JP2010091447A - Device and method for measuring surface shape - Google Patents
Device and method for measuring surface shape Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010091447A JP2010091447A JP2008262469A JP2008262469A JP2010091447A JP 2010091447 A JP2010091447 A JP 2010091447A JP 2008262469 A JP2008262469 A JP 2008262469A JP 2008262469 A JP2008262469 A JP 2008262469A JP 2010091447 A JP2010091447 A JP 2010091447A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- measured
- surface shape
- shape measuring
- measuring apparatus
- atmosphere
- 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.)
- Granted
Links
Landscapes
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Abstract
Description
本発明は、表面形状を計測する形状測定装置に関し、特に走査型プローブ顕微鏡に関する。また本発明は、走査型プローブ顕微鏡を用いた表面形状測定方法に関する。 The present invention relates to a shape measuring apparatus for measuring a surface shape, and more particularly to a scanning probe microscope. The present invention also relates to a surface shape measuring method using a scanning probe microscope.
従来、様々な物質の表面形状を計測する際に、走査型プローブ顕微鏡を用いて観測するのが一般的に行われてきた手法である。近年、原子レベルの表面形状を観測する要求がますます高くなってきている。 Conventionally, when measuring the surface shape of various substances, it has been a common practice to observe using a scanning probe microscope. In recent years, there has been an increasing demand for observing atomic surface shapes.
しかしながら、従来の走査型プローブ顕微鏡を用いた表面形状の観測では、試料表面・探針の帯電の影響から精度よく測定することは困難であった。帯電の問題を解決するには、除電装置を用いて測定前または測定中に除電を行う、または被測定試料に対して帯電しないような工夫が必要である。従って、通常の装置では原理的に帯電を防ぐことは困難であり、何らかの工夫が必要である。 However, in the observation of the surface shape using a conventional scanning probe microscope, it has been difficult to accurately measure due to the influence of charging of the sample surface and the probe. In order to solve the problem of charging, it is necessary to devise a method in which static elimination is performed before or during measurement using a static eliminator, or a sample to be measured is not charged. Therefore, it is difficult in principle to prevent electrification with a normal device, and some device is required.
さらに、原子レベルでの表面形状を高精度に測定する場合、帯電の影響をなくす必要があると共に、被測定物の表面が安定である必要がある。それは、帯電の影響で測定精度に問題が生じる。 Furthermore, when measuring the surface shape at the atomic level with high accuracy, it is necessary to eliminate the influence of charging, and the surface of the object to be measured needs to be stable. This causes a problem in measurement accuracy due to the influence of charging.
また、非特許文献１によれば、（１００）シリコンウェハの表面を大気中に暴露すると酸化膜が成長する（非特許文献１）。従って、シリコンウェハ表面を原子レベルでの表面形状を測定する際に、酸化膜が成長すると正確なシリコン表面の形状を測定することは不可能である。さらに、半導体製造が行われるクリーンルームの大気中においても、大気中の有機物などがシリコン表面に付着することも知られており、走査型プローブ顕微鏡を用いた大気中での測定では原子レベルで表面形状を高精度に観測することは非常に困難である。 According to Non-Patent Document 1, an oxide film grows when the surface of a (100) silicon wafer is exposed to the atmosphere (Non-Patent Document 1). Therefore, when measuring the surface shape of the silicon wafer surface at the atomic level, it is impossible to measure the accurate shape of the silicon surface when the oxide film grows. Furthermore, it is also known that organic matter in the atmosphere adheres to the silicon surface even in the atmosphere of a clean room where semiconductor manufacturing is performed, and the surface shape at the atomic level is measured in the atmosphere using a scanning probe microscope. Is very difficult to observe with high accuracy.
一方、走査型プローブ顕微鏡の中には真空中において表面形状を測定することができる装置が存在するが、真空中では被測定物の表面に有機物がより付着することが知られており、真空中で測定することが解決策とは成り得ない。 On the other hand, there are devices that can measure the surface shape in a vacuum in a scanning probe microscope, but it is known that organic matter adheres more to the surface of the object to be measured in a vacuum. Measuring with the can't be a solution.
同様に、走査型プローブ顕微鏡では液中で表面形状を測定することができる装置が存在するが、通常用いられる純水などの溶液では溶存酸素及びＯＨ−などの影響により、（１００）シリコンウェハの表面を酸化させるなど表面荒れを引き起こす問題がある。また、水では帯電の影響を排除することは困難である。 Similarly, a scanning probe microscope has an apparatus that can measure the surface shape in a liquid. However, in a solution such as pure water that is usually used, due to the influence of dissolved oxygen and OH − , the (100) silicon wafer There is a problem of causing surface roughness such as oxidizing the surface. Moreover, it is difficult to eliminate the influence of charging with water.
このように、（１００）シリコンウェハなどの被測定物の表面状態を変化させることなく、帯電の影響を排除した状態で測定することは困難である。走査型プローブ顕微鏡を販売しているメーカをはじめ、様々な研究機関により、より高精度に観測できる装置の実現を目指して研究開発が盛んに行われている。 As described above, it is difficult to perform measurement in a state where the influence of charging is eliminated without changing the surface state of an object to be measured such as a (100) silicon wafer. Various research institutes, including manufacturers that sell scanning probe microscopes, are actively engaged in research and development aimed at realizing devices that can observe with higher accuracy.
今後も、原子レベルでの観測の要求が大きくなることが予想され、帯電の影響がなく、被測定物の表面状態を変化させない走査型プローブ顕微鏡を用いた測定技術の実現が期待されている。 In the future, the demand for observation at the atomic level is expected to increase, and it is expected to realize a measurement technique using a scanning probe microscope that is not affected by charging and does not change the surface state of the object to be measured.
