(57)【要約】【課題】圧電体薄膜の変形及び変位を、簡便に効率よく、かつ高精度に評価可能な圧電体薄膜評価装置、及び該圧電体薄膜評価装置を使用した圧電体薄膜の評価方法の提供。【解決手段】本発明の圧電体評価装置は、カンチレバーと探針を有する一対のプローブを少なくとも有し、該一対のプローブの探針を、圧電体薄膜を有する試料の両表面に各々当接させ、当該一対のプローブ１８の変位量を各々検出する検出手段と、該検出手段で検出された一対のプローブ１８の変位量をもとに圧電体薄膜１３の変形及び変位の少なくともいずれかを評価する評価手段と、を少なくとも備えたことを特徴とする。本発明の圧電体薄膜の評価方法は、一対のプローブの探針を、圧電体薄膜を有する試料の両表面に各々当接させ、該一対のプローブの変位量を検出する検出工程と、該検出工程により検出された一対のプローブの変位量をもとに圧電体薄膜の変形及び変位の少なくともいずれかを評価する評価工程と、を少なくとも含むことを特徴とする。【選択図】図６Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カンチレバーと探針を有する一対のプローブを少なくとも有し、該一対のプローブの探針を、圧電体薄膜を有する試料の両表面に各々当接させ、当該一対のプローブの変位量を各々検出する検出手段と、
該検出手段で検出された一対のプローブの変位量をもとに圧電体薄膜の変形及び変位の少なくともいずれかを評価する評価手段と、
を少なくとも備えたことを特徴とする圧電体薄膜評価装置。
【請求項２】
検出手段が、一対のプローブのＺ方向の位置、カンチレバーのたわみ、並びに、振動させたカンチレバーの振幅、位相、及び周波数のいずれかの変化をもとに変位量を検出する請求項１に記載の圧電体薄膜評価装置。
【請求項３】
検出手段が、一対のプローブを、試料に対して相対的に走査させて、前記変位量を検出する請求項１から２のいずれかに記載の圧電体薄膜評価装置。
【請求項４】
試料が、基板と、基板上に成膜された圧電体薄膜と、を有する請求項１から３のいずれかに記載の圧電体薄膜評価装置。
【請求項５】
検出手段が、一対のプローブのＸ及びＹ座標を一致させるための初期設定を予め行う請求項１から４のいずれかに記載の圧電体薄膜評価装置。
【請求項６】
検出手段が、一対のプローブのＺ座標の初期位置を決定するための初期設定を予め行う請求項１から５のいずれかに記載の圧電体薄膜評価装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の圧電体薄膜評価装置を用いた圧電体薄膜の評価方法であって、一対のプローブの探針を、圧電体薄膜を有する試料の両表面に各々当接させ、該一対のプローブの変位量を検出する検出工程と、
該検出工程により検出された一対のプローブの変位量をもとに圧電体薄膜の変形及び変位の少なくともいずれかを評価する評価工程と、
を少なくとも含むことを特徴とする圧電体薄膜の評価方法。
【請求項８】
検出工程が、一対のプローブのＺ方向の位置、カンチレバーのたわみ、並びに、振動させたカンチレバーの振幅、位相、及び周波数のいずれかの変化をもとに変位量を検出する請求項７に記載の圧電体薄膜の評価方法。
【請求項９】
検出工程が、一対のプローブを、試料に対して相対的に走査させて、前記変位量を検出する請求項７から８のいずれかに記載の圧電体薄膜の評価方法。
【請求項１０】
検出手段が、一対のプローブのＸ及びＹ座標を一致させるための初期設定を予め行う請求項７から９のいずれかに記載の圧電体薄膜の評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電体薄膜の変形及び変位のいずれかを、簡便に効率よく、かつ高精度に評価する圧電体薄膜評価装置及び圧電体薄膜の評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧電特性の評価等、試料の微小な変形を評価するためには、干渉を利用したレーザ変位計や原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）などが利用されている。該圧電体薄膜の圧電特性の評価には、図１に示すように、圧電体薄膜への印加電圧に対する該圧電体薄膜の変形をプロットしたバタフライ曲線が用いられている。
具体的には、前記ＡＦＭを用いた評価装置では、例えば、図２Ａに示すように、基板１上に、下部電極２と、圧電体薄膜３と、上部電極４とを、この順に成膜して試料５とし、該試料５の表面に、プローブ６の探針７を当接させる。次に、前記上部電極４及び下部電極２間に電圧を印加して、その際の前記試料５の変形を前記プローブ６の変位量をもとに測定して、グラフにプロットすることにより、前記図１に示すようなバタフライ曲線が得られる。
【０００３】
このようなＡＦＭを用いた装置では、前記試料の変形量を求める際に、例えば、試料の表面に探針を当接させたプローブに、光源からレーザビームを照射し、該プローブから反射された反射光ビームを検出器で検出することで測定される前記プローブの変位量をもとに、前記試料の圧電特性を評価する方法も開示されている（例えば、特許文献１参照）。
また、前記レーザ変位計を用いた評価装置では、例えば、図２Ｂに示すように、前記のように形成した試料５の表面に、光源８からレーザビームを照射し、前記試料５から反射される反射光を検出し、前記試料５の変位量を求めている。
また、プローブの変位量を、レーザビームではなく、ピエゾ抵抗器を用いて、より簡易に測定する装置も開示されている（特許文献２参照）。
【０００４】
ここで、前記のような圧電体薄膜評価装置で、電圧の印加前後の圧電体薄膜３の圧電特性を評価した際の圧電体薄膜の変形、変位を表す概念図を、図３に示す。電圧の印加前は、図３の（１）に示されるような試料５が、例えば、図３の（２）に示されるように、一般的には、前記電圧の印加により、厚み方向に収縮（又は伸長）し、水平方向に伸長（又は収縮）することにより変形する。したがって、図３の矢印ａで表される圧電体薄膜３の厚みをプロットすると、図４にａで示すように、圧電体薄膜３の正味の変形、変位を示す曲線を描くことが期待される。
しかし、実際には、図３の（３）に示すように、電圧の印加により、圧電圧薄膜３が、電界によって厚み方向に収縮（伸長）する際は、面内方向では、逆に伸長（収縮）するため、圧電体薄膜３と基板１との間にストレスが生じて、図３の（３）に示されるように、基板１及び試料５全体に反りが生じる。
