JPH11501145A

JPH11501145A - サブミクロン次元基準器の製作及び使用

Info

Publication number: JPH11501145A
Application number: JP8524346A
Authority: JP
Inventors: エイ．フィルシュタイン，レオン; エル．ロジャーズ，ジョン; ノズ，アーサー
Original assignee: アールエフエヌテクノロジー，インコーポレイテッド
Priority date: 1995-02-06
Filing date: 1996-02-06
Publication date: 1999-01-26
Also published as: DE69608419D1; WO1996024885A1; DE69608419T2; EP0808477B1; KR19980701994A; US5585211A; ATE193130T1; EP0808477A4; EP0808477A1

Abstract

(57)【要約】サブミクロンの次元基準器は、Ｅビームリソグラフにより、電子感知材料に形成された等寸法のライン及び空間の格子に実施化される。いくつかの格子は異なるそれぞれの電子の線量で材料に発生される。各線量に対し、複数個の格子がラインと空間とのインターフェースで異なるそれぞれのエネルギー堆積輪郭を形成している。１つの線量のところで、エネルギー堆積輪郭は異なる勾配値の全てに対して同じである。この線量を形成している格子は、基準器を形成している部分を有するものとして選定される。選定された格子におけるラインの幅、並びに、空間の幅は格子の周期と同じ正確度であると、絶対項で、知られている。かような加工物でもってした場合、測定システムに固有のシステマティックな誤差を決定することができる。この誤差が判ると、システムを介してなされる測定を正すために、保証ファクタとして、それを用いることができる。

Description

【発明の詳細な説明】サブミクロン次元基準器の製作及び使用発明の背景本発明は、ミクロン及びそれ以下の程度の小さな次元の測定に係わり、より具体的には、所定の絶対値から既知の量だけづれる次元を有する基準器を製作し、且つ使用する方法に関する。歴史的に見た場合、技術の発達は目的物の長さ、及び、出来事の回数あるいは持続期間を正確に測定する能力に複雑に絡み合っている。長さを減少させ、また、回数を減らす測定を、より、（絶対項で）正確にすればするほど、技術進歩を発達させるのに容認可能であった知識の詭弁を労する区域はより広くなる。走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）の発明はこ発達で重要な役割を演じてきており、何故なら、ＳＥＭが、従前には、最も詭弁を労する光学的顕微鏡でも、部分的に、あるいは、完全に解決できなかった目的物を「見る」能力、時として「極めて上手に見る」能力を備えていたためである。ＳＥＭにより、光学的像形成（約数ミクロン）の．０５ミクロン以下までの限界の延長が可能となった。技術的に見た場合、ＳＥＭの発明は、フォトン（光子）の流れでなくてむしろ有力な電子（電子）の流れを用いている像形成への革新的なアプローチに基づいてなされている。電子の波長はフォトンの波長よりもかなり短いので、分解能（解像度）は、言い換えれば、「目的物を明瞭に見る」能力は極めて改良される。事実、サブミクロンの特徴は、２次元あるいは３次元の輝度描写輪郭により、ＳＥＭのモニタに明瞭に像が形成されることである。それ故、走査電子顕微鏡は、マイクロ電子装置の製造における場合のごとく、小さな次元が臨界的である場合の目視及び測定の助けして必要不可欠な工具となった。特に、現在、次元の小型化はミクロン及びサブミクロンの分野に進んだのである。ＳＥＭは、また、今日のＥビームリソグラフ機器のプロトタイプであった。この応用例に対する延長は、像発生に加えて、強力な電子を用いることができるという認識から生じていて、電子感応材料に所望のパターンを「切り出し」、このものにおいて、電子による露出があること、あるいは、ないことは、光学リソグラフでなされているごとく、次の現像により再生することができる。ハイコントラスト及びハイ電子感応有機材料の利用可能性でもってした場合、いわゆるレジストのＥビームリソグラフはミクロン及びサブミクロンの領域に急速に侵透してしまった。しかし、高密度パターンへのＥビームリソグラフの適用により、設計されたものへのＥビーム露出パターンの忠実度がビーム位置決めの精度だけでは抑制、即ち、制御されず、また、露出中レジストに、また、支持基体に生ずる電子スキャタリング（分散）の込み入った詳細によっても制御されるという認識が押し付けられた。パターン成形メカニズムの看破力は得られたので、２つの主要な構成要素がパターンの縁部に、あるいは、そのパターンの縁部近くに堆積されたエネルギーに寄与し、また、このように、パターン忠実性を画定するということが学ばれた。これら２つの構成要素は短範囲低角スキャタリング（約．１μｍあるいはそれよりも下）、いわゆる、前方スキャタリング、並びに、長範囲広角スキャタリング（数ミクロン以上）、いわゆる、後方スキャタリングである。やや皮肉的に言えば、ＳＥＭにおける像形成に対しての後方スキャタリング現象の影響は、これらの電子のスキャタリング範囲がパターンの特徴の次元に匹敵する場合、スキャタリング電子による広がりにより、縁部輝度がそれの鮮鋭度を失うということが、だいぶ後になって、認められた。より皮肉にも、ＳＥＭで像形成されつつある実際のパターンのための像の不誠実性（信頼できないこと）を作り出す電子スキャタリングの同じ現象も、Ｅビーム露出の間、設計されたものへの実際のパターンの不誠実性に対して責任がある。後者の不誠実性は、仮に、１μｍのレベルであってさえも、ＳＥＭにおける像の不誠実性が知られていないことであるために、評価することができない。かくて、取り組むべき課題は、絶対項でのＳＥＭにおける像不誠実性に本質的に影響を及ぼすゆがみの大きさにどのようにしてアクセスするかのうちの１つである。現在のＥビームリソグラフ機器は、設計値からミクロンの数千分の１を越えて逸脱しないそれの周期性の絶対精度を備えた格子を作り出すそれの能力に対して認められている。リソグラフの感覚で、格子は、露出された、及び、露出されていない領域の周期的連続によりレジスト材料に発生され、それにより、現像後、介在空間を備えたラインが形成される。格子の周期値、即ち、ピッチは隣合うラインあるいは隣合う空間の等価縁部間の距離である。電子スキャタリング誘導ひずみの対称の性質故に、Ｅビーム書き出しプログラムに組み込まれる極めて正確なレーザに基づいた干渉計により制御されるごとく、正確なビームの配置を通して極めて正確な格子周期性を達成することができる。ピッチを決定する等価縁部の場合、これらゆがみは、Ｅビームパターン作成時、及び、ＳＥＭ像形成時の両方において、取り消される。しかし、解析格子における非周期素子、言い換えれば、ラインあるいはライン間の空間における非周期素子を構成する縁部の場合、対称議論によりゆがみは二重となる。或る条件では材料との強力な電子の相互作用により発生されるゆがみの存在により、電子ビームリソグラフ技術により書かれたパターンの忠実性に対し制限が課せられ、ＳＥＭで見られる目的物の像忠実性を低下させてしまう。パターンの素子の寸法及び／またはこれら素子の相互の寸法的近接さが電子のスキャタリング現象での２つの主要な構成部材の範囲に匹敵する状態になる際に、これら不誠実性の発生が作動すると経験的に知られている。翻って、これらの範囲は、入射電子エネルギー及びパターンが形成される材料の特性に依存しているとして知られている。