(57)【要約】【課題】ＣＡＤデータを２次元的にだけでなく、３次元的にも利用して実際のパターンと理想パターンとの比較を容易にすることのできる荷電粒子システムを提供するものである。【解決手段】本発明では、荷電粒子線の試料に対する照射角度の情報を用いて、理想的なパターン（例えば、ＣＡＤデータ等の設計データ）を２次元的表示から３次元的表示に変換して、観測画像と共に表示するようにしている。重ね合わせると、両者の比較はし易い。なお、理想的なパターンとしては、半導体の設計情報に基づく回路パターン（ＣＡＤデータ）の他、半導体ウェーハ上に露光を行う際の露光マスクに基づく露光マスクパターン、及び露光用マスクと露光条件に基づく露光シミュレーションに基づく露光シミュレーションパターン等があり、それらの少なくとも１つを３次元的に表示するようにしている。【選択図】図１
2008256541.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子線の照射部位が試料の所定の領域を走査するように前記荷電粒子線を走査制御する荷電粒子線制御手段と、
前記荷電粒子線を前記試料に対して傾斜させて照射することを可能にする荷電粒子照射手段と、
前記試料に荷電粒子線が照射されたとき、前記試料の前記荷電粒子線が照射された部位から放出される電子を検出し、その検出した電子の量に基づき、前記荷電粒子線が走査した前記試料の領域の観測画像を生成する観測画像生成手段と、
前記観測画像と理想的なパターン画像を表示部に表示する画像処理手段と、を備え、
前記画像処理手段は、前記荷電粒子線の前記試料に対する傾斜角度に基づいて、前記理想的なパターンの表示角度を算出し、理想的なパターンの形状を傾斜変換して３次元パターンとして前記表示部に表示することを特徴とする荷電粒子システム。
【請求項２】
前記理想的なパターンは、半導体の設計情報に基づく回路パターン、半導体ウェーハ上に露光を行う際の露光マスクに基づく露光マスクパターン、及び露光用マスクと露光条件に基づく露光シミュレーションに基づく露光シミュレーションパターンの少なくとも１つからなることを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子システム。
【請求項３】
前記画像処理手段は、前記観測画像上に前記理想的なパターンを重ねて前記表示部に表示することを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子システム。
【請求項４】
前記画像処理手段は、前記観測画像と、前記傾斜変換を行わない２次元パターンとしての前記理想的なパターンを前記表示部に前記傾斜変換した理想的なパターンと同時に表示することを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子システム。
【請求項５】
さらに、前記理想的なパターンと前記観測画像とのパターンマッチングを実行するパターンマッチング手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子システム。
【請求項６】
前記画像処理手段は、前記パターンマッチング手段の機能を備えることを特徴とする請求項５に記載の荷電粒子システム。
【請求項７】
さらに、前記理想的なパターンと前記観測画像との位置合わせを手動で可能にするためのパターンシフト手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子システム。
【請求項８】
さらに、前記３次元パターンとしての理想的なパターンの複数のレイヤーに対して、表示の順番及び厚さの少なくとも１つを、少なくとも１つのレイヤーと対応して入力するための入力手段と、その入力された情報を記憶するための記憶手段と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子システム。
【請求項９】
前記画像処理手段は、前記理想的なパターンの複数のレイヤーに対して、表示の順番及び厚さの少なくとも１つを、少なくとも１つのレイヤーと対応して前記表示部に表示することを特徴とする請求項８に記載の荷電粒子システム。
【請求項１０】
前記画像処理手段は、前記観測画像を前記試料の傾斜角度及び操作者の指示に基づき、前記３次元パターンとしての理想的なパターンを再度２次元パターンとしての理想的なパターンに逆変換を行って、表示部に表示することを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子システム。
【請求項１１】
さらに、前記理想的なパターン縦と横と高さの位置情報に基づき、前記荷電粒子線制御手段の焦点及び走査位置を変更する手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子システムに関し、特に、例えば、パターンとＣＡＤデータ（理想的なパターン）とのずれを確認するために好適なシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路上のパターンを検査・解析する際、ＣＡＤ(Computer Aided Design) データを用いて、半導体集積回路上のパターンとＣＡＤデータにどれ位のずれがあるかについて検査することが行われている。ＣＡＤデータのような設計データは、半導体素子が本来あるべき理想的な形状を示し、また、半導体素子の配置を示すものであるため、ＣＡＤデータを利用した位置照合、形状の照合が可能となる。また、設計データを利用して半導体集積回路の検査の際に位置照合を行うことも行われている。さらに、製造プロセスの影響によって、半導体ウェハ上に形成される、設計データとは異なる形状であるパターンと、理想的なパターンである設計データとの画像処理によるマッチング方法も行われている。
