JP2005283540A - Scanning probe microscope and method for measuring sample surface shape - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、試料の3次元的な表面構造をナノメートルの精度で計測する走査型プローブ顕微鏡およびその走査型プローブ顕微鏡を用いた試料表面形状の計測方法に関する。 The present invention relates to a scanning probe microscope that measures the three-dimensional surface structure of a sample with nanometer accuracy, and a sample surface shape measuring method using the scanning probe microscope.
半導体集積回路の素子および配線の微細化技術においては、絶えず技術革新がなされ、その最小加工寸法は、いまや100nmを割り込むところにまで進展している。その微細加工を支える技術は、エッチング技術である。エッチング技術により、半導体集積回路には、無数のトレンチ(深い溝)が形成され、また、アスペクト比(深さ/開口径)が大きなコンタクトホールが形成される。このようなトレンチやコンタクトホールの側壁は、ほとんど垂直に近い形状となる。 Technological innovations are constantly being made in the miniaturization technology of semiconductor integrated circuit elements and wiring, and the minimum processing dimension has now progressed to a level of less than 100 nm. The technology that supports the microfabrication is an etching technology. By the etching technique, innumerable trenches (deep grooves) are formed in the semiconductor integrated circuit, and contact holes having a large aspect ratio (depth / opening diameter) are formed. The side walls of such trenches and contact holes are almost vertical.
このような垂直な側壁が過剰エッチングされた場合には、側壁は、アンダカットやオーバハング構造になる。過剰エッチングは、アンダカットやオーバハング構造を素子構造として積極的に利用される場合を除き、エッチング工程の不良または不安定性の目安となる。そこで、アンダカットやオーバハング構造の有無または程度を観察すれば、エッチング工程の安定性をモニタすることができる。 When such a vertical side wall is excessively etched, the side wall has an undercut or overhang structure. Excessive etching is a measure of defective or unstable etching processes, except when undercut or overhang structures are actively used as device structures. Therefore, the stability of the etching process can be monitored by observing the presence or degree of the undercut or overhang structure.
ところが、アンダカットやオーバハング構造の断面構造は、試料の上方から探針を差し込む従来の走査型プローブ顕微鏡では、観察することができなかった。もし、観察しようとする場合には、例えば、FIB(Focused Ion Beam)装置により断面を切り出した上で、走査型電子顕微鏡でその断面を観察するほかはなかった。しかし、この方法は、試料を破壊して観察する方法であるため、製造工程をモニタする目的には適用できなかった。そこで、走査型プローブ顕微鏡を、アンダカット構造部分の計測を可能なものとする必要があった。 However, the cross-sectional structure of the undercut or overhang structure cannot be observed with a conventional scanning probe microscope in which a probe is inserted from above the sample. In the case of observing, there is no other way than observing the cross section with a scanning electron microscope after cutting out the cross section with a FIB (Focused Ion Beam) apparatus, for example. However, since this method is a method of observing a sample by destroying it, it cannot be applied for the purpose of monitoring the manufacturing process. Therefore, the scanning probe microscope needs to be able to measure the undercut structure portion.
特許文献1および特許文献2には、探針または試料を傾斜させることにより試料のアンダカット構造部分を観察可能にした走査型プローブ顕微鏡の例が開示されている。探針または試料を傾斜させれば、相対的に傾斜が緩くなるので、アンダカット構造部分の観察が可能になる。しかしながら、特許文献1および特許文献2に開示されている走査型プローブ顕微鏡では、探針を試料の表面に接触またはほとんど接触した状態で、試料の表面に平行な方向に走査しながら、試料表面形状を計測する。
探針を試料の表面に接触またはほとんど接触した状態で試料の表面を走査した場合、走査方向に対して急峻な山や溝の登り斜面があると、探針と試料の表面の間に大きな摩擦が生じ、その摩擦のために探針の先端が撓んだり、滑ったりする現象が見られた。そのため、そのとき計測された試料の表面形状の情報は、誤差が大きいものにならざるを得なかった。また、摩擦による撓みのため、探針が折損するようなこともしばしばあった。 When the sample surface is scanned with the probe in contact with or almost in contact with the sample surface, if there is a steep mountain or groove climbing slope in the scanning direction, a large amount of friction is generated between the probe and the sample surface. The tip of the probe was bent or slipped due to the friction. Therefore, the information on the surface shape of the sample measured at that time has to be large in error. In addition, the probe often breaks due to bending due to friction.
また、特許文献3には、計測誤差が大きくなったり、探針が折損したりする欠点を改善した走査型プローブ顕微鏡の例が開示されている。その走査型プローブ顕微鏡の試料の表面形状の計測方法によれば、試料の表面に沿った平面内での探針の走査は試料の表面から離れた位置で行い、その位置から探針を試料の表面に接近させて試料の表面形状を計測する。そのため、探針が撓んだり滑ったりすることもなく、折損することもなくなる。しかし、文献3においては、探針または試料を傾斜させて、アンダカット構造部分を計測することについては何ら記載されていない。
そこで、特許文献3に記載の計測方法を、特許文献1または特許文献2に記載の走査型プローブ顕微鏡に適用すれば、特許文献1または特許文献2に記載の走査型プローブ顕微鏡が有する欠点を無くすことができる。しかしながら、特許文献3に記載の計測方法を、特許文献1または特許文献2に記載の走査型プローブ顕微鏡にそのままの形で適用しようとすると、次のような問題が生じる。
Therefore, if the measuring method described in
特許文献1および特許文献2に記載の走査型プローブ顕微鏡では、XY面(試料の表面に沿う面)とZ方向(探針が試料の表面に接近または離間する方向)とがなす角(通常は、垂直)が、探針または試料を傾斜しても、固定されたままの構造となっている。そのため、探針を斜め上方から試料の表面に接近させようとすると、X方向へ駆動する制御と、Z方向へ駆動する制御を同時に行う必要があり、その制御が複雑になる。また、Z方向を探針が斜めに移動する方向に合わせると、X方向は、試料の表面に沿う面から外れてしまうため、試料の表面に沿う面への走査の制御が複雑になる。
In the scanning probe microscopes described in
以上の従来技術の問題点に鑑み、本発明の課題は、探針のXY面での走査を、試料の表面から離間した位置で行い、離間した位置から探針を試料の表面に接近させて試料の表面形状を計測する表面形状計測方法を備えた走査型プローブ顕微鏡であって、探針のXY方向への走査の制御および探針を試料の表面に接近させる制御が簡単にでき、試料のアンダカット構造部分を計測可能とする走査型プローブ顕微鏡を提供することにある。 In view of the above-described problems of the prior art, the object of the present invention is to perform scanning on the XY plane of the probe at a position separated from the surface of the sample, and bring the probe closer to the surface of the sample from the separated position. A scanning probe microscope equipped with a surface shape measuring method for measuring the surface shape of a sample, which can easily control scanning of the probe in the XY directions and control the probe to approach the surface of the sample. An object of the present invention is to provide a scanning probe microscope capable of measuring an undercut structure portion.
