(57)【要約】【課題】撮像レシピ又は／及び計測レシピを自動かつ高速に生成できるようにして検査効率及び自動化率を向上させたＳＥＭ装置又はＳＥＭシステム並びにその方法を提供することにある。【解決手段】ＳＥＭ装置又はＳＥＭシステムにおける撮像レシピ及び計測レシピ生成方法であって、レシピ演算部において、評価ポイントにおける撮像位置ずれ量の許容値を評価する評価ステップと、回路パターンの設計データ上の任意の領域をアドレッシングポイントとした場合における前記評価ポイントにおける撮像位置ずれ量の予想値を評価する評価ステップと、前記評価ポイントにおける撮像位置ずれ量の許容値と前記評価ポイントにおける撮像位置ずれ量の予想値との関係に基づいて、撮像レシピ及び計測レシピを決定する決定ステップとを含むことを特徴とする。【選択図】  図５
2008147143.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走査型電子顕微鏡及びレシピ演算部を備えたＳＥＭ装置又はＳＥＭシステムを用いて試料上に形成されたパターンの撮像ポイントについて撮像する撮像レシピを生成する撮像レシピ生成方法であって、
前記試料上における評価ポイントの位置及び該評価ポイント周辺の回路パターンの設計データを前記レシピ演算部に入力する入力ステップを有し、
前記レシピ演算部において、前記入力ステップにおいて入力された前記評価ポイントの位置及び前記評価ポイント周辺の回路パターンの設計データに基づいて前記評価ポイントにおける撮像位置ずれ量の許容値を評価する評価ポイント撮像位置ずれ量評価ステップと、前記入力ステップにおいて入力された前記評価ポイントの位置及び前記評価ポイント周辺の回路パターンの設計データに基づいて前記回路パターンの設計データ上の任意の領域をアドレッシングポイントとした場合における前記評価ポイントにおける撮像位置ずれ量の予想値を評価するアドレッシング評価ステップと、前記評価ポイント撮像位置ずれ量評価ステップにおいて評価された前記評価ポイントにおける撮像位置ずれ量の許容値と前記アドレッシング評価ステップにおいて評価された前記評価ポイントにおける撮像位置ずれ量の予想値との関係に基づいて前記撮像レシピである少なくともアドレッシングポイントを含む調整ポイントの位置又は撮像順又は撮像条件又は調整方法を決定する決定ステップとを含むことを特徴とするＳＥＭ装置又はＳＥＭシステムにおける撮像レシピ生成方法。
【請求項２】
前記アドレッシング評価ステップは、前記アドレッシングポイントにおけるｘ，ｙ方向別のアドレッシング精度を評価し、該評価された前記アドレッシングポイントにおけるｘ，ｙ方向別のアドレッシング精度を基に前記アドレッシングポイントから前記評価ポイントへ視野を移動した際のｘ，ｙ方向別の撮像位置ずれ量の予想値を評価するステップを含むことを特徴とする請求項１記載のＳＥＭ装置又はＳＥＭシステムにおける撮像レシピ生成方法。
【請求項３】
前記評価ポイント撮像位置ずれ量評価ステップは、前記入力ステップにおいて入力された前記評価ポイントの位置及び前記評価ポイント周辺の回路パターンの設計データに基づいて前記評価ポイントにおける少なくとも測長種を推定し、該推定された測長種を基に前記評価ポイントにおけるｘ，ｙ方向別の撮像位置ずれの許容値を推定して評価するステップを含むことを特徴とする請求項１又は２記載のＳＥＭ装置又はＳＥＭシステムにおける撮像レシピ生成方法。
【請求項４】
前記決定ステップは、前記評価ポイント撮像位置ずれ量評価ステップにおいて評価された前記評価ポイントにおける撮像位置ずれ量の許容値と前記アドレッシング評価ステップにおいて評価された前記評価ポイントにおける撮像位置ずれ量の予想値との関係に基づいて前記アドレッシングポイントの決定ルールを変更するステップを含むことを特徴とする請求項１又は２記載のＳＥＭ装置又はＳＥＭシステムにおける撮像レシピ生成方法。
【請求項５】
前記入力ステップは、測長精度、撮像時のスループット、画質の少なくとも一つ以上の組み合わせからなる要求仕様を入力するステップを含み、
前記決定ステップにおいて、更に、前記入力された要求仕様に従って前記撮像レシピである少なくともアドレッシングポイントを含む調整ポイントの位置又は撮像順又は撮像条件又は調整方法を決定することを特徴とする請求項１又は２記載のＳＥＭ装置又はＳＥＭシステムにおける撮像レシピ生成方法。
【請求項６】
更に、前記決定ステップにおいて決定された前記調整ポイントの位置、撮像順、撮像条件及び調整方法の内少なくとも一つ以上の組み合わせからなる撮像レシピの情報を、不具合の有無又は不具合の種類別に分類し、該分類された不具合の有無又は不具合の種類別に前記撮像レシピの情報をＧＵＩ上に表示するステップを含むことを特徴とする請求項１又は２記載のＳＥＭ装置又はＳＥＭシステムにおける撮像レシピ生成方法。
【請求項７】
走査型電子顕微鏡及びレシピ演算部を備えたＳＥＭ装置又はＳＥＭシステムを用いて試料上に形成されたパターンの評価ポイントについて計測する計測レシピを生成する計測レシピ生成方法であって、
前記試料上における評価ポイントの位置及び該評価ポイント周辺の回路パターンの設計データを前記レシピ演算部に入力する入力ステップを有し、
前記レシピ演算部において、前記入力ステップにおいて入力された前記評価ポイントの位置及び前記評価ポイント周辺の回路パターンの設計データに基づいて前記回路パターンの設計データ上の任意の領域をアドレッシングポイントとした場合における前記評価ポイントにおける撮像位置ずれ量の予想値を評価するアドレッシング評価ステップと、前記入力ステップにおいて入力された前記評価ポイントの位置及び前記評価ポイント周辺の回路パターンの設計データに基づいて前記評価ポイントにおける撮像位置ずれ量の許容値を評価する評価ポイント撮像位置ずれ量評価ステップと、前記アドレッシング評価ステップにおいて評価された前記評価ポイントにおける撮像位置ずれ量の予想値と前記評価ポイント撮像位置ずれ量評価ステップにおいて評価された前記評価ポイントにおける撮像位置ずれ量の許容値との関係に基づいて前記計測レシピである少なくとも評価ポイントの位置又は撮像条件又は計測条件を決定する決定ステップとを含むことを特徴とするＳＥＭ装置又はＳＥＭシステムにおける計測レシピ生成方法。
【請求項８】
前記アドレッシング評価ステップは、前記アドレッシングポイントにおけるｘ，ｙ方向別のアドレッシング精度を評価し、該評価された前記アドレッシングポイントにおけるｘ，ｙ方向別のアドレッシング精度を基に前記アドレッシングポイントから前記評価ポイントへ視野を移動した際のｘ，ｙ方向別の撮像位置ずれ量の予想値を評価するステップを含むことを特徴とする請求項７記載のＳＥＭ装置又はＳＥＭシステムにおける計測レシピ生成方法。
【請求項９】
前記評価ポイント撮像位置ずれ量評価ステップは、前記入力ステップにおいて入力された前記評価ポイントの位置及び前記評価ポイント周辺の回路パターンの設計データに基づいて前記評価ポイントにおける少なくとも測長種を推定し、該推定された測長種を基に前記評価ポイントにおけるｘ，ｙ方向別の撮像位置ずれの許容値を推定して評価するステップを含むことを特徴とする請求項７又は８記載のＳＥＭ装置又はＳＥＭシステムにおける計測レシピ生成方法。
【請求項１０】
前記入力ステップは、測長精度、撮像時のスループット、画質の少なくとも一つ以上の組み合わせからなる要求仕様を入力するステップを含み、
前記決定ステップにおいて、更に、前記入力された要求仕様に従って前記計測レシピである少なくとも評価ポイントの位置又は撮像条件又は計測条件を決定することを特徴とする請求項７又は８記載のＳＥＭ装置又はＳＥＭシステムにおける計測レシピ生成方法。
【請求項１１】
更に、前記決定ステップにおいて決定された前記評価ポイントの位置、撮像条件及び計測条件の内少なくとも一つ以上の組み合わせからなる計測レシピの情報を、不具合の有無又は不具合の種類別に分類し、該分類された不具合の有無又は不具合の種類別に前記計測レシピの情報をＧＵＩ上に表示するステップを含むことを特徴とする請求項７又は８記載のＳＥＭ装置又はＳＥＭシステムにおける撮像レシピ生成方法。
【請求項１２】
走査型電子顕微鏡及びレシピ演算部を備えたＳＥＭ装置又はＳＥＭシステムを用いて試料上に形成されたパターンの撮像ポイントについて撮像する撮像レシピ及び評価ポイントについて計測する計測レシピを生成する撮像レシピ及び計測レシピ生成方法であって、
前記試料上における評価ポイントの位置及び該評価ポイント周辺の回路パターンの設計データを前記レシピ演算部に入力する入力ステップを有し、
前記レシピ演算部において、前記入力ステップにおいて入力された前記評価ポイントの位置及び前記評価ポイント周辺の回路パターンの設計データに基づいて前記評価ポイントにおける撮像位置ずれ量の許容値を評価する評価ポイント撮像位置ずれ量評価ステップと、前記入力ステップにおいて入力された前記評価ポイントの位置及び前記評価ポイント周辺の回路パターンの設計データに基づいて前記回路パターンの設計データ上の任意の領域をアドレッシングポイントとした場合における前記評価ポイントにおける撮像位置ずれ量の予想値を評価するアドレッシング評価ステップと、前記評価ポイント撮像位置ずれ量評価ステップにおいて評価された前記評価ポイントにおける撮像位置ずれ量の許容値と前記アドレッシング評価ステップにおいて評価された前記評価ポイントにおける撮像位置ずれ量の予想値との関係に基づいて、前記撮像レシピである少なくともアドレッシングポイントを含む調整ポイントの位置又は撮像順又は撮像条件又は調整方法並びに前記計測レシピである少なくとも評価ポイントの位置又は撮像条件又は計測条件を決定する決定ステップとを含むことを特徴とするＳＥＭ装置又はＳＥＭシステムにおける撮像レシピ及び計測レシピ生成方法。
【請求項１３】
走査型電子顕微鏡を備えたＳＥＭ装置又はＳＥＭシステムであって、
試料上における評価ポイントの位置及び該評価ポイント周辺の回路パターンの設計データを格納するデータベースを備え、
該データベースから前記試料上における評価ポイントの位置及び該評価ポイント周辺の回路パターンの設計データを入力する入力部と、該入力部から入力された前記評価ポイントの位置及び前記評価ポイント周辺の回路パターンの設計データに基づいて前記評価ポイントにおける撮像位置ずれ量の許容値を評価する評価ポイント撮像位置ずれ量評価部と、前記入力部から入力された前記評価ポイントの位置及び前記評価ポイント周辺の回路パターンの設計データに基づいて前記回路パターンの設計データ上の任意の領域をアドレッシングポイントとした場合における前記評価ポイントにおける撮像位置ずれ量の予想値を評価するアドレッシング評価部と、前記評価ポイント撮像位置ずれ量評価部において評価された前記評価ポイントにおける撮像位置ずれ量の許容値と前記アドレッシング評価部において評価された前記評価ポイントにおける撮像位置ずれ量の予想値との関係に基づいて撮像レシピである少なくともアドレッシングポイントを含む調整ポイントの位置又は撮像順又は撮像条件又は調整方法を決定する撮像レシピ決定部とを有するレシピ演算部を備えたことを特徴とするＳＥＭ装置又はＳＥＭシステム。
