表面形状測定装置
Dektak 150
操作マニュアル
第2版
2013 年 5 月
東京工業大学技術部
半導体 MEMS プロセス技術センター
※本装置の操作に必要な条件：装置利用講習を受講している事
(西岡)
1．はじめに
本装置は、ダイヤモンドの触針の下で精密な基準表面上のサンプルステージを直線的に移動させ
ることにより表面形状およびうねりを測定でき、同時に表面粗さをナノメートル以下の範囲で得る
事ができる触針式表面形状測定装置です。
本体測定部
制御 PC
移動方向
図 1. システム構成のブロック図
図 2. 装置外観
2．装置の主な仕様
【型式】 Dektak 150、㈱アルバック製
【垂直表示レンジ】
6.5m～524μm
ズームカメラ
【垂直分解能/測定レンジ】
（最高）0.1nm/6.5μm
【測定距離】
50μm～55mm
【最大サンプリングデータ数】
60,000 点
タワー
【サンプリングレート】 300 点／秒
【測定時間】
3～200 秒
ミラー
触針
【触針圧】 1～15mg
【触針半径】
12.5μm 、2μm 、0.2μm
(※通常は 12.5μm が取り付けてあります。)
XY ステージ
【ステージ移動範囲】
X：±50mm 、Y：+75mm
、－25mm 、θ：360°
【最大サンプリング厚】 85mm
【最大サンプリング重量】 3.0kg
図 3．本体測定部の構成
(※サンプルを測定可動範囲中央に設置し、かつその場所を測定した場合)
【ズームカメラ可変域】 0.78mm～4.67mm (モニター上では 80 倍～514 倍)
圧力調整ツマミ
3．装置の立ち上げ
① 圧縮空気のコックを開ける。
② 装置後方にあるレギュレータでエアー式除振台に送る圧縮空気の圧
力を調整する(図 4)。
(※ 除振台の圧力設定範囲は 0.3～0.7MPa です。通常は 0.4MPa に設定
して使用してください。)
③ PC 本体横のテーブルタップのスイッチを入れる(図 5)。
図 4. レギュレータ
④ PC 本体を起動する。
⑤ 装置本体の電源(|)を入れる(図 6)。
⑥ デスクトップ上の「Dektak アイコン
」を
クリックしてソフトウェアを起動する。
図 5. テーブルタップ
4．試料の取り付け、位置合わせ
① 触針に触れないように注意をして試料をステージ中央に置く。
② メニューバーの「Tower Down アイコン
図 6. 装置本体電源
」でタワーと触針を試料表面に降下させる。
( ※試料表面上に触針が下りていない時はメニューバーの「Abort アイコン
下を中止し「Tower UP アイコン
」によりタワーを上昇させてから、試料の位置を再調整
する。調整後に再度「Tower Down アイコン
③ 「Tower Down アイコン
」でタワーの降
」をクリックしてタワーと触針を降下させる。)
」はタワーが降下した後、触針が試料表面に一度接触してから
離れる（図 7)。
④ PC スクリーンの試料像の明るさはメニューバーの「Illumination アイコン
」で調整。
（キーボード↓↑でも調整可能。
）
⑤ 測定したい試料位置(※スキャン方向(図 7)に注意)に XY の微調整ノブで調整する(図 8)。ス
テージ天板を回転させて回転角θを調整する。
（※ステージを大きく移動させる時は「Tower Up アイコン
」でタワーを上昇させてから
XY 調整ツマミで調整する。調整後に再度「Tower Down アイコン
スキャン方向
天板回転
Y
触針
反射像
」をクリックする。）
Y 調整ツマミ
X 微調整ノブ
X 調整ツマミ
X
Y
Y 微調整ノブ
X
図 7．触針接触後の画像
図 8．XY ステージ(正面図)
5．ズームカメラ、ミラーの調整
① メニューバーの
「Stylus Down アイコン
」
をクリックして試料表面に触針を接触させる。
② ズームカメラの焦点が触針先端と合うように焦点リングと倍率を調整する(図 9)。
③ 触針とスタイラスレチクルの中心が合っていることを確認する(図 10)。合っていない場合は
ミラーのダイヤルネジ(図 11)を回してスタイラスレチクルの中心が触針先端に合うように調
整する。
④ メニューバーの「Stylus Up アイコン
」をクリックして触針を試料表面から離す。
⑤ スタイラスレチクルの中心が計測開始点となる。再度、XY の微調整ノブ(図 8)で計測開始点
の位置合わせをする。
スキャン方向
触針
反射像
倍率調整
焦点リング
スタイラスレチクル
Y
X
図 9．ズームカメラ
図 10．触針の接触とスタイラスレチクルの位置合わせ
６．PC プログラムの設定
① メニューバーの「Scan Routines アイコン
ミラー
」を
選択する。
②“Scan Parameters”中の項目をクリックして測定
ダイヤルネジ
条件のダイアログボックスを表示する(図 12)。
（どの項目をクリックしても同じダイアログボッ
図 11．ミラーの調整
クスが開く。
）
③“Stylus Type”は使用している触針を選択する。
（※先端径 0.2μm の触針を使用する場合は、技術
職員に触針の交換を依頼すること。
）
④“Length(測定距離)”、
“Duration (測定時間)”を
代入する。
（この条件から“Resolution(水平分解
能)”がデータ点間ごとの間隔を表示する。
）
⑤“Scan Type”は Standard Scan を選択する。
