電子顕微鏡装置の寸法校正用標準部材、その製造方法、およびそれを用いた電子顕微鏡装置の校正方法
【課題】
コンタミネーションの付着を低減する、微細な基準寸法を有する、電子顕微鏡装置の寸法校正用標準部材を提供する。
【解決手段】
少なくともシリコンを含み、予めピッチ寸法が求められている回折格子の配列よりなる電子顕微鏡装置の寸法校正用標準部材において、寸法校正用標準部材の溝パターンの表面に１ｎｍから５ｎｍのシリコン酸化膜を形成することによって、電子ビーム照射によって付着するコンタミネーション量を低減する。
コンタミネーションの付着を低減する、微細な基準寸法を有する、電子顕微鏡装置の寸法校正用標準部材を提供する。
【解決手段】
少なくともシリコンを含み、予めピッチ寸法が求められている回折格子の配列よりなる電子顕微鏡装置の寸法校正用標準部材において、寸法校正用標準部材の溝パターンの表面に１ｎｍから５ｎｍのシリコン酸化膜を形成することによって、電子ビーム照射によって付着するコンタミネーション量を低減する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、寸法校正用標準部材およびそれを用いた校正方法に関わり、特に電子顕微鏡装置用の寸法校正用標準部材およびそれを用いた電子顕微鏡装置の校正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路の微細化を進める上で、デバイス特性に大きな影響を及ぼすことから高精度に寸法測定することは必要不可欠である。この微細な寸法の測定には電子顕微鏡装置が用いられている。従来、電子顕微鏡装置の調整を行う際に、校正用標準試料が用いられている。校正用標準試料とは、大きさや長さの予め分かっているパターンやマークが形成された部材である。電子顕微鏡装置の調整時には、上記パターンやマークの画像を特定倍率で取得し、当該パターンやマークが取得画像上で所定の大きさで表示されるように顕微鏡装置の調整を行う。
図５に、標準部材のパターン形成面全面及びその拡大図を示す。ここで縦方向回折格子領域５０１は縦方向の回折格子単位５０３と位置決め用の十字マーク５０５，５０６からなり、横方向回折格子領域５０２は縦方向の回折格子単位５０３に垂直な方向の回折格子単位５０４、そして位置決め用の十字マーク５０５，５０６からなる。またそれぞれのパターンはシリコン基板をエッチングした溝パターンとなっている。
校正の精度は一次元回折格子の溝パターンのピッチ寸法に依存して決まるため、溝パターンを精度良く形成する必要がある。この一次元回折格子の溝パターンを形成する方法としてレーザー干渉露光法が用いられ、２４０ｎｍピッチの回折格子が得られている。さらに、半導体デバイスの微細化が加速されているために最小加工寸法が１００ｎｍより小さくなってきたことから、レーザー干渉露光法では作製が困難な、ピッチ寸法がさらに微細な回折格子が求められるようになってきた。このより微細な回折格子を形成するために微細加工性に優れた電子ビーム描画装置により行われるようになってきた。
【０００３】
以下に従来法による寸法校正用標準部材の作製方法について述べる。まず、図6（ａ）に示すように、シリコン基板１００上にレジスト１０１を塗布する。次に図９に示した作製フローにより、図４に示した開口１０７、１０８を有したステンシルマスクを搭載した電子ビーム一括露光装置でパターン形成を行った。
ビーム偏向により校正用パターンのひとつのパターンであるピッチ１００ｎｍで縦方向に直線溝が２５本並んだ回折格子単位パターンに相当する開口１０７を選択して（ステップ８０１）、上記試料上の所望の位置にビーム偏向により露光する（ステップ８０２）。次にビーム偏向により校正用パターンのもうひとつのパターンであるピッチ１００ｎｍで横方向に直線溝が２５本並んだ回折格子単位パターンに相当する開口１０８を選択して（ステップ８０３）、上記試料上の所望の位置にビーム偏向により露光する（ステップ８０４）。
次に、可変成形用矩形開口１０９を選択して（ステップ８０５）、回折格子パターンが露光されている周囲の左右に試料回転補正用のマーク５０５、５０６を電子ビーム可変成形法で露光する（ステップ８０６）。
現像後、図6（ｂ）に示すように、レジストパターン１０２をマスクとして酸化膜をエッチングし、次にドライエッチングにより、シリコン基板をエッチングする（ステップ８０７）。
描画では、上記のように電子ビーム露光において回折格子パターンの方向を縦・横両方向を同一基板上に作製しておく。回折格子パターンとして電子ビーム一括露光方を用いることにより、試料のどの位置でも同じステンシルマスクを用いて露光するために寸法バラツキ５ｎｍ以下の均一なパターン形成が可能であった。
さらに図6（ｃ）に示すように、得られたパターンはレジストやエッチング副生成物等が基板表面に付着していることから洗浄処理を行い、シリコンの溝パターン１０３を得る(ステップ８１３）。洗浄処理では硫酸と過酸化水素水の混合液に浸すことによって、有機系の付着物を除去するとともに、基板表面が１-２ｎｍ程度酸化される。さらにフッ酸処理を行い、基板表面に付着している異物等を表面酸化膜とともに除去し、その後純水洗浄を行うことにより基板表面を清浄に保つことが行われる。
その後、ウェハ１０５を図２に示すようにダイシングすることにより所定寸法形状、例えば１０mm□のチップ１０６に分割し（ステップ８１４）、洗浄処理を行う（ステップ８１５）。この洗浄処理では、硫酸と過酸化水素の混合液により有機物系の異物を酸化除去し、さらにフッ酸液に浸漬することにより表面に形成された酸化膜の除去を行い、純水で置換を行う。
フッ酸洗浄＋純水洗浄により基板表面はSi−H結合となるが、大気中に放置しておくことにより、０．７ｎｍ程度の自然酸化膜（ＳｉＯ２）が形成される。さらに図3に示すように台座に貼付を行い（ステップ８１６）、寸法校正用標準部材が完成となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４-２８９４１１号公報
【特許文献２】特開平６-３３３８０５号公報
【特許文献３】特開平７-２１８２０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように半導体集積回路の微細化に伴い、測定される試料の寸法も小さくなり、標準試料の回折格子のピッチも小さくする必要がでてきた。これは電子顕微鏡装置にて所定の倍率で校正を行ったとしても倍率を変更するとわずかな差が発生する可能性があるため、測定する試料と標準試料で校正する倍率を極力同じにしておく必要があるためである。
このように標準試料の微細化が行われてきているが、これによりビーム照射に伴うコンタミネーション付着による試料の寸法変動の影響が相対的に大きくなってきた。１００ｎｍピッチの標準試料に電子線照射開始直後の形状を図１５（ａ）に、５分間電子ビーム照射後の形状を図１５（ｂ）に示すが、照射前後によりパターン寸法が２０.６ｎｍ変化をした。
