(57)【要約】【課題】SEMの結像の質を調べる迅速な方法であって、測定される分解能が表面の構造と無関係な方法を提供すること。【解決手段】走査型電子顕微鏡（SEM）(10)の性能が、それぞれが異なる平均孔サイズを有する多孔性シリコン表面領域(PSF, PSC)をこのSEMによって走査し、表面領域の画像のフーリエ変換スペクトル(Fc)を計算し、スペクトルの幅(W(1/e))と信号振幅(Sa)とノイズオフセット(NL)から信号対ノイズ比(SNR) 0における分解能(R)を外挿することによって、調べられる。異なる表面領域が設けられている試験試料は、エッチング電解質(El)にさらされている基板領域を連続的に減少させながら、一定の電流においてシリコン基板(Su)を陽極処理することによって得られる。【選択図】図７
2004537142.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デバイスの製造時に基板層に形成されるデバイスフィーチャのサイズを測定するために使用される走査型電子顕微鏡の結像の質を調べる方法であって、前記方法が、
−  多孔性シリコン表面領域を形成するステップと、
−  前記走査型電子顕微鏡によって前記表面領域を走査するステップと、
−  前記走査型電子顕微鏡の分解能の指標を得るために、前記走査型電子顕微鏡によって取得される前記画像を高速フーリエ変換技術によって分析するステップと、
を有する、方法において、
前記表面領域を走査するステップと、前記分解能を得るステップとが、それぞれ、
−  異なる平均孔サイズを有する多数の表面構造の画像を取得するステップと、
−  これらの画像のそれぞれのフーリエスペクトルを計算し、当該画像すべての前記フーリエスペクトルの幅と、信号振幅と、ノイズオフセットから、0の信号対ノイズ比に対応する分解能を外挿することによって、前記走査型電子顕微鏡の前記分解能を調べるステップと、
を有することを特徴とする、方法。
【請求項２】
画像を取得する前記ステップが、それぞれが異なる平均孔サイズを有する多数の個別の基板の多孔性シリコン表面領域を走査するステップを有することを特徴とする、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
画像を取得する前記ステップが、一方向において小さなサイズから大きなサイズまで連続的に増大する平均孔サイズを有する多孔性シリコン表面が形成されている1枚の基板を走査するステップを有することを特徴とする、請求項1に記載の方法。
【請求項４】
前記孔サイズよりも相当に大きい寸法を有するフィーチャの追加パターンが前記多孔性表面に形成されている基板が使用されることを特徴とする、請求項3に記載の方法。
【請求項５】
一方向において小さなサイズから大きなサイズまで連続的に増大する平均孔サイズを有する多孔性シリコン表面を特徴とする、請求項1の方法において使用するための試験基板。
【請求項６】
前記孔サイズよりも相当に大きい寸法を有するフィーチャの追加パターンが、前記多孔性表面に形成されていることを特徴とする、請求項5に記載の試験基板。
【請求項７】
前記追加パターンが、前記平均孔サイズが増大する方向に長手方向を有する細長いフィーチャを有することを特徴とする、請求項6に記載の試験基板。
【請求項８】
前記追加パターンが、非シリコン材料のパターン化層によって構成されることをさらに特徴とする、請求項6または7に記載の試験基板。
【請求項９】
前記パターン化層が、金属、すなわちタングステン、チタニウム、ジルコニウム、ハフニウム、コバルト、イットリウム、ランタン、プラチナ、パラジウム、およびアルミニウムのうちの1つを有することを特徴とする、請求項8に記載の試験基板。
【請求項１０】
前記パターン化層が、材料として窒化ジルコニウム、窒化珪素、炭化珪素のうちの1つを有することを特徴とする、請求項8に記載の試験基板。
【請求項１１】
連続するステップ、すなわち、
−  P+ドーピングされているシリコン基板を、塩溶液によって満たされているセル内に配置するステップと、
−  電解質溶液によって満たされている容器の中に前記セルを浸すステップと、
−  電流源の極の一方を、前記容器内に配置されている陰極に接続し、かつ他方の極を前記セルに接続するステップであって、電流が前記基板から前記陽極に流れるように当該セルが陽極を形成する、ステップと、
−  前記電解質溶液にさらされている前記基板表面領域を一方向に連続的に減少させるステップと、
−  前記基板表面が前記電解質溶液から脱したときに前記電流をオフにするステップと、
を有することを特徴とする請求項5に記載の試験基板を製造する方法。
【請求項１２】
前記孔サイズよりも相当に大きい寸法を有するフィーチャの追加パターンを形成する追加ステップを特徴とする、請求項11に記載の方法。
【請求項１３】
前記基板表面に多孔性構造が形成された後に前記追加パターンが形成されることを特徴とする、請求項12に記載の方法。
【請求項１４】
デバイス基板の少なくとも1つの基板層にデバイスフィーチャを有するデバイスを大量製造する工程であって、当該工程が、以下の連続するステップ、すなわち、
−  当該層に形成されるデバイスフィーチャに対応するフィーチャを有するマスクパターンを形成するステップと、
−  前記基板上に塗布されているレジスト層にマスクパターンを結像してこの層を現像し、これによって前記マスクパターンに対応するパターン化コーティングを形成するステップと、
−  前記基板層の領域から材料を除去する、または前記基板層の領域に材料を追加するステップであって、当該領域が、前記パターン化コーティングの前記パターンによって描かれる、ステップと、
−  その一方で、パターン化コーティングフィーチャの寸法を制御するために、ロットの製造の開始時に、走査型電子顕微鏡によって基板の画像を取得し、前記画像を分析することによって、前記パターン化コーティングが形成される基板を制御するステップ、
の少なくとも1セットを有する工程において、
前記電子顕微鏡の前記結像の質が、請求項1に記載の方法によって定期的にチェックされることを特徴とする、工程。
【請求項１５】
走査電子ユニットと、前記顕微鏡によって調べる対象物を保持するための対象物ホルダーと、前記走査ユニットによって供給されるデータを分析するためのプログラムが設けられている信号処理ユニットとを有する走査型電子顕微鏡において、前記走査デバイスに面している前記対象物ホルダーの表面の小さな部分に、平均孔サイズが前記走査ユニットの走査方向に連続的に増大する小さな多孔性シリコン表面の形式における試験試料が永久的に設けられていて、かつ前記処理ユニットに、前記試験試料を走査している間に前記走査ユニットによって供給される前記データを分析するための追加プログラムが設けられていることを特徴とする、走査型電子顕微鏡。
【請求項１６】
前記走査電子ユニットの前記構成要素の少なくとも1つの設定を制御するために、前記追加プログラムがサーボシステムに埋め込まれている、請求項15に記載の走査型電子顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デバイスの製造時に基板層に形成されるデバイスフィーチャ（feature）のサイズを測定するために使用される走査型電子顕微鏡の結像の質を調べる方法であって、前記方法が、
