(57)【要約】【課題】走査型プローブ顕微鏡での測定位置の探針位置決めで、Ｚ粗動部の粗動動作に起因する位置ズレを解消し、高精度でかつ高速な位置決めを行うことができる走査型プローブ顕微鏡の測定位置の位置決め方法を提供する。【解決手段】  この走査型プローブ顕微鏡の測定位置の位置決め方法は、ＸＹＺ試料ステージ（１１，１４，１５）による移動とＴＶカメラ１９等の撮像動作によって試料１２の測定表面に設定された測定位置を確定するステップＳ１と、ＸＹＺ微動機構（２３，２９）のＺ微動機構２３の移動動作によって試料から探針２０を離すステップＳ２と、ＸＹステージ機構１４の移動動作によって探針を試料の測定表面上の測定位置に移動させるステップＳ３と、Ｚ微動機構の移動動作によって探針を試料に接近させるステップＳ４とを含む。【選択図】図２
2007218676.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料に対向する探針を有する探針部と、前記探針を移動させるＸＹＺ微動機構と、前記探針と前記試料の間で生じる物理量を測定する測定部と、前記試料を載置しかつ前記試料を移動させるＸＹＺ試料ステージと、前記試料の表面上の測定範囲を観察する光学顕微鏡と、この光学顕微鏡に付設された撮像装置とを備え、前記探針によって前記試料の測定表面に設定された複数の測定位置を順次に測定する走査型プローブ顕微鏡に適用され、
前記ＸＹＺ試料ステージによる移動と前記撮像装置の撮像動作によって前記試料の前記測定表面に設定された前記測定位置を確定するステップと、
前記ＸＹＺ微動機構のＺ微動部の移動動作によって前記試料から前記探針を離すステップと、
前記ＸＹＺ試料ステージのＸＹ粗動部の移動動作によって前記探針を前記試料の前記測定表面上の前記測定位置に移動させるステップと、
前記ＸＹＺ微動機構の前記Ｚ微動部の移動動作によって前記探針を前記試料に接近させるステップと、
を含むことを特徴とする走査型プローブ顕微鏡の測定位置の位置決め方法。
【請求項２】
前記試料は、凹凸が小さい平坦な測定表面を有する試料であることを特徴とする請求項１記載の走査型プローブ顕微鏡の測定位置の位置決め方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は走査型プローブ顕微鏡の測定位置の位置決め方法に関し、特に、ウェハ等のごとき相対的に平坦な試料を検査するときに簡易に測定位置を決めるのに好適な走査型プローブ顕微鏡の測定位置の位置決め方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
走査型プローブ顕微鏡は、従来、原子のオーダまたはサイズの微細な対象物を観察できる測定分解能を有する測定装置として知られている。近年、走査型プローブ顕微鏡は、半導体デバイスが作られた基板やウェハの表面の微細な凹凸形状の測定など各種の分野に適用されている。測定に利用する検出物理量に応じて各種のタイプの走査型プローブ顕微鏡がある。例えばトンネル電流を利用する走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）、原子間力を利用する原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）、磁気力を利用する磁気力顕微鏡（ＭＦＭ）等があり、それらの応用範囲も拡大しつつある。
【０００３】
上記のうち特に原子間力顕微鏡は、試料表面の微細な凹凸形状を高分解能で検出するのに適し、半導体基板、ディスクなどの分野で実績を上げている。最近では半導体製造装置のインライン自動検査工程の用途で使用されている。原子間力顕微鏡等をインライン自動検査工程で使用するときには、半導体製品である多数のウェハを連続的に順次に測定し、当該半導体製品の検査を行う。
【０００４】
