JP2705338B2 - 測長ｓｅｍ用基準サンプルの製造方法 - Google Patents
測長ｓｅｍ用基準サンプルの製造方法Info
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- JP2705338B2 JP2705338B2 JP3052381A JP5238191A JP2705338B2 JP 2705338 B2 JP2705338 B2 JP 2705338B2 JP 3052381 A JP3052381 A JP 3052381A JP 5238191 A JP5238191 A JP 5238191A JP 2705338 B2 JP2705338 B2 JP 2705338B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置製造ライン
に組み込まれる測長ＳＥＭ（すなわち、電子ビーム測長
機）、より詳しくは、測長ＳＥＭの較正を行う際に用い
る基準サンプルの製造方法に関する。近年、ＩＣ、ＬＳ
Ｉ等の半導体装置の製造では微細化が進み、製造過程で
線幅の管理が重要な要因になっている。パターン幅がサ
ブミクロンオーダに入ってきている現状においては、光
学技術を用いた通常の光学式測長器では限界があり、測
長を目的としたＳＥＭ（走査電子顕微鏡）が採用される
ようになってきている（例えば、「電子ビーム測長器
スループットが３倍向上、４ＭＤＲＡＭ量産ラインに導
入」、日経マイクロデバイス、１９８９年４月号、No.
46、pp. 58-61参照) 。
に組み込まれる測長ＳＥＭ（すなわち、電子ビーム測長
機）、より詳しくは、測長ＳＥＭの較正を行う際に用い
る基準サンプルの製造方法に関する。近年、ＩＣ、ＬＳ
Ｉ等の半導体装置の製造では微細化が進み、製造過程で
線幅の管理が重要な要因になっている。パターン幅がサ
ブミクロンオーダに入ってきている現状においては、光
学技術を用いた通常の光学式測長器では限界があり、測
長を目的としたＳＥＭ（走査電子顕微鏡）が採用される
ようになってきている（例えば、「電子ビーム測長器
スループットが３倍向上、４ＭＤＲＡＭ量産ラインに導
入」、日経マイクロデバイス、１９８９年４月号、No.
46、pp. 58-61参照) 。
【０００２】
【従来の技術】測長ＳＥＭはその性質上該装置の較正が
精度良く再現されなければならない。そこで、Ｓｉ（シ
リコン）ウェハー上のレジストパターンやエッチングパ
ターンなどのサンプルを作成して、これを基準に較正し
ているが、絶対値の保証を考えると更に精度良く絶対値
を保証できるサンプルが必要になる。
精度良く再現されなければならない。そこで、Ｓｉ（シ
リコン）ウェハー上のレジストパターンやエッチングパ
ターンなどのサンプルを作成して、これを基準に較正し
ているが、絶対値の保証を考えると更に精度良く絶対値
を保証できるサンプルが必要になる。
【０００３】従来の基準サンプルを製造する場合、多く
はステッパーを用いて、ラインアンドスペース（Line &
Space) が１：１のパターンを作成し、そのピッチを測
長するか、更にドライエッチングを行った後にエッチン
グパターンのピッチ幅を測長して、較正（基準）サンプ
ルとしていた。
はステッパーを用いて、ラインアンドスペース（Line &
Space) が１：１のパターンを作成し、そのピッチを測
長するか、更にドライエッチングを行った後にエッチン
グパターンのピッチ幅を測長して、較正（基準）サンプ
ルとしていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、その較正
（基準）サンプル作成時に、その基準となるマスクの精
度やＥＢ（電子ビーム）照射による帯電の影響、コンタ
ミなどの様々な要因が絶対値を保証する上で問題となっ
ていた。従って、絶対値管理は難しく、いわゆる相対管
理を行っていた。例えば、光学式のステッパーで１μｍ
レベルのサンプルを作成し、これで測長器を調整して、
0.２μｍなどのサブミクロンレベルを装置機能の延長線
上で類推していくわけである。
（基準）サンプル作成時に、その基準となるマスクの精
度やＥＢ（電子ビーム）照射による帯電の影響、コンタ
ミなどの様々な要因が絶対値を保証する上で問題となっ
ていた。従って、絶対値管理は難しく、いわゆる相対管
理を行っていた。例えば、光学式のステッパーで１μｍ
レベルのサンプルを作成し、これで測長器を調整して、
0.２μｍなどのサブミクロンレベルを装置機能の延長線
