JP3104899B2 - 平面距離スケール - Google Patents
平面距離スケールInfo
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Description
M)や原子間力顕微鏡などの高分解能な顕微鏡などの高
倍での倍率較正が可能になるスケールに関するものであ
る。
以下の微細な構造物の各種の利用が行われている。この
代表的な例としてLSIがあり、現在ではサブミクロン
オーダーの微細加工技術を使用して生産が行われてい
る。さらに最近微細なマイクロマシンなどの作製も活性
化している。これらの微細加工において加工後の構造物
の形状の計測は非常に重要であるため、SEMなどの各
種の高分解能の測定法が利用されるようになり、μmオ
ーダーでの形状観察が容易になされるようになってき
た。しかしながら、従来、たとえばSEMにおいては1
000倍程度の倍率で数10〜数100μmの較正用の
パターンを観察し、これを基準にして電気的な外挿手法
によりμmオーダーのパターンの寸法を推測しているの
が実状であり、収差等の影響により、その絶対的な寸法
はわからず、相対的な寸法値としてのみ意味をもつ。ま
た、原子間力顕微鏡など走査プローブ顕微鏡は原子オー
ダー(1nmオーダー)の分解能があり、このレベルの
領域では各種の結晶の原子配列をスケールとして用いる
ことができるが、これよりも大きな領域ではSEMと同
様絶対的なスケールは存在しなかった。さらにこのAF
Mでは走査をピエゾ素子を用いて行っているためSEM
と比べると収差は桁違いに大きく、外挿法でそのスケー
ルを決めた場合、大きな誤差を生じる。いずれにせよ較
正用のパターンの大きさと測定対象の大きさが一致して
おらず外挿により、その寸法を推測しているのが実状で
ある。そこで最近、金属薄膜あるいはWとCなどを積層
させその断面を利用する方法が試みられるようになりつ
つある。単層薄膜の厚みは一般に約1nm程度の精度で
の評価が可能であるため、この薄膜断面をスケールとし
て利用する方法を用いることで、それ以前のスケールに
比べ精度が良くなってきた。
層、単体金属と単体非金属積層を積層し、その断面を用
いるスケールでは、層界面における原子が拡散する。こ
の現象によって界面がシャープにならず、読みとる距離
に誤差が生じて、例えば、数10nmの距離を測長する
のに積層した薄膜間の拡散により界面の幅が数nmにも
なるため、10%以上の誤差が生じるなどの欠点があっ
た。
め、本発明は (1)既知の厚さの薄膜層を複数層積層させた薄膜の断
面を長さの基準として用いる平面距離スケールにおい
て、一方の層を金属層とし、他の一方の層を硼化物層、
炭化物層、窒化物層、酸化物層の少なくとも一種とし
て、これらの層を交互に並べた平面距離スケールを発明
の特徴とする。 (2)(1)項において、金属層が合金層である平面距
離スケールを発明の特徴とする。 (3)既知の厚さの薄膜層を複数層積層させた薄膜の断
面を長さの基準として用いる平面距離スケールにおい
て、硼化物層、炭化物層、窒化物層、酸化物層のいずれ
か2つの層を交互に積層させた薄膜の断面を用いる平面
距離スケールを発明の特徴とする。 換言すれば、本発明は薄膜層積層型スケールに使用する
薄膜に合金を含む金属、硼化物、炭化物、窒化物、酸化
物を使用することにより、精度の良い薄膜層積層型スケ
ールを提供し、微細構造物の測長を高精度に行うのに役
立てようとするものである。
形成することは現状の技術では非常に困難である。ま
た、LSI等の加工に用いられているリソグラフィを利
用しても100nm以下の平面スケールは形成すること
自体がほとんど不可能であり、また、仮に形成できたと
してもそれ自体のサイズを測定する方法がなかった。そ
こで、1nmから10μm程度の厚さの薄膜は、均一
性、制御性の点でも問題なく高精度に各種の材料でかつ
各種の形成法で形成することができ、さらに、その厚さ
は各種の段差計、あるいは、光学的手法で数Åから10
数Åの誤差以内と非常に精度よく測定することができる
ことを利用して、複数の積層薄膜の断面を利用する精度
のよいスケールが提案された。しかしながら、このよう
な薄膜断面利用型スケールにおいては積層させる薄膜材
料の選択が重要になる。例えばMoとSiでは界面にお
ける原子の拡散が大きく、界面でMo−Si化合物がで
きて界面のシャープさが失われ、蒸着法、スパッタ法、
CVD法など各種作製法の作製条件によっては界面幅が
2〜5nmにも及ぶ場合がある。このため、例えば10
nmの厚みの重元素層と軽元素層を積層させ10nmの
スケールを作製しても誤差が数10%にもなる。この誤
差は微小な距離を測定するスケールになればなるほど大
きくなる。このような現象はWとCなど様々な物質で生
じている。そこで薄膜層積層型スケールに使用する薄膜