【請求項１４】
走査型電子顕微鏡を備えたＳＥＭ装置又はＳＥＭシステムであって、
試料上における評価ポイントの位置及び該評価ポイント周辺の回路パターンの設計データを格納するデータベースを備え、
該データベースから入力された前記評価ポイントの位置及び前記評価ポイント周辺の回路パターンの設計データに基づいて前記評価ポイントにおける撮像位置ずれ量の許容値を評価する評価ポイント撮像位置ずれ量評価部と、前記データベースから入力された前記評価ポイントの位置及び前記評価ポイント周辺の回路パターンの設計データに基づいて前記回路パターンの設計データ上の任意の領域をアドレッシングポイントとした場合における前記評価ポイントにおける撮像位置ずれ量の予想値を評価するアドレッシング評価部と、前記評価ポイント撮像位置ずれ量評価部において評価された前記評価ポイントにおける撮像位置ずれ量の許容値と前記アドレッシング評価部において評価された前記評価ポイントにおける撮像位置ずれ量の予想値との関係に基づいて計測レシピである少なくとも評価ポイントの位置又は撮像条件又は計測条件を決定する計測レシピ決定部とを有するレシピ演算部を備えたことを特徴とするＳＥＭ装置又はＳＥＭシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料上の任意の評価ポイントを自動で撮像し、該評価ポイントに形成された回路パターンを評価することが可能な走査型電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope：ＳＥＭ）装置又はＳＥＭシステム並びにその方法に関するものであり、具体的には任意の評価ポイントのＳＥＭ画像を取得し、前記評価ポイントにおいて所望の評価（例えばラインパターンの配線幅やラインパターン間のギャップ計測）が可能な撮像レシピ及び計測レシピを、回路パターンの設計データから実ウェーハを用いず、かつ自動で決定する撮像レシピ及び計測レシピ自動生成機能を備えたＳＥＭ装置又はＳＥＭシステムおよびその方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェーハに配線パターンを形成するに際しては、半導体ウェーハ上にレジストと呼ばれる塗布材を塗布し、レジストの上に配線パターンの露光用マスク（レチクル）を重ねてその上から可視光線、紫外線あるいは電子ビームを照射し、レジストを感光することによって配線パターンを形成する方法が採用されている。このようにして得られた配線パターンは照射する可視光線、紫外線あるいは電子ビームの強度や絞りによってパターンの形状が変化するため、高精度な配線パターンを形成するには、パターンの出来栄えを検査する必要がある。この検査には、従来から測長走査型電子顕微鏡（Critical Dimension Scanning Electron Microscope：ＣＤ−ＳＥＭ）が広く用いられている。検査を要する半導体パターン上の危険ポイント（ホットスポット）は、露光シミュレーション等によって検出することができ、前記ホットスポットを評価ポイント（以降、ＥＰと呼ぶ）としてＳＥＭにより観察し、その観察画像からパターンの配線幅などの各種寸法値を計測し、これらの寸法値からパターンの出来栄えを評価している．評価結果はマスクパターンの形状補正や半導体製造プロセス条件にフィードバックされ、高い歩留まりを実現する。
【０００３】
ＥＰを少ない撮像位置ずれ量で、かつ高画質で撮像するため、アドレッシングポイント（以降、ＡＰと呼ぶ）あるいはオートフォーカスポイント（以降、ＡＦと呼ぶ）あるいはオートスティグマポイント（以降、ＡＳＴと呼ぶ）あるいはオートブライトネス・コントラストポイント（以降、ＡＢＣＣと呼ぶ）の一部又は全ての調整ポイントを必要に応じて設定し、それぞれの調整ポイントにおいて、アドレッシング、オートフォーカス調整、オートスティグマ調整、オートブライトネス・コントラスト調整を行った後、ＥＰを撮像する。前記アドレッシングにおける撮像位置のずれ量は、事前に登録テンプレートとして登録された座標既知のＡＰにおけるＳＥＭ画像と、実際の撮像シーケンスにおいて観察されたＳＥＭ画像（実撮像テンプレート）とをマッチングし、前記マッチングのずれ量を撮像の位置ずれ量として補正している。前記評価ポイント（ＥＰ）、調整ポイント（ＡＰ、ＡＦ、ＡＳＴ、ＡＢＣＣ）をまとめて撮像ポイントと呼ぶ。ＥＰの位置、撮像条件、計測条件、ならびにＥＰを撮像するための撮像シーケンスと各調整ポイントの撮像条件、調整方法、ならびに前記登録テンプレートは撮像・計測レシピとして管理され、ＳＥＭは前記撮像・計測レシピに基づき、撮像・計測を行う。
【０００４】
従来、撮像レシピ及び計測レシピの生成はＳＥＭオペレータがマニュアルで行っており、労力と時間を要する作業であった。また、各調整ポイントの決定や登録テンプレートを撮像・計測レシピに登録するためには、実際にウェーハを低倍で撮像する必要があることから、撮像・計測レシピの生成がＳＥＭ装置の稼働率低下の一因となっていた。更に、パターンの微細化・複雑化に伴い、評価を要するＥＰの点数は爆発的に増加し、前記撮像レシピ及び計測レシピのマニュアルによる生成は、労力、生成時間の観点から非現実的になりつつある。
【０００５】
そこで、例えばＧＤＳII形式で記述された半導体の回路パターンの設計データを基にＡＰを決定し、さらに設計データからＡＰにおけるデータを切り出して前記登録テンプレートとして撮像・計測レシピに登録する半導体検査システムが開示されている（特許文献１：特開２００２−３２８０１５号公報）。そこでは、ＡＰの決定ならびに登録テンプレートの登録の目的のみで実ウェーハを撮像する必要がなく、ＳＥＭの稼働率向上が実現する。また、実際の撮像シーケンスにおいてＡＰにおけるＳＥＭ画像（実撮像テンプレート）を取得した際、前記実撮像テンプレートと設計データの登録テンプレートとのマッチングを行い、前記設計データの登録テンプレートの位置に対応するＳＥＭ画像を登録テンプレートとして撮像レシピ及び計測レシピに再登録し、以降、前記再登録したＳＥＭ画像の登録テンプレートをアドレッシング処理に使用する機能を有する。さらに設計データから特徴のあるパターン部分を自動的に検出し、ＡＰとして登録する機能を有する。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３２８０１５号公報
【特許文献２】特開２０００−３４８６５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、撮像・計測レシピの自動生成機能を備えたＳＥＭ装置およびその方法に関するものであり、撮像・計測レシピの自動生成において問題となる次の課題を解決する。
【０００８】
撮像レシピ及び計測レシピは、評価ポイントにおいてユーザの意図する計測を実現できるものでなければならないが、測長種（ＥＰにおいて検査を要する半導体パターン上の危険ポイントとその種類・計測方法。ラインパターンの線幅計測、ラインパターン間のギャップ計測、コンタクトホール径の計測、ＯＰＣ（Optical Proximity Correction：光近接効果補正）形状の計測等）、測長精度、ＥＰ周辺パターンによって、要求されるＥＰ撮像時の位置決め精度、視野、撮像倍率は異なる。従来ＳＥＭ装置に与えられるのはＥＰの座標データのみであり、前記測長種、測長精度、ＥＰ周辺パターンのようなＥＰ毎の変動要因を考慮せずに作成した撮像レシピ及び計測レシピを用いてＥＰを撮像した場合、実際に発生した撮像位置ずれやＥＰにおける不適切な視野あるいは撮像倍率によって要求精度を満たす計測値が得られない場合があった。逆に、ＥＰにおいて過度な撮像位置決め精度を追求したために、ＥＰ周辺の回路パターンに前記位置決め精度を達成するために十分なアドレッシング精度のあるＡＰが存在せず、撮像レシピ及び計測レシピの生成が不可能となる場合があった。このような不具合をＳＥＭオペレータが逐次検証し修正するのでは、検査効率、自動化率が大きく低下してしまう。
【０００９】
本発明の目的は、上記課題を解決すべく、撮像レシピ又は／及び計測レシピを自動かつ高速に生成できるようにして検査効率及び自動化率を向上させたＳＥＭ装置又はＳＥＭシステムにおける撮像レシピ又は／及び計測レシピの生成方法並びにＳＥＭ装置又はＳＥＭシステムを提供することにある。
【００１０】
また、本発明の他の目的は、撮像レシピ又は／及び計測レシピが万が一自動生成に失敗した場合でも、いかに効率よく問題を解析し救済できるようにしたＳＥＭ装置又はＳＥＭシステムにおける撮像レシピ又は／及び計測レシピの生成方法並びにＳＥＭ装置又はＳＥＭシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明は、走査型電子顕微鏡及びレシピ演算部を備えたＳＥＭ装置又はＳＥＭシステムを用いて、試料上に形成されたパターンの撮像ポイントについて撮像する撮像レシピ又は前記パターンの評価ポイントについて計測する計測レシピを生成するレシピ生成方法であって、前記試料上における評価ポイントの位置及び該評価ポイント周辺の回路パターンの設計データを前記レシピ演算部に入力する入力ステップを有し、前記レシピ演算部において、前記入力ステップにおいて入力された前記評価ポイントの位置及び前記評価ポイント周辺の回路パターンの設計データに基づいて前記評価ポイントにおける撮像位置ずれ量の許容値を評価する評価ポイント撮像位置ずれ量評価ステップと、前記入力ステップにおいて入力された前記評価ポイントの位置及び前記評価ポイント周辺の回路パターンの設計データに基づいて前記回路パターンの設計データ上の任意の領域をアドレッシングポイントとした場合における前記評価ポイントにおける撮像位置ずれ量の予想値を評価するアドレッシング評価ステップと、前記評価ポイント撮像位置ずれ量評価ステップにおいて評価された前記評価ポイントにおける撮像位置ずれ量の許容値と前記アドレッシング評価ステップにおいて評価された前記評価ポイントにおける撮像位置ずれ量の予想値との関係に基づいて、前記撮像レシピである少なくともアドレッシングポイントを含む調整ポイントの位置又は撮像順又は撮像条件又は調整方法、又は／及び前記計測レシピである少なくとも評価ポイントの位置又は撮像条件又は計測条件を決定する決定ステップとを含むことを特徴とするＳＥＭ装置又はＳＥＭシステムにおける撮像レシピ又は／及び計測レシピ生成方法である。
【００１２】
