JPH0666558A - 微細対象物測定装置の測定箇所視野内設定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 微細対象物測定装置において、光ディスクや
光磁気ディスク等のごとき記憶情報がＲ−θ座標系で管
理される記憶媒体の欠陥箇所を容易に選択し、探針走査
範囲に容易に設定する。 【構成】 探針・試料間のトンネル電流等、探針・試料
の距離制御機構を利用し、試料５の表面を測定する高分
解能測定装置８と、当該表面を観察する低分解能補助観
察装置１３を備え、補助観察装置はステージ５と既知の
位置関係に設置される。補助観察装置１３と探針９の相
対的位置関係をステージ上のマーカー２４で決めるステ
ップと、ステージと試料の相対的位置関係を補助観察装
置の画像に基づいて試料表面の特徴部位を利用して決め
るステップと、測定箇所の位置データがアドレス情報と
して事前に与えられ、ステージの移動に同期して補助観
察装置によって連続的に得られる試料表面の画像で特徴
部位を計測し、位置データを参照して測定箇所を選択し
特定するステップと、この測定箇所を、補助観察装置と
探針の相対的位置関係に基づき、探針の走査範囲に設定
するステップを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は微細対象物測定装置の測
定箇所視野内設定方法に係り、特に、光ディスクや光磁
気ディスク等のような、記憶情報がＲ−θ座標系で管理
されている円板状記憶媒体の任意の測定箇所を探針の測
定可能領域に正確かつ迅速に設定する微細対象物測定装
置の測定箇所視野内設定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば走査型トンネル顕微鏡で、探針の
位置制御は、試料と探針の間に流れるトンネル電流の電
流値を検出し、それを一定に保つように探針を高さ方向
（Ｚ軸方向の探針・試料間の距離）に制御しながら、測
定面に沿ってＸＹ軸方向に走査するように行われる。測
定の結果得られた探針の空間座標、すなわちＸＹＺの各
軸方向の圧電素子の負荷電圧やステージの移動量を用い
て、ＣＲＴモニタ上に鳥瞰図や輝度変調図等を表示す
る。また類似装置である原子間力顕微鏡では、原子間力
を利用して同様に画像を作成することができる。

【０００３】作成された画像は、試料表面の凹凸形状を
反映しており、試料表面の微細形状の観察や解析が可能
となる。トンネル電流や原子間力の物理量は、探針と試
料との距離の変化に極めて敏感であることから、かかる
装置による表面形状測定では原子レベルの識別ができ、
高い分解能を有している。

【０００４】反面、１つの視野として探針によって測定
できる範囲が、せいぜい数十μｍ程度に限定される極め
て微小な範囲であるので、試料表面上で測定したい任意
の箇所を選択・設定する場合、または記憶媒体の欠陥存
在箇所を選択・設定する場合には、目標とする箇所を、
探針の視野、すなわち測定可能範囲に容易にもってくる
ことができないという問題を有する。微細な形状やパタ
ーンの計測では、実用的な観点から、測定したい箇所を
正確に特定でき、かつその箇所を正確にかつ迅速に探針
の視野内に捉えられることが望まれる。

【０００５】従来、上記の欠点を補うために、光学顕微
鏡や走査型電子顕微鏡等の他の表面観察装置と組み合わ
せた構成とし、視野の選択時に補助手段として用いる例
（特開平２−１４１６０１号、特開平２−１５５１５６
号、特開平３−１２８４０３号）、または高精度位置決
めステージと組み合わせた例がある。ここで挙げた先行
文献は、いずれも、光学顕微鏡と組合せた装置において
位置合せや位置補正を行った方法を示している。これら
の方法では、光学顕微鏡の視野中心位置と探針取付け位
置との位置合せを行うために、同心円状に複数個の溝パ
ターンが形成された標準試料に対して、相異なる２か所
の領域を測定し、得られた画像データから位置ずれ量を
求める方法（特開平３−１２８４０３号）、或る間隔で
格子状位置特定パターンを形成した標準試料を用いる方
法（特開平２−１４１６０１号）、同心円状の溝に外側
と内側の凹凸形状を異なるように形成したパターンを用
いて位置補正を行う方法（特開平２−１５５１５６号）
を提案している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術によれば、
光学顕微鏡の視野中心と探針位置との相対的な関係を定
めることができるが、試料表面上の測定したい箇所を、
どのようにして微小な探針走査範囲内に持ってくること
については、何も述べていない。すなわち、前記従来の
技術では、試料表面上の測定したい箇所を、容易、迅
速、かつ正確に微細な探針走査範囲内に持ってくること
ができない。

