JP2649475B2 - 測定精度校正用標準試料とその製造方法 - Google Patents
測定精度校正用標準試料とその製造方法Info
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- JP2649475B2 JP2649475B2 JP5128400A JP12840093A JP2649475B2 JP 2649475 B2 JP2649475 B2 JP 2649475B2 JP 5128400 A JP5128400 A JP 5128400A JP 12840093 A JP12840093 A JP 12840093A JP 2649475 B2 JP2649475 B2 JP 2649475B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、走査トンネル顕微
鏡、原子間力顕微鏡の測定精度の校正を目的とする標準
試料とその製造方法に係り、シリコン単結晶ウェハを９
００〜１２００℃の水素雰囲気高温熱処理を行って原子
ステップを形成し、水平方向は１×１０-9〜１×１０-6
ｍオーダー、垂直方向は１×１０-10ｍオーダーの原子
ステップを有する測定精度校正用標準試料とその製造方
法に関する。
鏡、原子間力顕微鏡の測定精度の校正を目的とする標準
試料とその製造方法に係り、シリコン単結晶ウェハを９
００〜１２００℃の水素雰囲気高温熱処理を行って原子
ステップを形成し、水平方向は１×１０-9〜１×１０-6
ｍオーダー、垂直方向は１×１０-10ｍオーダーの原子
ステップを有する測定精度校正用標準試料とその製造方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】シリコンウェハをはじめとする１×１０
-9オーダーあるいはそれ以下の表面凹凸あるいは形状を
測定する装置、例えば、走査トンネル顕微鏡、原子間力
顕微鏡（以下ＡＦＭ（Ａｔｏｍｉｃ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉ
ｃｒｏｓｃｏｐｅ）という）においては、その測定精度
を高めるために、高さおよび水平方向の校正に用いる標
準試料が準備されている。
-9オーダーあるいはそれ以下の表面凹凸あるいは形状を
測定する装置、例えば、走査トンネル顕微鏡、原子間力
顕微鏡（以下ＡＦＭ（Ａｔｏｍｉｃ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉ
ｃｒｏｓｃｏｐｅ）という）においては、その測定精度
を高めるために、高さおよび水平方向の校正に用いる標
準試料が準備されている。
【０００３】例えばＡＦＭの校正用標準試料は、シリコ
ンウェハ上にリソグラフィー技術を用いてラインアンド
スペースを作製したものがほとんどであり、そのスケー
ルは水平方向１×１０-6ｍ以上、高さは低くても１×１
０-8ｍオーダーである。すなわち、（１．２×１０-2）
ｍ×（８．０×１０-3）ｍの基板を用いて、（２．７×
１０-4）ｍ×（２．７×１０-4）ｍのチップにグリット
パターンが形成されるが、グリットピッチとして３×１
０-6ｍ、１．０×１０-5ｍ、２．０×１０-5ｍの３種の
ピッチからなり、段差としては１．０×１０-7ｍ、４．
０×１０-8ｍ、１．８×１０-8ｍが設定された測定精度
校正用標準試料が提案されている。
ンウェハ上にリソグラフィー技術を用いてラインアンド
スペースを作製したものがほとんどであり、そのスケー
ルは水平方向１×１０-6ｍ以上、高さは低くても１×１
０-8ｍオーダーである。すなわち、（１．２×１０-2）
ｍ×（８．０×１０-3）ｍの基板を用いて、（２．７×
１０-4）ｍ×（２．７×１０-4）ｍのチップにグリット
パターンが形成されるが、グリットピッチとして３×１
０-6ｍ、１．０×１０-5ｍ、２．０×１０-5ｍの３種の
ピッチからなり、段差としては１．０×１０-7ｍ、４．
０×１０-8ｍ、１．８×１０-8ｍが設定された測定精度
校正用標準試料が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】現状のＡＦＭ校正用標