各電子のスキャタリング構成部材の範囲は準定量的レベルで知られているけれども、Ｅビームパターン作成時、及び、ＳＥＭ像形成時に発生される電子スキャタリング誘導ひずみの大きさは訂正的レベルでのみ知られている。その結果、設計されたパターンの次元は、そうであるべき次元よりも大きく作られ、パターンの実際の次元は、実際にそうであるよりも小さなＳＥＭに像形成されてしまう。更に、ＳＥＭ像形成において、充電（像の不誠実性に対する付加的な後見体）が存在しない場合においても、ひずみの大きさはＳＥＭの日々の性能の不安定性により影響される。原則として、ＳＥＭ像形成で作動するこれらゆがみの大きさを明らかにする２つのやり方だけがある。１つのやり方は、所与のＳＥＭ設定で所与の材料に対して、及び、所与のパターン次元に対してゆがみの大きさが計算されるのを確実に許す理論を開発することである。第２のやり方は加工物を作ることであり、その加工物の幅は、高品質格子の周期性のごとく、絶対項で先天的に予め定められており、また、その加工物の、作動ゆがみに対する感度は、格子の周期で生ずるごとく、失われていない。かような加工物の助けでもって、この加工物のＳＥＭ像形成で作動するゆがみの大きさは、既知の幅とＳＥＭで測定されたごとき幅との間の差として実験的に決定することができる。マイクロ電子工学の製造観点から、最も多くの利益は適宜の基板により支持されたレジスト特徴の次元基準器から得ることができるようである。かような場合、装置構成での最も重大な工程であるリソグラフの科学的に完全な制御を達成することができる。発明の簡単な記述本発明によれば、かような物品は、Ｅビームリソグラフにより、電子感応材料、例えば、レジスト材料に形成された等寸法のライン及び空間の格子に実施化される。基準器はそれ自体、部分、例えば、かような格子の中間部分に存在するラインあるいは空間を有している。格子における各ラインは、基体の面に対して直角な、あるいは、その基体の面に対してほぼ直角な縁部を備えた平行六面体の形状を有している。少なくとも格子の中間部分において、ライン及び空間を同時に描写する縁部は格子の半周期点に位置している。このために、ラインの幅は、構成されたごとく、空間の幅に等しく、また、双方は、随意に予め定められる格子の周期の半分の値に等しくされる。格子における最初のラインと最後のラインとの間の距離、並びに、各ラインの長さは選定された基板における電子後方スキャタリングよりもかなり大きく選定される。かような基準器を構成するため、レジスト材料は少なくとも２つの異なる格子パターンに露出される。各パターンはインクリメンタル線量値の範囲にわたって露出される。露出された材料の現像時、結果として得られる格子は、入射線量の関数として、異なるそれぞれのライン幅を示す。しかし、ある線量値では、ライン幅は異なる露出パターンとは独立しており、言い換えれば、それは、その線量値で、形成された異なる格子の全てに対して同じである。この線量で形成された格子は、基準器を形成する部分を有するものとして選定される。本発明の好適実施例においては、異なるそれぞれのライン幅対線量勾配を備えた格子の発生は、多数のづらされた露出パターンで行われる。各パターンは、材料を多数回で露出するサブグレーティングパターンから成っている。所与のパターンの場合、次々と起こる露出でのサブグレーティングパターンの位置は、任意に選定された量だけ、ライン・空間インターフェースに対して直角な方向に、互いにづらされる。このズレは、格子におけるライン・空間インターフェースでエネルギー析出の傾斜に影響を与える。異なるズレ量を異なるそれぞれの格子パターンに対して用い、あるパターンに対してはズレ量はゼロである。このようにして作られる工作物の重要性は、ラインの幅が線量値とは独立している選定された格子において、ラインの幅、並びに、空間の幅が格子の周期と同じ正確度であると、絶対項で、知られており、その格子の周期はＥビームリソグラフによりミクロンの千分のいくつかの絶対精度で作られると知られている。かような物品を用いた場合、測定システムに固有のシステマティックな誤差を決定することができる。この誤差が一旦判ったら、それを保証ファクタとして用いて、システムを介してなされた測定を正すことができる。作られ、そして、適切に証明されたごとく、一次基準器は、任意に選定された基体に支持されているレジスト材料から作られている。この一次基準器から、二次基準器を、上述した技術の延長バージョンを用いて、任意の電子メッキ可能な材料で作ることができる。本発明の特徴、並びに、それによって提供される利点を、添付図面に図示されている特定の例を参照して、以下に、詳細に述べる。図面の簡単な説明図１は、典型的の格子の拡大断面側面図であり、図２は、第１のスキャタリング値を有する格子におけるラインの縁部でのエネルギー堆積のグラフであり、図３は、第２のスキャタリング値を有する格子におけるラインの縁部でのエネルギー堆積のグラフであり、図４ａ乃至図４ｄは、等しい幅のライン及び空間を有している格子におけるラインのためのビーム工程を示しているエネルギーガウスを図示しており、図５ａ乃至は図５ｃは、通常の、三重の移動されていない格子及び三重の移動された格子をそれぞれのためのエネルギーガウス示しており、図６は、三重の移動されていない格子におけるラインのエネルギー輪郭のグラフであり、図７は、三重の移動された格子におけるラインのエネルギー輪郭のグラフであり、図８は、ウエハ上での格子パターンの配列を示しており、図９は、２μｍのピッチを有する格子のための測定されたライン幅対人射エネルギー線量のグラフであり、図１０は、４μｍのピッチを有する格子のための測定されたライン幅対入射エネルギー線量のグラフであり、図１１は、４μｍのピッチを有する格子のための測定されたライン幅対入射エネルギー線量の別のグラフであり、図１２は、４μｍのピッチを有する格子のための測定されたライン幅対入射エネルギー線量の第３のグラフである。詳細な説明本発明及び測定学、即ち、計測学の分野におけるそれの応用例の理解を容易ならしめるために、本発明の原理の下にある理論、それに続き、その理論が実際に実現されたものの例を、まず、説明する。理論一般的に言って、本発明はライン幅基準器の形成に係わっており、言い換えれば、本発明は所定の正確レベル内で知られている幅を有する物品の形成に係わっており、本発明により、測定システムの固有の誤差を正確に測定することができる。本発明の好適実施例においては、この基準器は格子の一部を有しており、該格子の中心ライン及び空間は各々格子周期性の半分に等しい幅を有している。言い換えれば、ラインの縁部は格子の半周期点に置かれている。計測学の科学によれば、加工物が次元基準器であるクレーム、言い換えれば、それの特徴が既知の絶対値の次元を有しているクレームは、かような基準器を作る方法に本質的に、あるいは、偶然的に証明基準が最終製品を有効にする場合にのみ、立証することができる。最も簡単な実験基準は所望の結果が達成されたことを証明する（あるいは、反証する）成形方法に対し偶然的な絶対ライン幅測定である。この形式の測定は利用することができないので、証明基準に対する必要性は、構成方法に必然的に本質的である理論により満たされねばならない。適宜の基準の公式化は電子感応レジスト材料における電子スキャタリングの込み入った詳細の理解に基づいている。３つの看破力の相互関連は、以降に説明される理論的アプローチの最重要点を形成する。これらは、ａ）前方スキャタリングによりライン・空間境界部にわたって発生されるエネルギー堆積輪郭の値の上での半ピッチ点で課せられる特殊な対称要求事項と、ｂ）実際の縁部配置とレジストに広げられた有効前方スキャタリングの値との間の因果関係と、ｃ）半ピッチ点で除外されるエネルギー堆積輪郭の値を変えるために広げられた有効前方スキャタリングのバラツキを生じさせるための実際の手段とである。