JP3280525B2 - 微細構造の構造寸法計測方法 - Google Patents
微細構造の構造寸法計測方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は走査プローブ顕微鏡
（ＳＰＭ：Scanning Probe Microscope）により微細構
造の特徴的な構造寸法を計測する方法に関するものであ
る。
（ＳＰＭ：Scanning Probe Microscope）により微細構
造の特徴的な構造寸法を計測する方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩ製造技術に代表される微細加工技
術においては、その技術の進展にともないより一層の微
細化が進められている。このような、微細加工技術を支
える重要な技術分野に各種の顕微鏡による検査技術があ
る。その検査技術の中には、微細な構造の特徴的な長さ
を測定するいわゆる測長技術があり、微細化の進展と共
に測長技術に対する要求値（分解能、精度等）もより厳
しいものになってきている。当初、光学式の顕微鏡によ
る測長が行われていたが、現在ではより分解能の良い走
査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）が主流を占めている。しか
し、走査型電子顕微鏡は電子線をプローブとしているか
ら、高い空間分解能（１ｎｍ以下）が得られるものの、
観測しているのは２次電子像であり、計測対象の形状を
忠実に反映しているわけではない。また、材料によって
は２次電子放出領域の広がりのために１０ｎｍ程度以上
の分解能は得ることはできない。さらに、チャージアッ
プ、コンタミネーション等が像に対して大きな影響を与
え、これらの影響が本来２次電子像は実際の構造の形状
を正確には反映していないという事実とあいまってその
微細構造把握を非常に困難なものとする。このため、微
細な構造の形状を正確に把握できる顕微鏡技術が求めら
れている。
術においては、その技術の進展にともないより一層の微
細化が進められている。このような、微細加工技術を支
える重要な技術分野に各種の顕微鏡による検査技術があ
る。その検査技術の中には、微細な構造の特徴的な長さ
を測定するいわゆる測長技術があり、微細化の進展と共
に測長技術に対する要求値（分解能、精度等）もより厳
しいものになってきている。当初、光学式の顕微鏡によ
る測長が行われていたが、現在ではより分解能の良い走
査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）が主流を占めている。しか
し、走査型電子顕微鏡は電子線をプローブとしているか
ら、高い空間分解能（１ｎｍ以下）が得られるものの、
観測しているのは２次電子像であり、計測対象の形状を
忠実に反映しているわけではない。また、材料によって
は２次電子放出領域の広がりのために１０ｎｍ程度以上
の分解能は得ることはできない。さらに、チャージアッ
プ、コンタミネーション等が像に対して大きな影響を与
え、これらの影響が本来２次電子像は実際の構造の形状
を正確には反映していないという事実とあいまってその
微細構造把握を非常に困難なものとする。このため、微
細な構造の形状を正確に把握できる顕微鏡技術が求めら
れている。
【０００３】その候補として微細な探針（プローブ）を
用いた走査プローブ顕微鏡として知られる技術がある。
その中でも、いわゆる原子間力顕微鏡（ＡＦＭ：Atomic
Force Microscope）はその得られる情報は探針が接触
している部分の高さ情報であるため、微細な構造の３次
元的形状の情報を直接的に得ることができる可能性があ
る。
用いた走査プローブ顕微鏡として知られる技術がある。
その中でも、いわゆる原子間力顕微鏡（ＡＦＭ：Atomic
Force Microscope）はその得られる情報は探針が接触
している部分の高さ情報であるため、微細な構造の３次
元的形状の情報を直接的に得ることができる可能性があ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、原子間力顕微
鏡に用いられている探針はおおむねコーン状の形状をし
ており、これを用いて高さのある構造を観察すると、探
針の形状が測定形状に大きな影響を与える。特に、ＬＳ
Ｉ等の微細加工技術で測長の対象となるライン状凸部な
どの場合には、測定形状の大部分に探針の形状が影響を
与える。
鏡に用いられている探針はおおむねコーン状の形状をし
ており、これを用いて高さのある構造を観察すると、探
針の形状が測定形状に大きな影響を与える。特に、ＬＳ