準試料は、水平方向は１．０×１０-6ｍ以上、垂直方向
は数×１０-7ｍ以上であるが、シリコン単結晶ウェハの
マイクロラフネス測定などのナノメートル（ｎｍ，１×
１０-9ｍ）あるいはオングストローム（Å，１×１０
-10ｍ）オーダーの表面形状を測定する場合、現状の校
正用標準試料を用いると、その最小レンジが測定レンジ
の数倍〜数百倍のスケールであるため、測定値の定量性
には影響があると考えられる。
準試料は、水平方向は１．０×１０-6ｍ以上、垂直方向
は数×１０-7ｍ以上であるが、シリコン単結晶ウェハの
マイクロラフネス測定などのナノメートル（ｎｍ，１×
１０-9ｍ）あるいはオングストローム（Å，１×１０
-10ｍ）オーダーの表面形状を測定する場合、現状の校
正用標準試料を用いると、その最小レンジが測定レンジ
の数倍〜数百倍のスケールであるため、測定値の定量性
には影響があると考えられる。
【０００５】この発明は、現状のＡＦＭ校正用標準試料
の精度に鑑み、水平方向は１×１０-9〜１×１０-6ｍオ
ーダー、垂直方向は１×１０-10ｍオーダーの原子ステ
ップを有する測定精度校正用標準試料の提供と、該原子
ステップオーダーの標準試料を容易に製造できる製造方
法の提供を目的としている。
の精度に鑑み、水平方向は１×１０-9〜１×１０-6ｍオ
ーダー、垂直方向は１×１０-10ｍオーダーの原子ステ
ップを有する測定精度校正用標準試料の提供と、該原子
ステップオーダーの標準試料を容易に製造できる製造方
法の提供を目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】発明者らは水平方向１×
１０-9〜１×１０-6ｍオーダー、垂直方向は１×１０
-10ｍオーダーの原子ステップを有する測定精度校正用
標準試料を目的に種々検討した結果、シリコン単結晶ウ
ェハ表面に形成される原子ステップが、ＡＦＭ用の水平
方向１×１０-9ｍ〜１×１０-6ｍオーダーの、垂直方向
は１×１０-10ｍオーダーの校正用標準試料として適用
できることを知見し、またその作製方法として水素高温
熱処理することにより製造できることを知見し、この発
明を完成した。
１０-9〜１×１０-6ｍオーダー、垂直方向は１×１０
-10ｍオーダーの原子ステップを有する測定精度校正用
標準試料を目的に種々検討した結果、シリコン単結晶ウ
ェハ表面に形成される原子ステップが、ＡＦＭ用の水平
方向１×１０-9ｍ〜１×１０-6ｍオーダーの、垂直方向
は１×１０-10ｍオーダーの校正用標準試料として適用
できることを知見し、またその作製方法として水素高温
熱処理することにより製造できることを知見し、この発
明を完成した。
【０００７】詳述すると、シリコン単結晶ウェハを、９
００〜１２００℃の水素雰囲気高温熱処理を行うことに
より、その表面に水平方向は使用した基板結晶の主表面
の傾斜角度に依存した１×１０-9〜１×１０-6ｍオーダ
ー幅のテラスが、垂直方向には＜１１１＞基板では３．
１×１０-10ｍの単原子ステップが、＜１００＞基板で
は主として１．３５×１０-10ｍの単原子ステップ、あ
るいは２．７×１０-10ｍの２原子ステップが形成され
ることを見い出した。水素雰囲気高温熱処理の作用は、
高温水素雰囲気での表面エッチング作用と、高温熱処理
による表面再配列作用とにより原子ステップが形成され
るものと考えられる。この作用は、超高真空中高温加熱
処理では同様の効果が得られるものの、大気圧での水素
以外の気体中では今の所、画期的な効果はみられていな
い。
００〜１２００℃の水素雰囲気高温熱処理を行うことに
より、その表面に水平方向は使用した基板結晶の主表面
の傾斜角度に依存した１×１０-9〜１×１０-6ｍオーダ
ー幅のテラスが、垂直方向には＜１１１＞基板では３．
１×１０-10ｍの単原子ステップが、＜１００＞基板で
は主として１．３５×１０-10ｍの単原子ステップ、あ
るいは２．７×１０-10ｍの２原子ステップが形成され
ることを見い出した。水素雰囲気高温熱処理の作用は、
高温水素雰囲気での表面エッチング作用と、高温熱処理
による表面再配列作用とにより原子ステップが形成され