通常、走査型プローブ顕微鏡を用いた表面形状の測定は、気体中・真空中・液体中のいずれかにおいて行われる。走査型プローブ顕微鏡を用いた表面形状の測定では、試料表面及び探針の帯電の影響が測定精度に悪影響を及ぼすことが広く知られている。この問題を解決するために、除電装置を用いて測定前に除電を行う手法が広く使われている。しかし、原子レベルの表面形状を高精度に測定するためには、走査型プローブ顕微鏡を含めた測定環境を帯電の影響がない状態にすることが必要不可欠である。また、被測定物の表面が非常に活性である場合、大気中では被測定物の表面が酸化されると共に、大気中の有機物が付着することで、被測定物の本来の表面を観測できない問題がある。また、真空中での測定においても、有機物が被測定物の表面に付着することが知られており、本来の表面を観測できない。さらに、液中での測定においても、使用する液種により被測定物の表面状態が変化することがあり、本来の表面を観測することは非常に困難である。 Usually, the measurement of the surface shape using a scanning probe microscope is performed in any of gas, vacuum, and liquid. In the measurement of the surface shape using a scanning probe microscope, it is widely known that the influence of charging of the sample surface and the probe adversely affects the measurement accuracy. In order to solve this problem, a method of performing static elimination before measurement using a static elimination device is widely used. However, in order to measure the surface shape at the atomic level with high accuracy, it is indispensable that the measurement environment including the scanning probe microscope is not affected by charging. In addition, when the surface of the object to be measured is very active, the surface of the object to be measured is oxidized in the atmosphere, and organic matter in the atmosphere adheres, so that the original surface of the object to be measured cannot be observed. There is. Further, it is known that organic substances adhere to the surface of the object to be measured even in measurement in a vacuum, and the original surface cannot be observed. Furthermore, in the measurement in the liquid, the surface state of the object to be measured may change depending on the type of liquid used, and it is very difficult to observe the original surface.
従って、本発明の目的は、走査型プローブ顕微鏡を用いた表面形状の測定において、帯電の影響を排除すると同時に、活性な被測定物の表面を変化させることなく安定に測定する装置及び測定手法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an apparatus and a measuring method for stably measuring without affecting the surface of an active object to be measured while eliminating the influence of charging in measuring the surface shape using a scanning probe microscope. It is to provide.
上記した課題を解決するために、第１の発明は、被測定物の表面形状を測定する表面形状測定装置であって、被測定物の表面を走査する測定用探針を有し、前記被測定物の表面と前記探針の間が、少なくとも測定範囲にわたり、前記被測定物の表面の形状が時間と共に変化しないような雰囲気または液体で満たされていることを特徴とする表面形状測定装置である。 In order to solve the above-described problems, a first invention is a surface shape measuring apparatus for measuring a surface shape of an object to be measured, comprising a measuring probe for scanning the surface of the object to be measured, A surface shape measuring apparatus characterized in that the space between the surface of the object to be measured and the probe is filled with an atmosphere or liquid so that the shape of the surface of the object to be measured does not change with time over at least the measurement range. is there.
第２の発明は、被測定物の表面と走査型プローブ顕微鏡の探針とを前記被測定物の表面の形状が時間と共に変化しないような雰囲気または液体の中に収容して、前記探針を前記被測定物の表面に走査させることによって前記被測定物の表面の形状を測定することを特徴とする表面形状測定方法である。 According to a second aspect of the present invention, the surface of the object to be measured and the probe of the scanning probe microscope are accommodated in an atmosphere or liquid in which the shape of the surface of the object to be measured does not change with time, and the probe is The surface shape measuring method is characterized in that the surface shape of the object to be measured is measured by scanning the surface of the object to be measured.
本発明によれば、被測定物の表面状態を変化させることなく測定可能な表面形状測定装置が得られる。また本発明によれば、帯電の影響を排除した状態で測定することができる。 According to the present invention, a surface shape measuring device capable of measuring without changing the surface state of the object to be measured is obtained. Further, according to the present invention, measurement can be performed in a state where the influence of charging is eliminated.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、実施形態の全図において、同一または対応する部分には同一の符号を付す。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In all the drawings of the embodiments, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals.
まず、第１の実施形態に係る走査型プローブ顕微鏡１００の構造について図１を参照して説明する。 First, the structure of the scanning probe microscope 100 according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
図１に示すように、走査型プローブ顕微鏡１００は、装置の土台となる試料台１０５、試料台１０５上に設けられ、液体としての溶液１０２を貯蔵可能で、かつ被測定試料１０１を配置可能なセル１０３、セル１０３の上方に配置され、先端に被測定試料１０１の表面を走査する測定用探針１０４ａを有するカンチレバー１０４、カンチレバー１０４を保持するカンチレバーホルダ１０６、カンチレバーホルダ１０６に設けられ、カンチレバー１０４を操作する圧電素子１０７を有している。 As shown in FIG. 1, a scanning probe microscope 100 is provided on a sample stage 105 and a sample stage 105 as a base of the apparatus, can store a solution 102 as a liquid, and can arrange a sample 101 to be measured. The cantilever 104 that is disposed above the cell 103 and the cell 103 and has a measuring probe 104 a that scans the surface of the sample 101 to be measured at the tip, the cantilever holder 106 that holds the cantilever 104, and the cantilever holder 106 is provided. The piezoelectric element 107 is operated.
以下、各構成要素のうち、溶液１０２、セル１０３、圧電素子１０７についてさらに説明する。 Hereinafter, among the constituent elements, the solution 102, the cell 103, and the piezoelectric element 107 will be further described.