そのため、薄膜前記基板１上に作製した薄膜試料５では、図３（３）に示すように、圧電体薄膜３自体の変形に、前記試料５の反りによる試料位置の変位（図３（３）の矢印ｂで示される変位）が加わるため、測定値をプロットすると、図４にｃで示すような曲線を描き、試料５自体の変形量を正確に評価することができない場合があった。
【０００５】
このような試料の反りによる問題を解決するために、レーザ変位計で試料の表裏両面の表面垂直軸における位置を測定し、その差分から試料の変形量を求めるという方法が用いられている。このような方式はダブルビーム方式と呼ばれる。該ダブルビーム方式においては、試料の表面で反射した光を裏面に導き再び反射させることによって、試料位置の変位による表面へと裏面への光路差をキャンセル（差分）して、試料厚のみを測定することができるようになっている（非特許文献１及び図５参照）。
しかしながら、この方式では測定位置の調整が困難であるという問題があった。即ち、レーザ変位計では、レーザビームを計測面に垂直に入射させなければならないが、一般に、レーザビームのアラインメント（軸合わせ）では、照射位置を変えれば、対象物への入射角度も変わるため、特定の位置に特定の角度で入射させるための調整は、非常に手間がかかるものである。特に、前記ダブルビーム方式のように光学パスが複雑で長いものの調整には高度なスキルが要求される。なお、特別の光学系を用意して、照射位置と入射角の調整を一括で行なう方法も考えられるが、経時変化等で調整がずれた場合には復旧にさらに大きな手間を要する問題がある。
【０００６】
また、シングルビーム、ダブルビームのいずれでも、前記のような簡易なレーザ変位計では、レーザ光の回折限界から、下記表１に示すように、ＡＦＭと比較した場合、最高面内分解能がマイクロメートル程度で、分解能が劣る、面内分解能を高めるためには集光レンズの開口数を大きくする必要がある、即ち焦点距離を短くする必要があることから扱い辛い、といった問題がある。
更に、ダブルビーム方式では、このようなマイクロメートル程度の面内分解能であるとともに、試料に対してレーザビームを走査することは困難で、マイクロマシン（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ、ＭＥＭＳ）のようにレーザを走査させて、マイクロメートル程度の微細な構造の試料の各部分の変位を計測して、三次元的な構造変形を把握することができない問題がある。
【表１】
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【０００７】
したがって、位置調整や角度調整などの煩雑な操作の手間がなく、圧電体薄膜の変形及び変位を、簡便に効率よく、かつ高精度に評価することが可能な圧電体薄膜評価装置、及び該圧電体薄膜評価装置を使用した圧電体薄膜の評価方法は、未だ提供されていないのが現状である。
【０００８】
【特許文献１】特開平０６−２５８０７２号公報
【特許文献２】特開平１０−３１２５９５号公報
【非特許文献１】Ｒｅｖ．Ｓｃｉ．Ｉｎｓｔｒｕｍ，６７．１９３５（１９９６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、従来における前記問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、圧電体薄膜の変形及び変位を、簡便に効率よく、かつ高精度に評価することが可能な圧電体薄膜評価装置、及び該圧電体薄膜評価装置を使用した圧電体薄膜の評価方法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】
【００１０】
本発明者は、前記課題に鑑み、鋭意検討を行った結果、以下の知見を得た。即ち、２つのプローブで、圧電体薄膜の両表面から変位を測定することにより、その差から圧電体薄膜の正味の変位を高精度に評価できるという知見である。
また、プローブを用いることにより、操作が容易で、レーザ変位計のような入射角の調整なども不要であるため、圧電体薄膜の評価を簡便かつ効率的に行えるいう知見である。
また、分解能の面でも、ＡＦＭ機構では、比較的簡易なものであっても、前記表１に示すように、レーザ変位計に比べ、非常に高い垂直分解能を容易に得られ、また、ナノメートルオーダの面内分解能が得られるため、局所的な変位を測定することが可能であり、更には、測定点を面内で走査することにより、試料の３次元的な変位を求めることが可能であるという知見である。
【００１１】
本発明は、本発明者の前記知見に基づくものであり、前記課題を解決するための手段としては、後述する付記に列挙した通りである。即ち、
本発明の圧電体薄膜評価装置は、カンチレバーと探針を有する一対のプローブを少なくとも有し、該一対のプローブの探針を、圧電体薄膜を有する試料の両表面に各々当接させ、当該一対のプローブの変位量を各々検出する検出手段と、前記一対のプローブの変位量をもとに圧電体薄膜の変形及び変位の少なくともいずれかを評価する評価手段と、を少なくとも備えたことを特徴とする。
当該圧電体薄膜評価装置においては、検出手段で、前記試料の両表面に、一対のプローブの探針を各々当接させることで、当該一対のプローブの変位量が検出される。当該検出手段では、入射角の調整などの煩雑な操作を必要とせず、プローブの変位量を、簡便に効率よく高精度に測定できる。また、前記評価手段では、前記検出手段により検出された、一対のプローブの変位量をもとに、圧電体薄膜の変形や変位が評価される。そのため、当該評価手段では、圧電体薄膜の反りなどによる誤差を差し引いて、圧電体薄膜自体の変形や変位を高精度に評価できる。
【００１２】
また、本発明の圧電体薄膜の評価方法は、前記本発明の圧電体薄膜評価装置を用いた圧電体薄膜の評価方法であって、一対のプローブの探針を、圧電体薄膜を有する試料の両表面に各々当接させ、該一対のプローブの変位量を検出する検出工程と、該検出工程により検出された一対のプローブの変位量をもとに圧電体薄膜の変形及び変位の少なくともいずれかを評価する評価工程と、を少なくとも含むことを特徴とする。
