JPH09218211A - Cantilever scanning probe microscope - Google Patents
Cantilever scanning probe microscopeInfo
- Publication number
- JPH09218211A JPH09218211A JP5101996A JP5101996A JPH09218211A JP H09218211 A JPH09218211 A JP H09218211A JP 5101996 A JP5101996 A JP 5101996A JP 5101996 A JP5101996 A JP 5101996A JP H09218211 A JPH09218211 A JP H09218211A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cantilever
- cantilevers
- scanning probe
- probe microscope
- sample
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000523 sample Substances 0.000 title claims abstract description 65
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 23
- 238000007689 inspection Methods 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 2
- 230000004304 visual acuity Effects 0.000 abstract 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 10
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010291 electrical method Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば半導体ウ
エハやその製作に用いるマスクなどの表面構造をきわめ
て微視的に検査するのに用いられるカンチレバー走査プ
ローブ顕微鏡に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cantilever scanning probe microscope used for microscopically inspecting a surface structure such as a semiconductor wafer or a mask used for manufacturing the semiconductor wafer.
【０００２】[0002]
【従来の技術】例えば半導体ウエハなどの表面のように
比較的広い平坦な面のシャープさを、０．１μｍといっ
た分解能で検査するのに、従来においては、カンチレバ
ーを用いたＡＦＭ（Ａｔｏｍｉｃ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉｃ
ｒｏｓｃｏｐｅ；原子間力顕微鏡）が用いられている。2. Description of the Related Art For inspecting the sharpness of a relatively wide flat surface such as the surface of a semiconductor wafer with a resolution of 0.1 .mu.m, conventionally, an AFM (Atomic Force Mic) using a cantilever has been used.
roscope; atomic force microscope) is used.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記Ａ
ＦＭによれば、カンチレバーが単一であるため、たった
１ｃｍ2 をスキャンするのに非常に多大の時間がかかる
といった問題があった。However, the above A
According to FM, since there is a single cantilever, there is a problem that it takes a very long time to scan only 1 cm 2 .
【０００４】この発明は、上述の事柄に留意してなされ
たもので、その目的は、所定の分解能を維持しつつ比較
的短時間で走査することができるカンチレバー走査プロ
ーブ顕微鏡を提供することである。The present invention has been made in view of the above matters, and an object thereof is to provide a cantilever scanning probe microscope capable of scanning in a relatively short time while maintaining a predetermined resolution. .
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の第１のカンチレバー走査プローブ顕微鏡
は、複数のカンチレバーを縦横に設け、これらのカンチ
レバーのそれぞれ揺動端の下面に尖端部を形成するとと
もに、カンチレバーの揺動端側の上面に前記尖端部に対
応するようにしてミラーを設け、前記尖端部側を試料の
検査対象面に当接させるように載置した状態で、前記ミ
ラーに対して、干渉計に接続された一方の光ファイバか
ら光を照射し、そのときの反射光を前記干渉計に接続さ
れた他方の光ファイバに入射させるようにしている。In order to achieve the above object, the first cantilever scanning probe microscope of the present invention is provided with a plurality of cantilevers vertically and horizontally, and each of these cantilevers has a tip portion on the lower surface of the swinging end. A mirror is formed on the upper surface of the cantilever on the swinging end side so as to correspond to the tip, and the mirror is placed in a state where the tip is in contact with the surface of the sample to be inspected. In contrast, light is emitted from one of the optical fibers connected to the interferometer, and the reflected light at that time is incident on the other optical fiber connected to the interferometer.
【０００６】この発明の第２のカンチレバー走査プロー
ブ顕微鏡は、複数のカンチレバーを一直線状に設け、こ
れらのカンチレバーの揺動端の下面に尖端部を形成する
とともに、カンチレバーの揺動端側の上面に前記尖端部
に対応するようにしてミラーを設け、前記尖端部に接す
るようにして試料の検査対象面を移動させながら、前記
ミラーに対して、干渉計に接続された一方の光ファイバ
から光を照射し、そのときの反射光を前記干渉計に接続
された他方の光ファイバに入射させるようにしている。In a second cantilever scanning probe microscope of the present invention, a plurality of cantilevers are provided in a straight line, a sharp end portion is formed on the lower surface of the swing ends of these cantilevers, and the cantilever upper surface on the swing end side is formed. A mirror is provided so as to correspond to the pointed portion, and while moving the inspection target surface of the sample so as to be in contact with the pointed portion, light from one optical fiber connected to an interferometer is directed to the mirror. Irradiation is performed, and the reflected light at that time is made incident on the other optical fiber connected to the interferometer.
