(57)【要約】【課題】高倍率のプローブ型顕微鏡と低倍率の観察装置を含む複合型の測定機器において、より低い倍率の観察装置であっても探針の位置ずれを求めることができる標準試料等を提供する。【解決手段】標準試料４は、探針を有する原子間力顕微鏡と、原子間力顕微鏡より低倍率の光学顕微鏡とを備えた複合型原子間力顕微鏡において、探針の設計位置からの位置ずれを求めるためものである。標準試料４は、基板４１と、パターン層４２と、を備え、基板４１の表面から凸状に突出するパターン層４２によって基板４１上の位置に応じたパターンが形成された領域ａと、基板４１の表面にパターン層４２が設けられ、パターン層４２の無い部分によって基板４１上の位置に応じたパターンが形成された領域ｂと、が接するように配置され、領域ａ、ｂの境界が角部を有する。【選択図】図３
2019207125.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
探針を有するプローブ型顕微鏡と、前記プローブ型顕微鏡より低倍率の観察装置とを備えた測定機器において、前記探針の設計位置からの位置ずれを求めるための標準試料であって、
基板と、
パターン層と、
を備え、
前記基板の表面から凸状に突出する前記パターン層によってパターンが形成された第１の領域と、
前記基板の表面に前記パターン層が設けられ、前記パターン層の無い部分によってパターンが形成された第２の領域と、
が接するように配置され、
前記第１の領域と前記第２の領域の境界が角部を有することを特徴とする標準試料。
【請求項２】
前記パターンは隣り合う複数のマークから成り、
前記標準試料のそれぞれのパターンの、各マークおよび各マークが前記第１、第２の領域のどちらに形成されるかの組合せが、互いに異なることを特徴とする請求項１記載の標準試料。
【請求項３】
前記マークは英数字であることを特徴とする請求項２記載の標準試料。
【請求項４】
隣り合う前記パターンは、同じ前記マークを共有することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の標準試料。
【請求項５】
探針を有するプローブ型顕微鏡と、
前記プローブ型顕微鏡より低倍率の観察装置と、
請求項１から請求項４のいずれかに記載の標準試料と、
前記標準試料と前記プローブ型顕微鏡の一方を他方に対し相対移動させる移動装置と、
を有することを特徴とする測定システム。
【請求項６】
前記探針で前記標準試料を走査して得た観察画像に基づいて、前記探針の設計位置からの位置ずれを求める制御装置をさらに有し、
前記移動装置は、
所定位置に配置された前記標準試料、または前記プローブ型顕微鏡を、平面において、
前記標準試料の前記所定位置と、前記標準試料の前記角部が前記観察装置の観察中心に合う時の前記標準試料の位置との差、
および、前記観察装置の観察中心と前記探針の設計位置との差
を合わせた分だけ移動させ、
前記制御装置は、
前記標準試料または前記プローブ型顕微鏡の移動後に、
前記探針で前記標準試料を走査して得た観察画像の中心にある前記パターンと、前記標準試料の前記角部との間の平面における位置の差を前記位置ずれとして求めることを特徴とする請求項５記載の測定システム。
【請求項７】
前記制御装置は、
前記標準試料のそれぞれのパターンと前記角部との間の平面における位置の差を位置ずれデータとして記憶し、
前記観察画像の中心にある前記パターンが入力されると、前記位置ずれデータに基づいて、入力された前記パターンと前記角部の間の平面における位置の差を求めることを特徴とする請求項６記載の測定システム。
【請求項８】
探針を有するプローブ型顕微鏡と、
前記プローブ型顕微鏡より低倍率の観察装置と、
を有する測定システムにおいて、
所定位置に配置された請求項１から請求項４のいずれかに記載の標準試料を用い、前記探針の設計位置からの位置ずれを求める探針の位置ずれ測定方法であって、
前記標準試料または前記プローブ型顕微鏡を、平面において、
前記標準試料の前記所定位置と、前記標準試料の前記角部が前記観察装置の観察中心に合う時の前記標準試料の位置との差、