上で類推していくわけである。
【０００５】本発明は、ＥＢ照射における安定性および
サンプル自体の絶対値の信頼性保証を可能にする基準サ
ンプルの製造方法を提案することを目的とする。本発明
の別の目的は、サブミクロンレベルの測長ＳＥＭ用基準
サンプルを製造する方法を提供することである。
サンプル自体の絶対値の信頼性保証を可能にする基準サ
ンプルの製造方法を提案することを目的とする。本発明
の別の目的は、サブミクロンレベルの測長ＳＥＭ用基準
サンプルを製造する方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上述の目的が、工程
（ア）〜（エ）、（ア）（１１０）Ｓｉ単結晶基板の上
に、厚さ５〜１５nmのSiO 2 膜または厚さ１０〜５０ｎｍ
のSi 3 N 4 膜から成る絶縁膜を形成する工程：（イ）前記
絶縁膜の上に薄いレジスト膜を塗布し、レーザー干渉露
光器でストライプパターン露光し、現像して、レジスト
パターン膜を形成する工程：（ウ）前記レジストパター
ン膜をマスクにして、前記絶縁膜を選択エッチングする
工程：および（エ）前記絶縁膜をマスクにして、ＫＯＨ
溶液のエッチング液で前記（１１０）Ｓｉ単結晶基板を
異方性選択エッチングし、複数のストライプ溝のライン
アンドスペースパターンを形成する工程：からなること
を特徴とする測長ＳＥＭ用基準サンプルの製造方法によ
って達成される。
（ア）〜（エ）、（ア）（１１０）Ｓｉ単結晶基板の上
に、厚さ５〜１５nmのSiO 2 膜または厚さ１０〜５０ｎｍ
のSi 3 N 4 膜から成る絶縁膜を形成する工程：（イ）前記
絶縁膜の上に薄いレジスト膜を塗布し、レーザー干渉露
光器でストライプパターン露光し、現像して、レジスト
パターン膜を形成する工程：（ウ）前記レジストパター
ン膜をマスクにして、前記絶縁膜を選択エッチングする
工程：および（エ）前記絶縁膜をマスクにして、ＫＯＨ
溶液のエッチング液で前記（１１０）Ｓｉ単結晶基板を
異方性選択エッチングし、複数のストライプ溝のライン
アンドスペースパターンを形成する工程：からなること
を特徴とする測長ＳＥＭ用基準サンプルの製造方法によ
って達成される。
【０００７】本発明は、厚さ５〜１５nmのSiO 2 膜から成
る絶縁膜または厚さ１０〜５０nmのSi 3 N 4 膜から成る絶
縁膜をマスクにして、ＫＯＨ溶液による異方性選択エッ
チングを行うことが一つの特徴である。
る絶縁膜または厚さ１０〜５０nmのSi 3 N 4 膜から成る絶
縁膜をマスクにして、ＫＯＨ溶液による異方性選択エッ
チングを行うことが一つの特徴である。
【０００８】
【作用】本発明ではＳｉ基板（ウェハー）に複数のスト
ライプ溝を非常に精度良くかつ微細パターンで形成する
ようにしている。そのために、結晶方位が（１１０）
であるＳｉ単結晶基板（ウェハー）を用いて、エッチン
グ液をＫＯＨ（水酸化カリウム）溶液として、結晶方位
を利用した異方性（垂直方向に）エッチングによってマ
スクのパターン（幅）を正確に反映した溝（すなわ
ち、、ラインアンドスペースパターン）をＳｉ基板に形
成する。この時のエッチング液ではエッチングされな
い絶縁膜で該マスクを構成し（従って、シフトが防止で
きる）、さらにこのマスクが精度良いパターンとなるよ
うに薄くしてある（厚さ５〜１５ｎｍのSiO 2 膜または厚
さ１０〜５０ｎｍのSi 3 N 4 膜）。絶縁膜パターンを微
細にパターニングするために、この上にレジスト（好ま
しくは、ポジ型レジスト）を薄く塗布形成し、レーザー
干渉露光器で直接に露光し、現像してレジストパターン
膜を形成する。このレジストパターン膜のピッチ幅は使
用レーザーの波長の整数倍で高精度である。
ライプ溝を非常に精度良くかつ微細パターンで形成する
ようにしている。そのために、結晶方位が（１１０）
であるＳｉ単結晶基板（ウェハー）を用いて、エッチン
グ液をＫＯＨ（水酸化カリウム）溶液として、結晶方位
を利用した異方性（垂直方向に）エッチングによってマ
スクのパターン（幅）を正確に反映した溝（すなわ
ち、、ラインアンドスペースパターン）をＳｉ基板に形
成する。この時のエッチング液ではエッチングされな
い絶縁膜で該マスクを構成し（従って、シフトが防止で
きる）、さらにこのマスクが精度良いパターンとなるよ
うに薄くしてある（厚さ５〜１５ｎｍのSiO 2 膜または厚
さ１０〜５０ｎｍのSi 3 N 4 膜）。絶縁膜パターンを微
細にパターニングするために、この上にレジスト（好ま