当該圧電体薄膜の評価方法においては、前記検出工程で、前記試料の両表面に、一対のプローブの探針を各々当接させることにより、当該一対のプローブの変位量が検出される。当該検出機構では、入射角の調整などの煩雑な操作を必要とせず、プローブの変位を、簡便に効率よく高精度に測定できる。また、前記評価工程では、前記検出工程により検出された、一対のプローブの変位量をもとに、圧電体薄膜の変形や変位が評価される。そのため、当該評価工程では、圧電体薄膜の反りなどによる誤差を差し引いて、圧電体薄膜自体の変形や変位を高精度に評価できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、従来における問題を解決することができ、圧電体薄膜の変形及び変位を、簡便に効率よく、かつ高精度に評価することが可能な圧電体薄膜評価装置、及び該圧電体薄膜評価装置を使用した圧電体薄膜の評価方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（圧電体薄膜評価装置及び圧電体薄膜の評価方法）
本発明の圧電体薄膜評価装置は、検出手段と、評価手段と、を少なくとも備え、必要に応じて、その他の手段を備える。
本発明の圧電体薄膜の評価方法は、検出工程と、評価工程と、を少なくとも含み、必要に応じて、その他の工程を含む。
前記検出工程は、前記検出手段により行われ、前記評価工程は、前記評価手段により行われる。
なお、本明細書で言う探針の当接とは、探針を直接、試料表面に接触させることだけでなく、直接接触させずに、探針を振動させるなどにより、該探針の原子と試料表面の原子との間に、物理的な力が作用することを含む意味である。
また、本明細書で言う変形及び変位とは、圧電体薄膜の所定箇所での局所的な厚みや形状などの構造、該所定箇所の電圧印加前後の圧電体薄膜の収縮や伸長による経時的な厚みや形状などの構造の変化、測定点を面内で走査させた際の測定点の変化に伴う厚みや形状などの構造の変化、電圧印加前後での面内走査による、厚みや形状などの構造の変化を含み、更には、電圧印加などによる圧電体薄膜の反りなども含む概念である。
【００１５】
前記圧電体薄膜の変形や変位の評価としては、圧伝体薄膜の所望の一箇所の厚みを、プローブの初期位置からの変位量をもとに評価するものであってもよいし、所定の一箇所の電圧印加前後の変形（例えば、収縮、伸長、反りなど）や変位（例えば、厚みの変化、前記変形などによる表面形状の変化など）を、電圧印加前後のプローブの変位量で評価するものであってもよい。
また、圧電体薄膜（試料）に対して、該圧電体薄膜の表面に平行なＸ方向とＹ方向の少なくともいずれかの方向に、一対のプローブを面内走査させ、圧電体薄膜の構造を二次元的又は三次元的に評価するものであってもよいし、同様に電圧印加前後について、前記面内走査を行い、該圧電体薄膜の変形や変位を、二次元的又は三次元的に評価するものであってもよい。
【００１６】
−検出手段及び検出工程−
前記検出手段は、カンチレバーと探針を有する一対のプローブを少なくとも有し、必要に応じて、一対のプローブの押圧力の測定手段、一対のプローブの位置の測定手段、一対のプローブ又は圧電体薄膜の移動手段、などを有してもよい。
前記検出工程は、前記検出手段を用いて、一対のプローブの探針を、圧電体薄膜の同一箇所の両表面に各々当接させ、該一対のプローブの変位量を検出することを行う工程であり、必要に応じて、前記一対のプローブの押圧力を測定すること、一対のプローブの位置を測定すること、一対のプローブ又は圧電体薄膜を移動すること、などを行ってもよい。
前記試料としては、基板と、基板上に成膜された圧電体薄膜と、を少なくとも有するものであってもよい。この場合、一方の探針を圧電体薄膜の一方の表面に当接させ、他方の探針を圧電体薄膜の配置側とは反対側の基板の表面に当接させ、前記基板を介して一対のプローブの変位量を検出する。本発明では、前述のように、試料の量表面から変位量を検出しているので、基体の反りなどによる誤差を抑制し、圧電体薄膜の正味の変位を求めることができる。
【００１７】
前記プローブの変位量の検出方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、探針と試料表面との相互作用の変化により検出するのが好ましく、例えば、一対のプローブのＺ方向の位置、カンチレバーのたわみ、並びに、振動させたカンチレバーの振幅、位相、及び周波数のいずれかの変化をもとに変位量を検出することが好ましい。
前記一対のカンチレバーのたわみ、前記振動させたカンチレバーの振幅、位相、及び周波数のいずれかの変化をもとに変位量を検出する場合は、ＡＦＭのタッピングモードやノンコンタクトモードなどと同様に行なうことができる。なお、前記タッピングモードは、インターミッテント（サイクリック）コンタクトモード、ダイナミックフィフォース顕微鏡、などとも呼ばれる。
また、前記プローブのＺ方向の位置の検出は、例えば、探針を試料に当接させた際に、カンチレバーのたわみ、並びに、振動させたカンチレバーの振幅、位相、及び周波数などが一定に保たれるよう、一対のプローブ又は試料の少なくともいずれかを、圧電体薄膜表面と垂直なＺ方向に移動して調整し、その際のプローブ又は試料のＺ方向の位置（高さ）を検出することにより行える。詳細は、後述する。
【００１８】
また、プローブ又は圧電体薄膜をＸ方向及びＹ方向に移動可能としてもよく、この場合、一対のプローブのＸ方向の座標とＹ方向の座標とが一致する位置で、各々の探針を圧電体薄膜の表面に当接させることにより、圧電体薄膜の両表面での一対の探針の位置合わせを、正確に行うことができる。また、測定点が一箇所に限定されず、圧電体薄膜の任意の箇所の測定、複数個所の測定が可能となる。
【００１９】
また、プローブ及び圧電体薄膜の少なくともいずれかを、Ｘ方向及びＹ方向の少なくともいずれかの方向に移動可能とし、圧電体薄膜に対して少なくとも一方向にプローブを面内走査させれば、圧電体薄膜を二次元的に（即ち、断面）評価することができる。
また、プローブ及び圧電体薄膜の少なくともいずれかを、Ｘ方向及びＹ方向のいずれにも移動可能とし、圧電体薄膜に対してプローブをＸ及びＹ方向に面内走査させれば、圧電体薄膜を三次元的に評価することができる。
上記の場合、プローブ及び圧電体薄膜のいずれか一方、又は、双方をＸ方向及びＹ方向のいずれにも移動可能としてもよい。また、プローブをＸ方向に移動可能とし、圧電体薄膜をＹ方向に移動可能としてもよいし、プローブをＹ方向に移動可能とし、圧電体薄膜をＸ方向に移動可能としてもよい。
また、一度の走査の際、一対のプローブ又は圧電体薄膜をＸ方向又はＹ方向の一方のみに操作させ、Ｘ軸又はＹ軸に平行に圧電体薄膜を評価してもよいし、一対のプローブ又は圧電体薄膜を、Ｘ方向及びＹ方向に同時に走査させ、所望の任意の方向で圧電体薄膜を評価してもよい。
