(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の軸を中心に回動可能なステージに搭載された寸法計測対象の両側に測長の基準となる第１のマークと第２のマークとを形成し、
前記計測対象を垂直方向から走査型荷電粒子ビームを用い観測して、第１のマーク及び第２のマーク間の距離Ｌ、
前記計測対象を一方に角度θ1 だけ傾斜させてから該計測対象を垂直方向から走査型荷電粒子ビームを用い観測して、第１のマーク及び計測対象の寸法計測箇所の一端間の距離ａ、
前記計測対象を他方に角度θ2 だけ傾斜させてから該計測対象を垂直方向から走査型荷電粒子ビームを用い観測して、第２のマーク及び計測対象の寸法計測箇所の他端間の距離ｅ
を計測し、距離Ｌ、ａ、ｅから目的とする寸法を導出すること
を特徴とする微小寸法計測方法。
【請求項２】
測長の基準となる第１のマーク及び第２のマークが
集束イオン・ビームに依る描画、
電子ビームの照射に依って凝結されるコンタミネーション、
金属などの選択的な被着、
微細な針の圧痕
の何れかの手段で形成されたものであること
を特徴とする請求項１記載の微小寸法計測方法。
【請求項３】
所定の軸を中心に回動可能ステージに搭載された寸法計測対象に於ける計測箇所の両側に在る模様（テクスチャ）の各一点を測長の第１の計測基準点及び第２の計測基準点と定め、
前記計測対象を垂直方向から走査型荷電粒子ビームを用い観測して、第１の計測基準点及び第２の計測基準点間の距離Ｌ、
前記計測対象を一方に角度θ1 だけ傾斜させてから該計測対象を垂直方向から走査型荷電粒子ビームを用い観測して、第１の計測基準点及び計測対象の寸法計測箇所の一端間の距離ａ、
前記計測対象を他方に角度θ2 だけ傾斜させてから該計測対象を垂直方向から走査型荷電粒子ビームを用い観測して、第２の計測基準点及び計測対象の寸法計測箇所の他端間の距離ｅ
を計測し、  距離Ｌ、ａ、ｅから目的とする寸法を算出すること
を特徴とする微小寸法計測方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直上からの観測が困難な微小な物体、例えばハードディスクドライブ（ｈａｒｄ  ｄｉｓｋ  ｄｒｉｖｅ：ＨＤＤ）に於ける書き込みヘッドの磁極幅を高精度で計測したい場合などに適用して好適な微小寸法計測方法に関する。
【０００２】
図１７はＨＤＤに於ける書き込みヘッドの磁極を表す要部斜面図であり、図に於いて、１はベース、２は下部磁極、３はギャップを生成させる絶縁体、４は上部磁極、Ｈは磁極の高さ、Ｗ１は下部磁極の下幅、Ｗ２は上部磁極の下幅、Ｇはギャップ（絶縁体の厚さ）をそれぞれ示している。尚、図示の磁極に於いて、磁極の高さＨは５〔μｍ〕、上部磁極の下幅Ｗ２は０．５〔μｍ〕、ギャップＧは０．２〔μｍ〕である。
【０００３】
図示のような微小物体の計測は、通常、走査電子顕微鏡（ｓｃａｎｎｉｎｇ  ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ：ＳＥＭ）を用いて行うのであるが、書き込みヘッドの磁極の場合、図から明らかなように、逆台形をなしている為、直上から俯瞰したＳＥＭ観測で下部磁極の下幅Ｗ１を計測することは不可能である。
【０００４】
従って、従来、下部磁極の下幅Ｗ１を計測するには、集束イオン・ビーム（ｆｏｃｕｓｅｄ  ｉｏｎ  ｂｅａｍ：ＦＩＢ）装置などで磁極を加工、即ち、切断してからＳＥＭ観測で計測を行う必要があり、従って、
▲１▼  破壊計測になる。
▲２▼  ＦＩＢに依る加工に時間を要する。
などの問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明では、微小物体を、しかも、直上から俯瞰しても見えない状態にある箇所の計測を行うことが可能であるようにする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
図１は本発明の原理を説明する為の計測対象である微小物体などを表す要部説明図であって、（Ａ）は要部切断斜面を、そして、（Ｂ）乃至（Ｄ）は要部切断正面をそれぞれ示している。尚、図１７に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。
【０００７】
ここでは、微小物体として、ＨＤＤに於ける書き込みヘッドの磁極を挙げてあり、その下部磁極２の下幅Ｗ１を計測する場合について説明する。
【０００８】
▲１▼  計測対象である磁極の両側に於けるベース１の表面に基準線（マーク）５Ａ及び５Ｂを付与（描画）する。
▲２▼  ＳＥＭ等で直上から観測し、左右の基準線５Ａ及び５Ｂ間の距離Ｌを測長する。