るものと考えられる。この作用は、超高真空中高温加熱
処理では同様の効果が得られるものの、大気圧での水素
以外の気体中では今の所、画期的な効果はみられていな
い。
【０００８】すなわち、この発明は、シリコン単結晶ウ
ェハ主表面に水平方向に当該基板結晶傾斜角度に依存す
る傾斜面テラスが形成され、垂直方向に単原子ステップ
あるいは２原子ステップが形成されたことを特徴とする
測定精度校正用標準試料である。また、この発明は、上
記の構成において、ラインアンドスペースあるいはグリ
ッドパターンが形成されていることを特徴とする測定精
度校正用標準試料である。
ェハ主表面に水平方向に当該基板結晶傾斜角度に依存す
る傾斜面テラスが形成され、垂直方向に単原子ステップ
あるいは２原子ステップが形成されたことを特徴とする
測定精度校正用標準試料である。また、この発明は、上
記の構成において、ラインアンドスペースあるいはグリ
ッドパターンが形成されていることを特徴とする測定精
度校正用標準試料である。
【０００９】この発明において、使用するシリコン単結
晶ウェハは、＜１１１＞または＜１００＞基板を用いる
が、これは図１に示すごとく基板結晶角度と原子ステッ
プ間隔との関係から、その表面に形成される原子ステッ
プ間隔が、目的の測定エリアよりも小さくなるような基
板の傾斜角度を選択することにより、水素高温熱処理に
て表面に原子ステップを形成した際に、所定の原子ステ
ップ間隔を形成できることによる。この発明の方法によ
り作製された標準試料を用いることにより、水平方向に
１×１０-9ｍ〜１×１０-6ｍオーダー、垂直方向に１×
１０-10ｍオーダーの校正が可能となり、マイクロラフ
ネス等の表面形状測定精度向上に貢献する。
晶ウェハは、＜１１１＞または＜１００＞基板を用いる
が、これは図１に示すごとく基板結晶角度と原子ステッ
プ間隔との関係から、その表面に形成される原子ステッ
プ間隔が、目的の測定エリアよりも小さくなるような基
板の傾斜角度を選択することにより、水素高温熱処理に
て表面に原子ステップを形成した際に、所定の原子ステ
ップ間隔を形成できることによる。この発明の方法によ
り作製された標準試料を用いることにより、水平方向に
１×１０-9ｍ〜１×１０-6ｍオーダー、垂直方向に１×
１０-10ｍオーダーの校正が可能となり、マイクロラフ
ネス等の表面形状測定精度向上に貢献する。
【００１０】また、この発明は、校正用標準試料用基板
に、｛１１１｝面に近い主表面をもち、該主表面が主表
面に直交する＜１１１＞軸に対し主表面と平行な＜１１
０＞方向に角度θ、主表面と平行でかつ＜１１０＞方向
と直交する＜１１２＞方向に角度φだけ傾斜し、該φ、
θが０＜φ≦４．０°、かつθはφよりも小さな傾斜角
度の範囲内にあるシリコン単結晶ウェハを用い、予めフ
ォトリソグラフィー技術を用いて、１×１０-7ｍないし
は１×１０-6ｍオーダーのラインアンドスペースあるい
はグリッドパターンを作製したことを特徴とする測定精
度校正用標準試料を提案する。
に、｛１１１｝面に近い主表面をもち、該主表面が主表
面に直交する＜１１１＞軸に対し主表面と平行な＜１１
０＞方向に角度θ、主表面と平行でかつ＜１１０＞方向
と直交する＜１１２＞方向に角度φだけ傾斜し、該φ、
θが０＜φ≦４．０°、かつθはφよりも小さな傾斜角
度の範囲内にあるシリコン単結晶ウェハを用い、予めフ
ォトリソグラフィー技術を用いて、１×１０-7ｍないし
は１×１０-6ｍオーダーのラインアンドスペースあるい
はグリッドパターンを作製したことを特徴とする測定精
度校正用標準試料を提案する。
【００１１】上記の構成において、主表面が主表面に直
交する＜１１１＞軸に対し主表面と平行な＜１１０＞方
向の傾斜角度θを、φより小さい傾斜角度とした理由
は、テラス幅を正確に算出するために、一方向のみの傾
斜にする必要があるためであり、特に０．０°が望まし
い。また、主表面と平行でかつ＜１１０＞方向と直交す
る＜１１２＞方向の傾斜角度φを４．０°以下とした理
由は、４．０°を超えるとステップ間隔が５×１０-9ｍ
以下となり、実用上不要で、また測定そのものが困難と
なるためであるが、角度φが０°の場合は、理論上、表
面に原子ステップが存在しない。実際には、測定誤差・