コンタミネーションの付着のモデルは図１１のようなことが考えられる。まず電子顕微鏡にて電子ビーム１１０１は標準試料１１０２上を走査するが、その際真空中に残存する炭素１１０３にも電子ビームが照射されカーボンラジカル１１０４となり、反応性が高くなる。このカーボンラジカルが試料１１０２表面にて反応し、カーボン１１０５が基板表面に付着する。
このコンタミネーションの付着によって見た目の印象が悪くなるだけでなく、コンタミネーションの付着は電子ビーム走査により一様に付着するのではないため、標準試料として最も重要なピッチを変化させ、信頼性を大きく損なうことになってしまう。
本発明は、上記の点を鑑みてなされたものであり、よりコンタミネーション付着を低減する微細な基準寸法を有する寸法校正用標準部材を提供し、かつ、それを含む高精度電子ビーム測長技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題を解決するために、本発明は、少なくともシリコンを含む標準試料の溝パターンの表面に１〜５ｎｍのシリコン酸化膜を形成することからなる。このシリコン酸化を行う方法として、酸素を含む気体によるプラズ処理、熱酸化、あるいは硫酸・過酸化水素の混合液による酸化を行う。また、この酸化処理は台座に貼り付ける前に行ってもよいし、あるいは台座に貼り付けた後に台座ごとプラズマ処理によって酸化してもよい。ここでシリコン基板表面にシリコン酸化膜を形成することでコンタミネーションがつきにくくなる理由については、Ｓｉ-Ｏ結合はＳｉ−Ｈ結合等と比較し安定な結合なため、カーボンラジカルと反応しにくいことが考えられる。そのため１ｎｍ未満の薄い酸化膜では緻密な酸化膜が形成されておらず、コンタミネーション低減効果が低くなる。また５ｎｍを超えると酸化膜による基板のチャージアップが生じ、像がぼやける、あるいはそれにより正確な測定が困難となる。したがって、酸化膜厚を１〜５ｎｍ程度にすることで効果がより大きくなる。ただし、コンタミネーションの付着のメカニズムについては他にも考えられるものの、酸化膜をつけることによって効果があることは変わりがない。
また、この酸化膜はパターントップの表面だけはなく、溝内部の表面も酸化される必要がある。これはコンタミネーションの付着は溝内部からも供給されることから電子ビームによりスキャンされる領域全体が酸化膜により保護されている必要がある。特許文献１（特開平０４-２８９４１１号公報）には、標準スケールの作製方法に関して、SiO2、Si3N4をマスクとしてエッチングを行うことが記載されているが、これはSiO2を標準スケールの作製の際のハードマスクとして使用しているもので目的が異なっており、またパターントップにしか酸化膜がないことからコンタミネーション低減の十分な効果が得られない。特許文献２（特開平０６-３３３８０５号公報）は、各半導体プロセスに基づいてそれぞれ標準試料を作製するものであり、本願発明とは構成も目的も異なっている。また、Ｓｉのパターンに熱酸化膜を被覆するという記載はあるものの、これは各半導体プロセスに基づいて作製されるもので、酸化膜厚はそのプロセスによって決定されるものであり、本発明のようにコンタミネーション防止の効果が得られる１〜５ｎｍの範囲とするものではない。特許文献３（特開平０７-２１８２０１号公報）には、積層膜を作製し、その積層膜の端面を標準試料として使用する方法が記載されているが、この際の酸化は積層膜を作製するための酸化であり、目的も用途も異なるものである。また、シリコンとシリコン酸化膜の積層膜であり、電子ビームにてスキャンされる標準試料部分が１〜５ｎｍの酸化膜で覆われている構造ではないため、コンタミネーションの低減の効果は期待できない。
【０００７】
また、本発明は、ピッチ６０ｎｍ以下のパターンにおいて、スキャンされる試料面の表面積を電子ビームが走査する走査面積の３.１倍以上とすることからなる。表面積を大きくすることによってコンタミネーションが一様についたとしてもそれが平均化され、寸法変化量としては少なくすることができる。
【発明の効果】
【０００８】
以上の構成により、校正に用いる標準試料のコンタミネーション付着量を大幅に低減することにより、高精度な寸法校正用標準部材を提供し、かつ、それを含む高精度電子ビーム測長技術を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施例による寸法校正用標準部材の作製方法を示す図。
【図２】寸法校正用標準部材の作製方法の一部を示す図。
【図３】寸法校正用標準部材の作製方法の一部を示す図。
【図４】電子ビーム一括露光装置用ステンシルマスクを説明する図。
【図５】寸法校正用標準部材の上面全図及び部分拡大図。
【図６】従来法による寸法校正用標準部材の作製方法を示す図。
【図７】寸法校正用標準部材を搭載した電子顕微鏡装置を説明する図。
【図８】本発明による寸法校正用標準部材における校正用パターンの作製フローの一例を説明する図。
【図９】従来法による寸法校正用標準部材における校正用パターンの作製フローの一例を説明する図。
【図１０】本発明による電子顕微鏡装置の構成例を説明する図。
【図１１】電子ビーム照射によるコンタミネーション付着を説明する図。
【図１２】本発明の他の実施例による寸法校正用標準部材の作製プロセス工程を示す図。
【図１３】他の実施例による電子ビーム照射前の寸法校正用標準部材を示す図。
【図１４】他の実施例による電子ビーム照射後の寸法校正用標準部材を示す図。
【図１５】従来法により作製された寸法校正用標準部材のコンタミネーション付着を示す図。
【図１６】標準試料の表面積と走査範囲の面積比に対する、コンタミネーションによるパターン寸法の依存性を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明を適用した実施の形態を説明する。
【実施例１】
【００１１】
本発明による寸法校正用標準部材の作製方法について、図１および図８に示した作製フローを用いて説明する。まず、図１（ａ）に示すように、シリコン基板１００上にレジスト１０１を塗布する。次に、図４に示した開口１０７、１０８を有したステンシルマスクを搭載した電子ビーム一括露光装置でパターン形成を行った。
ビーム偏向により校正用パターンのひとつのパターンであるピッチ１００ｎｍで縦方向に直線溝が２５本並んだ回折格子単位パターンに相当する開口１０７を選択して（ステップ８０１）、上記試料上の所望の位置にビーム偏向により露光する（ステップ８０２）。次にビーム偏向により校正用パターンのもうひとつのパターンであるピッチ１００ｎｍで横方向に直線溝が２５本並んだ回折格子単位パターンに相当する開口１０８を選択して（ステップ８０３）、上記試料上の所望の位置にビーム偏向により露光する（ステップ８０４）。