しくは、ポジ型レジスト）を薄く塗布形成し、レーザー
干渉露光器で直接に露光し、現像してレジストパターン
膜を形成する。このレジストパターン膜のピッチ幅は使
用レーザーの波長の整数倍で高精度である。
【０００９】さらに、測長時のＥＢ照射による帯電につ
いて、Ｓｉ基板を使用することでかなり影響を少なくす
ることができる。本発明によって製造されたサンプルは
その形成したパターンが高精度でかつ微細であるので、
測長ＳＥＭ用の基準サンプルとして安定している。
いて、Ｓｉ基板を使用することでかなり影響を少なくす
ることができる。本発明によって製造されたサンプルは
その形成したパターンが高精度でかつ微細であるので、
測長ＳＥＭ用の基準サンプルとして安定している。
【００１０】
【実施例】以下、添付図面を参照して、本発明の実施態
様例によって本発明を詳細に説明する。図１（Ａ）〜図
１（Ｃ）は、本発明に係る製造方法にしたがって製造過
程での測長ＳＥＭ用基準サンプルの部分断面図であり、
図２は図１（Ｃ）に対応する製造した基準サンプルの部
分斜視図である。
様例によって本発明を詳細に説明する。図１（Ａ）〜図
１（Ｃ）は、本発明に係る製造方法にしたがって製造過
程での測長ＳＥＭ用基準サンプルの部分断面図であり、
図２は図１（Ｃ）に対応する製造した基準サンプルの部
分斜視図である。
【００１１】先ず、結晶方位（１１０）の1.５インチの
Ｓｉ単結晶基板（ウェハー）１を用意する。図１Ａに示
すように、このＳｉ基板１を熱酸化してSiO2膜２（厚
さ：１０nm）を形成する。その上にポジ型レジスト（Ｏ
ＦＰＲ：東京応化工業株式会社の商品名）を薄く（厚
さ：１００nm）スピンコート法で塗布してレジスト膜３
を形成する。
Ｓｉ単結晶基板（ウェハー）１を用意する。図１Ａに示
すように、このＳｉ基板１を熱酸化してSiO2膜２（厚
さ：１０nm）を形成する。その上にポジ型レジスト（Ｏ
ＦＰＲ：東京応化工業株式会社の商品名）を薄く（厚
さ：１００nm）スピンコート法で塗布してレジスト膜３
を形成する。
【００１２】次に、図２に示すようなレーザー干渉露光
器にて、レーザー（例えば、ＨｅＣｄレーザー）２１の
レーザー光２２をハーフミラー２３、ビームスプリッタ
ー２４およびミラー２５を介してＳｉ基板１のレジスト
膜に照射露光する。レーザー光２２は干渉して波長の整
数倍のピッチ幅Ｐ（図１Ｂ）で露光することになり、例
えば、２０1.７nmである。
器にて、レーザー（例えば、ＨｅＣｄレーザー）２１の
レーザー光２２をハーフミラー２３、ビームスプリッタ
ー２４およびミラー２５を介してＳｉ基板１のレジスト
膜に照射露光する。レーザー光２２は干渉して波長の整
数倍のピッチ幅Ｐ（図１Ｂ）で露光することになり、例
えば、２０1.７nmである。
【００１３】図２のレーザー干渉露光器にて露光された
レジスト膜３を現像して、図１Ｂに示すように、レジス
トパターン膜３Ａとする。これをマスクとして、絶縁膜
（SiO2）のエッチング液であるフッ酸溶液でSiO2膜２を
選択エッチングして、所定のパターン（酸化膜パター
ン）２Ａにする。レジストパターン膜を除去してから、
ＫＯＨ溶液（好ましくは、エチルアルコールを混合した
エッチング溶液）を用いてＳｉ基板１の表出部分を異方
性エッチングして、図１Ｃに示すように、ストライプの
溝４を掘る（形成する）。この時のＫＯＨ溶液はSiO2を
ほとんどエッチングしないので、所定パターン通りの溝
４のパターンが得られる。結晶方位を利用した異方性エ
ッチングであるので、溝４の側面は基板表面に対して垂
直である。この状態を斜視図で示したのが図３であり、
溝４の垂直側面が（１１１）面である。溝４の深さは、
例えば、１００nmである。そして、場合によってはSiO2
パターン膜２Ａをエッチング除去する。
レジスト膜３を現像して、図１Ｂに示すように、レジス
トパターン膜３Ａとする。これをマスクとして、絶縁膜
（SiO2）のエッチング液であるフッ酸溶液でSiO2膜２を
選択エッチングして、所定のパターン（酸化膜パター
ン）２Ａにする。レジストパターン膜を除去してから、
ＫＯＨ溶液（好ましくは、エチルアルコールを混合した
エッチング溶液）を用いてＳｉ基板１の表出部分を異方
性エッチングして、図１Ｃに示すように、ストライプの
溝４を掘る（形成する）。この時のＫＯＨ溶液はSiO2を
ほとんどエッチングしないので、所定パターン通りの溝
４のパターンが得られる。結晶方位を利用した異方性エ
ッチングであるので、溝４の側面は基板表面に対して垂