▲３▼  計測対象を左下の境界、即ち、下部磁極２の下縁辺２Ａが見えるまでベース１を傾斜させ、その時の傾斜角をθ１とし、基準線５Ａから下縁辺２Ａまでの水平方向距離ａを測長する。
▲４▼  同様に計測対象を右下の境界、即ち、下部磁極２の下縁辺２Ｂが見えるまでベース１を傾斜させ、その時の傾斜角をθ２とし、基準線５Ｂから下縁辺２Ｂまでの水平方向距離ｅを測長する。
▲５▼  下幅Ｗ１は、
Ｗ１＝Ｌ−ａ／ｃｏｓθ１−ｂ／ｃｏｓθ２
として求めることができる。
【０００９】
前記したように、計測対象の両側に計測の基準となるマークを描画することに依って、簡単な手段で微小物体を非破壊で、且つ、高精度で寸法計測することが可能である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図２は本発明を実施する場合に必要となるマークの種類及びマークの作成方法を説明する為の計測対象を表す要部斜面図であり、図１に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。
【００１１】
図２（Ａ）に見られるマーク５Ａ及び５Ｂは、図１について説明した基準線と全く同じである。
【００１２】
図２（Ｂ）に見られるマーク６Ａ及び６Ｂは、計測対象の両側適所に設けた点（ポイント）である。
【００１３】
図２（Ｃ）に見られるマーク７Ａ及び７Ｂは、計測対象の両側に在る面を用いるのであるが、実際には、面全体を用いるよりも面のエッジを用いる方が実際的である。
【００１４】
図２（Ｄ）はＦＩＢを照射して図２（Ａ）に見られるマーク５Ａ及び５Ｂを作成する場合を表し、また、図２（Ｅ）は電子ビーム（ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｂｅａｍ：ＥＢ）照射に依って凝結されるコンタミネーションでマーク５Ａ及び５Ｂを作成する場合を表している。更に、図示してはいないが、集束イオン・ビームを利用したＣＶＤ（気相化学蒸着）法を用い、例えばタングステンのような金属やカーボン等の線、或いは点、或いは面を形成し、それをマークとして用いることもできる。更にまた、ＳＰＭ（走査プローブ顕微鏡）等で使用される微細な触針を利用して計測対象のベースに圧痕を形成してマークにすることもできる。
【００１５】
本発明で用いるマークは、計測時のみ存在する一時的なもの、例えば電荷であっても、また、恒久的に残るものであっても良い。
【００１６】
図３は実施例１を説明する為の計測対象などを表す要部説明図であり、（Ａ）は計測装置や計測対象の要部切断斜面、（Ｂ）乃至（Ｄ）はＳＥＭ画像をそれぞれ示している。尚、図１及び図２に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。
【００１７】
実施例１は、本発明に依る微小寸法計測方法、即ち、マーキング計測方法をＨＤＤに於ける書き込みヘッドの磁極下幅の計測に適用した例である。
【００１８】
図に於いて、傾斜ステージ１１は軸１１Ａを中心として時計回り及び反時計回りに回動可能であり、計測対象である書き込みヘッド１３はＳＥＭの対物レンズ１２を介して観測される。
【００１９】
計測の手順は、
（１）  計測対象をＳＥＭのチャンバ中に設けられている傾斜ステージ１１上に載置し、図２（Ｅ）について説明したＥＢ照射に依る凝結でマーク５Ａ及び５Ｂを形成する。
【００２０】
（２）  傾斜ステージ１１は±０°に維持し、ＳＥＭ画像の撮像を行って、図３（Ｂ）に見られるＳＥＭ画像（±０°）を得る。
【００２１】
（３）  傾斜ステージ１１は−１０°に維持し、ＳＥＭ画像の撮像を行って、図３（Ｃ）に見られるＳＥＭ画像（−１０°）を得る。
【００２２】
（４）  傾斜ステージ１１は＋１０°に維持し、ＳＥＭ画像の撮像を行って、図３（Ｄ）に見られるＳＥＭ画像（＋１０°）を得る。
【００２３】
（５）  図３（Ｂ）のＳＥＭ画像（±０°）から、マーク５Ａ及び５Ｂ間の距離Ｌを計測する。ここで、Ｌ＝２．２５〔μｍ〕が得られたとする。
【００２４】
（６）  図３（Ｃ）のＳＥＭ画像（−１０°）から、マーク５Ａ及び下部磁極２の下縁辺２Ａ間の水平方向距離ａを計測する。ここで、ａ＝０．５０〔μｍ〕が得られたとする。
【００２５】
（７）  図３（Ｄ）のＳＥＭ画像（＋１０°）から、マーク５Ｂ及び下部磁極２の下縁辺２Ｂ間の水平方向距離ｅを計測する。ここで、ｅ＝０．７５〔μｍ〕が得られたとする。
【００２６】
（８）  Ｌ、ａ、ｅから下部磁極２の下幅Ｗ１を算出する。
0004147463.tif 000002
【００２７】
図４は参考例を説明する為の計測対象などを表す要部説明図であり、図１乃至図３に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。