次に、可変成形用矩形開口１０９を選択して（ステップ８０５）、回折格子パターンが露光されている周囲の左右に試料回転補正用のマーク５０５、５０６を電子ビーム可変成形法で露光する（ステップ８０６）。
現像後、図１（ｂ）に示すように、レジストパターン１０２をマスクとして酸化膜をエッチングし、次にドライエッチングにより、シリコン基板をエッチングする（ステップ８０７）。
描画では、上記のように電子ビーム露光において回折格子パターンの方向を縦・横両方向を同一基板上に作製しておく。回折格子パターンとして電子ビーム一括露光方を用いることにより、試料のどの位置でも同じステンシルマスクを用いて露光するために寸法バラツキ５ｎｍ以下の均一なパターン形成が可能であった。
さらに、図１（ｃ）に示すように、得られたパターンはレジストやエッチング副生成物等が表面に付着していることから洗浄処理を行い、シリコンのパターン１０３を得る(ステップ８０８）。洗浄処理では硫酸と過酸化水素水の混合液に浸すことによって、有機系の付着物を除去するとともに、基板表面が１-２ｎｍ程度酸化される。さらにフッ酸処理を行い、基板表面に付着している異物等を酸化膜ごと除去する。しかしこの基板をそのまま使用したのでは電子ビーム照射によるコンタミネーションの付着が多いことが発明者らの検証によって確認をされている。そこで、図１（ｄ）に示すように、基板表面を酸素プラズマにさらし溝の内面を含めてシリコンの溝パターンの表面に４ｎｍの酸化膜１０４を形成させた（ステップ８０９）。
その後、ウェハ１０５を図２に示すようにダイシングすることにより所定寸法形状、例えば１０mm□のチップ１０６に分割し（ステップ８１０）、洗浄処理を行う（ステップ８１１）。ここでは洗浄処理の際にフッ酸処理を行うと、ステップ８０９で形成させた酸化膜が除去されることから、フッ酸処理を行わない必要があり、硫酸と過酸化水素の混合液による洗浄を行い、純水で置換を行う。さらに、図３に示すように、台座に貼付を行い（ステップ８１２）、寸法校正用標準部材が完成となる。図１５にて示された工程により作製された寸法校正用標準部材では５分間の電子ビーム照射によるコンタミネーションの付着による寸法変動が２０．６ｎｍであったが、表面にシリコン酸化膜が４ｎｍある寸法校正用標準部材のそれは３．０ｎｍと大幅に低減された。
なお、ここでは基板洗浄後に酸素プラズマを行い、ダイシング後には硫酸、過酸化水素水の混合液による酸化による洗浄方法を行った。しかし、ここで重要なことは台座につけられた寸法校正用標準部材の溝パターンの表面に１〜５ｎｍの酸化膜が形成されていることである。この表面酸化膜を作製する方法としてここでは、基板をフッ酸洗浄により一旦表面酸化膜をとったのち、酸素プラズマと硫酸・過酸化水素水の混合液により表面に酸化膜が形成させた。しかしこれ以外にも熱酸化による方法もあり、またこの組み合わせの方法も各種変えることが可能である。ただし、フッ酸処理を行った後でも大気中に放置しておくことによって１ｎｍ未満の自然酸化膜が形成されるが、１ｎｍ未満では十分な効果を得ることができず１ｎｍ以上の酸化膜が必要であった。また自然酸化膜が形成される雰囲気によって基板表面に酸素以外のものがとりこまれ、表面が汚染されてしまうこともあることから制御して酸化膜を形成することが必要である。このシリコン酸化膜の膜厚測定方法は、分光エリプソメータ、ＸＰＳによる測定することができ、また標準部材を破断し透過電子顕微鏡観察することによっても酸化膜の厚さを測定をすることが可能である。
【００１２】
また他の実施例においては台座に貼り付けた（図８のステップ８１２）後に酸素プラズマクリーニングを行ってもよい。このようにすることによってステップ８１０の洗浄にてより洗浄能力の高いフッ酸洗浄を行ったとしても、後の工程でコンタミネーションの付着を低減するシリコン酸化膜をつけることが可能となる。
【実施例２】
【００１３】
次に、この寸法校正用標準部材を用いた電子顕微鏡装置の校正について図７を用いて説明する。５０ｎｍ設計寸法のデバイスパターンが含まれた試料ウェーハ３２とホルダー３４に取り付けられた標準部材３５が、図７のように電子顕微鏡装置のステージ３３に搭載されている。５０ｎｍ設計寸法のデバイスパターンを測長する場合には、電子顕微鏡装置の倍率を２０万倍以上で行う。この倍率で従来の寸法標準であるピッチ２４０ｎｍの回折格子では電子光学系３６により絞られた電子ビーム３０の走査の中に１ピッチが入らなくなってしまうので装置の校正ができない。
この倍率の校正については、電子顕微鏡装置にて図５に示す縦方向の回折格子単位パターン５０３のピッチ寸法を測定する。まず、ピッチ１００ｎｍで直線溝が２５本並んだ回折格子単位パターン５０３を探すために位置決め用の十字マーク５０５、５０６を用いて試料と電子顕微鏡装置の移動方向の平行性を補正する。次に、配列内の回折格子単位パターン５０３のピッチ寸法を二次電子信号検出器３１からの二次電子信号波形で測定する。同様にして、２０点以上の異なる回折格子単位パターン５０３のピッチ寸法を求め、その平均値を１００.２１ｎｍとすることで校正ができた。さらに横方向の回折格子パターン５０４を用いて同様に横方向の電子顕微鏡装置の倍率の調整を高精度に実現できた。
【００１４】
この寸法校正用標準部材を用いた電子顕微鏡装置の校正について説明する。この電子顕微鏡装置は、図１０に示すような装置構成となっている。測定では、電子銃４１から照射される電子ビーム４２をレンズ４３、４５により細く絞り、偏向器４４によりステージ４７上に搭載された予めピッチ寸法が根付けされた回折格子パターンを含む試料４６上で走査するとき発生する二次電子４８を二次電子検出器４９により検出し、ビーム偏向制御部５０と二次電子信号処理部５１から波形を求める。この波形から寸法を演算し寸法校正演算により正しい寸法として寸法表示および記憶する。すなわち、波形表示部５２の波形から、寸法演算部５３で寸法を演算し、寸法校正演算部５４で正しい寸法を求め、寸法表示部５５で表示し、寸法記憶部５６に記憶する。本発明の電子顕微鏡装置では、図１０に示すように、さらに校正比較のために基準値との差分演算部５７と校正状態表示部５８が設けられており、予めピッチ寸法が根付けされた回折格子パターンとピッチ寸法と基準寸との比較により校正の正しさが得られ、それを表示できるようになっている。
【００１５】
以上のように標準試料表面に酸化膜を１〜５ｎｍつけることによって電子ビーム照射によるコンタミネーションの付着量を低減することが可能となった。
【実施例３】
【００１６】
次に本発明の他の実施例を示す。ピッチが６０ｎｍ以下の標準試料において、標準試料の溝パターンの表面積が、電子ビームが走査する走査面積の３.１倍以上とすることによってコンタミネーション対策が可能となる。表面積を大きくすることは、溝深さを深くすることにより達成できる。そして、この溝深さは標準試料を作る工程、例えば図９のステップ８０７において、ドライエッチングの時間を長くすることによって可能となる。またこのときドライエッチング時間が長くなるに従いレジストを必要に応じて厚くすることはいうまでもない。あるいは標準試料の作製方法として例えばシリコンとシリコン酸化膜を交互にスパッタし、いわゆる超格子を利用する方法がある。
