザ
光５２が照射される。レーザ光５２は、その光路中に挿
入され得るミラー５３によって光路が切換えられ得る。
による原子間力顕微鏡の主要部を概略的な斜視図で示し
ており、図１に示された原子間力顕微鏡と同一の部分に
は同一の参照符号が付されている。図４と図５に示され
た原子間力顕微鏡において、Ａｒレーザ５１からレーザ
光５２が照射される。レーザ光５２は、その光路中に挿
入され得るミラー５３によって光路が切換えられ得る。
【００３１】まず図４に示されているように、ミラー５
３をレーザ光５２の光路から外せば、レーザ光５２はミ
ラー５４を経由した後に異物検出用レーザ光３として試
料１上に照射される。このとき、カンチレバー１３の撓
みを検出する必要がないので、撓み検出用レーザ光１６
が照射されていなくても問題を生じない。
３をレーザ光５２の光路から外せば、レーザ光５２はミ
ラー５４を経由した後に異物検出用レーザ光３として試
料１上に照射される。このとき、カンチレバー１３の撓
みを検出する必要がないので、撓み検出用レーザ光１６
が照射されていなくても問題を生じない。
【００３２】一方、図５に示されているように、ミラー
５３をレーザ光５２の光路中に挿入すれば、レーザ光５
２はミラー５３で反射され、光度調整用の減光フィルタ
５５を通過した後撓み検出用レーザ光１６としてカンチ
レバー１３上に照射される。このときは、試料１上の異
物からの散乱光を検出する必要はないので、異物検出用
レーザ光が照射されていなくても問題を生じない。
５３をレーザ光５２の光路中に挿入すれば、レーザ光５
２はミラー５３で反射され、光度調整用の減光フィルタ
５５を通過した後撓み検出用レーザ光１６としてカンチ
レバー１３上に照射される。このときは、試料１上の異
物からの散乱光を検出する必要はないので、異物検出用
レーザ光が照射されていなくても問題を生じない。
【００３３】以上のように、図４と図５に示された実施
例においては図１に示された２つのビーム光源２および
１５を１つのレーザ源５１で置き換えることができるの
で、原子間力顕微鏡の構造が簡略化されてコストも低減
され得ることになる。
例においては図１に示された２つのビーム光源２および
１５を１つのレーザ源５１で置き換えることができるの
で、原子間力顕微鏡の構造が簡略化されてコストも低減
され得ることになる。
【００３４】図６は、本発明のさらにもう１つの実施例
による微小異物の検査方法におけるプローブの走査手順
を説明するための試料面上の平面図である。図６の実施
例においては、前述の実施例の場合と同様に異物８の位
置を検出した後に走査型プローブの探針５を走査し、試
料表面の異物８を探査する。このとき、図６（Ａ）に示
されているように、前述の実施例と同様に試料ステージ
を（Ｘ1 −Ｘ0 ，Ｙ1−Ｙ0 ）だけ移動して求めた点６
１から走査６２を開始する。走査６２は、走査の間隔６
３が異物８の大きさ６４に等しいかまたはそれ以下にな
るように設定され、発散する渦巻き状に行なわれる。な
お、異物８の大きさ６４は、予め測定されている異物の
大きさと散乱強度との関係に基づいて、当該測定される
べき異物８からの散乱光を観察したときの光強度から求
められる。
による微小異物の検査方法におけるプローブの走査手順
を説明するための試料面上の平面図である。図６の実施
例においては、前述の実施例の場合と同様に異物８の位
置を検出した後に走査型プローブの探針５を走査し、試
料表面の異物８を探査する。このとき、図６（Ａ）に示
されているように、前述の実施例と同様に試料ステージ
を（Ｘ1 −Ｘ0 ，Ｙ1−Ｙ0 ）だけ移動して求めた点６
１から走査６２を開始する。走査６２は、走査の間隔６
３が異物８の大きさ６４に等しいかまたはそれ以下にな
るように設定され、発散する渦巻き状に行なわれる。な
お、異物８の大きさ６４は、予め測定されている異物の
大きさと散乱強度との関係に基づいて、当該測定される
べき異物８からの散乱光を観察したときの光強度から求
められる。
【００３５】図６（Ａ）において、走査の間隔６３が異
物８の大きさ６４より大きくないので、異物８の近傍に
走査６２が達すれば、必ず異物８の一部を走査６２が横
断し、異物８を探針５で検知できることになる。