また、本発明は、前記アドレッシング評価ステップは、前記アドレッシングポイントにおけるｘ，ｙ方向別のアドレッシング精度を評価し、該評価された前記アドレッシングポイントにおけるｘ，ｙ方向別のアドレッシング精度を基に前記アドレッシングポイントから前記評価ポイントへ視野を移動した際のｘ，ｙ方向別の撮像位置ずれ量の予想値を評価するステップを含むことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、前記評価ポイント撮像位置ずれ量評価ステップは、前記入力ステップにおいて入力された前記評価ポイントの位置及び前記評価ポイント周辺の回路パターンの設計データに基づいて前記評価ポイントにおける少なくとも測長種を推定し、該推定された測長種を基に前記評価ポイントにおけるｘ，ｙ方向別の撮像位置ずれの許容値を推定して評価するステップを含むことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、前記決定ステップは、前記評価ポイント撮像位置ずれ量評価ステップにおいて評価された前記評価ポイントにおける撮像位置ずれ量の許容値と前記アドレッシング評価ステップにおいて評価された前記評価ポイントにおける撮像位置ずれ量の予想値との関係に基づいて前記アドレッシングポイントの決定ルールを変更するステップを含むことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、前記入力ステップは、測長精度、撮像時のスループット、画質の少なくとも一つ以上の組み合わせからなる要求仕様を入力するステップを含み、前記決定ステップにおいて、更に、前記入力された要求仕様に従って、前記撮像レシピである少なくともアドレッシングポイントを含む調整ポイントの位置又は撮像順又は撮像条件又は調整方法、又は前記計測レシピである少なくとも評価ポイントの位置又は撮像条件又は計測条件を決定することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、更に、前記決定ステップにおいて決定された前記調整ポイントの位置、撮像順、撮像条件及び調整方法の内少なくとも一つ以上の組み合わせからなる撮像レシピの情報、又は前記評価ポイントの位置、撮像条件及び計測条件の内少なくとも一つ以上の組み合わせからなる計測レシピの情報を、不具合の有無又は不具合の種類別に分類し、該分類された不具合の有無又は不具合の種類別に前記撮像レシピの情報又は前記計測レシピの情報をＧＵＩ上に表示するステップを含むことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、次のような手段で撮像情報ならびに計測情報を指定する撮像レシピ又は／及び計測レシピを自動生成し、該自動生成されたレシピ又は／及び計測レシピを用いて撮像及び計測を行うことを特徴とする自動撮像・計測機能を備えたＳＥＭ装置又はＳＥＭシステム並びにその方法に関する。
（１）ＥＰの座標データに加え、該ＥＰ周辺の回路パターンの設計データを入力とし、前記ＥＰ座標データと設計データから、ユーザの意図する測長種を推定し、そこから推定要求仕様（具体的には、後述する要求仕様に含まれる情報の任意の組み合わせ。特にＥＰ撮像時のＸ，Ｙ方向別の撮像位置ずれ量の許容値、あるいは前記許容値から逆算されるＡＰにおけるＸ，Ｙ方向別のアドレッシング精度の要求値）を算出し、前記推定要求仕様を満たすような（１ａ）撮像シーケンス（調整ポイント（ＡＰ、ＡＦ、ＡＳＴ、ＡＢＣＣを含む一つ以上の組み合わせからなる）の位置と撮像順）、（１ｂ）各調整ポイントの撮像条件（視野、撮像倍率、加算フレーム数、電子ビーム走査方向、電子ビームの加速電圧、電子ビームのプローブ電流の少なくとも一つを含む）、（１ｃ）各調整ポイントの調整方法（アドレッシングあるいはオートフォーカス調整あるいはオートスティグマ調整あるいはオートブライトネス・コントラスト調整の方式やその処理パラメータ）の任意の組み合わせを決定することを特徴とする。前記項目（１ａ）〜（１ｃ）をあわせて撮像情報と呼ぶ。
（２）前記項目（１）において、要求仕様を満たすような撮像情報の決定が困難な場合、（２ａ）ＥＰの位置、（２ｂ）ＥＰにおける撮像条件（視野、撮像倍率、加算フレーム数、電子ビーム走査方向、電子ビームの加速電圧、電子ビームのプローブ電流の少なくとも一つを含む）、（２ｃ）計測条件（ＥＰ視野内での計測箇所、測長種、測長カーソル配置方法、測長方法・測長パラメータ）の任意の組み合わせを変更して、ユーザの意図する計測を実現することを特徴とする。前記項目（２ａ）〜（２ｃ）をあわせて計測情報と呼ぶ。一例として、前記項目（１）で決定した撮像シーケンスで達成されるＥＰ撮像時の位置決め精度では、計測に必要な領域が視野外になってしまう危険性がある場合、あるいは撮像時に計測に必要な領域が視野外になってしまった場合、計測に必要な領域を視野内とするために要求される測長精度を考慮してＥＰの視野を広げる、あるいは撮像倍率を下げる等の変更を行う。また別の例として、ＥＰ周辺のビームシフト可能範囲にわたって半導体パターンの変化がない場合、あるいは広範囲にわたって類似パターンが反復する場合、そもそもＥＰ周辺に特異的な（アドレッシング可能な）パターンが存在しないためにＡＰを設定することができない。しかし、そのような場合でも、ＥＰにおける計測種に依存して、特定の方向であれば計測座標がずれても、あるいは前記反復パターンに対し何周期分か計測位置がずれても、前記ずれ位置での計測値がマスクパターンの形状補正や半導体製造プロセス条件へのフィードバックに利用できる場合がある。そのような撮像ずれ許容方向、撮像ずれ許容周期、撮像ずれ許容量を推定し、それらの値に基づくＥＰの位置の変更を含む計測情報の変更により計測を成功させることを特徴とする。
（３）撮像・計測レシピを決定する際には、必要に応じてユーザの期待する要求仕様を入力し、これらの要求仕様をなるべく満足するように前記撮像レシピ・計測レシピを決定することが可能であることを特徴とする。本発明においてＳＥＭ装置に指定可能な仕様には、（３ａ）撮像レシピ又は／及び計測レシピで指定される全情報、（３ｂ）ＥＰ撮像時のＸ，Ｙ方向別の撮像位置ずれ量の許容値、ＡＰにおけるＸ，Ｙ方向別のアドレッシング精度の要求値、（３ｃ）測長精度、スループット、画質が含まれる。前記項目（３ａ）〜（３ｃ）の任意の組み合わせを要求仕様と呼び、前記要求仕様に含まれる情報の内、任意の組み合わせをユーザ要求仕様として指定することができる。ユーザによって前記ユーザ要求仕様は異なる可能性があり、一例として、スループットを重視した撮像レシピ・計測レシピを生成したい場合には多少の測長制度精度を犠牲にしても加算フレーム数を減らす等の選択肢がありうる。前述の仕組みはこのようなユーザ要求仕様の変化に対し、柔軟・迅速に対処することが可能である。
（４）前記項目（２）における計測情報の変更により、前記項目（１）において選択しうる撮像情報のバリエーションが増える可能性がある。例えば、あるＥＰの視野に対して良好な計測を行うためのアドレッシング精度要求値を満足するＡＰが存在しなかった場合、ＥＰにおける視野を広げることによってアドレッシング精度への要求値が低くなり、要求を満たすＡＰが設定可能となる場合がある。そのため、前記項目（１）で述べた撮像情報の決定と前記項目（２）で述べた計測情報の決定とをインタラクティブに行うことによって最適化された撮像レシピ又は／及び計測レシピを生成することを特徴とする。
（５）前記項目（１）〜（４）に記した方法により生成した各ＥＰに対する撮像レシピ又は／及び計測レシピの内容をＧＵＩ上に表示し、不具合がある場合はユーザに撮像レシピ又は／及び計測レシピの修正（ＥＰでの計測が不可能な場合はＥＰの削除あるいはＥＰ座標の変更も含む）を促すことを特徴とする。また、撮像レシピ又は／及び計測レシピの解析及び修正の効率化を図るため、前記撮像レシピ又は／及び計測レシピの内容のＧＵＩ表示は、（ａ）要求仕様あるいは推定要求仕様あるいはユーザ要求仕様を満たすか否か、（ｂ）前記仕様を満たさない場合は、その不具合の内容別、（ｃ）ＥＰの撮像条件を変更したか否か、等の任意の観点から撮像レシピ又は／及び計測レシピを分類し、選択的にＧＵＩ上に表示可能であることを特徴とする。
（６）撮像レシピ又は／及び計測レシピの生成ルール、生成された撮像レシピ又は／及び計測レシピ、要求仕様、推定要求仕様、ユーザ要求仕様、実際の撮像シーケンスによって撮像した画像、計測結果、撮像あるいは計測の成否の少なくとも一つ以上の組み合わせを関連付けてデータベースで管理し、一つあるいは複数台のＳＥＭ装置で撮像・計測レシピをネットワーク等で共有可能なことを特徴とする。また、前記データベースを基に必要に応じて撮像レシピ又は／及び計測レシピの生成ルールを変更可能なことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ＳＥＭに関する特別な知識を必要とせず、誰でも直ぐに高精度な撮像レシピ又は／及び計測レシピをウェーハレスかつ自動で生成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明に係る撮像情報又は／及び計測情報を指定する撮像レシピ又は／及び計測レシピを自動生成し、該撮像レシピ又は／及び計測レシピを用いて撮像を行う自動撮像及び計測機能を備えたＳＥＭ装置（ＳＥＭシステム）並びにその方法の実施の形態について図１乃至図９を用いて説明する。
１．システム構成（データベース管理及び共有）
本発明に係る撮像情報又は／及び計測情報を指定する撮像レシピ又は／及び計測レシピを自動生成し、該撮像レシピ又は／及び計測レシピを用いて撮像を行う自動撮像及び計測機能を備えたＳＥＭ装置（ＳＥＭシステム）の構成の一実施の形態について図１（ａ）（ｂ）を用いて説明する。
【００２０】
図１（ａ）において８０１はマスクパターン設計装置、８０２はマスク描画装置、８０３はマスクパターンの露光・現像装置、８０４はエッチング装置、８０５および８０７はＳＥＭ装置、８０６および８０８はそれぞれ前記ＳＥＭ装置を制御するＳＥＭ制御装置、８０９はＥＤＡ（Electronic Design Automation）ツールサーバ、８１０はデータベースサーバ、８１１はデータベースを保存するストレージ、８１２は画像処理・撮像・計測レシピ作成演算装置、８１３は撮像・計測レシピサーバ、８１４は生成したパターン形状の評価ツールサーバ（例えば評価パターンのＳＥＭ画像データと設計データとの形状比較等を行う）であり、これらはネットワーク８１５を介して情報の送受信が可能である。ＥＤＡツールサーバ８０９には、露光シミュレーション等によって検査を要する半導体パターン上の危険ポイント（ホットスポット）を検出する機能が搭載される。そのためＥＰの位置はＥＤＡツールサーバ８０９を用いて決定され、データベース８１１を接続したデータベースサーバ８１０によって管理される。このようにデータベースサーバ８１０はＥＰの位置及び設計データ等を管理し、ネットワーク８１５を介して処理端末１４０に送信することによって入力可能に構成される。さらに、データベースサーバ８１０にはデータベース８１１が接続されており、（ａ−１）撮像レシピ及び計測レシピ、（ｂ−１）撮像レシピ及び計測レシピ生成ルール、（ｃ−１）要求仕様、（ｄ−１）撮像した画像、（ｅ−１）計測結果、（ｆ−１）撮像・計測成否結果の一部または全てを、品種、製造工程、日時、データ取得装置とリンクさせて保存し、また参照することが可能である。また、同図においては例えば二台のＳＥＭ装置８０５、８０７がネットワーク８１５に接続されているが、本発明においては、任意の複数台のＳＥＭ装置において撮像レシピ及び計測レシピをデータベースサーバ８１０あるいは撮像・計測レシピサーバ８１３により共有することが可能であり、一回の撮像レシピ及び計測レシピ作成によって前記複数台のＳＥＭ装置８０５、８０７、・・・を稼動させることができる。また複数台のＳＥＭ装置８０５、８０７、・・・でデータベースを共有することにより、過去の前記撮像あるいは処理の成否結果の蓄積も早く、これを参照することにより良好な撮像レシピ及び計測レシピの生成の一助となる。