【０００７】この発明の第３のカンチレバー走査プロー
ブ顕微鏡は、複数のカンチレバーを縦横に設け、これら
のカンチレバーのそれぞれ揺動端の下面に尖端部を形成
するとともに、上面に強誘電体を形成する一方、各カン
チレバーとの間にエアーギャップを介してＭＯＳＦＥＴ
と強誘電体層を設けている。According to a third cantilever scanning probe microscope of the present invention, a plurality of cantilevers are provided vertically and horizontally, and a sharp end portion is formed on the lower surface of each swing end of each of these cantilevers, and a ferroelectric material is formed on the upper surface. , MOSFET through the air gap between each cantilever
And a ferroelectric layer.
【０００８】この発明の第４のカンチレバー走査プロー
ブ顕微鏡は、複数のカンチレバーを一直線状に設け、こ
れらのカンチレバーのそれぞれ揺動端の下面に尖端部を
形成するとともに、上面に強誘電体を形成する一方、各
カンチレバーとの間にエアーギャップを介してＭＯＳＦ
ＥＴと強誘電体層を設け、前記尖端部に接するようにし
て試料の検査対象面を移動させるようにしている。In a fourth cantilever scanning probe microscope of the present invention, a plurality of cantilevers are provided in a straight line, and a sharp end portion is formed on the lower surface of each swinging end of each of these cantilevers and a ferroelectric material is formed on the upper surface. On the other hand, MOSF is connected to each cantilever via an air gap.
An ET and a ferroelectric layer are provided, and the surface to be inspected of the sample is moved so as to be in contact with the pointed portion.
【０００９】第１および第２のカンチレバー走査プロー
ブ顕微鏡においては、干渉計に接続された一方の光ファ
イバを経たレーザ光は、カンチレバーの上面に設けられ
ているミラーに入射側の光として照射され、ミラーによ
って反射されて、他方の光ファイバに入光し、これを経
て反射側の光として干渉計に戻る。ここで、カンチレバ
ーが変位していれば、ミラーも変位しているから、入射
側のレーザ光と反射側のレーザ光との間には、ミラーの
変位（すなわち、カンチレバーの変位）による位相ずれ
が生じている。この位相のずれは、干渉計に設けられた
２個の光ダイオードによって検出することができ、この
検出結果に基づいて前記変位の大きさが得られる。In the first and second cantilever scanning probe microscopes, the laser light passing through one optical fiber connected to the interferometer is applied to the mirror provided on the upper surface of the cantilever as light on the incident side, The light is reflected by the mirror and enters the other optical fiber, and then returns to the interferometer as light on the reflection side. Here, if the cantilever is displaced, the mirror is also displaced. Therefore, there is a phase shift due to the displacement of the mirror (that is, the displacement of the cantilever) between the laser beam on the incident side and the laser beam on the reflection side. Has occurred. This phase shift can be detected by two photodiodes provided in the interferometer, and the magnitude of the displacement can be obtained based on the detection result.
【００１０】そして、検査対象である試料の検査対象面
に異物が付着してなく、凹凸が全くない場合には、カン
チレバー（ミラー）の変位はないから、前記位相のずれ
は生じないが、前記検査対象面に異物が付着していた
り、凹凸が生じていると、カンチレバー（ミラー）に変
位が生じ、前記位相のずれが生ずる。この位相のずれ
は、干渉計に設けられた２個の光ダイオードによって検
出することができ、この検出結果に基づいて前記変位の
大きさが得られ、この変位量に基づいて検査対象面の状
態を微視的に把握することができる。When no foreign matter is attached to the surface to be inspected of the sample to be inspected and there is no unevenness, the cantilever (mirror) is not displaced, so that the phase shift does not occur. If foreign matter is attached to the surface to be inspected or irregularities are generated, the cantilever (mirror) is displaced and the phase shift is caused. This phase shift can be detected by two photodiodes provided in the interferometer, the magnitude of the displacement can be obtained based on the detection result, and the state of the surface to be inspected based on the displacement amount. Can be grasped microscopically.
【００１１】第３および第４のカンチレバー走査プロー
ブ顕微鏡においては、前記ミラーとファイバとの組合せ
に代えて、ＭＯＳＦＥＴによって前記変位を検出するよ
うにしている。In the third and fourth cantilever scanning probe microscopes, the displacement is detected by MOSFET instead of the combination of the mirror and the fiber.