物８の大きさ６４より大きくないので、異物８の近傍に
走査６２が達すれば、必ず異物８の一部を走査６２が横
断し、異物８を探針５で検知できることになる。
【００３６】次に、図６（Ｂ）に示されているように、
走査６２が異物８を検知した中点６５からＸ−Ｙ方向に
それぞれ異物の大きさ６４だけ離れた点６６から走査６
７を開始する。走査６７は、必要とする測定精度に併せ
た走査間隔で行なわれ、点６６から点６５方向にＸ−Ｙ
方向のそれぞれ異物の大きさ６４の２倍だけ離れた点６
８まで走査する。なお、図６（Ｂ）においては、図面の
煩雑化を避けるために、走査線６７の中間部分は省略さ
れて示されている。
走査６２が異物８を検知した中点６５からＸ−Ｙ方向に
それぞれ異物の大きさ６４だけ離れた点６６から走査６
７を開始する。走査６７は、必要とする測定精度に併せ
た走査間隔で行なわれ、点６６から点６５方向にＸ−Ｙ
方向のそれぞれ異物の大きさ６４の２倍だけ離れた点６
８まで走査する。なお、図６（Ｂ）においては、図面の
煩雑化を避けるために、走査線６７の中間部分は省略さ
れて示されている。
【００３７】すなわち、図６に示されているように、走
査型プローブで異物８を探査する場合に、異物８の大き
さの情報を活用することによって、素早く確実に異物８
をプローブで検知することができる。
査型プローブで異物８を探査する場合に、異物８の大き
さの情報を活用することによって、素早く確実に異物８
をプローブで検知することができる。
【００３８】図７は、本発明のさらにもう１つの実施例
による微小異物の検査方法における異物と探針との位置
合わせの手順を図解している。図７の実施例において
も、前述の実施例と同様に探針５の位置座標（Ｘ0 ，Ｙ
0 ）と異物８の位置座標（Ｘ1，Ｙ1 ）が測定される。
次に、第１のＸ−Ｙアクチュエータ１１を（Ｘ1 ，
Ｙ1）に移動しかつ第２のＸ−Ｙアクチュエータ６を
（Ｘ0 ，Ｙ0 ）へ移動させ、異物検出用レーザ光３を照
射する。そして、第１のＸ−Ｙアクチュエータ１１を用
いてＸ−Ｙ平面内における走査を行ない、図７（Ａ）に
示されているような異物８からの散乱光１２の強度が最
も高く観測されるように第１のＸ−Ｙアクチュエータ１
１の位置を微調整する。その後、Ｘ−Ｙ−Ｚ微動素子ア
クチュエータ４を駆動して探針５と試料１の表面を接近
させるとともに、第２のＸ−Ｙアクチュエータ６を用い
てＸ−Ｙ面内での走査を行ない、図７（Ｂ）に示されて
いるような探針５からの散乱光７１（異物８からの散乱
光１２が重畳されている）の強度が最も高く観測される
ように第２のＸ−Ｙアクチュエータ６の位置が微調整さ
れる。係る微調整によって探針５と異物８とを正確に近
接させた後に、Ｘ−Ｙ−Ｚ微動素子アクチュエータ４を
駆動して、探針５による異物８の三次元測定が行なわれ
る。
による微小異物の検査方法における異物と探針との位置
合わせの手順を図解している。図７の実施例において
も、前述の実施例と同様に探針５の位置座標（Ｘ0 ，Ｙ
0 ）と異物８の位置座標（Ｘ1，Ｙ1 ）が測定される。
次に、第１のＸ−Ｙアクチュエータ１１を（Ｘ1 ，
Ｙ1）に移動しかつ第２のＸ−Ｙアクチュエータ６を
（Ｘ0 ，Ｙ0 ）へ移動させ、異物検出用レーザ光３を照
射する。そして、第１のＸ−Ｙアクチュエータ１１を用
いてＸ−Ｙ平面内における走査を行ない、図７（Ａ）に
示されているような異物８からの散乱光１２の強度が最
も高く観測されるように第１のＸ−Ｙアクチュエータ１
１の位置を微調整する。その後、Ｘ−Ｙ−Ｚ微動素子ア
クチュエータ４を駆動して探針５と試料１の表面を接近
させるとともに、第２のＸ−Ｙアクチュエータ６を用い
てＸ−Ｙ面内での走査を行ない、図７（Ｂ）に示されて
いるような探針５からの散乱光７１（異物８からの散乱
光１２が重畳されている）の強度が最も高く観測される
ように第２のＸ−Ｙアクチュエータ６の位置が微調整さ
れる。係る微調整によって探針５と異物８とを正確に近
接させた後に、Ｘ−Ｙ−Ｚ微動素子アクチュエータ４を
駆動して、探針５による異物８の三次元測定が行なわれ
る。
【００３９】このように図７の実施例においては、異物
８と探針５の位置座標を利用した位置合わせの後に、再
度異物検出用レーザ光３を利用して位置の微調整が行な