加工精度の問題から０．０°の加工は困難である。従っ
て、０＜φ≦４．０°とする。
交する＜１１１＞軸に対し主表面と平行な＜１１０＞方
向の傾斜角度θを、φより小さい傾斜角度とした理由
は、テラス幅を正確に算出するために、一方向のみの傾
斜にする必要があるためであり、特に０．０°が望まし
い。また、主表面と平行でかつ＜１１０＞方向と直交す
る＜１１２＞方向の傾斜角度φを４．０°以下とした理
由は、４．０°を超えるとステップ間隔が５×１０-9ｍ
以下となり、実用上不要で、また測定そのものが困難と
なるためであるが、角度φが０°の場合は、理論上、表
面に原子ステップが存在しない。実際には、測定誤差・
加工精度の問題から０．０°の加工は困難である。従っ
て、０＜φ≦４．０°とする。
【００１２】さらに、この発明は、校正用標準試料用基
板に、｛１００｝面に近い主表面をもち、該主表面が主
表面に直交する＜１００＞軸に対し主表面と平行な＜１
１０＞方向に角度θ、主表面と平行でかつ前記＜１１０
＞方向と直交する＜１１０＞方向に角度φだけ傾斜し、
該θ、φが０＜θ≦４．０°かつ傾斜角度φをθより小
さな傾斜角度、または０≦φ≦４．０°かつ傾斜角度θ
をφより小さな傾斜角度の範囲内にあるシリコン単結晶
ウェハを用い、予めフォトリソグラフィー技術を用いて
１×１０-7ｍないしは１×１０-6ｍオーダーのラインア
ンドスペースあるいはグリッドパターンを作製したこと
を特徴とする測定精度校正用標準試料を提案する。
板に、｛１００｝面に近い主表面をもち、該主表面が主
表面に直交する＜１００＞軸に対し主表面と平行な＜１
１０＞方向に角度θ、主表面と平行でかつ前記＜１１０
＞方向と直交する＜１１０＞方向に角度φだけ傾斜し、
該θ、φが０＜θ≦４．０°かつ傾斜角度φをθより小
さな傾斜角度、または０≦φ≦４．０°かつ傾斜角度θ
をφより小さな傾斜角度の範囲内にあるシリコン単結晶
ウェハを用い、予めフォトリソグラフィー技術を用いて
１×１０-7ｍないしは１×１０-6ｍオーダーのラインア
ンドスペースあるいはグリッドパターンを作製したこと
を特徴とする測定精度校正用標準試料を提案する。
【００１３】上記の構成において、主表面が主表面に直
交する＜１００＞軸に対し主表面と平行な＜１１０＞方
向の傾斜角度θを、４．０°以下とした理由は、４．０
°を超える傾斜角になると、ステップ間隔は５×１０-9
ｍ以下となり、実用上不要であり、測定そのものが困難
となるためである。また、主表面と平行でかつ前記＜１
１０＞方向と直交する＜１１０＞方向の傾斜角度φをθ
より小さな傾斜角度とした理由は、テラス幅を正確に算
出するためには、一方向のみの傾斜にする必要があるた
めであり、特に０．０°が望ましい。さらに、主表面が
主表面に直交する＜１００＞軸に対し主表面と平行な＜
１１０＞方向の傾斜角度θをφより小さな傾斜角度にし
た理由は、テラス幅を正確に算出するためには、一方向
のみの傾斜にする必要があるためであり、特に０．０°
が望ましい。また、主表面と平行でかつ前記＜１１０＞
方向と直交する＜１１０＞方向の傾斜角度φを４．０°
以下とした理由は、４．０°を超える傾斜角になると、
ステップ間隔は１×１０-9ｍ以下となり、実用上必要が
ないこと、および測定が困難となるためである。
交する＜１００＞軸に対し主表面と平行な＜１１０＞方
向の傾斜角度θを、４．０°以下とした理由は、４．０
°を超える傾斜角になると、ステップ間隔は５×１０-9
ｍ以下となり、実用上不要であり、測定そのものが困難
となるためである。また、主表面と平行でかつ前記＜１
１０＞方向と直交する＜１１０＞方向の傾斜角度φをθ
より小さな傾斜角度とした理由は、テラス幅を正確に算
出するためには、一方向のみの傾斜にする必要があるた
めであり、特に０．０°が望ましい。さらに、主表面が
主表面に直交する＜１００＞軸に対し主表面と平行な＜
１１０＞方向の傾斜角度θをφより小さな傾斜角度にし
た理由は、テラス幅を正確に算出するためには、一方向
のみの傾斜にする必要があるためであり、特に０．０°
が望ましい。また、主表面と平行でかつ前記＜１１０＞
方向と直交する＜１１０＞方向の傾斜角度φを４．０°