溶液１０２は走査型プローブ顕微鏡１００が被測定試料１０１の表面形状を測定する際に、少なくとも測定範囲の被測定試料１０１の表面および測定用探針１０４ａが帯電しないようにするためのものであり、かつ、被測定試料１０１の表面に自然酸化膜、有機物などが成長、吸着しないようにするためのものであり、例えばイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）が挙げられる。 The solution 102 is for preventing at least the surface of the sample 101 in the measurement range and the measurement probe 104a from being charged when the scanning probe microscope 100 measures the surface shape of the sample 101 to be measured. And it is for preventing a natural oxide film, organic substance, etc. from growing and adsorbing on the surface of the sample 101 to be measured, for example, isopropyl alcohol (IPA).
イソプロピルアルコールは、帯電しない材料であるため、走査型プローブ顕微鏡１００を用いた測定において特に有効であることを本発明者等が見出したものである。 Since the isopropyl alcohol is a material that is not charged, the present inventors have found that it is particularly effective in measurement using the scanning probe microscope 100.
なお、イソプロピルアルコールは、その溶液中に１リットルあたり２４．６ｍｇ程度の酸素が通常溶けている（条件：１気圧／酸素濃度２３％（体積％）の大気）。 In addition, about 24.6 mg of oxygen per liter of isopropyl alcohol is usually dissolved in the solution (condition: atmosphere of 1 atm / oxygen concentration 23% (volume%)).
そのため、溶液１０２にイソプロピルアルコールを使用する場合は、これを窒素雰囲気中に長時間暴露することで、イソプロピルアルコール中の溶存酸素濃度を低減させ、被測定試料１０１の表面の酸化を防止するのが望ましい。 Therefore, when isopropyl alcohol is used for the solution 102, it is possible to reduce the dissolved oxygen concentration in isopropyl alcohol and prevent oxidation of the surface of the sample 101 to be measured by exposing it to a nitrogen atmosphere for a long time. desirable.
なお、イソプロピルアルコールの濃度は、表面粗さが変化しない濃度であるのが望ましい。 The concentration of isopropyl alcohol is desirably a concentration that does not change the surface roughness.
このような濃度としては５重量％以上の濃度であればよいが、好ましくは３０重量％以上の濃度であればよく、特に限定はされない。また、ここでは溶液１０２としてイソプロピルアルコールを挙げたが、同等の効果を得ることができる溶液であれば、本発明の効果に影響を与えるものではなく、イソプロピルアルコールに限定はされない。 Such concentration may be a concentration of 5% by weight or more, preferably 30% by weight or more, and is not particularly limited. In addition, although isopropyl alcohol is mentioned here as the solution 102, the solution is not limited to isopropyl alcohol as long as it is a solution that can obtain the same effect.
なお、溶液１０２は少なくとも測定範囲（全面）にわたって前記被測定物の表面と測定用探針１０４ａの間を満たすように設けられていればよく、測定用探針１０４ａ全体を満たしていてもよい。 The solution 102 may be provided so as to fill at least the measurement range (entire surface) between the surface of the object to be measured and the measurement probe 104a, or may fill the entire measurement probe 104a.
一方、セル１０３を構成する材料は使用する溶液１０２に対して耐性がある材料であり、溶液１０２がイソプロピルアルコールの場合は例えばフッ素樹脂である。 On the other hand, the material constituting the cell 103 is a material that is resistant to the solution 102 to be used. When the solution 102 is isopropyl alcohol, for example, a fluororesin is used.
セル１０３を構成する材料としては、使用する溶液１０２に対して耐性がある材料であればよく、例えば金属、石英、表面をフロロカーボン膜で構成されている基材などでもよい。 The material constituting the cell 103 may be any material that is resistant to the solution 102 to be used, and may be, for example, a metal, quartz, or a base material whose surface is composed of a fluorocarbon film.
圧電素子１０７は電位の付加により変形してカンチレバー１０４を上下動させる部材であり、構成材料としては、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）が挙げられる。 The piezoelectric element 107 is a member that is deformed by applying an electric potential to move the cantilever 104 up and down, and an example of the constituent material is PZT (lead zirconate titanate).
ここで、走査型プローブ顕微鏡１００を用いてが被測定試料１０１の表面形状を測定する際の手順について簡単に説明する。 Here, a procedure for measuring the surface shape of the sample 101 to be measured using the scanning probe microscope 100 will be briefly described.
ここでは走査型プローブ顕微鏡１００をＤＦＭ（Dynamic Force Mode）として用いる場合について説明する。 Here, a case where the scanning probe microscope 100 is used as a DFM (Dynamic Force Mode) will be described.
まず、被測定試料１０１を洗浄する。 First, the sample 101 to be measured is washed.
例えば原子オーダ平坦化（１００）面シリコンウェハの測定を行う場合は図６のような手順で洗浄を行う。 For example, in the case of measuring an atomic order flattened (100) plane silicon wafer, cleaning is performed according to the procedure shown in FIG.
具体的には、まず第１の雰囲気としての大気中でＯ３水洗浄（ステップ１００１）、Ｈ２ＳＯ４／Ｈ２Ｏ２洗浄（ステップ１００２）、Ｏ３水リンス（ステップ１００３）を行い、さらに第２の雰囲気としてのＮ２雰囲気中でＨＣｌ／ＨＦ（５０：１）溶液での洗浄（ステップ１００４）、Ｈ２水リンス（ステップ１００５）を行う。 Specifically, first, O 3 water cleaning (step 1001), H 2 SO 4 / H 2 O 2 cleaning (step 1002), and O 3 water rinsing (step 1003) are performed in the air as the first atmosphere. Further, cleaning with an HCl / HF (50: 1) solution (step 1004) and H 2 water rinsing (step 1005) are performed in an N 2 atmosphere as a second atmosphere.