Ｉ等の微細加工技術で測長の対象となるライン状凸部な
どの場合には、測定形状の大部分に探針の形状が影響を
与える。
【０００５】図３は原子間力顕微鏡によりライン状凸部
を測定する状態を示す図である。図に示すように、ライ
ン状凸部１の形状を探針２で測定するときには、探針２
がライン状凸部１の角部と接触している間は、探針２の
最先端部は平面部３と接触しないから、原子間力顕微鏡
によるライン状凸部１の測定形状は図４に示すようにな
り、ライン状凸部１の実際の形状と大きく相違してしま
う。
を測定する状態を示す図である。図に示すように、ライ
ン状凸部１の形状を探針２で測定するときには、探針２
がライン状凸部１の角部と接触している間は、探針２の
最先端部は平面部３と接触しないから、原子間力顕微鏡
によるライン状凸部１の測定形状は図４に示すようにな
り、ライン状凸部１の実際の形状と大きく相違してしま
う。
【０００６】この問題は測長の観点からは非常に大きな
問題である。原理的には探針２の形状が判っていれば、
ライン状凸部１の測定形状から探針２の形状の影響をあ
る程度除去することが可能であると考えられる。しかし
ながら、実際上はいくつかの大きな問題があり実用的で
はない。１つの問題としては、探針２の形状把握がかな
り困難であることが揚げられる。すなわち、原理的に
は、先鋭なエッジを有するライン状凸部１の段差の構造
を探針２で走査し得られた測定形状から探針２の形状を
知ることができるが、実際上の問題として、段差上面の
平坦部分と探針２形状の寄与部分は漸近的に接続してお
り、これを分離することは実際上の問題として段差上面
のラフネス、測定上のノイズ等があるため困難である。
また、別の問題として、得られた探針２の形状を測定形
状から除去するためには、膨大な逐次的な計算が必要で
あり、これもまた困難である。
問題である。原理的には探針２の形状が判っていれば、
ライン状凸部１の測定形状から探針２の形状の影響をあ
る程度除去することが可能であると考えられる。しかし
ながら、実際上はいくつかの大きな問題があり実用的で
はない。１つの問題としては、探針２の形状把握がかな
り困難であることが揚げられる。すなわち、原理的に
は、先鋭なエッジを有するライン状凸部１の段差の構造
を探針２で走査し得られた測定形状から探針２の形状を
知ることができるが、実際上の問題として、段差上面の
平坦部分と探針２形状の寄与部分は漸近的に接続してお
り、これを分離することは実際上の問題として段差上面
のラフネス、測定上のノイズ等があるため困難である。
また、別の問題として、得られた探針２の形状を測定形
状から除去するためには、膨大な逐次的な計算が必要で
あり、これもまた困難である。
【０００７】また、従来の走査型電子顕微鏡等のビーム
計測手段では用いることができる分解能向上の手段であ
るいわゆるデコンボリューションの手法を原子間力顕微
鏡では用いることができないことも問題を困難にしてい
る。例えば、走査型電子顕微鏡のようにビームを照射し
て２次電子信号を得てそれを画像化する手法であれば、
ビームの分布関数をｇ(ｘ)（簡単のため１次元で記述す
るが実際は２次元）、対象構造の２次電子放出確率分布
をｆ(ｘ)とすれば、測定データＦ(ｘ)は次式で表され
る。
計測手段では用いることができる分解能向上の手段であ
るいわゆるデコンボリューションの手法を原子間力顕微
鏡では用いることができないことも問題を困難にしてい
る。例えば、走査型電子顕微鏡のようにビームを照射し
て２次電子信号を得てそれを画像化する手法であれば、
ビームの分布関数をｇ(ｘ)（簡単のため１次元で記述す
るが実際は２次元）、対象構造の２次電子放出確率分布
をｆ(ｘ)とすれば、測定データＦ(ｘ)は次式で表され
る。
【０００８】
【数１】Ｆ(ｘ)＝∫ｆ(ｘ)ｇ(ｘ−ｓ)ｄｓ この場合、分布関数ｇ(ｘ)をある程度仮定すれば、デコ
ンボリューションの手法により確率分布ｆ(ｘ)を導出す
ることができる。しかし、デコンボリューションの手法
においてはビームが常に分布関数ｇ(ｘ)で表される分布
で試料上に照射されていることが仮定となっているのに
対して、原子間力顕微鏡では任意の１点でのみ試料と探
針とが接触しているから、デコンボリューションの手法
を用いることができない。
ンボリューションの手法により確率分布ｆ(ｘ)を導出す
ることができる。しかし、デコンボリューションの手法
においてはビームが常に分布関数ｇ(ｘ)で表される分布
で試料上に照射されていることが仮定となっているのに
対して、原子間力顕微鏡では任意の１点でのみ試料と探
針とが接触しているから、デコンボリューションの手法