【００２１】
図１（ｂ）は他の実施の形態として図１（ａ）における８０６、８０８、８０９、８１０、８１２〜８１４を一つの装置８１６に統合したものである。本実施の形態のように任意の機能を任意の複数台の装置に分割、あるいは統合して処理させることが可能である。
２．ＳＥＭ
本発明に係るＳＥＭ装置（ＳＥＭ制御装置８０６、８０８またはＳＥＭ制御用統合サーバ＆演算装置８１６も含む）８０５、８０７、・・・の一実施の形態について図２乃至図４を用いて説明する。
２．１．ＳＥＭ構成要素
図２は本発明において試料の二次電子像（Secondary Electron：ＳＥ像）あるいは反射電子像（Backscattered Electron：ＢＳＥ像）を取得する走査型電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope：ＳＥＭ）の構成概要のブロック図を示す。また、ＳＥ像とＢＳＥ像を総称してＳＥＭ画像と呼ぶ。また、ここで取得される画像は測定対象を垂直方向から電子ビームを照射して得られたトップダウン画像、あるいは任意の傾斜角方向から電子ビームを照射して得られたチルト画像の一部または全てを含む。
【００２２】
電子銃１０３は電子線（一次電子）１０４を発生し、該発生した電子線（一次電子）１０４はコンデンサレンズ１０５により収束される。そして、ステージ１１７上におかれた試料である半導体ウェーハ１０１上の任意の位置において電子線が焦点を結んで照射されるように、偏向器１０６および対物レンズ１０８により電子線１０４の照射位置と絞りとが制御される。電子線を照射された半導体ウェーハ１０１からは、２次電子と反射電子が放出され、ＥｘＢ偏向器１０７によって照射電子線の軌道と分離された２次電子は２次電子検出器１０９により検出される。一方、反射電子は反射電子検出器１１０及び１１１により検出される。反射電子検出器１１０と１１１とは互いに異なる方向に設置されている。２次電子検出器１０９および反射電子検出器１１０および１１１で検出された２次電子および反射電子はＡ／Ｄ変換機１１２、１１３、１１４でデジタル信号に変換され、画像メモリ１３２に格納され、ＣＰＵ１３１で目的に応じた画像処理等が行われる。ＣＰＵ１３１は、更に、図２に示すように、機能的に、図５及び図６に示す計測情報決定ステップＳ４５を実行する計測情報決定部１３１ａと、撮像情報決定ステップＳ４６を実行する撮像情報決定部１３１ｂと、前記計測情報決定部１３１ａで決定された計測情報を基に計測レシピを生成し、撮像情報決定部１３１ｂで決定された撮像情報を基に撮像レシピを生成する撮像レシピ及び計測レシピの生成部１３１ｃと、該撮像レシピ及び計測レシピの生成部１３１ｃで生成された撮像レシピ及び計測レシピに従ってＳＥＭ装置に対して撮像制御並びに計測処理を実行する撮像レシピ及び計測レシピに基く処理及び制御部１３１ｄとを備えて構成される。計測情報決定部１３１ａ及び撮像情報決定部１３１ｂには、図６に示すように、ＥＰの座標データに加え、該ＥＰ周辺の回路パターンの設計データが入力され、さらにユーザ要求仕様や予めシステム内に設定された（組み込まれた）情報のデフォルト値が入力されるように構成される。
【００２３】
図３には、半導体ウェーハ上に電子線を走査して照射した際、半導体ウェーハ上から放出される電子の信号量を画像化する方法を示す。電子線は、例えば図３（ａ）に示すようにｘ，ｙ方向に２０１〜２０３又は２０４〜２０６のように走査して照射される。電子線の偏向方向を変更することによって走査方向を変化させることが可能である。ｘ方向に走査された電子線２０１〜２０３が照射された半導体ウェーハ上の場所をそれぞれＧ１〜Ｇ３で示す。同様にｙ方向に走査された電子線２０４〜２０６が照射された半導体ウェーハ上の場所をそれぞれＧ４〜Ｇ６で示す。前記Ｇ１〜Ｇ６において放出された電子の信号量は、それぞれ図３（ｂ）内に示した画像２０９における画素Ｈ１〜Ｈ６の明度値になる（Ｇ、Ｈにおける添字１〜６は互いに対応する）。２０８は画像上のｘ，ｙ方向を示す座標系である。このように視野内を電子線で走査することにより、画像フレーム２０９を得ることができる。また実際には同じ要領で前記視野内を電子線で何回か走査し、得られる画像フレームを加算平均することにより、高Ｓ／Ｎな画像を得ることができる。加算フレーム数は任意に設定可能である。
【００２４】
図２中の処理端末１４０を含めた処理・制御部（レシピ演算部）１３０（ＳＥＭ制御装置８０６、８０８を含む場合もある。）（８１２又は８１６）等はコンピュータシステムであり、撮像レシピ及び計測レシピを基に撮像ポイントを撮像するため、ステージコントローラ１１９や偏向制御部（非点補正コイル制御部も含む）１２０や対物レンズ制御部１２１に対して制御信号を送る、あるいは半導体ウェーハ１０１上の任意の撮像ポイントにおける撮像画像に対し各種画像処理を行う等の処理・制御を行う。ここで撮像ポイントとは、アドレッシングポイント（以降、ＡＰと呼ぶ）、オートフォーカスポイント（以降、ＡＦと呼ぶ）、オートスティグマポイント（以降、ＡＳＴと呼ぶ）、オートブライトネス・コントラストポイント（以降、ＡＢＣＣと呼ぶ）、評価ポイント（以降、ＥＰと呼ぶ）の一部または全てを含む。また、処理・制御部（レシピ演算部）１３０（８１２又は８１６）等は処理端末１４０（ディスプレイ、キーボード、マウス等の入出力手段を備える）と接続されており、ユーザに対して画像等を表示する、あるいはユーザからの入力を受け付けるＧＵＩ（Graphic User Interface）を備える。ＸＹステージ１１７は、半導体ウェーハ１０１を移動させ、前記半導体ウェーハの任意の位置の画像撮像を可能にしている。ＸＹステージ１１７により撮像位置を変更することをステージシフト、例えば偏向器（非点補正コイルも含む）１０６により電子線を偏向することにより観察位置を変更することをビームシフトと呼ぶ。一般にステージシフトは可動範囲は広いが撮像位置の位置決め精度が低く、逆にビームシフトは可動範囲が狭いが撮像位置の位置決め精度が高いという性質がある。
【００２５】
なお、図２では反射電子像の検出器を２つ備えた実施の形態を示したが、前記反射電子像の検出器の数を減らすことも、あるいは増やすことも可能である。
【００２６】
前記コンピュータシステム（処理・制御部）１３０（８１２又は８１６）等は、後述する方法により撮像レシピ及び計測レシピを生成し、該生成された撮像レシピ及び計測レシピに基づきＳＥＭ装置を制御することによりＥＰの撮像及び計測を行う。これらの処理・制御の一部又は全ては図１（ａ）に示すように異なる複数台の処理端末に割り振って処理・制御することも可能である。詳細について図１を用いて説明した。また、１２３（８１１）はコンピュータシステム１３０（８１２又は８１６）における撮像レシピ及び計測レシピの生成の入力となる観察位置の座標やウェーハ１０１上に形成される半導体回路パターンの設計レイアウト情報（以降、設計データと呼ぶ）を格納したデータベースである。また、該データベース１２３には計測結果やコンピュータシステム１３０において生成した撮像レシピ及び計測レシピを保存し、共有することも可能である。
【００２７】
図２に示すＳＥＭ装置８０５、８０７を用いて測定対象を任意の傾斜角方向から観察したチルト画像を得る方法としては（１）電子光学系より照射する電子線を偏向し、電子線の照射角度を傾斜させて傾斜画像を撮像する方式（例えば特許文献２：特開２０００−３４８６５８号公報に記載されている。）、（２）半導体ウェーハを移動させるステージ１１７自体を傾斜させる方式（図２においてはチルト角１１８でステージが傾斜している）、（３）電子光学系自体を機械的に傾斜させる方式等がある。
２．２．ＳＥＭ撮像シーケンス
図４（ａ）には任意の評価ポイント（以降、ＥＰと呼ぶ）を観察するための代表的な撮像シーケンスを示す。
【００２８】
まず、図４（ａ）のステップＳ３１において試料である半導体ウェーハをＳＥＭ装置のステージ１１７上に取り付ける。ステップＳ３２において光学顕微鏡等でウェーハ上のグローバルアライメントマークを観察することにより、ウェーハの原点ずれやウェーハの回転を補正する。
【００２９】
ステップＳ３３において、処理・制御部１３０等の制御及び処理に基づいて、ステージ１１７を移動して、撮像位置をＡＰに移動して撮像し、アドレッシングのパラメータを求め、該求められたパラメータに基づいてアドレッシングを行う。ここでアドレッシングについて説明を加えておく。ＥＰを観察する場合、ステージシフトにより直接ＥＰを観察しようとすると、ステージの位置決め精度により、大きく撮像ポイントがすれてしまう危険性がある。そこで、処理・制御部１３０等は、一旦位置決め用として予め撮像ポイントの座標値とテンプレート（撮像ポイントのパターン。データ形式はＳＥＭ画像でも設計データでもよい）とが与えられたＡＰを、ステージコントローラ１１９を介するステージ１１７への制御に基づいてステージシフトをさせることにより観察する。前記テンプレートはデータベース１２３又は撮像・計測レシピサーバ８１３の撮像・計測レシピに登録されているので、以降、登録テンプレートと呼ぶ。ＡＰはＥＰの周辺領域（ビームシフトにより移動可能な範囲）から選択する。また、ＡＰはＥＰに対して一般に低倍視野であるため、多少の撮像位置のずれに対しても、登録テンプレート内のパターンが全て視野外となる危険性は低い。そこで、例えば処理・制御部１３０等は、ＡＰの登録テンプレートと、実際に撮像されたＡＰのＳＥＭ像（実撮像テンプレート）とをマッチングすることにより、ＡＰにおける撮像ポイントの位置ずれ量を推定することができる。そして、処理・制御部１３０は、ＡＰ、ＥＰの座標値は既知なので、ＡＰ−ＥＰ間の相対変位ベクトルを求めることができ、かつＡＰにおける撮像ポイントの位置ずれ量も前述のマッチングにより推定できるため、前記相対変位量から前記位置ずれ量を差し引くことにより、実際に移動すべきＡＰ撮像位置からＥＰまでの相対変位ベクトルが分かる。その結果、処理・制御部１３０等は、ＳＥＭ装置における偏向制御部１２０を介して偏向器１０６への制御に基づいて、前記相対変位ベクトル分だけ、位置決め精度の高いビームシフトによって移動させることにより、高い座標精度でＥＰを撮像することが可能となる。