われるので、異物８と探針５のずれが最小にされ、測定
時間の減少とさらに確実な異物８の三次元測定が可能と
なる。
８と探針５の位置座標を利用した位置合わせの後に、再
度異物検出用レーザ光３を利用して位置の微調整が行な
われるので、異物８と探針５のずれが最小にされ、測定
時間の減少とさらに確実な異物８の三次元測定が可能と
なる。
【００４０】図８は、本発明のさらにもう１つの実施例
による微小異物の検査方法における異物と探針との位置
合わせの手順を図解している。図８の実施例において
は、まず任意の第１の異物８について前述の実施例と同
様にして走査型プローブの探針５に関する第２のＸ−Ｙ
アクチュエータ６の位置座標（Ｘ0 ，Ｙ0 ）と異物８に
関する第１のＸ−Ｙアクチュエータ１１の位置座標（Ｘ
1 ，Ｙ1 ）が求められる。そして、図８（Ａ）に示され
ているように、第１または第２のＸ−Ｙアクチュエータ
１１または６を駆動して試料１を（Ｘ1 −Ｘ0 ，Ｙ1 −
Ｙ0 ）だけ移動させることによって異物８を観察位置に
移動させ、図８（Ｂ）に示されているように探針５によ
る探査の中心点６１が定められる。このとき、探針５で
異物８を探査する範囲の中心点６１と異物８の座標の差
を（ΔＸ0 ，ΔＹ0 ）とする。
による微小異物の検査方法における異物と探針との位置
合わせの手順を図解している。図８の実施例において
は、まず任意の第１の異物８について前述の実施例と同
様にして走査型プローブの探針５に関する第２のＸ−Ｙ
アクチュエータ６の位置座標（Ｘ0 ，Ｙ0 ）と異物８に
関する第１のＸ−Ｙアクチュエータ１１の位置座標（Ｘ
1 ，Ｙ1 ）が求められる。そして、図８（Ａ）に示され
ているように、第１または第２のＸ−Ｙアクチュエータ
１１または６を駆動して試料１を（Ｘ1 −Ｘ0 ，Ｙ1 −
Ｙ0 ）だけ移動させることによって異物８を観察位置に
移動させ、図８（Ｂ）に示されているように探針５によ
る探査の中心点６１が定められる。このとき、探針５で
異物８を探査する範囲の中心点６１と異物８の座標の差
を（ΔＸ0 ，ΔＹ0 ）とする。
【００４１】次に、図８（Ｃ）に示されているような任
意の第２の異物８１の測定を行なう際に、前述の実施例
と同様に異物８１に関する第１のＸ−Ｙアクチュエータ
１１の位置座標（Ｘ2 ，Ｙ2 ）が求められる。そして、
第１または第２のＸ−Ｙアクチュエータ１１または６を
用いて、試料１が（Ｘ2 −Ｘ0 −ΔＸ0 ，Ｙ2 −Ｙ0−
ΔＹ0 ）だけ移動させられる。すなわち、図８の実施例
によれば、最初に測定される任意の異物に関して上述の
座標差（ΔＸ0 ，ΔＹ0 ）が求められて、２回目以降の
任意の異物と探針５との位置合わせにおいてはその座標
差（ΔＸ0 ，ΔＹ0 ）が補正されるので、２回目以降の
異物について探針と異物との位置合わせを迅速に行なう
ことができる。
意の第２の異物８１の測定を行なう際に、前述の実施例
と同様に異物８１に関する第１のＸ−Ｙアクチュエータ
１１の位置座標（Ｘ2 ，Ｙ2 ）が求められる。そして、
第１または第２のＸ−Ｙアクチュエータ１１または６を
用いて、試料１が（Ｘ2 −Ｘ0 −ΔＸ0 ，Ｙ2 −Ｙ0−
ΔＹ0 ）だけ移動させられる。すなわち、図８の実施例
によれば、最初に測定される任意の異物に関して上述の
座標差（ΔＸ0 ，ΔＹ0 ）が求められて、２回目以降の
任意の異物と探針５との位置合わせにおいてはその座標
差（ΔＸ0 ，ΔＹ0 ）が補正されるので、２回目以降の
異物について探針と異物との位置合わせを迅速に行なう
ことができる。
【００４２】図９は、本発明のさらにもう１つの実施例
による原子間力顕微鏡の主要部を概略的に示す斜視図で
ある。図９の実施例における特徴は試料表面に印を付け
るためのレーザ源９１が設けられていることであり、図
１に示された原子間力顕微鏡と同一の部分には同一の参
照符号が付されている。
による原子間力顕微鏡の主要部を概略的に示す斜視図で
ある。図９の実施例における特徴は試料表面に印を付け
るためのレーザ源９１が設けられていることであり、図
１に示された原子間力顕微鏡と同一の部分には同一の参
照符号が付されている。
【００４３】図９に示されているような原子間力顕微鏡
においては、試料１（たとえばシリコンウェハであっ