を用いることができない。
【０００９】この発明は上述の課題を解決するためにな
されたもので、容易に構造寸法を計測することができる
微細構造の構造寸法計測方法を提供することを目的とす
る。
されたもので、容易に構造寸法を計測することができる
微細構造の構造寸法計測方法を提供することを目的とす
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、この発明においては、走査プローブ顕微鏡の探針に
より測定対象である微細構造を走査してその特徴的な構
造寸法を計測する方法において、上記構造寸法の理論測
定寸法を、上記微細構造の少なくとも１つの構造寸法と
上記探針の少なくとも１つの形状寸法とを定数とする数
学的表現として定式化し、次に、上記構造寸法の実際測
定寸法と定式化した上記理論測定寸法とから上記構造寸
法と上記形状寸法とを変数として用いてパラメータフィ
ッティング法により上記構造寸法を決定する。
め、この発明においては、走査プローブ顕微鏡の探針に
より測定対象である微細構造を走査してその特徴的な構
造寸法を計測する方法において、上記構造寸法の理論測
定寸法を、上記微細構造の少なくとも１つの構造寸法と
上記探針の少なくとも１つの形状寸法とを定数とする数
学的表現として定式化し、次に、上記構造寸法の実際測
定寸法と定式化した上記理論測定寸法とから上記構造寸
法と上記形状寸法とを変数として用いてパラメータフィ
ッティング法により上記構造寸法を決定する。
【００１１】また、走査プローブ顕微鏡の探針により測
定対象である微細構造を走査してその特徴的な構造寸法
を計測する方法において、上記構造寸法の理論測定寸法
を、上記微細構造の少なくとも１つの構造寸法と上記探
針の少なくとも１つの形状寸法とを定数とする数学的表
現として定式化し、次に、上記構造寸法の実際測定寸法
と定式化した上記理論測定寸法とから上記構造寸法を変
数として用いてパラメータフィッティング法により上記
構造寸法を決定する。
定対象である微細構造を走査してその特徴的な構造寸法
を計測する方法において、上記構造寸法の理論測定寸法
を、上記微細構造の少なくとも１つの構造寸法と上記探
針の少なくとも１つの形状寸法とを定数とする数学的表
現として定式化し、次に、上記構造寸法の実際測定寸法
と定式化した上記理論測定寸法とから上記構造寸法を変
数として用いてパラメータフィッティング法により上記
構造寸法を決定する。
【００１２】これらの場合、上記探針の形状を球の一部
からなる先端と上記球に外接する円錐とからなる形状と
し、上記形状寸法として上記球の半径、上記円錐の頂角
の少なくとも一方を用いる。
からなる先端と上記球に外接する円錐とからなる形状と
し、上記形状寸法として上記球の半径、上記円錐の頂角
の少なくとも一方を用いる。
【００１３】
【作用】この微細構造の構造寸法計測方法においては、
微細構造の全体の正確な形状を計算によって求めないか
ら、膨大な計算を要することがない。
微細構造の全体の正確な形状を計算によって求めないか
ら、膨大な計算を要することがない。
【００１４】また、構造寸法の実際測定寸法と定式化し
た理論測定寸法とから構造寸法と形状寸法とを変数とし
て用いてパラメータフィッティング法により構造寸法を
決定するときには、探針の形状寸法を測定することなく
構造寸法を決定することができるから、容易に構造寸法
を決定することができる。
た理論測定寸法とから構造寸法と形状寸法とを変数とし
て用いてパラメータフィッティング法により構造寸法を
決定するときには、探針の形状寸法を測定することなく
構造寸法を決定することができるから、容易に構造寸法
を決定することができる。
【００１５】また、構造寸法の実際測定寸法と定式化し
た理論測定寸法とから構造寸法を変数として用いてパラ
メータフィッティング法により構造寸法を決定するとき
には、パラメータフィッティング法における変数の数が
少なくなる。
た理論測定寸法とから構造寸法を変数として用いてパラ
メータフィッティング法により構造寸法を決定するとき
には、パラメータフィッティング法における変数の数が
少なくなる。
【００１６】また、探針の形状を球の一部からなる先端
と球に外接する円錐とからなる形状とし、形状寸法とし
て球の半径、円錐の頂角の少なくとも一方を用いたとき
には、理論測定寸法を数学的表現として定式化すること
が容易である。
と球に外接する円錐とからなる形状とし、形状寸法とし
て球の半径、円錐の頂角の少なくとも一方を用いたとき
には、理論測定寸法を数学的表現として定式化すること
が容易である。
【００１７】
【実施例】通常の場合、測定対象となる微細構造も、測