走査型プローブ顕微鏡によってウェハを測定するとき、ウェハの測定すべき表面において予め設定された複数の測定位置のそれぞれに順次に探針をセットして、各測定位置の高さを測定する。かかる走査型プローブ顕微鏡において、試料の表面の複数の測定位置の各々に対して探針をセットするときの探針位置決め方法の従来技術としては、特許文献１に記載された探針位置決め方法がある。
【特許文献１】特開２００２−３２３４２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
原子間力顕微鏡等のごとき走査型プローブ顕微鏡の基本的な構成は、試料を載置しかつ当該試料を移動させるＸＹＺ試料ステージと、当該試料に対向する探針を有する探針部（探針を備えるカンチレバー）と、探針を移動させるＸＹＺ微動機構と、探針と試料の間で生じる物理量（原子間力等）を測定する測定部と、試料の表面上の測定範囲を観察する光学顕微鏡と、この光学顕微鏡に付設された撮像装置（ＴＶカメラ）と、制御部および演算処理部である。ＸＹＺ試料ステージは、直交する３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）のそれぞれの方向に試料を大きな距離で移動させる粗動機構である。ＸＹ方向は試料表面に平行な方向（通常、水平方向）であり、Ｚ方向は試料表面に対する高さ方向である。ＸＹＺ微動機構は、同じく３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）のそれぞれの方向に探針を微動させる微動機構である。走査型プローブ顕微鏡では、探針によって試料の測定表面に設定された複数の測定位置を順次に測定する。
【０００６】
ＸＹＺ微動機構のＺ微動部とＸＹＺ試料ステージのＺ粗動部とが同軸になっている走査型プローブ顕微鏡において試料表面の複数の測定位置に探針をセットするとき、当該測定位置は、試料の特定パターン等の目印に基づいて確定される。
【０００７】
ここで「同軸」とはＺ軸方向の移動軸が実質的に一致していることをいう。ＸＹＺ微動機構のＺ微動部とＸＹＺ試料ステージとが同軸であるため、位置確認用の光学顕微鏡および撮像装置によって得られる試料表面の視野像において、特定パターンと探針が同一画像になる。このため、試料と探針の間をあけることにより、試料の表面に撮像装置の焦点を合わせる。他方、その結果、視野像において、探針の像は焦点がずれてぼけることになる。
【０００８】
従来の測定位置に対する探針位置決め方法では、上記の特定パターン等の目印を用いるため、位置決めのための目印の位置と測定位置とは別であり、一致しないことが大部分である。位置決め目印から測定位置への移動を行う際には、Ｚ軸方向の位置関係に関して、いったんＸＹＺ試料ステージによるＺ方向の粗動動作で探針と試料の間の間隔を大きくし、ＸＹ方向について測定位置と探針の位置とが一致したときには、再びＸＹＺ試料ステージによるＺ方向の粗動動作で探針を試料の表面の測定位置に接近させるようにしている。探針と試料の間の間隔を大きくし、視野像の焦点は試料表面に合せることにより、容易に目印になる特定パターンを取得できる。併せて、水平方向（ＸＹ方向）に移動動作を行う時の試料表面における探針の衝突を避け、探針を保護を兼ねることができる。
【０００９】
しかしながら従来の前述の測定位置の位置決め方法によれば、ＸＹＺ試料ステージのＺ粗動部を用いて探針と試料を退避・接近させるので、構造または機構上の理由から水平方向に数μｍから１０μｍのズレが生じ、正確な測定位置が決められないという問題が生じる。
【００１０】
本発明の目的は、走査型プローブ顕微鏡における測定位置の探針位置決めで、従来Ｚ粗動部の粗動動作に起因した位置ズレを解消し、高精度でかつ高速な位置決めを行うことができ、測定・検査の精度を良好にできる走査型プローブ顕微鏡の測定位置の位置決め方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る走査型プローブ顕微鏡の測定位置の位置決め方法は、上記目的を達成するために、次のように構成される。
【００１２】