前記課題を解決するために、請求項1に記載の発明では、走査型プローブ顕微鏡を、計測対象の試料を載置する試料ステージと、試料ステージの上面に対し平行な方向および接近または後退する方向に移動自在に設けられ、その先端に探針が固設されたカンチレバーと、探針が試料の表面から所定の距離以上離間した位置で、探針およびカンチレバーを試料の表面に平行な所定の方向に移動させるXY方向探針移動手段と、そのXY方向探針移動手段による探針およびカンチレバーの移動が停止している状態で、探針を試料の表面に対して接近または後退させる方向へ移動させるZ方向探針移動手段と、探針が前記試料の表面に接近したときに試料の表面から受ける力を検出する力検出手段と、Z方向探針移動手段が前記探針を移動させる方向の直線で、探針の先端を通る直線を探針移動Z方向軸として、その探針移動Z方向軸を試料の表面に平行な面の法線方向対し傾斜させるZ方向軸傾斜手段とを備える構成とした。
In order to solve the above-mentioned problem, in the invention according to
請求項1に記載の発明の走査型プローブ顕微鏡において、XY方向探針移動手段は、探針のXY方向への走査を試料の表面から所定の距離以上離間した位置で行う。そのため、探針は、XY方向への走査に際し、摩擦力を受けたり、試料の表面の山にぶつかったりすることがないので、探針が折損するようなことはなくなる。 In the scanning probe microscope according to the first aspect of the present invention, the XY direction probe moving means scans the probe in the XY direction at a position separated from the surface of the sample by a predetermined distance or more. Therefore, the probe does not receive frictional force or hits a crest on the surface of the sample during scanning in the XY directions, so that the probe is not broken.
また、Z方向探針移動手段は、XY方向探針移動手段が動作していない状態で、探針を試料の表面に接近させる。そして、力検出手段は、探針が試料の表面に接近したときに、試料の表面から受ける原子間力を検出し、その力が所定の値に達したときをもって試料の表面位置と判定する。すなわち、XY方向への移動を停止した上で、探針を試料上方から試料の表面へ接近させて試料の表面形状を計測する。従って、探針は、XY方向への走査に伴う摩擦力を受けないので、試料の表面の急峻な斜面においても探針が撓むようなことはなく、高精度に試料の表面形状を計測することができる。 The Z-direction probe moving means brings the probe close to the surface of the sample in a state where the XY-direction probe moving means is not operating. The force detecting means detects the atomic force received from the surface of the sample when the probe approaches the surface of the sample, and determines the surface position of the sample when the force reaches a predetermined value. That is, after the movement in the XY directions is stopped, the probe is brought close to the surface of the sample from above the sample to measure the surface shape of the sample. Therefore, since the probe does not receive the frictional force accompanying the scanning in the XY directions, the probe does not bend even on a steep slope on the surface of the sample, and the surface shape of the sample can be measured with high accuracy. Can do.
さらに、Z方向軸傾斜手段は、Z方向探針移動手段が探針を移動させる方向を傾斜させる。そのため、探針は、試料の表面の真上からだけでなく、斜め上方から試料の表面に接近することができる。これによって、試料の表面におけるアンダカット構造部分の形状を計測することができる。 Further, the Z direction axis tilting means tilts the direction in which the Z direction probe moving means moves the probe. Therefore, the probe can approach the surface of the sample not only from directly above the surface of the sample but also from obliquely above. As a result, the shape of the undercut structure portion on the surface of the sample can be measured.
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の走査型プローブ顕微鏡におけるZ方向軸傾斜手段は、探針移動Z方向軸を探針の先端を中心にして回転するように傾斜させるようにした。そのため、その探針の先端位置は、探針移動Z方向軸の傾斜角を変えても変わらない。従って、試料の表面の同じ部分を、探針移動Z方向軸の傾斜角を変えて試料の表面の形状を計測するような場合であっても、探針の位置あわせを容易にかつより正確に行うことができるようになる。 According to a second aspect of the present invention, the Z direction axis tilting means in the scanning probe microscope according to the first aspect is configured to tilt the probe moving Z direction axis so as to rotate about the tip of the probe. did. Therefore, the tip position of the probe does not change even if the inclination angle of the probe movement Z direction axis is changed. Therefore, even when measuring the shape of the surface of the same part of the sample surface by changing the tilt angle of the probe movement Z-direction axis, the probe can be easily and accurately aligned. Will be able to do.
請求項3に記載の発明では、走査型プローブ顕微鏡を、請求項1または請求項2に記載の走査型プローブ顕微鏡の構成に、カンチレバーが向く方向と試料の表面に平行な面とがなす角度を同じに保ったまま、カンチレバーの方向を反転させるカンチレバー方向反転手段をさらに備える構成とした。
In the invention according to
請求項3に記載の走査型プローブ顕微鏡では、探針移動Z方向軸を傾斜させているときに、カンチレバー方向反転手段がカンチレバーの方向を反転させると、反転させる前と後とでは、探針が試料の表面へ接近していく傾斜角が反転する。従って、特定方向に開いたアンダカット構造部分だけではなく、その反対方向に開いたアンダカット構造部分の表面形状をも計測できるようになる。
In the scanning probe microscope according to
請求項4に記載の発明では、請求項1ないし請求項3のいずれかの一項に記載の走査型プローブ顕微鏡において、Z方向軸傾斜手段を、XY方向探針移動手段により移動させられ、内側に湾曲した円弧状断面の下面を有するXY走査体と、そのXY走査体の湾曲した円弧状断面の下面に滑合する円弧状断面の上面を有し、XY走査体の湾曲した円弧状断面の下面に、その円弧に沿ってスライド自在に吊設されたZ走査支持体と、そのZ走査支持体の下面に、Z方向探針移動手段により移動可能なように吊設されたカンチレバー支持体とを備えるように構成した。さらに、カンチレバーは、その先端に固設されている探針の先端が、XY走査体の下面断面の円弧が形成する円の中心に位置するように、カンチレバー支持体に固設されるようにした。 According to a fourth aspect of the present invention, in the scanning probe microscope according to any one of the first to third aspects, the Z-direction axis tilting means is moved by the XY-direction probe moving means, An XY scanning body having a curved arc-shaped cross-section lower surface, and an XY scanning body having an arc-shaped cross-sectional upper surface that slides on the curved arc-shaped cross-section of the XY scanning body. A Z scanning support suspended on the lower surface slidably along the arc, and a cantilever support suspended on the lower surface of the Z scanning support so as to be movable by a Z-direction probe moving means; It comprised so that it might be equipped with. Further, the cantilever is fixed to the cantilever support so that the tip of the probe fixed to the tip is located at the center of a circle formed by the arc of the bottom cross section of the XY scanning body. .