定に用いられる探針もいわゆる微細加工技術を用いて形
成されているから、微細構造、探針の大まかな形状は推
測することが可能である。そこで、理論測定寸法を微細
構造の少なくとも１つの構造寸法および探針の少なくと
も１つの形状寸法を定数とする数学的表現として定式化
し、実際測定寸法と定式化した理論測定寸法とから構造
寸法および形状寸法を変数として用いて既知のパラメー
タフィッティング法により構造寸法を決定する。
定に用いられる探針もいわゆる微細加工技術を用いて形
成されているから、微細構造、探針の大まかな形状は推
測することが可能である。そこで、理論測定寸法を微細
構造の少なくとも１つの構造寸法および探針の少なくと
も１つの形状寸法を定数とする数学的表現として定式化
し、実際測定寸法と定式化した理論測定寸法とから構造
寸法および形状寸法を変数として用いて既知のパラメー
タフィッティング法により構造寸法を決定する。
【００１８】その手順をやや具体的に示す。まず、測定
対象の微細構造を代表する特徴的な構造寸法、探針の形
状を代表する特徴的な形状寸法を決め、形状のモデル化
を行う。すなわち、測定対象の微細構造の構造寸法をＰ
s1，Ｐs2，……とし、探針の形状寸法をＰt1，Ｐt2，…
…とし、モデル化した測定対象の微細構造をモデル化し
た探針で測定した場合に得られるであろうモデル化した
理論測定寸法Ｆ(ｘ)（簡単のため１次元とするが原理的
には２次元でもよい）を構造寸法Ｐs1，Ｐs2，……およ
び形状寸法Ｐt1，Ｐt2，……を定数とし、ｘを探針の位
置を示す変数として、数学的表現として定式化する。つ
ぎに、実際に測定することにより実際測定寸法Ｇ(ｘ)を
得て、実際測定寸法Ｇ(ｘ)と定式化した理論測定寸法Ｆ
(ｘ)とから構造寸法Ｐs1，Ｐs2，……、形状寸法Ｐt1，
Ｐt2，……を変数として用いてパラメータフィッティン
グ法により構造寸法Ｐs1，Ｐs2，……、形状寸法Ｐt1，
Ｐt2，……を決定する。この場合、構造寸法Ｐs1，
Ｐs2，……、形状寸法Ｐt1，Ｐt2，……の数は実際測定
寸法Ｇ(ｘ)の測定データ数により制限されるが、通常の
原子間力顕微鏡では１ライン当たりの測定データ数を１
００以上に採るのは困難ではないから、常識的な数の構
造寸法Ｐs1，Ｐs2，……を求める際には問題とならな
い。また、実際測定寸法Ｇ(ｘ)の測定データ数は導出す
べき構造寸法Ｐs1，Ｐs2，……および形状寸法Ｐt1，Ｐ
t2，……の数より多ければよいことはいうまでもない
が、あまり多くても計算に時間が掛かるので、実際測定
寸法Ｇ(ｘ)の測定データ数を適切な数にすればよい。
対象の微細構造を代表する特徴的な構造寸法、探針の形
状を代表する特徴的な形状寸法を決め、形状のモデル化
を行う。すなわち、測定対象の微細構造の構造寸法をＰ
s1，Ｐs2，……とし、探針の形状寸法をＰt1，Ｐt2，…
…とし、モデル化した測定対象の微細構造をモデル化し
た探針で測定した場合に得られるであろうモデル化した
理論測定寸法Ｆ(ｘ)（簡単のため１次元とするが原理的
には２次元でもよい）を構造寸法Ｐs1，Ｐs2，……およ
び形状寸法Ｐt1，Ｐt2，……を定数とし、ｘを探針の位
置を示す変数として、数学的表現として定式化する。つ
ぎに、実際に測定することにより実際測定寸法Ｇ(ｘ)を
得て、実際測定寸法Ｇ(ｘ)と定式化した理論測定寸法Ｆ
(ｘ)とから構造寸法Ｐs1，Ｐs2，……、形状寸法Ｐt1，
Ｐt2，……を変数として用いてパラメータフィッティン
グ法により構造寸法Ｐs1，Ｐs2，……、形状寸法Ｐt1，
Ｐt2，……を決定する。この場合、構造寸法Ｐs1，
Ｐs2，……、形状寸法Ｐt1，Ｐt2，……の数は実際測定
寸法Ｇ(ｘ)の測定データ数により制限されるが、通常の
原子間力顕微鏡では１ライン当たりの測定データ数を１
００以上に採るのは困難ではないから、常識的な数の構
造寸法Ｐs1，Ｐs2，……を求める際には問題とならな
い。また、実際測定寸法Ｇ(ｘ)の測定データ数は導出す
べき構造寸法Ｐs1，Ｐs2，……および形状寸法Ｐt1，Ｐ
t2，……の数より多ければよいことはいうまでもない
が、あまり多くても計算に時間が掛かるので、実際測定
寸法Ｇ(ｘ)の測定データ数を適切な数にすればよい。
【００１９】つぎに、図１に示すようなライン状凸部１
の特徴的な構造寸法であるライン幅Ｌを導出する微細構
造の構造寸法計測方法について説明する。まず、探針２
の形状を最先端部の形状は半径がｒの球であり、それ以
外の部分は頂角がθの円錐状の形状であるとモデル化す
る。そして、ライン状凸部１の構造はそのエッジが水平
面と垂直面との交線で構成されているとする。このよう