このような洗浄を行うことにより、ウェハ表面に付着しているパーティクル・有機物などが除去され、その際に成長したケミカル酸化膜及び自然酸化膜が剥離され、シリコン表面が水素終端される。 By performing such cleaning, particles, organic substances, etc. adhering to the wafer surface are removed, the chemical oxide film and natural oxide film grown at that time are peeled off, and the silicon surface is terminated with hydrogen.
なお、水素終端までは行わなくても、パーティクル・有機物などの除去と酸化膜の剥離を行い、シリコン表面を出すことが必要である。また、酸化膜剥離及び水素終端の工程については酸素濃度が５０ｐｐｍ以下のＮ２雰囲気中にて行うのが望ましい。これは、洗浄後に自然酸化膜が成長することを防ぐためである。 Even if the hydrogen termination is not performed, it is necessary to remove particles and organic substances and peel off the oxide film to expose the silicon surface. Further, it is desirable to perform the oxide film peeling and hydrogen termination steps in an N 2 atmosphere having an oxygen concentration of 50 ppm or less. This is to prevent the natural oxide film from growing after cleaning.
なお、酸素濃度はここでは５０ｐｐｍ以下の窒素雰囲気中が望ましいとしたが、自然酸化膜が成長しない雰囲気であれば特に限定はされない。 Here, the oxygen concentration is preferably in a nitrogen atmosphere of 50 ppm or less, but is not particularly limited as long as the atmosphere does not grow a natural oxide film.
被測定試料１０１の洗浄が終わると、次に、被測定試料１０１をセル１０３に配置して溶液１０２を満たし、圧電素子１０７を用いてカンチレバー１０４を所定の位置に移動させ、被測定試料１０１の表面を測定用探針１０４ａで走査する。 When cleaning of the sample 101 to be measured is completed, the sample 101 to be measured is then placed in the cell 103 and filled with the solution 102, and the cantilever 104 is moved to a predetermined position using the piezoelectric element 107. The surface is scanned with the measuring probe 104a.
なお、本実施形態では測定モードは必ずしも限定されないため、測定時に測定用探針１０４ａを被測定試料１０１の表面に接触させない測定モードはもちろんのこと、被測定試料１０１の表面形状を変化させないのであれば、測定用探針１０４ａを被測定試料１０１の表面に接触させる測定モードでもよい。 In this embodiment, the measurement mode is not necessarily limited. Therefore, not only the measurement mode in which the measurement probe 104a is not brought into contact with the surface of the sample 101 to be measured but also the surface shape of the sample 101 to be measured is not changed. For example, a measurement mode in which the measurement probe 104a is brought into contact with the surface of the sample 101 to be measured may be used.
測定用探針１０４ａは被測定試料１０１の表面形状に応じて上下動し、カンチレバー１０４が変形する。 The measuring probe 104a moves up and down according to the surface shape of the sample 101 to be measured, and the cantilever 104 is deformed.
カンチレバー１０４が変形すると、例えば図示しないフォトダイオード等でカンチレバー１０４の変形量を検知する。 When the cantilever 104 is deformed, the deformation amount of the cantilever 104 is detected by, for example, a photodiode (not shown).
検知した変形量は図示しない解析部において解析され、表面形状が測定される。 The detected deformation amount is analyzed by an analysis unit (not shown), and the surface shape is measured.
このように、第１の実施形態によれば、走査型プローブ顕微鏡１００は、溶液１０２を貯蔵可能で、かつ被測定試料１０１を配置可能なセル１０３、測定用探針１０４ａを有するカンチレバー１０４を有し、溶液１０２は、イソプロピルアルコールを含んでおり、かつ、少なくとも測定範囲（全面）にわたって前記被測定物の表面と測定用探針１０４ａの間を満たすようにセル１０３内に設けられている。 As described above, according to the first embodiment, the scanning probe microscope 100 includes the cell 103 in which the solution 102 can be stored and the sample 101 to be measured can be arranged, and the cantilever 104 having the measurement probe 104a. The solution 102 contains isopropyl alcohol and is provided in the cell 103 so as to fill at least the measurement range (entire surface) between the surface of the object to be measured and the measurement probe 104a.
そのため、被測定試料１０１は被測定試料１０１の表面状態を変化させることなく、かつ帯電の影響を排除した状態で被測定試料１０１の表面形状を測定することができる。 Therefore, the surface shape of the sample 101 to be measured can be measured without changing the surface state of the sample 101 to be measured and without the influence of charging.
次に、第２の実施形態に係る走査型プローブ顕微鏡２００について図９を参照して説明する。 Next, a scanning probe microscope 200 according to the second embodiment will be described with reference to FIG.
また、第２の実施形態では、第１の実施形態と異なる箇所について図面を参照しながら説明する。 Further, in the second embodiment, portions different from the first embodiment will be described with reference to the drawings.
図９は本発明の第２の実施形態において、走査型プローブ顕微鏡２００の深針を用いて溶液中に配置した試料を測定する際の基本構成図を示したものである。 FIG. 9 shows a basic configuration diagram for measuring a sample placed in a solution using the deep needle of the scanning probe microscope 200 in the second embodiment of the present invention.