請求項4に記載の走査型プローブ顕微鏡では、Z走査支持体の上面がXY走査体の湾曲した下面の円弧に滑合した状態でスライドするので、Z走査支持体は、その円弧の中心を不動点として回転する。ここで、カンチレバーは、探針の先端がその回転の不動点に位置するように、カンチレバー支持体に固設されている。従って、探針移動Z方向軸は、Z走査支持体をXY走査体の湾曲した下面の円弧に沿ってスライドすることによって、探針の先端を中心として傾斜させられる。また、Z走査支持体を傾斜させて探針移動Z方向軸を傾斜させても、Z方向探針移動手段は、それと同時に傾斜されるが、XY走査体は、傾斜しない。そのため、傾けられたZ方向への探針の移動制御をZ方向探針移動手段だけで容易に行うができるとともに、XY方向が、試料の表面に沿う面から外れることもない。 In the scanning probe microscope according to claim 4, since the upper surface of the Z scanning support slides in a state where the upper surface of the Z scanning support slides on the curved arc of the lower surface of the XY scanning body, the Z scanning support does not move around the center of the arc. Rotate as a point. Here, the cantilever is fixed to the cantilever support so that the tip of the probe is positioned at a fixed point of rotation. Accordingly, the probe movement Z-direction axis is tilted around the tip of the probe by sliding the Z-scan support along the curved lower surface of the XY scan. Further, even if the Z scanning support is tilted to tilt the probe movement Z direction axis, the Z direction probe moving means is tilted at the same time, but the XY scanning body is not tilted. Therefore, the movement control of the probe in the tilted Z direction can be easily performed only by the Z direction probe moving means, and the XY direction does not deviate from the surface along the surface of the sample.
請求項5の発明では、請求項4に記載の走査型プローブ顕微鏡におけるXY走査体を、XY方向探針移動手段により移動させられるXY走査支持体と、そのXY走査支持体にXY方向の平面内で少なくとも180度回転自在に吊設され、内側に湾曲した円弧状断面の下面を有するXY走査回転体とを含み構成した。そして、そのXY走査回転体の回転軸は、探針移動Z方向軸が試料の表面に平行な面の法線方向である場合の探針移動Z方向軸と一致するようにした。 In the invention of claim 5, the XY scanning body in the scanning probe microscope of claim 4 is moved by the XY direction probe moving means, and the XY scanning support body is in a plane in the XY direction. And an XY scanning rotator having a lower surface with an arc-shaped cross section that is suspended at least 180 degrees and is curved inward. The rotation axis of the XY scanning rotator was made to coincide with the probe movement Z direction axis when the probe movement Z direction axis was a normal direction of a plane parallel to the surface of the sample.
請求項5の走査型プローブ顕微鏡において、XY走査回転体を180度回転させると、カンチレバーの方向は反転する。このとき、XY走査回転体の回転軸は、探針移動Z方向軸が試料の表面に平行な面の法線方向である場合の探針移動Z方向軸と一致するようにしているので、探針の先端位置を変えずに、カンチレバーの方向を反転することができる。 In the scanning probe microscope according to claim 5, when the XY scanning rotator is rotated 180 degrees, the direction of the cantilever is reversed. At this time, the rotation axis of the XY scanning rotator is set to coincide with the probe movement Z direction axis when the probe movement Z direction axis is the normal direction of the plane parallel to the surface of the sample. The direction of the cantilever can be reversed without changing the tip position of the needle.
請求項6に記載の発明では、試料表面形状の計測方法を、請求項1ないし請求項5のいずれかの一項に記載の走査型プローブ顕微鏡において、探針移動Z方向軸を試料の表面に平行な面の法線方向にして、XY方向探針移動手段により探針を所定のXY方向に所定の初期位置から所定の微小距離ずつ移動させては停止させ、そのXY方向への移動が停止する各位置において、そのXY方向への移動を停止したまま、探針を試料の表面へ接近させることにより試料表面形状の計測を行う法線入射計測ステップと、探針を法線方向計測ステップで計測を開始した初期位置へ戻し、探針移動Z方向軸を試料の表面に平行な面の法線方向に対し傾斜させ、XY方向探針移動手段により探針を所定のXY方向に所定の初期位置から所定の微小距離ずつ移動させては停止させ、そのXY方向への移動が停止する各位置において、そのXY方向への移動を停止したまま、探針を試料の表面へ接近させることにより試料表面形状の計測を行う傾斜入射計測ステップと、法線入射計測ステップで計測された試料表面形状データと、傾斜入射計測ステップで計測された試料表面形状データとを併合したデータにより表面形状データを求める表面形状データ併合ステップとを行うように構成した。 According to a sixth aspect of the present invention, in the scanning probe microscope according to any one of the first to fifth aspects, a method for measuring the sample surface shape is the probe movement Z direction axis on the surface of the sample. In the normal direction of the parallel plane, the probe is moved by a predetermined minute distance from a predetermined initial position in a predetermined XY direction by the XY direction probe moving means to be stopped, and the movement in the XY direction is stopped. The normal incidence measurement step for measuring the sample surface shape by bringing the probe close to the surface of the sample while stopping the movement in the XY direction at each position to be performed, and the normal direction measurement step for the probe The measurement is returned to the initial position where the measurement is started, the probe movement Z direction axis is inclined with respect to the normal direction of the plane parallel to the surface of the sample, and the probe is moved in the predetermined XY direction by the XY direction probe moving means. Move from the position by a predetermined minute distance At each position where the movement in the XY direction stops, the incidence of the sample surface is measured by moving the probe close to the surface of the sample while stopping the movement in the XY direction. A measurement step, a surface shape data merging step for obtaining surface shape data from data obtained by merging the sample surface shape data measured in the normal incidence measurement step and the sample surface shape data measured in the oblique incidence measurement step It was configured as follows.