なモデル化をすると、探針２とライン状凸部１とは、ラ
イン状凸部１の上面平坦部では探針２の最下端部の１点
でのみ接触し、ライン状凸部１の平坦部の両側の探針２
が平面部３に接触しない領域では、探針２は常にライン
状凸部１のエッジ部に接触することになる。この場合の
原子間力顕微鏡による理論測定寸法である理論測定ライ
ン幅ＦL(ｘ)を構造寸法であるライン幅Ｌ、形状寸法で
ある半径ｒを定数とし、ライン状凸部１の上面平坦部か
らの距離ｘを変数とする関数として次式のように数学的
表現として定式化する。
の特徴的な構造寸法であるライン幅Ｌを導出する微細構
造の構造寸法計測方法について説明する。まず、探針２
の形状を最先端部の形状は半径がｒの球であり、それ以
外の部分は頂角がθの円錐状の形状であるとモデル化す
る。そして、ライン状凸部１の構造はそのエッジが水平
面と垂直面との交線で構成されているとする。このよう
なモデル化をすると、探針２とライン状凸部１とは、ラ
イン状凸部１の上面平坦部では探針２の最下端部の１点
でのみ接触し、ライン状凸部１の平坦部の両側の探針２
が平面部３に接触しない領域では、探針２は常にライン
状凸部１のエッジ部に接触することになる。この場合の
原子間力顕微鏡による理論測定寸法である理論測定ライ
ン幅ＦL(ｘ)を構造寸法であるライン幅Ｌ、形状寸法で
ある半径ｒを定数とし、ライン状凸部１の上面平坦部か
らの距離ｘを変数とする関数として次式のように数学的
表現として定式化する。
【００２０】
【数２】ＦL(ｘ)＝Ｌ＋２√{ｒ2−(ｒ−ｘ)2} つぎに、実際にライン状凸部１を測定することにより、
図２に示すような距離ｘがｘ1、ｘ2のときの実際測定寸
法Ｇ(ｘ1)、Ｇ(ｘ2)を求めて、実際測定寸法Ｇ(ｘ1)、
Ｇ(ｘ2)と定式化した理論測定ライン幅ＦL(ｘ)とからラ
イン幅Ｌ、半径ｒを変数として用いてパラメータフィッ
ティング法によりライン幅Ｌ、半径ｒを決定する。
図２に示すような距離ｘがｘ1、ｘ2のときの実際測定寸
法Ｇ(ｘ1)、Ｇ(ｘ2)を求めて、実際測定寸法Ｇ(ｘ1)、
Ｇ(ｘ2)と定式化した理論測定ライン幅ＦL(ｘ)とからラ
イン幅Ｌ、半径ｒを変数として用いてパラメータフィッ
ティング法によりライン幅Ｌ、半径ｒを決定する。
【００２１】なお、ライン状凸部１の複数個所で実際測
定寸法Ｇ(ｘ1)、Ｇ(ｘ2)を測定し、これらの平均値を実
際測定寸法Ｇ(ｘ1)、Ｇ(ｘ2)としてライン幅Ｌ、半径ｒ
を算出すれば、ライン幅Ｌを正確に測定することができ
る。また、距離ｘの領域としては、（数２）式が適用で
きるであろう領域であることはいうまでもなく、経験的
には距離ｘの範囲は装置のノイズレベルか試料表面のラ
フネス以上でかつ半径ｒの半分以下が適切である。
定寸法Ｇ(ｘ1)、Ｇ(ｘ2)を測定し、これらの平均値を実
際測定寸法Ｇ(ｘ1)、Ｇ(ｘ2)としてライン幅Ｌ、半径ｒ
を算出すれば、ライン幅Ｌを正確に測定することができ
る。また、距離ｘの領域としては、（数２）式が適用で
きるであろう領域であることはいうまでもなく、経験的
には距離ｘの範囲は装置のノイズレベルか試料表面のラ
フネス以上でかつ半径ｒの半分以下が適切である。
【００２２】上述の実施例は、探針２の先端部の球に仮
定できる部分がライン状凸部１に接触している領域での
算出方法であったが、探針２の円錐状部分がライン状凸
部１に接触している領域では、探針２の円錐状部分の頂
角をθとすると、理論測定ライン幅ＦL(ｘ)はライン幅
Ｌ、半径ｒ、頂角θを定数とし、距離ｘを変数とする関
数として次式のように表される。
定できる部分がライン状凸部１に接触している領域での
算出方法であったが、探針２の円錐状部分がライン状凸
部１に接触している領域では、探針２の円錐状部分の頂
角をθとすると、理論測定ライン幅ＦL(ｘ)はライン幅
Ｌ、半径ｒ、頂角θを定数とし、距離ｘを変数とする関
数として次式のように表される。
【００２３】
【数３】ＦL(ｘ)＝Ｌ＋ｒ／tan(π／４＋θ／４)＋２ｘ
tan(θ／２) この場合、通常の線形パラメータフィッティング法によ
り抽出されるパラメータはＬ＋ｒ／tan(π／４＋θ／
４)とθとなり、ライン幅Ｌと半径ｒとは分離できな
い。しかし、ライン幅Ｌに比べて半径ｒが小さいような
場合、例えば半径ｒが１０ｎｍ以下で、ライン幅Ｌが１
μｍ程度の場合には、ｒ／tan(π／４＋θ／４)の項は
無視することができる。また、例えばガウス・ニュート
ン法などの非線形最小自乗法を用いれば、ライン幅Ｌ、
半径ｒ、頂角θの分離も可能である。
tan(θ／２) この場合、通常の線形パラメータフィッティング法によ
り抽出されるパラメータはＬ＋ｒ／tan(π／４＋θ／