に、本来安定な化合物である硼化物、炭化物、窒化物、
酸化物や安定な合金を少なくとも一方の薄膜層に使用す
ると、各薄膜層間における原子の拡散が抑制され、薄膜
層間の界面がシャープになる。このためこのような物質
を利用して薄膜層積層型スケールを作製すると精度の良
い薄膜層積層型スケールになり、微細構造物の測長を高
精度に行うのに役立つことになる。
る。 (実施例1)図1は本発明の多層膜断面を示す。厚み5
mmの鏡面研磨されたSiウエハ1上にrfスパッタ法
でBN層2とW層3を交互に5対積層した多層膜を形成
する。このときBNの膜厚、Wの膜厚は全て50nmと
なるように成膜して形成した。この多層膜のW各層の厚
みをX線回折法で求めたところいずれのW層の厚みも実
際には50nm±0.1nmで形成されていること、ま
た、電子顕微鏡観察においてはいずれのW層、BN層と
も50nm±0.2nmの厚みで形成されていることが
確認された。この多層膜4を多層膜面内で約5mm×1
mm角になるように2個切り出し、切り出したものを多
層膜面同士が向き合うようにして図2に示すように接着
剤で接着し、およそ10mm×5mm×1mmの形状に
した後、多層膜4の断面が見える面を通常の電子顕微鏡
観察用試料作製の研磨技術などで平滑に研磨した。この
後、アンモニアと過酸化水素水の混合溶液に浸けてWを
5nm程度エッチングした。以上のようにして形成した
スケールのW溝を溝に垂直な方向にAFM測定を行い、
その段差の10%の高さと90%の高さの幅を、1層の
厚み50nmで除した値は2%となった。一方、比較の
ために、上記と同様にして、Cの膜厚、Wの膜厚を全て
50nmとし交互に5対積層した多層膜スケールを作製
した。上記と同様にAFM測定を行って、その段差の1
0%の高さと90%の高さの幅を、50nmで除した値
は18%であった。つまり、BN層とW層を積層したス
ケールはC層とW層を積層したスケールに比べ精度が9
倍向上したことが確認された。
の膜厚、Wの膜厚を50nmとして構成した積層薄膜断
面利用スケールのW溝を溝に垂直な方向にAFM測定を
行い、その段差の10%の高さと90%の高さの幅を、
1層の厚み50nmで除した値は4%となり、CとWの
積層薄膜断面利用スケールの精度に比べ精度が良いこと
が確認された。
の膜厚、Wの膜厚を50nmとした積層薄膜断面利用ス
ケールのW溝を溝に垂直な方向にAFM測定を行い、そ
の段差の10%の高さと90%の高さの幅を、1層の厚
み50nmで除した値は4%となり、CとWの積層薄膜
断面利用スケールの精度に比べ精度が良いことが確認さ
れた。
の膜厚、Wの膜厚を50nmとした積層薄膜断面利用ス
ケールのW溝を溝に垂直な方向にAFM測定を行い、そ
の段差の10%の高さと90%の高さの幅を、1層の厚
み50nmで除した値は3.5%となり、CとWの積層
薄膜断面利用スケールの精度に比べ精度が良いことが確
認された。
O3 の膜厚、Wの膜厚を50nmとした積層薄膜断面利
用スケールのW溝を溝に垂直な方向にAFM測定を行
い、その段差の10%の高さと90%の高さの幅を、1
層の厚み50nmで除した値は6%となり、CとWの積
層薄膜断面利用スケールの精度に比べ精度が良いことが
確認された。
2 の膜厚、Wの膜厚を10nmとした積層薄膜断面利用
スケールのW溝を溝に垂直な方向にAFM測定を行い、
その段差の10%の高さと90%の高さの幅を、1層の
厚み50nmで除した値は6.5%であって、CとWの
積層薄膜断面利用スケールの精度に比べ精度が良いこと
が確認された。
の膜厚、WCの膜厚を10nmとした積層薄膜断面利用
スケールのWC溝を溝に垂直な方向にAFM測定を行
い、その段差の10%の高さと90%の高さの幅を、1
層の厚み50nmで除した値は2.8%となり、CとW
の積層薄膜断面利用スケールの精度に比べ精度が良いこ
とが確認された。
の膜厚、ReWの膜厚を10nmとした積層薄膜断面利
用スケールのReW溝を溝に垂直な方向にAFM測定を
行い、その段差の10%の高さと90%の高さの幅を、
1層の厚み50nmで除した値は1.8%となり、Cと
Wの積層薄膜断面利用スケールの精度に比べ精度が良い
ことが確認された。
Siウエハ上にrfスパッタ法でAl2 O3 層とWC層
を交互に3対積層した多層膜を形成する。このときのA
l2 O3 膜厚、WCの膜厚は最初の1対は50nmづつ
の厚みとなるように、次の1対は100nmづつの厚み
となるように、次の1対は150nmづつの厚みとなる
ように成膜して形成した。この多層膜の各層の厚みを電
子顕微鏡観察において求めたところ最初のAl2 O
3 層、WC層とも、50nm±0.3nmの厚みで、次
のAl2O3 層、WC層はともに100nm±0.4n
mの厚みで、最後のAl2 O3 層、WC層はともに15
