JPH07176585A - 測定精度校正用標準試料とその製造方法 - Google Patents
測定精度校正用標準試料とその製造方法Info
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- JPH07176585A JPH07176585A JP12840093A JP12840093A JPH07176585A JP H07176585 A JPH07176585 A JP H07176585A JP 12840093 A JP12840093 A JP 12840093A JP 12840093 A JP12840093 A JP 12840093A JP H07176585 A JPH07176585 A JP H07176585A
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 水平方向１×１０-9〜１×１０-6ｍオーダ
ー、垂直方向は１×１０-10ｍオーダーの原子ステップ
を有する測定精度校正用標準試料の提供と、該原子ステ
ップオーダーの標準試料を容易に製造できる製造方法の
提供。 【構成】 シリコン単結晶ウェハを、９００〜１２００
℃の水素雰囲気高温熱処理を行うことにより、その表面
に水平方向は使用した基板結晶の主表面の傾斜角度に依
存した１×１０-9ｍ〜１×１０-6ｍオーダー幅のテラス
が、垂直方向には（１１１）基板では３．１×１０-10
の単原子ステップが、（１００）基板では主として１．
３５×１０-10ｍの単原子ステップ、あるいは２．７×
１０-10ｍの２原子ステップが形成される。 【効果】 原子ステップを有するこの発明による標準試
料を用いることにより、１×１０-10ｍオーダーの測定
に対する校正を精度良く行うことができ、また、水素雰
囲気高温熱処理により、再現性よく原子ステップを有す
る標準試料を量産できる。
ー、垂直方向は１×１０-10ｍオーダーの原子ステップ
を有する測定精度校正用標準試料の提供と、該原子ステ
ップオーダーの標準試料を容易に製造できる製造方法の
提供。 【構成】 シリコン単結晶ウェハを、９００〜１２００
℃の水素雰囲気高温熱処理を行うことにより、その表面
に水平方向は使用した基板結晶の主表面の傾斜角度に依
存した１×１０-9ｍ〜１×１０-6ｍオーダー幅のテラス
が、垂直方向には（１１１）基板では３．１×１０-10
の単原子ステップが、（１００）基板では主として１．
３５×１０-10ｍの単原子ステップ、あるいは２．７×
１０-10ｍの２原子ステップが形成される。 【効果】 原子ステップを有するこの発明による標準試
料を用いることにより、１×１０-10ｍオーダーの測定
に対する校正を精度良く行うことができ、また、水素雰
囲気高温熱処理により、再現性よく原子ステップを有す
る標準試料を量産できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、走査トンネル顕微
鏡、原子間力顕微鏡の測定精度の校正を目的とする標準
試料とその製造方法に係り、シリコン単結晶ウェハを９
００〜１２００℃の水素雰囲気高温熱処理を行って原子
ステップを形成し、水平方向は１×１０-9〜１×１０-6
ｍオーダー、垂直方向は１×１０-10ｍオーダーの原子
ステップを有する測定精度校正用標準試料とその製造方
法に関する。
鏡、原子間力顕微鏡の測定精度の校正を目的とする標準
試料とその製造方法に係り、シリコン単結晶ウェハを９
００〜１２００℃の水素雰囲気高温熱処理を行って原子
ステップを形成し、水平方向は１×１０-9〜１×１０-6
ｍオーダー、垂直方向は１×１０-10ｍオーダーの原子
ステップを有する測定精度校正用標準試料とその製造方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】シリコンウェハをはじめとする１×１０
-9オーダーあるいはそれ以上の表面凹凸あるいは形状を
測定する装置、例えば、走査トンネル顕微鏡、原子間力
顕微鏡（以下ＡＦＭ（Ａｔｏｍｉｃ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉ
ｃｒｏｓｃｏｐｅ）という）においては、その測定精度
を高めるために、高さおよび水平方向の校正に用いる標
準試料が準備されている。
-9オーダーあるいはそれ以上の表面凹凸あるいは形状を