て、表面異物検査装置を用いて異物のおおよその存在位
置が観測されている試料）の表面にＡｒレーザ２を用い
て異物検出用レーザ光５が照射される。次に、試料１の
任意の既知の位置に印字レーザ９１を用いて原点印を付
け、Ａｒレーザ２を動かすことによってレーザ光３がそ
の原点印に照射されるように調整する。すなわち、Ａｒ
レーザ２からのレーザ光３が照射される試料位置に、印
字レーザ９１によって原点印が付けられるのである。レ
ーザ光３が原点印上に一致すれば、散乱光が光学顕微鏡
７によって観測される。
においては、試料１（たとえばシリコンウェハであっ
て、表面異物検査装置を用いて異物のおおよその存在位
置が観測されている試料）の表面にＡｒレーザ２を用い
て異物検出用レーザ光５が照射される。次に、試料１の
任意の既知の位置に印字レーザ９１を用いて原点印を付
け、Ａｒレーザ２を動かすことによってレーザ光３がそ
の原点印に照射されるように調整する。すなわち、Ａｒ
レーザ２からのレーザ光３が照射される試料位置に、印
字レーザ９１によって原点印が付けられるのである。レ
ーザ光３が原点印上に一致すれば、散乱光が光学顕微鏡
７によって観測される。
【００４４】次に、試料１の表面において観測したい異
物８があると思われる位置（前述の予め観測しておいた
位置）の近傍に異物検出用レーザ光３が照射されるよう
に第１のＸ−Ｙアクチュエータ１１が駆動される。この
とき、レーザ光３の光路上に異物８がなければ異物検査
用レーザ光３は試料１の表面において正反射されるの
で、暗視野部から光学顕微鏡７によって反射レーザ１０
を観察することができない。その場合、第１のＸ−Ｙア
クチュエータ１１を駆動しながら、試料１の表面が暗視
野部に配置された光学顕微鏡７によって同様に観察さ
れ、レーザ光３の光路上に異物８が存在すれば、第１の
Ｘ−Ｙアクチュエータ１１の座標（Ｘ1 ，Ｙ 1 ）におい
て散乱光１２が観測される（図１（Ｂ）参照）。
物８があると思われる位置（前述の予め観測しておいた
位置）の近傍に異物検出用レーザ光３が照射されるよう
に第１のＸ−Ｙアクチュエータ１１が駆動される。この
とき、レーザ光３の光路上に異物８がなければ異物検査
用レーザ光３は試料１の表面において正反射されるの
で、暗視野部から光学顕微鏡７によって反射レーザ１０
を観察することができない。その場合、第１のＸ−Ｙア
クチュエータ１１を駆動しながら、試料１の表面が暗視
野部に配置された光学顕微鏡７によって同様に観察さ
れ、レーザ光３の光路上に異物８が存在すれば、第１の
Ｘ−Ｙアクチュエータ１１の座標（Ｘ1 ，Ｙ 1 ）におい
て散乱光１２が観測される（図１（Ｂ）参照）。
【００４５】そこで、第１のＸ−Ｙアクチュエータ１１
を（ΔＸ1 ，ΔＹ1 ）だけ移動させて、印字レーザ９１
によって試料１の表面に原点印以外の第２の印を付け
る。
を（ΔＸ1 ，ΔＹ1 ）だけ移動させて、印字レーザ９１
によって試料１の表面に原点印以外の第２の印を付け
る。
【００４６】すなわち、図９に示された実施例において
は、微小異物の近傍に印字レーザ９１を用いて原点印と
第２の印を付けることにより、同一の微小異物を何回で
も容易に検知することが可能となり、また、他の走査型
電子顕微鏡（ＳＥＭ）などの観測装置に試料を移した後
でも同一の異物を容易に検知することが可能となる。
は、微小異物の近傍に印字レーザ９１を用いて原点印と
第２の印を付けることにより、同一の微小異物を何回で
も容易に検知することが可能となり、また、他の走査型
電子顕微鏡（ＳＥＭ）などの観測装置に試料を移した後
でも同一の異物を容易に検知することが可能となる。
【００４７】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、試料表面
の凹凸や微小異物の形状にかかわらずその異物を的確に
検出して三次元像を測定し得る走査型プローブ顕微鏡を
提供することができる。また、測定されるべき異物と探
針との位置合わせを迅速かつ確実になし得る走査型プロ
ーブ顕微鏡とそれを用いた微小異物の検査方法を提供す
ることができる。
の凹凸や微小異物の形状にかかわらずその異物を的確に
検出して三次元像を測定し得る走査型プローブ顕微鏡を
提供することができる。また、測定されるべき異物と探