【００１２】[0012]
【発明の実施の形態】以下、この発明の好ましい実施例
を図を参照しながら説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT A preferred embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１３】図１〜図３は、第１のカンチレバー走査プ
ローブ顕微鏡を示すもので、まず、図１において、１は
検査対象の試料で、例えば半導体ウエハである。２はこ
の試料１を水平に保持する試料ホルダで、ガイド３に沿
ってＹ−Ｙ方向（紙面に垂直な方向）のいずれの方向に
も移動できるベース部材４上に適宜の間隔をおいて立設
され、前記Ｙ−Ｙ方向と直交するＸ−Ｘ方向に移動でき
る水平方向スキャナ５に支持されている。ベース部材４
は、モータ（図示してない）によって例えば０．１μｍ
以下の距離を低速度で動く。水平方向スキャナ５は、例
えば圧電スキャナよりなり、数１０μｍ程度動く。1 to 3 show a first cantilever scanning probe microscope. First, in FIG. 1, 1 is a sample to be inspected, for example, a semiconductor wafer. Reference numeral 2 denotes a sample holder that holds the sample 1 horizontally, and stands up on a base member 4 that can be moved along the guide 3 in any of the Y-Y directions (directions perpendicular to the paper surface) at appropriate intervals. It is provided and supported by a horizontal scanner 5 which is movable in the X-X direction orthogonal to the Y-Y direction. Base member 4
Is, for example, 0.1 μm by a motor (not shown)
Move at low speed over the following distances. The horizontal scanner 5 is, for example, a piezoelectric scanner, and moves about several tens of μm.
【００１４】６は水平に保持された試料１の上面からシ
ャクトリムシモータ７によって保持され、これによって
試料１の表面（検査対象面）１ａにソフトランディング
するように当接されるカンチレバー走査プローブ顕微鏡
で、カンチレバーアレー構造に構成されている。このカ
ンチレバーアレー６の構成を、図２および図３を参照し
ながら説明する。Reference numeral 6 denotes a cantilever scanning probe microscope which is held from the upper surface of the sample 1 which is held horizontally by a contact trimmer motor 7 and is brought into contact with the surface (inspection surface) 1a of the sample 1 so as to soft land. It has a cantilever array structure. The structure of the cantilever array 6 will be described with reference to FIGS. 2 and 3.
【００１５】図２は、カンチレバーアレイ６の縦断面を
示すもので、例えば１列に１５８７のカンチレバー８を
有するものが１６列配置され、総数２５，３９２個のカ
ンチレバー８よりなる。一列の長さは７．９６ｍｍであ
る。一つのカンチレバー８は、図３に示すような形状を
呈し、その本体９の厚みが１μｍ、幅が２０〜３０μ
ｍ、長さが２００μｍである。そして、カンチレバー本
体９は、その揺動端の下面には断面形状が逆正三角形状
の尖端部１０が形成され、上面にはメタライズによるミ
ラー１１が尖端部１０に対応するようにして形成されて
いる。このようなカンチレバー８よりなるカンチレバー
アレイ６は、シリコンウエハをエッチングすることによ
り形成される。そして、このカンチレバーアレイ６によ
れば、５インチ平方の平坦な面をスキャンすることがで
きる。FIG. 2 shows a longitudinal section of the cantilever array 6. For example, 16 cantilevers each having 1587 cantilevers 8 are arranged in one row, and a total of 25,392 cantilevers 8 are provided. The length of one row is 7.96 mm. One cantilever 8 has a shape as shown in FIG. 3, and the main body 9 has a thickness of 1 μm and a width of 20 to 30 μm.
m, and the length is 200 μm. The cantilever body 9 has a tip end 10 having an inverted equilateral triangular cross-section on the lower surface of the swing end thereof, and a metallized mirror 11 corresponding to the tip end 10 formed on the upper surface thereof. There is. The cantilever array 6 including such cantilevers 8 is formed by etching a silicon wafer. The cantilever array 6 can scan a flat surface of 5 inches square.
【００１６】そして、各カンチレバー８には、そのミラ
ー１１に対して、例えば波長８３０μｍのレーザ光を照
射するための光ファイバとミラー１１において反射した
光が入射する光ファイバとが設けられている。すなわ
ち、図３において、１２，１３はそれらの先端部をミラ
ー１１に臨ませるように、互いに６０°をなすようにし
て設けられる光ファイバで、カンチレバー８上面に例え
ば８０μｍの間隔をおいて設けられる保持ブロック１４
に開設されたガイド孔１４ａ，１４ｂを挿通しており、
これらの光ファイバ１２，１３の他端側は、図示してな
い単一モードレーザ光干渉計に接続されている。Each cantilever 8 is provided with an optical fiber for irradiating its mirror 11 with a laser beam having a wavelength of 830 μm, and an optical fiber to which the light reflected by the mirror 11 is incident. That is, in FIG. 3, reference numerals 12 and 13 denote optical fibers which are provided so that their tip portions face the mirror 11 and form an angle of 60 °, and are provided on the upper surface of the cantilever 8 at intervals of, for example, 80 μm. Holding block 14
Through the guide holes 14a and 14b opened in
The other ends of these optical fibers 12 and 13 are connected to a single mode laser light interferometer (not shown).