以下とした理由は、４．０°を超える傾斜角になると、
ステップ間隔は１×１０-9ｍ以下となり、実用上必要が
ないこと、および測定が困難となるためである。
【００１４】この発明において、ラインアンドスペース
あるいはグリッドパターンを形成するためのフォトリソ
グラフィー技術は、公知の酸化膜形成→レジスト塗布→
パターニング→エッチング→レジスト除去の工程などが
適宜選定できる。この発明の特徴である水素高温熱処理
とは、９００〜１２００℃の温度において５分以上、水
素雰囲気で熱処理する工程であり、ここで、水素雰囲気
とは、窒素、酸素、二酸化炭素、水分等のガス濃度がｐ
ｐｍオーダー以下の大気圧あるいは減圧状態であり、水
素ガスによって炉内が常に置換されている状態を言う。
処理温度は、９００℃以下の状態では基板表面の自然酸
化膜除去効果が小さく処理時間が長くなり実用的ではな
く、可能な限り高温が望ましい。しかし、一般的な炉の
耐熱温度が１２００℃のため、９００℃〜１２００℃が
好ましい。保持時間として、原子ステップを形成させる
には基板表面に自然酸化膜のない状態であれば秒単位の
保持時間で可能であり、ＨＦ等で自然酸化膜除去後に水
素高温処理を行えば、処理時間の短縮は可能である。し
かしながら酸化膜によるパターン形成基板や自然酸化膜
の形成されている通常の基板では、その除去を含め、安
定して原子ステップを形成するためは少なくとも５分が
必要である。ラインアンドスペースあるいはグリッドパ
ターンを形成したのち、水素雰囲気高温熱処理すること
により、基板表面とパターンの両方に原子ステップを形
成することができる。
あるいはグリッドパターンを形成するためのフォトリソ
グラフィー技術は、公知の酸化膜形成→レジスト塗布→
パターニング→エッチング→レジスト除去の工程などが
適宜選定できる。この発明の特徴である水素高温熱処理
とは、９００〜１２００℃の温度において５分以上、水
素雰囲気で熱処理する工程であり、ここで、水素雰囲気
とは、窒素、酸素、二酸化炭素、水分等のガス濃度がｐ
ｐｍオーダー以下の大気圧あるいは減圧状態であり、水
素ガスによって炉内が常に置換されている状態を言う。
処理温度は、９００℃以下の状態では基板表面の自然酸
化膜除去効果が小さく処理時間が長くなり実用的ではな
く、可能な限り高温が望ましい。しかし、一般的な炉の
耐熱温度が１２００℃のため、９００℃〜１２００℃が
好ましい。保持時間として、原子ステップを形成させる
には基板表面に自然酸化膜のない状態であれば秒単位の
保持時間で可能であり、ＨＦ等で自然酸化膜除去後に水
素高温処理を行えば、処理時間の短縮は可能である。し
かしながら酸化膜によるパターン形成基板や自然酸化膜
の形成されている通常の基板では、その除去を含め、安
定して原子ステップを形成するためは少なくとも５分が
必要である。ラインアンドスペースあるいはグリッドパ
ターンを形成したのち、水素雰囲気高温熱処理すること
により、基板表面とパターンの両方に原子ステップを形
成することができる。
【００１５】
【作用】この発明は、シリコン単結晶ウェハの＜１１１
＞または＜１００＞基板を用いて、水素高温熱処理にて
表面に原子ステップを形成するが、これは図１の基板結
晶角度と原子ステップ間隔との関係から、その表面に形
成される原子ステップ間隔が、目的の測定エリアよりも
小さくなるような基板の傾斜角度を選択することによ
り、任意の原子ステップ間隔を形成できることを特徴と
し、この発明の方法により作製された標準試料を用いる
ことにより、水平方向は１×１０-9ｍ〜１×１０-6ｍオ
ーダー、垂直方向は１×１０-10ｍオーダーの校正が可
能となり、マイクロラフネス等の表面形状測定精度向上
に貢献する。
＞または＜１００＞基板を用いて、水素高温熱処理にて
表面に原子ステップを形成するが、これは図１の基板結
晶角度と原子ステップ間隔との関係から、その表面に形
成される原子ステップ間隔が、目的の測定エリアよりも
小さくなるような基板の傾斜角度を選択することによ
り、任意の原子ステップ間隔を形成できることを特徴と
し、この発明の方法により作製された標準試料を用いる
ことにより、水平方向は１×１０-9ｍ〜１×１０-6ｍオ