請求項6に記載の試料表面形状の計測方法では、法線入射計測ステップで計測された試料表面形状データと傾斜入射計測ステップで計測された試料表面形状データとを併合したデータにより試料表面形状データを求めるので、アンダカット構造部分を含め、より正確な試料表面形状を計測することができる。 The sample surface shape measurement method according to claim 6, wherein the sample surface shape data is obtained by combining the sample surface shape data measured in the normal incidence measurement step and the sample surface shape data measured in the oblique incidence measurement step. Therefore, a more accurate sample surface shape including the undercut structure portion can be measured.
請求項7に記載の発明では、試料表面形状の計測方法を、請求項6に記載の試料表面形状の計測方法において、傾斜入射計測ステップとを行った後に、さらに、探針を法線方向計測ステップで計測を開始した初期位置へ戻し、カンチレバー反転手段によりカンチレバーの方向および探針移動Z方向軸を反転させ、XY方向探針移動手段により探針を前記所定のXY方向に前記所定の初期位置から前記所定の微小距離ずつ移動させては停止させ、そのXY方向への移動が停止する各位置において、そのXY方向への移動を停止したまま、探針を試料の表面へ接近させることにより試料表面形状の計測を行う逆傾斜入射計測ステップを行い、表面形状データ併合ステップにおいては、法線入射計測ステップで計測された試料表面形状データと、傾斜入射計測ステップで計測された試料表面形状データとに、逆傾斜入射計測ステップで計測された試料表面形状データをさらに加えて併合したデータにより試料表面形状データを求めるようにした。 According to the seventh aspect of the present invention, the sample surface shape measurement method is the sample surface shape measurement method according to the sixth aspect of the present invention, and after performing the oblique incidence measurement step, the probe is further measured in the normal direction. The measurement is returned to the initial position where measurement is started in step, the direction of the cantilever and the probe movement Z direction axis are reversed by the cantilever reversing means, and the probe is moved to the predetermined initial position in the predetermined XY direction by the XY direction probe moving means. The sample is moved by the predetermined minute distance from the stop and stopped, and at each position where the movement in the XY direction stops, the probe is brought close to the surface of the sample while the movement in the XY direction is stopped. A reverse tilt incidence measurement step for measuring the surface shape is performed. In the surface shape data merging step, the sample surface shape data measured in the normal incidence measurement step is To the measured sample surface shape data in the incident measurement step, and to obtain the sample surface shape data by further addition merged with data of the sample surface shape data measured by reverse oblique incidence measuring step.
請求項7に記載の試料表面形状の計測方法では、法線入射計測ステップで計測された試料表面形状データと傾斜入射計測ステップで計測された試料表面形状データとに加え、逆傾斜入射計測ステップで計測された試料表面形状データを併合したデータに基づき試料表面形状データを求めるので、片方向のみならず両方向に開いたアンダカット構造部分を含む試料表面形状をより正確に計測することができる。 In the sample surface shape measurement method according to claim 7, in addition to the sample surface shape data measured in the normal incidence measurement step and the sample surface shape data measured in the gradient incidence measurement step, Since the sample surface shape data is obtained based on the data obtained by merging the measured sample surface shape data, the sample surface shape including the undercut structure portion opened in both directions as well as in one direction can be measured more accurately.
請求項1ないし請求項5に記載の走査型プローブ顕微鏡によれば、試料の表面に急峻な山や谷があっても探針が撓んだり折損したりすることがなくなり、高精度な試料の表面形状の計測が可能になる。また、探針を試料の表面へ接近させる移動軸を傾斜させることができ、試料の表面におけるアンダカット構造部分の形状を計測すること可能になる。また、探針を試料の表面へ接近させる移動軸を傾斜させても、探針を移動させる制御が複雑になることはない。
According to the scanning probe microscope of any one of
請求項6または請求項7に記載の試料表面形状の計測方法よれば、複数の傾斜角に沿って探針を表面に接近させて試料表面形状を計測し、それらの計測によって得られた試料表面形状データを併合するので、アンダカット構造部分を含む試料表面形状を高精度に計測することができる。 According to the sample surface shape measuring method according to claim 6 or 7, the sample surface shape is measured by bringing the probe close to the surface along a plurality of inclination angles, and the sample surface obtained by the measurement is measured. Since the shape data is merged, the sample surface shape including the undercut structure portion can be measured with high accuracy.
以下、本発明の実施形態について、図1〜図5を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
まず、走査型プローブ顕微鏡の機能ブロックの構成および表面形状計測の原理について説明する。図1は、本発明の実施形態に係る走査型プローブ顕微鏡の機能ブロックの構成例を示した図である。 First, the configuration of functional blocks of the scanning probe microscope and the principle of surface shape measurement will be described. FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of functional blocks of a scanning probe microscope according to an embodiment of the present invention.
