JPH08285502A - 距離および段差の基準試料 - Google Patents

距離および段差の基準試料

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JPH08285502A
JPH08285502A JP7090800A JP9080095A JPH08285502A JP H08285502 A JPH08285502 A JP H08285502A JP 7090800 A JP7090800 A JP 7090800A JP 9080095 A JP9080095 A JP 9080095A JP H08285502 A JPH08285502 A JP H08285502A
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JP7090800A
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Nobuhito Ishii
信人 石井
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Nikon Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、1μm以下の距離を校正できる基
準試料を得ることを目的とする。 【構成】 本発明では、母材4と、その母材表面に形成
され、1μm以下で一定の距離でもって周期的に段差を
有したピッチが刻まれた微細基準パターン1と、母材に
形成され、微細基準パターンの位置を示すため、目視で
きる程度の大きさに描かれた位置指示パターン2とを有
した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、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】長さの絶対値を高い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、装置に内蔵
するスケールは、校正する必要がある。そのため、従来
では校正用試料に、一定のピッチで周期的に凹凸を形成
し、その凹凸の段差を全て同じものにした基準試料が存
在している。この基準試料は3μm以上の距離を規定す
ることができる。これは、現在、半導体製造技術とし
て、最も使用されているフォトリソグラフィー法でパタ
ーンを形成している。
【0003】しかし、このフォトリソグラフィー法で
は、1μm以下の距離を規定するパターンを描くこと
は、大変困難であった。また、段差の計測には、触診式
段差測定器で測定している。しかしながら、段差測定器
では、探針の直径が1μmよりも大きいものでしかなか
った。ところで、現在、プローブ顕微鏡は、微小な形状
を計測できるため、半導体集積回路の形状測定に使用さ
れつつある。特に、半導体集積回路は、時が経つにつれ
て、線幅が狭くなってきている。また、この様な半導体
集積回路の線幅の測定をこのプローブ顕微鏡で計測した
いという要望が多くなってきている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術では、1μ
m以下の距離について、プローブ顕微鏡から得られるス
ケール情報を校正するための基準試料が得られなかっ
た。また、1μm以下のピッチを有する基準試料を得る
ために、電子描画法でパターン形成することが適してい
るが、電子描画法で描くとパターンを描くために、多大
な時間が必要となった。
【0005】よって、本発明では、1μm以下の距離を
校正できる基準試料を得ることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明では、母材と、その母材表面に形成され、
1μm以下で一定の距離でもって周期的に段差を有した
ピッチが刻まれた微細基準パターンと、母材に形成さ
れ、微細基準パターンの位置を示すため、目視できる程
度の大きさに描かれた位置指示パターンとを有した(請
求項1記載の発明)。また、更に、位置指示パターン
は、前記微細基準パターンの存在する方向を示すよう方
向指示する形状を有した(請求項2記載の発明)。ま
た、更に母材に形成され、その母材の基準面から一定の
高さを有した段差基準パターンを有した(請求項3記載
の発明)。また、更に本発明では、段差基準パターンに
ついては、少なくとも一方向に等距離に周期的に凹部と
凸部とを有した(請求項4記載の発明)。更に本発明で
は、微細基準パターンについては、同形状の凸部を複数
個配列し、隣合う前記凸部の形状の対応する距離が等し
く配列され、かつ、その隣合う凸部の形状の対応する距
離が異なるパターンを2種類以上設けたとした(請求項
5記載の発明)。
【0007】
【作用】本発明では、1μm以下のピッチを有して凸部
と凹部とを形成するため、電子描画法により、微細基準
パターンを形成した。この微細基準パターンは、同形状
の凸部を配列し、凸部のある位置から、ある位置に対応
する他の凸部の位置までを等距離に配置した。この距離
を1μm以下とした。この様にすることで、従来、校正
できなかったプローブ顕微鏡の1μm以下のスケールの
校正を行うことが出来た。
【0008】この様な微細なパターンを形成するため
に、本発明では、電子描画法で形成した。しかし、電子
描画法では、パターンを描画する面積に比例して、描画
時間が増大してしまう。従って、基準試料の製作の歩留
まり等を考慮して、安価にパターンを作成するために
は、極力描画する面積を小さくすることが一番の解決策
である。しかし、描画する面積を小さくすると、微細基
準パターンが小さくなり、肉眼等で確認出来なくなる。
従って、本発明では、複数の方向から微細基準パターン
の位置を示す位置指示パターンを同一母材上に設けた。
この様にすることで、微細基準パターンが肉眼で確認出
来なくとも、位置指示パターンを肉眼で見える程度に大
きくパターン形成することで、容易に微細基準パターン
を形成することが出来るようになる。
【0009】次に、実施例でもって、本発明を更に詳細
に説明する。しかし、本発明は、この実施例だけに限定
されるものではない。
【0010】
【実施例】図1は、本発明に係る一実施例である基準試
料の概略図である。本実施例の基準試料は、厚さ0.3
mmのシリコン基板4上の中心に微細基準パターン1を
設け、その外周に位置指示パターン2を設けた。更に、
シリコン基板4上の任意の位置に、段差基準パターン3
を設けた。
【0011】この微細基準パターン1は、ほぼ22.5
μm四方の面積を有しており、微細基準パターン1から
見て4方向に位置指示パターン2を放射状に配置してい
る。この位置指示パターン2は、微細基準パターン1の
存在する方向に矢印を設けた格好となっている。微細基
準パターン1は、22.5μm四方の大きさしかないの
で、肉眼では確認できない。しかし、位置指示パターン
2は、肉眼で確認できる程度の大きさを有しているた
め、測定者は、この位置指示パターン2の示す方向を頼
りに、プローブ顕微鏡の探針を微細基準パターン1の有
る場所まで、本実施例の基準試料を移動し、探針を走査
する。この時は、測定者は、光学顕微鏡を覗きつつ、肉
眼で位置指示パターン2の矢印の方向を確認して行き、
探針を微細基準パターン1のあるところまで移動させ
る。
【0012】ところで、対向する位置指示パターン2の
距離は0.5mmとした。ところで、段差基準パターン
3は、本実施例では、幅100μmの凸部を設け、複数
の凸部をシリコン基板4からの高さを均一にして、シリ
コン基板4上に設けられている。その高さは、1μm以
下である。この段差基準パターン3の位置は、光学顕微
鏡で確認しながら、プローブ顕微鏡の探針へ本実施例の
段差基準パターン3を移動して探針を走査させる。探針
をこの段差基準パターン3で走査させることで、プロー
ブ顕微鏡のキャリブレーションを校正する。
【0013】ところで、この微細基準パターン1は、2
つのパターンを有している。この微細基準パターン1の
拡大図を図2に示す。図2(a)は、上方から見たとき
の概略図であり、図2(b)は、その概略断面図であ
る。微細基準パターン1は、図2に示すように、スタン
ダードパターン1aとスケーリングパターン1bとを有
している。スタンダードパターン1aは、正方形の凸部
を縦に18個、横に18個設けている。それぞれの正方
形の凸部の隣合う間隔(ピッチ)は、0.6μmであ
る。この正方形の凸部を全て縦方向および横方向に等間
隔に配置した。このスタンダードパターン1aの大きさ
は、縦10.5μm×横10.5μmである。
【0014】次にスタンダードパターン1aの外周部
に、スケーリングパターン1bを2組設けた。一組目の
スケーリングパターン1bは、縦10μm(長手方向の
長さ)の寸法を有した直方形の凸部を、横方向(短手方
向)に3個平行に配列した。ピッチは4μmで設けられ
ている。この一組目のスケーリングパターン1bの大き
さは、縦10μm×横10μmである。
【0015】また、二組目のスケーリングパターン1
b、横10μm(長手方向の長さ)の寸法を有した直方
形の凸部を、縦方向(短手方向)に3個平行に配列し
た。ピッチは同じく4μmで設けられている。二組目の
スケーリングパターン1bの大きさは、一組目の大きさ
と同じである。一組目のスケーリングパターン1bと二
組目のスケーリングパターン1bとの配列方向は、それ
ぞれ直交するようになっている。
【0016】この様にスタンダードパターン1aとスケ
ーリングパターン1bとを設けることで、干渉計でスケ
ーリングパターン1bのピッチを測定し、電子(electo
ron)顕微鏡でスタンダードパターン1aを走査する。
そして、観察画像を得る。SEM画像上でスタンダード
パターン1aとスケーリングパターン1bとのピッチの
比率を求める。この様に行うことで比率を求めること
は、プローブ顕微鏡にも応用することが出来、得た画像
の大きさを正確に算出することが出来る。
【0017】また、スケーリングパターン1bを配列方
向が直交した二組を用意した。この理由は、それぞれの
スケーリングパターン1bを測定することで、基準試料
と平行な平面において、あらゆる方向における距離を計
測するためである。ところで、微細基準パターン1は、
先に説明した形状以外に、長方形の微細なパターンを複
数個並べたスケーリングパターンを2組設け、それぞれ
の組のパターンの配列方向は、直交するよう設けたスケ
ーリングパターンであっても構わない。その概略図を図
3に示す。図3(a)は、上方から見たときの概略図で
あり、図3(b)は、その概略断面図である。
【0018】このスケーリングパターン1c1 は、複数
の長方形の凸部を複数個、平行に配列したものであり、
ピッチは0.4μmである。また、スケーリングパター
ン1c2 は、スケーリングパターン1c1 と同様に複数
個の凸部を平行に配列したものであり、ピッチは0.4
μmである。スケーリングパターン1c1 と1c2 との
配列方向は、互いに直交している。この様に互いに配列
方向が直交しているのは、スケーリングパターンを2組
設け、互いの配列方向が直交している理由と同じであ
る。
【0019】この様にして、スケーリングパターン1c
1 と1c2 を設けても構わない。ところで、図3では、
便宜上、スケーリングパターン1c1 と1c2 の長方形
の凸部の数を減らしているが、本実施例におけるこの様
なスケーリングパターン1c1 及び1c2 の長方形の凸
部の本数は、それぞれ25本ある。また、この長方形の
縦の長さは、10μmとなっており、スケーリングパタ
ーン1c1 及びスケーリングパターン1c2 は、それぞ
れ10μm四方の大きさとなっている。
【0020】ところで、この微細基準パターン1は、電
子ビームを用いた電子描画法によりパターンが描かれて
いる。この電子描画法では、パターンを描くのに、単位
面積当たりの時間が、多大に掛かる。従って、この微細
基準パターン1を極力小面積にしなければならない。し
かし、小面積にすると微細基準パターン1の位置が把握
できなくなる。よって、本実施例では、肉眼若しくは光
学顕微鏡で見える程度の大きさの位置指示パターン2を
複数設け、その位置指示パターン2であらゆる方向から
微細基準パターン1の位置を示すことで、微細基準パタ
ーン1を大きくしなくても、容易に微細基準パターン1
の位置を確認できるようにした。また、微細基準パター
ン1のパターン形成を早くすることも出来た。
【0021】更に、本実施例では、段差パターン3を設
けているので、同一試料で、更にプローブ顕微鏡の高さ
の校正をも可能にした。ところで、図1に記載された数
字は、寸法を示す数字である。単位は、位置指示パター
ン2の矢印の角度を示した数字以外については、ミリメ
ートル(mm)の単位である。また、図2に記載された
数字についても、寸法を示す数字である。単位は、全て
マイクロメートル(μm)である。
【0022】なお、本実施例での基準試料は、パターン
形成後、プラチナ膜でコートしても良い。プラチナ膜を
コートすると更に耐久性を増す基準試料となる。また、
この様にすることで、走査トンネル顕微鏡に十分適用で
きる試料が得られる。
【0023】
【発明の効果】以上の通り本発明によれば、1μm以下
の微細基準パターンを有した基準試料を得ることが出
来、表示された観察像のスケールの校正することが出来
る。また、更に微細基準パターンをあまり大きくするこ
となくとも、微細基準パターンをプローブ顕微鏡の探針
などを移動させること容易に出来るようになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】:本発明に係る一実施例の基準試料の概略図で
ある。
【図2】:本実施例における微細基準パターンの拡大図
であり、(a)は、微細基準パターンを上方から見たと
きの概略図。そして(b)は、その断面図である。
【図3】:本実施例における微細基準パターンのもう一
つの形態を示した拡大図であり、(a)は、微細基準パ
ターンを上方から見たときの概略図。そして、(b)
は、その断面図である。
【符号の説明】
1 微細基準パターン 1a、1c 微細基準パターンの一つのスタンダードパ
ターン 1b スケーリングパターン 2 位置指示パターン 3 段差パターン 4 シリコン基板

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 母材と、 前記母材表面に形成され、1μm以下で一定の距離でも
    って周期的に段差を有したピッチが刻まれた微細基準パ
    ターンと、 前記母材に形成され、目視できる程度の大きさに描かれ
    た前記微細基準パターンの位置を示す位置指示パターン
    とを有したことを特徴とする距離および段差の基準試
    料。
  2. 【請求項2】 前記位置指示パターンは、前記微細基準
    パターンの存在する方向を示すよう方向指示する形状を
    有していることを特徴とする請求項1記載の距離および
    段差の基準試料。
  3. 【請求項3】 前記母材に形成され、前記母材の基準面
    から一定の高さを有した段差基準パターンを有したこと
    を特徴とする請求項1または2記載の距離および段差の
    基準試料。
  4. 【請求項4】 前記段差基準パターンは、少なくとも一
    方向に等距離に周期的に凹部と凸部とを有したことを特
    徴とする請求項3記載の距離および段差の基準試料。
  5. 【請求項5】 前記微細基準パターンは、同形状の凸部
    を複数個配列し、隣合う前記凸部の形状の対応する距離
    が等しく配列され、かつ、前記隣合う凸部の形状の対応
    する距離が異なるパターンを2種類以上設けたことを特
    徴とする請求項1記載の距離および段差の基準試料。
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