【００１７】上記構成の第１のカンチレバー走査プロー
ブ顕微鏡においては、カンチレバーアレイ６は、シャク
トリムシモータ７によって、試料１の表面に柔らかく押
し付けられ、その状態で固定される。そして、試料１が
水平方向スキャナ５によって±４０μｍの大きさでＸ−
Ｘ方向にスキャンされるともに、ベース部材４によって
０．１μｍの速度でＹ−Ｙ方向に移動する。今、前記ス
キャニング周波数が３３０Ｈｚであると、７．９６ｍｍ
幅をスキャンするには、４分〔＝（７．９６／１×１０
-4）／３３３〕必要であり、Ｙ−Ｙ方向の速度は２ｍｍ
／分（＝３３．３μｍ／ｓｅｃ）である。In the first cantilever scanning probe microscope having the above structure, the cantilever array 6 is softly pressed against the surface of the sample 1 by the staple motor 7 and fixed in that state. Then, the sample 1 is X-rayed by the horizontal scanner 5 in a size of ± 40 μm.
While being scanned in the X direction, the base member 4 moves in the YY direction at a speed of 0.1 μm. Now, if the scanning frequency is 330 Hz, 7.96 mm
To scan the width, 4 minutes [= (7.96 / 1 × 10
-4 ) / 333] is required, and the speed in the YY direction is 2 mm.
/ Min (= 33.3 μm / sec).
【００１８】そして、スキャニングとともに、干渉計か
らレーザ光を発する。すなわち、一方の光ファイバ１２
を経たレーザ光は、カンチレバー８の上面に設けられて
いるミラー１１に入射側の光ＬA として照射され、ミラ
ー１１によって反射されて、他方の光ファイバ１３に入
光し、これを経て反射側の光B として干渉計に戻る。こ
こで、試料１の表面に異物の付着などにより凹凸が生じ
ていれば、前記入射側の光ＬA と反射側の光B に位相の
ずれが生じ、その大きさによって試料１表面の凹凸が検
出できる。At the same time as scanning, laser light is emitted from the interferometer. That is, one optical fiber 12
The laser beam that has passed through is irradiated onto the mirror 11 provided on the upper surface of the cantilever 8 as light L A on the incident side, reflected by the mirror 11, enters the other optical fiber 13, and passes through this to the reflection side. Return to the interferometer as light B. Here, if unevenness is generated on the surface of the sample 1 due to adhesion of a foreign substance or the like, a phase shift occurs between the light L A on the incident side and the light B on the reflection side, and the unevenness of the surface of the sample 1 is caused by the magnitude thereof. Can be detected.
【００１９】このように、上記第１のカンチレバー走査
プローブ顕微鏡は、μｍまたはサブμｍサイズにおける
光学干渉により、試料１の表面を所定の分解能を維持し
つつ比較的短時間で走査することができる。As described above, the first cantilever scanning probe microscope can scan the surface of the sample 1 in a relatively short time while maintaining a predetermined resolution due to the optical interference in the μm or sub-μm size.
【００２０】上記図１〜図３に示した第１のカンチレバ
ー走査プローブ顕微鏡においては、カンチレバー８を縦
横に複数設けたものであったが、図４および図５に示す
第２のカンチレバー走査プローブ顕微鏡のように、カン
チレバー８を一直線状に複数設け、試料１をＸ方向とこ
れに直交するＹ方向に移動させることにより、試料１の
表面を検査するようにしてもよい。Although the first cantilever scanning probe microscope shown in FIGS. 1 to 3 has a plurality of cantilevers 8 provided in the vertical and horizontal directions, the second cantilever scanning probe microscope shown in FIGS. 4 and 5. As described above, a plurality of cantilevers 8 may be provided in a straight line, and the surface of the sample 1 may be inspected by moving the sample 1 in the X direction and the Y direction orthogonal thereto.
【００２１】すなわち、図４および図５において、２１
はハウジングで、その下部には、複数のカンチレバー８
を一直線状に配置したカンチレバーアレイ２２が設けら
れている。このカンチレバーアレイ２２を構成するに際
し、カンチレバー８は、試料１の横寸法ａ，縦寸法ｂを
それぞれ一挙に走査できるだけ数だけ並設されている。
２３は試料１を載置する試料保持台で、図示してない回
転・停止機構によって、両矢印２４で示すように、９０
°回転することができる。そして、この試料保持台２３
は、ガイド２５に沿って矢印２６方向に直線移動する移
動ベース２７に固定されている。なお、２８は複数の光
ファイバ１２，１３を束ねてなる光ファイバ束である。That is, in FIG. 4 and FIG.
Is a housing, and a plurality of cantilevers 8 are provided under the housing.