針との位置合わせを迅速かつ確実になし得る走査型プロ
ーブ顕微鏡とそれを用いた微小異物の検査方法を提供す
ることができる。
【図１】 本発明の一実施例による原子間力顕微鏡の主
要部を示す図である。
要部を示す図である。
【図２】 異物検出用ビーム光と異物からの散乱光およ
び光学顕微鏡による観察領域の関係を示す平面図であ
る。
び光学顕微鏡による観察領域の関係を示す平面図であ
る。
【図３】 図１の実施例におけるロータリーアクチュエ
ータの機能を説明するための斜視図である。
ータの機能を説明するための斜視図である。
【図４】 本発明のもう１つの実施例による原子間力顕
微鏡の主要部を示す斜視図である。
微鏡の主要部を示す斜視図である。
【図５】 図４に示された原子間力顕微鏡の異なる状態
を示す斜視図である。
を示す斜視図である。
【図６】 本発明のさらにもう１つの実施例による微小
異物の測定手順を説明するための平面図である。
異物の測定手順を説明するための平面図である。
【図７】 本発明のさらにもう１つの実施例による微小
異物の測定方法の手順を説明するための側面図である。
異物の測定方法の手順を説明するための側面図である。
【図８】 本発明のさらにもう１つの実施例による微小
異物の測定方法の手順を説明するための図である。
異物の測定方法の手順を説明するための図である。
【図９】 本発明のさらにもう１つの実施例による原子
間力顕微鏡の主要部を示す概略的な斜視図である。
間力顕微鏡の主要部を示す概略的な斜視図である。
【図１０】 従来の原子間力顕微鏡の主要部を示す斜視
図である。
図である。
１ 試料、２ Ａｒレーザ、３ 異物検出用レーザ光、
４ Ｘ−Ｙ−Ｚ微動素子アクチュエータ、５ 探針、６
第２のＸ−Ｙアクチュエータ、７ 光学顕微鏡、８
微小異物 １０ 異物検出用レーザ光３の正反射光、１
１ 第１のＸ−Ｙアクチュエータ、１２ 異物８からの
散乱光、１３ カンチレバー、１４ ＡＦＭ制御系、１
５ カンチレバー１３の撓み測定用レーザ光源、１７
光検知器、２１ ロータリーアクチュエータ、５１ 異
物検出用およびカンチレバー撓み測定用のレーザ源、５
２ レーザ源５１からのビーム光、５３，５４ ミラ
ー、５５ 減光フィルタ、６１ 探針による探査の中心
点、６２ 走査線、６３ 走査線の間隔、６４ 異物の
大きさ、６５ 走査線６２が異物を横切る中点、６６三
次元形状測定用の走査の開始点、６７ 三次元形状測定
用の走査線、６８三次元形状測定用の走査線の終了点、
７１ 探針からの散乱光、８１ 任意の２番目に観測さ
れる異物、９１ 印字用レーザ。
４ Ｘ−Ｙ−Ｚ微動素子アクチュエータ、５ 探針、６
第２のＸ−Ｙアクチュエータ、７ 光学顕微鏡、８
微小異物 １０ 異物検出用レーザ光３の正反射光、１
１ 第１のＸ−Ｙアクチュエータ、１２ 異物８からの
散乱光、１３ カンチレバー、１４ ＡＦＭ制御系、１
５ カンチレバー１３の撓み測定用レーザ光源、１７
光検知器、２１ ロータリーアクチュエータ、５１ 異
物検出用およびカンチレバー撓み測定用のレーザ源、５
２ レーザ源５１からのビーム光、５３，５４ ミラ
ー、５５ 減光フィルタ、６１ 探針による探査の中心
点、６２ 走査線、６３ 走査線の間隔、６４ 異物の
大きさ、６５ 走査線６２が異物を横切る中点、６６三
次元形状測定用の走査の開始点、６７ 三次元形状測定
用の走査線、６８三次元形状測定用の走査線の終了点、
７１ 探針からの散乱光、８１ 任意の２番目に観測さ
れる異物、９１ 印字用レーザ。
フロントページの続き (72)発明者 前川 敦子 兵庫県伊丹市瑞原４丁目１番地 三菱電機 株式会社北伊丹製作所内 (72)発明者 平井 政和 兵庫県伊丹市瑞原４丁目１番地 三菱電機 株式会社北伊丹製作所内 (72)発明者 木村 泰広 兵庫県伊丹市瑞原４丁目１番地 三菱電機 株式会社北伊丹製作所内 (72)発明者 深川 啓 兵庫県伊丹市東有岡４−42−８ 株式会社 エルテック内 (72)発明者 関根 正廣 兵庫県伊丹市瑞原４丁目１番地 三菱電機 株式会社北伊丹製作所内
Claims (8)
- 【請求項１】 試料を探針に近接せしめて前記試料に対
して前記探針を相対的に微小走査させるＸ−Ｙ−Ｚ微動
