JP2007328038A

JP2007328038A - 顕微鏡用寸法校正試料

Info

Publication number: JP2007328038A
Application number: JP2006157523A
Authority: JP
Inventors: Kohei Nagakubo; 康平長久保; Saori Akutsu; さおり圷
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp; Hitachi High Tech Science Systems Corp; Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2006-06-06
Filing date: 2006-06-06
Publication date: 2007-12-20

Abstract

【課題】数μｍ〜数１００μｍの測定を行う主な顕微鏡で共用が可能な顕微鏡用寸法校正試料を提供する。
【解決手段】透明基板と、前記透明基板上に成膜された透明又は半透明の第１導電膜と、前記第１導電膜上に成膜された不透明又は半透明の第２導電膜とを備え、前記第２半導体膜によって寸法校正用パターンが形成され、前記寸法校正用パターンがない部分は前記第１導電膜が露出している。
【選択図】図１

Description

本発明は、顕微鏡用寸法校正試料に関する。本発明は特に、走査電子顕微鏡や光学顕微鏡などの異なった種類の顕微鏡で共用できる顕微鏡用寸法校正試料に関する。

走査電子顕微鏡が測定対象とする極微小寸法領域（１μｍ以下）の測定領域においては、国家標準にトレーサブルな標準試料として、標準マイクロスケール（格子パターンピッチ２４０ｎｍ±１ｎｍ、ただし包含係数Ｋ＝２）が用いられている。

特許文献１には、リソグラフィー手法を用いて矩形状パターンを形成し、そのパターンピッチの任意の複数個所を標準マイクロスケールを用いて校正した測長専用走査電子顕微鏡により実測し、その平均値を標準値として付与することにより、数μｍ〜数１００μｍの測定領域用のトレーサブルな寸法校正用標準試料を作成する方法が開示されている。

特開２００３−１７９３２１号公報

電子顕微鏡は二次電子の発生によって像を形成する。サンプルの平坦部に対して傾斜やエッジを形成している部分はより多くの二次電子が発生することにより明るく見える。そのため、電子顕微鏡の寸法校正試料は、半導体材料の基板単体に形成された凹凸のパターンのピッチを認識して測定ができるしくみとなっている。

一方、レーザ顕微鏡は基板の反射率の違いによって像を形成している。そのため、寸法校正試料となるパターンは反射率の違う材料で構成され、凹部分は透明が望ましい。

また、下面から光を照射する透過型光学顕微鏡においても基板は透明なものが必要である。

現存する微小寸法領域（数μｍ〜数１００μｍ）の寸法校正試料は電子顕微鏡での観察を基本としており、半導体単体の材料で形成されている。そのため、レーザ顕微鏡や透過型光学顕微鏡では使用できなかった。

レーザ顕微鏡や透過型光学顕微鏡においては、現存する国家標準やＳＩ単位系へのトレーサブルな寸法校正試料が存在せず、レーザ顕微鏡や透過型光学顕微鏡で計測した寸法に信頼性がないという問題がある。また、複数の異なった種類の顕微鏡で同一サンプルを計測した場合などに寸法誤差が生じ、整合性がとれないという問題がある。

また、最近のレーザや光学式の顕微鏡は電子顕微鏡に近い数μｍ以下の分解能を持つものが増えているため、電子顕微鏡とその他の顕微鏡が同じ試料を使用して寸法の校正を行うことにより、多分野における微小寸法計測管理を統一化することが望まれている。

上述したことを鑑み、本発明は、数μｍ〜数１００μｍの測定を行う主な顕微鏡で共用が可能な顕微鏡用寸法校正試料を提供することを目的とする。

本発明による顕微鏡用寸法校正試料は、透明基板と、前記透明基板上に成膜された透明又は半透明の第１導電膜と、前記第１導電膜上に成膜された不透明又は半透明の第２導電膜とを備え、前記第２導体膜によって寸法校正用パターンが形成され、前記寸法校正用パターンがない部分は前記第１導電膜が露出していることを特徴とする。

好適には、前記第１導電膜と前記第２導電膜の光反射率が異なる。
好適には、前記透明基板の材料は石英、ガラス又はプラスティックであり、前記第１導電膜の材料はインジウムスズ酸化物であり、前記第２導電膜の材料はシリコン、タンタル又はチタンである。

好適には、前記寸法校正用パターンが形成されているのと同じ面に、前記寸法校正用パターンを識別する符号又は番号パターンを形成する。

好適には、互いに直交する２方向において前記寸法校正用パターンを形成する。
好適には、前記寸法校正用パターンが形成されているのと同じ面に、前記寸法校正用パターンの位置を示す探索ガイドパターンを形成する。
好適には、互いに寸法が異なる複数の前記寸法校正用パターンを形成する。