測定する装置、例えば、走査トンネル顕微鏡、原子間力
顕微鏡（以下ＡＦＭ（Ａｔｏｍｉｃ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉ
ｃｒｏｓｃｏｐｅ）という）においては、その測定精度
を高めるために、高さおよび水平方向の校正に用いる標
準試料が準備されている。
【０００３】例えば、ＡＦＭの校正用標準試料は、シリ
コンウェハ上にリソグラフィー技術を用いてラインアン
ドスペースを作製したものがほとんどであり、そのスケ
ールは水平方向１×１０-6ｍ以上、高さは低くても１×
１０-8ｍオーダーである。すなわち、（１．２×１
０-2）ｍ×（８．０×１０-3）ｍの基板を用いて、
（２．７×１０-4）ｍ×（２．７×１０-4）ｍのチップ
にグリットパターンが形成されるが、グリットピッチと
して３×１０-6ｍ、１．０×１０-5ｍ、２．０×１０-5
ｍの３種のピッチのからなり、段差としては１．０×１
０-7ｍ、４．０×１０-8ｍ、１．８×１０-8ｍが設定さ
れた測定精度校正用標準試料が提案されている。
コンウェハ上にリソグラフィー技術を用いてラインアン
ドスペースを作製したものがほとんどであり、そのスケ
ールは水平方向１×１０-6ｍ以上、高さは低くても１×
１０-8ｍオーダーである。すなわち、（１．２×１
０-2）ｍ×（８．０×１０-3）ｍの基板を用いて、
（２．７×１０-4）ｍ×（２．７×１０-4）ｍのチップ
にグリットパターンが形成されるが、グリットピッチと
して３×１０-6ｍ、１．０×１０-5ｍ、２．０×１０-5
ｍの３種のピッチのからなり、段差としては１．０×１
０-7ｍ、４．０×１０-8ｍ、１．８×１０-8ｍが設定さ
れた測定精度校正用標準試料が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】現状のＡＦＭ校正用標
準試料は、水平方向は１．０×１０-6ｍ以上、垂直方向
は数×１０-7ｍ以上であるが、シリコン単結晶ウェハの
マイクロラフネス測定などのナノメートル（ｎｍ，１×
１０-9ｍ）あるいはオングストローム（Å，１×１０
-10ｍ）オーダーの表面形状を測定する場合、現状の校
正用標準試料を用いると、その最小レンジが測定レンジ
の数倍〜数百倍のスケールであるため、測定値の定量性
には影響があると考えられる。
準試料は、水平方向は１．０×１０-6ｍ以上、垂直方向
は数×１０-7ｍ以上であるが、シリコン単結晶ウェハの
マイクロラフネス測定などのナノメートル（ｎｍ，１×
１０-9ｍ）あるいはオングストローム（Å，１×１０
-10ｍ）オーダーの表面形状を測定する場合、現状の校
正用標準試料を用いると、その最小レンジが測定レンジ
の数倍〜数百倍のスケールであるため、測定値の定量性
には影響があると考えられる。
【０００５】この発明は、現状のＡＦＭ校正用標準試料
の精度に鑑み、水平方向は１×１０-9〜１×１０-6ｍオ
ーダー、垂直方向は１×１０-10ｍオーダーの原子ステ
ップを有する測定精度校正用標準試料の提供と、該原子
ステップオーダーの標準試料を容易に製造できる製造方
法の提供を目的としている。
の精度に鑑み、水平方向は１×１０-9〜１×１０-6ｍオ
ーダー、垂直方向は１×１０-10ｍオーダーの原子ステ
ップを有する測定精度校正用標準試料の提供と、該原子
ステップオーダーの標準試料を容易に製造できる製造方
法の提供を目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】発明者らは水平方向１×
１０-9〜１×１０-6ｍオーダー、垂直方向は１×１０
-10ｍオーダーの原子ステップを有する測定精度校正用
標準試料を目的に種々検討した結果、シリコン単結晶ウ
ェハ表面に形成される原子ステップが、ＡＦＭ用の水平
方向１×１０-9ｍ〜１×１０-6ｍオーダーの、垂直方向
は１×１０-10ｍオーダーの校正用標準試料として適用
できることを知見し、またその作製方法として水素高温
熱処理することにより製造できることを知見し、この発
明を完成した。
１０-9〜１×１０-6ｍオーダー、垂直方向は１×１０
-10ｍオーダーの原子ステップを有する測定精度校正用
標準試料を目的に種々検討した結果、シリコン単結晶ウ
ェハ表面に形成される原子ステップが、ＡＦＭ用の水平
方向１×１０-9ｍ〜１×１０-6ｍオーダーの、垂直方向
は１×１０-10ｍオーダーの校正用標準試料として適用