【０００７】ここで、測定対象物が光ディスクや光磁気
ディスクの記憶媒体である場合について考える。光ディ
スクや光磁気ディスク等に格納される記憶情報は、Ｒ−
θ座標系で管理されている。円板の上に形成されたトラ
ックピッチや記録ピットの幅や長さが記憶密度を規定す
るため、それらの３次元的な形状がどのようになってい
るかを高精度に測定する必要が生じる。

【０００８】上記製品の現在の出荷検査は、電気特性試
験により行われており、その異常信号に基づいて欠陥品
の識別が行われる。何らかの欠陥が存在する箇所は、Ｒ
−θ座標系とほぼ一対一に対応するトラック番号および
セクタ番号等のアドレス情報として記録され、管理され
る。

【０００９】また、より詳細な検査として、抜取り的に
記憶媒体の再生試験が行われる。この再生試験では、記
憶媒体の異常信号が発生した箇所の３次元形状がどうな
っているかをさらに詳細に、走査型トンネル顕微鏡、原
子間力顕微鏡、走査型電子顕微鏡等のいずれかを用いて
測定したいという要望がある。

【００１０】しかしながら、特に、微細領域の３次元形
状測定に最適な走査型トンネル顕微鏡等では、前述の一
般的な議論で明らかな通り、測定範囲が極めて微小な範
囲に限定されることや、試料の基準位置が１０μｍ〜５
０μｍ程度の許容範囲でばらついている等の要因によ
り、膨大な領域の中から測定したい箇所をその視野の中
に持ってくることは、極めて困難である。このように、
光ディスクや光磁気ディスク等の記憶媒体において記録
再生機能によって発見された異常信号に基づいて欠陥箇
所の存在が分かったとき、当該欠陥箇所の３次元的形状
がどのようになっているかについて、走査型トンネル顕
微鏡等を用いてその探針測定範囲に欠陥箇所を入れ、直
接に測定することが極めて困難であるという問題を有す
る。

【００１１】本発明の目的は、光ディスクや光磁気ディ
スク等のごとき記憶情報がＲ−θ座標系で管理される記
憶媒体の欠陥箇所の直接測定を容易に行うことができる
微細対象物測定装置の測定箇所視野内設定方法を提供す
ることにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明に係る微細対象物
測定装置の測定箇所視野内設定方法は、探針と試料の間
に生じるトンネル電流、原子間力等の物理量を利用し、
かつ探針と試料の距離を制御する機構を利用して、試料
ステージ上に配置された試料の表面を測定する高い分解
能の測定装置と、試料の表面を観察する相対的に低い分
解能の光学顕微鏡等の補助観察装置を備え、さらに補助
観察装置は試料ステージと既知の位置関係に設置されて
いる微細対象物測定装置に適用される方法であり、補助
観察装置と探針との相対的な位置関係を、試料ステージ
に設けられたマーカーを利用して決めるステップと、試
料ステージと試料との相対的な位置関係を、補助観察装
置で得られる画像に基づいて試料の表面に形成された特
徴部位を利用して決めるステップと、試料の測定箇所の
位置に関するデータが例えばアドレス情報として事前に
与えられ、試料ステージの移動に同期して補助観察装置
によって連続的に得られる試料の表面の画像で特徴部位
を計測し、位置に関するデータを参照して測定箇所を選
択し特定するステップと、特定された測定箇所を、補助
観察装置と探針の相対的位置関係に基づき、探針の走査
範囲に設定するステップとを含む方法である。前記の方
法において、前記試料は円板状記憶媒体であり、試料表
面の特徴部位は半径方向に形成されたトラックと円周方
向に形成されたセクタである。