４)とθとなり、ライン幅Ｌと半径ｒとは分離できな
い。しかし、ライン幅Ｌに比べて半径ｒが小さいような
場合、例えば半径ｒが１０ｎｍ以下で、ライン幅Ｌが１
μｍ程度の場合には、ｒ／tan(π／４＋θ／４)の項は
無視することができる。また、例えばガウス・ニュート
ン法などの非線形最小自乗法を用いれば、ライン幅Ｌ、
半径ｒ、頂角θの分離も可能である。
【００２４】これらの微細構造の構造寸法計測方法にお
いては、微細構造の全体の正確な形状を計算によって求
めないから、膨大な計算を要することがないので、容易
に構造寸法を計測することができる。また、探針２の形
状寸法である半径ｒ、頂角θを測定することなくライン
幅Ｌを計測することができるから、容易にライン幅Ｌを
計測することができる。また、探針２の形状を球の一部
からなる先端と球に外接する円錐とからなる形状とし、
形状寸法として球の半径ｒと円錐の頂角θとを用いてい
るから、理論測定寸法を数学的表現として定式化するこ
とが容易であるので、容易に構造寸法を計測することが
できる。
いては、微細構造の全体の正確な形状を計算によって求
めないから、膨大な計算を要することがないので、容易
に構造寸法を計測することができる。また、探針２の形
状寸法である半径ｒ、頂角θを測定することなくライン
幅Ｌを計測することができるから、容易にライン幅Ｌを
計測することができる。また、探針２の形状を球の一部
からなる先端と球に外接する円錐とからなる形状とし、
形状寸法として球の半径ｒと円錐の頂角θとを用いてい
るから、理論測定寸法を数学的表現として定式化するこ
とが容易であるので、容易に構造寸法を計測することが
できる。
【００２５】また、上述実施例ではライン状凸部１の構
造寸法であるライン幅Ｌを計測したが、ライン状凹部の
構造寸法である溝幅Ｄを計測する場合には、理論測定寸
法である理論測定溝幅ＦD(ｘ)は溝幅Ｄ、半径ｒ、頂角
θを定数とし、距離ｘを変数とする関数として次式で表
される。
造寸法であるライン幅Ｌを計測したが、ライン状凹部の
構造寸法である溝幅Ｄを計測する場合には、理論測定寸
法である理論測定溝幅ＦD(ｘ)は溝幅Ｄ、半径ｒ、頂角
θを定数とし、距離ｘを変数とする関数として次式で表
される。
【００２６】
【数４】ＦD(ｘ)＝Ｄ−２√{ｒ2−(ｒ−ｘ)2}
【００２７】
【数５】ＦD(ｘ)＝Ｄ−ｒ／tan(π／４＋θ／４)−２ｘ
tan(θ／２) つぎに、この発明に係る他の微細構造の構造寸法計測方
法について説明する。まず、探針２の球状部の半径ｒ0
を測定する。つぎに、原子間力顕微鏡による理論測定寸
法である理論測定ライン幅ＦL(ｘ)をライン幅Ｌ、半径
ｒ0を定数とし、距離ｘを変数とする関数として次式の
ように数学的表現として定式化する。
tan(θ／２) つぎに、この発明に係る他の微細構造の構造寸法計測方
法について説明する。まず、探針２の球状部の半径ｒ0
を測定する。つぎに、原子間力顕微鏡による理論測定寸
法である理論測定ライン幅ＦL(ｘ)をライン幅Ｌ、半径
ｒ0を定数とし、距離ｘを変数とする関数として次式の
ように数学的表現として定式化する。
【００２８】
【数６】ＦL(ｘ)＝Ｌ＋２√{ｒ0 2−(ｒ0−ｘ）２｝ つぎに、実際にライン状凸部１を測定することにより、
実際測定寸法Ｇ（ｘ)を求めて、実際測定寸法Ｇ(ｘ)と
定式化した理論測定ライン幅ＦL(ｘ)とからライン幅Ｌ
を変数として用いてパラメータフィッティング法により
ライン幅Ｌを決定する。
実際測定寸法Ｇ（ｘ)を求めて、実際測定寸法Ｇ(ｘ)と
定式化した理論測定ライン幅ＦL(ｘ)とからライン幅Ｌ
を変数として用いてパラメータフィッティング法により
ライン幅Ｌを決定する。
【００２９】また、探針２が円錐状部分に接触している
領域では、探針２の円錐状部の頂角の測定値をθ0とす
ると、理論測定ライン幅ＦL(ｘ)は次式のように表され
る。
領域では、探針２の円錐状部の頂角の測定値をθ0とす
ると、理論測定ライン幅ＦL(ｘ)は次式のように表され
る。
【００３０】
【数７】ＦL(ｘ)＝Ｌ＋ｒ0／tan(π／４＋θ0／４)＋２
ｘtan(θ0／２) これらの微細構造の構造寸法計測方法においては、実際
測定寸法Ｇ(ｘ)と定式化した理論測定ライン幅ＦL(ｘ)
とからライン幅Ｌを変数として用いてパラメータフィッ
ティング法によりライン幅Ｌを決定しており、形状寸法
をパラメータフィッティング法における変数とはしてい
ないから、パラメータフィッティング法における変数の
数が少なくなるので、容易に構造寸法を計測することが
できる。
ｘtan(θ0／２) これらの微細構造の構造寸法計測方法においては、実際
