JPH09304403A - 走査型プローブ顕微鏡 - Google Patents
走査型プローブ顕微鏡Info
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- JPH09304403A JPH09304403A JP8124661A JP12466196A JPH09304403A JP H09304403 A JPH09304403 A JP H09304403A JP 8124661 A JP8124661 A JP 8124661A JP 12466196 A JP12466196 A JP 12466196A JP H09304403 A JPH09304403 A JP H09304403A
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- sample
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01Q—SCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
- G01Q30/00—Auxiliary means serving to assist or improve the scanning probe techniques or apparatus, e.g. display or data processing devices
- G01Q30/02—Non-SPM analysing devices, e.g. SEM [Scanning Electron Microscope], spectrometer or optical microscope
- G01Q30/025—Optical microscopes coupled with SPM
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】ステージにより試料が移動される際に探針が試
料に接触することのない走査型プローブ顕微鏡を提供す
る。 【解決手段】ベース１２の上には試料２４を載置するス
テージ１６が設けられている。ベース１２にはアーチ１
４が固定されており、その中央部には光学顕微鏡部３０
と探針ユニット４０が共に上下方向に移動可能に設けら
れている。探針ユニット４０は、自由端に探針４４を備
えるカンチレバー４２と、これを三次元的に走査するス
キャナー４６を有している。対物レンズ３２の光軸と探
針４４の軸は間隔Ｄを置いて位置している。装置は、光
学顕微鏡部３０と探針ユニット４０の上下方向の所定の
位置関係を検知する位置センサー５０を有している。こ
の位置関係は、例えば、光学顕微鏡部３０が合焦状態に
あるとき、探針先端と試料表面が所定の間隔（通常数十
μｍ）となる状態である。
料に接触することのない走査型プローブ顕微鏡を提供す
る。 【解決手段】ベース１２の上には試料２４を載置するス
テージ１６が設けられている。ベース１２にはアーチ１
４が固定されており、その中央部には光学顕微鏡部３０
と探針ユニット４０が共に上下方向に移動可能に設けら
れている。探針ユニット４０は、自由端に探針４４を備
えるカンチレバー４２と、これを三次元的に走査するス
キャナー４６を有している。対物レンズ３２の光軸と探
針４４の軸は間隔Ｄを置いて位置している。装置は、光
学顕微鏡部３０と探針ユニット４０の上下方向の所定の
位置関係を検知する位置センサー５０を有している。こ
の位置関係は、例えば、光学顕微鏡部３０が合焦状態に
あるとき、探針先端と試料表面が所定の間隔（通常数十
μｍ）となる状態である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、大型の試料の観察
に適している走査型プローブ顕微鏡に関する。
に適している走査型プローブ顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】走査型プローブ顕微鏡は、試料表面の凹
凸をはじめ、色々な特性（電界分布や導電率分布等）を
原子レベルの分解能で調べることのできる装置であり、
なかでも走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）と原子間力顕