図９に示すように、走査型プローブ顕微鏡２００は、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）を材料とした圧電素子２０７の上に、試料台２０６が配置され、さらにその上部に溶液２０２を満たすことが可能で、かつ被測定試料２０１を配置できるセル２０３が配置されている。カンチレバーホルダ２０５に取り付けられたカンチレバー２０４は、測定用探針１０４ａを有し、上部から被測定試料２０１にアプローチできるような構成となっている。 As shown in FIG. 9, in the scanning probe microscope 200, for example, a sample stage 206 is disposed on a piezoelectric element 207 made of PZT (lead zirconate titanate), and the solution 202 is filled thereabove. The cell 203 is arranged, and the sample 201 to be measured can be arranged. The cantilever 204 attached to the cantilever holder 205 has a measurement probe 104a, and is configured to be able to approach the sample 201 to be measured from above.
このように、圧電素子２０７を試料台２０６側に設置し、試料を移動させる構造としてもよい。 In this manner, the piezoelectric element 207 may be installed on the sample stage 206 side and the sample may be moved.
なお、溶液２０２としては、第１の実施形態と同様にイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を含むものが挙げられる。ただし、同等の効果を得ることができる溶液であれば、本発明の効果に影響を与えるものではなく、特に限定されない。 In addition, as the solution 202, the thing containing isopropyl alcohol (IPA) is mentioned similarly to 1st Embodiment. However, the solution is not particularly limited as long as it is a solution capable of obtaining the same effect, and does not affect the effect of the present invention.
また、セル２０３は例えばフッ素樹脂で構成されている。 The cell 203 is made of, for example, a fluororesin.
ここでは、セル２０３を構成する材料として、フッ素樹脂を挙げているが、これが金属、石英、表面をフロロカーボン膜で構成されている基材など、使用する溶液に対して耐性がある材料であればよく、必ずしもフッ素樹脂に限定はされない。 Here, a fluororesin is mentioned as a material constituting the cell 203, but if this is a material that is resistant to the solution to be used, such as a metal, quartz, or a substrate whose surface is composed of a fluorocarbon film. Well, it is not necessarily limited to fluororesin.
このように、第２の実施形態によれば、走査型プローブ顕微鏡２００は、溶液２０２を貯蔵可能で、かつ被測定試料２０１を配置可能なセル２０３、測定用探針１０４ａを有するカンチレバー２０４を有し、溶液２０２は、イソプロピルアルコールを含んでおり、かつ、少なくとも測定範囲（全面）にわたって前記被測定物の表面と測定用探針１０４ａの間を満たすようにセル１０３内に設けられている。 As described above, according to the second embodiment, the scanning probe microscope 200 includes the cell 203 in which the solution 202 can be stored and the sample 201 to be measured can be placed, and the cantilever 204 having the measurement probe 104a. The solution 202 contains isopropyl alcohol and is provided in the cell 103 so as to fill at least the measurement range (entire surface) between the surface of the object to be measured and the measurement probe 104a.
従って、第１の実施形態と同様の効果を奏する。 Accordingly, the same effects as those of the first embodiment are obtained.
次に、第３の実施形態に係る走査型プローブ顕微鏡３００について図１０を参照して説明する。 Next, a scanning probe microscope 300 according to the third embodiment will be described with reference to FIG.
なお、第３の実施形態では、第１の実施形態及び第２の実施形態と異なる個所について図面を参照しながら説明する。 In the third embodiment, portions different from the first embodiment and the second embodiment will be described with reference to the drawings.
図１０は本発明の第３の実施形態において、走査型プローブ顕微鏡３００の設置環境を示したものである。図１０に示すように、除振台３０２の上部に箱型のＢＯＸ３０３が設置されており、その中に装置本体３０１が設置されている。 FIG. 10 shows an installation environment of the scanning probe microscope 300 in the third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 10, a box-shaped BOX 303 is installed on the upper part of the vibration isolation table 302, and the apparatus main body 301 is installed therein.
装置本体３０１は走査型プローブ顕微鏡１００または走査型プローブ顕微鏡２００と同様の構成要素を有する構造である。 The apparatus main body 301 has a structure having the same components as those of the scanning probe microscope 100 or the scanning probe microscope 200.
ＢＯＸ３０３は、内部の気体雰囲気を制御できるようにするために、気体導入口３０４と気体排気口３０５を備えている。 The BOX 303 includes a gas introduction port 304 and a gas exhaust port 305 so that the internal gas atmosphere can be controlled.
即ち、走査型プローブ顕微鏡３００は、試料の表面と探針の間が、少なくとも測定範囲にわたり、試料の表面の形状が時間と共に変化しないような雰囲気で満たされるように構成されている。 That is, the scanning probe microscope 300 is configured so that the space between the surface of the sample and the probe is filled with an atmosphere in which the shape of the surface of the sample does not change with time at least over the measurement range.
第３の本実施形態では、ＢＯＸ３０３を構成する材質としては例えばＳＵＳ（ステンレス鋼）が挙げられるが、気密性及び操作性を確保できる材質であればよく、特にＳＵＳに限定されるものではない。また、外部の温度変動の影響を受けないようにし、内部の温度を一定に保つため、２枚のＳＵＳを用い、２枚のＳＵＳの間に断熱材を挟んだ構成にするのが好ましい。 In the third embodiment, the material constituting the BOX 303 is, for example, SUS (stainless steel), but may be any material that can ensure airtightness and operability, and is not particularly limited to SUS. Further, in order to prevent the influence of external temperature fluctuations and to keep the internal temperature constant, it is preferable that two SUSs are used and a heat insulating material is sandwiched between the two SUSs.