ーダー、垂直方向は１×１０-10ｍオーダーの校正が可
能となり、マイクロラフネス等の表面形状測定精度向上
に貢献する。
【００１６】
【実施例】実施例１ 微傾斜角度（４°以下）の面方位＜１００＞あるいは＜
１１１＞のシリコン基板１を図３に示す酸化膜形成→レ
ジスト塗布→パターニング→エッチング→レジスト除去
の一般的なフォトリソグラフィー技術により、ラインア
ンドスペースあるいはグリッドパターンを形成する。こ
の場合の垂直方向高さは形成する熱酸化時間あるいは酸
化膜剥離時間による酸化膜厚の制御により決定される。
シリコン酸化膜（ＳｉＯ2）２によりパターニングされ
たシリコンウェハを１１００℃の温度で１０分間水素雰
囲気高温熱処理することにより（図３のｆ）、図２、図
５に示すごとく酸化膜でカバーされていないシリコン表
面３に原子ステップ４が形成される。また、この原子ス
テップの間隔と＜１００＞基板傾斜角度との関係を図１
に示す。このような作製方法により、高さ方向は１×１
０-8ｍ〜１×１０-7ｍ、水平方向は１×１０-6ｍオーダ
ーのラインアンドスペースの凹部に、水平方向は１×１
０-9〜１×１０-6ｍオーダー、垂直方向は１×１０-10
ｍオーダーの原子ステップが存在する標準試料が形成で
きる。
１１１＞のシリコン基板１を図３に示す酸化膜形成→レ
ジスト塗布→パターニング→エッチング→レジスト除去
の一般的なフォトリソグラフィー技術により、ラインア
ンドスペースあるいはグリッドパターンを形成する。こ
の場合の垂直方向高さは形成する熱酸化時間あるいは酸
化膜剥離時間による酸化膜厚の制御により決定される。
シリコン酸化膜（ＳｉＯ2）２によりパターニングされ
たシリコンウェハを１１００℃の温度で１０分間水素雰
囲気高温熱処理することにより（図３のｆ）、図２、図
５に示すごとく酸化膜でカバーされていないシリコン表
面３に原子ステップ４が形成される。また、この原子ス
テップの間隔と＜１００＞基板傾斜角度との関係を図１
に示す。このような作製方法により、高さ方向は１×１
０-8ｍ〜１×１０-7ｍ、水平方向は１×１０-6ｍオーダ
ーのラインアンドスペースの凹部に、水平方向は１×１
０-9〜１×１０-6ｍオーダー、垂直方向は１×１０-10
ｍオーダーの原子ステップが存在する標準試料が形成で
きる。
【００１７】実施例２ 図４に示すように、酸化膜形成→レジスト塗布→パター
ニング→エッチング→レジスト除去の工程後、シリコン
酸化膜２のラインアンドスペース形成後、ＳＣ１（ＮＨ
4ＯＨ／Ｈ2Ｏ2／Ｈ2Ｏ）洗浄あるいはアルカリ洗浄など
によりシリコン部分を１×１０-9ｍ〜１×１０-7 ｍエッ
チングした後、酸化膜パターンを除去する（図４の
ｆ）。その後水素アニール（１１００℃×１０分）によ
り原子ステップ４を形成する（図４のｇ）。この場合、
図６に示すごとく原子ステップ４はラインアンドスペー
スの両方の表面に形成されている。
ニング→エッチング→レジスト除去の工程後、シリコン
酸化膜２のラインアンドスペース形成後、ＳＣ１（ＮＨ
4ＯＨ／Ｈ2Ｏ2／Ｈ2Ｏ）洗浄あるいはアルカリ洗浄など
によりシリコン部分を１×１０-9ｍ〜１×１０-7 ｍエッ
チングした後、酸化膜パターンを除去する（図４の
ｆ）。その後水素アニール（１１００℃×１０分）によ
り原子ステップ４を形成する（図４のｇ）。この場合、
図６に示すごとく原子ステップ４はラインアンドスペー
スの両方の表面に形成されている。
【００１８】
【発明の効果】現在一般的に用いられている水平方向は
１×１０-6ｍオーダー、垂直方向は１×１０-7ｍ以上の
標準試料を用いた校正では、シリコンウェハのような１
×１０-10 ｍオーダーの表面形状測定における精度の補
償にはなり難い。しかしながら、以上詳述したような原
子ステップを有するこの発明による標準試料を用いるこ
とにより、１×１０-10ｍオーダーの測定に対する校正
を精度良く行うことができ、また、この発明は再現性よ
く原子ステップを有する標準試料を量産することがで
き、その工業的価値は極めて大きいものである。
１×１０-6ｍオーダー、垂直方向は１×１０-7ｍ以上の
標準試料を用いた校正では、シリコンウェハのような１