【００２８】
図に於いて、２１は固定ステージ、１２Ａ乃至１２ＣはＳＥＭ鏡筒をそれぞれ示していて、３本のＳＥＭ鏡筒１２Ａ乃至１２Ｃを用いて同時にＳＥＭ画像の撮像を行うと、図３（Ｂ）乃至図３（Ｄ）に見られるＳＥＭ画像が一度に得られるので、ステージを傾斜させて撮像を行う必要はなくなり、計測時間を短縮することができる。
【００２９】
図５は他の参考例を説明する為の計測対象などを表す要部説明図であり、図１乃至図３に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。
【００３０】
図に於いて、５Ｃ及び５Ｄはベース１に形成したマークであって、それ等の位置は、傾斜ステージ１１を計測に必要な最大の角度まで傾斜させた場合に於いても、マーク５Ｃ及び５Ｄを同時に観察できる位置に形成してあり、従って、マーク５Ｃ及び５Ｄ間の距離Ｌ′は、図３に見られる距離Ｌに比較して大きくなっている。
【００３１】
上記他の参考例に依ると、実施例１に於いて必要であった図３（Ｂ）に見られるＳＥＭ画像（±０°）が不要になるから、計測時間の短縮を図ることができる。尚、この場合、書き込みヘッドに於ける下部磁極２の下幅Ｗ１は、
Ｗ１＝Ｌ′／ｃｏｓ（θ１）−ａ／ｃｏｓ（θ１）−ｅ／ｃｏｓ（θ２）
として得られる。
【００３２】
図６、図７、図８は実施例２を説明する為の計測対象などを表す要部説明図であり、図１乃至図３に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。
【００３３】
図に於いて、Ｗg はギャップ位置に於ける磁極幅、Ｌはマーク間隔のＳＥＭ測長値（観測角θ0 ）、θ0 は水平観測角、θ1 は左傾斜第１観測角、θ2 は左傾斜第２観測角（θ2 ＞θ1 ）、θ3 は右傾斜第１観測角、θ4 は右傾斜第２観測角（θ4 ＞θ3 ）ａは左マークと左ギャップ中央間距離、ａ1 はａのＳＥＭ測長値（観測角θ1 ）、ａ2 はａのＳＥＭ測長値（観測角θ2 ）、ｅは右マークと右ギャップ中央間距離、ｅ1 はｅのＳＥＭ測長値（観測角θ3 ）、ｅ2 はｅのＳＥＭ測長値（観測角θ4 ）、αはａが水平と成す角度（左仰角）、εはｅが水平と成す角度（右仰角）をそれぞれ示している。
【００３４】
実施例２は本発明に依る微小寸法計測方法を書き込みヘッドのギャップ位置に於ける磁極幅を計測するのに適用した例である。
【００３５】
ここまで説明してきた本発明の原理や実施例に於いては、書き込みヘッドの下部磁極に於ける「下幅」が計測箇所であったが、実際には、「ギャップ位置に於ける磁極幅」の計測が必要である場合が多く、その場合、マーク形成後、磁極を５方向（水平θ0 、左傾斜θ1 、左傾斜θ2 、右傾斜θ3 、右傾斜θ4 ）からＳＥＭ撮像することに依って磁極幅Ｗg を計測することができる。
【００３６】
前記５方向からのＳＥＭ画像からの読み取り値は次の通りである。
（１）水平画像（観測角度：θ0 ）
読み取り値：マーク間隔Ｌ
（２）左傾斜画像１（観測角度：左にθ1 ）
読み取り値：左マークから左ギャップ中央までの距離ａ1 
（３）左傾斜画像２（観測角度：左にθ2 ）
読み取り値：左マークから左ギャップ中央までの距離ａ2 
（４）右傾斜画像１（観測角度：右にθ3 ）
読み取り値：右マークから右ギャップ中央までの距離ｅ1 
（５）右傾斜画像２（観測角度：右にθ4 ）
読み取り値：右マークから右ギャップ中央までの距離ｅ2 
【００３７】
前記したところから、ギャップ位置に於ける磁極幅Ｗg は、次式に依って算出することができる。
【００３８】
【数１】
0004147463.tif 000003
【００３９】
実施例２を適用して磁極幅Ｗg の計測を行う場合、撮像すべきＳＥＭ画像は５枚になって、実施例１と比較すると２枚の増加になるが、ベースの傾斜やマークの高さに依存しない計測が可能になる旨の利点がある。
【００４０】
図９は実施例３を説明する為の計測対象などを表す要部斜面図であり、図１乃至図３に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。
【００４１】
図９（Ａ）に於いては、マークとして下部磁極２の両側に設けられた複数の点６Ｃ及び６Ｄを用い、図９（Ｂ）に於いては、マークとして下部磁極２の両側に設けられた直線（曲線でも可）５Ｅ及び５Ｆを用い、図９（Ｃ）に於いては、マークとして下部磁極２の両側に設けられた端点６Ｅ及び６Ｆと端点６Ｅ間を結ぶ仮想線５Ｇと端点６Ｆ間を結ぶ仮想線５Ｈを用いるものである。
【００４２】
実施例３では、実施例２で説明した手法を応用して磁極幅Ｗg の分布を計測することができ、図９の場合、磁極幅Ｗg の分布は、書き込みヘッドの奥行き方向の分布を知得できる。
【００４３】
