JP3266451B2 - プロフィルメータ用の較正標準、製造する方法及び測定方法 - Google Patents
プロフィルメータ用の較正標準、製造する方法及び測定方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、プロフィルメーター
（profilometer）、特に走査トンネリング顕微鏡（ＳＴ
Ｍ）および原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）の較正標準と、前
記較正標準を製作する方法と、前記較正標準を用いてサ
ブナノメータ範囲の特徴を測定したりプロフィルメータ
ーを較正する方法とに関する。
（profilometer）、特に走査トンネリング顕微鏡（ＳＴ
Ｍ）および原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）の較正標準と、前
記較正標準を製作する方法と、前記較正標準を用いてサ
ブナノメータ範囲の特徴を測定したりプロフィルメータ
ーを較正する方法とに関する。
【０００２】
【従来の技術】現在の走査型トンネル顕微鏡検査や原子
間力顕微鏡検査などの探針顕微鏡検査は、純粋に定性的
な顕微鏡検査からますます定量的でもある方法に変化し
つつある。探針顕微鏡が表面微細構成をどれほど忠実に
示すかは、超微細探針チップの寸法と形状に強く依存す
る。
間力顕微鏡検査などの探針顕微鏡検査は、純粋に定性的
な顕微鏡検査からますます定量的でもある方法に変化し
つつある。探針顕微鏡が表面微細構成をどれほど忠実に
示すかは、超微細探針チップの寸法と形状に強く依存す
る。
【０００３】測定結果の定量的解釈を可能にするため
に、測定に使用される探針チップは、測定の前後に正確
に特性測定されなければならない。というのは、探針チ
ップの形状が、測定手順の間に変化する可能性があるか
らである。円錐形のチップを使用する場合、その直径と
テーパ角度を正確に知る必要がある。
に、測定に使用される探針チップは、測定の前後に正確
に特性測定されなければならない。というのは、探針チ
ップの形状が、測定手順の間に変化する可能性があるか
らである。円錐形のチップを使用する場合、その直径と
テーパ角度を正確に知る必要がある。
【０００４】一般的な解決策はまた、単結晶シリコン技
術に焦点を合わせてもいる。
術に焦点を合わせてもいる。
【０００５】カンデラ（G.A.Candela）他は、SPIE Vol.
661 （1986）, "Film thickness and refractive index
Standard Reference Material calibrated by ellipso
metry and profilometry"で、均一な厚さの二酸化珪素
薄膜を有するシリコン・ウエハからなる標準物質（ＳＲ
Ｍ）を解説している。二酸化珪素薄膜には、針プロフィ
ルメータ測定に使用される、酸化物の厚さと非常に近い
機械的深さを有する窓が含まれる。しかし、窓内に形成
される固有の酸化物のために酸化物厚さと正確に同一で
ないこの深さは、測定の精度に影響する。
661 （1986）, "Film thickness and refractive index
Standard Reference Material calibrated by ellipso
metry and profilometry"で、均一な厚さの二酸化珪素
薄膜を有するシリコン・ウエハからなる標準物質（ＳＲ
Ｍ）を解説している。二酸化珪素薄膜には、針プロフィ
ルメータ測定に使用される、酸化物の厚さと非常に近い
機械的深さを有する窓が含まれる。しかし、窓内に形成
される固有の酸化物のために酸化物厚さと正確に同一で
ないこの深さは、測定の精度に影響する。
【０００６】グリフィス（J. E. Griffith）およびグレ
ッグ（D. A. Gregg）は、J.Appl.Phys. 74 （9）, １９
９３年１１月１日、"Dimensional metrology with scan
ningprobe microscopes"で、探針特性測定に、アンダー
カット側壁を有する柱のアレイを使用した。
ッグ（D. A. Gregg）は、J.Appl.Phys. 74 （9）, １９
９３年１１月１日、"Dimensional metrology with scan
ningprobe microscopes"で、探針特性測定に、アンダー
カット側壁を有する柱のアレイを使用した。
【０００７】彼らは、困ったことに探針の形状が１回の