本発明によれば、数μｍ〜数１００μｍの測定を行う主な顕微鏡で共用が可能な顕微鏡用寸法校正試料を提供することができる。

図１は、本発明による顕微鏡用寸法校正試料の一例を示す上面図及び断面図である。基板１上には、それぞれサイズの異なる３つの寸法校正用パターン２が形成されている。これらの寸法校正用パターンは矩形パターンであり、顕微鏡用寸法校正用パターンとして一般的なものである。右上の寸法校正パターンを例に取ると、その近傍には、校正部目印パターン３と、ピッチ名称パターン４とが形成されている。校正部目印パターン３は、寸法校正の際、寸法校正パターンにおける校正箇所を容易に認識できるようにするためのものである。これにより、寸法校正の際は必ず寸法校正パターンの同じ箇所において寸法校正を行うことが可能になる。ピッチ名称パターン４は、寸法校正パターンである矩形パターンのピッチの寸法を識別するためのものであり、パターンピッチを校正した機関が発行する証明書などに記載されるパターンピッチの寸法を表記する際の名称と同一にする。基板１上には、この顕微鏡用寸法校正試料を識別するための試料Ｎｏ．パターン６も形成される。左上の寸法校正用パターンは、互いに直交する２方向において形成されている。このようにすれば、顕微鏡用寸法校正試料を移動することなく、縦横両方向の校正を行うことができる。

図２に示すように、寸法校正用パターンを容易に探索できるように、多方向から該寸法校正用パターンに向かう矢印状の探索用ガイドパターンを形成してもよい。

透明基板１は表面が平滑で光を透過するものであり、材質は、例えば、石英、ガラス又はプラスティックが好適である。この透明基板１上に、透明又は半透明の第１導電膜５を成膜する。第１導電膜５は、ＩＴＯのような透明導電膜を成膜するか、反射率を最低限にできる程度の極薄膜の金属を蒸着して形成する。第１導電膜５上に、第１導電膜５より反透過率が低く、反射率が高い不透明又は半透明の導電性のある金属膜である第２導電膜２を成膜する。第２導電膜２の材質は、例えば、シリコン、タンタル又はクロムが好適である。その後、縮小投影露光、化学エッチングなどのリソグラフィ手法を用いて矩形状パターンである寸法校正用パターン２を形成する。寸法校正用パターン２以外の部分は、第１導電膜５を露出させる。校正部目印パターン３、サイズ名称パターン４及び試料ナンバ６は、リソグラフィあるいはレーザビーム加工などの手段によって形成する。

このようにして製造された顕微鏡用寸法校正試料は、第１導電膜及び第２導電膜によって全体にわたって導電性が確保されているため、電子顕微鏡に用いることができる。電子顕微鏡で使用する場合、寸法校正用パターン２は第１導電膜上の凸部として存在する第２導電膜によって形成されているため、エッジを形成している部分はより多くの二次電子が発生することにより明るく見える。したがってパターンのピッチを認識することができ、測定が可能となる。

光学顕微鏡で使用する場合、下から光を照射すると、寸法校正用パターン２がない部分は透明基板１及び透明又は半透明の第１導電膜５から成るため明るく見え、寸法校正用パターン２の部分は不透明又は半透明の第２導電膜があるため暗く見える。したがって、パターンのピッチを認識することができ、測定が可能となる。

レーザ顕微鏡で使用する場合、寸法校正用パターン２の部分の第２導電膜と、寸法校正用パターン２がない部分の第１導電膜の光反射率が異なる。したがって、パターンのピッチを認識することができ、測定が可能となる。

寸法校正用パターンの任意の複数箇所のパターンピッチを、標準マイクロスケールを用いて校正した測長専用走査電子顕微鏡により実測し、その平均値を標準値として付与する。このようにして、国家標準へのトレーサビリティを確保することができる。

図３は、本発明の顕微鏡用寸法校正試料のトレーサビリティ体系を説明する流れ図である。独立行政法人産業技術総合研究所には、国家標準となる微小寸法絶対測定装置がある。財団法人日本品質保証機構（ＪＱＡ）は、計量計測器の検定／校正を行う機関である。ＪＱＡには、微小寸法絶対測定装置によって校正された光学式ピッチ測定装置がある。本発明による顕微鏡用寸法校正試料の寸法校正用パターンを、この光学式ピッチ測定装置を用いて校正する。このようにして校正された顕微鏡用寸法校正試料には、図６に示すような校正証明書が発行される。このようにして、国家標準へのトレーサビリティが確立される。

図４は、本発明の顕微鏡用寸法校正試料を使用して顕微鏡の校正を行う方法を示す流れ図である。光学顕微鏡と電子顕微鏡を例に説明する。使用する顕微鏡用寸法校正試料の寸法校正用パターン（微細パターン、極微細パターン）は、同一機関により同一装置（上記例では、ＪＱＡの光学式ピッチ測定装置）を用いて同一方法によって校正されているものとする。