There is provided a cantilever array 22 in which are arranged in a straight line. In constructing the cantilever array 22, the cantilevers 8 are arranged in parallel as many as possible so that the horizontal dimension a and the vertical dimension b of the sample 1 can be scanned at once.
Reference numeral 23 is a sample holder on which the sample 1 is placed.
° Can rotate. Then, the sample holder 23
Is fixed to a moving base 27 that linearly moves in the direction of arrow 26 along the guide 25. In addition, 28 is an optical fiber bundle formed by bundling a plurality of optical fibers 12 and 13.
【００２２】上記構成の第２のカンチレバー走査プロー
ブ顕微鏡においては、まず、図５に示すように、試料１
を試料保持台２３上にセットし、移動ベース２７を矢印
２６方向に移動させることにより、例えばＸ方向の走査
を行うことができる。次いで、試料保持台２３を９０°
回転させて移動ベース２７を矢印２６方向に移動させる
ことにより、Ｙ方向の走査を行うことができる。In the second cantilever scanning probe microscope having the above structure, first, as shown in FIG.
Is set on the sample holder 23 and the moving base 27 is moved in the direction of arrow 26, so that scanning in the X direction can be performed. Then, the sample holder 23 is set to 90 °.
By rotating the moving base 27 in the direction of arrow 26, scanning in the Y direction can be performed.
【００２３】この第２のカンチレバー走査プローブ顕微
鏡においても、前記第１のカンチレバー走査プローブ顕
微鏡と同様の作用効果を奏することはいうまでもない。
さらに、これに加えて、この第２のカンチレバー走査プ
ローブ顕微鏡においては、カンチレバーアレイ２２を構
成するカンチレバー８の数が少なくて済み、それだけ、
構成が簡素化されるといった効果がある。It goes without saying that the second cantilever scanning probe microscope also has the same operational effects as the first cantilever scanning probe microscope.
Furthermore, in addition to this, in this second cantilever scanning probe microscope, the number of cantilevers 8 constituting the cantilever array 22 is small, and that much,
This has the effect of simplifying the configuration.
【００２４】上記第１および第２のカンチレバー走査プ
ローブ顕微鏡は、いずれもカンチレバーと光ファイバと
を組み合わせ、カンチレバー８の変位を光学的な手法で
検出するようにしていたが、電気的な手法で検出するよ
うにしてもよい。In each of the first and second cantilever scanning probe microscopes described above, the cantilever and the optical fiber are combined to detect the displacement of the cantilever 8 by an optical method, but the displacement is detected by an electrical method. You may do it.
【００２５】すなわち、図６〜図８は、この発明の第３
のカンチレバー走査プローブ顕微鏡を示すもので、この
実施例におけるカンチレバーアレイ３１は、図６に示す
ように、カンチレバー３２を縦横に複数個、例えば横に
１２個、縦に１２０個というように設けている。このカ
ンチレバー３２の構成を、図７および図８を参照しなが
ら説明する。That is, FIGS. 6 to 8 show the third embodiment of the present invention.
In FIG. 6, the cantilever array 31 in this embodiment is provided with a plurality of cantilevers 32 vertically and horizontally, for example, 12 horizontally and 120 vertically. . The structure of the cantilever 32 will be described with reference to FIGS. 7 and 8.
【００２６】図７および図８において、３３は適宜厚さ
のシリコン板で、その下側の面に凹部３４が形成されて
いる。カンチレバー３２はこの凹部３４を覆い、シリコ
ン板３３の下面との間に空間ができるように設けられて
いる。そして、カンチレバー３２の揺動端の下面には断
面形状が逆正三角形状の尖端部３５が形成され、カンチ
レバー３２のシリコン板３３側の面は、メタライズによ
るメタルゲート３６が形成されている。In FIGS. 7 and 8, reference numeral 33 is a silicon plate having an appropriate thickness, and a recess 34 is formed on the lower surface thereof. The cantilever 32 covers the recess 34 and is provided so as to form a space with the lower surface of the silicon plate 33. Then, a pointed portion 35 having an inverted equilateral triangular cross section is formed on the lower surface of the swing end of the cantilever 32, and a metal gate 36 by metallization is formed on the surface of the cantilever 32 on the silicon plate 33 side.
【００２７】そして、シリコン板３３の下面には、ＭＯ
ＳＦＥＴ３７および強誘電体層３８が設けられている。
３９，４０はそれぞれソース、ドレインで、これらの表
面を覆うようにしてＳｉＯ2 膜よりなる絶縁層４１が形
成されている。そして、この絶縁層４１の表面に例えば
エレクトレットよりなる強誘電体層３８が設けられてい
る。On the lower surface of the silicon plate 33, the MO
The SFET 37 and the ferroelectric layer 38 are provided.