【００２０】
前記プローブの変位量の測定装置としては、特に制限はなく、目的に応じて従来公知の中から適宜選択することができ、例えば、レーザビームをプローブに照射してその反射光ビームを検出することにより、プローブの位置の変位量に換算してもよいし、また、ピエゾ抵抗器を用い、電気抵抗の変位をプローブの変位量に換算してもよい。
【００２１】
前記におけるプローブの位置の測定手段としては、特に制限はなく、目的に応じて従来公知の中から適宜選択することができ、例えば、下記に記載の手段が好適である。
（１）カンチレバーのたわみ、振動させたカンチレバーの振幅、位相、及び周波数などが一定になるように、ピエゾ制御でプローブの試料表面からの高さを調整し、制御用ピエゾに印加する電圧から、プローブの高さの変化（即ち、Ｚ方向の位置変位）を求める。
（２）前記（１）と同様にプローブの試料表面からの高さを調整可能とし、該プローブに鏡面を設ける。そして、レーザ変位計等を用いてプローブと一体になって動く鏡面の変位を計測する。なお、この場合、レーザ変位計を用いても、測定対象が平坦な鏡面であること、レーザ変位形での測定面積をある程度の大きさの面積に確保できること、レーザ変位計に対して常に一定の範囲に存在することなどから、レーザ変位計を用いたプローブの変位の計測が比較的容易である。また、空間分解能が低くなるという問題をも解消することができる。
（３）カンチレバーの傾きを、光てこやピエゾ薄膜等で検出し、この傾きから探針の変位を計算する。
【００２２】
前記プローブをＸ方向、Ｙ方向又はＺ方向に移動する場合、その移動手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、下記に記載の手段が好適である。
（１）圧電セラミクスの伸縮をそのまま利用する。又は、該伸縮を機械的に拡大して利用する。
（２）ステッピングモータと、ウォームギア又はピニオンラックとを組み合わせたものを用いる。
（３）ピエゾ（圧電セラミクス）のインパクトドライブと測距機構（レーザ変位計、静電容量変位計等）とを組み合わせたものを用いる。
これらの中でも、微小な動きを容易に操作できることから、前記（１）及び（３）がより好適に用いられる。
また、前記圧電体薄膜をＸ方向、Ｙ方向又はＺ方向に移動する場合、その移動手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記プローブの移動手段（１）〜（３）と同様のものを用いることができ、これらの中でも、（１）及び（２）がより好適に用いられる。
【００２３】
前記プローブとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、通常のＡＭＦに用いられているものと同様のものを用いることができる。
【００２４】
また、前記検出手段及び検知手段としては、前記一対のプローブのＸ及びＹ座標を一致させるための初期設定、一対のプローブのＺ座標の初期位置を決定するための初期設定を予め行うものであってもよい。
前記プローブの初期設定としては、例えば、測定対象の試料とは別個に形成した位置決め基準試料の両表面に、一対の探針を当接させることにより行われるものであってもよい。該位置決め基準試料は、例えば、基板に位置決め基準マーカを設けて形成し、該基準マーカの両表面に、一対の探針を当接させることにより行われるものであってもよい。そして、初期設定後に、位置決め基準試料と測定対象の試料とを交換して、測定を行うことにより、より高精度で容易な評価が可能となる。
また、測定対象の試料の基板に、前記位置決め基準マーカを設けてもよく、基準試料と測定対象試料との交換の手間を省くことができる。
前記基準試料又は測定対象試料の位置決め基準マーカに一対の探針を当接させることにより、一対のプローブのＸ及びＹ座標を一致させることができ、この位置をＸ座標及びＹ座標の初期位置、即ち、原点としてもよい。
また、前記位置決め基準試料に一対の探針を当接させた際に、一対のプローブのカンチレバーのたわみ、並びに、振動させたカンチレバーの振幅、位相、及び周波数などが一定に保たれるよう、一対のプローブのＺ方向への位置を調整し、該Ｚ方向での位置を、Ｚ座標の初期位置、即ち、原点としてもよい。
【００２５】
前記位置決め基準マーカとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、市販品を用いてもよいし、例えば、図７Ａ、図７Ｂに示すように、基準試料２５の基板に、穴部２１を貫通し、該穴部を基準マーカ２０としてもよい。該穴部内に、両側から一対のプローブ１８ａ、１８ｂの探針１７ａ、１７ｂを挿入することにより、位置合わせを容易に行うことができる。この初期設定を行った後は、一旦、一対のプローブ１８ａ、１８ｂをＺ方向に移動して、基準試料２５の表面から離し、測定対象試料１５と入れ替えた後、再度一対のプローブ１８ａ、１８ｂをＺ方向に移動させて、試料１５の量表面に探針１７ａ、１７ｂを当接させ、所望箇所の変位量を検出する。
また、前記貫通形成された穴部に、適宜の材料を充填して基準マーカを形成してもよい。前記材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、導電材料を用いるのが好ましい。該導電材料を用いた基準マーカの具体的な形成方法としては、薄い金属板などで形成された基板に、レーザビームを照射して穿孔した後、めっき等による穴の埋め込みを行い、その後研磨することによって作製できる。また、シリコン製基板をもちいて、異方性エッチングにより穿孔した後、スパッタ法、プラズマＣＶＤ法などによる埋め込みを行い、その後研磨することによっても作製できる。
【００２６】
また、前記基準マーカの更に異なる形成方法としては、図７Ｃに示すように、ＦＩＢ工法により、（ａ）数１００ｎｍ程度の深さと幅の溝を直線状に掘った基板を、（ｂ）他の材料と合わせた後、（ｃ）スライスして基準試料２５を形成してもよい。
更に異なる方法としては、図７Ｄに示すように、（ａ）シリコン基板などから、数百ｎｍ径の棒状の基準マーカ２０形成材料をＦＩＢ工法で切り出し、（ｂ）該材料の周囲を他の材料（基板材料）で固めた後、（ｃ）前記と同様にスライスして基準試料３５を形成してもよい。
【００２７】