走査の間に変化する可能性があることと、しばしば探針
を検査することが重要であることを発見した。しかし、
たとえばＳＥＭ内で検査のために探針を頻繁に取り外す
ことは、走査が制御された雰囲気または真空の下で実行
される場合には特に、非実用的である。ほとんどのＳＥ
Ｍ検査サイクルでは、探針がさらに汚染され、したがっ
て、その寸法は不可避的に変化する。
走査の間に変化する可能性があることと、しばしば探針
を検査することが重要であることを発見した。しかし、
たとえばＳＥＭ内で検査のために探針を頻繁に取り外す
ことは、走査が制御された雰囲気または真空の下で実行
される場合には特に、非実用的である。ほとんどのＳＥ
Ｍ検査サイクルでは、探針がさらに汚染され、したがっ
て、その寸法は不可避的に変化する。
【０００８】彼らの探針特性測定機構のアンダーカット
は、２つの目的に役立つ。まず、これは、探針がその上
を走査する際に上部エッジに急激な変化点を生じ、さら
に、柱の壁が探針から遠くに保たれ、その結果、探針と
側壁の間の引力が最小に保たれる。探針の全幅を測定す
るには、走査する柱または穴の幅を、他の手段によって
判定しなければならない。
は、２つの目的に役立つ。まず、これは、探針がその上
を走査する際に上部エッジに急激な変化点を生じ、さら
に、柱の壁が探針から遠くに保たれ、その結果、探針と
側壁の間の引力が最小に保たれる。探針の全幅を測定す
るには、走査する柱または穴の幅を、他の手段によって
判定しなければならない。
【０００９】特性測定の努力の結果として、急勾配の微
細構成に使用する探針の較正には、急勾配の微細構成を
有する標準が必要であり、光学線幅測定用の標準を製造
する際には、その線のエッジのあらさによって不確実性
が決定されると彼らは述べている。
細構成に使用する探針の較正には、急勾配の微細構成を
有する標準が必要であり、光学線幅測定用の標準を製造
する際には、その線のエッジのあらさによって不確実性
が決定されると彼らは述べている。
【００１０】遭遇する最小寸法の１０％以内まで測定を
行わなければならないと主張する計器メーカーの規則を
満足するために、彼らは、較正体を原子レベルで制御し
なければならないと要約している。試験構造に対してこ
の較正を実行するには、探針も原子レベルで制御する必
要が生じる可能性がある。
行わなければならないと主張する計器メーカーの規則を
満足するために、彼らは、較正体を原子レベルで制御し
なければならないと要約している。試験構造に対してこ
の較正を実行するには、探針も原子レベルで制御する必
要が生じる可能性がある。
【００１１】彼らは、結論として、探針測定学における
最大の課題は、探針−標本の相互作用と較正にあると指
摘している。というのは、彼らの意見では、較正用の標
準材料の製造にいくらかの困難があるからである。
最大の課題は、探針−標本の相互作用と較正にあると指
摘している。というのは、彼らの意見では、較正用の標
準材料の製造にいくらかの困難があるからである。
【００１２】"TopoMetrix, TI Standardizing AFM for
Semiconductor Metrology", 38/semiconductor Interna
tional、１９９３年１０月には、現在、Ｚ高さ測定など
の応用分野でＡＦＭを較正するための業界で受け入れら
れた標準がないと記載されている。この短い論文によれ
ば、このために、リソグラフィ分野での加工中測定での
ＡＦＭの使用が制限されている。
Semiconductor Metrology", 38/semiconductor Interna
tional、１９９３年１０月には、現在、Ｚ高さ測定など
の応用分野でＡＦＭを較正するための業界で受け入れら
れた標準がないと記載されている。この短い論文によれ
ば、このために、リソグラフィ分野での加工中測定での
ＡＦＭの使用が制限されている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、従来技術の欠陥を克服し、頻繁に探針チップを
取り外さずに較正測定を可能にする、高精度の較正標準
を提供することである。
目的は、従来技術の欠陥を克服し、頻繁に探針チップを
取り外さずに較正測定を可能にする、高精度の較正標準
を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】この目的は、請求の範囲
に含まれる較正標準を用いて達成される。本発明には、
そのような較正標準を製造する方法と、サブナノメータ