第３の実施形態では、ＢＯＸ３０３内部（装置本体３０１内）の雰囲気を窒素にするために、気体導入口３０４から窒素を導入し、気体排気口３０５からＢＯＸ３０３内部の気体を排気する構成となっているが、ＢＯＸ３０３内部の雰囲気は窒素だけに限定されるものではなく、露点温度が−８０℃以下の水分濃度が非常に少ないクリーンドライエアなどを導入しても、本発明の効果になんら影響を与えるものではない。また、図１０で示すように気体導入口３０４及び気体排気口３０５の位置は、ＢＯＸ３０３の上部及び下部にそれぞれ設置されているが、ＢＯＸ３０３の内部の雰囲気を制御できる位置であれば、特に位置は限定されない。さらに、ＢＯＸ３０３は除振台３０２の上部に配置されているが、これはＢＯＸ３０３内部の容量を小さくするためのものであり、ＢＯＸ３０３を大きく作製し除振台３０２ごとＢＯＸ３０３の内部に設置したとしても、本発明の効果に何ら影響を与えるものではない。 In the third embodiment, in order to change the atmosphere inside the BOX 303 (inside the apparatus main body 301) to nitrogen, nitrogen is introduced from the gas inlet 304 and the gas inside the BOX 303 is exhausted from the gas outlet 305. However, the atmosphere inside the BOX 303 is not limited to nitrogen. Even if clean dry air having a dew point temperature of −80 ° C. or less and a very low moisture concentration is introduced, the effect of the present invention will be affected. It is not a thing. Further, as shown in FIG. 10, the positions of the gas inlet 304 and the gas outlet 305 are installed at the upper part and the lower part of the BOX 303, respectively, but the position is particularly limited as long as the atmosphere inside the BOX 303 can be controlled. It is not limited. Further, the BOX 303 is arranged on the upper part of the vibration isolation table 302, but this is for reducing the capacity inside the BOX 303. Even if the BOX 303 is made large and the vibration isolation table 302 is installed inside the BOX 303, This does not affect the effects of the present invention.
ＢＯＸ３０３の中に設置された走査型プローブ顕微鏡（装置本体３０１）を用いた表面形状の測定方法は、第１及び第２の実施形態で述べた手法を用いるため、詳細な説明については省略する。 Since the surface shape measurement method using the scanning probe microscope (device main body 301) installed in the BOX 303 uses the method described in the first and second embodiments, detailed description thereof is omitted.
このように、第３の実施形態によれば、走査型プローブ顕微鏡３００は、装置本体３０１、ＢＯＸ３０３を有し、ＢＯＸ３０３内は雰囲気制御がされている。 As described above, according to the third embodiment, the scanning probe microscope 300 includes the apparatus main body 301 and the BOX 303, and the atmosphere in the BOX 303 is controlled.
従って、第１の実施形態と同様の効果を奏する Accordingly, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
次に、具体的な実施例に基づき、本発明をさらに詳細に説明する。 Next, the present invention will be described in more detail based on specific examples.
（実施例１）
（１００）面シリコンウェハを種々の濃度のイソプロピルアルコールに浸漬した際、および浸漬前の表面粗さを図１に示す走査型プローブ顕微鏡１００を用いて測定した。結果を図２に示す。
Example 1
When the (100) plane silicon wafer was immersed in various concentrations of isopropyl alcohol, the surface roughness before immersion was measured using a scanning probe microscope 100 shown in FIG. The results are shown in FIG.
また図１に示す走査型プローブ顕微鏡１００を用いて、加熱処理により原子オーダで平坦化した（１００）面シリコンウェハを種々の濃度のイソプロピルアルコールに浸漬した際、および浸漬前の表面形状及び表面粗さを測定した。結果を図３、図４に示す。 Further, using the scanning probe microscope 100 shown in FIG. 1, when a (100) plane silicon wafer flattened by an atomic order by heat treatment is immersed in isopropyl alcohol of various concentrations, and before immersion, the surface shape and surface roughness Measured. The results are shown in FIGS.
図２によると、イソプロピルアルコール濃度が５%以上であれば、表面粗さが変化しないことが分かった。 According to FIG. 2, it was found that the surface roughness did not change when the isopropyl alcohol concentration was 5% or more.
一方、図３、図４によると、原子オーダで平坦化した（１００）面シリコンウェハでは、イソプロピルアルコール濃度が３０%以上であれば、表面形状が変化しないことが分かった。 On the other hand, according to FIGS. 3 and 4, it was found that the surface shape of the (100) plane silicon wafer flattened by atomic order does not change when the isopropyl alcohol concentration is 30% or more.
（実施例２）
図１に示す走査型プローブ顕微鏡１００を用い、原子オーダで平坦化された（１００）面シリコンウェハの表面形状を測定した。
(Example 2)
Using the scanning probe microscope 100 shown in FIG. 1, the surface shape of the (100) plane silicon wafer flattened in the atomic order was measured.
溶液１０２としては濃度９９．９９％のイソプロピルアルコールを使用し、被測定試料１０１としては、（１００）面シリコンウェハを１２００℃・アルゴン雰囲気中にて３０分間加熱処理し、加熱処理によりシリコンの原子ステップ（段差部分）とテラス（平面部分）が出現したものを用いた。 As the solution 102, isopropyl alcohol having a concentration of 99.99% is used. As the sample 101 to be measured, a (100) plane silicon wafer is heat-treated at 1200 ° C. in an argon atmosphere for 30 minutes. A step (stepped portion) and a terrace (planar portion) appeared.
図５はその原子ステップの形状を示している。以下、上記の加熱処理をした（１００）面シリコンウェハを、原子オーダ平坦化（１００）面シリコンウェハと記す。 FIG. 5 shows the shape of the atomic step. Hereinafter, the (100) plane silicon wafer subjected to the above heat treatment is referred to as an atomic order flattened (100) plane silicon wafer.