および、前記観察装置の観察中心と前記探針の設計位置との差
を合わせた分だけ移動させる工程（ａ）と、
前記探針で前記標準試料を走査して得た観察画像の中心にある前記パターンと、前記標準試料の前記角部との間の平面における位置の差を求める工程（ｂ）と、
を有することを特徴とする探針の位置ずれ測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合型原子間力顕微鏡などの測定機器において探針の位置ずれを求めるための標準試料等に関する。
【背景技術】
【０００２】
複合型原子間力顕微鏡は、高倍率で観察視野が狭い原子間力顕微鏡(AFM; Atomic
Force Microscope)と低倍率で観察視野が広い光学顕微鏡の２つの観察装置を備えた複合型の測定機器である。原子間力顕微鏡は、探針により対象物を走査して対象物の表面観察を行うプローブ型顕微鏡であるが、探針は走査する度に摩耗してゆくため交換が必要となる。
【０００３】
探針を交換すると、探針の製作精度や測定機器への取付精度を原因として探針の位置が当初の設計位置からずれ、複合型原子間力顕微鏡のような複合型の測定機器では２つの観察装置の間で対象物の同じ箇所を観察できなくなる。
【０００４】
そこで、探針を交換する度に交換後の探針の設計位置からのずれ（位置ずれ）を求め、その位置ずれに基づいて探針の位置合わせを行い、２つの観察装置の間で対象物の同じ箇所を観察できるようにする必要がある。
【０００５】
従来、探針の位置ずれを求める際には、位置特定用のパターンが設けられた標準試料を用いることが多い。例えば特許文献１では、位置特定用パターン部の周囲に少なくとも３種類の補助パターン部が形成され、且つ、位置特定用パターン部において形状の異なる複数の識別パターンが形成された試料が記載されている。特許文献１では、高倍率のプローブ型顕微鏡である走査型トンネル顕微鏡(STM;
Scanning Tunneling
Microscope)で識別パターンを観察した後、観察手段を低倍率の光学顕微鏡に切り替えて光学顕微鏡の視野内のクロスカーソルの位置が当該識別パターンに合うまで試料を移動させ、その時の移動量を探針の位置ずれとして求める。
【０００６】
同様の目的で使用する標準試料の例として、特許文献２では、走査型トンネル顕微鏡の走査領域より小さいサイズのパターンをセル内に配置し、セルの集合を４分割するように縦横に走る中心線を設けた試料、特許文献３では、10ミクロンピッチでパターン数字が描かれた試料がそれぞれ記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平2-141601号公報
【特許文献２】特開平3-40356号公報
【特許文献３】特開2010-38543号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１では、識別パターンを高倍率のプローブ型顕微鏡と低倍率の光学顕微鏡の双方で観察する必要がある。そのため、光学顕微鏡もある程度の倍率を有している必要があり、プローブ型顕微鏡の倍率が大きくなるほど光学顕微鏡に必要な倍率も上昇するが、探針の位置ずれを求めるためだけに高い倍率の光学顕微鏡が必要になるのは合理的でない。これは、試料上のパターンまたはパターンと同等の細かさの部分をプローブ型顕微鏡と光学顕微鏡で観察する必要がある特許文献２、３でも同様である。
【０００９】
また、これらの試料を用いて位置ずれを求める方法には、探針の走査によってパターンをうまく観察できないと、ステージの移動と探針による走査を再度行わなければならないものもあり、観察者にとっては作業負担が大きく、また探針の摩耗も加速させる。例えば特許文献１の方法では位置特定用パターン部の周囲の補助パターンを測定した場合には試料の移動と探針の走査を再度行う必要があり、特許文献２の方法では、パターンの周囲の格子が観察視野内に入らなかった時に再度ステージを移動させて探針の走査をやり直す必要がある。
【００１０】