範囲での特徴測定でのこれらの標準の使用も含まれる。
に含まれる較正標準を用いて達成される。本発明には、
そのような較正標準を製造する方法と、サブナノメータ
範囲での特徴測定でのこれらの標準の使用も含まれる。
【００１５】
【実施例】図１の（ｃ）の較正標準を製造するための処
理シーケンスは、図１の（ａ）から始まる。図１の
（ａ）では、好ましくはシリコンのウエハである、単結
晶材料の支持構造１が提供されている。具体的に言う
と、このシリコン・ウエハは、（１００）の方位を有す
るウエハである。
理シーケンスは、図１の（ａ）から始まる。図１の
（ａ）では、好ましくはシリコンのウエハである、単結
晶材料の支持構造１が提供されている。具体的に言う
と、このシリコン・ウエハは、（１００）の方位を有す
るウエハである。
【００１６】通常はＳｉＯ2またはＳｉ3Ｎ4よりなるマ
スク層４を、支持構造１の表面に堆積し、その後、フォ
トレジスト層を堆積する。フォトレジスト層とマスク層
４は、マスク層４の残される部分が、シリコン・ウエハ
上にストライプを形成し、前記ストライプが（１１０）
方向に向けられる形で、既知のリソグラフィ・ステップ
を使用してパターニングされる。
スク層４を、支持構造１の表面に堆積し、その後、フォ
トレジスト層を堆積する。フォトレジスト層とマスク層
４は、マスク層４の残される部分が、シリコン・ウエハ
上にストライプを形成し、前記ストライプが（１１０）
方向に向けられる形で、既知のリソグラフィ・ステップ
を使用してパターニングされる。
【００１７】マスクとして構成されたマスク層４を用い
て、シリコン・ウエハを異方性エッチングすることによ
って、シリコン・ウエハに溝２をエッチングする。エッ
チングされた溝２は、すべてが５４．７°の一定の側壁
角度と高い側壁品質を示すＶ字形である。
て、シリコン・ウエハを異方性エッチングすることによ
って、シリコン・ウエハに溝２をエッチングする。エッ
チングされた溝２は、すべてが５４．７°の一定の側壁
角度と高い側壁品質を示すＶ字形である。
【００１８】図１の（ｂ）では、適当な等方性エッチン
グか、熱酸化とその後のやはりエッチングによって行う
ことができる酸化物の高度に選択的な除去によって、溝
２の側壁を収縮させる、すなわち、除去する。支持構造
１のシリコン材料の熱酸化では、シリコンが消費され、
したがって、隣り合わせた溝の（１１１）方位の側壁が
互いに接し始める。
グか、熱酸化とその後のやはりエッチングによって行う
ことができる酸化物の高度に選択的な除去によって、溝
２の側壁を収縮させる、すなわち、除去する。支持構造
１のシリコン材料の熱酸化では、シリコンが消費され、
したがって、隣り合わせた溝の（１１１）方位の側壁が
互いに接し始める。
【００１９】側壁の収縮は、溝２相互間の山形部分の対
向する側壁３ａおよび３ｂが、鋭いブレード３を形成す
るまで継続される。
向する側壁３ａおよび３ｂが、鋭いブレード３を形成す
るまで継続される。
【００２０】この処理シーケンスを用いると、ブレード
３の鋭さを簡単に制御できる。というのは、収縮処理の
終了点がわずかに変化しても、ブレードの質に影響せ
ず、同一の高さでなくなるだけだからである。
３の鋭さを簡単に制御できる。というのは、収縮処理の
終了点がわずかに変化しても、ブレードの質に影響せ
ず、同一の高さでなくなるだけだからである。
【００２１】その後、マスク層４を取り除く。酸化／エ
ッチングを用いる代替方法を実行した場合には酸化物も
取り除く。図１の（ｃ）に、横方向寸法（先端径）が約
１０ｎｍの極めて鋭いブレード３を有する較正標準を示
す。支持構造に使用される単結晶材料の質に応じて、Ｖ
字溝は、少なくとも数十μｍにわたって極めて平行にな
る。
ッチングを用いる代替方法を実行した場合には酸化物も
取り除く。図１の（ｃ）に、横方向寸法（先端径）が約
１０ｎｍの極めて鋭いブレード３を有する較正標準を示
す。支持構造に使用される単結晶材料の質に応じて、Ｖ
字溝は、少なくとも数十μｍにわたって極めて平行にな
る。
【００２２】この処理シーケンスによって、数ｎｍの先
端径を有するブレードの再現可能な製造が可能になる。
端径を有するブレードの再現可能な製造が可能になる。
【００２３】ブレードは、異なる位置での複数の較正測
定を可能にするために、数十μｍの長さを有する必要が
ある。これらの複数の測定によって、たとえば粒子によ
って引き起こされるランダム欠陥を除去することができ
る。
定を可能にするために、数十μｍの長さを有する必要が
ある。これらの複数の測定によって、たとえば粒子によ