−  多孔性シリコン表面領域を形成するステップと、
−  前記走査型電子顕微鏡によって前記表面領域を走査するステップと、
−  前記走査型電子顕微鏡の分解能の指標を得るために、前記走査型電子顕微鏡によって取得される前記画像を高速フーリエ変換技術によって分析するステップと、
を有する、方法に関する。
【０００２】
本発明は、前記方法で使用するための試験基板と、前記試験基板を製造する方法と、前記判断の方法が使用される、デバイスを大量製造する工程と、自己試験式の走査型電子顕微鏡にも関する。
【背景技術】
【０００３】
このデバイスの製造には、リソグラフィ手法が使用され、この手法は、マスキング、エッチング、注入、その他、多数のステップを含む。リソグラフィ投影装置は、リソグラフィ技術で不可欠の機具である。このような装置によって、形成する各デバイス層に対して、その層に形成するデバイスフィーチャに対応するパターンフィーチャを有するマスクパターンが、結像ステップが実行される前に、その層の上に塗布されている放射線感応膜（radiation-sensitive film）に転写される。この放射線感応層は、具体的には、結像に使用される放射線に感応し、すなわち、放射線が入射する領域において特性が変化する。このような層は、レジスト層の具体化である。この用語は、荷電粒子ビーム（例：電子ビーム）に感応する層も含む。パターンの転写は、レジスト層へのマスクパターンの結像と、このような層への、例えば、電子ビームによるパターンの書き込みの両方を意味するものと理解すべきである。デバイス製造工程の間、それぞれが別の基板層用の連続するマスクパターンが、基板上の同じ対象域（例：IC領域）に転写される。
【０００４】
リソグラフィの方法および装置は、IC以外のデバイス、例えば、集積型または平面型の光デバイス、磁気ヘッド、または液晶ディスプレイパネルの製造にも使用することが出来る。
【０００５】
基板は、複数の処理ステップの多数の連続するセットによって、ICなどの完全な多階層デバイスが1レベルずつ中に形成される、例えば、シリコンなどの材料の板を意味するものと理解すべきである。これらのセットそれぞれは、主な処理ステップとして、放射線感応性の、すなわち、レジスト膜を基板上に塗布するステップと、基板とマスクを位置合わせするステップと、レジスト膜にマスクパターンを結像するステップと、レジスト膜を現像するステップと、レジスト膜を通じて基板をエッチングするステップと、さらなるクリーニングおよびその他の処理ステップとを有する。用語「基板」は、製造工程の異なる段階における基板を含み、すなわち、デバイスフィーチャがまだ形成されていないか1レベルのみすでに形成されている基板と、1レベルを残してすべてのレベルのデバイスフィーチャがすでに形成されている基板と、すべての中間基板とを含む。
【０００６】
投影装置の設定（例：焦点）と性能は、定期的なタイミングで、例えば、就業日の開始時、または同じ基板のロットの露光を開始する時点で、制御される。ウェハのロットの露光に使用される試験マスクまたは生産マスクは、試験基板のレジスト層内の異なる位置に、場合によっては異なる焦点設定で結像される。レジストが現像された後、試験基板の表面が電子顕微鏡（SEM）によって走査され、レジスト層に形成されているパターンの品質が調べられる。通常、最小のフィーチャ寸法（限界寸法（CD）とも称される）の品質が調べられる。このようにして、最良の焦点設定と、必要な画質が得られているか否かを調べることができる。試験露光の実行から得られるデータは、投影装置の設定を修正するために使用できる。
【０００７】
デバイスの動作速度を次第に高めていく、および／または、ICデバイス内の電子部品の数を増やすために、基板に形成されるデバイスフィーチャの幅はますます小さくすることが望まれている。結果として、パターンフィーチャがますます小さく、かつこれらのフィーチャの間の距離が小さいマスクパターンを結像する必要がある。このことは、デバイス生産環境においてCDの制御にますます厳しい要件を課す必要があり、この制御に影響しうる誤差源を減らすか排除する必要があることを意味する。1つの重要な誤差源は、広く使用されている測定機具であるSEMの不安定性である。
【０００８】
従来、CD-SEMは、標準試験試料、すなわち、フィーチャおよび空間の特定のマスクパターンが形成されている較正ウェハを使用して、フィーチャの幅と周期性をSEMによって観察することによって安定化および較正される。測定されたフィーチャの幅と周期が標準値と異なる場合には、測定値が標準値に一致するまでSEMを調整する必要がある。この較正方法に特有の問題点は、SEMの出力データを分析するために使用される線幅測定アルゴリズムが、小さい焦点誤差または収差誤差を検出するために適さず、従ってこのような誤差が気づかれずに残りうることである。この結果、不良なデバイス層がSEM試験に合格することがあり、この状態は、デバイス生産工程の歩留まりが低下したことが認識されるまで続く。この間に、大量のデバイスが無駄になる。さらに、この較正方法は、特定の試験試料と強く結びついている。例えば、最初の試料が破損するかまたは汚染されたために、試験試料を新しい試験試料に交換する必要がある場合には、最初に新しい試験試料を測定して特性評価を行い、新しい試験試料と最初の試験試料の測定結果を互いに関係付ける必要がある。
【０００９】
論文「定量的分解能評価を使用しての走査型電子顕微鏡の検査（Survey of Scanning Electron Microscopes Using Quantitative Resolution Evaluation）」（SPIE Vol.3050、1997年、p.80〜92）の中でG.L.Fangetらによって指摘されているように、SEMの分解能では良好な画像が得られるため、SEMを使用してCD測定または工程評価を実行することができる。分解能はSEMによって特殊な試料を走査することによって調べられる。このとき、SEMによって取得された画像データが、周波数領域変換を使用して処理される。これによって、主観的で注意の必要な人間の目によるチェックよりも客観的に分解能を調べることができる。使用される試料は、孔の直径の分布と位置とがランダムな多微孔性（microporous）表面を持つシリコン層である。直径が5〜50 nmの範囲の、表面にほぼ垂直で壁厚の薄い深い孔によって、高コントラストの画像が得られる。この試料は、フッ化水素酸電解質中でシリコンウェハをエッチングすることによって得られる。試料を走査した後、二次元高速フーリエ変換（2D FFT）画像分析処理が実行され、この結果として、周波数領域（FD）内のランダムな位置に小さなピークのあるノイズの多いスペクトルが得られる。測定値を改善するために、いわゆる二次元ドア関数（a two dimensions door function）と呼ばれる畳み込みによってスペクトルが平滑化される。これにより、周波数領域の各方向におけるピクセルの移動平均を求めるのと同じ結果が得られる。次いで、周波数領域の多数の（例：60）方向がチェックされ、それぞれにおけるしゃ断周波数（COF）が求められる。これらCOFの値は、分解能等高線図（Resolution Contour Map）に表される。