第１の走査型プローブ顕微鏡の測定位置の位置決め方法（請求項１に対応）は、試料に対向する探針を有する探針部と、探針を移動させるＸＹＺ微動機構と、探針と試料の間で生じる物理量を測定する測定部と、試料を載置しかつ試料を移動させるＸＹＺ試料ステージと、試料の表面上の測定範囲を観察する光学顕微鏡と、この光学顕微鏡に付設された撮像装置とを備え、探針によって試料の測定表面に設定された複数の測定位置を順次に測定する走査型プローブ顕微鏡に適用される。本発明の位置決め方法は、ＸＹＺ試料ステージによる移動と撮像装置の撮像動作によって試料の測定表面に設定された測定位置を確定するステップと、ＸＹＺ微動機構のＺ微動部の移動動作によって試料から探針を離すステップと、ＸＹＺ試料ステージのＸＹ粗動部の移動動作によって探針を試料の測定表面上の測定位置に移動させるステップと、ＸＹＺ微動機構のＺ微動部の移動動作によって探針を試料に接近させるステップとを含む。
【００１３】
上記の測定位置の位置決め方法では、ＸＹＺ微動機構のＺ微動部とＸＹＺ試料ステージのＺ粗動部とが同軸になっている走査型プローブ顕微鏡において、試料表面上の特定パターン等の目印を利用して測定位置を確定した場合に、ＸＹＺ微動機構側のＺ微動部の微動動作で探針と試料との間隔をあけ、ＸＹ粗動部によって探針と試料表面の測定位置を一致させ、再びＺ微動部の微動動作で探針と試料を接近させるようにしている。換言すれば、測定対象である或る測定位置について、当該測定位置を確定した後は、Ｚ粗動部を使用せず、Ｚ微動部を使用して測定位置における探針の位置決めの制御を行うようにするものである。またＸＹ方向の移動動作はＸＹＺ試料ステージのＸＹ粗動部によって行い、これにより高速の移動を実現する。
【００１４】
第２の走査型プローブ顕微鏡の測定位置の位置決め方法（請求項２に対応）は、上記の方法において、上記の試料は、凹凸が小さい平坦な測定表面を有する試料であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る測定位置の位置決め方法によれば、走査型プローブ顕微鏡での各測定位置の探針位置決めにおいて、粗動機構側のＺステージの粗動動作に起因した従来の位置ズレを解消し、高精度でかつ高速な位置決めを行うことができ、測定・検査の精度を高くし良好にできる。半導体製造プロセスに含まれるインライン自動検査工程等に配備され、表面凹凸が微細なウェハの測定・検査を行う場合に極めて好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明の好適な実施形態（実施例）を添付図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１に基づいて、本発明に係る走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）の全体の構成を説明する。この走査型プローブ顕微鏡は代表的な例として原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を想定している。
【００１８】
原子間力顕微鏡装置の下側部分には試料ステージ１１が設けられている。試料ステージ１１は基準面１０上に滑らかに自在に移動できるように配置されている。試料ステージ１１は、それ自体がＸＹ移動部であり、かつその内部にＺステージ１５を有している。ＸＹ移動部として試料ステージ１１を基準面１０上で移動させるのは、基準面１０上に固定されたＸＹステージ機構１４である。ＸＹステージ機構１４はＸステージ機構１４ａとＹステージ機構１４ｂから成る。また、試料ステージ１１とＸＹステージ機構１４とは連結部１４ｃで連結されている。
【００１９】