【００１３】

【作用】本発明による測定箇所視野内設定方法が適用さ
れる微細対象物測定装置は、走査型トンネル顕微鏡等の
高い分解能を有する微細対象物測定装置と、例えば光学
顕微鏡および高倍率ＣＣＤカメラからなる相対的に低い
分解能を有する補助観察装置を備える。測定対象である
試料は、Ｒ−θ座標系で管理された記憶情報を有する光
ディスクや光磁気ディスク等の円板状記憶媒体であり、
測定箇所は欠陥が生じている箇所である。当該測定箇所
を、微細対象物測定装置の探針走査範囲に設定するに当
たって、補助観察装置で得られる観察画像に基づいて、
その観察画像中に映し出される試料表面上の特徴部位を
利用して測定箇所を観察画像中に持ってくるようにす
る。この特徴部位は、具体的には半径方向のトラックで
あり、円周方向のセクタである。補助観察装置を用いて
測定箇所を選択・特定するために、欠陥が生じている箇
所の位置に関するデータが、事前にアドレス情報で与え
られる。試料ステージを移動させ、補助観察装置で連続
的に得られる画像に関して、このアドレス情報に基づい
て、移動距離を計測しながら、モニタ装置の画面中に測
定箇所を持ってくる。上記において、補助観察装置は試
料ステージに対して既知の位置関係にある。また探針の
取付け位置と補助観察装置との位置関係は、ほぼ既知で
ある。そして試料を２次元走査するための試料ステージ
の上には、探針中心位置とステージ基準座標系との相対
関係を定めるためのマーカーが設けられている。本発明
による測定箇所視野内設定方法では、最初に、ステージ
に設けられた上記マーカーを用いて、探針位置と補助観
察装置、探針位置とステージ座標系との位置関係を規定
する。次に、ステージ上に設置された試料に対して、試
料面上に設けられた基準マークやパターンのエッジ部等
の特徴部位を補助観察装置によって得られる画像に基づ
いて検出し、試料座標系とステージ座標系の位置関係を
規定する。次に、事前に与えられる測定箇所の位置に関
するアドレス情報、試料表面に形成されたトラックやセ
クタ等の特徴部位、補助観察装置を利用して、測定箇所
である欠陥部位を精密に特定し、特定した測定箇所を探
針走査範囲に設定する。

【００１４】

【実施例】以下に、本発明の実施例を添付図面に基づい
て説明する。図１において除振機構１は基台２の上に設
置される。除振機構１の上に高精度位置決めステージ３
が配置され、更にステージ３の上に試料台４が配置され
る。ステージ３は、Ｘ，Ｙの各軸方向の粗動機構３ａ，
３ｂと、Ｘ，Ｙ，Ｚの各軸方向および各軸回りの回転方
向の６軸制御可能な微動機構３ｃを備える。試料台４に
は、試料５が載置される。この試料５は、Ｒ−θ座標系
で情報が管理されている光ディスクや光磁気ディスク等
の円板状記憶媒体である。ここで、Ｒは半径方向の軸を
意味し、θは円周方向の軸を意味する。また図１に示さ
れた座標系６において、Ｚ軸方向は高さ方向であり、Ｘ
軸方向およびＹ軸方向は、Ｚ軸に垂直な平面に含まれる
互いに垂直な方向である。