って引き起こされるランダム欠陥を除去することができ
る。
【００２４】したがって、この溝構造は、ｘｙ走査の垂
直性の較正にも、走査の直線性の較正にも適している。
直性の較正にも、走査の直線性の較正にも適している。
【００２５】図８に、図１の（ｃ）による較正標準を使
用した時に２次元チップで得られる線走査結果を示す。
ブレード３の横方向寸法は、少なくとも±５％の絶対精
度を有するＳＥＭまたはＴＥＭを用いて定義でき、これ
によって、ブレード自体が約１０ｎｍの横方向寸法を有
する時に約±０．５ｎｍの不正確さがもたらされる。こ
の例は、非常に鋭いブレードを提供することがどれほど
重要であるかを示すものである。というのは、例えば約
１μｍの寸法を有する較正構造では、同一精度で測定す
ることができず、この例では±５０ｎｍの精度しか得ら
れないからである。
用した時に２次元チップで得られる線走査結果を示す。
ブレード３の横方向寸法は、少なくとも±５％の絶対精
度を有するＳＥＭまたはＴＥＭを用いて定義でき、これ
によって、ブレード自体が約１０ｎｍの横方向寸法を有
する時に約±０．５ｎｍの不正確さがもたらされる。こ
の例は、非常に鋭いブレードを提供することがどれほど
重要であるかを示すものである。というのは、例えば約
１μｍの寸法を有する較正構造では、同一精度で測定す
ることができず、この例では±５０ｎｍの精度しか得ら
れないからである。
【００２６】たとえば原子間力顕微鏡や走査型トンネル
力顕微鏡を用い、チップ５によって鋭いブレード３の形
状を測定した後に、ブレードの既知の横方向寸法を測定
値から減算して、チップ５の先端径を得る必要がある。
これらのブレードは、円錐形のチップならびに２次元原
子間力顕微鏡に使用されるフレア付き頂点を有するチッ
プの定義に使用できる。
力顕微鏡を用い、チップ５によって鋭いブレード３の形
状を測定した後に、ブレードの既知の横方向寸法を測定
値から減算して、チップ５の先端径を得る必要がある。
これらのブレードは、円錐形のチップならびに２次元原
子間力顕微鏡に使用されるフレア付き頂点を有するチッ
プの定義に使用できる。
【００２７】もう１つの好ましい実施例を図２に示す。
支持構造１に、異なる寸法のＶ字形の溝２ａ、２ｂ、２
ｃおよび２ｄのアレイがある。その製造工程は、図１の
（ａ）ないし（ｃ）で説明したものと同様である。溝の
幅Ｗは、リソグラフィによって画定され、Ｗは、約１０
ｎｍから数百μｍの範囲にわたる。最大幅は、好ましく
はシリコン・ウエハである支持構造１の厚さによっての
み制限される。
支持構造１に、異なる寸法のＶ字形の溝２ａ、２ｂ、２
ｃおよび２ｄのアレイがある。その製造工程は、図１の
（ａ）ないし（ｃ）で説明したものと同様である。溝の
幅Ｗは、リソグラフィによって画定され、Ｗは、約１０
ｎｍから数百μｍの範囲にわたる。最大幅は、好ましく
はシリコン・ウエハである支持構造１の厚さによっての
み制限される。
【００２８】ある溝の幅Ｗと深さＤの間の関係を、図５
で説明する。（１００）方位のシリコン・ウエハを異方
性エッチングすることによって、（１００）平面に対し
て（１１１）の方位であり５４．７°の一定の側壁角度
を有する溝がもたらされる。幅Ｗに対する深さＤの比
は、次式によって定義される。 Ｄ ＝ ０．７０６ Ｗ
で説明する。（１００）方位のシリコン・ウエハを異方
性エッチングすることによって、（１００）平面に対し
て（１１１）の方位であり５４．７°の一定の側壁角度
を有する溝がもたらされる。幅Ｗに対する深さＤの比
は、次式によって定義される。 Ｄ ＝ ０．７０６ Ｗ
【００２９】図７に示されたように超微細プロフィルメ
ーター・チップ５を用いてこの較正標準を走査すると、
溝２ａ、２ｂ、２ｃおよび２ｄをｉで表すとして、それ
ぞれがＤｉ＝０．７０６Ｗｉの、異なるＷｉ値とＤｉ値
が測定される。較正標準を変更する必要なしに、これら
の測定値を用いて、非常に単純な形で最高の精度でプロ
フィルメーターのＺ（垂直方向、すなわち高さ方向の）
直線性を定義できる。
ーター・チップ５を用いてこの較正標準を走査すると、
溝２ａ、２ｂ、２ｃおよび２ｄをｉで表すとして、それ
ぞれがＤｉ＝０．７０６Ｗｉの、異なるＷｉ値とＤｉ値
が測定される。較正標準を変更する必要なしに、これら
の測定値を用いて、非常に単純な形で最高の精度でプロ
フィルメーターのＺ（垂直方向、すなわち高さ方向の）
直線性を定義できる。
【００３０】図２に示した較正標準は、Ｚ振幅の較正に
も使用できる。これは、横Ｘ振幅が別の方法によって既
に定義されており、超微細チップ５が校正標準自体より