Reference numerals 39 and 40 respectively denote a source and a drain, and an insulating layer 41 made of a SiO 2 film is formed so as to cover these surfaces. A ferroelectric layer 38 made of, for example, electret is provided on the surface of the insulating layer 41.
【００２８】試料１表面上の異物や凹凸によるカンチレ
バー３２の変位は、メタルゲート３６とエレクトレット
３８との間に形成されるエアーギャップ４２の変化に基
づいて測定される。すなわち、このエアーギャップ４２
の厚み（メタルゲート３６とエレクトレット３８との間
の距離）が変化すると、ドレイン電流が変化する。した
がって、このドレイン電流の大きさに基づいてカンチレ
バー３２の変位量が測定され、試料１表面上の状態を検
査することができる。The displacement of the cantilever 32 due to foreign matter or unevenness on the surface of the sample 1 is measured based on the change in the air gap 42 formed between the metal gate 36 and the electret 38. That is, this air gap 42
The drain current changes as the thickness (distance between the metal gate 36 and the electret 38) changes. Therefore, the amount of displacement of the cantilever 32 is measured based on the magnitude of this drain current, and the state on the surface of the sample 1 can be inspected.
【００２９】このように構成されたカンチレバーアレイ
３１は、図１〜図３に示した実施例と同様に、Ｘ方向、
Ｙ方向にスキャンされる。The cantilever array 31 thus constructed has the same structure as that of the embodiment shown in FIGS.
Scan in Y direction.
【００３０】この第３のカンチレバー走査プローブ顕微
鏡においても、前記第１のカンチレバー走査プローブ顕
微鏡と同様の作用効果を奏することはいうまでもない。
さらに、これに加えて、この第３のカンチレバー走査プ
ローブ顕微鏡においては、光ファイバを用いるものでは
なく、それに伴う部材が不要になり、構成がより簡素化
される。It goes without saying that the third cantilever scanning probe microscope also has the same operational effects as the first cantilever scanning probe microscope.
Furthermore, in addition to this, the third cantilever scanning probe microscope does not use an optical fiber, and a member accompanying it is not necessary, and the configuration is further simplified.
【００３１】そして、図示は省略するが、前記カンチレ
バー３２を一直線状に複数設け、試料１をＸ方向とこれ
に直交するＹ方向に移動させることにより、試料１の表
面を検査するようにしてもよい。このようにした場合、
さらに構成が簡略化される。Although not shown, a plurality of cantilevers 32 are provided in a straight line, and the surface of the sample 1 is inspected by moving the sample 1 in the X direction and the Y direction orthogonal thereto. Good. If you do this,
Further, the structure is simplified.
【００３２】[0032]
【発明の効果】この発明のカンチレバー走査プローブ顕
微鏡によれば、半導体ウエハの表面など平坦な面を従来
に比べて能率よくしかも高分解能で検査することができ
る。According to the cantilever scanning probe microscope of the present invention, a flat surface such as the surface of a semiconductor wafer can be inspected more efficiently and with higher resolution than ever before.
【図１】第１のカンチレバー走査プローブ顕微鏡を概略
的に示す図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a first cantilever scanning probe microscope.
【図２】前記カンチレバー走査プローブ顕微鏡において
用いるカンチレバーアレイの一例を示す縦断面図であ
る。FIG. 2 is a vertical sectional view showing an example of a cantilever array used in the cantilever scanning probe microscope.
【図３】前記カンチレバーアレイを構成するカンチレバ
ーの一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of a cantilever forming the cantilever array.
【図４】第２のカンチレバー走査プローブ顕微鏡を概略
的に示す図である。FIG. 4 is a schematic view of a second cantilever scanning probe microscope.
【図５】前記カンチレバー走査プローブ顕微鏡の動作説
明図である。FIG. 5 is an operation explanatory view of the cantilever scanning probe microscope.
【図６】第３のカンチレバー走査プローブ顕微鏡を概略
的に示す図である。FIG. 6 is a schematic diagram of a third cantilever scanning probe microscope.
【図７】前記カンチレバー走査プローブ顕微鏡の要部を
示す縦断面図である。FIG. 7 is a vertical cross-sectional view showing a main part of the cantilever scanning probe microscope.
【図８】前記カンチレバーアレイを構成するカンチレバ
ーの一例を示す縦断面図である。FIG. 8 is a vertical cross-sectional view showing an example of a cantilever forming the cantilever array.
６…カンチレバーアレイ、８…カンチレバー、１０…尖
端部、１１…ミラー、１２，１３…光ファイバ、３１…
カンチレバーアレイ、３２…カンチレバー、３５…尖端
部、３７…ＭＯＳＦＥＴ、３８…強誘電体層、４２…エ
アーギャップ。6 ... Cantilever array, 8 ... Cantilever, 10 ... Tip, 11 ... Mirror, 12, 13 ... Optical fiber, 31 ...