微鏡（ＡＦＭ）がよく知られている。走査型プローブ顕
微鏡は、その名の通りプローブ（探針）を有し、測定の
際には探針を試料表面の近傍に配置し、探針先端と試料
表面の間の距離を制御しながら探針を試料の表面に沿っ
て走査する。
凸をはじめ、色々な特性（電界分布や導電率分布等）を
原子レベルの分解能で調べることのできる装置であり、
なかでも走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）と原子間力顕
微鏡（ＡＦＭ）がよく知られている。走査型プローブ顕
微鏡は、その名の通りプローブ（探針）を有し、測定の
際には探針を試料表面の近傍に配置し、探針先端と試料
表面の間の距離を制御しながら探針を試料の表面に沿っ
て走査する。
【０００３】初期の走査型プローブ顕微鏡では、探針と
試料の間の走査は、圧電アクチュエーターを用いて試料
を移動させることにより行なっていた。圧電アクチュエ
ーターの走査範囲は高々数十μｍ平方であるため、試料
は小さいものに限られていた。
試料の間の走査は、圧電アクチュエーターを用いて試料
を移動させることにより行なっていた。圧電アクチュエ
ーターの走査範囲は高々数十μｍ平方であるため、試料
は小さいものに限られていた。
【０００４】走査型プローブ顕微鏡は、その分解能の高
さから半導体基板の検査に適しており、８インチシリコ
ンウェハー等の大型試料上の所望の箇所を必要に応じて
観察できるものが望まれていた。
さから半導体基板の検査に適しており、８インチシリコ
ンウェハー等の大型試料上の所望の箇所を必要に応じて
観察できるものが望まれていた。
【０００５】この要望に応えるものとして、試料の側で
なく探針の側を移動させることによって、探針と試料の
間の走査を行なう構成の走査型プローブ顕微鏡が提案さ
れている。この構成では、走査や制御のためのアクチュ
エーターは、試料の上方に支持される探針の側に設けら
れているため、試料を載置するステージには何等制約が
なくなる。これにより、ステージに大型のものが使用で
きるようになり、その結果、試料を大きく移動させるこ
とが可能となる。探針による観察は、ステージを操作し
て、試料の観察したい箇所を探針の下に持って来て行な
われる。
なく探針の側を移動させることによって、探針と試料の
間の走査を行なう構成の走査型プローブ顕微鏡が提案さ
れている。この構成では、走査や制御のためのアクチュ
エーターは、試料の上方に支持される探針の側に設けら
れているため、試料を載置するステージには何等制約が
なくなる。これにより、ステージに大型のものが使用で
きるようになり、その結果、試料を大きく移動させるこ
とが可能となる。探針による観察は、ステージを操作し
て、試料の観察したい箇所を探針の下に持って来て行な
われる。
【０００６】走査型プローブ顕微鏡は分解能が非常に高
いため、観察箇所を特定する際などの（原子レベルの分
解能に比べて）大雑把な観察には適していない。このた
め大抵は大雑把な観察のために光学顕微鏡が組み込まれ
る。通常、光学顕微鏡は、その光軸が探針と同軸になる
ように組み込まれ、観察箇所と探針は同一視野内に位置
する。これにより、探針を観察箇所に配置することが容
易に行なえる。
いため、観察箇所を特定する際などの（原子レベルの分
解能に比べて）大雑把な観察には適していない。このた
め大抵は大雑把な観察のために光学顕微鏡が組み込まれ
る。通常、光学顕微鏡は、その光軸が探針と同軸になる
ように組み込まれ、観察箇所と探針は同一視野内に位置
する。これにより、探針を観察箇所に配置することが容
易に行なえる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ステージを操作して観
察箇所を移動させる際には、試料の凹凸やステージの傾
斜やステージの移動にともなう上下動等によって、探針
先端と試料表面の間の距離は大きく変動することが予想
される。従って、ステージによって試料を移動させる際
には、探針と試料の接触を避けるため、予め探針は所定
量だけ上方に退避される。
察箇所を移動させる際には、試料の凹凸やステージの傾
斜やステージの移動にともなう上下動等によって、探針
先端と試料表面の間の距離は大きく変動することが予想
される。従って、ステージによって試料を移動させる際
には、探針と試料の接触を避けるため、予め探針は所定