【００１０】
この分解能測定方法では、同じ試料構造が何度も測定され、測定値が試料構造によって影響される。従って、この方法は試料構造に依存し、較正を必要とする。このことは、2つ目の論文「走査型電子顕微鏡の分解能の評価への貢献（A contribution to the evaluation of scanning electron microscope resolution）」（SPIE Vol. 3332、1998年、p.71〜80）の中で認められている。この論文によると、試料画像からSEMの伝達関数（transfer function）が抽出され、この関数を分析するように画像処理が設計されている。これによって、最終結果に対する試料パラメータの影響が小さくなり、試料の画像よりもSEM自体に関するより正確な情報が得られる。この第二の方法においても、同じ試料構造が何度も測定される。
【００１１】
【非特許文献１】
「定量的分解能評価を使用しての走査型電子顕微鏡の検査（Survey of Scanning Electron Microscopes Using Quantitative Resolution Evaluation）」（SPIE Vol.3050、1997年、p.80〜92）
【非特許文献２】
「走査型電子顕微鏡の分解能の評価への貢献（A contribution to the evaluation of scanning electron microscope resolution）」（SPIE Vol. 3332、1998年、p.71〜80）
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の目的は、冒頭の段落に定義されている、SEMの結像の質を調べる迅速な方法であって、測定される分解能が表面の構造と無関係である、方法を提供することである。この方法は、前記表面領域を走査するステップと、前記分解能を得るステップが、それぞれ、
−  異なる平均孔サイズを有する多数の表面構造の画像を取得するステップと、
−  これらの画像のそれぞれのフーリエスペクトルを計算し、当該画像すべての前記フーリエスペクトルの幅と、信号振幅と、ノイズオフセット（noise offset）から、0の信号対ノイズ比に対応する分解能を外挿することによって、前記走査型電子顕微鏡の前記分解能を調べるステップと、
を有することを特徴とする。
【００１３】
本発明は、それぞれが固有のフーリエスペクトルを持つ、十分に異なる平均孔サイズを持つ十分な数の表面領域の画像を取得することによって、信号対ノイズ比0の場合のスペクトル幅の値を外挿するための十分な画像データを得ることができるという洞察に基づく。このスペクトル幅の値は、SEMの分解能に対応する。このように、得られる分解能は、使用される試験試料と無関係である。
【００１４】
この方法の最初の実施例は、画像を取得する前記ステップが、それぞれが異なる平均孔サイズを有する多数の個別の基板の多孔性シリコン表面領域を走査するステップを有することを特徴とする。
【００１５】
この方法の創意的かつ望ましい1つの実施例は、画像を取得する前記ステップが、一方向において小さなサイズから大きなサイズまで連続的に増大する平均孔サイズを有する多孔性シリコン表面が形成されている1枚の基板を走査するステップを有することを特徴とする。
【００１６】
この創意的な実施例は、平均孔サイズの異なる多孔性構造を1枚の試験基板に形成することができ、従って、この1枚の基板のみを走査することによってSEMの分解能を調べることができ、これによって相当な時間が節約されるという洞察に基づく。
【００１７】
試験試料への最初の焦点合わせおよび／または移動とパターン認識を可能にするため、第二の実施例は、望ましくは、前記孔サイズよりも相当に大きい寸法を有するフィーチャの追加パターンが前記多孔性表面に形成されている基板が使用されることをさらに特徴とする。
【００１８】
追加パターンのフィーチャの寸法は、mmのオーダーであり、これによって、多孔性構造へのSEMの最初の焦点合わせと、最終的な、例えば段階的な焦点合わせを行うことができる。各追加パターンは、任意の特定の領域をSEMの対象物フィールド（object field）内に位置させることを可能にする、関連する基板表面領域の位置に関する情報を有してもよい。
【００１９】
本発明は、新規の方法において使用するための新規かつ創意的な試験基板にも関する。この基板は、一方向において小さなサイズから大きなサイズまで連続的に増大する平均孔サイズを有する多孔性シリコン表面を特徴とする。
【００２０】
この基板の利点は、SEMが使用されるデバイス生産環境において非常に重要である、SEMの分解能を調べるのに必要な時間を相当に低減できることである。
【００２１】
この試験基板の1つの望ましい実施例は、前記孔サイズよりも相当に大きい寸法を有するフィーチャの追加パターンが、前記多孔性表面に形成されていることを特徴とする。
【００２２】
この試験基板では、試料へのSEMの最初の焦点合わせおよび／または移動とパターン認識を行うことができる。
【００２３】
望ましくは、この試験基板は、前記追加パターンが、前記平均孔サイズが増大する方向に長手方向を有する細長いフィーチャを有することを特徴とする。
【００２４】
この試験基板は、前記追加パターンが、非シリコン材料のパターン化層によって構成されることをさらに特徴とする。
【００２５】
このパターンのフィーチャは、その周囲に対する十分なコントラストを示す。
【００２６】
この試験基板の1つの実施例は、前記パターン化層が、金属、すなわち、タングステン、チタニウム、ジルコニウム、ハフニウム、コバルト、イットリウム、ランタン、プラチナ、パラジウム、およびアルミニウムのうちの1つを有することを特徴とする。
【００２７】
リソグラフィ技術において他の目的に使用されるこれらの材料は、HFエッチングに対する良好な耐性を有する。
【００２８】
試験基板の代替実施例は、前記パターン化層が、窒化ジルコニウム、窒化珪素、炭化珪素のうちの1つを有することを特徴とする。
【００２９】
特に、多量のシリコンを有する窒化物は、この層に非常に適している。
【００３０】
本発明は、多孔性シリコンを有する試験基板を製造する方法であって、当該多孔性シリコンの前記平均孔サイズが一方向において小さなサイズから大きなサイズまで連続的に増大する、方法にも関する。この方法は、連続するステップ、すなわち、
−  P+ドーピングされているシリコン基板を、塩溶液によって満たされているセル内に配置するステップと、
−  電解質溶液によって満たされている容器の中に前記セルを浸すステップと、
−  電流源の極の一方を、前記容器内に配置されている陰極に接続し、かつ他方の極を前記セルに接続するステップであって、電流が前記基板から前記陽極に流れるように当該セルが陽極を形成する、ステップと、
−  前記電解質溶液にさらされている前記基板表面領域を一方向に連続的に減少させるステップと、
−  前記基板表面が前記電解質溶液から脱したときに前記電流をオフにするステップと、
を有することを特徴とする。
【００３１】