前記基準マーカの形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、円形、楕円形であってもよいし、三角形、四角形などの多角形であってもよいし、星型などの他の形状であってもよい。前記基準マーカのサイズとしては、５０ｎｍ〜１０μｍが好ましく、この範囲であると、基準マーカへの探針の当接を効率的に行うことができる。また、前記マーカのサイズとしては、１００ｎｍ〜１μｍがより好ましい。
また、前記基準マーカの個数としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、１個でもよいし、複数個でもよい。
基準マーカを、基準試料や測定対象試料に複数個設けた場合、一方のプローブと他方のプローブで、Ｘ軸、Ｙ軸が完全に平行でない場合や、移動手段の違いによりＸ方向及びＹ方向への移動量に誤差がある場合でも、前記複数の基準マーカで位置を測定することにより、前記軸のずれや移動量の誤差などを評価することができる。その測定結果に応じて適宜補正を行なうことにより、一対のプローブの位置合わせの精度が向上し、圧電体薄膜の所望の測定点で両表面の同一位置での測定が可能となる。
【００２８】
また、初期設定としては、上記位置決め基準試料を用いる以外にも、一対のプローブをＳＥＭに組み込み、該ＳＥＭにより行ってもよい。また、該ＳＥＭにより、一対のプローブの変位量を検出してもよい。
【００２９】
−評価手段及び評価工程−
前記評価手段は、前記評価手段で検出された一対のプローブの変位量をもとに、圧電体薄膜の変形及び変位の少なくともいずれかを評価する手段であり、演算手段を少なくとも有し、必要に応じて、評価結果の表示手段、などを有する。
前記評価工程は、検出工程により検出された一対のプローブの変位量をもとに、圧電体薄膜の変形及び変位の少なくともいずれかを評価することを行う工程であり、演算することを少なくとも行い、必要に応じて、評価結果をモニタなどに表示すること、などを行ってもよい。
前記演算手段では、前記一対のプローブのＺ方向の位置、カンチレバーのたわみ、並びに、振動させたカンチレバーの振幅、位相、及び周波数のいずれかの変化をもとに変位量を算出する。
前記一方のプローブの変位量と、他方のプローブの変位量との差を演算することにより、当該測定点での圧電体薄膜の正味の厚みを求めることができるとともに、一対のプローブの位置変位により、圧電体薄膜の両表面の位置関係なども把握できる。
【００３０】
また、電圧印加前後で圧電体薄膜を評価する場合には、電圧印加前後及び電圧の変化による、圧電体薄膜の厚みや形状などの構造の変化が把握でき、収縮、伸長、反りなどの変形状態が評価できる。
【００３１】
また、圧電体薄膜を、二次元的又は三次元的に評価する場合、圧電体薄膜に対してプローブを相対的に走査させて得られる圧電体薄膜の厚み及び表面位置をプロットすることにより、圧電体薄膜の任意の断面の構造や立体的な構造を把握することができる。
また、圧電体薄膜を、電圧印加前後で二次元的又は三次元的な構造を評価する場合、前記と同様に、印加前後の断面の構造や立体的構造を各々比較することにより、印加前後での断面構造や立体構造の変形又は変位を把握することができる。
【００３２】
本発明の圧電体薄膜評価装置では、圧電体薄膜の変形及び変位を、高度な調整技術や複雑な機構を必要とせず、簡便に効率よく、かつ高精度に評価することが可能である。
本発明の圧電体薄膜の評価方法では、前記本発明の圧電体薄膜評価装置を用いて、圧電体薄膜の変形及び変位を、高度な調整技術や複雑な機構を必要とせず、簡便に効率よく、かつ高精度に評価することが可能である。
【実施例】
【００３３】
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は下記実施例に何ら限定されるものではない。
【００３４】
（実施例１）
前記実施例１の圧電体薄膜評価装置は、プローブの変位量を検出する検出手段と前記変位量をもとに圧電体薄膜の厚みを評価する評価手段とを備ている。また、図示はしないが、評価手段は、評価された情報を表示するモニタやプリンタなどの表示手段も備えている。各手段は、コンピュータ制御（以下、制御部と称することがある）により制御可能としている。
前記検出手段は、図６Ａ（１）に示すように、探針１７ａ、１７ｂ及びカンチレバー１６ａ、１６ｂを有する一対のプローブ１８ａ、１８ｂを有し、更に、前記探針１７ａ、１７ｂを試料１５に当接させた際の一対のカンチレバー１６ａ、１６ｂのたわみを測定可能な測定手段（不図示）とを備えている。
前記圧電体薄膜評価装置を用いて、圧電体薄膜の電圧印加前後の厚みの変位及び変形状態を評価するには、まず、基板１１上に、下部電極１２と、圧電体薄膜１３と、上部電極１４とを、この順に成膜して試料１５を形成する。次に、図６Ａ（１）に示すように、前記試料１５の上部電極１４側の表面に、一方のプローブ１８ａの探針１７ａを当接させ、該探針１７ａと同一箇所で、基板１５の表面に、他方のプローブ１８ｂの探心１７ｂを当接させる。この当接状態で、電圧印加前の一対のカンチレバー１６ａ、１６ｂのたわみを測定し、これを一対のプローブの１８ａ、１８ｂの変位量に換算し、記憶する。
【００３５】
次に、図６Ａの（２）に示すように、試料１５に電圧を印加すると、該試料１５が厚み方向に伸縮（又は伸長）することにより、一対のカンチレバー１６ａ、１６ｂのたわみが変化するので、このたわみの変位が、一対のプローブ１８ａ、１８ｂの変位量として検出される。
また、前記電圧の強度を変化させ、前記と同様に、該電圧の変化に対する一対のプローブ１８ａ、１８ｂの変位量を各々検出する。
【００３６】
前記で検出された前記電圧印加前後の一方のプローブ１８ａの変位をグラフにプロットすると、図６Ｂに示されるｄのようなバタフライ曲線が得られる。また、他方のプローブ１８ｂの変位をグラフにプロットすると、図６Ｂに示されるｅのようなバタフライ曲線が得られる。
【００３７】
前記試料１５の正味の変位量は、前記一方のプローブ１８ａの変位量と、前記他方のプローブ１８ｂの変位量との差から求めることができ、この変位量をグラフにプロットすると、図６Ｂに示されるｆのような曲線が得られる。この結果から、圧電体薄膜の収縮（又は伸長）などの変形状態や、該変形による圧電体薄膜の表面位置の変位などを評価することができる。
【００３８】
また、図６Ａ（３）に示されるように、電圧の印加により、試料１５及び基板１１が反りなどを生じた場合でも、一対のプローブ１８ａ、１８ｂの探針１７ａ、１７ｂにより、試料１５の両表面で変位を測定しているので、片面のみを測定する従来技術と異なり、反りなどによる測定誤差が差し引かれ、図６Ａ（３）にｆで示される試料１５の電圧印加前後での正味の厚みの変化を、高精度に検出することができる。
【００３９】
（実施例２）
実施例２の圧電体薄膜評価装置は、前記実施例１と同様の構成で、更に、前記一対のプローブ１８ａ、１８ｂを、Ｘ、Ｙ及びＺ方向に移動する移動手段と、該Ｚ方向へのプローブ１８ａ、１８ｂの位置を測定する位置測定手段とを備えている。これらの手段も、制御部により制御可能としている。
実施例２では、圧電体薄膜の評価を行う際に、図７Ａに示すように、予め、基準試料を用いてＸ方向及びＹ方向の初期設定を行っている。前記基準試料として、図７Ａに示すように、両表面の同一箇所に、１μｍの円形の基準マーカ２０を付した基準試料２５を使用する。該基準試料２５は、図７Ｂに示すように、厚み２０μｍのニッケル製の金属薄板に、１μｍの穴部２１を垂直に穿孔し、形成した。
【００４０】
−初期設定−
前記一方のプローブ１８ａの位置をＰｆ＝（Ｘｆ、Ｙｆ）、他方の表面側のプローブ１８ｂの位置をＰｂ＝（Ｘｂ、Ｙｂ）とする。前記圧電体薄膜評価装置に、前記基準試料２５を載置し、一対のプローブ１８ａ、１８ｂを基準マーカ２０方向に移動させ、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、各々の探針１７ａ、１７ｂを基準マーカ２０の中心に当接させる（即ち、探針１７ａ、１７ｂを穴部２１に挿入する）。この当接状態で、一対のプローブ１８ａ、１８ｂのカンチレバー１６ａ、１６ｂのたわみ、振動させたカンチレバーの振幅、位相、及び周波数などが、予め決められた一定の値となるように調整する。
前記基準マーカ２０での当接位置を、一対のプローブ１８ａ、１８ｂの初期位置（原点）Ｐｆ＝（０，０）、Ｐｂ＝（０，０）とする。
また、前記基準マーカ２０での当接位置を、一対のプローブ１８ａ、１８ｂの各々のＺ方向の初期位置（原点）とする。
【００４１】
−変位量の検出−
前記初期設定（位置合わせ）が完了したら、図８Ａに示すように、基準試料２５を実際に測定したい試料１５と交換する。該試料１５の評価手順を、図８Ａの概略図と図８Ｂのフローチャートを用いて説明すれば、まず、該フローチャートに示すように、前記プローブの移動手段を制御する制御部に、所望の測定点のＸ座標及びＹ座標の値を設定する〔（Ｘｆ，Ｙｆ）＝（Ｘ，Ｙ）、（Ｘｂ，Ｙｂ）＝（Ｘ，Ｙ）〕。この設定により、前記プローブの移動手段が、前記初期設定で得られた原点Ｐｆ＝（０，０）、Ｐｂ＝（０，０）を基準として、一対のプローブ１８ａ、１８ｂを（Ｘ、Ｙ）で表される位置に移動させる（図８Ａの矢印参照）。この移動の際には、フィードバック制御により、試料１５に対する一対のカンチレバー１６ａ、１６ｂのたわみが一定に保たれるよう、一対のプローブ１８ａ、１８ｂをＺ方向に適宜移動させながら行われる。このフィードバック制御により、試料１５の両表面の変位に追従して、プローブのＺ方向での位置を変位させることができる。そして、（Ｘ，Ｙ）位置で、検出手段により、一対のプローブ１８ａ、１８ｂのＺ方向の位置（Ｚｆ及びＺｂ）が測定される。
なお、Ｚ方向の位置の測定の際は、前記初期設定で決定した一対のプローブ１８ａ、１８ｂのＺ座標の各々の原点を基準に、当該一対のプローブ１８ａ、１８ｂが、各々の原点から図８Ａに示すＺｆ方向に移動した場合の変位をプラス、前記原点からＺｆ方向に移動した場合の変位をマイナスとして、各プローブ１８ａ、１８ｂの変位を測定した。
【００４２】
−試料の評価−
次に、前記で得られた一対のプローブのＺ方向の位置をもとに、試料の厚みの変化を算出するが、該試料の厚みは、Ｚｆ−Ｚｂにより算出することができる。
このように、Ｘ、Ｙ座標の原点（０，０，０）を基準として、一対のプローブ１６ａ、１６ｂを、Ｘ、Ｙ方向に同じ距離だけ移動（Ｘｆ＝Ｘｂ、Ｙｆ＝Ｙｂ）することにより、一対のプローブ１８ａ、１８ｂの試料１５の両表面での位置合わせを正確に行うことができるとともに、試料１５の両表面の常に同一位置で、一対のプローブ１８ａ、１８ｂの変位量を検出することが可能である。
図８Ｃに、本実施例での測定結果及びＺｆ、Ｚｂとの関係を示す。グラフｄ、ｅ、及びｆは、前記実施例１で述べたとおりである。
【００４３】
また、電圧の印加前後での試料の厚みや形状などの構造の変化を評価する場合は、印加前と、印加後で、前記一対のプローブのＺ方向の位置（Ｚｆ及びＺｂ）を検出し、これらの値をもとに、印加前後の試料の厚みの変化を各々算出する。この電圧の印加前後での試料の厚みの変化や両表面位置の変位をもとに、電圧印加前後で試料に伸長又は収縮による厚みや形状の変形や変位を生じたことが評価できるだけでなく、反りを生じたことも評価できる。
【００４４】
なお、実施例２では、一対のプローブのＺｆ方向の移動をプラス、Ｚｂ方向への移動をマイナスとしているため、正味の変位量をＺｆ−Ｚｂで算出している。これに対して、他の算出方法として、一方のプローブ１８ａでは、Ｚｆ方向への移動をプラス（伸長）、Ｚｂ方向への移動をマイナス（収縮）とし、他方のプローブ１８ｂでは、Ｚｂ方向への移動をプラス（伸長）、Ｚｆ方向への移動をマイナス（収縮）として定義してもよい。この場合は、試料の正味の変位量は、Ｚｆ＋Ｚｂで算出することができる。
【００４５】
（実施例３）
前記実施例２では、試料の所望の一箇所のみの変形及び変位の評価を行っているが、実施例３では、実施例２と同様の圧電体薄膜評価装置を用い、試料に対して一対のプローブをＸ，Ｙ方向に走査して、試料を二次元的又は三次元的に評価している。
以下、図９に示す制御図を用いて、実施例３における試料の評価手順を説明する。
まず、実施例２と同様に、基準試料を用いて一対のプローブのＸ、Ｙ位置の初期設定を行う。
次に、測定対象の試料１５と交換し、前記初期設定時の原点（Ｘ，Ｙ）＝（０、０）位置で、一対のプローブ１８ａ、１８ｂの探針１６ａ、１６ｂを試料１５に当接させ、当該位置での一対のプローブ１８ａ、１８ｂのＺ方向の位置を原点、Ｚｆ（０，０，０）、Ｚｂ（０，０，０）とする。
次に、図９に示すように、所望の測定位置の（Ｘ，Ｙ）座標を設定し、一対のプローブ１８ａ、１８ｂを（Ｘ，Ｙ）位置に移動させ、当該（Ｘ，Ｙ）ポイントで、電圧を印加し、その変位を検出する。例えば、電圧ｖ印加時のＺｆ及びＺｂを、Ｚｆ（Ｘ，Ｙ，ｖ）、Ｚｂ（Ｘ，Ｙ，ｖ）とする。
そして、試料を三次元的に評価する場合は、前記一対のプローブ１８ａ、１８ｂをＸ及びＹ方向に走査させ、各（Ｘ，Ｙ）ポイントでの電圧ｖ印加に対するＺｆ及びＺｂを検出し、記録する。