図１０は実施例６を説明する為の計測対象などを表す要部斜面図であり、図１乃至図３に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。
【００４４】
図１０（Ａ）に於いては、マークとして下部磁極２に垂直に且つ両側に設けられた複数の点Ｌ１、Ｌ２・・・・及びＲ１、Ｒ２・・・・を用い、図１０（Ｂ）に於いては、マークとして下部磁極２に垂直に且つ両側に設けられた直線及び該直線と等間隔の所要点で交差する線を描画して用いるものであり、図１０（Ｂ）では、直線及び該直線と交差する線の交点を図１０（Ａ）と同じく点Ｌ１、Ｌ２・・・・及びＲ１、Ｒ２・・・・として表示している。
【００４５】
実施例４では、下部磁極２を挟んで対向する２点、例えばＬ１とＲ１を利用して実施例２と同様に磁極幅の計測を行い、その平均値を算出することで、磁極幅計測精度を向上させることが可能である。
【００４６】
また、図示されているように、下部磁極２の左右両側に各５個のマークを描画した場合、略等距離の２点、即ち、Ｌ１−Ｒ５、Ｌ２−Ｒ４、Ｌ３−Ｒ３、Ｌ４−Ｒ２、Ｌ５−Ｒ１を用いて磁極幅の計測を行う方法（前者）、又は、左右両側の各５個のマークの組み合わせ、即ち、Ｌ１−Ｒ１、Ｌ１−Ｒ２、Ｌ１−Ｒ３、Ｌ１−Ｒ４、Ｌ１−Ｒ５、Ｌ２−Ｒ１、Ｌ２−Ｒ２・・・・などを用いて磁極幅の計測を行う方法（後者）を実施することができる。
【００４７】
前者では計５個の計測値が得られ、そして、後者では計２５個の計測値が得られるので、計測精度は向上する。
【００４８】
図１１は実施例５を説明する為のマークを表す要部斜面図であり、計測対象の両側に例えばＥＢ照射に依って凝結されるコンタミネーションでマークを形成する場合、そのマークを円錐或いは角錐などの錘形にするものであって、（Ａ）は円錐形のマーク１４を、そして、（Ｂ）は円錐形の先端が鈍ってしまったマーク１５をそれぞれ示している。
【００４９】
（Ａ）に見られるように、マークが円錐形（或いは角錐形）である場合、観測角度が変化しても、頂点は常に観測可能である為、マーク位置の読み取り誤差を少なくすることができ、また、（Ｂ）に見られるように、マークの頂点が鈍っていても、図示されているように、斜辺１５Ａを外挿して仮想の頂点１５Ｂを求めることで、マーク位置の読み取り誤差を少なくすることができる。
【００５０】
ところで、前記説明した実施例１乃至実施例５は、何れもマークを描画し、そのマークを用いて寸法計測を行っているのであるが、その為、
（ａ）  計測に用いるＳＥＭにマークの描画機能が必要であること
（ｂ）  描画の為に余分な時間が必要であること
（ｃ）  マークに依って計測対象に損傷（汚染）が発生すること
などの問題がある。
【００５１】
そこで、マークを描画することなく、実施例１乃至実施例５と同等の寸法計測が可能な実施例を次に説明する。
【００５２】
基本的には、計測箇所の両側に存在する表面模様（テクスチャ）をマークの代わりに利用するものであり、これに依って、前記（ａ）乃至（ｃ）に記述した問題点は全て解消される。
【００５３】
図１２及び図１３は実施例１乃至実施例５を改良した方法である実施例６を説明する為の計測対象などを表す要部説明図であり、図１２（Ａ）は計測装置や計測対象の要部切断斜面、図１２（Ｂ）、図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）はＳＥＭ画像をそれぞれ示している。尚、図１及び図２に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。
【００５４】
実施例６は、実施例１と同様、本発明に依る微小寸法計測方法をＨＤＤに於ける書き込みヘッドの磁極下幅の計測に適用した例であり、図１２並びに図１３と図３とを比較した場合の顕著な相違点は、図３に於いて、ベース１に形成したマーク５Ａ及び５Ｂが図１２及び図１３に於いては形成されていないことである。
【００５５】
計測の手順
図１２及び図１３参照
（１）  図１２（Ａ）に見られるように、計測対象をＳＥＭのチャンバ中に設けられている傾斜ステージ１１上に載置する。
【００５６】
（２）  傾斜ステージ１１を０°に維持し、ＳＥＭ画像の撮像を行って、図１２（Ｂ）に見られるＳＥＭ画像θ0 （０°）を得る。
【００５７】
（３）  傾斜ステージ１１は＋３０°に維持し、ＳＥＭ画像の撮像を行って、図１３（Ａ）に見られるＳＥＭ画像θ1 （＋３０°）を得る。
【００５８】
（４）  傾斜ステージ１１は−３０°に維持し、ＳＥＭ画像の撮像を行って、図１３（Ｂ）に見られるＳＥＭ画像θ2 （−３０°）を得る。
【００５９】