これは上に説明されている方法を実行するために必要な多孔性構造を得るための簡単かつ迅速な方法である。この方法は、簡単な手段によって実行することができる。
【００３２】
この方法は、前記孔サイズよりも相当に大きい寸法を有するフィーチャの追加パターンを形成する追加ステップによって、さらに特徴付けられる。
【００３３】
追加パターンを最初に形成し、次いで、孔をエッチングすることができる。パターン化層には、上に記載されている金属はHFエッチングに対する良好な耐性を持つため、これらのうちの1つが非常に適している。
【００３４】
望ましくは、この製造方法は、前記基板表面に多孔性構造が形成された後に前記追加パターンが形成されることを特徴とする。
【００３５】
ICなどのデバイスを製造する工程の環境において、SEMの結像の質を調べるための方法および装置を使用することによって、この工程の歩留まりを改善することができる。従って、本発明は、デバイス基板の少なくとも1つの基板層にデバイスフィーチャを有するデバイスを大量製造する工程であって、当該工程が、次の連続するステップ、すなわち、
−  当該層に形成されるデバイスフィーチャに対応するフィーチャを有するマスクパターンを形成するステップと、
−  前記基板上に塗布されているレジスト層にマスクパターンを結像してこの層を現像し、これによって前記マスクパターンに対応するパターン化コーティングを形成するステップと、
−  前記基板層の領域から材料を除去する、または前記基板層の領域に材料を追加するステップであって、当該領域が、前記パターン化コーティングの前記パターンによって描かれる、ステップと、
−  その一方で、パターン化コーティングフィーチャの寸法を制御するために、ロットの製造の開始時に、走査型電子顕微鏡によって基板の画像を取得し、前記画像を分析することによって、前記パターン化コーティングが形成される基板を制御するステップ、
の、少なくとも1セットを有する工程にも関する。この工程は、前記電子顕微鏡の前記結像の質が、上述されている前記方法によって定期的にチェックされることを特徴とする。
【００３６】
本発明は、走査電子ユニットと、前記顕微鏡によって調べる対象物を保持するための対象物ホルダーと、前記走査ユニットによって供給されるデータを分析するためのプログラムが設けられている信号処理ユニット、を有する走査型電子顕微鏡に実施することもできる。この顕微鏡は、前記走査デバイスに面している前記対象物ホルダーの表面の小さな部分に、平均孔サイズが前記走査ユニットの走査方向に連続的に増大する小さな多孔性シリコン表面の形式における試験試料が永久的に設けられていることと、前記処理ユニットに、前記試験試料を走査している間に前記走査ユニットによって供給される前記データを分析するための追加プログラムが設けられていることとを特徴とする。
【００３７】
試験試料が対象物フィールド内に位置するように対象物ホルダーを配置することによって、試料を走査して走査ユニットによって供給されるデータを処理している間に、顕微鏡の瞬間的な性能を調べることができる。このようにして、自己チェック式の電子顕微鏡が得られる。
【００３８】
本発明の上記およびその他の観点は、以下に説明される実施例を参照しながら例（本発明はこれに制限されない）を通じて明らかに解明されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
SEMの品質の主なパラメータは、その分解能である。通常、分解能の判断は、主観的な手順である。一般的には、調べるSEMが、図1に示されているように金の粒子が含まれている炭素試料を走査する。この図においては、明るい金粒子は参照数字2によって示され、黒い炭素の背景は参照数字4によって示されている。オペレータは、SEMによって得られた画像を調べて、最小の粒子、および／または、目に見える粒子間の最も小さい間隔を求める。最小の間隔は、分解能と称される。このようにして分解能を調べるのは、主観的なプロセスであり、オペレータの技能を必要とする。通常は1枚の画像が調べられ、ノイズ効果（noise effect）を排除または低減するための対策がとられないため、誤った判断の可能性が増大する。
【００４０】
SEMの結像の質（従って図1に示されているような顕微鏡写真の品質）は、周波数、すなわちフーリエ領域においてより容易に評価することができる。このような評価のためのコンピュータプログラムがすでに利用可能である。このようなプログラムは、評価の主観性を減少させ、時間の経過とともに分解能、非点収差（astigmatism）、画質を監視するためと、異なるSEMの性能を比較するための、定量的な枠組みを提供する。測定データは、最適な性能が得られるようにSEMを調整するためにも使用できる。
【００４１】
周知の高速フーリエ変換技術によってSEMデータを分析する際に、周波数領域におけるスペクトルが得られる。このスペクトルは、ガウス形によってうまく記述される。図2は、そのようなフーリエスペクトルの例を示す。走査された試料上の粒子の密度の関数としての高速フーリエ変換（FFT）値Fsは、計算値に最良にあてはまるガウス曲線Fcによって表される。XY座標系のY軸に沿った試料上の粒子の密度dyが、図2の横線に沿ってプロットされている。フーリエスペクトルは、SEMの分解能によってのみならず試料の構造によって決まり、従って分解能測定は試料構造に影響される。
【００４２】
多微孔性の表面構造を持つシリコン基板が、高い分解能の測定用の魅力的な試料であることが判明した。SEMが高い分解能に設定されている場合、多孔性構造の非常に微細な細部を観察することができる。多微孔性構造は、後述されるように、高濃度のフッ化水素（HF）酸の中でのシリコン基板の陽極溶解（anodic dissolution）によって得ることができる。この構造の孔は表面に垂直であり、角の鋭い壁（sharp wall）を持つため、高コントラストが得られる。
【００４３】
このような多孔性シリコン構造をSEMによって走査して画像を分析すると、図2のようなフーリエスペクトルが得られる。このスペクトルの曲線は、上記の論文「走査型電子顕微鏡の分解能の評価への貢献（A contribution to the evaluation of scanning electron microscope resolution）」に示されている理論上の曲線に類似している。フーリエスペクトルには、多孔性構造の走査に使用されるSEMの分解能に関する情報が含まれるため、原理的にはこのスペクトルから分解能を導くことができる。しかしながら、この論文に従って得られるフーリエ値も、SEMの分解能のみならず、多孔性基板の構造に依存する。測定される分解能は基板の構造に依存する項を含み、このことは、較正プロセスを実行する必要があることを意味する。さらに、ノイズ効果も、測定される分解能に影響する。
【００４４】