光学顕微鏡を校正する場合、例えば、数１００μｍピッチの微細パターンを用いる。図５ａは、光学顕微鏡の校正の原理を説明する図である。光源７から放射された光は、集光レンズ８によって平行光に変換され、顕微鏡用寸法校正試料９の寸法校正用パターンを通過する。寸法校正用パターンを通過した光は、対物レンズ１０及び投影レンズ１１によって集束され、スクリーン１２に結像する。顕微鏡用寸法構成試料９の寸法校正用パターン以外の部分は透明又は半透明の第１導電膜から成るため、光を多く透過し、寸法校正用パターンの部分は不透明又は半透明の第２導電膜から成るため、光をあまり透過しない。したがって、スクリーン１２には寸法校正用パターンの像１３が結像される。光学顕微鏡の自動校正アプリケーションにより、この寸法校正用パターンの像１３を測定する。顕微鏡用寸法校正試料の構成値を規定箇所に入力し、光学顕微鏡の校正は完了する。

電子顕微鏡を構成する場合、例えば、数μｍピッチの極微細パターンを用いる。図５ｂは、電子顕微鏡の構成の原理を説明する図である。電子源１４から放射された電子線は電子レンズ１５によって集束され、偏光コイル１６によって顕微鏡用寸法校正試料９の寸法校正用パターン上で走査される。顕微鏡用寸法校正試料９の寸法校正用パターンから発生された二次電子は二次電子検出器１８によって検出され、電気信号に変換されて、ＣＲＴスクリーン１９によって寸法校正用パターンの像として表示される。寸法校正用パターン部分は凸部によって構成されているため、エッジを形成している部分はより多くの二次電子が発生することにより明るく見える。この寸法校正用パターンの像を繰り返し測定し、平均値を電子顕微鏡の校正アプリケーション規定箇所に入力する。顕微鏡用寸法校正試料の構成値を規定箇所に入力し、電子顕微鏡の校正は完了する。

本発明は、顕微鏡用寸法校正試料に利用可能である。

本発明による顕微鏡用寸法校正試料の一例を示す上面図及び断面図である。探索用ガイドパターンを示す上面図である。顕微鏡用寸法校正試料のトレーサビリティ体系を説明する流れ図である。顕微鏡用寸法校正試料を使用して装置校正を行う方法を示す流れ図である。顕微鏡用寸法校正試料を使用する装置の原理を説明する図である。顕微鏡用寸法校正試料の校正証明書の一例を示す図である。

符号の説明

１透明基板
２寸法校正用パターン
３校正部目印パターン
４サイズ名称パターン
５透明導電膜
６試料番号
７ランプ（光源）
８集光レンズ
９試料
１０対物レンズ
１１投射レンズ
１２スクリーン
１３校正用パターン
１４電子源
１５電子レンズ（コンデンサ）
１６偏光コイル
１７試料
１８２次電子検出器
１９ＣＲＴスクリーン
２０ブラウン管

Claims

透明基板と、
前記透明基板上に成膜された透明又は半透明の第１導電膜と、
前記第１導電膜上に成膜された不透明又は半透明の第２導電膜とを備え、
前記第２導体膜によって寸法校正用パターンが形成され、前記寸法校正用パターンがない部分は前記第１導電膜が露出していることを特徴とする顕微鏡用寸法校正試料。
前記第１導電膜と前記第２導電膜の光反射率が異なることを特徴とする請求項１記載の顕微鏡用寸法校正試料。
前記透明基板の材料が石英、ガラス又はプラスティックであることを特徴とする請求項１記載の顕微鏡用寸法校正試料。
前記第１導電膜の材料がインジウムスズ酸化物であることを特徴とする請求項１記載の顕微鏡用寸法校正試料。
前記第２導電膜の材料がシリコン、タンタル又はチタンであることを特徴とする請求項１記載の顕微鏡用寸法校正試料。
前記寸法校正用パターンが形成されているのと同じ面に、前記寸法校正用パターンを識別する符号又は番号パターンが形成されていることを特徴とする請求項１記載の顕微鏡用寸法校正試料。
互いに直交する２方向において前記寸法校正用パターンが形成されていることを特徴とする請求項１記載の顕微鏡用寸法校正試料。
前記寸法校正用パターンが形成されているのと同じ面に、前記寸法校正用パターンの位置を示す探索ガイ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記載の顕微鏡用寸法校正試料。
互いに寸法が異なる複数の前記寸法校正用パターンが形成されていることを特徴とする請求項１記載の顕微鏡用寸法校正試料。