素子アクチュエータと、 前記試料の表面の微小異物を検出するための異物検出用
ビーム光の光源と、 前記異物検出用ビーム光の前記微小異物による散乱光を
検出するための散乱光検出器と、 前記試料表面の微小異物の存在位置を決定するための第
１のＸ−Ｙアクチュエータと、 前記探針の位置を決定するための第２のＸ−Ｙアクチュ
エータと、 前記試料をＸ−Ｙ平面内で回転させるためのロータリー
アクチュエータとを備えたことを特徴とする試料表面の
三次元像を測定するための走査型プローブ顕微鏡。 - 【請求項２】 試料を探針に近接せしめて前記試料に対
して前記探針を相対的に微小走査させるＸ−Ｙ−Ｚ微動
素子アクチュエータと、前記試料の表面の微小異物を検
出するための異物検出用ビーム光の光源と、前記異物検
出用ビーム光の前記微小異物による散乱光を検出するた
めの散乱光検出器と、前記試料表面の微小異物の存在位
置を決定するための第１のＸ−Ｙアクチュエータと、前
記探針の位置を決定するための第２のＸ−Ｙアクチュエ
ータと、前記試料をＸ−Ｙ平面内で回転させるためのロ
ータリーアクチュエータとを備えた走査型プローブ顕微
鏡において、 前記異物検出用ビーム光の入射方向と前記微小異物の形
状と前記散乱光検出器の位置との関係から、前記散乱光
検出器が前記微小異物からの散乱光を十分には検出し得
ない場合に、 前記ロータリーアクチュエータを駆動させ、 前記散乱光検出器は前記微小異物からの散乱光を十分に
検出し得る状態になったときに前記ロータリーアクチュ
エータを停止させ、 その後に、前記試料表面の三次元像が測定されることを
特徴とする微小異物の検査方法。 - 【請求項３】 試料を探針に近接せしめて前記試料に対
して前記探針を相対的に微小走査させ得るＸ−Ｙ−Ｚ微
動素子アクチュエータと、 前記試料の表面の微小異物を検出するための異物検出用
ビーム光の光源と、 前記異物検出用ビーム光の前記微小異物による散乱光を
検出するための散乱光検出器と、 前記試料表面の微小異物の存在位置を決定するための第
１のＸ−Ｙアクチュエータと、 前記探針の位置を決定するための第２のＸ−Ｙアクチュ
エータと、 前記探針を支持するカンチレバーと、 前記カンチレバーの撓みを検出するための撓み検出用ビ
ーム光の光源および撓み検出用ビーム光検出器と、 ミラー手段とを備え、 前記異物検出用ビーム光源と前記撓み検出用ビーム光源
として同一の光源が用いられ、 前記ミラー手段は前記同一光源から射出されたビーム光
を前記異物検出用ビーム光または前記撓み検出用ビーム
光として切換えるように働くことを特徴とする試料表面
の三次元像を測定するための走査型プローブ顕微鏡。 - 【請求項４】 試料を探針に近接せしめて前記試料に対
して前記探針を相対的に微小走査させ得るＸ−Ｙ−Ｚ微
動素子アクチュエータと、前記試料の表面の微小異物を
検出するための異物検出用ビーム光の光源と、前記異物
検出用ビーム光の前記微小異物による散乱光を検出する
ための散乱光検出器と、前記試料表面の微小異物の存在
位置を決定するための第１のＸ−Ｙアクチュエータと、
前記探針の位置を決定するための第２のＸ−Ｙアクチュ
エータとを備えた走査型プローブ顕微鏡において、 前記散乱光検出器から得られた情報から前記微小異物の
大きさを推定し、 前記第１および第２のＸ−Ｙアクチュエータから得られ
る前記微小異物と前記探針との位置情報に基づいて前記
微小異物と前記探針を接近させ、 前記探針を螺旋状に発散するように走査させ、このとき
走査線の間隔は前記微小異物の前記推定された大きさ以
下になるように設定し、 前記螺旋状の走査によって前記微小異物が検知された後
は、その検知の中心点から少なくとも前記微小異物の大
きさ以上の半径を含む領域を必要な精度に対応した密な
走査間隔で探針による三次元像の測定を行なうことを特
徴とする微小異物の検査方法。 - 【請求項５】 試料を探針に近接せしめて前記試料に対
して前記探針を相対的に微小走査させ得るＸ−Ｙ−Ｚ微
動素子アクチュエータと、前記試料の表面の微小異物を
検出するための異物検出用ビーム光の光源と、前記異物
検出用ビーム光の前記微小異物による散乱光を検出する
ための散乱光検出器と、前記試料表面の微小異物の存在
位置を決定するための第１のＸ−Ｙアクチュエータと、