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、高倍率のプローブ型顕微鏡と低倍率の観察装置を含む複合型の測定機器において、より低い倍率の観察装置であっても探針の位置ずれを求めることができる標準試料等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前述した課題を解決するための第１の発明は、探針を有するプローブ型顕微鏡と、前記プローブ型顕微鏡より低倍率の観察装置とを備えた測定機器において、前記探針の設計位置からの位置ずれを求めるための標準試料であって、基板と、パターン層と、を備え、前記基板の表面から凸状に突出するパターン層によってパターンが形成された第１の領域と、前記基板の表面にパターン層が設けられ、前記パターン層の無い部分によってパターンが形成された第２の領域と、が接するように配置され、前記第１の領域と前記第２の領域の境界が角部を有することを特徴とする標準試料である。
【００１２】
前記パターンは隣り合う複数のマークから成り、前記標準試料のそれぞれのパターンの、各マークおよび各マークが前記第１、第２の領域のどちらに形成されるかの組合せが、互いに異なることが望ましい。
前記マークは英数字であることが望ましい。
隣り合う前記パターンは、同じ前記マークを共有することも望ましい。
【００１３】
第２の発明は、探針を有するプローブ型顕微鏡と、前記プローブ型顕微鏡より低倍率の観察装置と、第１の発明の標準試料と、前記標準試料と前記プローブ型顕微鏡の一方を他方に対し相対移動させる移動装置と、を有することを特徴とする測定システムである。
【００１４】
第２の発明の測定システムは、前記探針で前記標準試料を走査して得た観察画像に基づいて、前記探針の設計位置からの位置ずれを求める制御装置をさらに有し、前記移動装置は、所定位置に配置された前記標準試料、または前記プローブ型顕微鏡を、平面において、前記標準試料の前記所定位置と、前記標準試料の前記角部が前記観察装置の観察中心に合う時の前記標準試料の位置との差、および、前記観察装置の観察中心と前記探針の設計位置との差を合わせた分だけ移動させ、前記制御装置は、前記標準試料または前記プローブ型顕微鏡の移動後に、前記探針で前記標準試料を走査して得た観察画像の中心にある前記パターンと、前記標準試料の前記角部との間の平面における位置の差を前記位置ずれとして求めることが望ましい。
また、前記制御装置は、前記標準試料のそれぞれのパターンと前記角部との間の平面における位置の差を位置ずれデータとして記憶し、前記観察画像の中心にある前記パターンが入力されると、前記位置ずれデータに基づいて、入力された前記パターンと前記角部の間の平面における位置の差を求めることも望ましい。
【００１５】
第３の発明は、探針を有するプローブ型顕微鏡と、前記プローブ型顕微鏡より低倍率の観察装置と、を有する測定システムにおいて、所定位置に配置された第１の発明の標準試料を用い、前記探針の設計位置からの位置ずれを求める探針の位置ずれ測定方法であって、前記標準試料または前記プローブ型顕微鏡を、平面において、前記標準試料の前記所定位置と、前記標準試料の前記角部が前記観察装置の観察中心に合う時の前記標準試料の位置との差、および、前記観察装置の観察中心と前記探針の設計位置との差を合わせた分だけ移動させる工程（ａ）と、前記探針で前記標準試料を走査して得た観察画像の中心にある前記パターンと、前記標準試料の前記角部との間の平面における位置の差を求める工程（ｂ）と、を有することを特徴とする探針の位置ずれ測定方法である。
【００１６】
本発明では、光学顕微鏡などの低倍率の観察装置で標準試料の個々のパターンが認識できなくても、標準試料の第１、第２の領域の境界の角部は認識できる。そのため、この角部を、低倍率の観察装置による観察画像と高倍率のプローブ型顕微鏡による観察画像の比較の基準とし、例えば低倍率の観察装置による観察画像で中心に角部が現れている場合に、当該角部が高倍率のプローブ型顕微鏡による観察画像のどこにあるかで探針の位置ずれを求めることができる。そのため、より倍率の低い光学顕微鏡などであっても適用可能である。
【００１７】