【００１７】
この方法を図１２に示す。まずはスパッタ装置を用いてシリコン基板１２０１上にシリコン酸化膜１２０２とシリコン１２０３を交互に２０ｎｍずつ積層する（図１２（ａ））。この積層膜厚はそれぞれスパッタ時間を調整することにより所定の厚さにすることが可能である。次に積層基板をたてて土台サンプル１２０４ではさみ接着を行い（図１２(b)）、表面を研磨し土台基板と高さが同じになるようにする（図１２（ｃ））。その後表面をフッ酸処理洗浄することによって積層膜のシリコン酸化膜をエッチングし、標準試料を作製する。このとき溝深さは、フッ酸の濃度あるいは浸漬時間を変えることにより調整できる。このときのエッチング深さ調整により、図１３に示すようにエッチング深さを１０ｎｍのサンプル１２０５と、４０ｎｍのサンプル１２０６を作製した。サンプル１２０５は表面積が電子ビーム顕微鏡装置の走査範囲の１.５倍に対し、サンプル１２０６は３.５倍となる。このサンプルを電子ビーム検査装置にて電子ビーム照射を３分間行ったところ、サンプル１２０５のパターン寸法が８ｎｍ増加したのに対し（図１４（ａ））、サンプル１２０６は０.４ｎｍの増加しかなかった（図１４（ｂ））。
【００１８】
図１６にコンタミネーションによるパターン寸法の、標準試料の表面積と電子顕微鏡の走査範囲の比（標準試料の表面積÷電子顕微鏡の走査範囲）依存性を示す。図に示すように面積比が３以下となることによってCD変動幅が３％を超えていたが、面積比が増加し３.１以上となることによってコンタミネーションによる寸法変化が３％以下となり、さらに４以上となることによってコンタミネーションによる寸法変化量が１.５％以下と大幅な効果が得られた。そのためコンタミネーションによる寸法変動量を抑えるためには面積比を３.１以上とすることが必要となる。これは電子ビーム検査装置にて電子ビーム照射中に供給されるカーボンラジカルは照射視野内ではサンプルに依存せず一定であるもののサンプル表面に一様に付着することからサンプルの表面積が小さいとコンタミネーションの付着による寸法変動が大きくなるとともに、一旦コンタミネーションが一定量付着すると付着量が増す。このコンタミネーションネーションの付着量が増幅される量は６０ｎｍ以下のパターンピッチにおいて、標準試料の表面積が電子顕微鏡の走査範囲の３倍以下となったときに顕著となることから、少なくとも３.１倍以上にする必要がある。
【００１９】
また、標準試料の表面積が電子顕微鏡の走査範囲の少なくとも３.１倍以上にするとともに、標準試料の表面に酸化膜を１〜５ｎｍ形成することによって効果はより大きくなる。
【符号の説明】
【００２０】
３０・・・電子ビーム、３１・・・二次電子検出器、３２・・・ウェーハ、３３・・・ステージ、３４・・・ホルダー、３５・・・校正用チップ、３６・・・電子光学系、
４１・・・電子銃、４２・・・電子ビーム、４３，４５・・・レンズ、４４・・・偏向器、４６・・・ウェーハ、４７・・・ステージ、４８・・・二次電子、４９・・・二次電子検出器、５０・・・ビーム偏向制御部、５１・・・二次電子信号処理部、５２・・・波形演算部、５３・・・寸法演算部、５４・・・寸法校正演算部、５５・・・寸法表示部、５６・・・寸法記憶部、５７・・・基準値との差分演算部、５８・・・校正状態表示部、
１００・・・シリコン基板、１０１・・・レジスト、１０２・・・レジストパターン、１０３・・・シリコン回折格子パターン、１０４・・・シリコン酸化膜、１０５・・・ウェーハ、１０６・・・校正用チップ、１０７，１０８・・・回折格子用パターン開口、１０９・・・可変成形用矩形開口、
５０１，５０２・・・回折格子領域、５０３，５０４・・・回折格子パターン、５０５，５０６・・・位置検出用十字パターン、
１１０１・・・電子ビーム、１１０２・・・シリコン回折格子パターン、１１０３，１１０５・・・カーボン、１１０４・・・カーボンラジカル、
１２０１・・・シリコン基板、１２０２・・・シリコン酸化膜、１２０３・・・シリコン、１２０４・・・土台サンプル、１２０５・・・エッチング深さ１０ｎｍのサンプル、１２０６・・・エッチング深さ４０ｎｍのサンプル、１３０１・・・コンタミネーション。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、寸法校正用標準部材およびそれを用いた校正方法に関わり、特に電子顕微鏡装置用の寸法校正用標準部材およびそれを用いた電子顕微鏡装置の校正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路の微細化を進める上で、デバイス特性に大きな影響を及ぼすことから高精度に寸法測定することは必要不可欠である。この微細な寸法の測定には電子顕微鏡装置が用いられている。従来、電子顕微鏡装置の調整を行う際に、校正用標準試料が用いられている。校正用標準試料とは、大きさや長さの予め分かっているパターンやマークが形成された部材である。電子顕微鏡装置の調整時には、上記パターンやマークの画像を特定倍率で取得し、当該パターンやマークが取得画像上で所定の大きさで表示されるように顕微鏡装置の調整を行う。
図５に、標準部材のパターン形成面全面及びその拡大図を示す。ここで縦方向回折格子領域５０１は縦方向の回折格子単位５０３と位置決め用の十字マーク５０５，５０６からなり、横方向回折格子領域５０２は縦方向の回折格子単位５０３に垂直な方向の回折格子単位５０４、そして位置決め用の十字マーク５０５，５０６からなる。またそれぞれのパターンはシリコン基板をエッチングした溝パターンとなっている。
校正の精度は一次元回折格子の溝パターンのピッチ寸法に依存して決まるため、溝パターンを精度良く形成する必要がある。この一次元回折格子の溝パターンを形成する方法としてレーザー干渉露光法が用いられ、２４０ｎｍピッチの回折格子が得られている。さらに、半導体デバイスの微細化が加速されているために最小加工寸法が１００ｎｍより小さくなってきたことから、レーザー干渉露光法では作製が困難な、ピッチ寸法がさらに微細な回折格子が求められるようになってきた。このより微細な回折格子を形成するために微細加工性に優れた電子ビーム描画装置により行われるようになってきた。
【０００３】
以下に従来法による寸法校正用標準部材の作製方法について述べる。まず、図6（ａ）に示すように、シリコン基板１００上にレジスト１０１を塗布する。次に図９に示した作製フローにより、図４に示した開口１０７、１０８を有したステンシルマスクを搭載した電子ビーム一括露光装置でパターン形成を行った。