図１４及び図１５は実施例６の計測の手順を引き続き説明する為のＳＥＭ画像を表す要部説明図であり、図１２及び図１３に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。
【００６０】
図１４及び図１５参照
（５）  図１４（Ａ）は、図１２（Ｂ）と同じくＳＥＭ画像θ0 （０°）を表していて、寸法計測箇所に於ける左右に展延するベース１の表面模様（テクスチャ）領域に適当なサイズ、例えば水平ｈ画素×垂直ｖ画素とするテンプレート２１Ａ（左テンプレート）及び２１Ｂ（右テンプレート）を設定する。尚、図１４（Ｂ）及び（Ｃ）にはテンプレート２１Ａ及び２１Ｂを抜き出して表示してある。
【００６１】
（６）  テンプレート２１Ａ及び２１Ｂの中心（図では＋マークで表示）を計測基準点（第１の計測基準点、及び、第２の計測基準点）とし、テンプレート２１Ａの第１の計測基準点からテンプレート２１Ｂの第２の計測基準点までの距離Ｌを計測する。尚、ここでは、計測基準点を各テンプレートの中心としたが、一般的には任意の位置を選択して良い。
【００６２】
（７）  テンプレート２１Ａに於ける水平方向のサイズを角度補正する。即ち、ｈ→ｈ・ｃｏｓ（θ1 ）となるように水平方向のみ縮小する。この角度補正後のテンプレートを図１４（Ｄ）に記号２１Ａ′で表してある。
【００６３】
（８）  テンプレート２１Ｂに於ける水平方向のサイズを角度補正する。即ち、ｈ→ｈ・ｃｏｓ（θ2 ）となるように水平方向のみ縮小する。この角度補正後のテンプレートを図１４（Ｅ）に記号２１Ｂ′で表してある。
【００６４】
（９）  図１５（Ａ）に見られるように、ＳＥＭ画像θ1 中を探索して角度補正後のテンプレート２１Ａ′と一致するか、或いは、最も似ている領域２２Ａ′を選定し、領域２２Ａ′の中心から寸法計測箇所の下縁辺２Ａまでの距離ａを計測する。
【００６５】
角度補正後のテンプレート２１Ａ′と領域２２Ａ′との一致度の判定には、例えば、正規化相関マッチングを利用する。
【００６６】
正規化相関マッチングは、テンプレート２１Ａ′と比較する画像である領域２２′の正規化相関値γが最大となる位置を検出するものであり、γは下記の数式３で表される。
【００６７】
【数３】
0004147463.tif 000004
【００６８】
（１０）図１５（Ｂ）に見られるように、ＳＥＭ画像θ2 中を探索して角度補正後のテンプレート２１Ｂ′と一致するか、或いは、最も似ている領域２２Ｂ′を選定し、領域２２Ｂ′の中心から寸法計測箇所の下縁辺２Ｂまでの距離ｅを計測する。
【００６９】
（１１）  距離Ｌ、ａ、ｅから下部磁極２の下幅Ｗ１を算出する。
例えば、Ｌ＝４．５〔μｍ〕、ａ＝１．５〔μｍ〕、ｅ＝１．５〔μｍ〕であったとすると、下幅Ｗ１はの計測値は、
0004147463.tif 000005
と算出することができる。
【００７０】
図１６は実施例７を説明する為の計測対象などを表す要部説明図であり、図１乃至図３に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。
【００７１】
図に於いて、Ｗg はギャップ位置に於ける磁極幅、Ｌはテンプレートに於ける計測基準点間の距離のＳＥＭ測長値（観測角θ0 ）、θ0 は水平観測角、θ1 は左傾斜第１観測角、θ2 は左傾斜第２観測角（θ2 ＞θ1 ）、θ3 は右傾斜第１観測角、θ4 は右傾斜第２観測角（θ4 ＞θ3 ）ａは左テンプレート（図１４参照）と左ギャップ中央間距離、ａ1 はａのＳＥＭ測長値（観測角θ1 ）、ａ2 はａのＳＥＭ測長値（観測角θ2 ）、ｅは右テンプレート（図１４参照）と右ギャップ中央間距離、ｅ1 はｅのＳＥＭ測長値（観測角θ3 ）、ｅ2 はｅのＳＥＭ測長値（観測角θ4 ）、αはａが水平と成す角度（左仰角）、εはｅが水平と成す角度（右仰角）をそれぞれ示している。尚、ここに挙げられた各記号のうち、図１６には現れていないものについても説明されているが、それは、計測対象を傾けた場合に必要となる記号であって、それ等については、図７及び図８を参考にされると良い。
【００７２】
実施例７は本発明に依る微小寸法計測方法を書き込みヘッドのギャップ位置に於ける磁極幅を計測するのに適用した例である。
【００７３】
さきに説明した実施例６に於いては、書き込みヘッドの下部磁極に於ける「下幅」が計測箇所であったが、実際には、「ギャップ位置に於ける磁極幅」の計測が必要である場合が多く、その場合、磁極を５方向（水平θ0 、左傾斜θ1 、左傾斜θ2 、右傾斜θ3 、右傾斜θ4 ）からなるＳＥＭで撮像することに依ってギャップ位置に於ける磁極幅Ｗg を計測することができる。
【００７４】
前記５方向からのＳＥＭ画像からの読み取り値は次の通りである。
（１）水平画像（観測角度：θ0 ）
読み取り値：テンプレートの計測基準点間隔Ｌ
（２）左傾斜画像１（観測角度：左にθ1 ）