（実施例３）
原子オーダ平坦化（１００）面シリコンウェハを図６に示す洗浄方法で洗浄し、Ｎ２雰囲気の中でＩＰＡを含む溶液２０２中（溶存酸素０ｐｐｍ）に浸漬し、ＩＰＡ溶液中にて図１に示す走査型プローブ顕微鏡１００を用いて表面形状を測定した。
(Example 3)
The atomic order flattened (100) plane silicon wafer is cleaned by the cleaning method shown in FIG. 6 and immersed in a solution 202 containing IPA (dissolved oxygen 0 ppm) in an N 2 atmosphere. The surface shape was measured using the scanning probe microscope 100 shown.
測定結果（顕微鏡写真）を図７Ａに示す。また測定したデータを公知の方法で変換したものを図７Ｂに示し、図７Ｂで丸付き数字の１〜６で示す各テラスの表面の粗さを求めた結果を図７Ｃに示す。 The measurement result (micrograph) is shown in FIG. 7A. Moreover, what converted the measured data by a well-known method is shown to FIG. 7B, and the result of having calculated | required the roughness of the surface of each terrace shown by the numbers 1-6 of a circle in FIG. 7B is shown to FIG. 7C.
図７Ｃに示すように、粗さはＲａで表すことができ、各テラス表面の粗さは約０．０４ｎｍとなっていた。 As shown in FIG. 7C, the roughness can be expressed by Ra, and the roughness of each terrace surface was about 0.04 nm.
（比較例１）
原子オーダ平坦化（１００）面シリコンウェハを図６に示す洗浄方法で洗浄し（ただし、洗浄は全て大気中）、その後クリーンルーム大気中で図１に示す走査型プローブ顕微鏡１００を用いて溶液１０２を用いずに表面形状を測定した。実施例３と異なるのは、洗浄は全て大気中で行い、測定も大気中で測定している２点のみである。
(Comparative Example 1)
An atomic order flattened (100) plane silicon wafer is cleaned by the cleaning method shown in FIG. 6 (however, all cleaning is performed in the atmosphere), and then the solution 102 is applied in a clean room atmosphere using the scanning probe microscope 100 shown in FIG. The surface shape was measured without using it. The difference from Example 3 is that all the cleaning is performed in the atmosphere, and the measurement is also performed only in two points.
結果を図８Ａに示す。 The results are shown in FIG. 8A.
また、測定したデータを公知の方法で変換したものを図８Ｂに示し、図８Ｂで丸付き数字の１〜６で示す各テラス表面の粗さなどを求めた結果を図８Ｃに示す。 Moreover, what converted the measured data by a well-known method is shown to FIG. 8B, and the result of having calculated | required the roughness etc. of each terrace surface shown by the numbers 1-6 of a circle in FIG. 8B is shown to FIG. 8C.
図８Ｃに示すように、各テラスの粗さ（Ｒａ）は、０．０５３ｎｍ〜０．０６２ｎｍとなっており、イソプロピルアルコール中で測定した結果に比べて、各テラスの表面粗さが増大していた。 As shown in FIG. 8C, the roughness (Ra) of each terrace is 0.053 nm to 0.062 nm, and the surface roughness of each terrace is increased as compared with the result measured in isopropyl alcohol. It was.
これは、大気中で洗浄を行いかつ測定も大気中で行ったことで、原子オーダ平坦化（１００）面シリコン表面に自然酸化膜、有機物などが成長、吸着した影響であると考えられる。 This is considered to be due to the fact that natural oxide film, organic matter, etc. grew and adsorbed on the atomic order flattened (100) plane silicon surface by performing the cleaning in the air and the measurement in the air.
従って、イソプロピルアルコール中での測定が非常に効果的であることが判明した。 Therefore, it has been found that measurement in isopropyl alcohol is very effective.
上述した実施形態では走査型プローブ顕微鏡１００、２００、３００をＤＦＭとして使用した場合について説明したが、本発明は何らこれに限定されるものではなく、走査型プローブ顕微鏡であれば、ＡＦＭ等のものであってもよい。 In the above-described embodiment, the case where the scanning probe microscopes 100, 200, and 300 are used as the DFM has been described. However, the present invention is not limited to this, and the scanning probe microscope can be an AFM or the like. It may be.
１００……走査型プローブ顕微鏡
１０１……被測定試料
１０２……溶液
１０３……セル
１０４……カンチレバー
１０４ａ…測定用探針
１０５……試料台
１０６……カンチレバーホルダ
１０７……圧電素子
２００……走査型プローブ顕微鏡
２０１……被測定試料
２０２……溶液
２０３……セル
２０４……カンチレバー
２０５……カンチレバーホルダ
２０６……試料台
２０７……圧電素子
３００……走査型プローブ顕微鏡
３０１……装置本体
３０２……除振台
３０３……ＢＯＸ
３０４……気体導入口
３０５……気体排気口
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Scanning probe microscope 101 ... Sample to be measured 102 ... Solution 103 ... Cell 104 ... Cantilever 104a ... Measuring probe 105 ... Sample stand 106 ... Cantilever holder 107 ... Piezoelectric element 200 ... Scanning Scanning probe microscope 301... Main body 302 .. type probe microscope 201 .. sample to be measured 202... Solution 203 .. cell 204... Cantilever 205. ... Vibration isolation table 303 ... BOX
304 …… Gas inlet 305 …… Gas outlet
Claims (19)
被測定物の表面を走査する測定用探針を有し、
前記被測定物の表面と前記探針の間が、少なくとも測定範囲にわたり、前記被測定物の表面の形状が時間と共に変化しないような雰囲気または液体で満たされるように構成されていることを特徴とする表面形状測定装置。 A surface shape measuring device for measuring the surface shape of an object to be measured,
It has a measuring probe that scans the surface of the object to be measured,
The space between the surface of the object to be measured and the probe is configured to be filled with an atmosphere or liquid so that the shape of the surface of the object to be measured does not change with time over at least the measurement range. Surface shape measuring device.