上記の試料ステージ１１の上に試料１２が置かれている。試料ステージ１１は、直交するＸ軸とＹ軸とＺ軸で成る３次元座標系１３で試料１２の位置を変えるための機構である。試料ステージ１１は、上記のごとくＸＹステージ機構１４とＺステージ１５を備え、さらに試料ホルダ１６を備える。試料ステージ１１は、通常、試料側で変位（位置変化）を生じさせる粗動機構部として構成される。試料ステージ１１の試料ホルダ１６の上面には、比較的大きな面積でかつ薄板形状の上記試料１２が置かれ、保持されている。試料１２は、例えば、表面上に半導体デバイスの集積回路パターンが製作された基板またはウェハである。試料１２は試料ホルダ１６上に固定されている。試料ホルダ１６は、その上面部分に試料固定用チャック機構を備えている。
【００２０】
図１において、試料１２の上方位置には、駆動機構１７を備えた光学顕微鏡１８が配置されている。光学顕微鏡１８は駆動機構１７によって支持されている。駆動機構１７は、光学顕微鏡１８を、Ｚ軸方向に動かすためのフォーカス用Ｚ方向移動機構部１７ａと、ＸＹの各軸方向に動かすためのＸＹ方向移動機構部１７ｂとから構成されている。取付け関係として、Ｚ方向移動機構部１７ａは光学顕微鏡１８をＺ軸方向に動かし、ＸＹ方向移動機構部１７ｂは光学顕微鏡１８とＺ方向移動機構部１７ａのユニットをＸＹの各軸方向に動かす。ＸＹ方向移動機構部１７ｂはフレーム部材に固定されるが、図１で当該フレーム部材の図示は省略されている。光学顕微鏡１８は、その対物レンズ１８ａを下方に向けて配置され、試料１２の表面を真上から臨む位置に配置されている。光学顕微鏡１８の上端部にはＴＶカメラ（撮像装置）１９が付設されている。ＴＶカメラ１９は、対物レンズ１８ａで取り込まれた試料表面の特定領域の像を撮像して取得し、これによって画像データを出力する。
【００２１】
試料１２の上側には、先端に探針２０を備えたカンチレバー２１が接近した状態で配置されている。カンチレバー２１は取付け部２２に固定されている。取付け部２２は、例えば、空気吸引部（図示せず）が設けられると共に、この空気吸引部は空気吸引装置（図示せず）に接続されている。カンチレバー２１は、その大きな面積を有する基部が取付け部２２の空気吸引部で吸着されることにより、固定され、装着される。
【００２２】
上記の取付け部２２は、Ｚ方向に微動動作を生じさせるＺ微動機構２３に取り付けられている。さらにＺ微動機構２３はカンチレバー変位検出部２４の下面に取り付けられている。
【００２３】
カンチレバー変位検出部２４は、支持フレーム２５にレーザ光源２６と光検出器２７が所定の配置関係で取り付けられた構成を有する。カンチレバー変位検出部２４とカンチレバー２１は一定の位置関係に保持され、レーザ光源２６から出射されたレーザ光２８はカンチレバー２１の背面で反射されて光検出器２７に入射されるようになっている。上記カンチレバー変位検出部は光てこ式光学検出装置を構成する。この光てこ式光学検出装置によって、カンチレバー２１で捩れや撓み等の変形が生じると、当該変形による変位を検出することができる。
【００２４】
カンチレバー変位検出部２４はＸＹ微動機構２９に取り付けられている。ＸＹ微動機構２９によってカンチレバー２１および探針２０等はＸＹの各軸方向に微小距離で移動される。このとき、カンチレバー変位検出部２４は同時に移動されることになり、カンチレバー２１とカンチレバー変位検出部２４の位置関係は不変である。Ｚ微動機構２３とＸＹ微動機構２９は、通常、圧電素子で構成されている。Ｚ微動機構２３とＸＹ微動機構２９によって、探針２０の移動について、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の各々へ微小距離（例えば０．１〜１μｍ、最大１０μｍ）の変位を生じさせる。なおＸＹ微動機構２９は、図示しない上記フレーム部材に固定されている。
【００２５】
上記の取付け関係において、光学顕微鏡１８による観察視野には、試料１２の適宜な領域の表面と、カンチレバー２１における探針２０を含む先端部（背面部）とが含まれることになる。
【００２６】