できることを知見し、またその作製方法として水素高温
熱処理することにより製造できることを知見し、この発
明を完成した。
【０００７】詳述すると、シリコン単結晶ウェハを、９
００〜１２００℃の水素雰囲気高温熱処理を行うことに
より、その表面に水平方向は使用した基板結晶の主表面
の傾斜角度に依存した１×１０-9〜１×１０-6ｍオーダ
ー幅のテラスが、垂直方向には＜１１１＞基板では３．
１×１０-10ｍの単原子ステップが、＜１００＞基板で
は主として１．３５×１０-10ｍの単原子ステップ、あ
るいは２．７×１０-10ｍの２原子ステップが形成され
ることを見い出した。水素雰囲気高温熱処理の作用は、
高温水素雰囲気での表面エッチング作用と、高温熱処理
による表面再配列作用とにより原子ステップが形成され
るものと考えられる。この作用は、超高真空中高温加熱
処理では同様の効果が得られるものの、大気圧での水素
以外の気体中では今の所、画期的な効果はみられていな
い。
００〜１２００℃の水素雰囲気高温熱処理を行うことに
より、その表面に水平方向は使用した基板結晶の主表面
の傾斜角度に依存した１×１０-9〜１×１０-6ｍオーダ
ー幅のテラスが、垂直方向には＜１１１＞基板では３．
１×１０-10ｍの単原子ステップが、＜１００＞基板で
は主として１．３５×１０-10ｍの単原子ステップ、あ
るいは２．７×１０-10ｍの２原子ステップが形成され
ることを見い出した。水素雰囲気高温熱処理の作用は、
高温水素雰囲気での表面エッチング作用と、高温熱処理
による表面再配列作用とにより原子ステップが形成され
るものと考えられる。この作用は、超高真空中高温加熱
処理では同様の効果が得られるものの、大気圧での水素
以外の気体中では今の所、画期的な効果はみられていな
い。
【０００８】すなわち、この発明は、シリコン単結晶ウ
ェハ主表面に水平方向に当該基板結晶傾斜角度に依存す
る傾斜面テラスが形成され、垂直方向に単原子ステップ
あるいは２原子ステップが形成されたことを特徴とする
測定精度校正用標準試料である。また、この発明は、上
記の構成において、ラインアンドスペースあるいはグリ
ッドパターンが形成されていることを特徴とする測定精
度校正用標準試料である。
ェハ主表面に水平方向に当該基板結晶傾斜角度に依存す
る傾斜面テラスが形成され、垂直方向に単原子ステップ
あるいは２原子ステップが形成されたことを特徴とする
測定精度校正用標準試料である。また、この発明は、上
記の構成において、ラインアンドスペースあるいはグリ
ッドパターンが形成されていることを特徴とする測定精
度校正用標準試料である。
【０００９】この発明において、使用するシリコン単結
晶ウェハは、＜１１１＞または＜１００＞基板を用いる
が、これは図１示すごとく基板結晶角度と原子ステップ
間隔との関係から、その表面に形成される原子ステップ
間隔が、目的の測定エリアよりも小さくなるような基板
の傾斜角度を選択することにより、水素高温熱処理にて
表面に原子ステップを形成した際に、所定の原子ステッ
プ間隔を形成できることによる。この発明の方法により
作製された標準試料を用いることにより、水平方向に１
×１０-9ｍ〜１×１０-6ｍオーダー、垂直方向に１×１
０-10ｍオーダーの校正が可能となり、マイクロラフネ
ス等の表面形状測定精度向上に貢献する。
晶ウェハは、＜１１１＞または＜１００＞基板を用いる
が、これは図１示すごとく基板結晶角度と原子ステップ
間隔との関係から、その表面に形成される原子ステップ
間隔が、目的の測定エリアよりも小さくなるような基板
の傾斜角度を選択することにより、水素高温熱処理にて
表面に原子ステップを形成した際に、所定の原子ステッ
プ間隔を形成できることによる。この発明の方法により
作製された標準試料を用いることにより、水平方向に１
×１０-9ｍ〜１×１０-6ｍオーダー、垂直方向に１×１
０-10ｍオーダーの校正が可能となり、マイクロラフネ
ス等の表面形状測定精度向上に貢献する。
【００１０】また、この発明は、校正用標準試料用基板
に、｛１１１｝面に近い主表面をもち、該主表面が主表
面に直交する＜１１１＞、主表面と平行な＜１１０＞方
向に角度θ、主表面と平行でかつ＜１１０＞方向と直交
する＜１１２＞方向に角度φだけ傾斜し、該φ、θが０
＜φ≦４．０°、かつθはφよりも小さな傾斜角度の範
囲内にあるシリコン単結晶ウェハを用い、予めフォトリ
