Technical Report SPM No.86 走査型プローブ顕微鏡 SPM／白色干渉計複合／白色干渉計複合システムの基本性能－／白色干渉計複合システム－AFM5400Lの基本性能－ SPMは、先端が数nmの細く尖った針を用いて試料表面の形状観察や物性分析を行う顕微鏡で、面分解能が非常に高いことを特徴としています。また、白色干渉計は、光を用いた非接触式測定装置で、試料表面の形状測定を、短時間かつ高分解能で行なうことができます。「AFM5400L」は、SPMと白色干渉計の機能を複合化させることで、1 mm程度の広視野範囲から数nmレベルの狭視野範囲までを、高さ方向分解能0.01 nmという高分解能で、シームレスに測定することを可能としました。ここではAFM5400LのSPMとしての基本性能について紹介します。 2014.4 AFM5400L外観基本性能（高精度計測・高分解能測定） AFM5400Lでは、圧電素子（スキャナ）制御における、データの歪みの要因となるヒステリシスやクリープの影響を排除したクローズドループ制御技術や、垂直方向の直進性を高めた高精度なスキャナを標準搭載しています。クローズドループ制御では、スキャナの移動量を変位センサーにより正確に検知し、圧電素子の非線形成分がなくなるようにフィードバック制御しながらスキャナを駆動させ、正確な線形性、直行性で走査、移動を可能としています。広域から微小領域へ拡大する場合には、正確に目的の位置の拡大測定が可能です（図1）。また、イメージングだけではなく、フォースカーブ計測、電流－電圧特性などの定点測定において、狙った場所に正確にプローブを移動させる場合にも有効な機能です。 15×15 µm 80×80 µm 1.2×1.2 µm 図1 クローズドループ制御による正確な位置特定従来スキャナ AFM5400Lスキャナレンズ中心誤差10 % 誤差0.7 % 高さ(nm) 垂直方向の直進性については、従来のスキャナでは、素子の感度ムラにより垂直方向に数％クロストークを生じていましたが、AFM5400L搭載のスキャナではこの歪みを解消し、垂直軸に対して直行方向に動作可能な機構が搭載されています。これにより、切り立った構造の側壁形状測定時における左右の角度誤差1° 以下を達成し、信頼性の高い形状測定が可能になりました。マイクロレンズの形状評価、半導体のライン＆スペース測定やトレンチ、マスク形状を高精度計測するような場面で効果を発揮します（図2）。 1200 1000 800 600 400 200 0 1000 2000 3000 4000 距離(nm) 図2 垂直方向直進性の向上また、SPMで日常的に行われている粗さ測定や、微小形状、段差測定に対して、従来性能を維持した高分解能測定が可能です。図3はサファイア基板の微小段差ステップの計測事例です。0.22 nmの微小な段差が精度良く計測されています。 0.22 nm 2×2 µm 図3 サファイアステップの段差計測 http://www.hitachi-hitec-science.com 本社営業部門〒105-0003 東京都港区西新橋一丁目24番14号大阪営業所 TEL:（050) 3131-6973 名古屋営業所 TEL:（03) 6280-0062 TEL:（052) 219-1678 C 2014 Hitachi High-Tech Science Corporation.