次に原子間力顕微鏡の制御系を説明する。制御系の構成としては、比較器３１、制御器３２、コントローラ（第１制御装置）３３、上位制御装置（第２制御装置）３４が設けられる。制御器３２は、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）による測定機構を原理的に実現するための制御器である。またコントローラ３３は複数の駆動機構等のそれぞれの駆動制御用の制御装置であり、上位制御装置３４はコントローラ３３に指令等を出しかつコントローラ３３からのデータを処理する制御装置である。
【００２７】
比較器３１は、光検出器２７から出力される電圧信号Ｖdと予め設定された基準電圧（Vref）とを比較し、その偏差信号ｓ１を出力する。制御器３２は、偏差信号ｓ１が０になるように制御信号ｓ２を生成し、この制御信号ｓ２をＺ微動機構２３に与える。制御信号ｓ２を受けたＺ微動機構２３は、カンチレバー２１の高さ位置を調整し、探針２０と試料１２の表面との間の距離を一定の距離に保つ。上記の光検出器２７からＺ微動機構２３に到る制御ループは、探針２０で試料表面を走査するとき、光てこ式光学検出装置によってカンチレバー２１の変形状態を検出しながら、探針２０と試料１２との間の距離を上記の基準電圧（Vref）に基づいて決まる所定の一定距離に保持するためのフィードバックサーボ制御のループである。この制御ループによって探針２０は試料１２の表面から一定の距離に保たれ、この状態で試料１２の表面を走査すると、試料表面の凹凸形状を測定することができる。
【００２８】
次にコントローラ３３は、原子間力顕微鏡の各部を駆動させるための制御装置であり、次のような機能部を備えている。
【００２９】
光学顕微鏡１８は、フォーカス用Ｚ方向移動機構部１７ａとＸＹ方向移動機構部１７ｂとから成る駆動機構１７によって、その位置が変化させられる。コントローラ３３は、上記のＺ方向移動機構部１７ａとＸＹ方向移動機構部１７ｂのそれぞれの動作を制御するための第１駆動制御部４１と第２駆動制御部４２を備えている。
【００３０】
光学顕微鏡１８によって得られた試料表面やカンチレバー２１の像は、ＴＶカメラ１９によって撮像され、画像データとして取り出される。光学顕微鏡１８のＴＶカメラ１９で得られた画像データはコントローラ３３に入力され、内部の画像処理部４３で処理される。
【００３１】
制御器３２等を含む上記のフィードバックサーボ制御ループにおいて、制御器３２から出力される制御信号ｓ２は、原子間力顕微鏡における探針２０の高さ信号を意味するものである。探針２０の高さ信号すなわち制御信号ｓ２によって探針２０の高さ位置の変化に係る情報を得ることができる。探針２０の高さ位置情報を含む上記制御信号ｓ２は、前述のごとくＺ微動機構２３に対して駆動制御用に与えられると共に、コントローラ３３内のデータ処理部４４に取り込まれる。
【００３２】
試料１２の表面の測定領域について探針２０による試料表面の走査は、ＸＹ微動機構２９を駆動することにより行われる。ＸＹ微動機構２９の駆動制御は、ＸＹ微動機構２９に対してＸＹ走査信号ｓ３を提供するＸＹ走査制御部４５によって行われる。
【００３３】
また試料ステージ１１のＸＹステージ機構１４とＺステージ１５の駆動は、Ｘ方向駆動信号を出力するＸ駆動制御部４６とＹ方向駆動信号を出力するＹ駆動制御部４７とＺ方向駆動信号を出力するＺ駆動制御部４８とによって制御される。
【００３４】
なおコントローラ３３は、必要に応じて、設定された制御用データ、入力した光学顕微鏡画像データや探針の高さ位置に係るデータ等を記憶・保存する記憶部（図示せず）を備える。
【００３５】
上記コントローラ３３に対して上位制御装置３４が設けられている。上位制御装置３４は、通常の計測プログラムの記憶・実行および通常の計測条件の設定・記憶、自動計測プログラムの記憶・実行およびその計測条件の設定・記憶、計測データの保存、計測結果の画像処理および表示装置（モニタ）３５への表示等の処理を行う。特に本発明の場合には、自動計測における複数の測定位置の各々の位置決め方法に係る制御が行われる。自動計測に係る条件は設定ファイルに記憶され、管理される。さらに、通信機能を有するように構成し、外部装置との間で通信を行える機能を持たせることもできる。