孔が特定の平均サイズを有する多孔性シリコン表面構造を得るために、シリコンウェハが、特定の時間間隔の間、特定の一定の電流密度下において、特定の割合のHFを含む溶液内で陽極処理される。異なる電流密度と異なるHF濃度を使用することによって、異なる平均孔サイズの多孔性構造が得られる。電流密度を高くしてHF濃度を低くすると、平均孔サイズが増大する。電流密度を低くしてHF濃度を高めると、平均孔サイズが減少する。シリコン基板がHF溶液に浸され、基板から、HF溶液中に配置された陰極に電流が流されると、Fイオンの攻撃に起因してシリコンの溶解が起こり、フッ化珪素原子が形成され、このとき電子電荷が関与する。基板がP+ドーピングされたシリコンである場合、電気的なホール（electric hole）が材料のバルク域から表面まで転送される。表面孔の形成は、シリコンバルク域から形成される孔までの孔の拡散制限転送（diffusion-limited transport）に基づく。拡散距離は電流密度とドーピングレベルに依存するため、孔のサイズとその分布はこれら2つのパラメータの関数である。
【００４５】
本発明の方法は、上記の簡単な方法において平均孔サイズを制御できることを有利に利用する。本発明によると、それぞれが異なる電流密度と異なるHF濃度による、多数の異なる多孔性構造が作製される。測定するSEMが、これらの構造のそれぞれを走査し、そのフーリエスペクトルが計算される。ノイズ効果も考慮される。対応する数のフーリエスペクトルが得られ、その1つが図3に示されている。このスペクトルは、7.5 mA/cm2の一定の電流密度の下で、10 %のHFの中でシリコンウェハを5分間陽極処理することによって得られた多孔性構造のスペクトルである。
【００４６】
図3は、多数の個別のフーリエ値Fdを示す。点線の曲線Fcはガウス曲線であり、この曲線は個別の値Fdに最良にあてはまる。フーリエスペクトル、すなわち曲線Fcは、信号振幅Saを有し、一定のオフセット（offset）を示す。このオフセットは、実質的に均一な背景の、または一定のノイズレベルNLを表し、これは試料と無関係である。このノイズレベルNLはSEMに関連し、その物理的な原因はSEMの検出器（detector）の熱ノイズまたはショットノイズである。このノイズは、白色ノイズスペクトルおよび／または試料ホルダの機械振動を有する。
【００４７】
新規の方法に重要なパラメータは、曲線Fcの1/e幅（図3にはW(1/e)によって示されている）、すなわち、特定の信号振幅におけるガウス曲線の幅である。これは最大値Saの1/eである。1/e幅、信号振幅Sa、およびノイズレベルNLは、公知の最小二乗あてはめ（least-squares fit）ルーチン、すなわち、実験データに曲線をあてはめる方法を使用することによって、画像データから計算することができる。1/e幅は、SEMの分解能を調べるのに使用される。この幅も、試験基板の多孔性構造に依存し、従って、特定の構造を持つ1枚の試料によって測定されるSEM分解能には、基板構造に依存する項が含まれる。本発明によると、異なる平均孔サイズを持つ多数の多孔性シリコン構造が走査され、それらのフーリエスペクトルのデータが結合され、多孔性構造と無関係のSEM分解能が、これらのデータからの外挿によって求められる。
【００４８】
この方法に必要な異なる多孔性構造は、異なる基板上のそのような構造の形式において提供することができ、これらの基板は、測定するSEMの対象物フィールドに連続して置かれ、走査された後、対象物フィールドから取り除かれる。異なる多孔性構造を測定するのに必要な時間は、これらの構造を1枚の基板の個別の表面領域に配置することができるならば、相当に短縮することができる。この場合、1枚の基板を走査することによって、必要な情報すべてが集められる。
【００４９】
本発明の相当な部分は、異なる多孔性構造を持つこのような基板を製作するための方法および装置に属する。この方法および装置の原理は、図4に示されている。
【００５０】
図4のエッチング装置は、フッ化水素（HF）酸を含む電解質で満たされているエッチング槽ホルダーHEbを有する。例えばプラチナから作製されている陰極Kaが、ホルダーHEb内に配置されている。ホルダーHEb内では、基板Suを収容しているセルCeが、電解質Elに浸されている。セルは、例えばプラチナAnから作製されている陽極ANを有し、この陽極は電流源Csの第一極に接続されている。電流源の他方の極は陰極Kaに接続されている。エッチング工程の間、電流源は、陽極から陰極に一定の電流を流す。セルCeは、塩溶液Sa、例えば濃度22 g/lのK2SO4で満たされていて、この溶液は、陽極と基板Suを電気的に接続する。従って、基板は、エッチング工程の間は陽極として機能する。エッチングする基板は、ほう酸によって強くドーピングされていて、かつ低い電気抵抗（例：0.01〜0.02 ohm.cm）を有するP+シリコンウェハである。このような低い抵抗の利点は、ウェハをセルに簡単に浸すことができ、ボロン注入とアルミニウム蒸発（aluminum evaporation）の後面接点が必要ないことである。電解質Elは、エタノールを例えば50 %含むことが望ましい。HF溶液にエタノールを加えることによって、エッチング工程の結果の再現性が保証される。さらなる改善点として、表面張力を下げるために溶液に少量のTriton-X（例：10 ml/6 lの濃度）を加えてもよい。
【００５１】
エッチング工程の開始時には、基板Suは電解質に完全に浸されていて、かつ電流が基板表面全体に分布し、従って、電流密度は相対的に低い。次いで、電解質に接触している基板表面領域が連続的に減少させる。電流が一定であるため、電流密度が連続的に増大し、この結果として、形成される孔の平均サイズが連続的に増大する。このサイズは、電解質に接触している時間が最も長い表面領域において最大になる。このようにして、平均孔サイズの勾配を持つ多孔性シリコン表面が形成される。エッチング槽内のHFの量は、10 %のオーダーでよく、電流密度は数mA/cm2〜数十mA/cm2の範囲でよい。
【００５２】
電解質に接触する基板の表面領域を減少させるために、基板を電解質から持ち上げることができ、すなわち図4の装置においては、基板が上向きにゆっくりと動かされる。望ましくは、エッチング槽ホルダーHEbの弁Vaを単に開くことによって、電解質のレベルが連続的に下げられる。
【００５３】
弁から出る電解質は容器Coに集められる。これを清浄にし、次のエッチング工程で再使用してもよい。
【００５４】
図5は、HFの濃度（横軸沿いの10Log(HF)）と電気的（陽極処理）電流I（縦軸沿いの10Log(I)）の関数として孔半径の変化を示す。図5は、HFの濃度が高くかつ電流密度が低いとき、すなわち、図の領域PFにおける孔の形成が好ましいことを示している。HF濃度が低く、かつ電流密度が高いとき、すなわち、図5の領域EPにおいては、表面が電解研磨される。領域PFとEPの間には遷移領域TAがある。PF領域内の点は、実験で使用された設定を表し、各点における数字は、その設定を使用したときに形成される典型的な孔サイズ（単位nm）を示す。例えば、HF濃度が10 %、電流密度が7.5 mA/cm2であるときには、13〜5 nmの範囲の半径を持つ孔が形成される。図5により、HF濃度と電流密度を変えることによって、孔サイズを調整できることが確認される。大まかに言うと、電流密度が大きいほど孔が大きくなり、かつ孔サイズの範囲が広くなり、HF濃度が高いほど、孔が小さくなり、かつ孔サイズの範囲が狭くなる。
【００５５】