イソプロピルアルコールを含む溶液であることを特徴とする、請求項第２に記載の表面形状測定装置。 The liquid is
The surface shape measuring device according to claim 2, wherein the surface shape measuring device is a solution containing isopropyl alcohol.
金属または石英またはフッ素樹脂のいずれか一つを含むことを特徴とする、請求項４または請求項５に記載の表面形状測定装置。 The material constituting the cell is:
6. The surface shape measuring device according to claim 4, wherein the surface shape measuring device includes any one of metal, quartz, and fluororesin.
表面にフロロカーボン膜が形成されていることを特徴とする、請求項第５項に記載の表面形状測定装置。 The cell is
The surface shape measuring apparatus according to claim 5, wherein a fluorocarbon film is formed on the surface.
前記被測定物の表面と前記探針が帯電しないような液体または気体雰囲気であることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれかに記載の表面形状測定装置。 The atmosphere or the liquid is
The surface shape measuring apparatus according to claim 1, wherein the surface shape measuring apparatus is a liquid or gas atmosphere in which the surface of the object to be measured and the probe are not charged.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008262469A JP5263947B2 (en) | 2008-10-09 | 2008-10-09 | Surface shape measuring device and measuring method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008262469A JP5263947B2 (en) | 2008-10-09 | 2008-10-09 | Surface shape measuring device and measuring method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2010091447A true JP2010091447A (en) | 2010-04-22 |
| JP5263947B2 JP5263947B2 (en) | 2013-08-14 |
Family
ID=42254301
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008262469A Expired - Fee Related JP5263947B2 (en) | 2008-10-09 | 2008-10-09 | Surface shape measuring device and measuring method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5263947B2 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06195770A (en) * | 1992-12-28 | 1994-07-15 | Canon Inc | Recording and reprducing device |
| JPH06267109A (en) * | 1993-03-15 | 1994-09-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Recording medium and production thereof |
| JPH10239325A (en) * | 1997-02-26 | 1998-09-11 | Seiko Instr Inc | Sample receptacle for observing sample in liquid |
| WO2002025246A1 (en) * | 2000-09-21 | 2002-03-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Scanning type probe microscope probe and method of producing the same, and a scanning type probe microscope having this probe and polymer processing method using the same |
| JP2006234500A (en) * | 2005-02-23 | 2006-09-07 | Sii Nanotechnology Inc | Surface data measuring instrument and surface data measuring method |
-
2008
- 2008-10-09 JP JP2008262469A patent/JP5263947B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06195770A (en) * | 1992-12-28 | 1994-07-15 | Canon Inc | Recording and reprducing device |
| JPH06267109A (en) * | 1993-03-15 | 1994-09-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Recording medium and production thereof |
| JPH10239325A (en) * | 1997-02-26 | 1998-09-11 | Seiko Instr Inc | Sample receptacle for observing sample in liquid |
| WO2002025246A1 (en) * | 2000-09-21 | 2002-03-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Scanning type probe microscope probe and method of producing the same, and a scanning type probe microscope having this probe and polymer processing method using the same |
| JP2006234500A (en) * | 2005-02-23 | 2006-09-07 | Sii Nanotechnology Inc | Surface data measuring instrument and surface data measuring method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP5263947B2 (en) | 2013-08-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110090560B (en) | Method for wetting surface | |
| Rojas Delgado et al. | Passivation of germanium by graphene | |
| KR20030027737A (en) | Method of metal oxide thin film cleaning | |
| TW201206857A (en) | Method for passivating a silicon surface | |
| KR20040100954A (en) | Substrate manufacturing method and substrate processing apparatus | |
| US20030084918A1 (en) | Integrated dry-wet processing apparatus and method for removing material on semiconductor wafers using dry-wet processes | |
| JP2007048959A (en) | Life time measurement method of silicon wafer | |
| JP2007078373A (en) | pH SENSOR COMPRISING ISFET AND METHOD OF MANUFACTURING SAME | |
| JPH08330271A (en) | Method and device for etching surface of silicon wafer | |
| JP2008004851A (en) | Baking method of quartz product and storage medium | |
| TWI398920B (en) | Surface treatment of substrates | |
| KR101576573B1 (en) | Black Phosphorous Thin Film Manufacturing Method and Manufacturing Apparatus Therefor Using Ozone Generation | |
| JP5263947B2 (en) | Surface shape measuring device and measuring method | |
| JP2014036055A (en) | Substrate cleaning device and substrate cleaning unit | |
| Genevée et al. | Blistering during the atomic layer deposition of iridium | |
| CN107256837A (en) | The measuring method of the electrical resistivity of substrate is sealed based on the super back of the body | |
| US6403498B1 (en) | Method and device for treating substrate | |
| JP2008004852A (en) | Quartz product and heat treatment apparatus | |
| JP6949559B2 (en) | Substrate processing method | |
| US20050028842A1 (en) | Method of cleaning a substrate and an apparatus thereof | |
| CN109142466A (en) | The pollution-free shifting process of CVD graphene obtains the air-sensitive film sensor and method of graphene oxide and graphene composite structure | |
| JP2016072465A (en) | Method of manufacturing semiconductor device and substrate processing apparatus | |
| JP2006324386A (en) | Chemical treatment method and chemical treatment apparatus | |
| US7525327B2 (en) | Apparatus for evaluating semiconductor wafer | |
| JP4094371B2 (en) | HF cleaning method and HF cleaning apparatus for silicon wafer |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110830 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20110830 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20121004 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20121010 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20121210 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130109 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130306 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130403 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130426 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |