JPH07113615A

JPH07113615A - 微小測長用の基準器

Info

Publication number: JPH07113615A
Application number: JP5259862A
Authority: JP
Inventors: Nobuhito Ishii; 信人石井
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1993-10-18
Filing date: 1993-10-18
Publication date: 1995-05-02

Abstract

(57)【要約】【目的】測定された絶対値の精度を向上させる。【構成】ピッチＰ₁が１μｍ以下の第１目盛（１）及
び光学的測長装置で測長可能なピッチＰ₂を持つ第２目
盛（２）を備えた（電子、ＳＴＭ、ＮＦＭ、Ｘ線などの
非光学的顕微鏡による）微小測長用の基準器。【効果】光学的測長装置でピッチＰ₂を高精度に測定
しＰ_absとする。非光学的顕微鏡でＰ₁／Ｐ₂＝ｎを求
める。第１目盛の高精度なピッチＰ₁は、Ｐ_abs×ｎで
求められる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、測定１μｍ以下の微細
な長さを測定（測長）するときに有用な「微細測長用の
基準器」に関する。

【０００２】

【従来の技術】長さの絶対値を高精度で測定することは
以外に難しい。一般に被測定物の長さを測定するには、
光学的測長装置が使用される。しかし、装置が内蔵する
スケールそのものの目盛が正確でないことがある。従っ
て、装置が内蔵するスケールを校正する必要がある。そ
のため、図２に示すような基準器（校正スタンダードと
も呼ばれる）が市販されている。基準器の目盛のピッチ
Ｐは、現在、最も小さいのもので３μｍである。基準器
は、酸化けい素でできており、実際には図示していない
基板（シリコンなどの基板）の上に形成されている。厚
さは１８〜１８０ｎｍの間で４種ある。表面には全体
に白金Ｐｔからなる導電膜（図示せず）が形成されてい
る。これは、走査型トンネル顕微鏡での使用を可能にす
るためである。

【０００３】基準器の目盛のピッチＰは、光学的測長装
置で最も精密な干渉計の限界値（１μｍ）から、３μｍ
が下限となっている。他方、１μｍ以下の長さを測定す
る場合に、電子顕微鏡、走査型トンネル顕微鏡、原子間
力顕微鏡、Ｘ線顕微鏡などが使用される。これらを総称
して非光学的顕微鏡と言う。

【０００４】これらの非光学的顕微鏡で長さを測定する
場合、被測定物と同時に又は合い前後して、ピッチＰが
１０μｍ程度の目盛を有する基準スケールを写す（観
察する）のである。そして、顕微鏡の出力としての画像
（テレビ画面、写真、各種プリンタの出力図）上で被測
定物を基準スケールのピッチＰ（１０μｍ）と比較し
て、例えば、５分の１程度であれば、１０÷５＝２μｍ
をその部分の長さの絶対値とするのである。しかし、
０．１μｍ程度の長さを測定する場合、画像上で被測定
物がピッチＰ（１０μｍ）に対して何分の１程度である
か、正確に割り出すことが困難である。そこで、被測定
物だけを倍率を高く（例えば、１００倍）して出力し、
それをピッチＰ（１０μｍ）と比較する。例えば、倍率
を１００倍にして比較し、被測定物の長さがピッチＰ
（１０μｍ）の２倍の長さであれば、２×１０÷１００
＝０．２μｍを長さの絶対値とするのである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術では、測定
された絶対値の精度が低いと言う問題点があった。その
理由は、非光学的顕微鏡における倍率はそれほど正確で
はないからである。例えば、１００倍にしたつもりで
も、実際は１０１倍かもしれないし、９９倍かもしれな
いのである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、鋭意研究の
結果、新規な「微細測長用の基準器」を発明した。この
基準器は、ピッチＰ₁が１μｍ以下の第１目盛及び光学
的測長装置で測長可能なピッチＰ₂の第２目盛を備えて
いる。

【０００７】

【作用】第１目盛のピッチＰ₁と第２目盛のピッチＰ₂
とは２〜１０倍の比率が好ましい。その理由は、両方と
も同で倍率で顕微鏡で観察できるからである。被測定物
によっては、更に細かいピッチＰ₁が欲しいかもしれな
い。その場合には、図３に示すように、第１目盛をピッ
チが粗い（第２目盛のそれの２分の１〜１０分の１）目
盛（１ａ）と、それよりピッチの細かい（例えば、更に
２分の１〜１０分の１）目盛（１ｂ）と２種類設けても
よい。更に、順次細かい数種類設けてもよい。第２目盛
（２）についても、使い勝手から、ピッチＰ₂の粗いも
のと細かいものを複数種設けてもよい。