前記で検出された全てのデータから、試料１５の変位を評価することができる。例えば、各（Ｘ，Ｙ）座標での圧電体薄膜の厚みの変化は、〔Ｚｆ（Ｘ，Ｙ，ｖ）−Ｚｆ（Ｘ，Ｙ，０）〕＋Ｚｂ（Ｘ，Ｙ，０）、（Ｘ，Ｙ，ｖ）〕で求めることができる。
このような方法により、基板をも含めた試料全体での反りなどを把握することができ、圧電体薄膜自体の評価は勿論、圧電体薄膜を装備したＭＥＭＳ（マイクロエレクトロメカニカルシステム）の評価なども行うことが可能となる。
【００４６】
また、前記では、任意の（Ｘ，Ｙ）で印加電圧を変化させて（電圧走査）、Ｚｆ及びＺｂの変位量を測定した後、一対のプローブ１８ａ、１８ｂをＸ及びＹ方向に移動（位置走査）させ、次の（Ｘ，Ｙ）位置で電圧走査させて変Ｚｆ及びＺｂの変位量を測定する動作を繰り返すことにより、試料１５全体の電圧印加に対する変位等を評価している。これに対して、ある電圧で一対のプローブ１８ａ、１８ｂをＸ及びＹ方向に走査させて全てのＸ、Ｙにおいて変位量を測定した後、測定開始時の（Ｘ，Ｙ）位置に戻し、電圧を変化させて、変位量を測定した後、一対のプローブ１８ａ、１８ｂをＸ及びＹ方向に走査させて、当該電圧での変位量を測定する動作を繰り返すことにより、試料１５全体を評価してもよい。
【００４７】
また、Ｘ又はＹ座標を固定して、一対のプローブ１８ａ、１８ｂを、Ｘ及びＹ方向のいずれか一方のみに走査させることにより、所定のＸ座標（又はＹ座標）における、Ｙ軸（又はＸ軸）に平行な試料１５の二次元的構造（断面図）を知ることができる。又は、一対のプローブ１８ａ、１８ｂをＸ方向又はＹ方向に任意に走査可能であるので、前記Ｘ軸、Ｙ軸に平行な試料の二次元的構造だけでなく、例えば、試料の対角線での二次元構造を知ることもできるし、これら以外の所望の位置での断面形状を知ることができる。
【００４８】
(実施例４)
実施例４の電体薄膜評価装置は、前記実施例２と同様の構成で、更に、試料をＸ方向及びＹ方向に移動可能な移動手段（以下、試料の駆動機構と称することがある）を設けている。該試料の移動により、一対のプローブでの試料の走査を可能とし、試料の二次元的又は三次元的な評価を行っている。
以下、図１０に示す制御図を用いて、実施例４における試料の評価手順を説明する。
まず、実施例２と同様に、基準試料を用いて一対のプローブのＸ、Ｙ及びＺ位置の初期設定を行う。
次に、一対のプローブ１８ａ、１８ｂをＸ、Ｙ方向に移動して、測定開始位置に配置する。その後は、一対のプローブ１８ａ、１８ｂがＸ、Ｙ方向に移動しないよう固定するが、試料１５の両表面の変位に追従してＺ方向にのみ移動可能に設定する。
そして、駆動機構により試料１５をＸ方向（又はＹ方向）に移動させること以外は、前記実施例３と同様の手順で、一対のプローブ１８ａ、１８ｂを試料１５に対して相対的に走査させて、該一対のプローブ１８ａ、１８ｂのＺｆ及びＺｂを読み取り、変位量として検出する。
この変位量をもとに、実施例３と同様にして、試料１５の二次元的又は三次元的な評価を行うことができる。
【００４９】
上記実施例により、下記の効果が得られることが判った。
（１）従来のレーザ変位計（シングルビーム）や、ＡＦＭにより試料の一方の表面のみで変位を検出した場合とは異なり、試料（圧電体薄膜）に反りなどを生じても、この反りによる測定誤差を生じることなく、試料自体の正味の厚みなどを検出し、変形や変位を高精度に評価することができる。
（２）プローブを用いた評価であるため、従来の検出レーザ変位計（シングルビーム及びダブルビーム）を用いた場合よりも、高い面内分解能で試料の変形や変位を評価することが可能となる。
（３）従来のダブルビームのレーザ変位計では、レーザビームの位置合わせや入射角度の調整が煩雑で高度の技術を必要としていたが、本発明では、調整が容易で効率的に評価することが可能となる。
（４）面内分解能が高くかつ面内走査を行なうことができるため、変形や変位を二次元的に把握することができるとともに、この変形又は変位の二次元分布を計測することにより三次元的な構造をも把握することが可能となる。これにより、例えば、マイクロメートルサイズの圧電体薄膜について、圧電特性が圧電体薄膜の形状によってどのように変化するかなど、従来の単独のプローブを用いたＡＦＭや、レーザ変位計では得られなかった情報を得ることも可能となる。
【００５０】
ここで、本発明の好ましい態様を付記すると、以下の通りである。
（付記１）  カンチレバーと探針を有する一対のプローブを少なくとも有し、該一対のプローブの探針を、圧電体薄膜を有する試料の両表面に各々当接させ、当該一対のプローブの変位量を各々検出する検出手段と、
該検出手段で検出された一対のプローブの変位量をもとに圧電体薄膜の変形及び変位の少なくともいずれかを評価する評価手段と、
を少なくとも備えたことを特徴とする圧電体薄膜評価装置。
（付記２）  検出手段が、一対のプローブのＺ方向の位置、カンチレバーのたわみ、並びに、振動させたカンチレバーの振幅、位相、及び周波数のいずれかの変化をもとに変位量を検出する付記１に記載の圧電体薄膜評価装置。
（付記３）  検出手段が、一対のプローブを、試料に対して相対的に走査させて、前記変位量を検出する付記１から２のいずれかに記載の圧電体薄膜評価装置。
（付記４）  試料が、基板と、基板上に成膜された圧電体薄膜と、を有する付記１から３のいずれかに記載の圧電体薄膜評価装置。
（付記５）  検出手段が、一対のプローブのＸ及びＹ座標を一致させるための初期設定を予め行う付記１から４のいずれかに記載の圧電体薄膜評価装置。
（付記６）  検出手段が、一対のプローブのＺ座標の初期位置を決定するための初期設定を予め行う付記１から５のいずれかに記載の圧電体薄膜評価装置。
（付記７）  初期設定が、位置決め基準試料の両表面に、一対の探針を当接させることにより行われる付記５から６のいずれかに記載の圧電体薄膜評価装置。
（付記８）  位置決め基準試料が、基板に設けられた位置決め基準マーカである付記７に記載の圧電体薄膜評価装置。
（付記９）  位置決め基準マーカが、基板に穴部を貫通することにより形成された付記８に記載の圧電体薄膜評価装置。
（付記９）  位置決め基準マーカが、基板に貫通形成された穴部に、導電材料を充填して形成された付記８から９のいずれかに記載の圧電体薄膜評価装置。