また、この標準試料では、個々のパターンをそれぞれ基板上の位置を特定できるものにすることで、プローブ型顕微鏡による観察画像の中心に現れているパターンによって、当該中心が角部に対してどこにあるかを探針の位置ずれとして把握できる。そのため、プローブ型顕微鏡が標準試料のどの位置を観察していても探針の位置ずれを求めることができ、再度のステージの移動と探針の走査をする必要がない。結果、観察者の作業負担を減らすことができ、探針の摩耗も抑制できる。
【００１８】
また、パターンを隣り合う複数のマークから構成し、各マークおよび各マークが第１、第２の領域のどちらに形成されるかの組合せをパターンごとに異ならせることで、パターンによって基板上の位置を確実に特定することが可能になる。さらに、マークを英数字とすることで、観察者にとってパターンの認識や入力がし易くなる。また、隣り合うパターンで同じマークを共有することで、標準試料におけるパターンの密度を高くし、位置ずれの測定精度を上げることができる。
【００１９】
また本発明では、標準試料のそれぞれのパターンについて角部との間の平面位置の差が予め制御装置に記憶されており、制御装置は、パターンが入力されると当該パターンに対応する平面位置の差を探針の位置ずれとして求めることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明により、高倍率のプローブ型顕微鏡と低倍率の観察装置を含む複合型の測定機器において、より低い倍率の観察装置であっても探針の位置ずれを求めることができる標準試料等を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】測定システム１を示す図。
【図２】制御装置３のハードウェア構成を示す図。
【図３】標準試料４を示す図。
【図４】パターン４４を示す図。
【図５】角部４３近傍の斜視図。
【図６】探針２２１の位置ずれ測定方法の手順を示すフローチャート。
【図７】標準試料４の移動について示す図。
【図８】観察画像２１０、２２０を示す図。
【図９】標準試料４ａを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面に基づいて本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明で「位置」というときは平面における位置をいうものとする。
【００２３】
（１．測定システム１）
図１は本発明の実施形態に係る測定システム１を示す図である。
図１に示すように、測定システム１は複合型原子間力顕微鏡２および制御装置３を有する。
【００２４】
複合型原子間力顕微鏡２は、光学顕微鏡２１と原子間力顕微鏡２２の２つの観察装置を複合化した測定機器である。複合型原子間力顕微鏡２は、図示しない除振台の上に配置して用いられる。
【００２５】
光学顕微鏡２１は、原子間力顕微鏡２２よりも低倍率であり、観察視野の広い観察装置である。なお、図１の２１１は光学顕微鏡２１の観察中心である。観察中心２１１は光学顕微鏡２１による観察画像（後述する図８（ａ）参照）の中心であり、光学顕微鏡２１では光軸の位置に対応する。
【００２６】
原子間力顕微鏡２２は、探針２２１（プローブ）により対象物を走査することで対象物の表面の凹凸を表わした観察画像を得るプローブ型顕微鏡である。原子間力顕微鏡２２は、光学顕微鏡２１よりも高倍率であり、観察視野の狭い観察装置である。
【００２７】
複合型原子間力顕微鏡２では、ベース板２３の上にＸステージ２４、Ｙステージ２５が下から順に設けられる。Ｘステージ２４は、平面において所定方向に移動可能であり、Ｙステージ２５は、Ｘステージ２４の移動方向と平面において直交する方向に移動可能である。以下、Ｘステージ２４の移動方向をＸ方向、Ｙステージ２５の移動方向をＹ方向という。
【００２８】
Ｘステージ２４、Ｙステージ２５は、Ｙステージ２５上に配置された対象物を移動させるための移動装置である。図１は原子間力顕微鏡２２の探針２２１の設計位置からのずれ（位置ずれ）を求める際の例であり、対象物としてＹステージ２５の上に標準試料４が配置される。なお、複合型原子間力顕微鏡２による検査時には被検査物が標準試料４に代えてＹステージ２５の上に配置される。被検査物は例えばフォトマスクであるが、これに限ることはない。