【００３０】
登録されるＡＰは、（１）ＥＰからビームシフトにより移動可能な距離に存在するパターンであり、かつＥＰにおける電子線照射による試料上へ汚染物質の付着（コンタミネーション）を抑えるためＡＰ撮像時の範囲（Field of view：ＦＯＶ）にＥＰ撮像時のＦＯＶを含まないことを条件とする場合もある、（２）パターン形状あるいは明度パターンが特徴的であり、登録テンプレートと実撮像テンプレートとのマッチングが行い易く、誤マッチングを起こし難い等の条件を満たしていることが望ましい。
【００３１】
次にステップＳ３４において、処理・制御部１３０の制御及び処理に基づいて、ビームシフトにより撮像位置をＡＦに移動して撮像し、処理・制御部１３０等はオートフォーカス調整のパラメータを求め、該求められたパラメータに基づいてＳＥＭ装置における例えば対物レンズ制御部１２１を介して対物レンジ１０８を制御することによりオートフォーカス調整を行う。
【００３２】
登録されるＡＦは、（１）ＡＰからビームシフトにより移動可能な距離に存在するパターンであり、かつＥＰでのコンタミネーションを抑えるためＡＦのＦＯＶにＥＰのＦＯＶは含まない、（２）フォーカスずれに起因する像のぼけを検出し易いパターン形状である等の条件を満たしていることが望ましい。また、図４（ａ）のフロー図では、ＥＰを鮮明に撮像するためのオートフォーカス処理がステップＳ３４において行われているが、同様にＡＰを鮮明に撮像するためのＡＦを、ステップＳ３３の前に設定して前記ＡＦを用いたオートフォーカス処理をＡＰ撮像前に行う等のバリエーションがありうる（後述するＡＳＴ、ＡＢＣＣに関しても同様）。
【００３３】
次にステップＳ３５において、処理・制御部１３０の制御及び処理に基づいて、ビームシフトにより撮像位置をＡＳＴに移動して撮像し、処理・制御部１３０等はオートスティグマ調整（非点収差補正）のパラメータを求め、該求められたパラメータに基づいてＳＥＭ装置における偏向制御部１２０に含まれる非点補正コイル制御部及び対物レンズ制御部１２１を介して非点補正コイル（図示せず）及び対物レンズ１０８を制御してオートスティグマ調整を行う。
【００３４】
登録されるＡＳＴは、（１）ＡＰからビームシフトにより移動可能な距離に存在するパターンであり、かつＥＰでのコンタミネーションを抑えるためＡＳＴのＦＯＶにＥＰのＦＯＶは含まない、（２）非点収差に起因する像のぼけを検出し易いパターン形状である等の条件を満たしていることが望ましい。
【００３５】
次にステップＳ３６において、処理・制御部１３０の制御及び処理に基づいて、ビームシフトにより撮像位置をＡＢＣＣに移動して撮像し、処理・制御部１３０等はブライトネス・コントラスト調整のパラメータを求め、該求められたパラメータに基づいてＳＥＭ装置に対してオートブライトネス・コントラスト調整を行う（ＥＰ撮像時に適切な明度値及びコントラストをもつ鮮明な画像を取得するため、例えば二次電子検出器１０９におけるフォトマル（光電子増倍管）の電圧値等のパラメータを調整することよって、例えば画像信号の最も高い部分と最も低い部分とがフルコントラストあるいはそれに近いコントラストになるように調整する）。
【００３６】
登録されるＡＢＣＣは、（１）ＡＰからビームシフトにより移動可能な距離に存在するパターンであり、かつＥＰでのコンタミネーションを抑えるためＡＢＣＣのＦＯＶにＥＰのＦＯＶは含まない、（２）ＡＢＣＣにおいて調整したパラメータを用いてＥＰにおける画像のブライトネスやコントラストが良好であるために、ＡＢＣＣは前記ＥＰにおけるパターンに類似したパターンである等の条件を満たしていることが望ましい。
【００３７】
最後にステップＳ３７においてビームシフトにより撮像ポイントをＥＰに移動して撮像し、ＳＥＭ装置は設定された計測条件でパターンの測長等を行う。
【００３８】
図４（ｂ）にＥＰからのビームシフト可能領域３０８上におけるＥＰ３０９、ＡＰ３１０、ＡＦ３１１、ＡＳＴ３１２、ＡＢＣＣ３１３のテンプレート位置の一例を点線枠で図示する。なお、前述したステップＳ３３、Ｓ３４、Ｓ３５、Ｓ３６は場合によって一部あるいは全てが省略される、あるいはステップＳ３３、Ｓ３４、Ｓ３５、Ｓ３６の順番が任意に入れ替わる、あるいはＡＰ、ＡＦ、ＡＳＴ、ＡＢＣＣの座標で重複するものがある（例えばオートフォーカス、オートスティグマを同一箇所で行う）等のバリエーションがありうる。
【００３９】
撮像レシピ及び計測レシピには、（１）計測情報、（２）撮像情報、及び（３）登録テンプレート（特にアドレッシングのためのＡＰに関するテンプレート、計測位置特定のためのＥＰに関するテンプレート等）が含まれる。
【００４０】
前記計測情報は、（１ａ）ＥＰの位置、（１ｂ）ＥＰの撮像条件（視野、撮像倍率、加算フレーム数、電子ビーム走査方向、電子ビームの加速電圧やプローブ電流等）、及び（１ｃ）ＥＰの計測条件（ＥＰ視野内での計測箇所、測長種、測長カーソル配置方法、測長方法・測長パラメータ）の３項目の情報をまとめて称する。
【００４１】
また、前記撮像情報は、（２ａ）撮像シーケンス（各調整ポイント（ＡＰ、ＡＦ、ＡＳＴ、ＡＢＣＣ）の位置、各調整ポイントの撮像順）、（２ｂ）各調整ポイントの撮像条件、及び（２ｃ）各調整ポイントの調整方法（アドレッシングあるいはオートフォーカス調整あるいはオートスティグマ調整あるいはオートブライトネス・コントラスト調整の方式やその処理パラメータ）をまとめて称する。
【００４２】
また、評価ポイント（ＥＰ）と、調整ポイント（ＡＰ、ＡＦ、ＡＳＴ、ＡＢＣＣ）とをまとめて撮像ポイントと称する。
３．撮像レシピ及び計測レシピの自動生成
レシピ生成時間の短縮およびオペレータの負担軽減を図るには自動化率の向上が不可欠であり、そのために本発明は、オペレータがマニュアル生成した撮像レシピ又は計測レシピと同等あるいはそれ以上の性能をもつ撮像レシピ及び計測レシピを自動かつ高速に生成できる撮像レシピ及び計測レシピの自動生成方法及びその装置（システム）である。さらに、本発明は、多くのケースにおいて良好な撮像レシピ及び計測レシピを生成するために、先に定義した計測情報に含まれるその他の情報や前記撮像情報、更には測長精度、スループット、画質等に対する要求仕様も総合的に加味したことにある。
３．１．概要
本発明に係る処理・制御部１３０又は画像処理・撮像・計測レシピ作成演算装置８１２、８１６等において撮像レシピ及び計測レシピを自動生成する処理フローの概要について図５を用いて説明する。まず、ＥＰの位置と半導体回路パターンの設計データを例えば処理・制御部１３０又は画像処理・撮像・計測レシピ作成演算装置８１２、８１６等に入力してデータベース１２３又はデータベースサーバ８１０、８１６に入力してデータベース８１１に格納する（それぞれステップＳ４１、Ｓ４２）。そして、本発明は、ステップＳ４６において、入力した前記ＥＰの位置および設計データに加え、ステップＳ４５から得られる他の計測情報（例えば、ＥＰ位置・視野及びそこから求まるアドレシング精度の要求値）も用いて撮像情報（（２ａ）撮像シーケンス、（２ｂ）各調整ポイントの撮像条件、及び（２ｃ）各調整ポイントの調整方法）を決定する。また、本発明は、ステップＳ４５において、そこで用いられる計測情報もユーザが与えるだけでなく、入力されたＥＰにおける設計データを基に推定することを特徴とする。例えば、ステップＳ４５において、計測情報の一つである測長種を設計データから推定し、前記側長種を基に前記ＥＰでの計測に要求されるＸ，Ｙ方向別のＥＰ撮像位置ずれ量の許容値を算出し、さらに前記許容値から逆算されるＡＰにおけるＸ，Ｙ方向別のアドレッシング精度の要求値を算出してステップＳ４６へ提供することによって、ステップＳ４６において前記アドレッシング精度の要求値を満たすＡＰを決定することができる。
【００４３】
また、本発明は、ステップＳ４５において、逆に、入力した前記ＥＰの位置および設計データに加え、ステップＳ４６から得られる撮像情報（例えばＡＰ及びそこから求まるＥＰ撮像位置ずれ量の予想値（推定値））を基に計測情報（（１ａ）ＥＰの位置、（１ｂ）ＥＰの撮像条件、及び（１ｃ）ＥＰの計測条件）を決定することを特徴とする。例えば、ステップＳ４６において、撮像情報の一つであるＡＰの候補から、ＡＰにおけるＸ，Ｙ方向別のアドレッシング精度の予想値（推定値）を算出し、前記予想値を基にＥＰでのＸ，Ｙ方向別のＥＰ撮像位置ずれ量の予想値（推定値）を算出してステップＳ４５に提供することによって、ステップＳ４５において前記ＥＰ撮像位置ずれ量の予想値（推定値）に対しても計測が成功するように計測条件の変更（ＥＰの視野を広げる等）を行うことができる。
【００４４】
ステップＳ４５における計測情報の変更により、ステップＳ４６において選択しうる撮像情報のバリエーションが増える可能性がある。例えばステップＳ４５において前述の実施例のようにＥＰの視野を広げることによってアドレッシング精度の要求値が低くなり、ステップＳ４６において前記要求値を満たすＡＰ候補が増える等の場合である。逆にステップＳ４６において非常にアドレッシング精度の高いＡＰが選択されたことにより、ステップＳ４５においてＥＰの視野を狭めて（倍率を上げて）、画像の分解能を上げることによって計測精度を向上させる等の場合がある。このように、処理・制御部１３０又は画像処理・撮像・計測レシピ作成演算装置８１２、８１６等はステップＳ４５、Ｓ４６を繰り返し行い、相互に最適化して良好な撮像レシピ及び計測レシピを生成し、該生成された撮像レシピ及び計測レシピをデータベース１２３又はデータベースサーバ８１０又は撮像・計測レシピサーバ８１３に格納することを特徴とする（ステップＳ４７）。
【００４５】
このように、処理・制御部１３０又は画像処理・撮像・計測レシピ作成演算装置８１２、８１６等において、撮像レシピ及び計測レシピが生成されてデータベース１２３又はデータベースサーバ８１０又は撮像・計測レシピサーバ８１３に格納されると、所望のＳＥＭ装置８０５、８０７はウェーハを投入し（ステップＳ４９）、前記格納された撮像レシピ及び計測レシピに基づきＥＰの撮像ならびに計測を行う（ステップＳ５０）。即ち、レシピ実行時には、撮像レシピや計測レシピを、ＳＥＭ制御装置８０６、８０８や形状評価ツールサーバ８１４で読み込み、実行することになる。
３．２．詳細
前述の図５を用いた説明を補足する形で、図６を用いて本発明の処理フロー詳細を説明する（図５は図６を簡略化して示したもの）。
【００４６】