図4に示されている方法および装置によって得られる多孔性構造は、一方向、すなわち、電解質と接触している表面領域が減少する方向に、平均孔サイズの勾配を示している。基板の上側Sutにおける平均孔サイズが最小であり、下側Subにおける平均孔サイズが最大である。平均孔サイズが非常に微細（1 nmのオーダー）から相対的に粗（25 nmのオーダー）の範囲となるように、エッチング条件を設定できる。多孔性構造が形成される基板は、現在の8インチのシリコンウェハでよい。
【００５６】
図6aは、実例として、基板の上側の微細な多孔性構造PSFの部分を示し、図6bは、基板の下側の粗い構造PSCの部分を示す。いずれの写真も、倍率300.000Xに設定されているSEMによって撮影された。
【００５７】
本発明によると、SEMの分解能は、平均孔サイズの勾配を持つ多孔性シリコン表面をSEMの対象物フィールドに配置し、これを勾配の向きに走査することによって求められる。SEMは、連続する表面領域部分の画像を取得し、これらの画像が分析される。各画像は、図3に示されているようなフーリエスペクトルに変換される。各スペクトルの1/e幅（W(1/e)）と信号対ノイズ比（SNR）が求められる。図7は、すべての画像のこれらのパラメータの値と、これらの値に最良にあてはまる理論上の曲線CFを示す。
【００５８】
次に、この方法の物理的な背景について述べる。基板の下側における、相対的に大きな孔を持つ多孔性構造PSCでは、単位長さあたりの孔の数（図3にはlines/nm Dyで表されている）は、相対的に小さい。孔の直径はSEMの分解能限界の中に収まり、従って、フーリエスペクトルの1/e幅は多孔性の構造によって求められる。このような相対的に粗い構造のスペクトルは、相対的に高いスペクトル強度を示す。基板の上側における相対的に小さい孔を持つ多孔性構造PSFでは、単位長さあたりの孔の数が相対的に大きく、1/e幅が相対的に大きく、SEMの分解能に近づく。空間周波数がSEMの分解能を超える多孔性構造を分析することは不可能である。微細な多孔性構造のスペクトル強度は、相対的に小さい。図3は、周波数と無関係のノイズ寄与（noise contribution）、またはノイズレベルNLも示す。このノイズレベルは、SEM自体に関連し、例えば、SEM検出装置のショットノイズ、または基板ホルダーの機械的な振動によって引き起こされる。ノイズレベルは一定であり、多孔性構造とは無関係である。微細な多孔性構造ではスペクトル強度が小さくなるため、そのフーリエスペクトルは、粗い多孔性構造よりも小さい信号対ノイズ比を示す。非常に微細な多孔性構造の限界内では、信号対ノイズ比は0に近づき、スペクトルの1/e幅はSEMの分解能に近づく。この限界は、例えば1〜25 nmの範囲の平均孔サイズを持つ多数の多孔性シリコン試料をSEMに供給し、各試料のW(1/e)と信号対ノイズ比の値を求め、これらの値を使用して曲線CFとしてあてはめて、曲線CFの交点を求めることによって、見つけることができる。図7に実線の矢印によって示されているこの点Rは、調べる対象のSEMの分解能を表す。
【００５９】
一方向に平均孔サイズの勾配を有する単一の試料に関して上に説明されている方法は、それぞれが他の試料と平均孔サイズの異なる多数の試料と組み合わせて使用することもできる。個別の試料は、毎回異なる電流密度および／または異なるHF濃度を使用して、HF溶液内において対応する数のシリコン基板を陽極処理することによって、得ることができる。図4の装置を利用することができる。基板のエッチングの間、弁Vaは閉じたままである。
【００６０】
図7のグラフCFは、一方向（例：直交座標系のX方向）における1/e幅の最良にあてはまる曲線であり、この曲線から、その方向におけるSEMの分解能を調べることができる。Y方向に平均孔サイズの勾配を持つ第二の試験試料を準備して、SEMによって走査することができる。次いで、Y方向における1/e幅の最良にあてはまる曲線が得られる。これは図9に示されていて、この図では、X方向の最良にあてはまる曲線がCF(x)によって表され、Y方向の最良にあてはまる曲線がCF(y)によって表されている。X方向とY方向におけるSEMの分解能に対応する、信号対ノイズ比（SNR）が0に等しいときの1/e幅は、それぞれR(x)とR(y)によって表されている。図9に示されているように、X方向の分解能がY方向の分解能と異なる場合、測定されるSEMは非点収差を示す。本発明の方法を、2つの、望ましくは互いに直交する方向における測定に拡張することによって、SEMの非点収差を測定することができる。この非点収差は、R(y) - R(x)に比例する。この測定の結果を使用してSEMの収差制御器（stigmatizer）を制御することができ、従って、SEMの非点収差を排除する、または許容レベルまで引き下げることができる。
【００６１】
SEMの性能に重要なもう1つのパラメータは、焦点である。異なる焦点設定ごとに本発明による測定を実行することができ、これは焦点を通じての走査（scanning through focus）と称される。このような拡張された測定から得られる検出器信号をフーリエ変換項に処理して、最良の焦点値の最良にあてはまる曲線を求めることができる。このような曲線は、図9においてCF(bf)によって表されている。この曲線に属す分解能R(bf)は、SEMの真の、または最適な分解能であり、すなわち、焦点が最適であり非点収差がない場合の分解能である。
【００６２】
上に説明されている方法および装置は、例えば、SEMの生産の最終段階において、またはSEMのユーザによる受入検査時にSEMの品質を調べるのに使用することができる。また、この方法および装置は、ICの製造時に微小寸法（CD：critical dimension）を測定するためにSEMが使用されるIC生産環境において使用することもできる。このような測定は、例えば、マスクパターンを使用してレジスト層が露光されてレジストが現像された後と、レジストパターンがIC基板の該当層に転写される前に実行される。これらの測定に使用されるSEMを定期的な時間間隔でチェックすることによって、測定の結果が常に信頼できるものになる。製造されているICの品質の低下を発見して製造工程を早期に修正することができ、従って、製造の歩留まりを高い水準に維持することができる。生産されるICが大量であることを考慮すると、このことは、IC生産において最も重要である。IC生産環境において、ICの生産工程における異なる段階において、すなわちIC基板の異なる層に対して測定を実行するのに、多数のSEMを使用することができる。微細な構造、すなわちCDの小さいIC層に対しては、粗い構造のIC層よりも正確な測定が必要であり、従ってより高い分解能を持つSEMが必要である。また、本方法および装置を使用してSEMをその分解能に従って分類することができ、これによりこれらのSEMを最適に使用することができる。
【００６３】
調べる対象のSEMは、高倍率に設定されている場合にのみ、nmのオーダーの孔サイズを持つ多孔性構造を観察することができ、例えば、図6aと6bに示されている画像は、倍率300.000Xで取得されたものである。このような高倍率に設定されているSEMを、nmのオーダーのフィーチャ寸法を持つ構造に焦点を合わせるのは非常に難しい。また、多孔性構造のどの部分が走査されているかを瞬時に確かめる、または構造の必要な部分にSEMを移動させることも難しい。本発明の別の側面によると、必要な焦点合わせと移動を可能にする手段が提供される。これらの手段は、孔サイズよりも相当に大きい寸法を持つ、試料または基板上のフィーチャの追加パターンと、SEMの低い倍率との組み合わせによって構成される。