ビーム偏向により校正用パターンのひとつのパターンであるピッチ１００ｎｍで縦方向に直線溝が２５本並んだ回折格子単位パターンに相当する開口１０７を選択して（ステップ８０１）、上記試料上の所望の位置にビーム偏向により露光する（ステップ８０２）。次にビーム偏向により校正用パターンのもうひとつのパターンであるピッチ１００ｎｍで横方向に直線溝が２５本並んだ回折格子単位パターンに相当する開口１０８を選択して（ステップ８０３）、上記試料上の所望の位置にビーム偏向により露光する（ステップ８０４）。
次に、可変成形用矩形開口１０９を選択して（ステップ８０５）、回折格子パターンが露光されている周囲の左右に試料回転補正用のマーク５０５、５０６を電子ビーム可変成形法で露光する（ステップ８０６）。
現像後、図6（ｂ）に示すように、レジストパターン１０２をマスクとして酸化膜をエッチングし、次にドライエッチングにより、シリコン基板をエッチングする（ステップ８０７）。
描画では、上記のように電子ビーム露光において回折格子パターンの方向を縦・横両方向を同一基板上に作製しておく。回折格子パターンとして電子ビーム一括露光方を用いることにより、試料のどの位置でも同じステンシルマスクを用いて露光するために寸法バラツキ５ｎｍ以下の均一なパターン形成が可能であった。
さらに図6（ｃ）に示すように、得られたパターンはレジストやエッチング副生成物等が基板表面に付着していることから洗浄処理を行い、シリコンの溝パターン１０３を得る(ステップ８１３）。洗浄処理では硫酸と過酸化水素水の混合液に浸すことによって、有機系の付着物を除去するとともに、基板表面が１-２ｎｍ程度酸化される。さらにフッ酸処理を行い、基板表面に付着している異物等を表面酸化膜とともに除去し、その後純水洗浄を行うことにより基板表面を清浄に保つことが行われる。
その後、ウェハ１０５を図２に示すようにダイシングすることにより所定寸法形状、例えば１０mm□のチップ１０６に分割し（ステップ８１４）、洗浄処理を行う（ステップ８１５）。この洗浄処理では、硫酸と過酸化水素の混合液により有機物系の異物を酸化除去し、さらにフッ酸液に浸漬することにより表面に形成された酸化膜の除去を行い、純水で置換を行う。
フッ酸洗浄＋純水洗浄により基板表面はSi−H結合となるが、大気中に放置しておくことにより、０．７ｎｍ程度の自然酸化膜（ＳｉＯ２）が形成される。さらに図3に示すように台座に貼付を行い（ステップ８１６）、寸法校正用標準部材が完成となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４-２８９４１１号公報
【特許文献２】特開平６-３３３８０５号公報
【特許文献３】特開平７-２１８２０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように半導体集積回路の微細化に伴い、測定される試料の寸法も小さくなり、標準試料の回折格子のピッチも小さくする必要がでてきた。これは電子顕微鏡装置にて所定の倍率で校正を行ったとしても倍率を変更するとわずかな差が発生する可能性があるため、測定する試料と標準試料で校正する倍率を極力同じにしておく必要があるためである。
このように標準試料の微細化が行われてきているが、これによりビーム照射に伴うコンタミネーション付着による試料の寸法変動の影響が相対的に大きくなってきた。１００ｎｍピッチの標準試料に電子線照射開始直後の形状を図１５（ａ）に、５分間電子ビーム照射後の形状を図１５（ｂ）に示すが、照射前後によりパターン寸法が２０.６ｎｍ変化をした。
コンタミネーションの付着のモデルは図１１のようなことが考えられる。まず電子顕微鏡にて電子ビーム１１０１は標準試料１１０２上を走査するが、その際真空中に残存する炭素１１０３にも電子ビームが照射されカーボンラジカル１１０４となり、反応性が高くなる。このカーボンラジカルが試料１１０２表面にて反応し、カーボン１１０５が基板表面に付着する。
このコンタミネーションの付着によって見た目の印象が悪くなるだけでなく、コンタミネーションの付着は電子ビーム走査により一様に付着するのではないため、標準試料として最も重要なピッチを変化させ、信頼性を大きく損なうことになってしまう。
本発明は、上記の点を鑑みてなされたものであり、よりコンタミネーション付着を低減する微細な基準寸法を有する寸法校正用標準部材を提供し、かつ、それを含む高精度電子ビーム測長技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題を解決するために、本発明は、少なくともシリコンを含む標準試料の溝パターンの表面に１〜５ｎｍのシリコン酸化膜を形成することからなる。このシリコン酸化を行う方法として、酸素を含む気体によるプラズ処理、熱酸化、あるいは硫酸・過酸化水素の混合液による酸化を行う。また、この酸化処理は台座に貼り付ける前に行ってもよいし、あるいは台座に貼り付けた後に台座ごとプラズマ処理によって酸化してもよい。ここでシリコン基板表面にシリコン酸化膜を形成することでコンタミネーションがつきにくくなる理由については、Ｓｉ-Ｏ結合はＳｉ−Ｈ結合等と比較し安定な結合なため、カーボンラジカルと反応しにくいことが考えられる。そのため１ｎｍ未満の薄い酸化膜では緻密な酸化膜が形成されておらず、コンタミネーション低減効果が低くなる。また５ｎｍを超えると酸化膜による基板のチャージアップが生じ、像がぼやける、あるいはそれにより正確な測定が困難となる。したがって、酸化膜厚を１〜５ｎｍ程度にすることで効果がより大きくなる。ただし、コンタミネーションの付着のメカニズムについては他にも考えられるものの、酸化膜をつけることによって効果があることは変わりがない。
また、この酸化膜はパターントップの表面だけはなく、溝内部の表面も酸化される必要がある。これはコンタミネーションの付着は溝内部からも供給されることから電子ビームによりスキャンされる領域全体が酸化膜により保護されている必要がある。特許文献１（特開平０４-２８９４１１号公報）には、標準スケールの作製方法に関して、SiO2、Si3N4をマスクとしてエッチングを行うことが記載されているが、これはSiO2を標準スケールの作製の際のハードマスクとして使用しているもので目的が異なっており、またパターントップにしか酸化膜がないことからコンタミネーション低減の十分な効果が得られない。特許文献２（特開平０６-３３３８０５号公報）は、各半導体プロセスに基づいてそれぞれ標準試料を作製するものであり、本願発明とは構成も目的も異なっている。また、Ｓｉのパターンに熱酸化膜を被覆するという記載はあるものの、これは各半導体プロセスに基づいて作製されるもので、酸化膜厚はそのプロセスによって決定されるものであり、本発明のようにコンタミネーション防止の効果が得られる１〜５ｎｍの範囲とするものではない。特許文献３（特開平０７-２１８２０１号公報）には、積層膜を作製し、その積層膜の端面を標準試料として使用する方法が記載されているが、この際の酸化は積層膜を作製するための酸化であり、目的も用途も異なるものである。また、シリコンとシリコン酸化膜の積層膜であり、電子ビームにてスキャンされる標準試料部分が１〜５ｎｍの酸化膜で覆われている構造ではないため、コンタミネーションの低減の効果は期待できない。