も小さなテーパ角度と曲率半径を示す場合に限って可能
である。これらの特性を有するチップが既に存在する。
も使用できる。これは、横Ｘ振幅が別の方法によって既
に定義されており、超微細チップ５が校正標準自体より
も小さなテーパ角度と曲率半径を示す場合に限って可能
である。これらの特性を有するチップが既に存在する。
【００３１】図３の（ｂ）の例は、探針チップ・テーパ
角度とチップ曲率を正確に測定するためのもう１つの可
能性を提供するものである。上の図１の（ａ）で説明し
たものと同様の条件から始めて、溝の代わりに柱または
リッジ構造２０を支持構造１にエッチングする。エッチ
ングのステップは、異方性の乾式または湿式のエッチン
グ・ステップとすることができる。柱またはリッジ構造
２０の軸は、支持構造１の表面１２に垂直であり、リッ
ジ構造２０の寸法は、μｍ範囲にあり、典型的な高さ
は、約１μｍである。垂直のリッジ構造２０の間の距離
は、超微細チップが隣接する柱のプロフィルを測定でき
るのに十分な広さでなければならない。
角度とチップ曲率を正確に測定するためのもう１つの可
能性を提供するものである。上の図１の（ａ）で説明し
たものと同様の条件から始めて、溝の代わりに柱または
リッジ構造２０を支持構造１にエッチングする。エッチ
ングのステップは、異方性の乾式または湿式のエッチン
グ・ステップとすることができる。柱またはリッジ構造
２０の軸は、支持構造１の表面１２に垂直であり、リッ
ジ構造２０の寸法は、μｍ範囲にあり、典型的な高さ
は、約１μｍである。垂直のリッジ構造２０の間の距離
は、超微細チップが隣接する柱のプロフィルを測定でき
るのに十分な広さでなければならない。
【００３２】図１の（ｂ）で説明したように、図３の
（ａ）のリッジ構造２０の側壁を収縮させることによっ
て、柱またはリッジの頂面に水平のブレード２１を形成
する。マスク層４を取り除くことによって、図３の
（ｂ）の較正標準がもたらされる。
（ａ）のリッジ構造２０の側壁を収縮させることによっ
て、柱またはリッジの頂面に水平のブレード２１を形成
する。マスク層４を取り除くことによって、図３の
（ｂ）の較正標準がもたらされる。
【００３３】図６は、図３の（ｂ）の較正標準を用いる
チップ・テーパ角度の判定を示す図である。超微細チッ
プ５を用いて、柱またはリッジ構造２０の水平のブレー
ド２１のプロフィルを測定し、ブレード２１の水平部分
を、測定した線走査値から減算する。この減算ステップ
の結果が、使用された超微細チップ５のテーパ角度を表
す。
チップ・テーパ角度の判定を示す図である。超微細チッ
プ５を用いて、柱またはリッジ構造２０の水平のブレー
ド２１のプロフィルを測定し、ブレード２１の水平部分
を、測定した線走査値から減算する。この減算ステップ
の結果が、使用された超微細チップ５のテーパ角度を表
す。
【００３４】超微細チップ５の曲率を定義するために
は、ブレード２１の曲率をＳＥＭまたはＴＥＭ測定によ
って提供した後に、上で得られた線走査値を展開しなけ
ればならない。
は、ブレード２１の曲率をＳＥＭまたはＴＥＭ測定によ
って提供した後に、上で得られた線走査値を展開しなけ
ればならない。
【００３５】図４の（ｄ）に、走査型トンネル顕微鏡検
査に使用される円錐形チップのチップ半径とテーパ角度
の正確な特性測定に特に適したもう１つの較正標準を示
す。この較正標準は、図４の（ａ）ないし（ｄ）に示さ
れた処理ステップに従って製造される。
査に使用される円錐形チップのチップ半径とテーパ角度
の正確な特性測定に特に適したもう１つの較正標準を示
す。この較正標準は、図４の（ａ）ないし（ｄ）に示さ
れた処理ステップに従って製造される。
【００３６】上の図１の（ａ）で説明したものと同様の
条件から始めて、溝の代わりに、支持構造の表面１１に
垂直な側壁３１ａおよび３１ｂを有するトレンチ構造３
０を、支持構造１にエッチングする。これを図４の
（ａ）に示す。トレンチ構造３０の幅は、特性を測定す
るチップに依存するが、通常は、約０．１μｍから約１
０μｍの範囲内である。
条件から始めて、溝の代わりに、支持構造の表面１１に
垂直な側壁３１ａおよび３１ｂを有するトレンチ構造３
０を、支持構造１にエッチングする。これを図４の
（ａ）に示す。トレンチ構造３０の幅は、特性を測定す
るチップに依存するが、通常は、約０．１μｍから約１
０μｍの範囲内である。
【００３７】エッチング深さも、特性を測定するチップ
に依存するが、通常は約０．５μｍから約１０μｍの間
である。
に依存するが、通常は約０．５μｍから約１０μｍの間