図1において、XY試料ステージ10は、計測対象の試料11をその上面に載置するための載置台であり、XY方向に粗く移動する。走査制御回路36は、XY試料ステージ10の粗移動を制御するとともに、圧電素子X、圧電素子Yおよび圧電素子Zを駆動する。圧電素子X、圧電素子Yおよび圧電素子Zは、カンチレバー13をそれぞれX方向、Y方向およびZ方向へ移動させる。ここで、X方向およびY方向は、XY試料ステージ10の上面すなわち試料11の表面に平行な方向であり、Z方向は、探針12を試料11の表面に対し接近または後退させる方向である。
In FIG. 1, an XY sample stage 10 is a mounting table for mounting a
カンチレバー13は、その一端が圧電素子X、圧電素子Yおよび圧電素子Zに片持ち支持され、開放された他端には探針12が固設されている。また、加振用圧電素子14は、カンチレバー13の片持ち支持されている側に固設され、発振器30からの高周波信号により駆動され、カンチレバー13を加振する。
One end of the cantilever 13 is cantilevered by the piezoelectric element X, the piezoelectric element Y, and the piezoelectric element Z, and the probe 12 is fixed to the other open end. The excitation piezoelectric element 14 is fixed to the cantilever 13 on the side where the cantilever 13 is supported, and is driven by a high-frequency signal from the
レーザ発光素子31、位置検出器32および力検出回路33は、いわゆる光てこ方式の力検出器を構成する。探針12は、試料11の表面に接近すると、試料11から原子間力を受け、その原子間力により、カンチレバー13が撓む。レーザ発光素子31から出射され、カンチレバー13に反射よってされたレーザ光は、カンチレバー13の撓みによりその受光位置が変位する。位置検出器32は、その受光位置を検出する。そして、力検出回路33は、位置検出器32の出力を受けて、受光位置の変位量を求め、探針12が受ける力に相当する信号を出力する。
The laser
ロックイン増幅器34は、力検出回路33の出力および発振器30の出力が入力され、後記するように、探針が受ける力の勾配を検出する役割を担っている。また、サーボ回路35は、ロックイン増幅器34の出力および制御部37からの指示データに従って、圧電素子Zを駆動し、探針のZ方向の位置を制御する。
The lock-in
制御部37は、図示しない演算処理装置と、半導体メモリおよびディスク装置からなる記憶装置と、キーボードや液晶表示装置等の入出力装置とを備えたコンピュータであり、さらに、サーボ回路35や走査制御回路36とのインターフェースを備えている。そして、その記憶装置に記憶されたプログラムに従って、適宜、サーボ回路35やXY走査制御回路25を制御する。また、ロックイン増幅器40によって検出される力の勾配の信号を適宜ディジタルデータに変換して取り込み、記憶装置に記憶する。
The
次に、試料11の表面を検出する原理について説明する。
Next, the principle of detecting the surface of the
探針12が試料11の表面から力を受けると、カンチレバー13が撓む。このとき、カンチレバー13は、弾性体とみなすことができるので、その撓み量は、探針12が受けた力に比例する。従って、力検出回路33の出力は、探針12が受ける力に相当する。そこで、力検出回路33の出力が所定の値に達したときをもって、試料11の表面位置と判定することができる。
When the probe 12 receives a force from the surface of the
以上のようにして、力検出回路33の出力により試料11の表面位置を検出することができるが、本実施形態においては、試料11の表面の原子間力の勾配を計測することによって、試料11の表面位置を検出する方法を利用する。原子間力の勾配によって試料11の表面を検出する方法は、原子間力そのものによって試料11の表面を検出する方法よりも、数桁小さな力で表面を検出することができるため、探針12の負担が小さくなり、探針が撓んだり、滑ったりする現象を回避することができる。
As described above, the surface position of the
原子間力の勾配は、カンチレバーの共振周波数がシフトする現象を利用することによって求められることが知られている。そこで、発振器30によってカンチレバー13の共振周波数とわずかに異なる周波数の高周波信号を発振させ、その高周波信号によって加振用圧電素子14を駆動する。加振用圧電素子14によりカンチレバー13は、加振され、Z方向へ数nm〜数10nm程度の振幅で振動する。
It is known that the gradient of atomic force is obtained by utilizing the phenomenon that the resonance frequency of the cantilever shifts. Therefore, a high frequency signal having a frequency slightly different from the resonance frequency of the cantilever 13 is oscillated by the
このように、カンチレバー13が振動している状態で、探針12を試料11の表面に接近させると、原子間力の勾配のために共振周波数がシフトする。そのため、カンチレバー13の振動振幅は、変化し、その変化した量は、ロックイン増幅器34の出力として捉えられる。このロックイン増幅器34の出力は、探針21が受ける原子間力の勾配に相当している。そこで、この原子間力勾配が所定の値に達したとき、探針12が試料11の表面に到達したと判断することができる。
Thus, when the probe 12 is brought close to the surface of the
図1において、ロックイン増幅器34の出力は、サーボ回路35へ入力される。サーボ回路35は、ロックイン増幅器34から入力された値と制御部37から入力された所定の値との差をとり、その差が0になるまで、圧電素子Zを駆動する。従って、探針12は、サーボ回路35の出力が0になるまで、試料11の表面に接近し、サーボ回路35の出力が0になったとき、接近を停止し、その位置を試料11の表面位置と判定する。
In FIG. 1, the output of the lock-in
次に、探針12を試料11の表面に接近または後退する方向を傾斜させる構成について説明する。図2は、本実施形態において探針を走査させるための構成およびZ方向軸を傾斜させるための構成の一例を示した模式図である。
Next, a configuration in which the probe 12 is inclined in the direction in which the probe 12 approaches or retracts from the surface of the
本実施形態においては、X方向軸およびY方向軸は、XY試料ステージ10の上面すなわち試料11の表面に平行な方向に設定されるが、Z方向軸は、探針12が試料11の表面に接近または後退する方向に平行な方向に設定される。従って、本実施形態における座標系は、必ずしも直交座標系であるわけではなく、また、試料11の表面形状の計測を行うたびにZ方向軸の方向が変わることもある。なお、ここでは、設定可能なZ方向軸のうち特に探針の先端を通るZ方向軸を探針移動Z方向軸と呼ぶ。
In the present embodiment, the X-direction axis and the Y-direction axis are set in a direction parallel to the upper surface of the XY sample stage 10, that is, the surface of the
図2において、XY走査体22は、探針12のX方向およびY方向への走査を行う構造体で、図示しない走査型プローブ顕微鏡の筐体に吊設され、X走査圧電素子20およびY走査圧電素子21によりそれぞれX方向およびY方向へ移動させられる。XY走査体22の下面は、その断面が内側に湾曲した円弧状をしている。また、Z走査支持体23は、XY走査体22の湾曲した円弧状断面の下面に滑合するような円弧状断面の上面を有し、XY走査体22の湾曲した円弧状断面の下面に沿ってスライド自在に吊設されている。そのため、Z走査支持体23は、XY走査体22の下面断面の円弧が形成する円の中心を不動点として傾斜させられる。
In FIG. 2, an
Z走査支持体23の下面は、XY走査体22の下面断面の円弧が形成する円の直径方向に垂直な面になるように形成され、その下面にZ走査圧電素子24およびカンチレバー支持体25が設けられ、Z走査圧電素子24は、カンチレバー支持体25をZ走査支持体23の下面に垂直な方向に移動させる。従って、このカンチレバー支持体25が移動させられる方向がZ方向となる。
The lower surface of the Z scanning support 23 is formed to be a surface perpendicular to the diameter direction of the circle formed by the circular arc of the lower cross section of the
カンチレバー13の一端は、カンチレバー支持体25に固設され、他端は開放端とされる。また、探針12は、カンチレバー13の開放端の試料11の表面に対向する面に固設される。このとき、カンチレバー13は、探針12の先端がXY走査体22の下面断面の円弧が形成する円の中心に位置するような位置において、カンチレバー支持体25に固設される。
One end of the cantilever 13 is fixed to the cantilever support 25, and the other end is an open end. Further, the probe 12 is fixed to a surface facing the surface of the
以上のようにXY走査体22およびZ走査支持体23を構成し、さらに、Z走査支持体23に対しカンチレバー13およびカンチレバー支持体25を配置構成することにより、探針12がZ方向へ移動する方向、すなわち、探針移動Z方向軸(図2で符号15を付した一点鎖線)を、試料の表面の法線方向(図2で符号16を付した一点鎖線)に対し、角度θをもって傾斜させることができる。従って、探針12を試料11の斜め上方から試料11の表面へ接近させることができるので、アンダカット構造部分の表面形状の計測が可能となる。また、探針12の先端を、探針移動Z方向軸を傾斜させる中心点としているので、傾斜角θを変えてもその先端の位置は変わらない。
As described above, the
次に、カンチレバー13の方向つまり探針移動Z方向軸(一点鎖線15)を試料の表面の法線方向(一点鎖線16)に対し、180度反転させる構成について説明する。図3は、カンチレバーの方向を反転させるためのXY走査体の構成の一例を示した模式図であり、(a)は、XY走査体の断面図、(b)は、XY走査体の上面図である。 Next, a configuration in which the direction of the cantilever 13, that is, the probe movement Z-direction axis (dashed line 15) is reversed by 180 degrees with respect to the normal direction of the sample surface (dashed line 16) will be described. 3A and 3B are schematic views showing an example of the configuration of the XY scanning body for reversing the direction of the cantilever. FIG. 3A is a cross-sectional view of the XY scanning body, and FIG. 3B is a top view of the XY scanning body. It is.