【０００８】長さの絶対値（原器）は、現在、光の速さ
×時間で定義されており、干渉計で測定される長さが絶
対値として最も精度が高い。そこで、干渉計で本発明の
基準器の第２目盛のピッチを測定する。これをＰ_absと
する。その上で、本発明の基準器を非光学的顕微鏡で観
察し画像を得る。その画像上で第１目盛と第２目盛との
ピッチの比率ｎを測定する。この画像は大きいので高精
度に比率ｎが求まる。仮に、第１目盛のピッチが第２目
盛のそれの１０分の１（ｎ＝０．１）とする。すると、
第１目盛のピッチＰ₁は、Ｐ_abs×ｎで求められる。こ
の絶対値は高精度なＰ_absと高精度なｎとの積であるの
で、精度が高い。

【０００９】

【実施例】厚さ０．３ｍｍのシリコン基板を用意し、こ
れを半導体製造プロセス（シリコン加工プロセスとも呼
ばれる）に於ける酸化装置を用いて表面を酸化した。こ
れにより表面に厚さ１００〜２０００Å（好ましくは２
００〜１０００Å）の酸化けい素薄膜を形成した。（酸
化けい素に代えて、窒化けい素、けい素、炭化けい素、
酸化アルミニウム、酸化チタン、ダイヤモンド状炭素、
硬質炭素薄膜でもよい。）次に酸化けい素薄膜上にフォ
トレジストをスピンコーターで塗布した。塗布したフォ
トレジスト層に対し、図４に示す「格子状（間隔Ｐ₁＝
０．６μｍ）のパターンと、その周辺にストライブ（間
隔Ｐ₂＝４．０μｍ）状のパターンと、その外側に指示
パターン（３）」を有するマスク映像を通して電子線を
照射し、露光した後、現像した。これによりレジストパ
ターンが得られた。

【００１０】次にフッ酸で処理してレジストで覆われて
いない部分の酸化けい素をエッチング（除去）し、その
後、残ったレジストをイオンビームエッチングにより除
去した。最後に導電性を持たせるために、スパッタリン
グにより、厚さ４０ｎｍの白金Ｐｔをコートした。

【００１１】こうして、図１（平面図）に示すような第
１目盛（１）と第２目盛（２）を有する基準器が得られ
た。第１目盛（１）のピッチＰ₁は約０．６μｍで、第
２目盛（２）のピッチＰ₂は約４μｍであると思われ
る。ピッチＰ₂を干渉計で測定したところ、Ｐ_absは
４．０２μｍであった。次にこの基準器を電子顕微鏡で
観察し、その画像からＰ₁／Ｐ₂＝ｎを求めたところｎ
＝０．１５であった。従って、第１目盛（１）のピッ
チＰ₁（高精度な絶対値）は、Ｐ_abs×ｎで求められ、
０．６０μｍである。

【００１２】この基準器と被測定物を同時に又は合い前
後して同じ倍率で顕微鏡で測定し、基準器の画像と被測
定物の画像を比較する。これにより、高精度で被測定物
の長さ（絶対値）が得られる。指示パターン（３）は、
光学的顕微鏡で第１目盛（１）、第２目盛（２）を探し
易くするためのものである。

【００１３】一般に、高さ方向（厚さ）は、接触式高さ
計で測定することにより、基準器のそれを求める。この
厚さもユーザーにとって基準とすることができる。接触
式高さ計では、接触子を基準器に当接させるが、このと
き、接触子が粗い第２目盛の間隔内に収まるので、正確
に高さを測定することができる。実施例は図５の（１）
に示すように目盛（Ａ）が基板（Ｓ）より突出した例で
あるが、電子顕微鏡などの基準器にあっては目盛（Ａ）
の表面が基板（Ｓ）の表面と共通であってもよい。

【００１４】

【発明の効果】以上の通り、本発明の基準器を使用すれ
ば、１μｍ以下の長さを高精度で測定することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】は、本発明の一実施例にかかる基準器の平面図
である。

【図２】の（１）は、従来の基準器の平面図であり、
（２）は同じく斜視図である。

【図３】は、本発明の他の実施例にかかる基準器の平面
図である。

【図４】は、本発明の他の実施例にかかる基準器の平面
図である。

【図５】は、本発明の一実施例にかかる基準器の概略断
面図である。

【符号の説明】

１・・・第１目盛４・・・目盛１ａ，１ｂ・・・第１目盛５・・・基板２・・・第２目盛３・・・指示パターン以上

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ピッチが１μｍ以下の第１目盛及び光学的
測長装置で測長可能なピッチを持つ第２目盛を備えた微
小測長用の基準器。