【００２９】
ベース板２３には門型のフレーム２６が立設されており、フレーム２６の水平部分にＺステージ２７、２８が設けられる。Ｚステージ２７、２８には光学顕微鏡２１、原子間力顕微鏡２２がそれぞれ取付けられており、Ｚステージ２７、２８は光学顕微鏡２１、原子間力顕微鏡２２を鉛直方向に移動可能に保持する。
【００３０】
制御装置３は、複合型原子間力顕微鏡２の制御を行うものである。制御装置３は例えば複合型原子間力顕微鏡２の各ステージの移動、光学顕微鏡２１や原子間力顕微鏡２２による観察画像の取得、および探針２２１の位置ずれの測定等に係る制御を行う。
【００３１】
図２は制御装置３のハードウェア構成を示す図である。図２に示すように、制御装置３は、例えば制御部３１、記憶部３２、入力部３３、表示部３４、通信制御部３５等をバス３６により接続して構成したコンピュータにより実現できる。但しこれに限ることなく、適宜様々な構成をとることができる。
【００３２】
制御部３１はCPU、ROM、RAMなどから構成される。CPUは、記憶部３２、ROMなどの記憶媒体に格納された制御装置３の処理に係るプログラムをRAM上のワークエリアに呼び出して実行する。ROMは不揮発性メモリであり、ブートプログラムやBIOSなどのプログラム、データなどを恒久的に保持している。RAMは揮発性メモリであり、記憶部３２、ROMなどからロードしたプログラムやデータを一時的に保持するとともに、制御部３１が各種処理を行うために使用するワークエリアを備える。
【００３３】
記憶部３２はハードディスクドライブやソリッドステートドライブ、フラッシュメモリ等であり、制御部３１が実行するプログラム、プログラム実行に必要なデータ、OSなどが格納される。これらのプログラムやデータは、制御部３１により必要に応じて読み出され実行される。本実施形態では、標準試料４のそれぞれのパターンと角部との間の位置の差が位置ずれデータ３２１として記憶部３２に予め記憶されている。標準試料４のパターンと角部については後述する。
【００３４】
入力部３３は制御装置３に各種の設定入力を行うものである。
表示部３４は例えば液晶ディスプレイ等である。
通信制御部３５はネットワーク等を介した通信を媒介する通信インタフェースであり、複合型原子間力顕微鏡２の各部との間で通信を行う。
バス３６は、制御装置３の各部間の制御信号、データ信号等の授受を媒介する経路である。
【００３５】
（２．標準試料）
図３は標準試料４の概略を示す図である。図３（ａ）は標準試料４を上から見たものであり、図３（ｂ）は図３（ａ）の線Ａ−Ａに沿った標準試料４の厚さ方向の断面図である。
【００３６】
標準試料４は、基板４１と、パターン層４２とを備えた平面矩形状の板材である。
【００３７】
基板４１は例えば透光性を有するガラスによって形成される。ただし、基板４１がこれに限定されることはない。
【００３８】
パターン層４２は標準試料４にパターン４４を形成するために設けられ、本実施形態では被検査物であるフォトマスクの遮光部と同じ素材であるクロムが用いられる。ただし、パターン層４２がこれに限ることはない。
【００３９】
パターン４４は、探針２２１の位置ずれを求めるためのものである。図４はパターン４４の例である。図４に示すように、パターン４４は横方向に隣り合う複数のマーク４５から成る。本実施形態ではパターン４４が２つのマーク４５から構成されるが、これに限ることはなく、横方向に隣り合う３つ以上のマーク４５から構成されてもよいし、縦方向に隣り合う複数のマーク４５から構成されてもよい。また縦横に隣り合う複数のマーク４５から構成されてもよい。
【００４０】
マーク４５には英数字が用いられる。マーク４５のサイズは、原子間力顕微鏡２２で得られる観察画像（後述する図８（ｂ）参照）に収まるものとする。例えばマーク４５の縦方向の長さlyは、当該観察画像の縦方向の長さの1/3〜2/5程度に対応する長さとするが、これに限ることはない。
【００４１】