図3(a)および(b)に示すように、XY走査体22は、XY走査支持体221とXY走査回転体222とにより主として構成される。XY走査支持体221は、図示しない走査型プローブ顕微鏡の筐体に吊設され、X走査圧電素子20およびY走査圧電素子21によりそれぞれX方向およびY方向へ移動させられる。また、XY走査回転体222は、XY走査支持体221にXY方向の平面内で少なくとも180度回転自在に吊設され、内側に湾曲した円弧状断面の下面を有している。そして、その内側に湾曲した円弧状断面の下面には、Z走査支持体23(図2参照)が吊設される。
As shown in FIGS. 3A and 3B, the
XY走査支持体221は、円盤状に形成され、その周縁部には係合突起部221aが形成されている。一方、XY走査回転体222は、厚みのある円盤で形成され、その下面には、内側に湾曲した円弧状断面の凹部が形成され、また、その上部には、XY走査支持体221全体を収容可能な円筒状の凹部が形成されている。そして、XY走査支持体221は、その凹部に収容され、係合突起部221aの上方の空間は、係止輪223で塞がれる。係止輪223は、XY走査回転体222の凹部内壁面に固着される。なお、XY走査支持体221とXY走査回転体223および係止輪223とが接する部位には、ボールベアリング224が配設され、回転時の摩擦を低減するようにしている。
The XY
以上のようにXY走査体22を構成することにより、そのXY走査回転体222部分を自在に回転させることができる。従って、XY走査回転体222に吊設されているZ走査支持体23、カンチレバー支持体25およびカンチレバー13は、XY走査回転体222の回転に伴って同時に回転される。よって、カンチレバー13を180度反転することができる。なお、XY走査回転体222を180度反転する位置で確実に止めるようにするために、0度と180度の位置に係止機構を適宜設けてもよい。
By configuring the
次に、図4および図5を参照しながら本実施形態の走査型プローブ顕微鏡を用いた試料表面形状の計測方法について説明する。ここで、図4は、試料表面形状計測時の探針の移動軌跡を示した図であり、(a)は、探針移動Z方向軸をXY面の法線方向とした場合の探針の移動軌跡を示した図、(b)は、探針移動Z方向軸をXY面の法線方向に対して傾斜させた場合の探針の移動軌跡を示した図である。また、図5は、探針移動Z方向軸をXY面の法線方向とした場合、および、探針移動Z方向軸をXY面の法線方向に対して傾斜させた場合それぞれについて表面形状データの計算方法を説明するための図である。 Next, a sample surface shape measuring method using the scanning probe microscope of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 4 and 5. Here, FIG. 4 is a diagram showing the movement trajectory of the probe at the time of measuring the sample surface shape. FIG. 4A shows the probe movement when the axis of the probe movement Z direction is the normal direction of the XY plane. FIG. 5B is a diagram showing the movement locus of the probe when the probe movement Z direction axis is inclined with respect to the normal direction of the XY plane. FIG. 5 shows surface shape data when the probe movement Z direction axis is the normal direction of the XY plane and when the probe movement Z direction axis is inclined with respect to the normal direction of the XY plane. It is a figure for demonstrating the calculation method of.
図4(a)では、まず、探針移動Z方向軸をXY面の法線方向に設定し、試料11の表面形状を計測する。そして、探針を、試料11の表面から所定に距離離間した初期位置に設定し、その初期位置から探針移動Z方向軸に沿って探針を試料の表面に接近させる(S1)。この探針の移動は、サーボ回路35(図1参照)によって駆動されたZ走査圧電素子24によって行われ、このとき、X走査圧電素子20およびY走査圧電素子21は、休止している。
In FIG. 4A, first, the probe movement Z direction axis is set to the normal direction of the XY plane, and the surface shape of the
そして、このサーボ回路35によるZ走査圧電素子24の駆動が停止されたところで、探針12が試料11の表面位置に達したと判定される。その表面位置は、そのときの探針12の移動距離ΔZによって求めることができる。図5に示すように、初期位置Pの座標が(X0,Z0)で、試料11の表面位置計測時の移動距離がΔZであった場合には、表面位置Sの座標は、(X0,Z0−ΔZ)となる。
When the
試料11の表面位置計測が終わると、探針12を所定の距離後退させて(S2)、探針をX走査圧電素子20によりX方向へΔXだけ移動させる(S3)。そして、その移動後の位置を初期位置としてステップS1〜S3を所定の回数繰り返し行う。このようにして、X方向に走査された断面についての表面形状データを取得する。
When the measurement of the surface position of the
次に、探針12を最初の初期位置へ戻し、図4(b)に示すように、探針移動Z方向軸をXY面の法線方向に対し所定の角度θ傾ける。そして、初期位置から探針12を試料11の表面へ接近させて(S11)、試料の表面位置を計測する。このとき、初期位置Pの座標を(X0,Z0)、探針12の移動距離をΔZ'とすると、表面位置S'の座標は、(X0+ΔZ'sinθ,Z0−ΔZ'+cosθ)となる。
Next, the probe 12 is returned to the initial initial position, and as shown in FIG. 4B, the probe movement Z direction axis is inclined by a predetermined angle θ with respect to the normal direction of the XY plane. Then, the probe 12 is moved closer to the surface of the
試料11の表面位置計測が終わると、探針12を所定の距離後退させて(S12)、探針をX走査圧電素子20によりX方向へΔXだけ移動させる(S13)。そして、その移動後の位置を初期位置としてステップS11〜S13を所定の回数繰り返し行う。このようにして、探針移動Z方向軸をXY面の法線方向に対し所定の角度θ傾けた場合について、X方向に走査された断面についての表面形状データを取得する。この場合、探針を斜め上方から試料11の表面へ接近させるので、図4(b)で、右側に開いた側壁のアンダカット構造部分の計測が可能となる。
When the measurement of the surface position of the
さらに、カンチレバー13の方向を反転させて、図4(b)と同様にして、表面形状データを取得する。この場合、探針移動Z方向軸は、XY面の法線に対し、対称に反転した方向となる。従って、この場合には、図4(b)の場合、左側に開いた側壁のアンダカット構造部分の計測が可能となる。 Further, the direction of the cantilever 13 is reversed, and the surface shape data is acquired in the same manner as in FIG. In this case, the probe movement Z-direction axis is a direction reversed symmetrically with respect to the normal line of the XY plane. Therefore, in this case, in the case of FIG. 4B, the undercut structure portion of the side wall opened to the left side can be measured.