量だけ上方に退避される。
【０００８】しかしながら、光学顕微鏡の光軸を探針と
同軸に組み込んだ走査型プローブ顕微鏡では、探針の上
方には光学顕微鏡の対物レンズが位置するため、探針の
退避量は対物レンズの作動距離の制約を受けてしまう。
このため、探針の退避量は対物レンズの作動距離よりも
大きくすることはできず、その退避量は必ずしも安全な
量といえない。
同軸に組み込んだ走査型プローブ顕微鏡では、探針の上
方には光学顕微鏡の対物レンズが位置するため、探針の
退避量は対物レンズの作動距離の制約を受けてしまう。
このため、探針の退避量は対物レンズの作動距離よりも
大きくすることはできず、その退避量は必ずしも安全な
量といえない。
【０００９】また、特開平７−１９０７５３号は、光学
顕微鏡内に配置された合焦検出センサーを含むオートフ
ォーカス機構を備えた走査型プローブ顕微鏡を開示して
いる。この装置では、ステージにより試料を移動させる
際、オートフォーカス機構を用いて合焦状態を維持し、
その際に対物レンズと一緒に探針を移動させて、探針先
端と試料表面の間隔を一定に保ち、これにより探針と試
料の接触を避けている。 合焦検出センサーは、対物レ
ンズを通して試料表面に光を照射し、その反射光に基づ
いて合焦状態を検知しており、探針は対物レンズと試料
の間に配置されているため、探針は必然的に合焦検出セ
ンサーの光を部分的にではあるが遮ってしまう。これは
オートフォーカス機構の良好な動作を邪魔する要因に成
り兼ねず、このような探針の存在は好ましくないものと
いえる。
顕微鏡内に配置された合焦検出センサーを含むオートフ
ォーカス機構を備えた走査型プローブ顕微鏡を開示して
いる。この装置では、ステージにより試料を移動させる
際、オートフォーカス機構を用いて合焦状態を維持し、
その際に対物レンズと一緒に探針を移動させて、探針先
端と試料表面の間隔を一定に保ち、これにより探針と試
料の接触を避けている。 合焦検出センサーは、対物レ
ンズを通して試料表面に光を照射し、その反射光に基づ
いて合焦状態を検知しており、探針は対物レンズと試料
の間に配置されているため、探針は必然的に合焦検出セ
ンサーの光を部分的にではあるが遮ってしまう。これは
オートフォーカス機構の良好な動作を邪魔する要因に成
り兼ねず、このような探針の存在は好ましくないものと
いえる。
【００１０】本発明は、このような事情を考慮して成さ
れたものであり、その目的は、ステージにより試料を移
動させる際に、探針が試料に接触することのないように
探針を十分に退避させることのでき、しかも探針による
測定の際には探針を試料に安全に速やかに接近させるこ
とのできる走査型プローブ顕微鏡を提供することであ
る。
れたものであり、その目的は、ステージにより試料を移
動させる際に、探針が試料に接触することのないように
探針を十分に退避させることのでき、しかも探針による
測定の際には探針を試料に安全に速やかに接近させるこ
とのできる走査型プローブ顕微鏡を提供することであ
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明による走査型プロ
ーブ顕微鏡は、試料を二次元的に移動可能に載置するス
テージ手段と、探針とこれを三次元的に走査する走査手
段とを含む探針ユニットと、試料表面に垂直な方向に関
する探針ユニットの位置を制御する位置制御手段と、対
物レンズを通して試料表面を光学的に観察する観察光学
系と、試料表面に垂直な方向に関する探針ユニットと観
察光学系の間の予め定めた所定の位置関係を検知する位
置センサーとを有し、探針ユニットと観察光学系は探針
の軸と対物レンズの軸が所定の距離離れて位置してお
り、ステージ手段は、観察光学系により観察箇所が決定
された後に、試料を所定の距離移動させ、観察箇所を探
針の真下に配置し、位置制御手段は、ステージ手段によ
り試料が移動される間は探針ユニットを試料表面から十
分な距離遠ざけておき、観察箇所が探針の真下に配置さ
れた後には、探針ユニットを試料に比較的高速で接近さ
せ、位置センサーが所定の位置関係を検出したときに比
較的高速での接近を停止させる。
ーブ顕微鏡は、試料を二次元的に移動可能に載置するス
テージ手段と、探針とこれを三次元的に走査する走査手
段とを含む探針ユニットと、試料表面に垂直な方向に関
する探針ユニットの位置を制御する位置制御手段と、対