測定寸法Ｇ(ｘ)と定式化した理論測定ライン幅ＦL(ｘ)
とからライン幅Ｌを変数として用いてパラメータフィッ
ティング法によりライン幅Ｌを決定しており、形状寸法
をパラメータフィッティング法における変数とはしてい
ないから、パラメータフィッティング法における変数の
数が少なくなるので、容易に構造寸法を計測することが
できる。
【００３１】また、ライン状凹部の構造寸法である溝幅
Ｄを計測する場合には、理論測定寸法である理論測定溝
幅ＦD(ｘ)は次式で表される。
Ｄを計測する場合には、理論測定寸法である理論測定溝
幅ＦD(ｘ)は次式で表される。
【００３２】
【数８】ＦD(ｘ)＝Ｄ−２√{ｒ0 2−(ｒ0−ｘ)2}
【００３３】
【数９】ＦD(ｘ)＝Ｄ−ｒ0／tan(π／４＋θ0／４)−２
ｘtan(θ0／２) なお、上述実施例においては、ライン状の微細構造の構
造寸法を計測する場合について説明したが、この発明が
適用可能であるのはライン状の微細構造に限らない。
ｘtan(θ0／２) なお、上述実施例においては、ライン状の微細構造の構
造寸法を計測する場合について説明したが、この発明が
適用可能であるのはライン状の微細構造に限らない。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、この発明に係る微
細構造の構造寸法計測方法においては、微細構造の全体
の正確な形状を計算によって求めないから、膨大な計算
を要することがないので、容易に構造寸法を計測するこ
とができる。
細構造の構造寸法計測方法においては、微細構造の全体
の正確な形状を計算によって求めないから、膨大な計算
を要することがないので、容易に構造寸法を計測するこ
とができる。
【００３５】また、構造寸法の実際測定寸法と定式化し
た理論測定寸法とから構造寸法と形状寸法とを変数とし
て用いてパラメータフィッティング法により構造寸法を
決定するときには、探針の形状寸法を測定することなく
構造寸法を計測することができるから、容易に構造寸法
を計測することができる。
た理論測定寸法とから構造寸法と形状寸法とを変数とし
て用いてパラメータフィッティング法により構造寸法を
決定するときには、探針の形状寸法を測定することなく
構造寸法を計測することができるから、容易に構造寸法
を計測することができる。
【００３６】また、構造寸法の実際測定寸法と定式化し
た理論測定寸法とから構造寸法を変数として用いてパラ
メータフィッティング法により構造寸法を決定するとき
には、パラメータフィッティング法における変数の数が
少なくなるから、容易に構造寸法を計測することができ
る。
た理論測定寸法とから構造寸法を変数として用いてパラ
メータフィッティング法により構造寸法を決定するとき
には、パラメータフィッティング法における変数の数が
少なくなるから、容易に構造寸法を計測することができ
る。
【００３７】また、探針の形状を球の一部からなる先端
と球に外接する円錐とからなる形状とし、形状寸法とし
て球の半径、円錐の頂角の少なくとも一方を用いたとき
には、理論測定寸法を数学的表現として定式化すること
が容易であるから、容易に構造寸法を計測することがで
きる。
と球に外接する円錐とからなる形状とし、形状寸法とし
て球の半径、円錐の頂角の少なくとも一方を用いたとき
には、理論測定寸法を数学的表現として定式化すること
が容易であるから、容易に構造寸法を計測することがで
きる。
【図１】この発明に係る微細構造の構造寸法計測方法の
説明図である。
説明図である。
【図２】この発明に係る微細構造の構造寸法計測方法の
説明図である。
説明図である。
【図３】原子間力顕微鏡によりライン状凸部を測定する
状態を示す図である。
状態を示す図である。
【図４】図３に示したライン状凸部の形状を測定した結
果を示す図である。
果を示す図である。
１…ライン状凸部 ２…探針
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩立 和己 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (72)発明者 村瀬 克実 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 平６−117844（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−122514（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−66512（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−172510（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−174769（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−248332（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 13/10 - 13/24 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (3)