【０００３】
例えば、特許文献１や特許文献２には、設計データを利用して半導体集積回路の検査する装置に測長走査電子顕微鏡(以下、ＣＤ−ＳＥＭ）を利用して、検査対象パターンと基準パターンのエッジ検出を行い、検出されたエッジを比較することによって、設計データに対するパターンの変形量を検出することが開示されている。ＣＤ−ＳＥＭは電子ビームを試料上に走査することによって得られる二次電子に基づいて、試料上に形成されたパターンの寸法を測定する装置である。ＣＤ−ＳＥＭ等で形成されたパターン画像とＣＡＤデータを比較することによって、位置照合を行う方法が行われている。
【０００４】
また、半導体検査装置には、半導体ウェーハを上部から垂直に電子ビームなどの荷電粒子や光を照射して撮像を行い、取得される画像から欠陥を検出する種類のものと、それらの装置により発見された欠陥・不良をより精密に解析する為に用いる装置とがある。
【０００５】
さらに、半導体ウェーハを上部から撮像し、欠陥又は不良を解析する装置には欠陥検査ＳＥＭM等がある。
【０００６】
また、半導体素子の欠陥又は不良の解析には、高分解能ＳＥＭや透過型電子顕微鏡（Transmission Electron Microscope:ＴＥＭ）が用いられる。これらの解析装置に導入する試料切片は、集束イオンビーム装置（Focused Ion Beam：ＦＩＢ）によって作製される。なお、ＦＩＢは、高いビーム集束性能を有し、スパッタリング現象を利用して微細加工を行う装置である。
【０００７】
ＣＤ−ＳＥＭや欠陥検査ＳＥＭは一般的に、ウェーハを上部から垂直に撮像することが多く、この場合、設計データを利用することが行われている。ＧＤＳIIなどのフォーマットで格納される半導体回路の設計データは、上から見た回路のパターンである。そのため、上述のように半導体製造上の問題によって形状が変化してはいるものの、設計データを利用して特許文献１及び２で開示されている方法により、運用を簡便にすることが可能である。
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−３３８３０４号公報
【特許文献２】特開２００２−３１５２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、精密に解析を行うための高分解能ＳＥＭやＴＥＭやＦＩＢは上記の手法をそのまま用いて、設計データを利用した運用は困難である。これは、高分解能ＳＥＭやＴＥＭやＦＩＢはウェーハまたは試料切片などの解析試料を撮像する必要があるからである。例えば、試料切片を作成するためのＦＩＢでは、切片化する前の試料に対して複数の方向からイオンビームを照射する必要がある。また、高分解能ＳＥＭはウェーハの断面を解析する為に用いられることが多々ある。このため、従来のウェーハ上部から撮像することを考慮した手法では、撮像する方向と設計データの方向が違うため特許文献１・特許文献２で開示されている方法では、設計データを利用した運用が困難である。
【００１０】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、ＣＡＤデータを２次元的にだけでなく、３次元的にも利用して実際のパターンと理想パターンとの比較を容易にすることのできる荷電粒子システムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明では、荷電粒子線の試料に対する照射角度の情報を用いて、理想的なパターン（例えば、ＣＡＤデータ等の設計データ）を２次元的表示から３次元的表示に変換して、観測画像と共に表示するようにしている。重ね合わせると、両者の比較はし易い。なお、理想的なパターンとしては、半導体の設計情報に基づく回路パターン（ＣＡＤデータ）の他、半導体ウェーハ上に露光を行う際の露光マスクに基づく露光マスクパターン、及び露光用マスクと露光条件に基づく露光シミュレーションに基づく露光シミュレーションパターン等があり、それらの少なくとも１つを３次元的に表示するようにしている。
【００１２】
即ち、本発明による荷電粒子システムは、荷電粒子線の照射部位が試料の所定の領域を走査するように荷電粒子線を走査制御する荷電粒子線制御手段と、荷電粒子線を試料に対して傾斜させて照射することを可能にする荷電粒子照射手段と、試料に荷電粒子線が照射されたとき、試料の荷電粒子線が照射された部位から放出される電子を検出し、その検出した電子の量に基づき、荷電粒子線が走査した試料の領域の観測画像を生成する観測画像生成手段と、観測画像と理想的なパターン画像を表示部に表示する画像処理手段と、を備える。そして、画像処理手段は、荷電粒子線の試料に対する傾斜角度に基づいて、理想的なパターンの表示角度を算出し、理想的なパターンの形状を傾斜変換して３次元パターンとして表示部に表示することを特徴としている。
【００１３】
さらなる本発明の特徴は、以下本発明を実施するための最良の形態および添付図面によって明らかになるものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の荷電粒子システムによれば、ＣＡＤデータを３次元的にも利用して実際のパターンと理想パターンとの比較を容易にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明は、半導体ウェーハ・半導体露光用マスク・液晶上、または半導体切片・半導体露光マスク切片・液晶切片の構造の撮像方向を変更することが可能な検査装置・解析装置で、撮像方向を変更した際に簡便に位置照合を行う方法、及び、精密に検査・解析を行う方法、及び、検査・解析を行うシステムに関する。