物レンズを通して試料表面を光学的に観察する観察光学
系と、試料表面に垂直な方向に関する探針ユニットと観
察光学系の間の予め定めた所定の位置関係を検知する位
置センサーとを有し、探針ユニットと観察光学系は探針
の軸と対物レンズの軸が所定の距離離れて位置してお
り、ステージ手段は、観察光学系により観察箇所が決定
された後に、試料を所定の距離移動させ、観察箇所を探
針の真下に配置し、位置制御手段は、ステージ手段によ
り試料が移動される間は探針ユニットを試料表面から十
分な距離遠ざけておき、観察箇所が探針の真下に配置さ
れた後には、探針ユニットを試料に比較的高速で接近さ
せ、位置センサーが所定の位置関係を検出したときに比
較的高速での接近を停止させる。
【００１２】ステージ手段により試料が移動される間は
探針は十分に退避されていて試料に接触するおそれはな
い。観察光学系により観察箇所が特定された後は、ステ
ージ手段によって観察箇所が探針の真下に配置され、続
いて探針ユニットが試料からある程度の距離まで比較的
高速で近づけられる。その後、探針は走査手段により試
料表面に低速で観察距離まで近づけられる。ここで、観
察距離は探針による観察の際の基準位置を意味し、例え
ば原子間力顕微鏡観察においては原子間力が働く範囲内
の距離である。
探針は十分に退避されていて試料に接触するおそれはな
い。観察光学系により観察箇所が特定された後は、ステ
ージ手段によって観察箇所が探針の真下に配置され、続
いて探針ユニットが試料からある程度の距離まで比較的
高速で近づけられる。その後、探針は走査手段により試
料表面に低速で観察距離まで近づけられる。ここで、観
察距離は探針による観察の際の基準位置を意味し、例え
ば原子間力顕微鏡観察においては原子間力が働く範囲内
の距離である。
【００１３】また、本発明の走査型プローブ顕微鏡は好
適には観察光学系が更にオートフォーカス機構を有して
いる。観察光学系の焦点合わせを自動もしくは手動によ
り常に行なうので、観察箇所を特定する操作が容易に行
なえる。また、探針は観察光学系の光路から外れた位置
にあるので、オートフォーカス機構の光を遮ることはな
く、観察光学系は良好なオートフォーカス動作を行な
う。
適には観察光学系が更にオートフォーカス機構を有して
いる。観察光学系の焦点合わせを自動もしくは手動によ
り常に行なうので、観察箇所を特定する操作が容易に行
なえる。また、探針は観察光学系の光路から外れた位置
にあるので、オートフォーカス機構の光を遮ることはな
く、観察光学系は良好なオートフォーカス動作を行な
う。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態の走査型プローブ顕微鏡について説明す
る。図１と図２に示すように、ベース１２の上にはステ
ージ１６が設けられている。ステージ１６は、ベース１
２に固定された固定テーブル１８の上に第一の移動テー
ブル２０が紙面に直交する方向に移動可能に設けられ、
第一の移動テーブル２０の上に第二の移動テーブル２２
が紙面に平行な方向に移動可能に設けられている。この
移動テーブル２２の上に、８インチシリコンウェハー等
の大型の試料２４が載置される。
の実施の形態の走査型プローブ顕微鏡について説明す
る。図１と図２に示すように、ベース１２の上にはステ
ージ１６が設けられている。ステージ１６は、ベース１
２に固定された固定テーブル１８の上に第一の移動テー
ブル２０が紙面に直交する方向に移動可能に設けられ、
第一の移動テーブル２０の上に第二の移動テーブル２２
が紙面に平行な方向に移動可能に設けられている。この
移動テーブル２２の上に、８インチシリコンウェハー等
の大型の試料２４が載置される。
【００１５】ベース１２にはアーチ１４が固定されてお
り、アーチ１４の中央部すなわちステージ１６の上方に
は光学顕微鏡部３０と探針ユニット４０が共に上下方向
に移動可能に設けられている。光学顕微鏡部３０は、対
物レンズ３２およびこれと共働する結像光学系を有し、
その結像位置には試料表面の光学像をモニターするため
のＣＣＤカメラ３４が配置されている。この光学顕微鏡
部３０は駆動制御部７２により制御されるモーター３８
によって上下方向に移動される。光学顕微鏡部３０は、
好適には、合焦検出センサー３６を含むオートフォーカ
ス機構を有し、この場合、駆動制御部７２は合焦検出セ