直である。この状態を斜視図で示したのが図３であり、
溝４の垂直側面が（１１１）面である。溝４の深さは、
例えば、１００nmである。そして、場合によってはSiO2
パターン膜２Ａをエッチング除去する。
【００１４】このようにして製造したストライプ溝パタ
ーンを有するサンプルを測長ＳＥＭ装置にセットして、
レーザー干渉露光器で規定された高精度のサブミクロン
オーダのピッチ幅Ｐを利用して該装置の較正を行う。
ーンを有するサンプルを測長ＳＥＭ装置にセットして、
レーザー干渉露光器で規定された高精度のサブミクロン
オーダのピッチ幅Ｐを利用して該装置の較正を行う。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るサン
プルを使用すれば、測長ＳＥＭの較正を安定してサブミ
クロンオーダで絶対値較正が可能になり、製造ラインで
の複数の測長ＳＥＭの装置間差を無くすことが可能とな
る。線幅を高精度に管理できることは微細加工に寄与
し、半導体装置の高密度・高集積化に寄与することにな
る。
プルを使用すれば、測長ＳＥＭの較正を安定してサブミ
クロンオーダで絶対値較正が可能になり、製造ラインで
の複数の測長ＳＥＭの装置間差を無くすことが可能とな
る。線幅を高精度に管理できることは微細加工に寄与
し、半導体装置の高密度・高集積化に寄与することにな
る。
【図１】図１は、本発明に係る製造方法にしたがって製
造過程での測長ＳＥＭ用基準サンプルの部分断面図であ
り、（Ａ）は絶縁膜およびレジスト膜形成した基準サン
プルの部分断面図であり、（Ｂ）は絶縁膜パターニング
後の基準サンプルの部分断面図であり、（Ｃ）は製造し
た基準サンプルの部分断面図である。
造過程での測長ＳＥＭ用基準サンプルの部分断面図であ
り、（Ａ）は絶縁膜およびレジスト膜形成した基準サン
プルの部分断面図であり、（Ｂ）は絶縁膜パターニング
後の基準サンプルの部分断面図であり、（Ｃ）は製造し
た基準サンプルの部分断面図である。
【図２】レーザー干渉露光器の原理図である。
【図３】図１（Ｃ）に対応する製造した基準サンプルの
部分断面斜視図である。
部分断面斜視図である。
１…Ｓｉ基板（ウェハー） ２…絶縁膜 ３…レジスト膜 ３Ａ…レジストパターン膜 ４…溝 ２１…レーザー ２５…ミラー
Claims (1)
- 【請求項１】 下記工程（ア）〜（エ）、 （ア）（１１０）Ｓｉ単結晶基板（１）の上に、厚さ５
〜１５nmのSiO 2 膜または厚さ１０〜５０ｎｍのSi 3 N 4 膜
から成る絶縁膜（２）を形成する工程： （イ）前記絶縁膜（２）の上に薄いレジスト膜（３）を
塗布し、レーザー干渉露光器でストライプパターン露光
し、現像して、レジストパターン膜（３Ａ）を形成する
工程： （ウ）前記レジストパターン膜（３Ａ）をマスクにし
て、前記絶縁膜（２）を選択エッチングする工程：およ
び （エ）前記絶縁膜（２Ａ）をマスクにして、ＫＯＨ溶液
のエッチング液で前記（１１０）Ｓｉ単結晶基板（１）
を異方性エッチングし、複数のストライプ溝（４）のラ
インアンドスペースパターンを形成する工程： からなることを特徴とする測長ＳＥＭ用基準サンプルの
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3052381A JP2705338B2 (ja) | 1991-03-18 | 1991-03-18 | 測長ｓｅｍ用基準サンプルの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3052381A JP2705338B2 (ja) | 1991-03-18 | 1991-03-18 | 測長ｓｅｍ用基準サンプルの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04289411A JPH04289411A (ja) | 1992-10-14 |
| JP2705338B2 true JP2705338B2 (ja) | 1998-01-28 |
Family
ID=12913226