×１０-10 ｍオーダーの表面形状測定における精度の補
償にはなり難い。しかしながら、以上詳述したような原
子ステップを有するこの発明による標準試料を用いるこ
とにより、１×１０-10ｍオーダーの測定に対する校正
を精度良く行うことができ、また、この発明は再現性よ
く原子ステップを有する標準試料を量産することがで
き、その工業的価値は極めて大きいものである。
【図１】＜１１１＞および＜１００＞基板結晶傾斜角度
と原子ステップ間隔を示す特性図である。
と原子ステップ間隔を示す特性図である。
【図２】シリコンウェハ＜１１１＞面の原子ステップの
形成状態を示す斜視説明図である。
形成状態を示す斜視説明図である。
【図３】ａ〜ｆは標準試料作製の工程を示す説明図であ
る。
る。
【図４】ａ〜ｇは標準試料作製の工程を示す説明図であ
る。
る。
【図５】図３ｆの拡大説明図である。
【図６】図４ｇの拡大説明図である。
１ シリコン基板 ２ シリコン酸化膜 ３ シリコン表面 ４ 原子ステップ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−34513（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−368767（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−58753（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−155156（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−218870（ＪＰ，Ａ) ＪＡＰＮＥＳＥ ＪＯＵＲＮＡＬ Ｏ Ｆ ＡＰＰＬＩＥＤ ＰＨＹＳＩＣＳ, 29〜12！（1990）（日本）Ｙ．ＨＯＭＭ Ａ，Ｒ．Ｊ．ＭＣＣＥＬＬＡＮＤ，Ｈ. ＨＩＢＩＮＯ，ＰＰ．Ｌ2254−Ｌ2256
Claims (4)
- 【請求項１】 ｛１１１｝面に近い主表面をもち、該主
表面が主表面に直交する＜１１１＞軸に対し主表面と平
行な＜１１０＞方向に角度θ、主表面と平行でかつ＜１
１０＞方向と直交する＜１１２＞方向に角度φだけ傾斜
し、該φ、θが０＜φ≦４．０°、かつθはφよりも小
さな傾斜角度の範囲内にあるシリコン単結晶ウェハ主表
面に水平方向に当該基板結晶傾斜角度に依存する傾斜面
テラスが形成され、垂直方向に単原子ステップが形成さ
れたことを特徴とする測定精度校正用標準試料。 - 【請求項２】 ｛１００｝面に近い主表面をもち、該主
表面が主表面に直交する＜１００＞軸に対し主表面と平
行な＜１１０＞方向に角度θ、主表面と平行でかつ前記
＜１１０＞方向と直交する＜１１０＞方向に角度φだけ
傾斜し、該θ、φが０＜θ≦４．０°かつ傾斜角度φを
θより小さな傾斜角度、または０≦φ≦４．０°かつ傾
斜角度θをφより小さな傾斜角度の範囲内にあるシリコ
ン単結晶ウェハ主表面に水平方向に当該基板結晶傾斜角
度に依存する傾斜面テラスが形成され、垂直方向に単原
子ステップまたは２原子ステップが形成されたことを特
徴とする測定精度校正用標準試料。 - 【請求項３】 ラインアンドスペースあるいはグリッド
パターンが形成されていることを特徴とする請求項１ま
たは請求項２記載の測定精度校正用標準試料。 - 【請求項４】 微傾斜角度の＜１１１＞あるいは＜１０
０＞シリコン単結晶ウェハに、９００℃以上の温度にお
いて水素雰囲気による高温熱処理を行うことにより、シ
リコン単結晶ウェハ表面に水平方向に当該基板結晶傾斜
角度に依存する傾斜面テラスを形成させ、垂直方向に単
原子ステップあるいは２原子ステップを形成させること
を特徴とする測定精度校正用標準試料の製造方法。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP5128400A JP2649475B2 (ja) | 1993-04-30 | 1993-04-30 | 測定精度校正用標準試料とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5128400A JP2649475B2 (ja) | 1993-04-30 | 1993-04-30 | 測定精度校正用標準試料とその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07176585A JPH07176585A (ja) | 1995-07-14 |