ンサー３６からの信号に基づいてモーター３８を駆動制
御し、合焦状態を維持する。
り、アーチ１４の中央部すなわちステージ１６の上方に
は光学顕微鏡部３０と探針ユニット４０が共に上下方向
に移動可能に設けられている。光学顕微鏡部３０は、対
物レンズ３２およびこれと共働する結像光学系を有し、
その結像位置には試料表面の光学像をモニターするため
のＣＣＤカメラ３４が配置されている。この光学顕微鏡
部３０は駆動制御部７２により制御されるモーター３８
によって上下方向に移動される。光学顕微鏡部３０は、
好適には、合焦検出センサー３６を含むオートフォーカ
ス機構を有し、この場合、駆動制御部７２は合焦検出セ
ンサー３６からの信号に基づいてモーター３８を駆動制
御し、合焦状態を維持する。
【００１６】探針ユニット４０は、自由端に探針４４を
備えるカンチレバー４２と、これを三次元的に走査する
スキャナー４６たとえば円筒型圧電アクチュエーターを
有している。この探針ユニット４０は駆動制御部７４に
より制御されるモーター４８によって上下方向に移動さ
れる。
備えるカンチレバー４２と、これを三次元的に走査する
スキャナー４６たとえば円筒型圧電アクチュエーターを
有している。この探針ユニット４０は駆動制御部７４に
より制御されるモーター４８によって上下方向に移動さ
れる。
【００１７】光学顕微鏡部３０と探針ユニット４０は、
対物レンズ３２の光軸と探針４４の軸が所定の距離Ｄを
置いて配置されている。また、装置は、光学顕微鏡部３
０と探針ユニット４０の間の上下方向の所定の位置関係
を検知する位置センサー５０を有している。この位置関
係は、例えば、光学顕微鏡部３０が合焦状態にあると
き、探針４４の先端と試料２４の表面が所定の間隔（例
えば数十μｍに設定される）となる状態である。
対物レンズ３２の光軸と探針４４の軸が所定の距離Ｄを
置いて配置されている。また、装置は、光学顕微鏡部３
０と探針ユニット４０の間の上下方向の所定の位置関係
を検知する位置センサー５０を有している。この位置関
係は、例えば、光学顕微鏡部３０が合焦状態にあると
き、探針４４の先端と試料２４の表面が所定の間隔（例
えば数十μｍに設定される）となる状態である。
【００１８】位置センサー５０は、例えば、図３（Ａ）
に示されるように、光学顕微鏡部３０に固定された透過
型のフォトセンサー５２と、探針ユニット４０に固定さ
れた遮光板５８とで構成される。フォトセンサー５２
は、図３（Ｂ）に示されるように、所定の間隔を置いて
向き合って配置された発光部５４と受光部５６を有し、
両者の間を遮光板５８が通過する構成となっている。遮
光板５８は、例えば、光学顕微鏡部３０と探針ユニット
４０が前述の所定の位置関係になったときに、受光部５
６の出力が所定値となる位置に取り付けられる。
に示されるように、光学顕微鏡部３０に固定された透過
型のフォトセンサー５２と、探針ユニット４０に固定さ
れた遮光板５８とで構成される。フォトセンサー５２
は、図３（Ｂ）に示されるように、所定の間隔を置いて
向き合って配置された発光部５４と受光部５６を有し、
両者の間を遮光板５８が通過する構成となっている。遮
光板５８は、例えば、光学顕微鏡部３０と探針ユニット
４０が前述の所定の位置関係になったときに、受光部５
６の出力が所定値となる位置に取り付けられる。
【００１９】この構成では、光学顕微鏡部３０に対して
探針ユニット４０が上下方向に移動すると、その位置に
応じて遮光板５８が発光部５４から射出された光を遮る
量が変化し、受光部５６が受ける光量が変化する。従っ
て、受光部５６の出力を調べることにより、光学顕微鏡
部３０と探針ユニット４０が所定の位置関係になったこ
とを検知できる。
探針ユニット４０が上下方向に移動すると、その位置に
応じて遮光板５８が発光部５４から射出された光を遮る
量が変化し、受光部５６が受ける光量が変化する。従っ
て、受光部５６の出力を調べることにより、光学顕微鏡
部３０と探針ユニット４０が所定の位置関係になったこ
とを検知できる。
【００２０】別の例では、位置センサー５０は、図４に
示されるように、光学顕微鏡部３０に固定された発光部
６２と受光部６４、探針ユニット４０に固定された高反
射部６６と低反射部６８で構成される。高反射部６６と
低反射部６８は、例えば、光学顕微鏡部３０と探針ユニ