である。
【００３８】図４の（ｂ）では、約２０ｎｍの厚さの層
３２を、トレンチ構造３０の側壁と支持構造の表面に堆
積する。
３２を、トレンチ構造３０の側壁と支持構造の表面に堆
積する。
【００３９】適切な堆積処理は、化学気相成長ステップ
（ＣＶＤ）またはプラズマ強化化学気相成長ステップ
（ＰＥＣＶＤ）であり、層の材料には、通常はＳｉ
Ｏ2、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＣまたはダイアモンドのようなＣ
が含まれる。もう１つの可能性は、熱酸化ステップであ
り、成長した熱酸化物は、図４の（ｂ）から簡単にわか
るように、成長する層３２の均一性と相似性に関してい
くつかの利点を有する。酸化ステップによって、トレン
チ構造３０の垂直の側壁３１ａおよび３１ｂと水平の壁
の両方に、等しい厚さの層がもたらされる。これは、光
学的に透明な、たとえばＳｉＯ2の層３２を、水平面上
で１ｎｍ以上の精度で測定できるので、非常に重要であ
る。測定した水平値を側壁の層厚さに写すことによっ
て、高度にコンフォーマルな堆積処理が可能になる。
（ＣＶＤ）またはプラズマ強化化学気相成長ステップ
（ＰＥＣＶＤ）であり、層の材料には、通常はＳｉ
Ｏ2、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＣまたはダイアモンドのようなＣ
が含まれる。もう１つの可能性は、熱酸化ステップであ
り、成長した熱酸化物は、図４の（ｂ）から簡単にわか
るように、成長する層３２の均一性と相似性に関してい
くつかの利点を有する。酸化ステップによって、トレン
チ構造３０の垂直の側壁３１ａおよび３１ｂと水平の壁
の両方に、等しい厚さの層がもたらされる。これは、光
学的に透明な、たとえばＳｉＯ2の層３２を、水平面上
で１ｎｍ以上の精度で測定できるので、非常に重要であ
る。測定した水平値を側壁の層厚さに写すことによっ
て、高度にコンフォーマルな堆積処理が可能になる。
【００４０】図４の（ｃ）では、層３２のうちで支持構
造１の表面を覆う部分を、層３２のうちでトレンチ構造
３０の側壁を覆う部分に影響を与えずに取り除く。この
除去ステップは、好ましくは、機械研摩または機械化学
研摩によって行うことができる。
造１の表面を覆う部分を、層３２のうちでトレンチ構造
３０の側壁を覆う部分に影響を与えずに取り除く。この
除去ステップは、好ましくは、機械研摩または機械化学
研摩によって行うことができる。
【００４１】図４の（ｄ）の較正構造に達するために、
側壁３１ａおよび３１ｂ上の層３２の残りの部分が支持
構造１の表面１１を越えて延び、突出した線３３を形成
するまで、層３２の残りの部分に影響を与えずに支持構
造１の表面１１を選択的にエッチ・バックする。
側壁３１ａおよび３１ｂ上の層３２の残りの部分が支持
構造１の表面１１を越えて延び、突出した線３３を形成
するまで、層３２の残りの部分に影響を与えずに支持構
造１の表面１１を選択的にエッチ・バックする。
【００４２】層３２の材料の機械的安定性によって、約
２０ｎｍの層厚さの場合に約５０ｎｍの持ち上げられた
線をもたらすことができるはずである。この特殊な例で
は、したがって、支持構造１の表面１１を、約５０ｎｍ
エッチ・バックしなければならない。
２０ｎｍの層厚さの場合に約５０ｎｍの持ち上げられた
線をもたらすことができるはずである。この特殊な例で
は、したがって、支持構造１の表面１１を、約５０ｎｍ
エッチ・バックしなければならない。
【００４３】結果の構造は、線の幅および高さが異なる
持ち上げられた線を有する同一の較正標準と共に１つの
較正標準に使用して、標準を変更せずに異なるチップの
構成を可能にすることができる。
持ち上げられた線を有する同一の較正標準と共に１つの
較正標準に使用して、標準を変更せずに異なるチップの
構成を可能にすることができる。
【００４４】図１、図２、図３および図４の較正標準に
関して説明した製造ステップは、すべて既知の微細構造
製造工程であり、再現可能でコスト効率のよい較正標準
の製造が可能である。
関して説明した製造ステップは、すべて既知の微細構造
製造工程であり、再現可能でコスト効率のよい較正標準
の製造が可能である。
【００４５】
【発明の効果】本発明によれば、探針チップを高精度で
較正測定できる較正標準を実現することができる。
較正測定できる較正標準を実現することができる。
【図１】本発明による較正標準と、この標準を製作する
ための製造ステップを示す図である。
ための製造ステップを示す図である。