ステップＳ４５、Ｓ４６における計測情報、撮像情報の決定において、ユーザ仕様要求として、（ａ−２）撮像レシピ及び計測レシピで指定される情報の一部または全て、（ｂ−２）ＥＰ撮像時のＸ，Ｙ方向別の撮像位置ずれ量の許容値、（ｃ−２）ＡＰにおけるＸ，Ｙ方向別のアドレッシング精度の要求値、（ｄ−２）測長精度、スループット、画質に対する要求値の一部または全てについて、例えば処理・制御部１３０又は画像処理・撮像・計測レシピ作成演算装置８１２、８１６に接続された処理端末の例えば図９に示すＧＵＩ９００を用いて入力し（ステップＳ４３）、例えば処理・制御部１３０又は画像処理・撮像・計測レシピ作成演算装置８１２、８１６等は、前記入力されたユーザ仕様要求を基に計測情報、撮像情報を決定することができる。また、前記（ａ−２）〜（ｄ−２）の一部または全ての情報として、システムに予め組み込まれた前記情報のデフォルト値を選択して入力することもできる（ステップＳ４４）。前記デフォルト値は、例えば検査対象ウェーハの品種、工程別に複数種類用意することができる。
【００４７】
ステップＳ４５における計測情報の決定（Ｓ４５２）においては、設計データを用いたＥＰおよびＥＰ周辺パターンの解析が含まれる（ステップＳ４５１）。ステップＳ４５１における前記パターン解析には、ＥＰ計測条件やＸ，Ｙ方向別のＥＰ撮像位置ずれ量の許容値を算出するため、ＥＰにおける測長種（具体的な説明は図７を用いて後述）やＥＰ周囲のパターン形状の連続性や反復性（具体的な説明は図８を用いて後述）を推定する。前記測長種とは、検査を要する半導体パターン上の危険ポイントの種類・計測方法のことであり、図７を用いて具体例に説明する。
【００４８】
ステップＳ４６における撮像情報の決定（Ｓ４６２）においては、ＥＰからのビームシフト可能範囲のパターン解析が含まれる（ステップＳ４６１）。ステップＳ４６１における前記パターン解析には、各種調整ポイント（ＡＰ、ＡＦ、ＡＳＴ、ＡＢＣＣ）選択のため、前記ビームシフト可能範囲内の設計データから任意の領域が各種調整ポイントとして選択された際の適正度を評価する処理や、例えば選択されたＡＰに対し、前記ＡＰ内に含まれるパターンからアドレッシング精度を推定する処理等が含まれる。
【００４９】
また、例えば処理・制御部１３０又は画像処理・撮像・計測レシピ作成演算装置８１２、８１６等は、ステップＳ４７において生成された撮像レシピ及び計測レシピに対し、要求仕様あるいは推定要求仕様あるいはユーザ要求仕様を満たすか否か、あるいは撮像・計測が失敗する危険性を事前に評価し（ステップＳ４８）、不具合がある場合はＧＵＩ等でユーザに見直しを促すことが可能である（ステップＳ４８１）。
【００５０】
以上、例えば処理・制御部１３０又は画像処理・撮像・計測レシピ作成演算装置８１２、８１６等において撮像レシピ及び計測レシピが生成されてデータベース１２３又はデータベースサーバ８１０又は撮像・計測レシピサーバ８１３に格納されると、所望のＳＥＭ装置を用いて前記生成された撮像レシピ及び計測レシピに基づき実際のウェーハに対し、撮像及び計測が行われてデータベース１２３又は８１１に格納される（ステップＳ５０）。処理・制御部１３０又は画像処理・撮像・計測レシピ作成演算装置８１２、８１６等は、撮像及び計測ステップＳ５０において、撮像（ステップＳ５０１）、計測（ステップＳ５０３）毎に処理の成功／失敗判定を行い（それぞれステップＳ５０２、Ｓ５０４）、（ａ−１）撮像レシピ及び計測レシピ、（ｂ−１）撮像レシピ及び計測レシピの生成ルール、（ｃ−１）要求仕様、（ｄ−１）撮像した画像、（ｅ−１）計測結果、（ｆ−１）撮像・計測成否結果の一部または全てを、データベース１２３又は８１１に格納して管理する。処理・制御部１３０又は画像処理・撮像・計測レシピ作成演算装置８１２、８１６等は、さらに、対策（プロセス制御等）・選択ルール最適化ステップＳ５１において、前記データベース１２３又は８１１を基に、撮像・計測に成功したサンプルにおける計測結果の解析を行い（ステップＳ５１３）、必要に応じてマスクパターン設計装置８０１及びマスク描画装置８０２によるマスクパターンの形状補正や半導体製造装置８０３〜８０４の半導体製造プロセス条件にフィードバックされ、高い歩留まりを実現する（ステップＳ５１４）。一方、処理・制御部１３０又は画像処理・撮像・計測レシピ作成演算装置８１２、８１６等は、前記ステップＳ５１において、前記データベース１２３又は８１１を基に、特に撮像・計測に失敗したサンプルにおける撮像・計測レシピ及び撮像・計測結果の解析を行い（ステップＳ５１２）、前記解析結果を基に必要に応じて計測情報及び撮像情報決定ルールの変更を行い、前記ルールの高精度化を実現する（ステップＳ５２）。
３．２．１．測長種
前記測長種について図７を用いて説明する。なお、６００は図７におけるＸ−Ｙ座標系を示す。図７において６０１、６０６、６１０、６１４、６２０、６２３、６２７、６３１はＥＰの視野内のパターンを示している。測長種の例として、図７（ａ）はラインパターン６０２の線幅計測、図７（ｂ）はラインパターン６０７−６０８間のギャップ計測、図７（ｃ）はラインパターン６１１のエンドキャップとラインパターン６１２間のギャップ計測、図７（ｄ）（ｅ）はそれぞれコンタクトホール６１５、６２１の直径計測、図７（ｆ）はパターン６２４の長軸長／短軸長計測、図７（ｇ）はラインパターン６２８−６２９間の距離計測、図７（ｈ）はパターン６３２の形状計測（特に点線枠６３３で示したコーナ部の形状）であると推測される。図７内において点線枠と矢印のセット６０３、６０９、６１３、６１６〜６１９、６２２、６２５、６２６、６３０は測長カーソルと測長箇所を示している。例えば図７（ａ）においては、測長カーソルをラインパターンの両エッジ付近に設定して、図中Ａ−Ｂ間のＳＥＭ信号プロファイル６０４において左右のホワイトバンドのピーク位置６０５を検出し、その間を線幅として計測する。本実施例はＳＥＭ信号プロファイル６０４のピーク間を線幅としているが、プロファイルにおいてどの場所とどの場所の間隔を線幅として計測するかはバリエーションがありうる（例えば左右のホワイトバンドにおいてピークの明度値と下地の明度値に対しＸ％の明度値となる位置を求め、その間を計測する等）。また、前記ＳＥＭ信号プロファイル６０４はＳ／Ｎを高めるため、例えば測長カーソルの範囲分（６３７）だけｙ方向にＳＥＭ信号を加算平均したプロファイルを用いることが可能である。
【００５１】
図７（ｄ）においては、平均的なホール径を計測するために、例えばホール周囲に何箇所か測長カーソルを配置し（図７（ｄ）の実施例では６１６〜６１９の四箇所）、計測した直径の平均を計算する等の処理を行う。図７（ｅ）のように一箇所の直径計測値６２２をホール径の代表値とすることもできる。
【００５２】
図７（ｈ）においては、二次元的なパターン輪郭形状の出来栄え評価を行うため、図７（ｉ）に示した領域６３３の拡大図においてＳＥＭ画像上のパターン６３４と前記ＳＥＭ画像上のパターンにオーバーレイ表示した設計データ６３５との間の密な形状ギャップ６３６を求めている。
【００５３】
このような測長種の推定を行うことにより、計測部位ならびに計測に要する領域が推定可能となり、計測条件やＸ，Ｙ方向別のＥＰ撮像位置ずれ量の許容値の推定が可能となる。例えば図７（ｂ）において指定した視野６０６に対して、ｙ方向の大きな撮像位置ずれにより実際に撮像された視野が太枠６３８であったとしても、ラインパターン６０７、６０８が下方に延長している場合、ラインパターン６０７−６０８間のギャップ計測は可能である。勿論、指定されたＥＰ中心付近のポイント６０９での計測が行われることが望ましいが、同ポイントへのアドレッシングを実現する良好なＡＰが存在しない場合は、計測情報の仕様を妥協して前述のような視野ずれを許容することが考えられる。一方、図７（ｂ）において指定した視野６０６に対して、ｘ方向の大きな撮像位置ずれにより実際に撮像された視野が太枠６３９であった場合、ラインパターン６０７は視野外であり、ラインパターン間のギャップ計測という測長種に対し計測を成功させることは不可能となってしまうため許容できない撮像ずれである。また、図７（ｃ）において指定した視野６１０に対して、実際に撮像された視野が太枠６４０であった場合、計測したいラインパターン６１１のエンドキャップとラインパターン６１２間のギャップである矢印６１３は辛うじて視野内に含まれているものの、測長カーソルの配置や、Ｓ／Ｎ向上のための測長カーソル内でのＳＥＭ信号プロファイル平均化等の処理を考えたとき、計測部位周囲のパターンが大きく欠けているために計測に失敗する危険性が高い。このような幾つかの観点から、測長種の推定によりＸ，Ｙ方向別のＥＰ撮像位置ずれ量の許容値の推定が可能となる。
３．２．２．撮像レシピ及び計測レシピの生成
図８を用いて、本発明により実現される撮像レシピ及び計測レシピの生成についての実施例について説明する。なお、７０１は図８におけるＸ−Ｙ座標系を示す。
【００５４】
図８（ａ）は代表的な撮像シーケンスを示している。ビームシフトによるＥＰ７０３への視野移動が可能な領域７０２内であり、かつＸ，Ｙ両方向に対し特異的なパターン（テンプレートマッチングによってＸ，Ｙ両方向に対して位置座標が特定できるパターン）であるＡＰ７０４にステージシフトにより視野を移動し、前記ＡＰ７０４にてアドレッシングを行った後、ステージシフトによるＸ，Ｙ方向の撮像位置ずれ量を補正するようにビームシフトにより視野をＥＰ７０３に移動し、前記ＥＰ７０３おいて計測を行う。前記ＥＰ７０３における測長種は例えば上下のラインパターン間のギャップ計測である。
【００５５】
図８（ｂ）は５本のラインパターンの線幅を順に計測する実施例である。上から順に５つのＥＰ７０６〜７１０が設定されている（順にＥＰ［１］〜ＥＰ［５］と呼ぶ）。図８（ｃ）にその一つのＥＰにおける測長カーソルと測長箇所７１７を示す。前記ＥＰ［１］〜ＥＰ［５］に対し、図中に示した範囲７０５内においては、Ｘ，Ｙ両方向にアドレッシング可能なＡＰは存在しないことが分かる。例えばＡＰ候補７１１、７１３は共にＸ方向に視野がすれたとしてもパターン形状は全く変化しないため、前記視野ずれを検出できない。よって、Ｘ，Ｙ両方向に対しアドレッシングが可能なＡＰを選択するというＡＰ選択ルールにおいて本実施例は解なしとなってしまう。しかし、前述の図７（ｂ）を用いて説明した許容される視野ずれ方向と、許容されない視野ずれ方向の実施例と同様、本実施例の測長種はＸ方向に多少撮像ずれが発生しても線幅計測は可能であること、またＹ方向に撮ずれが発生すると５つのラインパターンの計測位置がずれてしまい、計測に失敗するラインパターンが発生しうるため、Ｙ方向の撮像ずれは許容できないことを考慮することにより良好なＡＰを選択することが可能となる。すなわち、ＡＰをＸ方向の特異性は不問とし、Ｙ方向の特異性を重視するという選択ルールに切り替えてＡＰ選択すると、例えばＡＰとして７１３が選択される。ＡＰ７１３はＹ方向に並ぶラインパターン間隔が他よりも広い領域をテンプレート内に含んでいるため、例えば視野ずれによりＡＰ７１３を撮像しようとして、実際には領域７１４を撮像してしまったとしても正確にＹ方向の視野ずれを検出することができる。一方、ＡＰとして７１１を選択した場合、視野ずれにより実際の撮像位置が７１２であったとしても、パターンはＡＰ７１１と同一であるため視野ずれを検出することができない。このように、図６に示す計測情報決定ステップＳ４５のＥＰ及びＥＰ周辺パターン解析ステップＳ４５１において、データベース１２３又は８１１から入力されたＥＰとＥＰ周辺の設計データのパターンを解析することによって例えば測長種を推定し、該推定された側長種を基に前記ＥＰでの計測に要求されるＸ，Ｙ方向別のＥＰ撮像位置ずれ量の許容値を算出し、さらに該算出される許容値から逆算されるＡＰにおけるＸ，Ｙ方向別のアドレッシング精度の要求値を算出して撮像情報決定ステップＳ４６に提供し、撮像情報決定ステップＳ４６のステップＳ４６１においてＥＰからのビームシフト可能範囲のパターンを解析することによって撮像情報決定ステップＳ４６２において前記アドレッシング精度の要求値を満たす良好なＡＰを選択することができる。ちなみに、Ｙ方向のラインパターンの反復周期７１５が予想されるステージシフトの位置決め誤差よりも非常に大きい場合は、一周期分すれてアドレッシングしてしまう危険性はないため、ＡＰ候補７１１も解となりうる。