0nm±0.4nmの厚みで形成されていることが確認
された。この多層膜を多層膜面内で約5mm×1mm角
になるように2個切り出し、切り出したものを多層膜面
同士が向き合うようにして接着剤で接着し、およそ10
mm×5mm×1mmの形状にした後、多層膜の断面が
見える面を通常の電子顕微鏡観察用試料作製の研磨技術
などで平滑に研磨した。この後、アンモニアと過酸化水
素水の混合溶液に浸けてWCを5nm程度エッチングし
た。以上のようにして形成したスケールのWC溝を、溝
に垂直な方向にAFM測定を行い、その段差の10%の
高さと90%の高さの幅を、それぞれの1層の厚み50
nmで除した値は4%となった。一方、比較のために、
上記と同様にして、CとWを用い、Cの膜厚、Wの膜厚
を本実施例の発明と同様の構造の多層膜スケールを作製
した。上記と同様にAFM測定を行って、最初の段差、
次の段差、最後の段差の10%の高さと90%の高さの
幅を、それぞれ最初の溝の幅、次の溝の幅、最後の溝の
幅で除した値は16%から21%であった。つまり、A
l2 O3 層とWC層を積層したスケールはC層とW層を
積層したスケールに比べ精度が約4倍以上向上したこと
が確認された。
mの鏡面研磨されたSiウエハ上にrfスパッタ法でB
4 C層とWC層を交互に3対積層した多層膜を形成す
る。このときのB4 C膜厚、WCの膜厚は最初の1対は
50nmづつの厚みとなるように、次の1対は100n
mづつの厚みとなるように、次の1対は150nmづつ
の厚みとなるように成膜して形成した。この多層膜の各
層の厚みを電子顕微鏡観察において求めたところ最初の
B4 C層、WC層とも50nm±0.3nmの厚みで、
次のB4C層、WC層はともに100nm±0.3nm
の厚みで、最後のB4 C層、WC層はともに150nm
±0.3nmの厚みで形成されていることが確認され
た。この多層膜を多層膜面内で約5mm×1mm角にな
るように2個切り出し、切り出したものを多層膜面同士
が向き合うようにして接着剤で接着し、およそ10mm
×5mm×1mmの形状にした後、多層膜の断面が見え
る面を通常の電子顕微鏡観察用試料作製の研磨技術など
で平滑に研磨した。この後、アンモニアと過酸化水素水
の混合溶液に浸けてWCを5nm程度エッチングした。
以上のようにして形成したスケールのWC溝を、溝に垂
直な方向にAFM測定を行い、その段差の10%の高さ
と90%の高さの幅を、それぞれの1層の厚み50nm
で除した値は最初から4%,3%,2%,となった。一
方、比較のために、上記と同様にして、CとWを用い、
Cの膜厚、Wの膜厚を本実施例の発明と同様の構造の多
層膜スケールを作製した。上記と同様にAFM測定を行
って、最初の段差、次の段差、最後の段差の10%の高
さと90%の高さの幅を、それぞれ最初の溝の幅、次の
溝の幅、最後の溝の幅で除した値は16%から21%で
あった。つまり、Al2 O3 層とWC層を積層したスケ
ールはC層とW層を積層したスケールに比べ精度が約4
から10倍程度向上したことが確認された。
膜の厚みを利用し、かつ、薄膜層間の原子の拡散の少な
い化学的に安定な材料を適用するため、層界面が数原子
レベルの厚みの乱れのみのシャープさをもつ。このため
本発明のスケールを使用することで、数10nmレベル
の高精度測長を実現できるという効果を有することにな
る。本実施例では成膜をスパッタ法で行ったが成膜自体
は抵抗加熱蒸着、電子線ビーム蒸着、イオンビームスパ
ッタ、rfスパッタ、dcスパッタ、MBE、CVDな
ど成膜できるものであればどのような方法を使用しても
よく、また、本実施例では基板にSiウエハを使用した
が基板面が平滑であれば基板の材質は問わない。さら
に、本実施例では化合物層の組合わせとして窒化物と炭
化物、酸化物と炭化物、硼化物と炭化物の例について述
べたが、酸化物と窒化物、窒化物と硼化物、硼化物と窒
化物についても同様の効果が得られる。例えば、NbC
/WB,TiC/WB,ZrC/WB,TaC/WB,
TiC/W2 C,ZrC/W2 C,TaC/W2 C,N
bC/W2 C,Ti2 O3 /W2 C,HfO2 /W
2 C,ZrO2 /W2 Cなどを用いることができる。本
実施例では1層の厚みを50nmや100nmあるいは
150nmにしたがこれは長さに制限があるわけでは無
い。また、一層の厚みを様々に変えて何種類も作製して
おくと一種のスケールで様々な距離の較正が可能なスケ
ールとなることはいうまでもない。多層膜を切断するの
に多層膜面に対しほぼ垂直にカットしたが、膜面に対し
垂直以外にカットしてもよい。この場合、傾き角が大き
くなるほど垂直にカットした場合よりも大きなサイズの
測長を行うスケールを作製することができる。
・を積層させた多層膜の断面を示した図である。
W層・・・を多層膜面にほぼ垂直(Si基板面にもほぼ