また本実施形態ではマーク４５の横方向の長さlxと縦方向の長さlyの比がlx:ly=1:2となっている。後述するように原子間力顕微鏡２２で得られる観察画像は正方形状であるため、lx:ly=1:2となっていることで、横方向に隣り合う２つのマークが観察画像に収まり良く配置される。
【００４２】
図３に示すように、本実施形態の標準試料４は、基板４１の表面から凸状に突出するパターン層４２によってパターン４４が形成され、パターン４４以外の部分ではパターン層４２の無い領域ａ（第１の領域）と、基板４１の表面にパターン層４２が設けられ、パターン層４２の無い部分によってパターン４４が形成された領域ｂ（第２の領域）を有する。
【００４３】
本実施形態ではこれらの領域ａ、ｂが接するように市松模様状に配置され、領域ａ、ｂの境界が角部４３を有する。角部４３は標準試料４の中央部に１箇所だけ存在する。図５は標準試料４の角部４３近傍を示す斜視図である。
【００４４】
標準試料４のそれぞれのパターン４４は、基板４１上の位置に応じたものとなっており、各マーク４５および各マーク４５が領域ａ、ｂのどちらに形成されるかの組合せが、互いに異なっている。従って、パターン４４によって当該パターン４４の基板４１上の位置を特定できるようになっている。
【００４５】
例えば図３（ａ）の４４−１で示すパターンは、領域ｂに形成された「１」と「３」のマーク４５が並んだものであるが、このようなパターンは標準試料４の他の部位には存在しない。また、４４−２で示すパターンは、領域ｂに形成された「３」と「１」のマーク４５が並んだものであり、このようなパターンも標準試料４の他の部位には存在しない。なお、本実施形態では隣り合うパターン４４−１、４４−２が同じ「３」のマーク４５を共有している。
【００４６】
その他、４４−３で示すように、領域ａに形成された「１」と領域ｂに形成された「２」のマーク４５が並んだパターンも標準試料４の他の部位には存在せず、４４−４で示すように、領域ａに形成された「７」と「０」のマーク４５が並んだパターンも標準試料４の他の部位には存在しない。
【００４７】
（４．探針２２１の位置ずれ測定方法）
図６は探針２２１の位置ずれ測定方法を示すフローチャートである。本実施形態の位置ずれ測定方法は、原子間力顕微鏡２２の探針２２１を交換した後に実施され、交換後の探針２２１の位置の当初の設計位置からのずれを求めるが、これに限ることはない。
【００４８】
本実施形態では、観察者が制御装置３に移動指示を入力し、当該移動指示を制御装置３からＸステージ２４とＹステージ２５に送信することでＸステージ２４とＹステージ２５を移動させる（Ｓ１）。これにより標準試料４の位置を図７（ａ）に示す初期位置から図７（ｂ）に示す位置とし、図８（ａ）に示すように光学顕微鏡２１の観察画像２１０の中心（観察中心２１１）が標準試料４の角部４３に合うようにする（Ｓ２）。
【００４９】
この時のＸステージ２４のＸ方向移動量をDx、Ｙステージ２５のＹ方向移動量をDyとする。この移動量は、標準試料４の初期位置（所定位置）と、光学顕微鏡２１の観察中心２１１に角部４３が合う時の標準試料４の位置との差である。
【００５０】
図８（ａ）の観察画像２１０は光学顕微鏡２１から制御装置３に送信され、制御装置３の表示部３４にて表示される。図８（ａ）に示すように、光学顕微鏡２１の観察画像２１０ではパターン４４ははっきりと現れないが、角部４３は明確に把握でき、標準試料４の角部４３を光学顕微鏡２１の観察中心２１１に合わせるのは容易である。なお、図８（ａ）の例では観察時の照明光がパターン層４２で反射することで領域ｂが明るく写っている。領域ａが暗く写っているのは、Ｙステージ２５上の標準試料４の載置部分の反射率が低く、基板４１を透過して当該載置部分を反射する照明光の光量が少ないためである。
【００５１】
次に、前記と同様にしてＸステージ２４とＹステージ２５をさらに移動させ（Ｓ３）、標準試料４を図７（ｂ）に示す位置から図７（ｃ）に示す位置とし、その後、原子間力顕微鏡２２によって標準試料４の観察画像を得る（Ｓ４）。この観察画像も原子間力顕微鏡２２から制御装置３に送信され、制御装置３の表示部３４で表示される。