【図２】本発明のもう１つの実施例を示す図である。
【図３】較正標準の例を示す図である。
【図４】製造処理の処理シーケンスを示す図である。
【図５】図１および図２の溝の幅と深さを示す図であ
る。
る。
【図６】較正標本を走査するチップを示す図である。
【図７】較正標本を走査するチップを示す図である。
【図８】図１の（ｃ）による較正標準を使用する時に得
られる線走査結果を示す図である。
られる線走査結果を示す図である。
１ 支持構造 ２ 溝 ３ ブレード ３ａ 側壁 ３ｂ 側壁 ４ マスク層 ５ チップ １１ 表面 １２ 表面 ２０ リッジ構造 ２１ ブレード ３０ トレンチ構造 ３１ａ 側壁 ３１ｂ 側壁 ３２ 層 ３３ 線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヨハン・グレシュナー ドイツ連邦共和国Ｄ−72124 プリーツ ハウゼン ティールガルテンヴェーク 14 (72)発明者 イヴ・マルタン アメリカ合衆国10598 ニューヨーク州 ヨークタウン・ハイツ ＩＢＭコーポレ ーション、アイ・ピー・エル、ティー・ ジェイ・ワトソン リサーチ・センタ ー、デパートメント 433ディー (72)発明者 クラウス・マイスナー ドイツ連邦共和国Ｄ−71083 ヘレンベ ルク イェーガーシュトラーセ ７ (72)発明者 ヘルガ・ヴァイス ドイツ連邦共和国Ｄ−71032 ヴィーラ ントシュトラーセ ７ (56)参考文献 特開 昭55−15133（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−52080（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−13774（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−196559（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−301501（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−333276（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−147885（ＪＰ，Ａ) Ｊｏｓｅｐｈ Ｅ．Ｇｒｉｆｆｉｔ ｈ、Ｄａｖｉｄ Ａ．Ｇｒｉｇｇ，“Ｄ ｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｍｅｔｒｏｌｏ ｇｙ ｗｉｔｈ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｐ ｒｏｂｅ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅｓ”, Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ，米国，Ｔｈｅ Ａｍ ｅｒｉｃａｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏ ｆ Ｐｈｙｓｉｃｓ，1993年11月１日, Ｖｏｌ．74，Ｎｏ．９，ｐｐ．Ｒ83−Ｒ 109 Ｇ．Ａ．Ｃａｎｄｅｌａ、Ｄ．Ｃｈａ ｎｄｌｅｒ−Ｈｏｒｏｗｉｔｚ、Ｄ. Ｂ．Ｎｏｖｏｔｎｙ，Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｅｓｔｉｎｇ ａｎｄ Ｍｅｔｒｏｌ ｏｇｙ，カナダ，ＳＰＩＥ，1986年６月 ６日，Ｖｏｌ．661，ｐｐ．402−407 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 13/10 - 13/24 G01N 1/00 - 1/44 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (13)
- 【請求項１】１１１方向の側壁を有する少なくとも２つ
のＶ字形の溝が設けられ、前記溝のすべてが同一の幅対
深さ比を有する、１００又は１１０方向の単結晶材料の
支持構造を含み、上記溝間の山形部分の対向する側壁が
鋭いブレードを形成する形で互いに接近した関係に配置
されることを特徴とする、探針顕微鏡の探針チップの特
性測定を行うための較正標準。 - 【請求項２】前記溝のすべてが同一の寸法であることを
特徴とする、請求項１に記載の探針顕微鏡の探針チップ
の特性測定を行うための較正標準。 - 【請求項３】前記少なくとも２つのＶ字形の溝が、異な