垂直)に切り出したものを膜表面を向かい合わせて張り
付けた構造を示す図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 既知の厚さの薄膜層を複数層積層させた
薄膜の断面を長さの基準として用いる平面距離スケール
において、一方の層を金属層とし、他の一方の層を硼化
物層、炭化物層、窒化物層、酸化物層の少なくとも一種
として、これらの層を交互に並べたことを特徴とする平
面距離スケール。 - 【請求項2】 請求項1において、金属層が合金層であ
ることを特徴とする平面距離スケール。 - 【請求項3】 既知の厚さの薄膜層を複数層積層させた
薄膜の断面を長さの基準として用いる平面距離スケール
において、硼化物層、炭化物層、窒化物層、酸化物層の
いずれか2つの層を交互に積層させた薄膜の断面を用い
ることを特徴とする平面距離スケール。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP06252853A JP3104899B2 (ja) | 1994-09-21 | 1994-09-21 | 平面距離スケール |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP06252853A JP3104899B2 (ja) | 1994-09-21 | 1994-09-21 | 平面距離スケール |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0894346A JPH0894346A (ja) | 1996-04-12 |
JP3104899B2 true JP3104899B2 (ja) | 2000-10-30 |
Family
ID=17243090
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP06252853A Expired - Fee Related JP3104899B2 (ja) | 1994-09-21 | 1994-09-21 | 平面距離スケール |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3104899B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8263929B2 (en) | 2008-08-06 | 2012-09-11 | Hitachi High-Technologies Corporation | Standard member for correction, scanning electron microscope using same, and scanning electron microscope correction method |
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 |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19604348C2 (de) * | 1996-02-07 | 2003-10-23 | Deutsche Telekom Ag | Verfahren zur Herstellung einer kalibrierten Längenskala im Nanometerbereich für technische Geräte, die der hochauflösenden bis ultrahochauflösenden Abbildung von Strukturen dienen |
-
1994
- 1994-09-21 JP JP06252853A patent/JP3104899B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8263929B2 (en) | 2008-08-06 | 2012-09-11 | Hitachi High-Technologies Corporation | Standard member for correction, scanning electron microscope using same, and scanning electron microscope correction method |
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 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0894346A (ja) | 1996-04-12 |
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