【００５２】
Ｓ３におけるＸステージ２４のＸ方向移動量をΔDx、Ｙステージ２５のＹ方向移動量をΔDyとする。この移動量は、光学顕微鏡２１の観察中心２１１の位置と原子間力顕微鏡２２の探針２２１の設計位置との差であり、設計上予め定められた値である。
【００５３】
図８（ｂ）はＳ４で得られる標準試料４の観察画像２２０の例である。原子間力顕微鏡２２は、標準試料４の表面を探針２２１で走査することにより、探針２２１の位置を中心とする正方形状範囲の標準試料４の凹凸を表わした画像を得ることができる。図８（ｂ）の例では標準試料４上の低い箇所を低輝度で、高い箇所を高輝度で表した観察画像２２０が得られる。
【００５４】
先程とは異なり、高倍率の原子間力顕微鏡２２ではパターン４４がはっきりと認識できる。探針２２１の位置が当初の設計位置にあれば観察画像２２０の中心も標準試料４の角部４３に合うことになるが、図８（ｂ）の例では標準試料４の角部４３と観察画像２２０の中心ｃの間に位置のずれがあり、このずれが交換後の探針２２１の設計位置からの位置ずれである。
【００５５】
制御装置３は、図８（ｂ）の観察画像２２０に基づいて、探針２２１の位置ずれを求める（Ｓ５）。
【００５６】
本実施形態では、Ｓ５において、観察者が観察画像２２０の中心ｃに現れているパターン４４（隣り合う２つのマーク４５と各マーク４５が領域ａ、ｂのどちらに形成されているかの組合せ）をキーボード等を用いて制御装置３に入力する。
【００５７】
制御装置３の記憶部３２には、前記した位置ずれデータ３２１として、パターン４４と角部４３との間のＸ方向の位置の差ΔdxとＹ方向の位置の差Δdyがパターン４４ごとに予め登録されており、観察者がパターン４４を入力すると、位置ずれデータ３２１に基づいて、入力されたパターン４４に対応する位置の差Δdx、Δdyを探針２２１の位置ずれとして求めることができる。領域ａ、ｂの角部４３は標準試料４の中央部に１箇所だけ存在するので、他の角部４３からのずれを誤って求めてしまうことはない。
【００５８】
こうして、探針２２１の交換後に、探針２２１の位置ずれΔdx、Δdyが求められる。この後、Ｙステージ２５上に被検査物を載せて被検査物の検査が行われる。被検査物を原子間力顕微鏡２２に移動させる際には、Ｘステージ２４、Ｙステージ２５をＳ５で算出した位置ずれΔdx、Δdyの分だけ余分に移動させ、探針２２１の位置ずれをキャンセルすればよい。
【００５９】
以上説明したように、本実施形態では、光学顕微鏡２１で標準試料４の個々のパターン４４が認識できなくても、標準試料４の領域ａ、ｂの境界の角部４３は認識できる。そのため、この角部４３を、低倍率の光学顕微鏡２１による観察画像２１０と高倍率の原子間力顕微鏡２２による観察画像２２０の比較の基準とし、光学顕微鏡２１による観察画像２１０の中心に角部４３が現れている場合に、当該角部４３が原子間力顕微鏡２２による観察画像２２０のどこにあるかで探針２２１の位置ずれを容易に求めることができる。そのため、より倍率の低い光学顕微鏡２１であっても適用可能である。
【００６０】
また標準試料４では、個々のパターン４４がそれぞれ基板４１上の位置を特定できるようになっているので、原子間力顕微鏡２２による観察画像２２０の中心ｃに現れているパターン４４によって、当該中心ｃと角部４３の間の位置のずれを探針２２１の位置ずれとして把握できる。そのため、原子間力顕微鏡２２が標準試料４のどの位置を観察していても探針２２１の位置ずれを求めることができ、再度のステージの移動と探針２２１の走査をする必要がない。結果、観察者の作業負担を減らすことができ、探針２２１の摩耗も抑制できる。
【００６１】
また本実施形態では、パターン４４を隣り合う複数のマーク４５から構成し、各マーク４５および各マーク４５が領域ａ、ｂのどちらに形成されるかの組合せをパターン４４ごとに異ならせることで、パターン４４によって基板４１上の位置を確実に特定することが可能になる。さらに、マーク４５には英数字が用いられており、観察者にとってパターン４４の認識や入力がし易くなる。また、隣り合うパターン４４で同じマーク４５を共有することで、標準試料４におけるパターン４４の密度を高くし、位置ずれの測定精度を上げることができる。