【００５６】
図８（ｄ）はコンタクトホールが連続的に配置された領域において、あるコンタクトホール７１９の直径を計測する実施例である。図８（ｅ）にＥＰ７１９における測長カーソルと測長箇所７２６を示す。コンタクトホール間の間隔（パターン反復周期）７２４がステージシフトの位置決め誤差よりも小さい場合、図８（ｂ）の実施例と同様、ＥＰ７１９に対してもＸ，Ｙ両方向にアドレッシング可能なＡＰは存在しない。また本実施例においてはコンタクトホールがＸ，Ｙ両方向に等間隔に並んでいるため、Ｘ，Ｙどちらか一方向に対しアドレッシングが可能なＡＰも存在しない。そのため、ＥＰ７１９をずれなく撮像することは保証できないが、前記パターン反復周期数個分の撮像ずれが発生しても、ＥＰ７１９周辺のいずれかのコンタクトホール径が計測できれば良いという妥協が可能であるならば、ＡＰ選択が可能となる。ちなみに、Ｘ，Ｙ方向への撮像ずれが許容されるからといってＡＰを設定しなければ、例えば図８（ｆ）（図８（ｄ）中の７２１に対応）のような視野ずれが発生してしまい、いずれのコンタクトホール径も計測不能となってしまう恐れがある。そこで、例えばＡＰ７２２を設定する。ＡＰ７２２は、視野ずれにより前記ＡＰ７２２を撮像しようとして、実際には領域７２３を撮像してしまったとしても、パターン反復周期分の視野ずれを補正することはできない。しかし、半周期分以下のずれを補正することは可能である。そのため、ＡＰ７２２に対し一周期分ずれた領域７２３にアドレッシングしてしまった場合、ＥＰの撮像位置もまた７１９に対し一周期分ずれた領域７２０となってしまうが、前記領域内のコンタクトホールを視野の中心に捉えることは可能であり、計測に失敗することはない。このようにＥＰ撮像時のＸ，Ｙ方向別の撮像位置ずれ量の許容値は、ＥＰおよびその周辺において類似パターンが反復している場合、反復周期と許容撮像ずれ反復周期数、および前記許容撮像ずれ反復周期数分だけずれた撮像位置における許容撮像ずれ量の組み合わせとすることができる。即ち、図６に示す計測情報決定ステップＳ４５のＥＰ及びＥＰ周辺パターン解析ステップＳ４５１において、データベース１２３又は８１１から入力されたＥＰとＥＰ周辺の設計データのパターンを解析することによって、ＥＰにおける測長種、ＥＰおよびＥＰ周辺パターンの反復有無、並びにパターン反復周期を推定し、該推定される測長種、ＥＰおよびＥＰ周辺パターンの反復有無、並びにパターン反復周期を基に撮像ずれ許容周期、及び撮像ずれ許容量を算出し、さらに該算出される撮像ずれ許容周期及び撮像ずれ許容量から逆算されるＡＰにおけるＸ，Ｙ方向別のアドレッシング精度の要求値を算出して撮像情報決定ステップＳ４６に提供し、撮像情報決定ステップＳ４６のステップＳ４６１においてＥＰからのビームシフト可能範囲のパターンを解析することによってＥＰ撮像位置ずれ量の推定値を算出し、該算出された推定値を計測情報決定ステップＳ４５に提供することによってステップＳ４５においてＥＰの位置の変更を含む計測情報の変更により計測を成功させることが可能となる。このようにＥＰとＥＰ周辺の設計データより、ＥＰにおける測長種、ＥＰおよびＥＰ周辺パターンの反復有無、並びにパターン反復周期を推定することにより、撮像ずれ許容周期及び撮像ずれ許容量を基に、ＥＰの位置の変更を含む計測情報の変更により計測を成功させることが可能となる。
【００５７】
図８（ｇ）は領域７２８の中央において接近した２本のラインパターン間のギャップを計測する実施例である。図８（ｈ）７３２にＥＰ７２９における測長カーソルと測長箇所７３３を示す。実際に形成されるパターンはＯＰＥ（Optical Proximity Effect：光近接効果）等の影響により形状が丸まり、図８（ｉ）に示すようなパターンになりうる。本実施例においては、前記２本のラインパターンが接近した場所のギャップを計測することが目的であるため、Ｘ方向のアドレッシングが重要である。しかしながら、例えばＡＰ候補７３１に代表されるように、本実施例においては領域７２８内においてＸ方向に対し特異性をもつＡＰ候補は存在しない（図中の丸枠７３８で示したＸ方向に対しパターン形状が変化する領域に重複するようにＡＰを設定することも考えられるが、ＡＰがＥＰに接近し過ぎるとＡＰ撮像時にＥＰに汚染物質が付着（コンタミネーション）してしまう危険性があるため、ここではＥＰ近傍をＡＰ候補から除外するケースを考える）。そのためＥＰ７２９観察時の視野が図８（ｊ）７３６のようにＸ方向にずれてしまい、ギャップ計測が不可能となる危険性がある。そこで、このようなアドレッシング精度の限界（ＥＰにおいて発生しうる視野ずれの予想値（推定値）（例えば、ＡＰにおけるアドレッシング予想誤差＋ビームシフト予想誤差））を撮像情報決定ステップＳ４６から計測情報決定ステップＳ４５にフィードバックし、例えばＥＰの視野を点線枠７３０のように拡大することによって図８（ｋ）に示すように多少の視野ずれに対しても測長箇所を十分に視野におさめ、計測を成功させることができる（視野７２９は視野７３７に対応。７３８は測長カーソルと測長箇所を示す）。ステップＳ４５における視野の拡大幅の決定においては、ＥＰにおいて発生しうる視野ずれの予想値（例えば、ＡＰにおけるアドレッシング予想誤差＋ビームシフト予想誤差）や視野拡大に伴う測長精度の変化等のトレードオフを考慮する。
【００５８】
図８で具体的な実施例を示したように、処理・制御部１３０又は画像処理・撮像・計測レシピ作成演算装置８１２、８１６等は、ステップＳ４５及びＳ４６において、計測情報（（１ａ）ＥＰの位置、（１ｂ）ＥＰの撮像条件及び（１ｃ）ＥＰの計測条件）や撮像情報（（２ａ）撮像シーケンス、（２ｂ）各調整ポイントの撮像条件及び（２ｃ）各調整ポイントの調整方法）、ＥＰ撮像時の撮像位置ずれ量、ＡＰにおけるアドレッシング精度等の情報を推定し、測長精度、スループット、画質等の要求仕様も総合的に加味しながら前記情報を相互に参照、最適化することによって良好な撮像レシピ及び計測レシピを高い自動化率で算出することができる。
４．ＧＵＩ
本発明における入力・出力情報の設定あるいは表示を行うＧＵＩの実施例について図９を用いて説明する。該ＧＵＩはＳＥＭ装置８０５、８０７に接続された処理端末１４０に有して構成される。図９中のウィンドウ９００内に描画された各種情報は一画面中にあるいは分割してディスプレイ等に表示することができる。また、図９中の＊はシステムに入力された、あるいは出力された任意の数値（あるいは文字列）や数値の範囲であることを示す。
【００５９】
ウィンドウ９１４、９１５には、必要に応じて撮像レシピ及び計測レシピに対する要求仕様（測長精度、スループット、画質、位置決め精度等）を入力する。具体的に要求数値がある場合には、ウィンドウ９１４にその数値を入力し、また各要求項目について重視するウェイトを指定する場合はウィンドウ９１５に重みを入力する。
【００６０】
ウィンドウ９１９、９３５には、それぞれ評価ポイント（ＥＰ）、調整ポイント（ＡＰ、ＡＦ、ＡＳＴ、ＡＢＣＣ）に関する情報がＥＰ別に表示されている。縦方向にＥＰのＩＤが順に表示されている。以下、特にＩＤが１のＥＰを取り上げて表示内容を説明する。
【００６１】
ウィンドウ９２０にはＥＰの設計データあるいはＳＥＭ画像が表示されている。また、測長カーソルならびに測長箇所９２２あるいは前記測長種の計測に適した電子ビームの走査方向９２１を表示することができる。
【００６２】
ウィンドウ９２７にはＥＰの中心位置、撮像条件、計測条件（９２８）、測長精度に対する許容値、推定値（９２９）、ＥＰ撮像位置ずれ誤差に対する許容値、推定値（９３０）をそれぞれ表示することができる。
【００６３】
ウィンドウ９３６には各調整ポイントの位置、撮像条件、調整方法（９３９）、調整ポイントの有無（チェックボックス９３７、９４１、９４５で表示）と撮像順（ＡＰ１、ＡＰ２、ＡＦの表示の並び）、調整ポイント撮像位置ずれ誤差に対する許容値、推定値（９４０、９４４、９４８）をそれぞれ表示することができる。
【００６４】
なお、図中には調整ポイントとしてＡＰ１、ＡＰ２、ＡＦを表示しているが、その他の調整ポイント種ＡＳＴ、ＡＢＣＣや、同種の調整ポイントであっても複数の調整ポイント（ＡＦ１、ＡＦ２等）を設定・表示することが可能である。また、本ＧＵＩでは、ＥＰ別に調整ポイントを設定しているが、実際には例えばあるＡＰでアドレッシングを行った後、二箇所のＥＰを順に撮像する等、調整ポイントをＥＰ間で共有することも可能である（ＥＰ間にわたる撮像シーケンスの最適化）。
【００６５】
ウィンドウ９１４、９１５、９１９、９３５に表示した情報は、必要に応じてユーザが指定値を入力する、あるいはシステム内部に用意された値をデフォルト値として与える、あるいは撮像・計測レシピ生成エンジンにて推定・出力することが可能である。前記撮像・計測レシピ生成エンジンの推定結果は、ウィンドウ９０１において可視化して表示することができる。また、推定結果は一通りではなく、必要に応じて数種類の推定結果を並べて表示することができる（例えば９０２、９０７）。
【００６６】
９０２は推定結果の一実施例である。本実施例においては、ＡＰ１（９０３）→ＡＰ２（９０４）→ＡＦ（９０５）→ＥＰ（９０６）の順で撮像・処理が行われる（実線の矢印はステージシフトによる視野移動、点線の矢印はビームシフトによる視野移動を表し、矢印上の(１)、(２)、(３)・・・は移動順を表している）。本実施例はＡＰ１（９０３）、ＡＰ２（９０４）の二段階のアドレッシングによりＥＰ（９０６）撮像位置の高精度化を図っている。一方、推定結果９０７は、ＡＰ１（９０８）における一回のアドレッシング後、ＥＰ（９０９）を撮像している。また、ＡＦ等の画質調整処理を省略している。推定結果９０７は推定結果９０２に対し、測長精度や画質、位置決め精度の点で劣ることが予想されるが、撮像時のスループットの点からは勝っていることが予想される。ユーザ毎に考慮すべき評価項目は変化する可能性があり、本発明においてはこのような基準をウィンドウ９１４、９１５内で指定することにより、内部の撮像・計測レシピ生成のルールを切り替え、推定結果９０２、９０７のように迅速に対応することができる。また、ユーザは９０２、９０７のように複数の推定結果を同時に表示し、その中から所望の推定結果を採用することが可能であり、また前記所望の推定結果を算出した撮像・計測レシピ生成ルールを他のＥＰに対しても一様に適用することが可能である。９１６は撮像・計測レシピ候補の生成ボタン、９１７は撮像・計測レシピ決定ボタンである。