読み取り値：左テンプレートの計測基準点から左ギャップ中央までの距離ａ1 
（３）左傾斜画像２（観測角度：左にθ2 ）
読み取り値：左テンプレートの計測基準点から左ギャップ中央までの距離ａ2 
（４）右傾斜画像１（観測角度：右にθ3 ）
読み取り値：右テンプレートの計測基準点から右ギャップ中央までの距離ｅ1 
（５）右傾斜画像２（観測角度：右にθ4 ）
読み取り値：右テンプレートの計測基準点から右ギャップ中央までの距離ｅ2 
【００７５】
前記したところから、ギャップ位置に於ける磁極幅Ｗg は、次式に依って算出することができる。
【００７６】
【数４】
0004147463.tif 000006
【００７７】
実施例７を適用して磁極幅Ｗg の計測を行う場合、撮像すべきＳＥＭ画像は５枚になって、実施例６と比較すると２枚の増加になるが、ベースの傾斜やテンプレートの高さに依存しない計測が可能になる旨の利点があり、また、寸法の計測対象の画像はＳＥＭで撮影したが、これは光学的手法、例えばＴＶカメラで撮影しても、同様な寸法計測が可能である。
【００７８】
本発明に於いては、前記説明した実施の形態を含め、多くの形態で実施することができ、以下、それを付記として例示する。
【００７９】
（付記１）
寸法計測対象の両側に測長の基準となる第１のマークと第２のマークとを形成し、
第１のマーク及び第２のマーク間の距離Ｌ、
第１のマーク及び計測対象の寸法計測箇所の一端間の距離ａ、
第２のマーク及び計測対象の寸法計測箇所の他端間の距離ｂ
を計測し、距離Ｌ、ａ、ｅから目的とする寸法を算出すること
を特徴とする微小寸法計測方法。
【００８０】
（付記２）
測長の基準となる第１のマーク及び第２のマークが線状、点状、面のエッジであること
を特徴とする（付記１）記載の微小寸法計測方法。
【００８１】
（付記３）
測長の基準となる第１のマーク及び第２のマークが
集束イオン・ビームに依る描画、
電子ビームの照射に依って凝結されるコンタミネーション、
金属などの選択的な被着、
微細な針の圧痕
の何れかの手段で形成されたものであること
を特徴とする（付記１）記載の微小寸法計測方法。
【００８２】
（付記４）
距離Ｌ、ａ、ｅは、
計測対象を垂直方向から観測して第１のマーク及び第２のマーク間の距離Ｌを計測し、
計測対象を一方に角度θ１だけ傾斜させてから観測して第１のマーク及び計測対象の寸法計測箇所の一端間の距離ａを計測し、
計測対象を他方に角度θ２だけ傾斜させてから観測して第２のマーク及び計測対象の寸法計測箇所の他端間の距離ｅを計測して求めること
を特徴とする（付記１）記載の微小寸法計測方法。
【００８３】
（付記５）
距離Ｌ、ａ、ｅの計測を走査型荷電粒子ビームを用いる微細対象観察装置で行うこと
を特徴とする（付記１）記載の微小寸法計測方法。
【００８４】
（付記６）
距離Ｌ、ａ、ｅの計測に複数の鏡筒をもつ走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて行うこと
を特徴とする（付記１）記載の微小寸法計測方法。
【００８５】
（付記７）
第１のマーク及び第２のマークが計測対象を角度θ１或いは角度θ２に傾斜させても同時に観測可能な位置に描画されて距離ａ或いは距離ｅの観測と同時に第１のマーク及び第２のマーク間の距離Ｌを計測すること
を特徴とする（付記４）記載の微小寸法計測方法。
【００８６】
（付記８）
寸法計測対象の両側に測長の基準となる第１のマークと第２のマークとを形成し、
該各マーク間の距離Ｌを計測対象に略垂直な方向（角度θ0 ）から測長し、
計測対象を一方に角度θ1 だけ傾斜させてから観測して第１のマーク及び計測対象の寸法計測箇所の一端間の距離ａ１を測長し、
計測対象を一方に角度θ2 （θ2 ＞θ1 ）だけ傾斜させてから観測して第１のマーク及び計測対象の寸法計測箇所の一端間の距離ａ2 を測長し、
計測対象を他方に角度θ3 だけ傾斜させてから観測して第２のマーク及び計測対象の寸法計測箇所の他端間の距離ｅ1 を測長し、
計測対象を他方に角度θ4 （θ4 ＞θ3 ）だけ傾斜させてから観測して第２のマーク及び計測対象の寸法計測箇所の他端間の距離ｅ2 を測長し、
目的とする寸法計測箇所の寸法ｗを
【数２】
0004147463.tif 000007
を用いて算出すること
を特徴とする微小寸法計測方法。
【００８７】
（付記９）
計測対象の両側に測長の基準となる第１のマークと第２のマークとを計測対象に沿って略平行に連続若しくは所定間隔毎に複数個形成して目的の寸法計測箇所の寸法の分布を求めること
を特徴とする（付記８）記載の微小寸法計測方法。
【００８８】
（付記１０）
寸法計測対象の両側に測長の基準となる第１のマークと第２のマークとを計測対象に沿って略平行に且つ所定間隔毎に垂直な方向に形成し、