【００１５】試料５の上方の位置は、門型フレーム７に
取り付けられた測定ユニット８が配置される。測定ユニ
ット８は微細対象物の３次元形状を測定する機能を有す
る。測定ユニット８は、下部に探針９を取り付けた光学
的変位検出機構１０と、Ｚ軸微動機構１１と、Ｚ軸粗動
機構１２から構成される。探針９は、着脱自在に取り付
けられ、その先端が試料５の表面に臨む。門型フレーム
７には、さらに補助観察装置１３が配設される。補助観
察装置１３は、例えば光学顕微鏡１４と高倍率ＣＣＤカ
メラ１５から構成される。

【００１６】１６はスキャナコントローラ、１７は微動
機構コントローラ、１８はステージコントローラであ
る。１９は所要の信号処理を行うＣＰＵである。ＣＰＵ
１９はコントローラ１６，１７，１８による制御量を供
給され、また必要に応じてこれらのコントローラ１６，
１７，１８に指令信号を与える。またＣＣＤカメラ１５
で得られた映像信号はＡ／Ｄ変換部２０を通して画像メ
モリ２１に供給される。Ａ／Ｄ変換部２０の変換機能お
よび画像メモリ２１の記憶機能は、ＣＰＵ１９によって
制御される。２２は条件設定入力部、２３はモニタ装置
である。

【００１７】探針９の試料５の表面への接近は、ステー
ジ３の微動機構３ｃ、Ｚ軸粗動機構１２のいずれかを用
いて行われる。所定のトンネル電流や原子間力等が検出
された後には、これらの物理量を一定に保つように制御
し、２次元走査させることで試料表面の凹凸に対応した
形状を得ることができる。

【００１８】図１に示した実施例では、２次元方向の走
査はステージ３で行い、探針９については高さ方向の制
御のみを行い、ステージ３のＸＹ方向の移動量と、探針
９の高さ方向の制御量とを出力信号として画像を作成す
る。なお、探針９を設けた測定ユニット８に、圧電素子
で構成される３次元スキャナを設け、ステージ３は固定
状態とし、３次元スキャナで探針を２次元のＸＹ方向に
走査しつつ同時に高さ方向に制御し、各圧電素子への負
荷電圧を出力信号として試料表面画像を形成するように
構成することもできる。

【００１９】上記装置の構成上、光学顕微鏡１４および
ＣＣＤカメラ１５からなる補助観察装置１３と、ステー
ジ３との位置関係は既知である。探針９の取付け位置と
ステージ３との位置関係は基本的に決まっているが、探
針交換等を行うために厳密に決めることはできない。こ
のため、試料５を試料台４にセットする前に、探針９の
取付け位置とステージ３の位置との位置関係を決める必
要がある。

【００２０】次に、図２〜図４を参照して、微細対象物
測定装置において試料測定箇所を視野内に設定する方法
について説明する。試料５は、前述の通り、Ｒ−θ座標
系で情報が管理されている光ディスク等の円板状記憶媒
体である。試料５では、その欠陥箇所の存在が、記録再
生機能によって得られる異常信号に基づいて分かってい
る。当該欠陥箇所の３次元形状を、走査型トンネル顕微
鏡の観察視野内に入れて直接観察できるようにするた
め、測定箇所を視野内に設定する必要がある。以下に、
かかる設定方法に関する操作を詳述する。