ソグラフィー技術を用いて、１×１０-7ｍないしは１×
１０-6ｍオーダーのラインアンドスペースあるいはグリ
ッドパターンを作製したことを特徴とする測定精度校正
用標準試料を提案する。
に、｛１１１｝面に近い主表面をもち、該主表面が主表
面に直交する＜１１１＞、主表面と平行な＜１１０＞方
向に角度θ、主表面と平行でかつ＜１１０＞方向と直交
する＜１１２＞方向に角度φだけ傾斜し、該φ、θが０
＜φ≦４．０°、かつθはφよりも小さな傾斜角度の範
囲内にあるシリコン単結晶ウェハを用い、予めフォトリ
ソグラフィー技術を用いて、１×１０-7ｍないしは１×
１０-6ｍオーダーのラインアンドスペースあるいはグリ
ッドパターンを作製したことを特徴とする測定精度校正
用標準試料を提案する。
【００１１】上記の構成において、主表面が主表面に直
交する＜１１１＞軸に対し主表面と平行な＜１１０＞方
向の傾斜角度θを、φより小さい傾斜角度とした理由
は、テラス幅を正確に算出するために、一方向のみの傾
斜にする必要があるためであり、特に０．０°が望まし
い。また、主表面と平行でかつ＜１１０＞方向と直交す
る＜１１２＞方向の傾斜角度φを４．０°以下とした理
由は、４．０°を超えるとステップ間隔が１×１０-9ｍ
以下となり、実用上不要で、また測定そのものが困難と
なるためであるが、角度φが０の場合は、理論上θ、φ
が０°の場合、表面に原子ステップが存在しない。実際
には、測定誤差・加工精度の問題から０．０°の加工は
困難である。従って、０＜φ≦４．０°とする。
交する＜１１１＞軸に対し主表面と平行な＜１１０＞方
向の傾斜角度θを、φより小さい傾斜角度とした理由
は、テラス幅を正確に算出するために、一方向のみの傾
斜にする必要があるためであり、特に０．０°が望まし
い。また、主表面と平行でかつ＜１１０＞方向と直交す
る＜１１２＞方向の傾斜角度φを４．０°以下とした理
由は、４．０°を超えるとステップ間隔が１×１０-9ｍ
以下となり、実用上不要で、また測定そのものが困難と
なるためであるが、角度φが０の場合は、理論上θ、φ
が０°の場合、表面に原子ステップが存在しない。実際
には、測定誤差・加工精度の問題から０．０°の加工は
困難である。従って、０＜φ≦４．０°とする。
【００１２】さらに、この発明は、校正用標準試料用基
板に、｛１００｝面に近い主表面をもち、該主表面が主
表面に直交する＜１００＞軸に対し主表面と平行な＜１
１０＞方向に角度θ、主表面と平行でかつ前記＜１１０
＞方向と直交する＜１１０＞方向に角度φだけ傾斜し、
該θ、φが０＜θ≦４．０°かつ傾斜角度φをθより小
さな傾斜角度、または０≦φ≦４．０°かつ傾斜角度θ
をφより小さな傾斜角度の範囲内にあるシリコン単結晶
ウェハを用い、予めフォトリソグラフィー技術を用いて
１×１０-7ｍないしは１×１０-6ｍオーダーのラインア
ンドスペースあるいはグリッドパターンを作製したこと
を特徴とする測定精度校正用標準試料を提案する。
板に、｛１００｝面に近い主表面をもち、該主表面が主
表面に直交する＜１００＞軸に対し主表面と平行な＜１
１０＞方向に角度θ、主表面と平行でかつ前記＜１１０
＞方向と直交する＜１１０＞方向に角度φだけ傾斜し、
該θ、φが０＜θ≦４．０°かつ傾斜角度φをθより小
さな傾斜角度、または０≦φ≦４．０°かつ傾斜角度θ
をφより小さな傾斜角度の範囲内にあるシリコン単結晶
ウェハを用い、予めフォトリソグラフィー技術を用いて
１×１０-7ｍないしは１×１０-6ｍオーダーのラインア
ンドスペースあるいはグリッドパターンを作製したこと
を特徴とする測定精度校正用標準試料を提案する。
【００１３】上記の構成において、主表面が主表面に直
交する＜１００＞軸に対し主表面と平行な＜１１０＞方
向の傾斜角度θを、４．０°以下とした理由は、４．０
°を超える傾斜角になると、ステップ間隔は１×１０-9
ｍ以下となり、実用上不要であり、測定そのものが困難
となるためである。また、主表面と平行でかつ前記＜１
１０＞方向と直交する＜１１０＞方向の傾斜角度φをθ
より小さな傾斜角度とした理由は、テラス幅を正確に算
出するためには、一方向のみの傾斜にする必要があるた
めであり、特に０．０°が望ましい。さらに、主表面が
主表面に直交する＜１００＞軸に対し主表面と平行な＜
１１０＞方向の傾斜角度θをφより小さな傾斜角度した
理由は、テラス幅を正確に算出するためには、一方向の
みの傾斜にする必要があるためであり、特に０．０°が