Ｅビームリソグラフで発生された格子におけるパターン形成機構に適切な広く受け入れられている理論概念に関係したこれら特殊な特徴は、求められた基準を打ち立てることに導かれる結論の演繹鎖のための論理的根拠を与えている。このアプローチの場合の開始点は、Ｅビームリソグラフにより発生された格子におけるエネルギー堆積をモデルとするエネルギー堆積勾配即ち輪郭の分析形状の分析である。この分析に対する準備として、Ｅビームリソグラフの実際の態様（アスペクト）、及び含まれるファクタの数学的表示即ち表現を説明する。図１は、本発明の原理に従った次元基準器を実施化し得る形式の典型的な格子の断面図である。その格子は、いわゆるレジスト材料のごとき適宜の電子感応材料に形成されたライン１０及び空間２０のパターンから成っている。このレジスト材料をシリコンウエハのごときいずれの任意の基体３０に支持することができる。周知のごとく、このパターンは、レジスト材料を基体に堆積し、所望のパターンに従って電子ビームでレジスト材料を選択的に露出し、次いで、レジスト材料を現像することにより作ることができる。ネガティブ式のレジスト材料を用いる場合、現像工程により、露出されていない部分が除去され、空間２０を形成する。残りの、レジストの露出された部分はライン１０を構成する。あるいは、ポジティブのレジスト材料を用いる場合、露出された部分は除去され、そして、露出されていない部分は残ってラインを形成する。実際において、Ｅビーム露出格子は、露出された、そして、露出されていない領域の周期的な連続により、レジスト材料に発生され、それにより、現像後、ライン及びラインの不在（空間）が形成される。所望の周期性を維持するために、工程寸法（いわゆるピクセル）に乗ぜられたあるライン及びある空間におけビーム工程の全数は格子のピッチに等しくなければならない。等しいライン・空間デザインの格子は、次いで、定義により、空白にされていないビームを（ネガティブレジスト材料の場合）ラインを越えて移動させることにより、また、空白にされたビームを、同じ工程数で、ギャップを越えて移動させることにより発生され、各工程は所望とされるピッチを発生させるのに必要とされるものの半分に等しい。入射電子ビーム及び先に述べた長範囲の及び短範囲のスキャタリングは対称的であり、且つ、統計的にランダムな性質のものであるので、ガウス関数：exp（- X²／β²）、ここで、βはビームの広がりあるいは所与の形式のスキャタリングをパラメトリックに示しており、それによってそれらを表示することは常習的なことである。Ｅビーム書き出しプログラムにおけるビームの広がりが前方スキャタリングの広がりよりも小さく、あるいは、それとほぼ同じであるが、後方スキャタリングの広よりもかなり小さいということは知られているので、（β² _F＋β² _B ）^1/4に等しい有効前方スキャタリングを導入するのに便利であり、且つ、適している。有効前方スキャタリングのこの定義は、それの値を実験的に変える２つの方法があって、ビームの焦点をぼかすことによりビームβ_Bの幅を変えるか、あるいは、Ｅビーム書き出しプログラムの加速電圧を変えることにより前方スキャタリングβ_Fの初めの値を変えるかのいずれかを行っているのを意味している。有効前方スキャタリング範囲を示している個々のガウス関数を、ガウス自体の広がりに影響するそれ自体のβに代入することができると仮定する。このように、等しいライン・空間の格子を、１ライン当たり或る数のガウスのシーケンスとして、また、１空間当たりの同じ数のガウスの不在として数学的に表すことができる。次いで、格子を構成しているガウスの数の総和は格子のライン及びギャップの縁部近くの区域を含む、あるいは、その格子のライン及びギャップの縁部で、格子にわたってエネルギー堆積関数をエミュレートする。格子にわたるガウスの総和は極めて広い隔絶されたライン、言い換えれば、極めて多い数のガウスから成るラインにおけるエネルギー堆積関数の分析により、かなり単純化され、多数のガウスｘピクセル寸法は後方スキャタリングの広がりよりもかなり大きくなる。本質的には、かような極めて広いライン（ＶＷＬ）はそれ自体ピクセル寸法に等しいピッチの格子である。ＶＷＬを構成するガウスの数の総和は以下の結果を与える。即ち、ピクセル寸法に対するβの比が．８８６よりも大きい限り、ＶＷＬの中間点におけるエネルギー堆積関数は一定の平坦な振幅を有しており、かくて、βの不変量である。それ故、適切なピクセル寸法でもってした場合、ＶＷＬの中間点におけるエネルギー堆積に対する前方及び後方スキャタリング双方の寄与はそれの自身を有しているが、一定の振幅を有している。格子の場合、後方スキャタリングガウスの数の総和により、格子のピッチに対する後方スキャタリングβの比が．８８６よりも大きい限り、格子の中央部分にわたって、ラインの中間における、また、ギャップの中間における同じ一定の振幅寄与が与えられる。この発見により、「有効前方スキャタリング」は格子における空間・ラインインターフェイスにわたってエネルギー堆積カーブの平坦でない振幅に関与すある。２μｍピッチの格子における空間・ライン境界にわたるエネルギー堆積輪郭の空間的形状は図２に示されている（ピッチの値は例としてのみ選定されている）。輪郭３２は、βが．０５０μｍに固定された状態で、個々の前方スキャタリングガウス３４の数の総和の結果である。格子を構成するガウス間の分離は．０２５μｍである。ダッシュの付された垂直ラインは格子の半ピッチ点を、言い換えれば、所望とされる縁部配置を示しており、ダッシュの付された水平ラインは引用されたパラメータの前方スキャタリングガウスでのみ仮定的に露出されるＶＷＬの中間点（以後、ＨＡＶＥＤ−ＶＷＬという）におけるエネルギー堆積の計算された半振幅値を示している。後に記載される対称の考慮によれば、格子におけるエネルギー堆積の計算された値は、ラインを形成する第１のガウスの中心からピクセルの幅の正確に１／２である点でＨＡＶＥＤ−ＶＷＬ値に達する。空間区域において、この点の左では、エネルギー堆積はＨＡＶＥＤ−ＶＷＬに相対して減少し、半ピッチ点の右では、ライン区域において、エネルギー堆積の値はＨＡＶＥＤ−ＶＷＬに比較して増大する。対称の故に、同じ効果が図２には示されていない格子のラインの他方の側で生じる。かくて、ＨＡＶＥＤ−ＶＷＬも、ラインを形成する最後のガウスの中心からピクセル距離の半分である点で、ラインの右側に生ずる。ラインの左側及び右側でのこれら２つの点は半ピッチ点である。何故なら、それらの分離は、格子の定義により、格子の半分の周期性に等しいからである。それ故、縁部位置決めを介して決定されるごとく、ラインの幅は２つのファクタ：即ち、輪郭から推測されるエネルギー堆積の値、及び、現像剤の強度のマッチする組み合わせに依存している。ネガティブレジスト材料の場合、現像剤の強度は、エネルギー堆積の値が現像剤の濃度により画成されている現像剤の不溶解性しきい値を越えない材料のこれら区域を溶解し、そして、除去するそれの能力である。それ故、縁部の配置を、さまざまな強度で現像剤を適用することにより、少なくとも定性的に跡をたどることができる。「公称」強度の現像剤を適用した場合、言い換えれば、レジストがＨＡＶＥＤ−ＶＷＬ点まで溶解される場合、縁部は半ピッチ点に置かれ、中心線の幅は空間の幅に等しい。その結果、公称強度よりも下の強度の現像剤は縁部を「空間」区域に置き、その結果、ラインの幅は空間の幅よりも大きくなる。逆に、公称強度よりも上の強度の現像剤はラインの幅を空間のものよりも小さくさせる。図３は、前のケースと同じ距離だけ分離されたガウスの総和を介して、しかし、有効前方スキャタリングβ＝．１２５μｍで、２μｍピッチの格子の場合の、再び計算されたエネルギー堆積輪郭の形状を図示している。一定ビーム電流でなされる実際の露出をエミュレートするために、この場合の個々のガウスの振幅は、β＝．１２５μｍでガウス下にある区域がβ＝．