【００６７】
前述の例えば９０２、９０７に代表される推定結果の表示方法にはいくつかのオプションが考えられる。各種調整ポイントを選択する際に、システム内部で算出した適正度の指標値の表示／非表示や、例えばＥＰを中心としたビームシフトによる視野移動の可能範囲の表示／非表示の切り替えオプション（チェックボックス９１０）。ウィンドウ９０２、９０７内に表示した設計データにおいて表示するレイヤー（積層毎のパターン情報）の表示有無（チェックボックス９１１）および前記設計データの代わりに撮像したＳＥＭ画像を表示するオプション。ウィンドウ９０２、９０７の周囲における寸法ゲージの表示有無およびに前記寸法ゲージの値をＥＰからの相対座標とするか（ある基準点からの）絶対座標とするかの切り替えオプション（チェックボックス９１２）。表示倍率の指定オプション（９１３）等。
【００６８】
本ＧＵＩにおいては、複数のＥＰに対して算出した撮像・計測レシピの情報を並べて表示することが可能であるが（図９中ではウィンドウ９１９、９３５において複数のＥＰに対する情報が縦方向に順に表示されている）、前記複数のＥＰに対する情報を、（ａ−３）要求仕様あるいは推定要求仕様あるいはユーザ要求仕様を満たすか否か、（ｂ−３）前記仕様を満たさない場合は、その不具合の内容別、（ｃ−３）ＥＰの撮像条件を変更したか否か、等の任意の観点から分類し、選択的にＧＵＩ上に表示することが可能である。また、撮像・計測レシピの適正度を評価し、前記適正度順に表示することが可能である。プルダウンメニュー９１８において、（１）全て表示、（２）測長精度許容値に満たないもののみ表示、（３）位置ずれ許容値に満たないもののみ表示、（４）ＥＰサイズ・形状の変更を行ったもののみ表示 が例示されているが、このような複数の観点から生成した撮像・計測レシピを分類、整列してＧＵＩ上に表示する機能を有する。本機能により、生成した撮像・計測レシピに不具合が生じた場合、あるいは生じうる場合、その原因内容別にＧＵＩ表示し、効率のよい問題解析ならびに修正が可能である。
【００６９】
なお、前述の実施例においては、一つのＥＰに対する撮像・計測レシピ生成を中心に説明したが、例えば一つのＡＰを複数のＥＰで共有することも可能であり（前記ＡＰにてアドレッシングを行った後、二箇所のＥＰへ順にビームシフトする）、ＥＰ間にわたる撮像シーケンスの最適化を含めた撮像・計測レシピ生成への拡張を含む。更に、本発明はＳＥＭ装置のみならず、光学式顕微鏡あるいは走査型プローブ顕微鏡（以降、ＳＰＭ（Scanning Probe Microscope）と呼ぶ）等においても活用できる。すなわち、前記光学式顕微鏡あるいはＳＰＭにおいても、所望のＥＰを観察するためＡＰ等の設定が必要となる場合があり、本発明で述べた撮像・計測レシピ自動生成方法、データ管理方法およびシステム構成、ＧＵＩ等が活用可能である。ＳＰＭにおいては、実施例で述べたＳＥＭ画像は、ＳＰＭにより取得される奥行き情報あるいは前記奥行き情報を画像に変換したものとなる（奥行きの値を画像の明度値として変換）。
【００７０】
以上説明したように、本発明に係る実施の形態によれば、次の（１）〜（４）の効果が得られる。
（１）設計データを用いることによってウェーハレス・オフライン（ＳＥＭ装置を使わずに）かつ自動で、ＳＥＭの撮像・計測レシピを生成することが可能となり、オペレータの負担軽減およびＳＥＭ装置の稼働率向上に繋がる。また自動化により、各オペレータのスキルの違いに依存しない撮像・計測レシピ生成が可能となる。
（２）本発明による撮像・計測レシピ生成手順においては、単にＥＰを撮像するという観点だけでなく、ＥＰにおいてユーザの意図する計測を実現する観点から撮像・計測レシピの生成を行うため、生成後にオペレータによる撮像・計測レシピ修正が必要となるケースが少なくなり、また撮像あるいは計測の正解率も従来に対し向上することが期待できる。
（３）本発明により生成した撮像・計測レシピに不具合が生じた場合、あるいは生じうる場合、その原因内容別にＧＵＩ表示することより、効率のよい問題解析ならびに修正が可能である。
（４）本発明による撮像・計測レシピ生成システムならびに前記システムにより生成あるいは取得された情報を複数台のＳＥＭ装置で共有することにより、装置毎に撮像・計測レシピ生成を行う必要がなくなる。また、複数台の装置から取得された撮像・計測時の成功、失敗事例を含む結果データを共有するため、早期に多くの結果データを収集することができ、例えば撮像レシピ又は／及び計測レシピの生成ルールに不都合があった場合、前記結果データを基に早期に更新することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
ＬＳＩの微細化・高密度化に伴う設計マージンの減少等により、半導体パターンの寸法管理を行う必要がある評価ポイント数が格段に増加しつつあり、寸法管理ツールとして用いられるＳＥＭ装置等のスループット向上ならびに自動化率向上が強く求められている。
【００７２】
本発明は、ＳＥＭ装置又はＳＥＭシステムにおける撮像レシピ又は／及び計測レシピの自動生成に関するものである。本発明により多数の評価ポイントを高い自動化率で高速かつ正確に撮像・計測することが可能となり、半導体デバイスのパターンの設計や製造プロセスへのフィードバックが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明に係るＳＥＭシステムの実施の形態を示す構成図である。
【図２】本発明に係るＳＥＭ装置の実施の形態を示す構成図である。
【図３】本発明に係るＳＥＭ装置において半導体ウェーハ上から放出される電子の信号量を画像化する方法を示す図である。
【図４】本発明に係るＳＥＭ装置において撮像シーケンスを表わす図である。
【図５】本発明に係るＳＥＭ装置又はＳＥＭシステムにおいて処理する処理全体のフロー概要を示す図である。
【図６】本発明に係るＳＥＭ装置又はＳＥＭシステムにおいて処理する処理全体のフロー詳細を示す図である。
【図７】本発明に係る評価ポイント（ＥＰ）における撮像種のバリエーションを示す図である。
【図８】本発明に係るＳＥＭ装置又はＳＥＭシステムにおいて生成される撮像レシピ及び計測レシピの実施例を示す図である。
【図９】本発明に係るＳＥＭ装置又はＳＥＭシステムおけるＧＵＩ画面を示す図である。
【符号の説明】
【００７４】
１０１…半導体ウェーハ、１０２…電子光学系、１０３…電子銃、１０４…一次電子、１０５…コンデンサレンズ、１０６…偏向器（非点補正コイルも含む）、１０７…ＥｘＢ偏向器、１０８…対物レンズ、１０９…二次電子検出器、１１０、１１１…反射電子検出器、１１２〜１１４…Ａ／Ｄ変換器、１３０…処理・制御部（レシピ演算部）、１４０…ＧＵＩ画面（処理端末）、１１７…ステージ、１１８…ステージチルト角、１１９…ステージコントローラ、１２０…偏向制御部、１２１…対物レンズ制御部、１３１…ＣＰＵ、１３１ａ…計測情報決定部、１３１ｂ…撮像情報決定部、１３１ｃ…撮像レシピ及び計測レシピの生成部、１３１ｄ…撮像レシピ及び計測レシピに基く処理及び制御部、１３２…画像メモリ、１２３…データベース、
２０１〜２０６…収束電子線の入射方向、２０７…試料表面、２０８…画像座標系、２０９…画像、
３０８…ＥＰからのビームシフト可動範囲、３０９…評価ポイント（ＥＰ）、３１０…アドレッシングポイント（ＡＰ）、３１１…オートフォーカスポイント（ＡＦ）、３１２…オートスティグマポイント（ＡＳＴ）、３１３…オートブライトネス・コントラストポイント（ＡＢＣＣ）、
６００…Ｘ−Ｙ座標系、６０１、６０６、６１０、６１４、６２０、６２３、６２７、６３１、６３８、６３９、６４０…ＥＰの視野、６０２、６０７、６０８、６１１、６１２、６１５、６２１、６２４、６２８、６２９、９３２、６３４…ＳＥＭ画像上の半導体パターン、６０３、６０９、６１３、６１６〜６１９、６２２、６２５、６２６、６３０…測長カーソルと測長箇所、６０４…ＳＥＭ信号プロファイル、６０５…信号ピーク位置、６３３…パターンコーナ部、６３５…設計データ、６３６…ＳＥＭ画像上のパターンと設計データとのギャップ、６３７…ＳＥＭ信号平均方向・平均範囲、
７０１…Ｘ−Ｙ座標系、７０２、７０５、７１８、７２８…調整ポイント探索範囲、７０３、７０６〜７１０、７１６、７１９、７２０、７２１、７２５、７２７、７２９、７３０、７３２、７３４、７３６、７３７…ＥＰの視野（設定した場所あるいは実際に撮像した場所）、７０４、７１１〜７１４、７２２、７２３、７３１…ＡＰの視野（設定した場所あるいは実際に撮像した場所）、７１５、７２４…パターンピッチ、７１７、７２６、７３３、７３５、７３８…測長カーソルと測長箇所、８０１…マスクパターン設計装置、マスク描画装置、８０３…露光・現像装置、８０４…エッチング装置、８０５、８０７…ＳＥＭ装置、８０６、８０８…ＳＥＭ制御装置、８０９…ＥＤＡツールサーバ、８１０…データベースサーバ、８１１…データベース、８１２…画像処理・撮像レシピ及び計測レシピ作成演算装置（レシピ演算部）、８１３…撮像・計測レシピサーバ、８１４…形状評価サーバ、８１６…ＥＤＡツール、データベース管理、画像処理、撮像レシピ及び計測レシピ作成、形状評価ツール、撮像・計測レシピ管理、ＳＥＭ制御用統合サーバ＆演算装置（レシピ演算部）、
９００…ＧＵＩ画面、９０１…パターンならびに撮像ポイント表示ウィンドウ、９０２、９０７…撮像シーケンス推定例、９０３〜９０６、９０８、９０９…撮像ポイント、９１０…表示項目設定用チェックボックス、９１１…表示レイヤー設定用チェックボックス、９１２…寸法表示方法切り替え用ラジオボタン、９１３…表示倍率設定用ボックス、９１４、９１５…撮像・計測レシピ要求仕様入力ウィンドウ、９１６…撮像・計測レシピ候補生成ボタン、９１７…撮像・計測レシピ決定ボタン、９１８…表示項目フィルタリング条件、９１９…評価ポイントに関する情報表示ウィンドウ、９２０、９２３…ＥＰの視野、９２１、９２４…電子ビーム走査方向、９２２、９２５…測長カーソルと測長箇所、９２７〜９３０、９３１〜９３４、９３６、９３８〜９４０、９４２〜９４４、９４６〜９４９、９５１〜９５３、９５５〜９５７、９５９〜９６１…各種情報の入力ボックス兼出力ボックス、９３７、９４１、９４５、９５０、９５４、９５８…調整ポイント有無チェックボックス。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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