【０００７】
また、本発明は、ピッチ６０ｎｍ以下のパターンにおいて、スキャンされる試料面の表面積を電子ビームが走査する走査面積の３.１倍以上とすることからなる。表面積を大きくすることによってコンタミネーションが一様についたとしてもそれが平均化され、寸法変化量としては少なくすることができる。
【発明の効果】
【０００８】
以上の構成により、校正に用いる標準試料のコンタミネーション付着量を大幅に低減することにより、高精度な寸法校正用標準部材を提供し、かつ、それを含む高精度電子ビーム測長技術を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施例による寸法校正用標準部材の作製方法を示す図。
【図２】寸法校正用標準部材の作製方法の一部を示す図。
【図３】寸法校正用標準部材の作製方法の一部を示す図。
【図４】電子ビーム一括露光装置用ステンシルマスクを説明する図。
【図５】寸法校正用標準部材の上面全図及び部分拡大図。
【図６】従来法による寸法校正用標準部材の作製方法を示す図。
【図７】寸法校正用標準部材を搭載した電子顕微鏡装置を説明する図。
【図８】本発明による寸法校正用標準部材における校正用パターンの作製フローの一例を説明する図。
【図９】従来法による寸法校正用標準部材における校正用パターンの作製フローの一例を説明する図。
【図１０】本発明による電子顕微鏡装置の構成例を説明する図。
【図１１】電子ビーム照射によるコンタミネーション付着を説明する図。
【図１２】本発明の他の実施例による寸法校正用標準部材の作製プロセス工程を示す図。
【図１３】他の実施例による電子ビーム照射前の寸法校正用標準部材を示す図。
【図１４】他の実施例による電子ビーム照射後の寸法校正用標準部材を示す図。
【図１５】従来法により作製された寸法校正用標準部材のコンタミネーション付着を示す図。
【図１６】標準試料の表面積と走査範囲の面積比に対する、コンタミネーションによるパターン寸法の依存性を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明を適用した実施の形態を説明する。
【実施例１】
【００１１】
本発明による寸法校正用標準部材の作製方法について、図１および図８に示した作製フローを用いて説明する。まず、図１（ａ）に示すように、シリコン基板１００上にレジスト１０１を塗布する。次に、図４に示した開口１０７、１０８を有したステンシルマスクを搭載した電子ビーム一括露光装置でパターン形成を行った。
ビーム偏向により校正用パターンのひとつのパターンであるピッチ１００ｎｍで縦方向に直線溝が２５本並んだ回折格子単位パターンに相当する開口１０７を選択して（ステップ８０１）、上記試料上の所望の位置にビーム偏向により露光する（ステップ８０２）。次にビーム偏向により校正用パターンのもうひとつのパターンであるピッチ１００ｎｍで横方向に直線溝が２５本並んだ回折格子単位パターンに相当する開口１０８を選択して（ステップ８０３）、上記試料上の所望の位置にビーム偏向により露光する（ステップ８０４）。
次に、可変成形用矩形開口１０９を選択して（ステップ８０５）、回折格子パターンが露光されている周囲の左右に試料回転補正用のマーク５０５、５０６を電子ビーム可変成形法で露光する（ステップ８０６）。
現像後、図１（ｂ）に示すように、レジストパターン１０２をマスクとして酸化膜をエッチングし、次にドライエッチングにより、シリコン基板をエッチングする（ステップ８０７）。
描画では、上記のように電子ビーム露光において回折格子パターンの方向を縦・横両方向を同一基板上に作製しておく。回折格子パターンとして電子ビーム一括露光方を用いることにより、試料のどの位置でも同じステンシルマスクを用いて露光するために寸法バラツキ５ｎｍ以下の均一なパターン形成が可能であった。
さらに、図１（ｃ）に示すように、得られたパターンはレジストやエッチング副生成物等が表面に付着していることから洗浄処理を行い、シリコンのパターン１０３を得る(ステップ８０８）。洗浄処理では硫酸と過酸化水素水の混合液に浸すことによって、有機系の付着物を除去するとともに、基板表面が１-２ｎｍ程度酸化される。さらにフッ酸処理を行い、基板表面に付着している異物等を酸化膜ごと除去する。しかしこの基板をそのまま使用したのでは電子ビーム照射によるコンタミネーションの付着が多いことが発明者らの検証によって確認をされている。そこで、図１（ｄ）に示すように、基板表面を酸素プラズマにさらし溝の内面を含めてシリコンの溝パターンの表面に４ｎｍの酸化膜１０４を形成させた（ステップ８０９）。
その後、ウェハ１０５を図２に示すようにダイシングすることにより所定寸法形状、例えば１０mm□のチップ１０６に分割し（ステップ８１０）、洗浄処理を行う（ステップ８１１）。ここでは洗浄処理の際にフッ酸処理を行うと、ステップ８０９で形成させた酸化膜が除去されることから、フッ酸処理を行わない必要があり、硫酸と過酸化水素の混合液による洗浄を行い、純水で置換を行う。さらに、図３に示すように、台座に貼付を行い（ステップ８１２）、寸法校正用標準部材が完成となる。図１５にて示された工程により作製された寸法校正用標準部材では５分間の電子ビーム照射によるコンタミネーションの付着による寸法変動が２０．６ｎｍであったが、表面にシリコン酸化膜が４ｎｍある寸法校正用標準部材のそれは３．０ｎｍと大幅に低減された。
なお、ここでは基板洗浄後に酸素プラズマを行い、ダイシング後には硫酸、過酸化水素水の混合液による酸化による洗浄方法を行った。しかし、ここで重要なことは台座につけられた寸法校正用標準部材の溝パターンの表面に１〜５ｎｍの酸化膜が形成されていることである。この表面酸化膜を作製する方法としてここでは、基板をフッ酸洗浄により一旦表面酸化膜をとったのち、酸素プラズマと硫酸・過酸化水素水の混合液により表面に酸化膜が形成させた。しかしこれ以外にも熱酸化による方法もあり、またこの組み合わせの方法も各種変えることが可能である。ただし、フッ酸処理を行った後でも大気中に放置しておくことによって１ｎｍ未満の自然酸化膜が形成されるが、１ｎｍ未満では十分な効果を得ることができず１ｎｍ以上の酸化膜が必要であった。また自然酸化膜が形成される雰囲気によって基板表面に酸素以外のものがとりこまれ、表面が汚染されてしまうこともあることから制御して酸化膜を形成することが必要である。このシリコン酸化膜の膜厚測定方法は、分光エリプソメータ、ＸＰＳによる測定することができ、また標準部材を破断し透過電子顕微鏡観察することによっても酸化膜の厚さを測定をすることが可能である。
【００１２】