【００６４】
図8aは、あるフィーチャの構造、例えば、長さと幅の異なるバーを有する、追加の、すなわち、焦点および移動パターンが形成されている多孔性シリコン基板の小さい部分の画像を示す。追加フィーチャの縦方向は、平均孔サイズの勾配の方向であることが望ましい。追加フィーチャの寸法は、umのオーダーである。この追加構造においては、基板上の位置が符号化されていてもよい。図8aの画像は、倍率1000Xで取得されている。SEMのこのような倍率では、孔は見えない。図8bは、図8aのバーのうちの1つの縁の位置において、100.000XのSEM倍率で取得された小区画の画像を示す。この画像では、個々の孔が見える。この試験基板の検査の開始時、SEMの倍率が低いレベルに設定され、SEMが追加パターン構造の1つに焦点を合わせられる。次いで、焦点が合っている基板領域が読み取られ、必要に応じ、SEMのフィールド内に別の基板領域が位置するように基板が動かされる。SEMの倍率が、孔が見えるまで高められる。追加パターン構造の異なる寸法を使用しながら、倍率を段階的に高めることができる。
【００６５】
追加パターン構造は、従来のリソグラフィ工程によって形成されるパターン化層でよく、この工程では、例えばウェハ・ステッパー／スキャナーとしても知られている光学リソグラフィ投影装置が使用される。層の材料は、「フロントエンド・リソグラフィ（front end litho）」技術において使用することのできる任意の材料でよい。この技術は、リソグラフィ工程の最も重要な部分であり、汚染に非常に敏感である。材料は、HFエッチングに対する耐性がある必要があり、金属、例えば、タングステン（W）、チタニウム（Ti）、ジルコニウム（Zr）、ハフニウム（Hf）、コバルト（C0）、イットリウム（Y）、ランタン（La）、プラチナ（Pa）、パラジウム（Pa）、アルミニウム（Al）でよい。パターン化層の材料は、非金属材料でもよく、例えば、ジルコニウム窒化物（ZrN）、窒化シリコン（SiN）などの窒素との化合物と、シリコンカーバイド（SiC）である。好ましいのは、アルミニウム、タングステン、および窒素化合物であり、例えば、窒化シリコン（Si3N4）、シリコン含有量の多い窒化物全般である。移動および焦点パターンを有する多孔性シリコン基板は、最初に基板にパターンを形成し、次いでHF溶液内で基板をエッチングすることによって、作製できる。しかしながら、好ましくは、最初に基板をエッチングし、基板の多孔性表面にパターン化層を形成する。この場合、追加パターンのエッチングが不要となり、従ってパターン化層の材料を幅広く選択できる。
【００６６】
SEMは、半導体産業（業界）においては、レジスト層が形成されている基板またはウェハ上にマスクパターンを結像するためのリソグラフィ工程および装置の品質を制御するための一要素として使用される。レジスト層に形成される画像は、材料に変化を起こす必要のある基板の表面領域を描く。デバイス基板の少なくとも1つの基板層にデバイスフィーチャを有するデバイスを大量製造する工程であって、以下の連続するステップ、すなわち、
−  当該層に形成されるデバイスフィーチャに対応するフィーチャを有するマスクパターンを形成するステップと、
−  前記基板上に塗布されているレジスト層にマスクパターンを結像してこの層を現像し、これによって前記マスクパターンに対応するパターン化コーティングを形成するステップと、
−  前記基板層の領域から材料を除去する、または前記基板層の領域に材料を追加するステップであって、当該領域が、前記パターン化コーティングの前記パターンによって描かれる、ステップと、
−  その一方で、パターン化コーティングフィーチャの寸法を制御するために、ロットの製造の開始時に、走査型電子顕微鏡によって基板の画像を取得し、前記画像を分析することによって、前記パターン化コーティングが形成される基板を制御するステップ、
の少なくとも1セットを有する。
【００６７】
上に説明される方法によって電子顕微鏡の結像の質が定期的にチェックされると、制御の信頼性が確保される。これにより、ICなどのデバイスを製造するリソグラフィ工程において発生する制御偏差または誤差を早期に検出して修正措置をとることができ、この工程の歩留まりを高いレベルに維持することができる。従って、本発明は、デバイスを大量製造する工程に対して影響し、従ってこのような工程は本発明の実施と見なされる。
【００６８】
本発明のもう1つの観点は、自己チェック機能が設けられている走査型電子顕微鏡に関する。このようなSEMは、リソグラフィ工程における検査用のみならず、一般的な測定と検査に使用することができる。図10は、SEMの実施例を線図的に示す。SEM 10は、真空エンクロージャ（evacuated enclosure）11を有し、このエンクロージャは、電子銃12と、電子ビームを形成および加速するための制御電極13と、陽極14とを収容する。銃からの電子ビーム（図には示されていない)は、第一電磁集束レンズ16と、偏向板17、18と、第二電磁集束レンズ19を連続的に通過し、その後、検査対象の試料21に入射する。この試料は、Xおよびy方向に可動なスライドまたはステージ23上に配置される。望ましい場合、偏向板17、18の代わりに電磁偏向コイルを使用してもよく、このコイルは、生じる収差が偏向板より小さくなるように配置できる。試料に電子ビームの（一次）電子が入射すると、試料から、試料の構造、例えば、その表面構造などに依存する二次電子が出る。二次電子は検出装置25によって捕らえられる。この検出装置は、入射した二次電子束を、試料の構造に関する情報を有する検出器信号Sdに変換する。試料構造をオペレータに見えるようにするため、信号Sdを陰極線管（CRT）26に供給できる。これに代えて、またはこれと同時に、信号Sdを処理ユニットまたはパーソナルコンピュータ28に供給してもよい。このコンピュータには、信号Sdから関連情報を取り出すことを可能にする専用のプログラムまたはアルゴリズムが設けられている。この情報は、ローカルまたは遠隔的に印刷および視覚化するための、それぞれデータストリームまたはCRT信号の形式における関連情報信号Siとして出力できる。
【００６９】
本発明によると、SEMステージ23には、試験試料、すなわち前述されているような多孔性表面を持つ試験基板30が設けられ、コンピュータには、SEMによって取得される試験試料の画像を分析するための専用の試験解析プログラムが設けられている。この試料は、小さくてよく（例：1×1 cm2）、平均孔サイズが一方向に連続的に小さくなる多孔性表面を含む。走査電子ユニット（12、13、14、16、17、18、19）の対象物フィールドに試験試料を位置させ、平均孔サイズが小さくなる方向にこの試料を走査し、試験解析プログラムによって得られる検出器信号Sdを分析することによって、SEMの性能（分解能）に関する情報を有する試験信号Stが得られる。このようにして、SEMは、簡単な方法によって自己試験能力によって強化される。