【００２１】最初に、光学顕微鏡１４およびＣＣＤカメ
ラ１５等の補助観察装置１３を用いることにより、ステ
ージ３上に付与されたマーカーが光学顕微鏡１４の視
野、すなわちモニタ装置２３の画面に映し出されるよう
に、ステージ３の位置を調整する（第１の操作）。上記
のステージ３の位置調整は、Ｘステージ３ａおよびＹス
テージ３ｂのためのステージコントローラ１８、および
微動機構３ｃのための微動機構コントローラ１７に基づ
いて行われる。ステージ３の位置調整は、手動によって
行うこともできる。補助観察装置１３とステージ３との
位置関係は装置構成上決まっているので、マーカーを光
学顕微鏡１４の視野の中心に持ってくることは比較的に
容易である。光学顕微鏡１４の初期の画像倍率は、操作
性に配慮して１００〜２００倍程度が適切である。マー
カーが、光学顕微鏡１４によってモニタ装置２３の画面
中に捉えられた後には、画像倍率を次第に高め、基準原
点となる位置（ＸG ，ＹG ）を決める。このときの位置
検出精度（画素分解能）は、できるかぎり高い方が望ま
しい。例えば、数千倍程度である。具体的に述べると、
画素数１０２４×１０２４のＣＣＤ素子を用いる場合
に、０．１μｍの検出精度を確保するためには約５千倍
（視野領域１００μｍ）となる。図２にマーカーの一例
を示す。マーカー２４は十字形状に形成されており、２
５が基準原点である。

【００２２】次に、マーカー２４の位置が探針９がセッ
トされた位置の近傍になるように、ステージ３を移動さ
せ、マーカー２４が探針９の近傍位置になったとき、走
査型トンネル顕微鏡の機能に基づき、探針９による走査
で画像を作成し、上記マーカーの像を捉える（第２の操
作）。すなわち、マーカーの形状を十字形状とした場合
には、探針９をＸ方向に少なくとも２ライン以上走査
し、得られた信号に対してエッジ検出等の処理を行うこ
とでＸ方向の位置関係を精密に定めることができる。同
じ操作をＹ方向に対して行うことで、Ｙ方向の位置関係
も精密に定めることができる。

【００２３】ステージ３のマーカーを利用した上記の第
１および第２の操作に基づき、光学顕微鏡１４等からな
る補助観察装置１３と、探針９との位置関係が厳密に規
定される。このように、ステージ３の基準座標系に対し
て、探針９の設置された位置が規定される。

【００２４】上記の操作では、次の１〜３の点に留意す
る必要がある。 １． 上記操作で基準原点となる位置（ＸG ，ＹG ）を
決定した後には、誤操作を避けるため、ステージ３の手
動操作をロックする。 ２． 光学顕微鏡１４の視野中心位置と、探針９の位置
との関係は正確に定まっていないので、光学顕微鏡１４
の映像中にマーカーを捉えた後に、当該マーカーを探針
位置に持ってくる際、ステージ３をどの程度移動すれば
よいか正確に知ることはできない。しかし、装置構成
上、光学顕微鏡１４と探針９との位置関係はほぼ分かっ
ており、また探針交換による取付け位置の際は０．１ｍ
ｍ程度の範囲に抑えることができ、さらに、探針走査に
よる測定範囲は数十μｍ程度確保されるので、探針走査
で得られる画像中にマーカーを捉えることは比較的に容
易である。 ３． 光学顕微鏡１４と探針９との距離がａである場
合、マーカーの長さはａ以上であることが必要である。
１回の探針走査でマーカー画像を捉えることができない
場合には、ステージ３を微小量移動させ、再度、探針走
査を行うことで目的とするマーカー画像を得ることがで
きる。

【００２５】Ｘ軸方向のライン走査Ｌx1，Ｌx2およびＹ
軸方向のライン走査Ｌy1，Ｌy2を、図２に示す。一例と
して、ライン走査Ｌx1で得られる信号を図３に示す。エ
ッジ処理を施すことで信号特徴部２６を得ることがで
き、この信号特徴部２６によって探針９がマーカー２４
を横切る位置座標を求めることができる。Ｘ方向および
Ｙ方向の走査ラインの間の距離はステージ３の移動量に
より求められる。４本の走査ラインＬx1，Ｌx2，Ｌy1，
Ｌy2による４つの交点ｂ〜ｅの座標値によって、十字を
形成する２直線の交点を求め、マーカー２４の基準位置
を算出する。これにより、先に得られている基準原点と
なる座標系（ＸG ，ＹG ）に対する探針９の取付け位置
の座標値を求めることができる。