【００３６】
上位制御装置３４は、上記の機能を有することから、処理装置であるＣＰＵ５１と記憶部５２とから構成される。記憶部５２には上記のプログラムおよび条件データ等が記憶・保存されている。また上記制御装置３４は、画像表示制御部５３と通信部等を備える。加えて上位制御装置３４にはインタフェース５４を介して入力装置３６が接続されており、入力装置３６によって記憶部５２に記憶される測定プログラム、測定条件、データ等を設定・変更することができるようになっている。
【００３７】
上位制御装置３４のＣＰＵ５１は、バス５５を介して、コントローラ３３の各機能部に対して上位の制御指令等を提供し、また画像処理部４３やデータ処理部４４等から画像データや探針の高さ位置に係るデータを提供される。
【００３８】
次に上記の原子間力顕微鏡装置の基本動作を説明する。
【００３９】
試料ステージ１１上に置かれた半導体基板等の試料１２の表面の所定領域に対してカンチレバー２１の探針２０の先端を臨ませる。通常、探針接近用機構であるＺステージ１５によって探針２０を試料１２の表面に近づけ、原子間力を作用させてカンチレバー２１に撓み変形を生じさせる。カンチレバー２１の撓み変形による撓み量を、前述した光てこ式光学検出装置によって検出する。この状態において、試料表面に対して探針２０を移動させることにより測定対象である複数の測定位置の各々に対して試料表面の走査（ＸＹ走査）が行われる。探針２０による試料１２の表面のＸＹ走査は、探針２０の側をＸＹ微動機構２９で移動（微動）させることによって、または試料１２の側をＸＹステージ機構１４で移動（粗動）させることによって、試料１２と探針２０の間で相対的なＸＹ平面内での移動関係を作り出すことにより行われる。
【００４０】
探針２０側の移動は、カンチレバー２１を備えるＸＹ微動機構２９に対してＸＹ微動に係るＸＹ走査信号ｓ３を与えることによって行われる。ＸＹ微動に係る走査信号ｓ３はコントローラ３３内のＸＹ走査制御部４５から与えられる。他方、試料側の移動は、試料ステージ１１のＸＹステージ機構１４に対してＸ駆動制御部４６とＹ駆動制御部４７から駆動信号を与えることによって行われる。
【００４１】
上記のＸＹ微動機構２９は、圧電素子を利用して構成され、高精度および高分解能な走査移動を行うことができる。またＸＹ微動機構２９によるＸＹ走査で測定される測定範囲については、圧電素子のストロークによって制約されるので、最大でも約１０μｍ程度の距離で決まる範囲となる。ＸＹ微動機構２９によるＸＹ走査によれば、微小な狭域範囲の測定となる。他方、上記のＸＹステージ機構１４は、通常、駆動部として電磁気モータを利用して構成するので、そのストロークは数百ｍｍまで大きくすることができる。ＸＹステージ機構によるＸＹ走査によれば、広域範囲の測定を行うことができる。
【００４２】
上記のごとくして試料１２の表面上の所定の測定領域を探針２０で走査しながら、フィードバックサーボ制御ループに基づいてカンチレバー２１の撓み量（撓み等による変形量）が一定になるように制御を行う。カンチレバー２１の撓み量は、常に、基準となる目標撓み量（基準電圧Ｖrefで設定される）に一致するように制御される。その結果、探針２ ０と試料１２の表面との距離は一定の距離に保持される。従って探針２０は、例えば、試料１２の表面の微細凹凸形状（プロファイル）をなぞりながら移動（走査）することになり、探針の高さ信号を得ることによって試料１２の表面の微細凹凸形状を計測することができる。探針２０が試料１２の表面を測定する時、試料１２の表面での複数の測定位置の各々で、探針を試料から退避させまたは試料に接近させる。
【００４３】
次に、図２と図３を参照して、複数の測定位置の各々における位置決め方法を説明する。図２は、位置決めを実行する手順を示すフローチャートであり、図３は、位置決め実行時の特徴的な動作を示す。図３では、試料ホルダ１６に取り付けられた試料１２を上下させるＺステージ１５と、カンチレバー２１を取り付けた取付け部２２およびＺ微動機構２３が示されている。