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3052381A Expired - Fee Related JP2705338B2 (ja) | 1991-03-18 | 1991-03-18 | 測長ｓｅｍ用基準サンプルの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2705338B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0628809A1 (en) * | 1993-06-07 | 1994-12-14 | International Business Machines Corporation | Calibration standard for 2-D and 3-D profilometry in the sub-nanometer range and method of producing it |
| US5599464A (en) * | 1995-10-06 | 1997-02-04 | Vlsi Standards, Inc. | Formation of atomic scale vertical features for topographic instrument calibration |
| US6358860B1 (en) | 1999-10-07 | 2002-03-19 | Vlsi Standards, Inc. | Line width calibration standard manufacturing and certifying method |
| JP4287671B2 (ja) | 2003-02-19 | 2009-07-01 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 測長用標準部材およびその作製方法、並びにそれを用いた電子ビーム測長装置 |
| US8373113B2 (en) | 2008-11-05 | 2013-02-12 | Hitachi High-Technologies Corporation | Calibration standard member, method for manufacturing the member and scanning electronic microscope using the member |
| JP5400474B2 (ja) * | 2009-05-22 | 2014-01-29 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 電子顕微鏡装置の寸法校正用標準部材、その製造方法、およびそれを用いた電子顕微鏡装置の校正方法 |
| JP7267882B2 (ja) * | 2019-09-17 | 2023-05-02 | キオクシア株式会社 | 基板、パターン、及び計測装置の較正方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51114142A (en) * | 1975-03-31 | 1976-10-07 | Toshiba Corp | Method of manufacturing diffraction grid |
| JPS5515133A (en) * | 1978-07-18 | 1980-02-02 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Production of plane diffraction grating |
| JPS61292505A (ja) * | 1985-06-20 | 1986-12-23 | Fujikura Ltd | 微小長さの測定基準体 |
| JP2693477B2 (ja) * | 1988-04-05 | 1997-12-24 | 株式会社日立製作所 | 分解能評価試料およびそれを用いた分解能評価方法ならびにそれを備えた走査電子顕微鏡 |
-
1991
- 1991-03-18 JP JP3052381A patent/JP2705338B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04289411A (ja) | 1992-10-14 |
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Legal Events
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| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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