【００２６】次の操作は、試料５とステージ３との位置
関係を定める操作である。試料５が光ディスクや光磁気
ディスク等である場合には、トラックおよびセクタ情報
の記録されたパターン領域のエッジ部分を用いる方法が
適用される。通常、光ディスクや光磁気ディスクの基板
は、円周上が２０〜３０の領域に分割され、それぞれの
領域にはトラックとセクタの各番号が付与され、情報が
記録・管理されている。各領域の内周または外周の端に
当たる部位は数百倍程度の光学顕微鏡１４で識別するこ
とができる。従って、前記領域の例えば外周端位置を、
先ず低倍率で捉え、その後に必要とする程度までズーム
アップ式に次第に倍率を上げ、特徴点として検出する。
その後、映像の倍率を元の状態に戻し、かつステージ３
を移動させ、同様なパターンの存在する部位を捉える。
円板状の試料５を対象とする場合には、ステージ４の移
動方向は、Ｒ−θ系で制御できることが望ましい。しか
し、ＸＹ系で制御できるのは勿論である。上記の操作に
よって得られる複数面の映像中から求められる特徴点の
座標と、その時のステージ３の移動量とに基づいて、試
料５とステージ３との相対的な位置関係が規定される。
これにより、試料５における任意の箇所を、高精度に選
択することができる。

【００２７】また光ディスクや光磁気ディスク等には、
円板上に予め基準となる特定マークが設けられているこ
とが多い。この特定マークを用いて試料５とステージ３
との位置関係を規定することもできる。この位置関係を
規定する方法を図４に示す。図４において、３１は特定
マークである。円板状の試料５を測定対象とする場合に
は、同心円上に設けられた異なる少なくとも３つの基準
マーク３２，３３，３４を検出する。基準マークが設け
られた位置の選定には、補助観察装置１３を使用して、
その映像を用いて大まかな位置合せを行い、その後、探
針９を走査して得られた画像に対してエッジ検出処理等
を施し、基準マークの特徴点の位置を検出する。得られ
た３つの点の座標値により同心円の中心点３５の座標を
算出し、ステージ座標系に対する中心位置のずれ量を求
める。

【００２８】なおステージ３の位置再現性に関して、現
在実現されている性能は、例えば通常の環境（±２℃程
度の温度変化）において４００ｍｍの移動ストロークに
対して±０．４μｍ程度である。温度変化による試料自
体の熱膨脹の影響を考慮すると、実際には±１〜数μｍ
程度であると考えておく必要がある。上記方法では、最
終的にはステージの位置再現性が問題になるが、その場
合、移動距離は千倍〜数千倍程度の映像中（視野領域２
００μｍ）に限定されるため、また上記の位置決め再現
精度はその移動量に応じて飛躍的に向上するため、問題
にならない。また、基準マークやパターンエッジ等の特
徴部を映像中に捉えるには、低倍率像をモニタしながら
数ｍｍ〜数十ｍｍ程度移動する必要がある。モニタ領域
は２００μｍ以上をカバーできるので、高い位置決め精
度は必要としない。以上の方法によって、試料に固有な
偏心量等に影響されない形で、試料５とステージ３との
相対的な位置関係を定めることができる。

【００２９】次に、試料５上の任意の測定箇所の特定
し、この測定箇所を、探針９を有する測定ユニット８の
測定領域に設定する方法について説明する。この場合、
測定箇所を定める情報は、事前に与えられることを前提
とする。本実施例の場合、試料５は光ディスクや光磁気
ディスクであり、測定箇所は欠陥や異常信号を生じた部
位であるので、当該部位のアドレス（番地）情報が、測
定箇所を定めるための情報である。

【００３０】また、もっとも一般的な場合、試料上の基
準位置にとられた座標系に対する座標値が、上記の情報
となる。この場合には、前述したように試料とステージ
の相対的な位置関係が求められていることから、試料と
ステージの位置ずれを補正しながらステージを移動する
ことで、対応することができる。位置決め精度は、ステ
ージの性能に依存し、数μｍ程度で可能である。