以上のようにして取得された表面形状データは、図5に示すように、白丸の点列のデータと黒丸の点列のデータというように、異なった点列のデータとして得られるが、それらのデータは、互いに補完し合うデータであり、それらを併合すると、より精密な表面形状データが得られる。本実施形態においては、探針移動Z方向軸を傾けたり、カンチレバー13の方向を反転させたりしても、探針12の先端の位置は不動である。そのため、これらのデータの併合は、単に併合するだけでよい。 As shown in FIG. 5, the surface shape data obtained as described above is obtained as data of different point sequences, such as data of a dot sequence of white circles and data of a dot sequence of black circles. The data is data that complement each other, and when they are merged, more accurate surface shape data can be obtained. In the present embodiment, the tip position of the probe 12 does not move even if the probe movement Z direction axis is tilted or the direction of the cantilever 13 is reversed. Therefore, it is only necessary to merge these data.
なお、探針移動Z方向軸を傾けたり、カンチレバー13の方向を反転させたりしたときに、機械的誤差のために探針先端位置がずれた場合には、異なった点列のデータによりそれぞれ表面形状データを作成し、パターンマッチングさせた上で、それらのデータを併合するようにする。 If the tip position of the probe is shifted due to a mechanical error when the probe movement Z direction axis is tilted or the direction of the cantilever 13 is reversed, the surface of the probe is moved according to the data of different point sequences. After creating shape data and pattern matching, the data are merged.
以上、本実施形態における試料の表面の計測方法によれば、アンダカット構造有する試料の表面の形状をより高精度に計測することができる。 As described above, according to the method for measuring the surface of the sample in the present embodiment, the shape of the surface of the sample having the undercut structure can be measured with higher accuracy.
10 XY試料ステージ
11 試料
12 探針
13 カンチレバー
14 加振用圧電素子
20 X走査圧電素子
21 Y走査圧電素子
22 XY走査体
23 Z走査支持体
24 Z走査圧電素子
25 カンチレバー支持体
30 発振器
31 レーザ発光素子
32 位置検出器
33 力検出回路
34 ブロックイン増幅器
35 サーボ回路
36 走査制御回路
37 制御部
221 XY走査支持体
222 XY走査回転体
223 係止輪
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10
Claims (7)
前記試料ステージの上面に対し平行な方向および接近または後退する方向に移動自在に設けられ、その先端に探針が固設されたカンチレバーと、
前記探針が前記試料の表面から所定の距離以上離間した位置で、前記探針および前記カンチレバーを前記試料の表面に平行な所定の方向に移動させるXY方向探針移動手段と、
前記XY方向探針移動手段による前記探針および前記カンチレバーの移動が停止している状態で、前記探針を前記試料の表面に対して接近または後退させる方向へ移動させるZ方向探針移動手段と、
前記探針が前記試料の表面に接近したときに前記試料の表面から受ける力を検出する力検出手段と、
前記Z方向探針移動手段が前記探針を移動させる方向の直線で、前記探針の先端を通る直線を探針移動Z方向軸として、前記探針移動Z方向軸を前記試料の表面に平行な面の法線方向に対し傾斜させるZ方向軸傾斜手段と
を備えることを特徴とする走査型プローブ顕微鏡。 A sample stage on which a sample to be measured is placed;
A cantilever provided movably in a direction parallel to the upper surface of the sample stage and in a direction approaching or retracting, and a probe fixed to the tip thereof;
XY direction probe moving means for moving the probe and the cantilever in a predetermined direction parallel to the surface of the sample at a position where the probe is separated from the surface of the sample by a predetermined distance or more;
Z-direction probe moving means for moving the probe toward or away from the surface of the sample while movement of the probe and the cantilever by the XY direction probe moving means is stopped; ,
Force detecting means for detecting a force received from the surface of the sample when the probe approaches the surface of the sample;
The Z-direction probe moving means is a straight line in the direction in which the probe is moved, and a straight line passing through the tip of the probe is defined as a probe movement Z-direction axis, and the probe movement Z-direction axis is parallel to the surface of the sample. And a Z-direction axis tilting means for tilting with respect to the normal direction of the smooth surface.
を特徴とする請求項1に記載の走査型プローブ顕微鏡。 The scanning probe microscope according to claim 1, wherein the Z-direction axis tilting unit tilts the probe movement Z-direction axis so as to rotate about the tip of the probe.
をさらに備えることを請求項1または請求項2に記載の走査型プローブ顕微鏡。 The cantilever direction reversing means for reversing the direction of the cantilever while maintaining the same angle formed by the direction of the cantilever and a plane parallel to the surface of the sample is provided. Scanning probe microscope.