ット４０が前述の所定の位置関係になったときに、発光
部６２から射出された光がちょうど高反射部６６と低反
射部６８の境界部分に入射する位置に取り付けられる。
示されるように、光学顕微鏡部３０に固定された発光部
６２と受光部６４、探針ユニット４０に固定された高反
射部６６と低反射部６８で構成される。高反射部６６と
低反射部６８は、例えば、光学顕微鏡部３０と探針ユニ
ット４０が前述の所定の位置関係になったときに、発光
部６２から射出された光がちょうど高反射部６６と低反
射部６８の境界部分に入射する位置に取り付けられる。
【００２１】この構成では、発光部６２から射出された
光が高反射部６６に入射するか低反射部６８に入射する
かによって受光部６４に入射する光の量が変わる。従っ
て、受光部６４の出力の変化点を検出することにより、
光学顕微鏡部３０と探針ユニット４０が所定の位置関係
になったことを検知できる。
光が高反射部６６に入射するか低反射部６８に入射する
かによって受光部６４に入射する光の量が変わる。従っ
て、受光部６４の出力の変化点を検出することにより、
光学顕微鏡部３０と探針ユニット４０が所定の位置関係
になったことを検知できる。
【００２２】次に観察の手順について説明する。観察
は、光学顕微鏡部３０による大雑把な観察により観察箇
所を特定した後、探針ユニット４０による精密な観察が
続いて行なわれる。その際、ステージ１６を用いて試料
２４を移動させる間は、探針４４が試料２４に接触する
ことがないように、探針ユニット４０は予め上方に十分
な距離（例えば探針先端と試料表面の間隔が数ｍｍ程
度）退避されている。
は、光学顕微鏡部３０による大雑把な観察により観察箇
所を特定した後、探針ユニット４０による精密な観察が
続いて行なわれる。その際、ステージ１６を用いて試料
２４を移動させる間は、探針４４が試料２４に接触する
ことがないように、探針ユニット４０は予め上方に十分
な距離（例えば探針先端と試料表面の間隔が数ｍｍ程
度）退避されている。
【００２３】まず、光学顕微鏡部３０のＣＣＤカメラ３
４により試料２４の表面の光学像をモニターしながらス
テージ１６を操作して試料２４を所望の方向に移動させ
る。例えば、符号２４ａで示される箇所を観察する場合
には、ステージ１６を操作して試料２４を所望の方向に
移動させ、図１に示されるように、観察箇所２４ａを光
学顕微鏡部３０の下方に配置させる。この状態では、観
察箇所２４ａが光学顕微鏡部３０により光学的に観察さ
れている。次に、図２に示されるように、ステージ１６
の第二の移動テーブル２２を距離Ｄだけ図面の右方向に
移動させる。これにより、観察箇所２４ａは探針４４の
ちょうど真下にくる。続いて、探針ユニット４０をモー
ター４８により降下させる。位置センサー５０は、探針
ユニット４０が所定の位置に来たことを検知すると、こ
れを駆動制御部７４に知らせ、これを受けて駆動制御部
７４はモーター４８を停止させる。この結果、探針４４
は、その先端が試料２４の表面から数十μｍ上方に離れ
た位置に配置される。その後、スキャナー４６を駆動し
て、探針先端と試料表面の間隔が観察距離（例えば原子
間力が作用する距離）になるまで、探針４４を試料２４
に近づける。その後、スキャナー４６により探針４４を
走査して、探針４４による観察（例えば原子間力顕微鏡
観察）を行なう。
４により試料２４の表面の光学像をモニターしながらス
テージ１６を操作して試料２４を所望の方向に移動させ
る。例えば、符号２４ａで示される箇所を観察する場合
には、ステージ１６を操作して試料２４を所望の方向に
移動させ、図１に示されるように、観察箇所２４ａを光
学顕微鏡部３０の下方に配置させる。この状態では、観
察箇所２４ａが光学顕微鏡部３０により光学的に観察さ
れている。次に、図２に示されるように、ステージ１６
の第二の移動テーブル２２を距離Ｄだけ図面の右方向に
移動させる。これにより、観察箇所２４ａは探針４４の
ちょうど真下にくる。続いて、探針ユニット４０をモー
ター４８により降下させる。位置センサー５０は、探針
ユニット４０が所定の位置に来たことを検知すると、こ
れを駆動制御部７４に知らせ、これを受けて駆動制御部
７４はモーター４８を停止させる。この結果、探針４４
は、その先端が試料２４の表面から数十μｍ上方に離れ
た位置に配置される。その後、スキャナー４６を駆動し