⑥“Stylus Force(触針圧)”を 1～15mg で選択する。
（※SiO2 等の硬い膜は 15mg 程度。柔らかい膜は触針圧
を小さくした方が良い。
）
⑦“Means Range(測定範囲)”で垂直方向の測定範囲
図 12．測定条件ダイアログボックス
を選択する。
⑧“Profile”を測定したい形状に応じて選択する。
⑨“Apply”ボタンを押した後に“OK”ボタンを押して設定完了。
7．測定
① 風防ケースの扉を閉める。
② メニューバーの「Run Scan Routine アイコン
」
をクリックすると測定を開始する。
傾斜している
（※ 測定開始位置を確認する場合は、メニューバーの
「Sample Positioning アイコン
」で画面を切り替
える。
）
③ 測定中にプロットラインが傾いている時は試料が
傾斜している (図 13)。メニューバーの「Abort アイ
コン
図 13．プロットの傾斜
」をクリックしてスキャンを中止する。
⇒ 傾斜がある場合は次項目【8．試料の水平位置の調整】へ。
⇒ 傾斜がない場合は【9．データ解析】へ。
8．試料の水平位置の調整
① 図 13 のように、プロットラインが左下がりに傾斜している場合は水平調整ダイヤル(図 14)
を左方向に回す。右下がりに傾斜している場合は右方向に回す(図 15)。
② 再度、前項目【7．測定】に戻り、測定を開始する。
水平調整ダイヤル
左方向
右方向
図 15．ダイヤルの調整方向
図 14．水平方向の調整
9．データ解析
9-1 水平調整
① 測定終了後に測定データが表示される(図 16.(a))。
② R カーソルと M カーソルを水平にする場所に移動する。水平にする基準線の範囲をカーソ
ルのバンド幅を変えて調整する。カーソルのバンド幅はカーソル下の矢印
，
をドラ
ッグして変更する(図 16. (b))。
③ メニューバー上の「Level アイコン
」を選択し、測定データの水平合わせを行う。
この時、測定データは R カーソルおよび M カーソルと基準線の交点がゼロ点となる。(図
16．(c))
バンド幅
R カーソル
M カーソル
バンド幅の調整
基準線とする位置
(a) 測定データ
(b) 水平調整のためのカーソル位置調整
ゼロ点となる
(c) 水平調整後の計測データ
図 16．測定データの水平調整
9-2．解析機能の実行
① R カーソルと M カーソルを使用し測定で得られたデータの解析を行う。各カーソルを解析
したい位置に移動する。⇒次項「カーソル位置の調整例」を参照。
(※バンド幅をクリアするには「ツールバーの“Plot”」もしくは「グラフ上で右クリック」か
ら“Clear Bands”を選択する。
）
② メニューバーの「Display Analytical Function アイコン
」をクリックする。解析パラメ
ータにチェックを入れ“Compute”ボタンを押す。
(※ 各解析パラメータの説明はマニュアル Page6-1｢解析機能｣を参照してください。)
③ 計測データ画面の項目“Analytical Result”に解析結果が表示される(図 17)。
【カーソル位置の調整例】
① 平均粗さ、うねり、スロープ等の例：R カーソル、M カーソル間の測定データから解析結果
を表示する(図 17．(a))。
② 平均段差解析の例：各カーソルのバンド幅はバンド幅中の測定データの平均高さを算出する。
バンド幅がなくても平均段差の表示は可能である。目的に応じて、バンド幅を変更し R カーソル
のバンド幅中の測定データの平均高さと M カーソルのバンド幅中の測定データの平均高さから
平均段差を求めるとよい。(図 17．(b))
R カーソル
M カーソル
解析対象とする
平均段差
測定データの範囲
解析結果の表示
(Anatical Result)
(b) 平均段差
(a)平均粗さ、うねり、スロープ等
図 17．解析範囲のカーソル位置調整の例
9-3．その他の機能
◇ゼロ点の再設定◇
R カーソルをゼロ点にする場所に移動する。「ツールバーの“Plot”」もしくは「グラフ上
で右クリック」から“Zero”を選択してゼロ点を設定する。
◇計測データの拡大◇
左クリックしながら拡大箇所を指定する。「ツールバーの“Plot”
」もしくは「グラフ上で
右クリック」から“Replot”を選択すると元に戻る。
10．データの保存
①“File”から Save As を選択し名前を付けて保存する。
② メニューバーの「Export アイコン
」はデータをテキスト形式に変換できる。
11．終了
①
メニューバーの「Tower UP アイコン
②
触針に触れないように注意をして試料を取り出す。
」をクリックしてタワーを上昇させる。
③ “File”から Dektak ソフトウェアを終了する。
④
装置本体の電源(O)を落とす(図 6)。
⑤
P C をシャットダウンする。
⑥
テーブルタップの電源を落とす(図 5)。
⑦
圧縮空気のコックを閉じる。
⑧
使用記録簿に記入する。
12．その他
・触針の交換は技術職員が行ないますので、半導体 MEMS プロセス技術センターまで連絡して
ください。
・不具合や故障があった場合は、半導体 MEMS プロセス技術センターまで連絡してください。
【担当者】技術部半導体 MEMS プロセス技術センター
技術職員西岡國生
所在地：R2-A 棟 203 号室
内線番号：5074