また他の実施例においては台座に貼り付けた（図８のステップ８１２）後に酸素プラズマクリーニングを行ってもよい。このようにすることによってステップ８１０の洗浄にてより洗浄能力の高いフッ酸洗浄を行ったとしても、後の工程でコンタミネーションの付着を低減するシリコン酸化膜をつけることが可能となる。
【実施例２】
【００１３】
次に、この寸法校正用標準部材を用いた電子顕微鏡装置の校正について図７を用いて説明する。５０ｎｍ設計寸法のデバイスパターンが含まれた試料ウェーハ３２とホルダー３４に取り付けられた標準部材３５が、図７のように電子顕微鏡装置のステージ３３に搭載されている。５０ｎｍ設計寸法のデバイスパターンを測長する場合には、電子顕微鏡装置の倍率を２０万倍以上で行う。この倍率で従来の寸法標準であるピッチ２４０ｎｍの回折格子では電子光学系３６により絞られた電子ビーム３０の走査の中に１ピッチが入らなくなってしまうので装置の校正ができない。
この倍率の校正については、電子顕微鏡装置にて図５に示す縦方向の回折格子単位パターン５０３のピッチ寸法を測定する。まず、ピッチ１００ｎｍで直線溝が２５本並んだ回折格子単位パターン５０３を探すために位置決め用の十字マーク５０５、５０６を用いて試料と電子顕微鏡装置の移動方向の平行性を補正する。次に、配列内の回折格子単位パターン５０３のピッチ寸法を二次電子信号検出器３１からの二次電子信号波形で測定する。同様にして、２０点以上の異なる回折格子単位パターン５０３のピッチ寸法を求め、その平均値を１００.２１ｎｍとすることで校正ができた。さらに横方向の回折格子パターン５０４を用いて同様に横方向の電子顕微鏡装置の倍率の調整を高精度に実現できた。
【００１４】
この寸法校正用標準部材を用いた電子顕微鏡装置の校正について説明する。この電子顕微鏡装置は、図１０に示すような装置構成となっている。測定では、電子銃４１から照射される電子ビーム４２をレンズ４３、４５により細く絞り、偏向器４４によりステージ４７上に搭載された予めピッチ寸法が根付けされた回折格子パターンを含む試料４６上で走査するとき発生する二次電子４８を二次電子検出器４９により検出し、ビーム偏向制御部５０と二次電子信号処理部５１から波形を求める。この波形から寸法を演算し寸法校正演算により正しい寸法として寸法表示および記憶する。すなわち、波形表示部５２の波形から、寸法演算部５３で寸法を演算し、寸法校正演算部５４で正しい寸法を求め、寸法表示部５５で表示し、寸法記憶部５６に記憶する。本発明の電子顕微鏡装置では、図１０に示すように、さらに校正比較のために基準値との差分演算部５７と校正状態表示部５８が設けられており、予めピッチ寸法が根付けされた回折格子パターンとピッチ寸法と基準寸との比較により校正の正しさが得られ、それを表示できるようになっている。
【００１５】
以上のように標準試料表面に酸化膜を１〜５ｎｍつけることによって電子ビーム照射によるコンタミネーションの付着量を低減することが可能となった。
【実施例３】
【００１６】
次に本発明の他の実施例を示す。ピッチが６０ｎｍ以下の標準試料において、標準試料の溝パターンの表面積が、電子ビームが走査する走査面積の３.１倍以上とすることによってコンタミネーション対策が可能となる。表面積を大きくすることは、溝深さを深くすることにより達成できる。そして、この溝深さは標準試料を作る工程、例えば図９のステップ８０７において、ドライエッチングの時間を長くすることによって可能となる。またこのときドライエッチング時間が長くなるに従いレジストを必要に応じて厚くすることはいうまでもない。あるいは標準試料の作製方法として例えばシリコンとシリコン酸化膜を交互にスパッタし、いわゆる超格子を利用する方法がある。
【００１７】
この方法を図１２に示す。まずはスパッタ装置を用いてシリコン基板１２０１上にシリコン酸化膜１２０２とシリコン１２０３を交互に２０ｎｍずつ積層する（図１２（ａ））。この積層膜厚はそれぞれスパッタ時間を調整することにより所定の厚さにすることが可能である。次に積層基板をたてて土台サンプル１２０４ではさみ接着を行い（図１２(b)）、表面を研磨し土台基板と高さが同じになるようにする（図１２（ｃ））。その後表面をフッ酸処理洗浄することによって積層膜のシリコン酸化膜をエッチングし、標準試料を作製する。このとき溝深さは、フッ酸の濃度あるいは浸漬時間を変えることにより調整できる。このときのエッチング深さ調整により、図１３に示すようにエッチング深さを１０ｎｍのサンプル１２０５と、４０ｎｍのサンプル１２０６を作製した。サンプル１２０５は表面積が電子ビーム顕微鏡装置の走査範囲の１.５倍に対し、サンプル１２０６は３.５倍となる。このサンプルを電子ビーム検査装置にて電子ビーム照射を３分間行ったところ、サンプル１２０５のパターン寸法が８ｎｍ増加したのに対し（図１４（ａ））、サンプル１２０６は０.４ｎｍの増加しかなかった（図１４（ｂ））。
【００１８】
図１６にコンタミネーションによるパターン寸法の、標準試料の表面積と電子顕微鏡の走査範囲の比（標準試料の表面積÷電子顕微鏡の走査範囲）依存性を示す。図に示すように面積比が３以下となることによってCD変動幅が３％を超えていたが、面積比が増加し３.１以上となることによってコンタミネーションによる寸法変化が３％以下となり、さらに４以上となることによってコンタミネーションによる寸法変化量が１.５％以下と大幅な効果が得られた。そのためコンタミネーションによる寸法変動量を抑えるためには面積比を３.１以上とすることが必要となる。これは電子ビーム検査装置にて電子ビーム照射中に供給されるカーボンラジカルは照射視野内ではサンプルに依存せず一定であるもののサンプル表面に一様に付着することからサンプルの表面積が小さいとコンタミネーションの付着による寸法変動が大きくなるとともに、一旦コンタミネーションが一定量付着すると付着量が増す。このコンタミネーションネーションの付着量が増幅される量は６０ｎｍ以下のパターンピッチにおいて、標準試料の表面積が電子顕微鏡の走査範囲の３倍以下となったときに顕著となることから、少なくとも３.１倍以上にする必要がある。
【００１９】
また、標準試料の表面積が電子顕微鏡の走査範囲の少なくとも３.１倍以上にするとともに、標準試料の表面に酸化膜を１〜５ｎｍ形成することによって効果はより大きくなる。
【符号の説明】
【００２０】
３０・・・電子ビーム、３１・・・二次電子検出器、３２・・・ウェーハ、３３・・・ステージ、３４・・・ホルダー、３５・・・校正用チップ、３６・・・電子光学系、
４１・・・電子銃、４２・・・電子ビーム、４３，４５・・・レンズ、４４・・・偏向器、４６・・・ウェーハ、４７・・・ステージ、４８・・・二次電子、４９・・・二次電子検出器、５０・・・ビーム偏向制御部、５１・・・二次電子信号処理部、５２・・・波形演算部、５３・・・寸法演算部、５４・・・寸法校正演算部、５５・・・寸法表示部、５６・・・寸法記憶部、５７・・・基準値との差分演算部、５８・・・校正状態表示部、