【００３１】光磁気ディスクの表面形状では、一例とし
てトラックピッチ１．６μｍ±０．０８μｍ、案内溝幅
０．３μｍ、深さ０．０７μｍであり、記録ピット形状
に関しφ０．６〜０．８μｍ、深さ０．１７〜０．２μ
ｍ程度である。ステージの位置決め精度は、数μｍ程度
までは保証できるが、異常を生じた記録ピットを特定す
るには、精度上無理がある。このため、ステージ３の移
動と前記補助観察装置１４から得られる連続的な画像に
関するデータに基づいて、特徴パターンを逐次計測する
方法を併用する。半径方向には、ほぼ１．６μｍのトラ
ックピッチで案内溝が連続的に形成されており、ステー
ジの半径方向への移動と同期して、一定間隔で補助観察
装置１３から映像を逐次、画像メモリ２１に取り込み、
トラックピッチ寸法に対応して設定されたマスク領域に
対し２値化処理を行、トラック本数をカウントする。こ
のカウントの際、映像の倍率は数千倍程度（視野領域１
００〜２００μｍ）が必要とされる。１００μｍの視野
でトラック本数は約６０本であり、画素数１０２４×１
０２４とすると、１トラック当たり約１７ピクセルに相
当し、画像上各トラックを十分に検出することができ
る。与えられたアドレス情報からトラック番号とセクタ
番号を求めることができるため、モニタ装置２３の画面
に光学顕微鏡１４およびＣＣＤカメラ１５によって映し
出される画像において、トラック本数をカウントしてい
くことで、所望のトラックとセクタを映し出し、捉える
ことは可能である。次に、所望のトラックとセクタを捉
えた画像に対して画像処理が行われ、その時点までにカ
ウントされているトラック本数を参照して、画像中で、
該当するトラックを特定する。すなわち、画像の中で、
該当するトラックの位置座標を求めることができる。上
記の処理ステップでは、補助観察装置１３から得られる
映像データを基に処理が行われ、ステージ３の位置決め
精度には左右されない。次に、求められたトラックの座
標値に基づいて、該当するトラックが映像の中心になる
ようにステージ３を移動する。こうして、半径方向の位
置が特定された後、次に、円周方向に対して同様な操作
を行う。

【００３２】ステージ３の円周方向の移動と同期して、
一定間隔で補助観察装置１３から得られる映像を、逐
次、画像メモリ２１へ取り込み、記録ピット寸法に対応
して設定されたマスク領域内に対して２値処理等を行
い、記録ピット数をカウントする。必要とするピット
は、アドレス情報に基づいて該当トラックの何番目の位
置に存在するかは分かっているので、トラック位置の特
定と同様な処理によって、特定したい記録ピットを映像
中に捉え、その位置座標を求めることができる。求めら
れた座標値に従って、該当記録ピットの位置が視野の中
心になるようにステージ３を移動する。特定したいトラ
ックや記録ピットがモニタ装置２３の画面の映像中に捉
えられた後において、半径方向および円周方向のステー
ジ３の移動距離は、最大の場合でも視野領域のほぼ半分
程度で済ませることができる。これにより、高精度な位
置決めを行うことができる。上記のごとく、事前に与え
られる欠陥部位のアドレス情報と、試料表面に形成され
た半径方向のトラックおよび円周方向のセクタと、これ
らのトラック等を画像化する補助観察装置１３とを利用
して、所要の位置合せを行うことを条件に、試料ステー
ジ３の移動に伴って補助観察装置１３で連続的に得られ
る画像で欠陥部位を精密に特定することができる。その
後、補助観察装置１３と探針９との位置関係に基づき、
ステージ３を移動して、測定箇所を探針９の走査範囲内
に設定する。