０５０μｍを備えたガウスの場合のものに等しくなるよう調節されている。２つの計算された輪郭（図２及び図３）の直接比較試験によれば、同じ格子における有効前方スキャタリング値を変えるだけにより、ラインで、また、空間区域でのエネルギー堆積が深く影響されるということが示される。理解されるとおり、空間区域の当量位置では、小さな β格子におけるものよりも多くのエネルギーが大きなβ格子に堆積されるが、ライン区域では、それら２つの間の相対的な差が逆転される。数学的に言って、β 値のバラツキは、同じピッチの格子において、空間・ラインインターフェースにわたりエネルギー堆積輪郭の勾配を著しく修正した。しかし、βバラツキにも拘らず、空間・ラインインターフェースのところに、言い換えれば、半ピッチ点のところに、正確に置かれているパリティの特異点が存在し、そこでは、エネルギー堆積値は不変に保たれ、即ち、数学的に言えば、各格子におけるその点でのエネルギー堆積値、言い換えれば、ＨＡＶＥＤ−ＶＷＬの保存が対称を基礎とした要求事項により実施しなければならないので、βのバラツキとは不変である。対称の考えによれば、ＨＡＶＥＤ−ＶＷＬに等しいエネルギー堆積輪郭上での点が等しい幅のライン及び空間の格子に対する半ピッチ点で正確に生じることが本質的に証明されている。この概念を図４ａ及び図４ｂに関連して更に説明する。図４ａ及び図４ｂは、２つの幅広い、等しいライン／空間格子を示しており、格子の各ラインは一群の等しく離隔されたガウス４０により発生されている。図４ａに示されているごとく、ピクセルは隣接したガウス間の距離である。公称点Ｐは、そのライン（図４ａ）の最も左のガウスの左へピクセルの半分のところに置かれた１ラインの左側に画成されている。公称点Ｐ’は、これもラインの右のガウスからピクセルの半分のところに置かれた、他の格子におけるラインの右側に（図４ｂ）、画成されている。Ｐ’がＰに一致するように第１の格子上に、第２の格子が上に置かれる場合、結果として、極めて幅広いライン（ＶＷＬ）を構成する連続したガウスの配列となる。ガウスの前方スキャタリング（β ）が．８８６ピクセルよりも大きい場合、これらガウスの総計はラインを横切って一定であり、また、値Ｓに等しい。２つの格子は同じなので、それらが分離される際、Ｐのところの総計値はＰ’のところでの総計値に等しくなければならず、それ故、Ｓ／２に等しくなければならない。言い換えれば、ＨＡＶＥＤ−ＶＷＬは半ピッチ点で生ずる。この概念も、対称的な非ガウスでなる格子に当てはまる。βが．８８６ピクセルよりも大きいガウスよりも非ガウスが、全ての点で、幅広い場合、格子の重畳からなる幅広いラインは、再び、総計値Ｓｎを備えた平坦な頂部を有する。個々の格子では、Ｐ及びＰ’での値は双方ともＳｎ／２でなければならない。先に述べた現像プロセスにより、各格子での相対縁部配置を演繹することができる。小さなβ格子におけるエネルギー堆積輪郭の傾斜は大きなβ格子でのそれよりも急勾配なので、小さなβ格子におけるラインの縁部は、同じ、しかし、公称の強度の現像剤が適用されない限り、大きなβ格子における縁部よりも半ピッチ点近くに位置される。このことは、現像強度の同じ範囲内で公称現像剤を除いて、所望のもの（即ち、半ピッチ点）からの実際の縁部配置の偏差の大きさは、いわゆる、縁部幅バラツキの大きさは、同じピッチの格子においてβの関数でなければならないことを意味している。翻って、この事実により、現像剤の強度を関数として、同じピッチの格子でこれら現像剤により決定的にされた、設計値からの実際のライン幅のズレの大きさがβ値の選択によってパラメトリックに影響されなければならないという結論に帰着される。この理由で、カーブ−中心線の実際の幅対現像剤の強度−は、同じ組の現像剤を適用する限り、大きなβ格子のための同様なカーブよりも小さなβ格子のための現像剤の強度のゆっくりと変化する関数であるということに、当然の帰結として、なる。その組が公称現像剤を含む場合、２つのカーブはパリティの共通した特異点、即ち、公差点を有していなければならず、そこでは、各格子におけるライン幅は設計値からづれてはならず、何故なら、対称要求事項により、縁部の配置は所望の位置で、即ち、半ピッチ点で実施されているからである。数学的に言えば、この理論は、半ピッチ点で排他的に課せられ、且つ、等エネルギー堆積よりもむしろ、等しいライン幅の用語で表現されているβ不変条件を同一視している。本質的に、この同一視により、基準器の製造に用いられるべき次元立証基準が確立される。何故なら、その基準により、公差点を測定する、絶対的でなくして相対的なライン幅の測定により最終製品の実際的確認が与えられるからである。実際において、２つのカーブの公差点を正確に測定するためには、それらの間に十分に大きな斜面差を作り出す必要がある。理論では、斜面差は用いられるβ ｓ間の差により定義されているので、短い範囲βにおける２回から３回の折り曲げの差は、公差点の正確な実験的決定には十分であるべきである（図２及び図３参照）。これらの検討は実際的な状況に対して有効のまま残っている。その実際的な状況では、現像剤の強度は一定に保たれているが、一定電流での入射線量は公称線量の上下に変化し、言い換えれば、格子における半ピッチ点でのＶＷＬの半振幅点に達するのに必要とされる線量の上下に変化する。線量は、電子ビームがレジスト材料を露出する期間であるドウェルタイムを変化させつつ電子ビーム電流を一定に保つことにより、最もよく、変えられる。入射線量のバラツキは、現像剤の強度のバラツキに対して類似の、しかし、逆の効果を有している。かくて、現像剤の強度が一定に保たれ、しかし、入射線量が公称線量よりも上に増加した場合、半ピッチ点でのエネルギー堆積は現像剤の不溶解性しきい値よりも大きく、また、このしきい値は半ピッチ点よりも下のエネルギー堆積カーブ上の点で生ずる。ネガティブレジスト材料の場合、次いで、現像されたライン幅は半ピッチ値よりも大きい。同様に、入射線量が公称点よりも下に減少した場合、現像されたライン幅は半ピッチ値よりも小さい。設計値からのズレの大きさが直接βに依存している点で、βの効果はそのまま残っている。公称線量の値を決定するために、さまざまな格子が作られ、ライン・空間インターフェースではエネルギー堆積カーブは異なっている。レジスト材料は増分（インクリメント）線量値の範囲にわたって異なる格子パターンに露光される。公称線量では、エネルギー堆積カーブは半ピッチ点で交差する。それ故、このことが生ずる線量は公称線量と識別される。エネルギー堆積カーブがライン・空間インターフェースで異なるそれぞれの斜面を有している状態で異なる格子を作ることは、ある格子パターンから次のものへβを変えることにより、理論的には、達成され得る。先に述べたとおり、このバラツキは、電子ビームの焦点をぼかすことにより、及び／またはＥビーム書き出しプログラムの加速電圧を変えることにより達成することができる。しかし、これら技術の双方は、それらに関連したある種の実験的困難性を有している。それ故、βを変える必要のないライン・空間インターフェースでエネルギー堆積の傾きを変える異なるアプローチを用いることが好ましい。本発明によれば、ラインと空間とのインターフェースのところでのエネルギー堆積輪郭を、固定されたβのところで、多数回移動し及び移動していない格子により変えることができる。この概念は、図５ａ−図５ｃに関連して説明する。図５ａは、「ノーマル」即ち単一露出格子の場合のビーム工程に対応するガウスを示している。各工程で、電子感知材料は線量Ｄで電子ビームに露出され、ここで、Ｄは（斜線により示されている）ガウスの下での区域の積分を示している。図５ｂは三重の移動されていない格子の場合のガウスを示している。この格子の形成において、レジスト材料は３つのサブグレーティングパターンに次々と露出される。