Cantilever array, 32 ... Cantilever, 35 ... Tip, 37 ... MOSFET, 38 ... Ferroelectric layer, 42 ... Air gap.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 冨田 勝彦 京都府京都市南区吉祥院宮の東町２番地 株式会社堀場製作所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Katsuhiko Tomita 2 Higashi-cho, Kichijoin-gu, Minami-ku, Kyoto, Kyoto Inside Horiba, Ltd.
Claims (4)
らのカンチレバーのそれぞれ揺動端の下面に尖端部を形
成するとともに、カンチレバーの揺動端側の上面に前記
尖端部に対応するようにしてミラーを設け、前記尖端部
側を試料の検査対象面に当接させるように載置した状態
で、前記ミラーに対して、干渉計に接続された一方の光
ファイバから光を照射し、そのときの反射光を前記干渉
計に接続された他方の光ファイバに入射させるようにし
たことを特徴とするカンチレバー走査プローブ顕微鏡。1. A plurality of cantilevers are provided longitudinally and laterally, a tip portion is formed on a lower surface of a swing end of each of the cantilevers, and a mirror is formed on an upper surface of the cantilever on the swing end side so as to correspond to the tip portion. Is provided, the tip end side is placed so as to abut on the surface of the sample to be inspected, the mirror is irradiated with light from one optical fiber connected to an interferometer, A cantilever scanning probe microscope, wherein reflected light is made incident on the other optical fiber connected to the interferometer.
これらのカンチレバーの揺動端の下面に尖端部を形成す
るとともに、カンチレバーの揺動端側の上面に前記尖端
部に対応するようにしてミラーを設け、前記尖端部に接
するようにして試料の検査対象面を移動させながら、前
記ミラーに対して、干渉計に接続された一方の光ファイ
バから光を照射し、そのときの反射光を前記干渉計に接
続された他方の光ファイバに入射させるようにしたこと
を特徴とするカンチレバー走査プローブ顕微鏡。2. A plurality of cantilevers are provided in a straight line,
A tip is formed on the lower surface of the swinging end of these cantilevers, and a mirror is provided on the upper surface of the cantilever on the swinging end side so as to correspond to the tip, and the sample is inspected so as to be in contact with the tip. While moving the target surface, the mirror is irradiated with light from one optical fiber connected to the interferometer, and reflected light at that time is incident on the other optical fiber connected to the interferometer. A cantilever scanning probe microscope characterized in that
らのカンチレバーのそれぞれ揺動端の下面に尖端部を形
成するとともに、上面に強誘電体を形成する一方、各カ
ンチレバーとの間にエアーギャップを介してＭＯＳＦＥ
Ｔと強誘電体層を設けたことを特徴とするカンチレバー
走査プローブ顕微鏡。3. A plurality of cantilevers are provided vertically and horizontally, and a sharp end portion is formed on the lower surface of each swing end of each of these cantilevers, and a ferroelectric material is formed on the upper surface, while an air gap is formed between each of the cantilevers. Through MOSFE
A cantilever scanning probe microscope comprising T and a ferroelectric layer.
これらのカンチレバーのそれぞれ揺動端の下面に尖端部
を形成するとともに、上面に強誘電体を形成する一方、
各カンチレバーとの間にエアーギャップを介してＭＯＳ
ＦＥＴと強誘電体層を設け、前記尖端部に接するように
して試料の検査対象面を移動させるようにしたことを特
徴とするカンチレバー走査プローブ顕微鏡。4. A plurality of cantilevers are provided in a straight line,
Each of these cantilevers has a tip portion formed on the lower surface of the swing end and a ferroelectric substance formed on the upper surface,
MOS via each air gap between each cantilever
A cantilever scanning probe microscope characterized in that an FET and a ferroelectric layer are provided, and an inspection target surface of a sample is moved so as to be in contact with the pointed portion.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5101996A JPH09218211A (en) | 1996-02-13 | 1996-02-13 | Cantilever scanning probe microscope |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5101996A JPH09218211A (en) | 1996-02-13 | 1996-02-13 | Cantilever scanning probe microscope |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09218211A true JPH09218211A (en) | 1997-08-19 |
Family
ID=12875092
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5101996A Pending JPH09218211A (en) | 1996-02-13 | 1996-02-13 | Cantilever scanning probe microscope |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09218211A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1411341A4 (en) * | 2001-06-19 | 2005-07-27 | Japan Science & Tech Corp | DOOR-TO-FALSE ELEMENT ASSEMBLY, METHOD FOR PRODUCING THE SAME, AND SCANNING MICROSCOPE PROBE, SLIDING DEVICE ASSOCIATED WITH A GUIDE AND ROTATION MECHANISM, SENSOR, HOMODYNE LASER INTERFEROMETER, AND DOPPLER LASER INTERFEROMETER WITH DYNAMIC FUNCTION 'LIGHT EXCITATION OF THE |