【００３３】前記実施例では、補助観察装置１３は光学
顕微鏡等を用いたが、これに限定されない。類似した他
の補助観察装置を用いることができる。また微細対象物
測定ユニット８は、走査型トンネル顕微鏡であったが、
原子間力顕微鏡やその他の類似する装置を用いることも
できる。

【００３４】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように本発明によ
れば、走査型トンネル顕微鏡や原子間力顕微鏡等の微細
対象物測定ユニットを用いた微小領域の測定において、
光ディスク等の欠陥部位の測定を行う場合に、相対的に
拡大倍率が高い補助観察装置を備え、補助観察装置と微
細対象物測定ユニットの探針との位置合せを行い、上記
欠陥部位に関するアドレス情報が与えられた条件の下
で、補助観察装置を利用して試料表面の特徴部位を計測
して目標とする欠陥部位に到達し、得られた欠陥部位を
特定し、上記探針の走査範囲に設定するようにしたた
め、測定者が必要とする試料上の測定部位の特定、探針
走査範囲への設定を高速にかつ高精度に行うことができ
る。また光ディスクや光磁気ディスク等の記憶媒体にお
ける欠陥部位について、詳細な３次元形状計測を行うこ
とができ、欠陥形状と記憶情報との相関性を容易に検討
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る微細対象物測定装置の全体構成図
である。

【図２】ステージ上に設けられたマーカーを示す図であ
る。

【図３】走査ラインで得られる検出信号を示す図であ
る。

【図４】試料表面上に形成された特定マークおよび基準
マークを示す図である。

【符号の説明】

１ …除振機構 ３ …ステージ ４ …試料台 ５ …試料 ７ …門型フレーム ８ …微細対象物測定ユニット ９ …探針 １０ …光学的変位検出機構 １１ …Ｚ軸微動機構 １２ …Ｚ軸粗動機構 １３ …補助観察装置 １４ …光学顕微鏡 １５ …ＣＣＤカメラ ２４ …マーカー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村山 健 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

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 探針と試料の間に生じるトンネル電流、
   原子間力、これらに類似する物理量のいずれかを利用
   し、かつ前記探針と前記試料の距離を制御する機構を利
   用して、試料ステージ上に配置された前記試料の表面を
   測定する高い分解能の測定装置と、前記試料の表面を観
   察する相対的に低い分解能の補助観察装置を備え、前記
   補助観察装置は前記試料ステージと既知の位置関係に設
   置されている微細対象物測定装置において、 前記補助観察装置と前記探針との相対的な位置関係を、
   前記試料ステージに設けられたマーカーを利用して決め
   るステップと、 前記試料ステージと前記試料との相対的な位置関係を、
   前記補助観察装置で得られる画像に基づいて前記試料の
   表面に形成された特徴部位を利用して決めるステップ
   と、 前記試料の測定箇所の位置に関するデータが事前に与え
   られ、前記試料ステージの移動に同期して前記補助観察
   装置によって連続的に得られる前記試料の表面の画像で
   前記特徴部位を計測し、前記データを参照して前記測定
   箇所を特定するステップと、 特定された前記測定箇所を、前記補助観察装置と前記探
   針の相対的位置関係に基づき、前記探針の測定可能範囲
   に設定するステップと、からなることを特徴とする微細
   対象物測定装置の測定箇所視野内設定方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の微細対象物測定装置の測
   定箇所視野内設定方法において、前記試料は円板状記憶
   媒体であり、試料表面の前記特徴部位は半径方向に形成
   されたトラックと円周方向に形成されたセクタであるこ
   とを特徴とする微細対象物測定装置の測定箇所視野内設
   定方法。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の微細対象物測定
   装置の測定箇所視野内設定方法において、事前に与えら
   れる試料測定箇所の前記データは、記憶位置を特定する
   アドレス情報であることを特徴とする微細対象物測定装
   置の測定箇所視野内設定方法。