言い換えれば、電子ビームは、各サブグレーティングパターンに対し一回、計三回基板上を横切る。各サブグレーティングパターンに対し、材料は線量Ｄ／３で電子ビームに露出される。３つのサブグレーティングパターンの各々は互いに整合され、それにより、３つの露出の累積効果は図５ａの単一露出格子と同じ電子ビーム線量を受領する格子を形成することである。図５ｃは、３回移動された格子の場合のサブグレーティングパターンの構成を示している。図５ｂの格子のごとく、ビームは３つのサブグレーティングパターンに従って３回材料を横切り、各露出中、材料はＤ／３の線量を受領する。しかし、この構成において、サブグレーティングパターンの位置はあるものから次のものへ移動される。より具体的には、図５ｃの頂部列に示されている第１の露出中、サブグレーティングパターンは通常の即ち３回の移動していない格子に整合された中央位置に置かれている。図５ｃの中間列に示されている第２の露出の場合、サブグレーティングパターンの位置は２つのピクセルに等しい距離ｍだけ、第１のサブグレーティングパターンの位置から右へ移動される。電子ビームの第３のパスの場合、サブグレーティングパターンは第１のサブグレーティングパターンの位置から左へ同じ距離ｍだけ移動される。この移動の効果は、各ライン／空間インターフェースで、最初の２つのピクセルのところでの正味の線量がＤ／３であり、次の２つのピクセルのところでの正味の入射線量が２Ｄ／３であり、そして、ラインにおける全ての残りのピクセルがＤの入射線量を有しているということである。複数回移動された格子を構成する固定されたβガウスの適切な数の総和により、移動値を変えることで、エネルギー堆積輪郭をβのバラツキが達成するのと同じやり方で修正することができるということが証明される。注意されるべきは、複数回露出格子における露出回数に対して３の値、及び、移動の距離に対する２つのピクセルの値は単なる例にすぎない。何等適宜の数、ｎ、を露出回数に対して選定することができる。好ましくは、ｎは奇数であって第１のサブグレーティングに相対して対称性を与えている。各露出時、線量は、露出回数により除されたノーマル格子に対する入射線量Ｄ、言い換えれば、Ｄ／ｎに等しい。同様に、何等適宜の値を、移動の距離ｍに対して選定することができる。これに関し、値ｍはピクセルの整数に等しい必要はない。異なる前方スキャタリングβｓでもって、２つのノーマル格子における公称点で正確な半振幅値ＨＡＶＥＤ−ＶＷＬを得ることを前提とした対称性に関する考慮は、ノーマル及び複数回移動した格子を利用した場合、並びに、複数回移動されていない及び複数回移動した格子を利用した場合に適用可能である。複数回移動した格子の場合は図４ｃ及び図４ｄに示されている。これら２つの図は、それぞれ、２つの同じ３回移動した格子のためのガウスを示している。２つの格子が互いに重ねられていて２つの半ピクセル点Ｐ及びＰ’が一致している場合、平坦な頂部総和値Ｓｓが達成される。２つの移動した格子が分離している場合、点Ｐ及びＰ’の値はこの総和値の半振幅値のところでなければならない。言い換えれば、同じ対称要求が、ノーマルな移動されていない格子に存在するごとく、３回移動した格子に課せられる。複数回移動していない格子及び複数回移動した格子を構成する前方スキャタリングガウスの数値的総和により、入射線量を関数として、ライン幅の傾斜の実験的に観察できる差を予言される。これは図６及び図７のグラフで見ることができる。図６は前方スキャタリングに対する後方スキャタリングの異なる比で３回移動されていないラインの場合のライン幅対線量を示し、図７は同じ比の値で３回移動されたラインの場合のライン幅対線量を示している。格子の移動が約１．５ βであり、また、ピクセル寸法が約．５βである場合、３回移動した格子と３回移動していない格子との間のライン幅バラツキの傾きのほぼ３：１の比が存在する。これらの条件は不必要な複雑さを招かないから、交差の理論的に予言された発生の実験的確認は保証された。これらの実験は、サブミクロン及びサブ半ミクロン基準器構成の実際性を研究し、そして、これら基準器を実行することに対する修正即ち変形を構成している。実験例以下の例は、理論の予言された交差効果をはっきりと見ることができ、また、結果として、その理論の予言された交差効果を、測定装置のシステマティックな誤差を決定するための基準器の実際上の形成に利用することができることを示している。理論の論理に続いて、線量範囲で等しいが、可変のピッチの３回の移動された、また、３回の移動されていない格子を作成するのに必要なリソグラフ相を、公称のものを含め、まず記載する。その場合、交差点を正確な態様で識別するのに必要なＳＥＭを基礎にした相対ライン幅の測定に開発された度量衡学的な相、言い換えれば、方法論を詳しく述べる。公称線量が、対称で、格子のピッチ及び移動に関して不変である理論的基準の助けを借りてデータを分析する。Ａ．リソグラフ相この例のリソグラフ相は次の工程を含んでいる。即ち、ａ）３回の移動された、また、３回の移動されていない等しいライン・空間格子のためのパターン設計の工程、ｂ）現像を含み、レジストの前及び後露出処理の工程、そして、ｃ）設計された全てのパターンの実際のＥビーム露出の工程。第１の工程として、ノーマルな３回移動されていない、そして、３回移動した配置の１μｍ及び２μｍの等ライン・空間格子のパターンは、ウエハ上に、レジスト材料のその後の露出のために、Ｅビーム書き出しプログラムに設計された。それぞれ．１００μｍ、．１４０μｍ、．２００μｍ及び．２５０μｍの移動を有する４つの移動したパターンを、２μｍ及び４μｍピッチの格子の各々について準備した。全てのパターンの幅、言い換えれば、格子における最初と最後のライン間の距離は電子後方スキャタリングの距離よりもかなり大きかった。同様に、格子におけるラインの長さは、また、後方スキャタリングの距離よりもかなり大きかった。この特定例において、各パターンの幅、並びに、各ラインの長さは１００μｍであった。このように、各格子の中央部分内のかなりの寸法の区域が作られ、そこでは、格子における電子スキャタリングの性質により、いくつかのラインは、所与の線量で同じ幅を有していた。このアプローチは測定の現実的ロジスティックをかなり単純化する。この種々のピッチ並びに移動値は、公称線量及びシステマティックな誤差不変基準により、交差点決定の精度を評価するのに十分である。次に、広く用いられているハイコントラストネガティブレジスト（シップリー (Shipley)によるＳＡＬ６０３）をシリコンウエハ上にスピンコートし、それにより、．５μｍのレジスト厚に近いものを得た。前及び後露出レジスト処理を、科学文献で推賞されている温度で、また、製造者により行って最も強化されたハイコントラスト性能を達成した。ウエハを、．５４規定強度の現像剤溶液ＭＦ− ３１２に沈めることにより、現像を行った。設計されたパターンに従ってウエハのＥビーム露出を、４０ｋＶの加速電圧で作動する市場のＥビーム書き出しプログラム（キャンブリッジ(Cambridge)によるＥＢＭ−１５０）で実施した。．０５０μｍのピクセル寸法を用い、また、露出は、各格子がそれ自身の露出分野の中央で記録されるようになっていた。これらの条件で、格子の中央部分での物理的ライン幅に対するビーム配置歪の効果は機器明細書により省略可能であった。ほぼ．０５０μｍのビームスポット寸法で、ビーム電流のバラツキは、露出中、公称値の２％内に保たれた。ＳＥＭに基づいたライン幅の測定を容易にするために、同じ全てのパターンをそれぞれの列に沿ってウエハ上に配列し、それの隣の右への各同じパターンには、その隣のものに与えられる線量に相対して等増分線量が与えられた。ピッチにより、あるいは、移動により、全ての同一でないパターンが列に沿って配列された。結果として得られる格子パターンの配列は図８に図示されている。