前記XY方向探針移動手段により移動させられ、内側に湾曲した円弧状断面の下面を有するXY走査体と、
前記XY走査体の湾曲した円弧状断面の下面に滑合する円弧状断面の上面を有し、前記XY走査体の湾曲した円弧状断面の下面に、その円弧に沿ってスライド自在に吊設されたZ走査支持体と、
前記Z走査支持体の下面に、前記Z方向探針移動手段により移動可能なように吊設されたカンチレバー支持体と
を備え、
前記カンチレバーは、その先端に固設されている前記探針の先端が、前記XY走査体の下面断面の円弧が形成する円の中心に位置するように、前記カンチレバー支持体に固設されること
を特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかの一項に記載の走査型プローブ顕微鏡。 The Z-direction axis tilting means is
An XY scanning body that has been moved by the XY direction probe moving means and has a lower surface with an arcuate cross section curved inward;
The upper surface of the arcuate cross section that slides on the lower surface of the curved arcuate cross section of the XY scanning body is suspended from the lower surface of the curved arcuate cross section of the XY scanning body so as to be slidable along the arc. Z scanning support,
A cantilever support suspended on the lower surface of the Z scanning support so as to be movable by the Z-direction probe moving means;
The cantilever is fixed to the cantilever support so that the tip of the probe fixed to the tip of the cantilever is positioned at the center of a circle formed by an arc of the bottom cross-section of the XY scanning body. The scanning probe microscope according to claim 1, wherein the scanning probe microscope is characterized in that:
前記XY方向探針移動手段により移動させられるXY走査支持体と、
前記XY走査支持体にXY方向の平面内で少なくとも180度回転自在に吊設され、内側に湾曲した円弧状断面の下面を有するXY走査回転体と
を含み構成され、
前記XY走査回転体の回転軸は、前記探針移動Z方向軸が前記試料の表面に平行な面の法線方向である場合の前記探針移動Z方向軸と一致すること
を特徴とする請求項4に記載の走査型プローブ顕微鏡。 The XY scanning body is
An XY scanning support moved by the XY direction probe moving means;
An XY scanning rotator suspended from the XY scanning support so as to be rotatable at least 180 degrees in a plane in the XY direction, and having a lower surface with an arcuate cross section curved inwardly,
The rotation axis of the XY scanning rotator coincides with the probe movement Z-direction axis when the probe movement Z-direction axis is a normal direction of a plane parallel to the surface of the sample. Item 5. A scanning probe microscope according to Item 4.
前記探針移動Z方向軸を前記試料の表面に平行な面の法線方向にして、前記XY方向探針移動手段により前記探針を所定のXY方向に所定の初期位置から所定の微小距離ずつ移動させては停止させ、そのXY方向への移動が停止する各位置において、そのXY方向への移動を停止したまま、前記探針を前記試料の表面へ接近させることにより前記試料の表面形状の計測を行う法線入射計測ステップと、
前記探針を前記法線入射計測ステップで計測を開始した初期位置へ戻し、前記探針移動Z方向軸を前記試料の表面に平行な面の法線方向に対し傾斜させ、前記XY方向探針移動手段により前記探針を前記所定のXY方向に前記所定の初期位置から前記所定の微小距離ずつ移動させては停止させ、そのXY方向への移動が停止する各位置において、そのXY方向への移動を停止したまま、前記探針を前記試料の表面へ接近させることにより前記試料の表面形状の計測を行う傾斜入射計測ステップと、
前記法線入射計測ステップで計測された前記試料の表面形状データと、前記傾斜入射計測ステップで計測された前記試料の表面形状データとを併合したデータにより前記試料の表面形状データを求める表面形状データ併合ステップと
を行うことを特徴とする試料表面形状の計測方法。 A method for measuring a sample surface shape in a scanning probe microscope according to any one of claims 1 to 5,
The probe movement Z direction axis is a normal direction of a plane parallel to the surface of the sample, and the probe is moved in a predetermined minute distance from a predetermined initial position in a predetermined XY direction by the XY direction probe moving means. At each position where the movement in the XY direction stops, the probe is brought close to the surface of the sample while stopping the movement in the XY direction at each position where the movement in the XY direction stops. A normal incidence measurement step for measuring, and
The probe is returned to the initial position where measurement was started in the normal incidence measurement step, the probe movement Z-direction axis is inclined with respect to the normal direction of a plane parallel to the surface of the sample, and the XY-direction probe The probe is moved by the moving means in the predetermined XY direction from the predetermined initial position by the predetermined minute distance to stop, and at each position where the movement in the XY direction stops, the probe moves in the XY direction. An oblique incidence measurement step for measuring the surface shape of the sample by moving the probe closer to the surface of the sample while stopping the movement,
Surface shape data for obtaining the surface shape data of the sample from data obtained by combining the surface shape data of the sample measured in the normal incidence measurement step and the surface shape data of the sample measured in the inclined incidence measurement step A method for measuring a sample surface shape, comprising: performing a merging step.
前記傾斜入射計測ステップを行った後に、さらに、
前記探針を前記法線方向計測ステップで計測を開始した初期位置へ戻し、前記カンチレバー反転手段により前記カンチレバーの方向および前記探針移動Z方向軸を反転させ、前記XY方向探針移動手段により前記探針を前記所定のXY方向に前記所定の初期位置から前記所定の微小距離ずつ移動させては停止させ、そのXY方向への移動が停止する各位置において、そのXY方向への移動を停止したまま、前記探針を前記試料の表面へ接近させることにより前記試料の表面形状の計測を行う逆傾斜入射計測ステップ
を行い、
前記表面形状データ併合ステップにおいては、前記法線入射計測ステップで計測された前記試料の表面形状データと、前記傾斜入射計測ステップで計測された前記試料の表面形状データとに、前記逆傾斜入射計測ステップで計測された前記試料の表面形状データをさらに加えて併合したデータにより前記試料の表面形状データを求めること
を特徴とする試料表面形状の計測方法。 It is a measuring method of the sample surface shape according to claim 6,
After performing the oblique incidence measurement step,
The probe is returned to the initial position where the measurement was started in the normal direction measurement step, the direction of the cantilever and the probe movement Z direction axis are reversed by the cantilever reversing means, and the XY direction probe moving means is The probe is stopped by moving the probe in the predetermined XY direction by the predetermined minute distance from the predetermined initial position, and the movement in the XY direction is stopped at each position where the movement in the XY direction stops. While performing the reverse tilt incidence measurement step of measuring the surface shape of the sample by bringing the probe close to the surface of the sample,
In the surface shape data merging step, the reverse tilt incidence measurement is performed on the surface shape data of the sample measured in the normal incidence measurement step and the surface shape data of the sample measured in the tilt incident measurement step. A sample surface shape measurement method, wherein the surface shape data of the sample is obtained from data obtained by further adding and merging the surface shape data of the sample measured in the step.
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