【００６２】
また、本実施形態では標準試料４のそれぞれのパターン４４について角部４３との間の位置の差が予め制御装置３に記憶されており、制御装置３は、パターン４４が入力されると当該パターン４４に対応する位置の差を探針２２１の位置ずれとして求めることができる。
【００６３】
しかしながら、本発明はこれに限らない。例えば本実施形態では矩形状の領域ａ、ｂを市松模様状に配置し、角部４３に関して対称となる位置に領域ａ、ａ（および領域ｂ、ｂ）が配置されるが、標準試料４はこれに限らない。図９の標準試料４ａに示すように、矩形状の領域ａとＬ字状の領域ｂを組み合わせることで全体として平面矩形状の標準試料４ａとしてもよく、この場合も標準試料４の中央部に領域ａ、ｂの境界の角部４３が１つだけ配置される。また角部４３は必ずしも標準試料４の中央部にあるとは限らず、角部４３の角度も図３、９の例のように90°に限られることはない。さらに、標準試料４の平面形状も矩形に限らない。
【００６４】
また、本実施形態ではＳ５においてキーボード等を用いてパターン４４を制御装置３に入力すると当該パターン４４と角部４３の間の位置の差が得られるが、例えばＳ５において原子間力顕微鏡２２の観察画像２２０の中心ｃに現れているパターン４４をマウス等でクリックして入力すると、当該パターン４４と角部４３の間の位置の差が得られるようにしてもよい。
【００６５】
また、本実施形態では標準試料４を光学顕微鏡２１の位置まで移動させて光学顕微鏡２１の観察画像２１０の中心に標準試料４の角部４３が来るようにしているが、標準試料４がＹステージ２５に固定されており、前記のDx、Dyを既知の一定値とみなすことができれば、前記のＳ１、Ｓ２を省略し、Ｓ３において標準試料４を直接原子間力顕微鏡２２の位置まで移動させてもよい。この時のＸステージ２４の移動量はDx+ΔDx、Ｙステージ２５の移動量はDy+ΔDyとなる。
【００６６】
また、本実施形態では複合型原子間力顕微鏡２の例を説明し、観察装置の数は２つ（光学顕微鏡２１と原子間力顕微鏡２２）であるが、観察装置の数は２つに限らず、３つ以上の観察装置とそれらの観察装置の間を移動可能なＸステージ、Ｙステージがあってもよい。その場合、観察装置の倍率に応じた標準試料４を１または複数設置すればよい。
【００６７】
また、本実施形態ではＸステージ２４、Ｙステージ２５を標準試料４の移動装置として設けているが、移動装置は標準試料４と原子間力顕微鏡２２の一方を他方に対して相対移動させるものであればよい。例えばＸステージ、Ｙステージを光学顕微鏡２１および原子間力顕微鏡２２の移動装置として設け、各ステージにより光学顕微鏡２１および原子間力顕微鏡２２を一体として移動させることもできる。探針２２１の位置ずれを求める際の手順は、標準試料４の代わりに光学顕微鏡２１および原子間力顕微鏡２２を一体として移動させるほかは前記の図６等で説明したものと同様である。
【００６８】
また、原子間力顕微鏡２２に代えて、その他のプローブ型の顕微鏡を用いてもよく、例えば走査型トンネル顕微鏡を用いることなども可能である。また、光学顕微鏡２１に代えて、電子顕微鏡などその他の顕微鏡を観察装置として用いてもよい。
【００６９】
以上、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００７０】
１：測定システム
２：複合型原子間力顕微鏡
３：制御装置
４、４ａ：標準試料
２１：光学顕微鏡
２２：原子間力顕微鏡
２３：ベース板
２４：Ｘステージ
２５：Ｙステージ
２６：フレーム
２７、２８：Ｚステージ
４１：基板
４２：パターン層
４３：角部
４４：パターン
４５：マーク
２１１：観察中心
２２１：探針
３２１：位置ずれデータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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