複数露出格子の各々において、同じ列上に位置しているパターンに属した３つのサブグレーティングの各々には、移動値とは独立して、同じ列上に位置しているノーマル格子に付与される線量の１／３が与えられた。引用した機器の設定に対して、「ノーマル」格子に与えられた開始入射線量は１．７５μＣ／ｃｍ²であった。．２５μＣ／ｃｍ²の増分において、入射線量は７μＣ／ｃｍ²に上げられた。Ｂ．度量衡学的相ライン幅の測定は各格子の中心近くで行われた。用いられた機器はＢＩＯ−ＲＡＤ、モデルＤＬ−３００６によりＳＥＭであった。この顕微鏡はデジタル式スキャンジェネレーターであるＬａＢ₅ガンと、ライン幅測定ソフトウエア／ハードウエアパッケージとを備えていた。ピーク対ピークライン幅測定アルゴリズムを用いた。ＳＥＭ較正及び他の機器設定を、測定を通して同じに保つあらゆる努力を行った。５ｋＶのＳＥＭ加速電圧を、２つの張り合う要求事項間の妥協案として用いた。より具体的には、信号のゆがみを低減させるために低電圧が望ましい。他方、この要求事項を満足した低電圧では、ガン輝度は測定の適切な生産性を達成するには不十分である。ウエハ上の各列に沿って測定されたライン幅は、列上の同じパターンに対して、入射線量へのライン幅の従属性を示した。次のところで述べるごとく、複数対の列に対する結果の比較により、物理的ライン幅が設計値に等しいということが理論により要求されている交差点が識別される。交差点の正しい決定を保証するために、各線量でのライン幅を、実際のライン幅に対して同じ相対項で測定しなければならない。これは、ランダムな誤差を最小にしなければならず、また、測定方法に固有のシステマティックな誤差を、測定されるべきライン幅とは独立したものにしなければならないということを意味している。ランダムな誤差は、所与の機器設定に対して統計的に分布された機器不安定特定により発生され、また、原則として、測定されるべき機構の幅とは無関係である。通常、最も有望な作動条件を確立し、且つ、維持することにより、また、データ点当たりの測定回数を増やすことにより、そのランダムな誤差の大きさを十分に小さく保つことが可能である。ＳＥＭを基礎にした測定のシステマティックな誤差は、電子スキャタリングにより生じせしめられる像形成機構に固有の乱れ、ゆがみのために発生される。レジスト像形成の場合、試験片の装入によりシステマティックな誤差に対するそれ自身の寄与が発生される。ランダム誤差とは違って、双方は、適宜の像形成条件が満たされない限り、機構の幅に従属し得る。５ｋｖの像形成で、レジストにおける有効後方スキャタリング電子範囲は約．６５μｍであることが実験的に判った。電子スキャタリング範囲がライン幅値よりも小さい場合、縁位置に対して最大の信号の位置に影響を及ぼす電子スキャタリングの歪みの大きさは、測定されるべきライン幅とは無関係である。それ故、ピーク対ピーク測定アルゴリズムに関連したシステマティックな誤差も物理的ライン幅とは無関係である。このことは４μｍピッチの格子に対して明らかに真である。２μｍピッチの格子の場合、公称線量のかなり下の線量のところに形成されたライン幅に対するシステマティックな誤差のあるわずかな従属性を期待することができる。他の全ての線量に対しては、測定されたライン幅は、次の部分でのデータが示すごとく、５ｋＶでの電子スキャタリング範囲よりも大きい。かくて、これらの測定におけるシステマティックな誤差は、１μｍ値を中心とするライン幅の物理的バラツキとは無関係であるべきである。伝統的な充電阻止技術であるサンプルに対する薄い（約．００５μｍ）金の被覆の蒸着を利用した。５ｋＶでのレジストで作られた格子のその後の像形成時、レジストのライン幅とは無関係に、レジストのライン像に関連せしめられたビデオ信号の形状は、づっと、安定していることが判明した。格子の内側、及び、外側でシリコンの像形成信号は同じレベルに維持されていたことも判明した。これらの観察により、除かれない場合、システマティックな誤差に対するレジスト装入寄与は一定であるという結論に対する発見が準備された。Ｃ．結論及び検討以下に述べる結果の全ては、従前に組み立てられた度量衡学的要求事項の骨組みに記録された。最初の実験データ（図９及び図１０）は、理論的に予想された交差効果を定性的に確かめる特殊な目的で集められた。両図の各データ点は１格子ライン当たりの１つの位置での所与の入射線量に対してなされた６４回の測定の平均値である。平均値の標準偏差（１σ）は、代表的な場合、約．０１５μｍであった。図９の２つのカーブは、移動していない、また、．２００μｍ移動した２μｍピッチの３重の格子の場合に集められたデータをそれぞれ示している。移動していないカーブから置き換えられたデータ点は同じピッチのノーマル格子の場合のものである。図１０は、移動していない、また、．２５０μｍ移動した３重の４μｍピッチの格子に対して集められたデータを示している。両図において、その格子で測定されたライン幅は垂直軸線に沿ってプロットされており、一方、ノーマル格子に与えられている入射線量の値、即ち、等価的に、３重の格子全てにおける各サブグレーティングに与えられる３重の線量値は水平軸線に沿ってプロットされている。理論に続いて、理想的には、ノーマル及び３重の移動されていない格子で発生される幅は同一であるべきである。ライン幅は同じでないけれども、データ（図９）を調べることにより、用いられたリソグラフ及び度量衡学的な方法には大きな誤差が存在しないことが示された。何故なら、所与の線量毎でのこれら格子における測定されたライン幅のズレが３σの値を越えていないからである。図９及び図１０には、実験的に証明されているごとく、入射線量に対する測定されたライン幅の従属性が、理論により示されているようにズレの関数であることが示されている。づらされた及びづらされていない格子の場合の測定されたライン幅が等しい点のごとく、各図に画成されている交差点は線量を示しており、その線量では、物理的ライン幅は設計された値に等しい。これにより、線量が２つの図においてほぼ等しいことが示されている（３．２μＣ／ｃｍ²対３．３０ μＣ／ｃｍ²）。．０５μＣ／ｃｍ²の線量誤差は約２％に当たっており、また、この誤差は見かけ上のライン幅における．０１０μｍ誤差よりも少なく移動しているから、３．２５μＣ／ｃｍ²の「実験的」入射線量が格子のピッチ及び移動値とはほぼ無関係であるということが言い得る。この理由で、明言された誤差内で、この誤差は真の公称線量にほぼ近接したものであると結論することができる。更に説明すると、測定されたライン幅と物理的ライン幅との間のズレとして定義されるシステマティックな誤差は、交差点での測定されたライン幅と設計された値との間のズレに等しい。．０９０μｍの同じシステマティックな誤差は図９及び図１０から演繹される。その理論に一致して、同じでないピッチの同一に移動されていない格子における公称線量で発生される物理的ライン幅がほぼ設計値に同一でなければ、また、交差点の正確な決定に必要な度量衡学的な要求事項が満足されていなければ、このほぼ不変のシステマティックな誤差を得ることはできない。かくて、３．２５μＣ／ｃｍ²の実験的入射線量で、１μｍ及び２μｍのレジストを基礎にした次元基準器が作られ、そして、適宜に証明されたと言うことを主張することは合理的である。公称線量の決定は繰り返しの態様で行われる。その反復における第１の工程で、線量間に比較的大きな増分バラツキがある前述した態様でウエハを準備することができ、公称線量のいずれかの側の２つの実際の線量値を決定することができる。次いで、もっと細かい増分線量変化で第２のウエハを、第１の工程で識別された２つの線量により画成された範囲内に準備することができる。公称線量が所望の正確度で決定されるまで、連続したより細かい線量分解（分割）でこの方法を必要に応じて繰り返すことができる。