て、探針先端と試料表面の間隔が観察距離（例えば原子
間力が作用する距離）になるまで、探針４４を試料２４
に近づける。その後、スキャナー４６により探針４４を
走査して、探針４４による観察（例えば原子間力顕微鏡
観察）を行なう。
【００２４】このように本実施形態によれば、光学顕微
鏡部３０の対物レンズ３２の光軸から外れた位置に探針
４４が配置されているので、探針４４を試料２４から十
分に退避させることができるとともに、探針４４が光学
顕微鏡部３０のオートフォーカス用の光を遮ることもな
い。また、光学顕微鏡部３０により観察箇所を特定した
後は、第二の移動テーブル２２の移動と探針４４の試料
２４への接近を一連の制御によって連続的に行なうの
で、探針４４を試料２４に短時間の内に安全に観察距離
に接近させることができる。
鏡部３０の対物レンズ３２の光軸から外れた位置に探針
４４が配置されているので、探針４４を試料２４から十
分に退避させることができるとともに、探針４４が光学
顕微鏡部３０のオートフォーカス用の光を遮ることもな
い。また、光学顕微鏡部３０により観察箇所を特定した
後は、第二の移動テーブル２２の移動と探針４４の試料
２４への接近を一連の制御によって連続的に行なうの
で、探針４４を試料２４に短時間の内に安全に観察距離
に接近させることができる。
【００２５】
【発明の効果】本発明によれば、観察光学系の対物レン
ズの光軸と探針ユニットの探針の軸が所定の距離を置い
て配置されているので、探針を試料から十分に退避させ
ることができる。また、探針が観察光学系のオートフォ
ーカス機構の良好な動作を邪魔することもない。さら
に、観察光学系により観察箇所を決定した後は、一連の
制御によって、観察箇所が探針の真下に配置され、探針
ユニットが比較的高速で試料に近づけられるので、短時
間の内に安全に探針を試料に観察距離にまで接近させる
ことができる。
ズの光軸と探針ユニットの探針の軸が所定の距離を置い
て配置されているので、探針を試料から十分に退避させ
ることができる。また、探針が観察光学系のオートフォ
ーカス機構の良好な動作を邪魔することもない。さら
に、観察光学系により観察箇所を決定した後は、一連の
制御によって、観察箇所が探針の真下に配置され、探針
ユニットが比較的高速で試料に近づけられるので、短時
間の内に安全に探針を試料に観察距離にまで接近させる
ことができる。
【図１】本発明の実施形態の走査型プローブ顕微鏡の構
成を示す図であり、観察箇所が観察光学系の真下に位置
している状態を示している。
成を示す図であり、観察箇所が観察光学系の真下に位置
している状態を示している。
【図２】図１の走査型プローブ顕微鏡において、観察箇
所が探針の真下に位置している状態を示している。
所が探針の真下に位置している状態を示している。
【図３】図１と図２に示される位置センサーの具体例の
構成を示す図であり、（Ａ）は正面から見た図、（Ｂ）
は上から見た図である。
構成を示す図であり、（Ａ）は正面から見た図、（Ｂ）
は上から見た図である。
【図４】図１と図２に示される位置センサーの別の具体
例の構成を示す図である。
例の構成を示す図である。
１６ ステージ ２４ 試料 ３０ 光学顕微鏡部 ３２ 対物レンズ ４０ 探針ユニット ４４ 探針 ４６ スキャナー ４８ モーター ５０ 位置センサー ７４ 駆動制御部
Claims (2)
- 【請求項１】試料を二次元的に移動可能に載置するステ
ージ手段と、 探針とこれを三次元的に走査する走査手段とを含む探針
ユニットと、 試料表面に垂直な方向に関する探針ユニットの位置を制
御する位置制御手段と、 対物レンズを通して試料表面を光学的に観察する観察光
学系と、 試料表面に垂直な方向に関する探針ユニットと観察光学
系の間の予め定めた所定の位置関係を検知する位置セン
サーとを有し、 探針ユニットと観察光学系は探針の軸と対物レンズの軸
が所定の距離離れて位置しており、 ステージ手段は、観察光学系により観察箇所が決定され
た後に、試料を所定の距離移動させ、観察箇所を探針の
真下に配置し、 位置制御手段は、ステージ手段により試料が移動される
間は探針ユニットを試料表面から十分な距離遠ざけてお
き、観察箇所が探針の真下に配置された後には、探針ユ
ニットを試料に比較的高速で接近させ、位置センサーが
所定の位置関係を検出したときに比較的高速での接近を