１００・・・シリコン基板、１０１・・・レジスト、１０２・・・レジストパターン、１０３・・・シリコン回折格子パターン、１０４・・・シリコン酸化膜、１０５・・・ウェーハ、１０６・・・校正用チップ、１０７，１０８・・・回折格子用パターン開口、１０９・・・可変成形用矩形開口、
５０１，５０２・・・回折格子領域、５０３，５０４・・・回折格子パターン、５０５，５０６・・・位置検出用十字パターン、
１１０１・・・電子ビーム、１１０２・・・シリコン回折格子パターン、１１０３，１１０５・・・カーボン、１１０４・・・カーボンラジカル、
１２０１・・・シリコン基板、１２０２・・・シリコン酸化膜、１２０３・・・シリコン、１２０４・・・土台サンプル、１２０５・・・エッチング深さ１０ｎｍのサンプル、１２０６・・・エッチング深さ４０ｎｍのサンプル、１３０１・・・コンタミネーション。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともシリコンを含み、予めピッチ寸法が求められている回折格子の配列よりなる電子顕微鏡装置の寸法校正用標準部材において、
前記寸法校正用標準部材の溝パターンの表面に１ｎｍ以上から５ｎｍ以内の厚さのシリコン酸化膜が形成されていることを特徴とする電子顕微鏡装置の寸法校正用標準部材。
【請求項２】
請求項1記載の電子顕微鏡装置の寸法校正用標準部材において、
前記シリコン酸化膜が酸化処理により形成されたものであることを特徴とする電子顕微鏡装置の寸法校正用標準部材。
【請求項３】
請求項1記載の電子顕微鏡装置の寸法校正用標準部材において、
前記回折格子の配列として縦方向回折格子の配列及び横方向回折格子の配列を備えていることを特徴とする電子顕微鏡装置の寸法校正用標準部材。
【請求項４】
少なくともシリコンを含み、予めピッチ寸法が求められている回折格子の配列よりなる電子顕微鏡装置の寸法校正用標準部材の製造方法において、
シリコン基板をエッチングすることにより回折格子の溝パターンを作成し、
前記溝パターンの表面に酸化処理により１ｎｍ以上から５ｎｍ以内のシリコン酸化膜を形成することを特徴とする電子顕微鏡装置の寸法校正用標準部材の製造方法。
【請求項５】
請求項４記載の電子顕微鏡装置の寸法校正用標準部材の製造方法において、
表面の酸化処理方法としてガスとして酸素を用いたプラズマにさらすことを特徴とする電子顕微鏡装置の寸法校正用標準部材の製造方法。
【請求項６】
請求項４記載の電子顕微鏡装置の寸法校正用標準部材の製造方法において、
フッ酸処理により表面酸化膜を除去した後に、酸化処理を行うことを特徴とする電子顕微鏡装置の寸法校正用標準部材の製造方法。
【請求項７】
ピッチが６０ｎｍ以下の回折格子の配列よりなる電子顕微鏡装置の寸法校正用標準部材において、
寸法校正用標準部材の溝パターンの表面積が、電子ビームによって走査される走査面積の３.１倍以上であることを特徴とする電子顕微鏡装置の寸法校正用標準部材。
【請求項８】
寸法校正用標準部材を用いた電子顕微鏡装置の校正方法であって、
少なくとも回折格子単位の溝パターンの表面に１ｎｍ以上から５ｎｍ以内のシリコン酸化膜が形成されており、かつシリコン基板上に予めピッチ寸法が求められている回折格子の配列よりなる回折格子単位パターンを備える寸法校正用標準部材を配置し、前記回折格子単位パターンを測長し、その測長結果と前記ピッチ寸法の差を計算して基準値と比較し校正するようにしたことを特徴とする電子顕微鏡装置の校正方法。
【請求項１】
少なくともシリコンを含み、予めピッチ寸法が求められている回折格子の配列よりなる電子顕微鏡装置の寸法校正用標準部材において、
前記寸法校正用標準部材の溝パターンの表面に１ｎｍ以上から５ｎｍ以内の厚さのシリコン酸化膜が形成されていることを特徴とする電子顕微鏡装置の寸法校正用標準部材。
【請求項２】
請求項1記載の電子顕微鏡装置の寸法校正用標準部材において、
前記シリコン酸化膜が酸化処理により形成されたものであることを特徴とする電子顕微鏡装置の寸法校正用標準部材。
【請求項３】
請求項1記載の電子顕微鏡装置の寸法校正用標準部材において、
前記回折格子の配列として縦方向回折格子の配列及び横方向回折格子の配列を備えていることを特徴とする電子顕微鏡装置の寸法校正用標準部材。
【請求項４】
少なくともシリコンを含み、予めピッチ寸法が求められている回折格子の配列よりなる電子顕微鏡装置の寸法校正用標準部材の製造方法において、
シリコン基板をエッチングすることにより回折格子の溝パターンを作成し、
前記溝パターンの表面に酸化処理により１ｎｍ以上から５ｎｍ以内のシリコン酸化膜を形成することを特徴とする電子顕微鏡装置の寸法校正用標準部材の製造方法。
【請求項５】
請求項４記載の電子顕微鏡装置の寸法校正用標準部材の製造方法において、
表面の酸化処理方法としてガスとして酸素を用いたプラズマにさらすことを特徴とする電子顕微鏡装置の寸法校正用標準部材の製造方法。
【請求項６】
請求項４記載の電子顕微鏡装置の寸法校正用標準部材の製造方法において、
フッ酸処理により表面酸化膜を除去した後に、酸化処理を行うことを特徴とする電子顕微鏡装置の寸法校正用標準部材の製造方法。
【請求項７】
ピッチが６０ｎｍ以下の回折格子の配列よりなる電子顕微鏡装置の寸法校正用標準部材において、
寸法校正用標準部材の溝パターンの表面積が、電子ビームによって走査される走査面積の３.１倍以上であることを特徴とする電子顕微鏡装置の寸法校正用標準部材。
【請求項８】
寸法校正用標準部材を用いた電子顕微鏡装置の校正方法であって、
少なくとも回折格子単位の溝パターンの表面に１ｎｍ以上から５ｎｍ以内のシリコン酸化膜が形成されており、かつシリコン基板上に予めピッチ寸法が求められている回折格子の配列よりなる回折格子単位パターンを備える寸法校正用標準部材を配置し、前記回折格子単位パターンを測長し、その測長結果と前記ピッチ寸法の差を計算して基準値と比較し校正するようにしたことを特徴とする電子顕微鏡装置の校正方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１０−２７１２２８（Ｐ２０１０−２７１２２８Ａ）
【公開日】平成２２年１２月２日（２０１０．１２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１２４１１９（Ｐ２００９−１２４１１９）
【出願日】平成２１年５月２２日（２００９．５．２２）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月２日（２０１０．１２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月２２日（２００９．５．２２）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
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