前記探針の位置を決定するための第２のＸ−Ｙアクチュ
エータとを備えた走査型プローブ顕微鏡において、 前記第１および第２のＸ−Ｙアクチュエータから得られ
る位置情報に基づいて前記第１と第２のＸ−Ｙアクチュ
エータの少なくとも一方を駆動することによって前記微
小異物と前記探針を水平面方向において接近させ、 前記散乱光検出器によって検出される前記微小異物から
の散乱光の強度が最も高くなるように、前記第１のＸ−
Ｙアクチュエータによって微小異物の位置をさらに微調
整し、 前記Ｘ−Ｙ−Ｚ微動素子アクチュエータを駆動して前記
微小異物と前記探針を垂直方向に接近させ、 前記探針からの散乱光が前記散乱光検出器によって最も
高い強度で観測されるように、前記第２のＸ−Ｙアクチ
ュエータで前記探針の位置をさらに微調整することによ
って正確かつ迅速に前記微小異物と前記探針の位置合わ
せをし、その後に前記探針の走査による前記試料表面の
三次元像を測定することを特徴とする微小異物の検査方
法。 - 【請求項６】 試料を探針に近接せしめて前記試料に対
して前記探針を相対的に微小走査させ得るＸ−Ｙ−Ｚ微
動素子アクチュエータと、前記試料の表面の微小異物を
検出するための異物検出用ビーム光の光源と、前記異物
検出用ビーム光の前記微小異物による散乱光を検出する
ための散乱光検出器と、前記試料表面の微小異物の存在
位置を決定するための第１のＸ−Ｙアクチュエータと、
前記探針の位置を決定するための第２のＸ−Ｙアクチュ
エータを備えた走査型プローブ顕微鏡において、 前記第１のＸ−Ｙアクチュエータにおいて任意の第１の
微小異物の位置座標（Ｘ1 ，Ｙ1 ）を求め、 前記第２のＸ−Ｙアクチュエータにおいて前記探針の位
置座標（Ｘ0 ，Ｙ0 ）を求め、 前記第１と第２のＸ−Ｙアクチュエータの少なくとも一
方を駆動することによって前記第１の微小異物と前記探
針との位置を相対的に座標差（Ｘ1 −Ｘ0 ，Ｙ 1 −
Ｙ0 ）だけ移動させることによって前記第１の微小異物
と前記探針とを近接させ、 前記探針を走査して前記第１の微小異物を探査し、 前記第１の微小異物と前記探針との前記近接点の座標と
前記探査によって得られた微小異物点の座標との座標差
を（ΔＸ0 ，ΔＹ0 ）と定め、 次に前記第１のＸ−Ｙアクチュエータにおいて任意の第
２の微小異物の位置座標（Ｘ2 ，Ｙ2 ）を求め、 前記第１と第２のＸ−Ｙアクチュエータの少なくとも一
方を駆動することによって前記第２の微小異物と前記探
針との位置を相対的に（Ｘ2 −Ｘ0 −ΔＸ0 ，Ｙ2 −Ｙ
0 −ΔＹ0 ）だけ移動させることによって前記第２の微
小異物を前記探針による探査の中心近傍に迅速に位置決
めし得ることを特徴とする微小異物の検査方法。 - 【請求項７】 試料を探針に近接せしめて前記試料に対
して前記探針を相対的に微小走査させ得るＸ−Ｙ−Ｚ微
動素子アクチュエータと、前記試料の表面の微小異物を
検出するための異物検出用ビーム光の光源と、前記異物
検出用ビーム光の前記微小異物による散乱光を検出する
ための散乱光検出器と、 前記試料表面の微小異物の存在位置を決定するための第
１のＸ−Ｙアクチュエータと、前記探針の位置を決定す
るための第２のＸ−Ｙアクチュエータと、 試料表面に印を付けるためのレーザ源を備えたことを特
徴とする試料表面の三次元像を測定するための走査型プ
ローブ顕微鏡。 - 【請求項８】 試料を探針に近接せしめて前記試料に対
して前記探針を相対的に微小走査させ得るＸ−Ｙ−Ｚ微
動素子アクチュエータと、前記試料の表面の微小異物を
検出するための異物検出用ビーム光の光源と、前記異物
検出用ビーム光の前記微小異物による散乱光を検出する
ための散乱光検出器と、前記試料表面の微小異物の存在
位置を決定するための第１のＸ−Ｙアクチュエータと、
前記探針の位置を決定するための第２のＸ−Ｙアクチュ
エータと、試料表面に印を付けるためのレーザ源を備え
た走査型プローブ顕微鏡において、 前記試料上の任意の既知の位置を原点として前記レーザ
ビームを用いて第１の印を形成し、 発見された微小異物の位置座標を前記原点を基準として
（Ｘ1 ，Ｙ1 ）と定め、 前記微小異物から微小距離（ΔＸ1 ，ΔＹ1 ）だけ離れ
た位置において前記レーザビームを用いて第２の印を形