公称線量及びシステマティックな誤差が確立された後、所与の絶対値に対する基準器を識別した。上述した例において、３．２５μＣ／ｃｍ²の公称線量で形成された移動していない格子の中央におけるラインあるいは空間は基準器を構成する。この特定の格子はウエハから切断することができ、また、別個の基台に装荷され、あるいは、基準器を含む格子として識別される。この既知の基準器を、次いで、さまざまな形式の測定用機器のためのシステマティックな誤差を決定するのに用いることができる。前述した例により製造された加工物の精度を評価するために、縁部の丸み及びＳＥＭの不安定性が交差決定上にあると言う潜在の効果の研究を始めた。これらの結果と取り組むために、図９及び図１０に示されている最初のデータ収拾に比べて、よりよい統計的データを集める方法を実行した。平均ライン幅値の標準偏差（１σ）を、各位置で１２８回の測定をすることにより、．００５μｍまで低減した。測定された位置の数は１ライン当たり３−８に増加された。縁部粗さは、３重の移動されていない格子におけるライン幅を、３０カ所に亙り測定することにより、約．０１５μｍ（１σ）であることが判った。実際の縁部粗さは、たぶん、この値よりも低い。何故なら、長期ＳＥＭ不安定性がこの値に対するそれ自体の寄与を導入するということが判明したからであり、また、測定された縁部の粗さは、測定時間が低減されるなら、約５０％まで減少されるということが判明したからである。３．２５μＣ／ｃｍ²で露出された格子に対して集められたライン幅データは以下の表にリストアップされている。測定されたライン幅値に補充して、システマティックな誤差の値は括弧で示されている。表の各ラインにリストされた全てのデータは、縁部粗さ及びＳＥＭ不安定性を平均するために、別個のセッション中に得られた。各ライン幅値は、１ライン当たり３乃至８位置を示す平均値の平均である。表にリストされているシステマティックな誤差の平均値は．００５μｍ（１σ）標準偏差を備えた．０７０μｍであると判明した。システマティックな誤差の１０％の非不変性以下は、３．２５μＣ／ｃｍ²が真の公称線量として適していることを、再び、示している。この主張をテストするために、ライン幅対線量のデータを、線量の全域に対して４μｍピッチの３重格子で集められた。図１１はゼロ、．１４０μｍ及び．２５０μｍ移動された３重格子の場合に集められたデータを示し、一方、図１２はゼロ及び．１４０μｍ移動された３重格子の場合に、他のセッションで集められたデータを示している。これら図における各データ点は、１ライン当たり３つの任意に選択された場所を示している平均ライン幅値の平均である。図１１及び図１２のデータから判る通り、関連せしめられた交差線量値は、それぞれ、３．２０μＣ／ｃｍ²及び３．２２５μＣ／ｃｍ²であり、システマティックな誤差の関連せしめられた交差値は、それぞれ、．０８５μｍ及び．０７６μｍである。それらの値を、先に決定された３．２５μＣ／ｃｍ²線量及び．０７６μｍ平均システマティックな誤差と比較すれば、最悪でない場合、レジストに対する１μｍ及び２μｍの絶対基準器に近接した（平均で）．０１０μｍを提供されると結論付けることができる。絶対基準器からの、作られた例の最も大きな（そして、かなりありそうもない）ズレを、実際の縁部粗さの結果として、次のごとく見積もることができる。．０１５μｍの縁部粗さを仮定してみる。また、３重の移動されていない格子をラインのより狭い部分上で測定し、一方、．１４０μｍのづらされた格子をラインのより広い部分で測定されるという最悪の場合を仮定してみる。その場合、図１０の交差が約．０４５μｍだけ移動することが判った。これにより、交差に関連せしめられた公称線量で約．２μＣ／ｃｍ²の誤差が与えられ、この約．２μＣ／ｃｍ²の誤差は移動されていない格子におけるラインの幅でのほぼ．０２５μ ｍの誤差に反映され、従って、この不正確な公称線量で製作された基準器で約．０２５μｍの誤差に反映される。．０１０μｍよりも優れた品質の基準器は、よりよいリソグラフ及び度量衡学的機器を用いて、．２００μｍの等ライン空間格子を作り、且つ、測定する際、組み合わされた縁部粗さ及び長期ＳＥＭの不安定性が．００４μｍ（１σ）を越えなかったと報告されていたことを考慮して、確かに、この方法を用いて作られそうである。作られたプロトタイプの少なくとも約２−３カ月の安定性を、この期間がここに示された測定の時間間隔であったと言う理由で、期待することができる。Ｄ．サブミクロン及びサブ半ミクロンの次元への延長．２０μｍと可能な限り小さいピッチのレジストをベースとした通常の格子を、従来技術に従って慣例通り製作した。この意味で、同じピッチの多数回移動された格子の製作は何等問題を見せなかった。開示された方法の延長の、サブ及びサブ半ミクロンのレジストを基礎にした基準器の作成に関連する唯一の問題点は、移動した格子の概念がこれらの次元で作動するかどうかである。半ミクロン等ライン・スペース格子の場合、．１４０μｍの３重の格子を容易に手に入れることができる。何故なら、十分な余裕が．５μｍの空間に残されているからである。それよりも小さい次元に対しては、現在予想される２つのオプションがある。第１のものは、市場で入手可能なＥビーム書き出しプログラムを用いることであり、該Ｅビーム書き出しプログラムは４０ｋＶ加速電圧よりも高いもので作動するようになっている。かような機器を用いた場合、入射ビームのより小さいスポット寸法が可能となり、また、上述した結果よりも小さいレジストでの有効前方スキャタリング範囲が可能となる。翻って、これにより、測定可能な交差効果を生じさせるために、導入される必要のあるマルチ格子での移動値の減少が、最も公算高く、可能となる。第２のオプションは、所望とされるサブあるいはサブ半ミクロンのピッチの多数回移動していない格子と、２μｍピッチの多数回移動した格子との組合体を用いることである。前述した理論に続き、これらの同一でないピッチの格子における半ピッチでの公称線量及びシステマティックな誤差の対称が課した不変性はそれぞれのカーブの交差点により生じせしめられ、また、検出され、設計値からの見かけ上のライン幅の測定されたズレを表す。Ｅ．他の材料への延長基準器の構成の前述した方法を、簡単な方法の変更により、いかなる電子メッキ可能な金属にも延長させることができる。これらの金属のうち、クローム及び金は特に関心がある。何故なら、これらの金属は、現在、光学及びＸ線マスクを作るのに用いられているからである。更に、それらは、レジスト材料から作られているものに相対して、基準器のより長期の安定性に対する可能性を与えている。電子メッキ可能な金属で作られている基準器を作る方法論はわずか２つの付加的工程を含んでいるに過ぎない。第１の工程はレジスト被覆の前のＳｉウエハ上への金属の堆積であり、それにより、電子メッキのベースが形成される。レジスト材料に関して先に述べた方法を、次いで、実施する。最後の、付加された工程は、金属がメッキベースから、格子の空間区域において成長するのを可能にする電子メッキ法である。半分の格子ピッチに等しい金属ラインを備えた等ライン・空間格子は、酸素プラズマでのレジストの除去後、結果として生ずる。ポリＳｉ、ＳｉＯ₂及び電子メッキ不可能な金属に基づいた基準器の形成を、レジスト基準器の証明された次元のエッチング転写を介してなすことができる。この区域では、エッチング法の忠実性を決定する付加的な調査、研究が必要とされる。しかし、ポリＳｉ及びＳｉＯ₂には極めて高い異方性の水平対垂直のエッチング比が存在し、それにより、高い忠実度対レジスト次元のエッチング転写が実行可能であるということは知られている。この技術の適用可能性は超小型電子機器のみならず、多くの他の分野でもありそうである。次の記載において、高密度ＩＣの製作に直接関連した応用例のみを説明する。