【００４４】
最初に、測定位置（測定点）の基準となる特定パターン（目印）を見つけるため、試料ステージ１１のＺステージ１５を動作させて試料１２を探針２０に接近させ、パターン認識用の画像を取得する（ステップＳ１）。パターン認識用の画像の取得では、光学顕微鏡１８とＴＶカメラ１９が用いられる。またこの画像では、探針２０と試料１２が同一の画面（視野像）に見えるため、目印の特定パターンは探針の部分を除いた場所にする。この探針２０と試料１２が接触された状態を図３の（Ａ）に示す。
【００４５】
次に取得した画像に基づいて探針２０を測定位置に相対的に移動させるため、Ｚ微動機構２３の収縮動作（退避動作）によって探針２０を試料１２の表面から離す（ステップＳ２）。この結果、探針２０は、試料１２の表面から例えば５〜７μｍ程度離れる。この状態を図３の（Ｂ）に示す。
【００４６】
試料１２の表面から探針２０が離れた状態で、試料ステージ１１のＸＹステージ機構１４を用いて試料１２をＸＹ方向に移動させる（ステップＳ３）。このＸＹ方向の移動は、目印の特定パターンと測定位置との間の予め知られた位置関係に基づいて実施される。このとき、探針２０は試料表面から微小な距離を離れており、試料２０の表面には微細な凹凸があるだけなので、探針２０を保護しながら、探針２０と測定位置との位置合せが行われる。この状態は、実質的に図３の（Ｂ）に示される。
【００４７】
探針２０と試料１２の表面における測定位置とが一致したときに、Ｚ微動機構２３の伸長動作によって探針２０を試料１２の表面の測定位置に接近させ、接触させる（ステップＳ４）。この状態を図３の（Ｃ）を示す。
【００４８】
探針２０が試料１２の表面の測定位置に接触した段階で、ＡＦＭの測定が実行される（ステップＳ５）。この状態は、実質的に図３の（Ｃ）に示される。
【００４９】
上記のごとき測定位置の探針位置決め方法によれば、Ｚ微動機構２３の微動動作を用いるため、測定位置の基準となる特定パターンを見つけた後測定するまでの間試料ステージ１１側のＺステージ１５による粗動動作を使用する必要がなく、粗動動作が含まれない。その結果、Ｚステージ１５の粗動動作に起因した従来の機構上の測定位置ズレは発生せず、正確な測定位置を得ることができる。
【００５０】
以上の実施形態で説明された構成、形状、大きさおよび配置関係については本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎず、また数値および各構成の組成（材質）については例示にすぎない。従って本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、走査型プローブ顕微鏡によって比較的に表面凹凸が微細な試料の表面を測定する場合において、試料表面の複数の測定位置の各々における探針の位置決めを高い精度で行うのに利用される。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明に係る測定位置の位置決め方法が適用される走査型プローブ顕微鏡の基本的な構成を示す構成図である。
【図２】本発明に係る走査型プローブ顕微鏡の測定位置の位置決め方法の実施形態を示すフローチャートである。
【図３】本実施形態に係る測定位置の位置決め方法が実施される時の装置要部の動作状態の変化を示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０      基準面
１１      試料ステージ
１２      試料
１４      ＸＹステージ機構
１５      Ｚステージ
１６      試料ホルダ
２０      探針
２１      カンチレバー
２３      Ｚ微動機構
２９      ＸＹ微動機構
【図１】
2007218676.tif 000003
【図２】
2007218676.tif 000004
【図３】
2007218676.tif 000005