成し、 その後は、前記第１と第２の印を利用して同一の前記微
小異物を容易に発見し得ることを特徴とする微小異物の
検査方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22656994A JPH0894643A (ja) | 1994-09-21 | 1994-09-21 | 走査型プローブ顕微鏡およびそれを用いた微小異物の検査方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22656994A JPH0894643A (ja) | 1994-09-21 | 1994-09-21 | 走査型プローブ顕微鏡およびそれを用いた微小異物の検査方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0894643A true JPH0894643A (ja) | 1996-04-12 |
Family
ID=16847225
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22656994A Withdrawn JPH0894643A (ja) | 1994-09-21 | 1994-09-21 | 走査型プローブ顕微鏡およびそれを用いた微小異物の検査方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0894643A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005292136A (ja) * | 2004-03-30 | 2005-10-20 | General Electric Co <Ge> | 多重解像度検査システム及びその動作方法 |
| WO2006054631A1 (ja) * | 2004-11-17 | 2006-05-26 | Pioneer Corporation | 記録媒体、記録装置及び方法、再生装置及び方法、並びにコンピュータプログラム |
| JP2015040785A (ja) * | 2013-08-22 | 2015-03-02 | 株式会社東芝 | 走査型プローブ顕微鏡 |
| JP2015175626A (ja) * | 2014-03-13 | 2015-10-05 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 走査型プローブ顕微鏡 |
-
1994
- 1994-09-21 JP JP22656994A patent/JPH0894643A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005292136A (ja) * | 2004-03-30 | 2005-10-20 | General Electric Co <Ge> | 多重解像度検査システム及びその動作方法 |
| WO2006054631A1 (ja) * | 2004-11-17 | 2006-05-26 | Pioneer Corporation | 記録媒体、記録装置及び方法、再生装置及び方法、並びにコンピュータプログラム |
| JP2015040785A (ja) * | 2013-08-22 | 2015-03-02 | 株式会社東芝 | 走査型プローブ顕微鏡 |
| US9410983B2 (en) | 2013-08-22 | 2016-08-09 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Scanning probe microscope |
| JP2015175626A (ja) * | 2014-03-13 | 2015-10-05 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 走査型プローブ顕微鏡 |
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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: 20020115 |