停止させる、走査型プローブ顕微鏡。 - 【請求項２】請求項１において、観察光学系が更にオー
トフォーカス機構を有している走査型プローブ顕微鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8124661A JPH09304403A (ja) | 1996-05-20 | 1996-05-20 | 走査型プローブ顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8124661A JPH09304403A (ja) | 1996-05-20 | 1996-05-20 | 走査型プローブ顕微鏡 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09304403A true JPH09304403A (ja) | 1997-11-28 |
Family
ID=14890930
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8124661A Withdrawn JPH09304403A (ja) | 1996-05-20 | 1996-05-20 | 走査型プローブ顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09304403A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001241940A (ja) * | 2000-01-14 | 2001-09-07 | Leica Microsystems Wetzlar Gmbh | 基板上の特徴を測定するための測定装置及び測定方法 |
| US7242485B2 (en) | 2003-03-20 | 2007-07-10 | Keyence Corporation | Displacement gauge and displacement measuring method |
| WO2012014357A1 (ja) * | 2010-07-30 | 2012-02-02 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 欠陥検査方法及び欠陥検査装置 |
-
1996
- 1996-05-20 JP JP8124661A patent/JPH09304403A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001241940A (ja) * | 2000-01-14 | 2001-09-07 | Leica Microsystems Wetzlar Gmbh | 基板上の特徴を測定するための測定装置及び測定方法 |
| US7242485B2 (en) | 2003-03-20 | 2007-07-10 | Keyence Corporation | Displacement gauge and displacement measuring method |
| CN100401013C (zh) * | 2003-03-20 | 2008-07-09 | 株式会社其恩斯 | 位移计和位移测定方法 |
| WO2012014357A1 (ja) * | 2010-07-30 | 2012-02-02 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 欠陥検査方法及び欠陥検査装置 |
| JP2012032251A (ja) * | 2010-07-30 | 2012-02-16 | Hitachi High-Technologies Corp | 欠陥検査方法及び欠陥検査装置 |
| US8670116B2 (en) | 2010-07-30 | 2014-03-11 | Hitachi High-Technologies Corporation | Method and device for inspecting for defects |
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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: 20030805 |