| JP2011107157A (en) * | 2001-08-27 | 2011-06-02 | Nanonics Imaging Ltd | Reproducible scanned probe microscope which scans tip or sample of plurality of plates equipped with transparent interface of optical microscope for far region |
| JP2020512563A (en) * | 2017-03-31 | 2020-04-23 | カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー | Apparatus and method for scanning probe microscope |
-
1996
- 1996-02-13 JP JP5101996A patent/JPH09218211A/en active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1411341A4 (en) * | 2001-06-19 | 2005-07-27 | Japan Science & Tech Corp | DOOR-TO-FALSE ELEMENT ASSEMBLY, METHOD FOR PRODUCING THE SAME, AND SCANNING MICROSCOPE PROBE, SLIDING DEVICE ASSOCIATED WITH A GUIDE AND ROTATION MECHANISM, SENSOR, HOMODYNE LASER INTERFEROMETER, AND DOPPLER LASER INTERFEROMETER WITH DYNAMIC FUNCTION 'LIGHT EXCITATION OF THE |
| EP1775568A3 (en) * | 2001-06-19 | 2007-08-29 | Japan Science and Technology Agency | Cantilever array, method of manufacturing the array, and scanning probe microscope, sliding device of guide and rotating mechanism, sensor, homodyne laser interferometer, and laser Doppler interferometer with specimen light excitation function, using the array and cantilever |
| JP2011107157A (en) * | 2001-08-27 | 2011-06-02 | Nanonics Imaging Ltd | Reproducible scanned probe microscope which scans tip or sample of plurality of plates equipped with transparent interface of optical microscope for far region |
| JP2020512563A (en) * | 2017-03-31 | 2020-04-23 | カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー | Apparatus and method for scanning probe microscope |
| US11237185B2 (en) | 2017-03-31 | 2022-02-01 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Apparatus and method for a scanning probe microscope |
| US11796563B2 (en) | 2017-03-31 | 2023-10-24 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Apparatus and method for a scanning probe microscope |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3866038A (en) | Apparatus for measuring surface flatness | |
| DE60016761T2 (en) | INTERFEROMETRIC CONFOCUS NEAR FIELD SCREENING MICROSCOPY | |
| KR100641271B1 (en) | Optical Methods and Systems for Characterization of Integrated Circuits | |
| US5491552A (en) | Optical interferometer employing mutually coherent light source and an array detector for imaging in strongly scattered media | |
| US7091476B2 (en) | Scanning probe microscope assembly | |
| US6396054B1 (en) | Scanning probe microscope assembly and method for making confocal, spectrophotometric, near-field, and scanning probe measurements and associated images | |
| US6504618B2 (en) | Method and apparatus for decreasing thermal loading and roughness sensitivity in a photoacoustic film thickness measurement system | |
| US7084967B2 (en) | Scanning system for inspecting anomalies on surfaces | |
| US8300221B2 (en) | Minute measuring instrument for high speed and large area and method thereof | |
| JP2001503852A (en) | Apparatus and method for measuring micro-roughness on substrate surface | |
| CN1555479A (en) | Method and apparatus for improving the signal-to-noise ratio in a photoacoustic film thickness measurement system | |
| US12416580B2 (en) | Method and system for in-line optical scatterometry | |
| KR20020025222A (en) | Variable angle illumination wafer inspection system | |
| JP3267551B2 (en) | Method for detecting defects in multilayer semiconductors etc. | |
| US6307202B1 (en) | Bimorph spirals for uncooled photothermal spectroscopy | |
| JPH0954099A (en) | Scanning probe microscope | |
| JP3082208B2 (en) | Photoacoustic signal detection method and apparatus, and semiconductor element internal defect detection method | |
| JPS5813890B2 (en) | Niji Genteki Hikari Henkousouchi | |
| JP2950004B2 (en) | Confocal laser microscope | |
| Lintz et al. | Observation of the diffraction of a helium–neon laser beam on the monoatomic steps of a vicinal sapphire surface | |
| JP2992075B2 (en) | Light beam scanning device | |
| Kim et al. | Fabrication and deflection measurement of micromirrors supported by an S-shape girder | |
| Sarayeddine et al. | Scanning tunneling optical microscopy (STOM) using a stylus sensor application to topography analysis of guiding surfaces | |
| JP2000180742A (en) | Beam deflector | |
| JPH10170524A (en) | Observation method with near field microscope |