| JP2649475B2 true JP2649475B2 (ja) | 1997-09-03 |
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ID=14983864
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP5128400A Expired - Lifetime JP2649475B2 (ja) | 1993-04-30 | 1993-04-30 | 測定精度校正用標準試料とその製造方法 |
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|---|---|
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11549807B2 (en) | 2019-09-17 | 2023-01-10 | Kioxia Corporation | Substrate and method for calibration of measurement apparatus |
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| JP5071815B2 (ja) * | 2008-08-29 | 2012-11-14 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | ナノメートルスケールの計測標準試料およびナノメートルスケールの計測標準試料を用いた走査型顕微鏡の校正方法 |
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| JP6847283B2 (ja) * | 2020-02-18 | 2021-03-24 | 学校法人関西学院 | ＳｉＣ基板の評価方法 |
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|---|---|---|---|---|
| JPH0534513A (ja) * | 1991-07-29 | 1993-02-12 | Shimadzu Corp | 格子板の製造方法 |
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-
1993
- 1993-04-30 JP JP5128400A patent/JP2649475B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
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| ＪＡＰＮＥＳＥ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＡＰＰＬＩＥＤ ＰＨＹＳＩＣＳ，２９〜１２！（１９９０）（日本）Ｙ．ＨＯＭＭＡ，Ｒ．Ｊ．ＭＣＣＥＬＬＡＮＤ，Ｈ．ＨＩＢＩＮＯ，ＰＰ．Ｌ２２５４−Ｌ２２５６ |
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| US11549807B2 (en) | 2019-09-17 | 2023-01-10 | Kioxia Corporation | Substrate and method for calibration of measurement apparatus |
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|---|---|
| JPH07176585A (ja) | 1995-07-14 |
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