る寸法のＶ字形の溝のアレイを含むことを特徴とする、
請求項１に記載の探針顕微鏡の探針チップの特性測定を
行うための較正標準。 - 【請求項４】単結晶材料の支持構造の表面に垂直な側壁
を有する少なくとも１つのトレンチ構造を有し、前記側
壁が、前記支持構造の前記表面を越えて延びて、突出し
た線を形成する層によって覆われている、単結晶材料の
支持構造を含む探針顕微鏡の探針チップの特性測定を行
うための較正標準。 - 【請求項５】前記支持構造の前記単結晶材料が、シリコ
ンよりなることを特徴とする、請求項１ないし請求項４
のいずれかに記載の探針顕微鏡の探針チップの特性測定
を行うための較正標準。 - 【請求項６】１００又は１１０方向の単結晶材料の支持
構造を設けるステップと、 前記支持構造にマスク層を堆積するステップと、 前記マスク層にフォトレジスト層を堆積するステップ
と、 前記フォトレジスト層と前記マスク層とをパターニング
するステップと、 前記マスク層をエッチング・マスクとして用いて、前記
支持構造に、１１１方向の側壁を有する少なくとも２つ
のＶ字形の溝を異方性エッチングするステップと、 前記溝の対面する側壁が鋭いブレードを形成するまで、
前記溝の側壁を除去するステップとを含む、探針顕微鏡
の探針チップの特性測定を行うための較正標準を製造す
る方法。 - 【請求項７】パターニングされたマスク層を除去するス
テップを含むことを特徴とする、請求項６に記載の探針
顕微鏡の探針チップの特性測定を行うための較正標準を
製造する方法。 - 【請求項８】前記除去ステップが、エッチングまたは、
酸化ステップの後のエッチング・ステップを含むことを
特徴とする、請求項７に記載の探針顕微鏡の探針チップ
の特性測定を行うための較正標準を製造する方法。 - 【請求項９】単結晶材料の支持構造を設けるステップ
と、 前記支持構造にマスク層を堆積するステップと、 前記マスク層にフォトレジスト層を堆積するステップ
と、 前記フォトレジスト層と前記マスク層とをパターニング
するステップと、 前記マスク層をエッチング・マスクとして用いて、前記
支持構造に、該支持構造の表面に垂直な側壁を有するト
レンチ構造を形成するステップと、 前記側壁の酸化またはＣＶＤ処理による層の堆積を含
む、前記側壁上に前記層を堆積するステップと、 前記層が、前記支持構造の前記表面を越えて延びて、突
出した線を形成するように、前記支持構造の表面をエッ
チ・バックするステップとを含む、探針顕微鏡の探針チ
ップの特性測定を行うための較正標準を製造する方法。 - 【請求項１０】前記支持構造が、シリコン・ウエハを含
むウエハであり、前記マスク層および前記側壁層が、Ｓ
ｉＯ２を含むことを特徴とする、請求項６ないし請求項
９のいずれかに記載の探針顕微鏡の探針チップの特性測
定を行うための較正標準を製造する方法。 - 【請求項１１】少なくとも２つのＶ字形の溝を有し、溝
間の山形部分の対向する側壁が鋭いブレードをなすよう
に形成された単結晶材料の支持構造を有する較正標準を
用意するステップと、 超微細シリコン・チップを設けるステップと、 前記超微細シリコン・チップを用いて前記鋭いブレード
のプロフィルを測定するステップと、 前記プロフィル測定ステップの結果として得られた値か
ら既知のブレード直径を逆畳み込みすることによって、
前記超微細シリコン・チップの径を計算するステップと
を含む超微細チップの直径を測定する方法。 - 【請求項１２】少なくとも１つの柱またはリッジ構造を
有し、前記柱またはリッジ構造がその頂面に水平ブレー
ドを有する単結晶材料の支持構造を有する較正標準を用
意するステップと、 超微細シリコン・チップを設けるステップと、 前記超微細シリコン・チップを用いて前記柱またはリッ
ジ構造の前記水平ブレードのプロフィルを測定するステ
ップと、 前記プロフィル測定の結果として得られた値から水平部
分を減算するステップとを含む、超微細チップのテーパ
角度を測定する方法。 - 【請求項１３】少なくとも２つの異なる寸法のＶ字形の
溝のアレイを有する単結晶材料の支持構造を含む較正標
準を用意するステップと、 超微細シリコン・チップを設けるステップと、 前記超微細シリコン・チップを用いて、異なる寸法の前
記Ｖ字形溝のアレイのプロフィルを測定し、前記Ｖ字形
溝の幅Ｗを測定するステップと、 式Ｄ＝０．７０６×Ｗに従って、前記Ｖ字形溝の深さＤ
を計算するステップとを含む、プロフィルメーターの垂
直方向直線性を較正する方法。
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