望ましい。また、主表面と平行でかつ前記＜１１０＞方
向と直交する＜１１０＞方向の傾斜角度φを４．０°以
下とした理由は、４．０°を超えると傾斜角になると、
ステップ間隔は１×１０-9ｍ以下となり、実用上必要が
ないこと、および測定が困難となるためである。
交する＜１００＞軸に対し主表面と平行な＜１１０＞方
向の傾斜角度θを、４．０°以下とした理由は、４．０
°を超える傾斜角になると、ステップ間隔は１×１０-9
ｍ以下となり、実用上不要であり、測定そのものが困難
となるためである。また、主表面と平行でかつ前記＜１
１０＞方向と直交する＜１１０＞方向の傾斜角度φをθ
より小さな傾斜角度とした理由は、テラス幅を正確に算
出するためには、一方向のみの傾斜にする必要があるた
めであり、特に０．０°が望ましい。さらに、主表面が
主表面に直交する＜１００＞軸に対し主表面と平行な＜
１１０＞方向の傾斜角度θをφより小さな傾斜角度した
理由は、テラス幅を正確に算出するためには、一方向の
みの傾斜にする必要があるためであり、特に０．０°が
望ましい。また、主表面と平行でかつ前記＜１１０＞方
向と直交する＜１１０＞方向の傾斜角度φを４．０°以
下とした理由は、４．０°を超えると傾斜角になると、
ステップ間隔は１×１０-9ｍ以下となり、実用上必要が
ないこと、および測定が困難となるためである。
【００１４】この発明において、ラインアンドスペース
あるいはグリッドパターンを形成するためのフォトリソ
グラフィー技術は、公知の酸化膜形成→レジスト塗布→
パターニング→エッチング→レジスト除去の工程などが
適宜選定できる。この発明の特徴である水素高温熱処理
とは、９００〜１２００℃の温度において５分以上１０
分程度、水素雰囲気で熱処理する工程であり、ここで、
水素雰囲気とは、窒素（水素ガス以外）、酸素、二酸化
炭素、水分等のガス濃度がｐｐｍオーダー以下の大気圧
あるいは減圧状態であり、水素ガスによって炉内が常に
置換されている状態を言う。温度時間は、９００℃以下
の状態では基板表面の自然酸化膜除去効果が小さく処理
時間が長くなり実用的ではなく、一方、１２００℃以下
の温度に限定した理由は、一般的な炉の耐熱温度が１２
００℃のためである。保持時間として、原子ステップを
形成させるには基板表面に自然酸化膜のない状態であれ
ば秒単位の保持時間で可能であり、ＨＦ等で自然酸化膜
除去後に水素高温処理を行えば、処理時間の短縮は可能
である。しかしながら酸化膜によるパターン形成基板や
自然酸化膜の形成されている通常の基板では、その除去
を含め、安定して原子ステップを形成するためは少なく
とも５分が必要であるが、１０分を超えるとその効果に
差は見られない。ラインアンドスペースあるいはグリッ
ドパターンを形成したのち、水素雰囲気高温熱処理する
ことにより、基板表面とパターンの両方に原子ステップ
を形成することができる。
あるいはグリッドパターンを形成するためのフォトリソ
グラフィー技術は、公知の酸化膜形成→レジスト塗布→
パターニング→エッチング→レジスト除去の工程などが
適宜選定できる。この発明の特徴である水素高温熱処理
とは、９００〜１２００℃の温度において５分以上１０
分程度、水素雰囲気で熱処理する工程であり、ここで、
水素雰囲気とは、窒素（水素ガス以外）、酸素、二酸化
炭素、水分等のガス濃度がｐｐｍオーダー以下の大気圧
あるいは減圧状態であり、水素ガスによって炉内が常に
置換されている状態を言う。温度時間は、９００℃以下
の状態では基板表面の自然酸化膜除去効果が小さく処理
時間が長くなり実用的ではなく、一方、１２００℃以下
の温度に限定した理由は、一般的な炉の耐熱温度が１２
００℃のためである。保持時間として、原子ステップを
形成させるには基板表面に自然酸化膜のない状態であれ
ば秒単位の保持時間で可能であり、ＨＦ等で自然酸化膜
除去後に水素高温処理を行えば、処理時間の短縮は可能
である。しかしながら酸化膜によるパターン形成基板や
自然酸化膜の形成されている通常の基板では、その除去
を含め、安定して原子ステップを形成するためは少なく
とも５分が必要であるが、１０分を超えるとその効果に
差は見られない。ラインアンドスペースあるいはグリッ
ドパターンを形成したのち、水素雰囲気高温熱処理する
ことにより、基板表面とパターンの両方に原子ステップ
を形成することができる。
【００１５】