（付記１０）  付記１から９のいずれかに記載の圧電体薄膜評価装置を用いた圧電体薄膜の評価方法であって、一対のプローブの探針を、圧電体薄膜を有する試料の両表面に各々当接させ、該一対のプローブの変位量を検出する検出工程と、
該検出工程により検出された一対のプローブの変位量をもとに圧電体薄膜の変形及び変位の少なくともいずれかを評価する評価工程と、
を少なくとも含むことを特徴とする圧電体薄膜の評価方法。
（付記１１）  検出工程が、一対のプローブのＺ方向の位置、カンチレバーのたわみ、並びに、振動させたカンチレバーの振幅、位相、及び周波数のいずれかの変化をもとに変位量を検出する付記１０に記載の圧電体薄膜の評価方法。
（付記１２）  検出工程が、一対のプローブを、試料に対して相対的に走査させて、前記変位量を検出する付記１０から１１のいずれかに記載の圧電体薄膜の評価方法。
（付記１３）  試料が、基板と、基板上に成膜された圧電体薄膜と、を有する付記１０から２のいずれかに記載の圧電体薄膜の評価方法。
（付記１４）  検出手段が、一対のプローブのＸ及びＹ座標を一致させるための初期設定を予め行う付記１０から１５のいずれかに記載の圧電体薄膜の評価方法。
（付記１５）  検出手段が、一対のプローブのＺ座標の初期位置を決定するための初期設定を予め行う付記１０から１４のいずれかに記載の圧電体薄膜の評価方法。
（付記１６）  初期設定が、位置決め基準試料の両表面に、一対の探針を当接させることにより行われる付記１４から１５のいずれかに記載の圧電体薄膜の評価方法。
（付記１７）  位置決め基準試料が、基板に設けられた位置決め基準マーカである付記１６に記載の圧電体薄膜の評価方法。
（付記１８）  位置決め基準マーカが、基板に穴部を貫通することにより形成された付記１７に記載の圧電体薄膜の評価方法。
（付記１９）  位置決め基準マーカが、基板に貫通形成された穴部に、導電材料を充填して形成された付記１７から１８のいずれかに記載の圧電体薄膜の評価方法。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明の圧電体薄膜評価装置は、圧電体薄膜の変形及び変位を、簡便に効率よく、かつ高精度に評価することが可能であるため、高精度で信頼性が高く、安価な圧電体薄膜評価装置を提供することができ、本発明の圧電体薄膜の評価方法に、好適に用いることができる。
本発明の圧電体薄膜の評価方法は、前記本発明の圧電体薄膜評価装置を用いることにより、圧電体薄膜の変形及び変位を、簡便に効率よく、かつ高精度に評価することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】図１は、圧電体薄膜の圧電特性を評価するためのバタフライ曲線を示すグラフである。
【図２Ａ】図２Ａは、従来のＡＦＭを用いた圧電体薄膜評価装置を示す概念図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、従来のレーザ変位計を用いた圧電体薄膜評価装置を示す概念図である。
【図３】図３は、従来のＡＦＭを用いた電圧の印加前後の圧電体薄膜の変位を表す概念図である。
【図４】図４は、図３の装置により測定された値をプロットして得られる圧電特性のグラフである。
【図５】図５は、従来のダブルビーム方式の圧電体薄膜評価装置の概念図である。
【図６Ａ】図６Ａは、本発明の実施例１における圧電体薄膜評価装置を用いて、圧電体薄膜を評価している状態を示す概念図で、（１）は、電圧印加前の評価を示し、（２）は、電圧印加後の評価を示し、（３）は、電圧印加後において、試料が反りを生じた状態を示す。
【図６Ｂ】図６Ｂは、図６Ａの圧電体薄膜評価装置を用いて、本発明の圧電体薄膜の評価方法により測定された一対のプローブの変位と、これらから求められられた圧電体薄膜の変位とを表すグラフである。
【図７Ａ】図７Ａは、本発明の実施例２において、基準試料を用いたプローブの初期設定を行っている状態を示す概念図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、図７ＡのＸ−Ｘ線拡大断面図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、基準試料の形成工程の一例を示す概念図である。
【図７Ｄ】図７Ｄは、基準試料の形成工程の一例を示す概念図である。
【図８Ａ】図８Ａは、本発明の実施例２において、プローブにより試料の変位を検出している状態を示す概念図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、本発明の実施例２の検出工程及び評価工程を示すフローチャートである。
【図８Ｃ】図８Ｃは、本発明の実施例２での圧電体薄膜の測定結果及びＺｆ、Ｚｂとの関係を示す。
【図９】図９は、本発明の実施例３における試料の評価手順を示す制御図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施例４における試料の評価手順を示す制御図である。
【符号の説明】
【００５３】
１１            基板
１２            下部電極
１３            圧電体薄膜
１４            上部電極
１５            試料
１６ａ、１６ｂ  カンチレバー
１７ａ、１７ｂ  探針
１８ａ、１８ｂ  プローブ
２０            基準マーカ
２５            基準試料
【図１】
2007273617.tif 000004
【図２Ａ】
2007273617.tif 000005
【図２Ｂ】
2007273617.tif 000006
【図３】
2007273617.tif 000007
【図４】
2007273617.tif 000008
【図５】
2007273617.tif 000009
【図６Ａ】
2007273617.tif 000010
【図６Ｂ】
2007273617.tif 000011
【図７Ａ】
2007273617.tif 000012
【図７Ｂ】
2007273617.tif 000013
【図７Ｃ】
2007273617.tif 000014
【図７Ｄ】
2007273617.tif 000015
【図８Ａ】
2007273617.tif 000016
【図８Ｂ】
2007273617.tif 000017
【図８Ｃ】
2007273617.tif 000018
【図９】
2007273617.tif 000019
【図１０】
2007273617.tif 000020