第１のマークと第２のマークとの複数組を用いて目的とする寸法計測箇所の寸法を計測して得られた複数の寸法計測値の平均値を算出すること
を特徴とする（付記８）記載の微小寸法計測方法。
【００８９】
（付記１１）
測長の基準となるマークが円錐或いは角錐からなる錐形であること
を特徴とする（付記１）或いは（付記８）記載の微小寸法計測方法。
【００９０】
（付記１２）
測長の基準となるマークが円錐或いは角錐からなる錐形であって頂点の位置を斜辺の外挿線の交点とすること
を特徴とする（付記１１）記載の微小寸法計測方法。
【００９１】
（付記１３）
寸法計測箇所の両側に在る模様（テクスチャ）に於ける各一点を測長の第１の計測基準点及び第２の計測基準点と定め、
第１の計測基準点及び第２の計測基準点間の距離Ｌ、
第１の計測基準点及び計測対象の寸法計測箇所の一端間の距離ａ、
第２の計測基準点及び計測対象の寸法計測箇所の他端間の距離ｅ
を計測し、距離Ｌ、ａ、ｅから目的とする寸法を算出すること
を特徴とする微小寸法計測方法。
【００９２】
（付記１４）
荷電粒子を用いる手法、或いは、光学的な手法を適用することに依って計測対象を略垂直な方向である角度θ0 から撮像を行ってθ0 画像を得る、
θ0 画像中の計測箇所の左右から適当な大きさの画像を切り出して何れか一方の側を第１のテンプレート、及び、他方の側を第２のテンプレートとする、
第１のテンプレート及び第２のテンプレートそれぞれに於ける例えば中心位置などの適切な位置を第１の計測基準点及び第２の計測基準点と定める、
第１の計測基準点及び第２の計測基準点間の距離Ｌを測長する、
計測対象を左に角度θ1 だけ傾けてから、荷電粒子を用いる手法、或いは、光学的な手法を適用することに依って計測対象の撮像を行ってθ1 画像を得る、
θ1 画像中から第１のテンプレートと一致する領域を探索して第１の計測基準点に対応する位置から計測対象の寸法計測箇所の一端間の距離ａを測長する、
計測対象を右に角度θ2 だけ傾けてから、荷電粒子を用いる手法、或いは、光学的な手法を適用することに依って計測対象の撮像を行ってθ2 画像を得る、
θ2 画像中から第２のテンプレートと一致する領域を探索して第２の計測基準点に対応する位置から計測対象の寸法計測箇所の他端間の距離ｅを測長する、
目的とする寸法計測箇所の寸法ｗを
ｗ＝Ｌ／ｃｏｓθ0 −ａ／ｃｏｓθ1 −ｅ／ｃｏｓθ2 
なる式を用いて算出すること
を特徴とする微小寸法計測方法。
【００９３】
（付記１５）
荷電粒子を用いる手法、或いは、光学的な手法を適用することに依って計測対象を略垂直な方向である角度θ0 から撮像を行ってθ0 画像を得る、
θ0 画像中の計測箇所の左右から適当な大きさの画像を切り出して何れか一方の側を第１のテンプレート、及び、他方の側を第２のテンプレートとする、
第１のテンプレート及び第２のテンプレートそれぞれに於ける例えば中心位置などの適切な位置を第１の計測基準点及び第２の計測基準点と定める、
第１の計測基準点及び第２の計測基準点間の距離Ｌを測長する、
計測対象を左に角度θ1 だけ傾けてから、荷電粒子を用いる手法、或いは、光学的な手法を適用することに依って計測対象の撮像を行ってθ1 画像を得る、
θ1 画像中から第１のテンプレートと一致する領域を探索して第１の計測基準点に対応する位置から計測対象の寸法計測箇所の一端間の距離ａ1 を測長する、
計測対象を左に角度θ2 だけ傾けてから、荷電粒子を用いる手法、或いは、光学的な手法を適用することに依って計測対象の撮像を行ってθ2 画像を得る、
θ2 画像中から第１のテンプレートと一致する領域を探索して第１の計測基準点に対応する位置から計測対象の寸法計測箇所の一端間の距離ａ2 を測長する、
計測対象を右に角度θ3 だけ傾けてから、荷電粒子を用いる手法、或いは、光学的な手法を適用することに依って計測対象の撮像を行ってθ3 画像を得る、
θ3 画像中から第２のテンプレートと一致する領域を探索して第２の計測基準点に対応する位置から計測対象の寸法計測箇所の他端間の距離ｅ1 を測長する、
計測対象を右に角度θ4 だけ傾けてから、荷電粒子を用いる手法、或いは、光学的な手法を適用することに依って計測対象の撮像を行ってθ4 画像を得る、
θ4 画像中から第２のテンプレートと一致する領域を探索して第２の計測基準点に対応する位置から計測対象の寸法計測箇所の他端間の距離ｅ2 を測長する、
目的とする寸法計測箇所の寸法ｗを
【数５】
0004147463.tif 000008
なる式を用いて算出すること
を特徴とする微小寸法計測方法。
【００９４】
（付記１６）