【作用】この発明は、シリコン単結晶ウェハの＜１１１
＞または＜１００＞基板を用いて、水素高温熱処理にて
表面に原子ステップを形成するが、これは図１の基板結
晶角度と原子ステップ間隔との関係から、その表面に形
成される原子ステップ間隔が、目的の測定エリアよりも
小さくなるような基板の傾斜角度を選択することによ
り、任意の原子ステップ間隔を形成できることを特徴と
し、この発明の方法により作製された標準試料を用いる
ことにより、水平方向は１×１０-9ｍ〜１×１０-6ｍオ
ーダー、垂直方向は１×１０-10ｍオーダーの校正が可
能となり、マイクロラフネス等の表面形状測定精度向上
に貢献する。
＞または＜１００＞基板を用いて、水素高温熱処理にて
表面に原子ステップを形成するが、これは図１の基板結
晶角度と原子ステップ間隔との関係から、その表面に形
成される原子ステップ間隔が、目的の測定エリアよりも
小さくなるような基板の傾斜角度を選択することによ
り、任意の原子ステップ間隔を形成できることを特徴と
し、この発明の方法により作製された標準試料を用いる
ことにより、水平方向は１×１０-9ｍ〜１×１０-6ｍオ
ーダー、垂直方向は１×１０-10ｍオーダーの校正が可
能となり、マイクロラフネス等の表面形状測定精度向上
に貢献する。
【００１６】
実施例１ 微傾斜角度（４°以下）の面方位＜１００＞あるいは＜
１１１＞のシリコン基板１を図３に示す酸化膜形成→レ
ジスト塗布→パターニング→エッチング→レジスト除去
の一般的なフォトリソグラフィー技術により、ラインア
ンドスペースあるいはグリッドパターン形成する。この
場合の垂直方向高さは形成する熱酸化時間あるいは酸化
膜剥離時間による酸化膜厚の制御により決定される。シ
リコン酸化膜（ＳｉＯ2）２によりパターニングされた
シリコンウェハを９００〜１２００℃の温度で５〜１０
分程度水素雰囲気高温熱処理することにより（図３の
ｆ）、図２、図５に示すごとく酸化膜でカバーされてい
ないシリコン表面３に原子ステップ４が形成される。ま
た、この原子ステップの間隔と＜１００＞基板傾斜角度
との関係を図１に示す。このような作製方法により、高
さ方向は１×１０-8ｍ〜１×１０-7ｍ、水平方向は１×
１０-6ｍオーダーのラインアンドスペースの凹部に、水
平方向は１×１０-9〜１×１０-6ｍオーダー、垂直方向
は１×１０-10ｍオーダーの原子ステップが存在する標
準試料が形成できる。
１１１＞のシリコン基板１を図３に示す酸化膜形成→レ
ジスト塗布→パターニング→エッチング→レジスト除去
の一般的なフォトリソグラフィー技術により、ラインア
ンドスペースあるいはグリッドパターン形成する。この
場合の垂直方向高さは形成する熱酸化時間あるいは酸化
膜剥離時間による酸化膜厚の制御により決定される。シ
リコン酸化膜（ＳｉＯ2）２によりパターニングされた
シリコンウェハを９００〜１２００℃の温度で５〜１０
分程度水素雰囲気高温熱処理することにより（図３の
ｆ）、図２、図５に示すごとく酸化膜でカバーされてい
ないシリコン表面３に原子ステップ４が形成される。ま
た、この原子ステップの間隔と＜１００＞基板傾斜角度
との関係を図１に示す。このような作製方法により、高
さ方向は１×１０-8ｍ〜１×１０-7ｍ、水平方向は１×
１０-6ｍオーダーのラインアンドスペースの凹部に、水
平方向は１×１０-9〜１×１０-6ｍオーダー、垂直方向
は１×１０-10ｍオーダーの原子ステップが存在する標
準試料が形成できる。
【００１７】実施例２ 図４に示すように、酸化膜形成→レジスト塗布→パター
ニング→エッチング→レジスト除去の工程後、シリコン
酸化膜２のラインアンドスペース形成後、ＳＣ１（ＮＨ
4ＯＨ／Ｈ2Ｏ2／Ｈ2Ｏ）洗浄あるいはアルカリ洗浄など
によりシリコン部分を１×１０-9ｍ〜１×１０-7エッチ
ングした後、酸化膜パターンを除去する（図３のｆ）。
その後水素アニール（９００〜１２００℃×１０分）に
より原子ステップ４を形成する（図４のｇ）。この場
合、図６に示すごとく原子ステップ４はラインアンドス
ペースの両方の表面に形成されている。
ニング→エッチング→レジスト除去の工程後、シリコン
酸化膜２のラインアンドスペース形成後、ＳＣ１（ＮＨ
4ＯＨ／Ｈ2Ｏ2／Ｈ2Ｏ）洗浄あるいはアルカリ洗浄など
によりシリコン部分を１×１０-9ｍ〜１×１０-7エッチ
ングした後、酸化膜パターンを除去する（図３のｆ）。
その後水素アニール（９００〜１２００℃×１０分）に