利用可能な電子メッキ可能な金属（Ａｕ、Ｃｒ、Ｎｉまたはタンタル(tanthal lum)）に基づいた基準器は、度量衡学に委ねられるＳＥＭに比較的容易にまとめることができる。これにより、ＳＥＭの長期及び短期不安定性をモニタするユニークな能力が提供され、従って、生産サイクルに関係のある測定に適宜の訂正が導入される。Ｃｒ及びＡｕをベースとした基準器は、光学及びＸ線リソグラフに用いられるべきマスクの品質を、それぞれ、モニタするを可能とする。レジストをベースとした基準器、あるいは、同等に、ＳＥＭライン幅測定に特定のシステマティックな誤差の知識により、光学Ｅビーム及びＸ線リソグラフ法により、リソグラフパターンの品質をモニタするユニークな可能性が与えられる。等しく重要なことであるが、ウエハレベルで正しい露出のための光学機器を組み立てるのに必要なパラメータを、最初に利用可能である。同様に、（光学及びＸ線リソグラフに対する）マスクレベル上での正しいＥビーム露出に必要とされるパラメータは特殊に設計されたパターンの正しいライン幅測定から演繹される。レジストあるいは金に基づいた基準器を用いた場合、集めてスキャニングプルーブ顕微鏡と呼ばれるトンネル顕微鏡及び新しく出現した原子力の度量衡学的可能性を劇的に進歩させる。かような基準器でもってした場合、知られていないプローベ寸法及び他のソースのために、この方法に固有のシステマティックな誤差を因数に分解することにより、現在利用可能なスキャニングプルーブ機器を較正することが可能である。技術の性質により、この適切に較正されたスキャニングプルーブ機器により、超小型電子機器の製造ラインに重要などのような材料に対する（．００４μｍよりも優れた精度で）絶対値に近い次元測定が与えられる。かくて、これら基準器とスキャニングプルーブ技術との組み合わせにより、チップ製造のいかなるレベルで臨界次元をモニタする新しい、かなり効率的で、価格において有効な方法が開かれる。ＳＥＭに関連したシステマティックな誤差を、これらの材料（ポリ・Ｓｉ、ＳｉＯ₂、電子メッキ不可能な金属）に対するスキャニングプルーブ測定から推測することができ、それにおいては、開示された方法は簡単には適用できないので、ＳＥＭ測定によってのみ証明可能なオーバーレイ基準器を創ることが現実的実在である。当業者には理解される通り、本発明は、精神あるいはそれの本質的な特徴から逸脱することなく、他の特定の形態に実施化され得るものである。現在開示されている実施例は、全ての点で、例示的なものであり、限定的なものでないと考えるべきである。本発明の範囲は、前述した記載よりもむしろ添付請求の範囲に示されており、また、等価体の意味及び範囲に入る全ての改変は本発明に包含されるべく意図されている。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ロジャーズ，ジョンエル. ニュージーランド国 8001 クライストチャーチ，グラウセスターストリート 23 −28 (72)発明者ノズ，アーサーアメリカ合衆国 90620 カリフォルニア州ビュエナパーク，エルキャピタン 7678

Claims

【特許請求の範囲】１．非周期次元のための次元基準器を作る方法であって、（ｉ）材料に少なくとも２つの格子を作りだし、該材料をサブグレーティングパターンに従って電子ビームに多数回露出させることにより各格子を形成し、前記多数回の露出の引き続くものに対して前記サブグレーティングパターンの位置を互いに相対して移動させ、前記移動の量を前記少なくとも２つの格子に対して異ならしめる工程と、（ｉｉ）上記工程（ｉ）を、異なるそれぞれの入射線量で繰り返す工程と、（ｉｉｉ）前記格子の各々におけるラインの幅を測定する工程と、（ｉｖ）ラインの幅が、異なるそれぞれの移動量を有している格子に対して同じである入射線量を決定する工程と、（ｖ）所定の次元に対する基準器として前記決定された入射線量を形成している格子の素子を選定する工程と、を有している方法。２．請求の範囲第１項記載の方法において、前記格子のうちの１つの移動量はゼロである方法。３．請求の範囲第１項記載の方法において、格子に対する多数回露出の数は奇数回である方法。４．非周期次元のための次元基準器を作る方法にして、複数個のライン・間隙格子を材料に作り出し、電子ビームに該材料を露出させ、前記格子のいくつかが異なるそれぞれのエネルギー入射線量を有するように、また、前記格子の各々がラインと空間とのインターフェースで堆積された異なるエネルギー輪郭を有するように前記露出を制御することにより各格子を形成する工程と、前記格子の各々におけるラインの幅を測定する工程と、ラインの幅が、異なるそれぞれの堆積されたエネルギー輪郭を有する格子で同じである入射線量を決定する工程と、所定の次元のための基準器として、前記所定の線量量を形成した格子の素子を選定する工程と、を有している方法。５．請求の範囲第４項記載の方法において、それぞれの堆積されたエネルギー輪郭において互いに異なる前記格子のうちの少なくともあるものを、サブグレーティングパターンに前記材料を多数回露出させることにより形成し、各サブグレーティングパターンの位置を、引き続く露出のために移動させる方法。６．請求の範囲第５項記載の方法において、それぞれの堆積されたエネルギー輪郭において互いに異なる前記格子を、前記材料が露出される放射エネルギーの量に従って分類し、群における前記格子の全てが放射エネルギーの同じ合計入射線量Ｄを有するようにし、また、ｎが格子を形成するのに用いられる合計露出回数であるとして、Ｄ／ｎの入射線量で前記多数回露出の各々を実施する方法。７．請求の範囲第６項記載の方法において、互いに整合されたｎのサブグレーティングパターンに材料を露出させることにより、群における前記格子のうちの１つを形成する方法。８．請求の範囲第６項記載の方法において、二次元配列の形をした基体上に前記格子を配列し、配列の１つの次元における前記格子は同じ露出パターンを有しているが、線量量で異なっており、前記配列の他方の次元における前記格子は同じ線量量を有しているが、それぞれの露出パターンで異なっている方法。９．請求の範囲第６項記載の方法において、ｎは奇数である方法。１０．請求の範囲第４項記載の方法において、前記格子は電子ビームリソグラフにより形成されている方法。１１．請求の範囲第１０項記載の方法において、前記材料は電子感知レジスト材料である方法。１２．請求の範囲第１１項記載の方法であって、前記格子を電子メッキ可能な金属で形成する工程を更に有している方法。１３．請求の範囲第１２項記載の方法において、前記金属は金である方法。１４．請求の範囲第１２項記載の方法において、前記金属はクロームである方法。１５．請求の範囲第４項記載の方法であって、前記ラインの幅が、前記決定された線量を形成している格子における前記所定の次元から逸脱している量を決定し、もってシステマティックな誤差を確認する工程を更に有している方法。１６．請求の範囲第１５項記載の方法であって、前記システマティックな誤差に従って前記次元を測定するのに用いられる機器を較正する工程を更に有している方法。１７．請求の範囲第１６項記載の方法において、前記機器は走査電子顕微鏡である方法。１８．請求の範囲第１６項記載の方法において、前記機器は走査プルーブ顕微鏡である方法。１９．請求の範囲第１８項記載の方法であって、前記材料以外の材料からオーバーレイ基準器を作り、そして、該オーバーレイ基準器に関連せしめられたシステマティックな誤差を、前記次元基準器に従って較正された走査プルーブ顕微鏡により測定する工程を更に有している方法。２０．請求の範囲第１６項記載の方法であって、前記システマティックな誤差の変化を、ある時間を通じて検出することにより、前記機器の性能をモニタする工程を更に有している方法。２１．請求の範囲第４項記載の方法において、前記所定の次元はミクロンよりも小さい方法。