- 【請求項１】走査プローブ顕微鏡の探針により測定対象
である微細構造を走査してその特徴的な構造寸法を計測
する方法において、上記構造寸法の 理論測定寸法を、上記微細構造の少なく
とも１つの構造寸法と上記探針の少なくとも１つの形状
寸法とを定数とする数学的表現として定式化し、次に、上記構造寸法の 実際測定寸法と定式化した上記理
論測定寸法とから上記構造寸法と上記形状寸法とを変数
として用いてパラメータフィッティング法により上記構
造寸法を決定することを特徴とする微細構造の構造寸法
計測方法。 - 【請求項２】走査プローブ顕微鏡の探針により測定対象
である微細構造を走査してその特徴的な構造寸法を計測
する方法において、上記構造寸法の 理論測定寸法を、上記微細構造の少なく
とも１つの構造寸法と上記探針の少なくとも１つの形状
寸法とを定数とする数学的表現として定式化し、次に、上記構造寸法の 実際測定寸法と定式化した上記理
論測定寸法とから上記構造寸法を変数として用いてパラ
メータフィッティング法により上記構造寸法を決定する
ことを特徴とする微細構造の構造寸法計測方法。 - 【請求項３】上記探針の形状を球の一部からなる先端と
上記球に外接する円錐とからなる形状とし、上記形状寸
法として上記球の半径、上記円錐の頂角の少なくとも一
方を用いることを特徴とする請求項１または２に記載の
微細構造の構造寸法計測方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21692394A JP3280525B2 (ja) | 1994-09-12 | 1994-09-12 | 微細構造の構造寸法計測方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21692394A JP3280525B2 (ja) | 1994-09-12 | 1994-09-12 | 微細構造の構造寸法計測方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0882632A JPH0882632A (ja) | 1996-03-26 |
| JP3280525B2 true JP3280525B2 (ja) | 2002-05-13 |
Family
ID=16696051
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21692394A Expired - Lifetime JP3280525B2 (ja) | 1994-09-12 | 1994-09-12 | 微細構造の構造寸法計測方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3280525B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2870431B2 (ja) * | 1994-11-24 | 1999-03-17 | 日本電気株式会社 | 表面形態解析装置 |
| JP2829374B2 (ja) * | 1995-02-16 | 1998-11-25 | 科学技術庁金属材料技術研究所長 | Ｓｐｍ画像補正方法 |
| JP3472127B2 (ja) * | 1998-03-26 | 2003-12-02 | 日本電子株式会社 | ビームの測定方法 |
| CN108761137B (zh) * | 2018-07-04 | 2019-10-22 | 燕山大学 | Afm针尖磨损测量方法 |
-
1994
- 1994-09-12 JP JP21692394A patent/JP3280525B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0882632A (ja) | 1996-03-26 |
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