より原子ステップ４を形成する（図４のｇ）。この場
合、図６に示すごとく原子ステップ４はラインアンドス
ペースの両方の表面に形成されている。
【００１８】
【発明の効果】現在一般的に用いられている水平方向は
１×１０-6ｍオーダー、垂直方向は１×１０-7ｍ以上の
標準試料を用いた校正では、シリコンウェハのような１
×１０ -10オーダーの表面形状測定における精度の補償
にはなり難い。しかしながら、以上詳述したような原子
ステップを有するこの発明による標準試料を用いること
により、１×１０-10ｍオーダーの測定に対する校正を
精度良く行うことができ、また、この発明は再現性よく
原子ステップを有する標準試料を量産することができ、
その工業的価値は極めて大きいものである。
１×１０-6ｍオーダー、垂直方向は１×１０-7ｍ以上の
標準試料を用いた校正では、シリコンウェハのような１
×１０ -10オーダーの表面形状測定における精度の補償
にはなり難い。しかしながら、以上詳述したような原子
ステップを有するこの発明による標準試料を用いること
により、１×１０-10ｍオーダーの測定に対する校正を
精度良く行うことができ、また、この発明は再現性よく
原子ステップを有する標準試料を量産することができ、
その工業的価値は極めて大きいものである。
【図１】＜１１１＞および＜１００＞基板結晶傾斜角度
と原子ステップ間隔を示す特性図である。
と原子ステップ間隔を示す特性図である。
【図２】シリコンウェハ＜１１１＞面の原子ステップの
形成状態を示す斜視説明図である。
形成状態を示す斜視説明図である。
【図３】ａ〜ｆは標準試料作製の工程を示す説明図であ
る。
る。
【図４】ａ〜ｇは標準試料作製の工程を示す説明図であ
る。
る。
【図５】図２ｆの拡大説明図である。
【図６】図３ｇの拡大説明図である。
１ シリコン基板 ２ シリコン酸化膜 ３ シリコン表面 ４ 原子ステップ
Claims (4)
- 【請求項１】 シリコン単結晶ウェハ主表面に水平方向
に当該基板結晶傾斜角度に依存する傾斜面テラスが形成
され、垂直方向に単原子ステップあるいは２原子ステッ
プが形成されたことを特徴とする測定精度校正用標準試
料。 - 【請求項２】 ラインアンドスペースあるいはグリッド
パターンが形成されていることを特徴とする請求項１記
載の測定精度校正用標準試料。 - 【請求項３】 微傾斜角度の＜１１１＞あるいは＜１０
０＞シリコン単結晶ウェハに、９００℃〜１２００℃の
温度において水素雰囲気による高温熱処理を行うことに
より、シリコン単結晶ウェハ表面に水平方向に当該基板
結晶傾斜角度に依存する傾斜面テラスを形成させ、垂直
方向に単原子ステップあるいは２原子ステップを形成さ
せること特徴とする測定精度校正用標準試料の製造方
法。 - 【請求項４】 予めフォトリソグラフィー技術を用いて
ラインアンドスペースあるいはグリッドパターンを作製
した後に、水素高温熱処理を行い、原子ステップ構造を
形成させること特徴とする請求項３記載の測定精度校正
用標準試料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5128400A JP2649475B2 (ja) | 1993-04-30 | 1993-04-30 | 測定精度校正用標準試料とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5128400A JP2649475B2 (ja) | 1993-04-30 | 1993-04-30 | 測定精度校正用標準試料とその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07176585A true JPH07176585A (ja) | 1995-07-14 |
| JP2649475B2 JP2649475B2 (ja) | 1997-09-03 |
Family
ID=14983864
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5128400A Expired - Lifetime JP2649475B2 (ja) | 1993-04-30 | 1993-04-30 | 測定精度校正用標準試料とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2649475B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2872275A1 (fr) * | 2004-06-24 | 2005-12-30 | Silios Technologies Sa | Dispositif de calibration sur substrat en silicium |