計測対象を角度θだけ傾けて撮像した画像からテンプレートと一致する領域を探索する手段として、テンプレート画像の傾き方向のサイズをｈ・ｃｏｓθ（ただし、ｈは元のテンプレートの傾き方向のサイズ）とすること
を特徴とする（付記１４）或いは（付記１５）記載の微小寸法計測方法。
【００９５】
（付記１７）
計測対象を角度θだけ傾けて撮像した画像からテンプレートと一致する領域を探索する手段として、正規化相関マッチングを用いること
を特徴とする（付記１４）乃至（付記１６）の何れか１記載の微小寸法計測方法。
【００９６】
【発明の効果】
本発明に依る微小寸法計測方法に於いては、所定の軸を中心に回動可能なステージに搭載された寸法計測対象の両側に測長の基準となる第１のマークと第２のマークとを形成し、前記計測対象を垂直方向から走査型荷電粒子ビームを用い観測して、第１のマーク及び第２のマーク間の距離Ｌ、前記計測対象を一方に角度θ1 だけ傾斜させてから該計測対象を垂直方向から走査型荷電粒子ビームを用い観測して、第１のマーク及び計測対象の寸法計測箇所の一端間の距離ａ、前記計測対象を他方に角度θ2 だけ傾斜させてから該計測対象を垂直方向から走査型荷電粒子ビームを用い観測して、第２のマーク及び計測対象の寸法計測箇所の他端間の距離ｅを計測し、距離Ｌ、ａ、ｅから目的とする寸法を導出することが基本になっている。
【００９７】
前記したように、計測対象の両側に計測の基準となるマークを描画するか、或いは、両側に計測の基準となる模様（テクスチャ）を定めることに依って、簡単な手段で微小物体を非破壊で、且つ、高精度で寸法計測することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の原理を説明する為の計測対象である微小物体などを表す要部説明図である。
【図２】  本発明を実施する場合に必要となるマークの種類及びマークの作成方法を説明する為の計測対象を表す要部斜面図である。
【図３】  実施例１を説明する為の計測対象などを表す要部説明図である。
【図４】  参考例を説明する為の計測対象などを表す要部説明図である。
【図５】  参考例を説明する為の計測対象などを表す要部説明図である。
【図６】  実施例２を説明する為の計測対象などを表す要部説明図である。
【図７】  実施例２を説明する為の計測対象などを表す要部説明図である。
【図８】  実施例２を説明する為の計測対象などを表す要部説明図である。
【図９】  実施例３を説明する為の計測対象などを表す要部斜面図である。
【図１０】  実施例４を説明する為の計測対象などを表す要部斜面図である。
【図１１】  実施例５を説明する為のマークを表す要部斜面図である。
【図１２】  実施例１乃至実施例５を改良した方法である実施例６を説明する為の計測対象などを表す要部説明図である。
【図１３】  実施例１乃至実施例５を改良した方法である実施例６を説明する為の計測対象などを表す要部説明図である。
【図１４】  実施例６の計測の手順を引き続き説明する為のＳＥＭ画像を表す要部説明図である。
【図１５】  実施例６の計測の手順を引き続き説明する為のＳＥＭ画像を表す要部説明図である。
【図１６】  実施例７を説明する為の計測対象などを表す要部説明図である。
【図１７】  ＨＤＤに於ける書き込みヘッドの磁極を表す要部斜面図である。
【符号の説明】
１  ベース
２  下部磁極
２Ａ及び２Ｂ  下縁辺
３  ギャップを生成させる絶縁体
４  上部磁極
５Ａ〜５Ｄ  マーク
６Ａ及び６Ｂ  マーク
７Ａ及び７Ｂ  マーク
１１  傾斜ステージ
１１Ａ  軸
１２  対物レンズ
１２Ａ乃至１２Ｃ  ＳＥＭ鏡筒
１３  書き込みヘッド
２１  固定ステージ
Ｈ  磁極の高さ
Ｗ１  下部磁極の下幅
Ｗ２  上部磁極の下幅
【図１】
0004147463.tif 000009
【図２】
0004147463.tif 000010
【図３】
0004147463.tif 000011
【図４】
0004147463.tif 000012
【図５】
0004147463.tif 000013
【図６】
0004147463.tif 000014
【図７】
0004147463.tif 000015
【図８】
0004147463.tif 000016
【図９】
0004147463.tif 000017
【図１０】
0004147463.tif 000018
【図１１】
0004147463.tif 000019
【図１２】
0004147463.tif 000020
【図１３】
0004147463.tif 000021
【図１４】
0004147463.tif 000022
【図１５】
0004147463.tif 000023
【図１６】
0004147463.tif 000024
【図１７】
0004147463.tif 000025