【００７０】
この試験信号は、試験信号から1つ以上のアクチュエータ用の1つ以上の制御信号を形成するさらなるプロセッサ32に供給することができる。必要なSEM性能が得られるように、電子走査デバイスの1つ以上の構成要素をこの制御信号によって設定することができる。このようにして、SEMは自己制御能力によって強化され、この能力によってSEMの耐用年数が終わるまで良好な性能を維持することができる。図10における信号Scとブロック34は、この1つ以上の制御信号とアクチュエータを線図的に表している。図10に示されているSEMは、様々な測定および検査に使用することができる汎用のSEMである。
【００７１】
図11は、別の実施例を線図的に示す。この実施例は、より大きい直径（例：30 cm）のICウェハを制御するのに特に適する。このような直径のウェハが水平に置かれる場合、SEMの真空室のサイズは相当に大きくする必要がある。SEMのサイズを制限するために、ウェハは、電子ビームの軸に対して傾けられる。図11において、参照数字32はSEMの柱の一部を表す。電子源（図11には示されていない）は、SEMの光軸34に沿って走る電子ビーム（一次ビーム）を生成する。この電子ビームは、集光レンズ36などの1枚以上の電磁レンズを通り、最終的に対物レンズ38に達する。このレンズ（この実施例においては単極レンズ）は、磁気回路の一部を形成し、試料室またはプレパラート室42の壁40もこの回路の一部を形成する。対物レンズ38は、一次電子ビームの焦点を合わせる。このビームによって、対物レンズの下に配置されている調べる対象の試料、すなわち、対象物48が走査される。対象物48の走査は、対物レンズ38の内径に収容されているコイル44によって、一次電子ビームを2つの互いに直交する方向に対象物を横切って動かすことによって行われる。対象物は、対象物ステージ53の一部を形成する対象物キャリヤ50に取り付けられる。対象物キャリヤは、対象物の必要な領域を選択して調べられるように、2つの互いに直交する方向に動かすことができる。これに加えて、対象物キャリヤ50を対象物ステージ53に対して傾けてもよい。
【００７２】
結像は、対象物に入射する一次ビームからの電子によって対象物から二次電子が飛び出し、この二次電子が対物レンズ38の方向に伝播することにより行われる。これらの二次電子は、このレンズの内径に収容されている検出器46によって検出される。この検出器は、処理ユニット（示されていない）に接続されていて、この処理ユニットは、検出器を動作させて検出器の電子の力を画像信号に変換する。この信号は、例えば、陰極線管によって対象物の画像を形成するのに使用できる。
【００７３】
本発明によると、対象物キャリヤ50には試験試料30が設けられ、処理ユニットには、試料30を走査するとき得られる検出器信号を処理するためのプログラムが設けられている。これにより、図10のSEMに関して説明されているのと同じように、このSEMを自己試験能力と自己制御能力によって強化することができる。
【００７４】
本発明の方法によって定期的に制御されるSEMは、ICを製造する工程においてのみならず、集積型および平面型の光学システム、液晶ディスプレイパネル、薄膜磁気ヘッドなど他のデバイスを製造する工程においても使用できる。さらに、このようなSEMおよび従って本発明は、この製造分野以外に、微細な構造と対象物の一般的な測定および検査用に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】従来の試験基板の表面を示している。
【図２】従来の試験基板の表面のフーリエスペクトルを示している。
【図３】本発明の方法において使用される多孔性シリコン表面の実施例のフーリエスペクトルを示している。
【図４】本発明による試験シリコン基板を生産するための装置を示している。
【図５】HF濃度と電流密度の関数として試験基板の孔サイズの変化を示している。
【図６ａ】本発明の試験基板製造方法によって得られる多孔性表面の部分を示している。
【図６ｂ】本発明の試験基板製造方法によって得られる多孔性表面の部分を示している。
【図７】この表面を走査するとき得られるフーリエスペクトルの1/e幅および信号対ノイズ比と、これらの値に最良にあてはまる曲線を示している。
【図８ａ】追加パターンが形成されている多孔性表面の部分の画像を示している。
【図８ｂ】追加パターンが形成されている多孔性表面の部分の、図8aと異なる倍率における画像を示している。
【図９】異なる方向における測定値から得られる最良にあてはまる曲線と、最良の焦点条件の場合の曲線とを示している。
【図１０】本発明が実施されているSEMの第一実施例を示している。
【図１１】本発明が実施されているSEMの第二実施例を示している。
【符号の説明】
【００７６】
Fs  高速フーリエ変換値
Fc  ガウス曲線
dy  粒子密度
Fd  個別の値
Sa  信号振幅
NL  ノイズレベル
An  陽極
Sut  基板の上側
Su  基板
Sub  下側
HEb  エッチング槽ホルダー
Ka  陰極
Ce  セル
El  電解質
Va  弁
Co  容器
PSF  微細な多孔性構造
PSC  粗い構造
SNR  信号対ノイズ比
2  金粒子
4  黒い炭素の背景
10  SEM
11  真空エンクロージャ
12  電子銃
13  制御電極
14  陽極
16  第一電磁集束レンズ
17、18  偏向板
19  第二電磁集束レンズ
21  試料
23  ステージ
25  検出装置
26  陰極線管
28  処理ユニットまたはパーソナルコンピュータ
30  試験基板
32  プロセッサ
32  SEMの柱
34  ブロック
34  光軸
36  集光レンズ
38  対物レンズ
40  壁
42  プレパラート室
44  コイル
46  検出器
48  対象物
50  対象物キャリヤ
53  対象物ステージ
Sd  検出器信号
Si  関連情報信号
St  試験信号
Sc  信号
【図１】
2004537142.tif 000003
【図２】
2004537142.tif 000004
【図３】
2004537142.tif 000005
【図４】
2004537142.tif 000006
【図５】
2004537142.tif 000007
【図６ａ】
2004537142.tif 000008
【図６ｂ】
2004537142.tif 000009
【図７】
2004537142.tif 000010
【図８ａ】
2004537142.tif 000011
【図８ｂ】
2004537142.tif 000012
【図９】
2004537142.tif 000013
【図１０】
2004537142.tif 000014
【図１１】
2004537142.tif 000015
【国際公開パンフレット】
2004537142.tif 000016
2004537142.tif 000017
2004537142.tif 000018
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【国際調査報告】
2004537142.tif 000045
2004537142.tif 000046
2004537142.tif 000047