| JP2006284316A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Namiki Precision Jewel Co Ltd | Ａｆｍ標準試料及びその製造方法 |
| JP2010078582A (ja) * | 2008-08-29 | 2010-04-08 | National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology | ナノメートルスケールの計測標準試料およびナノメートルスケールの計測標準試料を用いた走査型顕微鏡の校正方法 |
| CN103728469A (zh) * | 2014-01-02 | 2014-04-16 | 山东大学 | 一种利用高温退火表征GaN外延层中位错的方法 |
| WO2017188380A1 (ja) * | 2016-04-27 | 2017-11-02 | 学校法人関西学院 | 傾斜支持台付き標準試料、走査型電子顕微鏡の評価方法、及びＳｉＣ基板の評価方法 |
| JP2020095042A (ja) * | 2020-02-18 | 2020-06-18 | 学校法人関西学院 | ＳｉＣ基板の評価方法 |
| WO2021229755A1 (ja) * | 2020-05-14 | 2021-11-18 | エヌ・ティ・ティ・アドバンステクノロジ株式会社 | 標準試料およびその作製方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7267882B2 (ja) | 2019-09-17 | 2023-05-02 | キオクシア株式会社 | 基板、パターン、及び計測装置の較正方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0534513A (ja) * | 1991-07-29 | 1993-02-12 | Shimadzu Corp | 格子板の製造方法 |
| JPH0658753A (ja) * | 1992-08-05 | 1994-03-04 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 測長校正法 |
-
1993
- 1993-04-30 JP JP5128400A patent/JP2649475B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
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| CN103728469A (zh) * | 2014-01-02 | 2014-04-16 | 山东大学 | 一种利用高温退火表征GaN外延层中位错的方法 |
| WO2017188380A1 (ja) * | 2016-04-27 | 2017-11-02 | 学校法人関西学院 | 傾斜支持台付き標準試料、走査型電子顕微鏡の評価方法、及びＳｉＣ基板の評価方法 |
| CN109155227A (zh) * | 2016-04-27 | 2019-01-04 | 学校法人关西学院 | 带有倾斜支撑台的标准样品、扫描型电子显微镜的评价方法和SiC基板的评价方法 |
| JP2020095042A (ja) * | 2020-02-18 | 2020-06-18 | 学校法人関西学院 | ＳｉＣ基板の評価方法 |
| WO2021229755A1 (ja) * | 2020-05-14 | 2021-11-18 | エヌ・ティ・ティ・アドバンステクノロジ株式会社 | 標準試料およびその作製方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2649475B2 (ja) | 1997-09-03 |
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