【００１６】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の荷電粒子システムを実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、本発明による実施形態は本発明を実現する上での具体例に過ぎず、本発明はこれによって限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、各実施形態の構成及び機能に様々な変更・改良を加えることが可能である。
【００１７】
＜荷電粒子システムの具体例＞
（１）図１は、本発明の実施形態による走査電子顕微鏡システムの概略構成を示す図である。
電子顕微鏡１０１内の、電子銃１０２から発せられた電子線１０３が電子レンズ１１３によって収束され、試料１０５に照射される。電子線照射によって、試料１０５表面から発生する二次電子１１４、或いは反射電子の強度が電子検出器１０６によって検出され、増幅器１０７で増幅される。電子線１０３の照射位置を移動させる偏向器１０４で、制御システム１１０の制御信号１０８によって電子線１０３を試料１０５表面上でラスタ走査させる。増幅器１０７から出力される信号を画像処理プロセッサ１０９内でＡＤ変換し、デジタル画像データを作る。表示装置１１１は、画像データを表示する装置である。ＣＡＤデータ等の半導体チップの設計データ１１２において、検査すべき領域を任意に指定することが可能である。また、試料台１１５は試料台制御装置１１６により試料１０５を電子線１０３に対して傾斜させることが可能である。表示装置１１１は試料１０５を傾斜して撮像した撮像画像１１８及び試料台制御装置１１６の角度情報から設計データ１１２の情報を傾斜変換計算ユニット１１９で計算を行い、傾斜変換回路パターン１１７を表示することが可能である。制御システム１１０は、設計データ１１２及び検査すべき領域の情報を用いて半導体ウェーハの撮影や検査の為の制御、また、画像処理プロセッサ１０９への通信を行う。電子顕微鏡１０１、画像処理プロセッサ１０９、制御システム１１０、表示装置１１１、傾斜変換計算ユニット１１９、設計データ１１２を格納する装置から構成されるシステムはデータを交換する為の通信手段（図１には図示されていない）を有する。
【００１８】
なお、ここでは、ＣＡＤデータを設計データ（理想的なパターン）として用いているが、その他、半導体ウェーハ上に露光を行う際の露光マスクに基づく露光マスクパターン、及び露光用マスクと露光条件に基づく露光シミュレーションに基づく露光シミュレーションパターンの少なくとも１つを用いることができる。以下においても同様である。
【００１９】
（２）図２は、本発明の実施形態による、図１とは別の構成を有する走査電子顕微鏡システムの概略構成を示す図である。
電子顕微鏡２０１内の、電子銃２０２から発せられた電子線２０３が電子レンズ２１３によって収束され、試料２０５に照射される。電子線照射によって、試料２０５表面から発生する二次電子２１４強度が電子検出器２０６によって検出され、増幅器２０７で増幅される。電子線２０３の照射位置を移動させる偏向器２０４で、制御システム２１０の制御信号２０８によって電子線２０３を試料２０５表面上でラスタ走査させる。増幅器２０７から出力される信号を画像処理プロセッサ２０９内でＡＤ変換し、デジタル画像データを作る。表示装置２１１は、画像データを表示する装置である。ＣＡＤデータ等の半導体チップの設計データ２１２において、検査すべき領域を任意に指定することが可能である。また、試料台２１５は傾斜している電子線２０３に対して傾斜しているため、試料２０５を撮像する際に傾斜させることが可能である。また、試料台２１５は試料表面に対して垂直な回転軸に対して任意に回転が可能であり、試料台２１５を回転させることで撮像方向を変更することが可能である。
【００２０】
表示装置２１１は、試料２０５を傾斜して撮像した撮像画像２１７及び電子線２０３の角度より角度変換した設計データ２１２の情報を傾斜変換計算ユニット２１８で計算を行い、傾斜変換回路パターン２１６を表示することが可能である。制御システム２１０は、設計データ２１２及び検査すべき領域の情報を用いて半導体ウェーハの撮影や検査の為の制御、また、画像処理プロセッサ２０９への通信を行う。電子顕微鏡２０１、画像処理プロセッサ２０９、制御システム２１０、表示装置２１１、傾斜変換計算ユニット２１８、設計データ２１２を格納する装置から構成されるシステムはデータを交換する為の通信手段（図２には図示されていない）を有する。また、図２では、図１とは異なり、電子線の照射角度は一定である。
【００２１】
（３）図３は、本発明の実施形態によるＦＩＢシステムの概略構成を示す図である。
ＦＩＢ３０１内の、イオン銃３０２から発せられたイオンビーム３０３がイオンレンズ３１３によって収束され、試料３０５に照射される。イオンビーム照射によって、試料３０５表面から発生する二次電子３１４強度が電子検出器３０６によって検出され、増幅器３０７で増幅される。イオンビーム３０３の照射位置を移動させる偏向器３０４で、制御システム３１０の制御信号３０８によってイオンビーム３０３を試料３０５表面上でラスタ走査させる。増幅器３０７から出力される信号を画像処理プロセッサ３０９内でＡＤ変換し、デジタル画像データを作る。
【００２２】
表示装置３１１は、画像データを表示する装置である。ＣＡＤデータ等の半導体チップの設計データ３１２において、検査すべき領域を任意に指定することが可能である。また、試料台３１５は試料台制御装置３１６により試料３０５をイオンビーム３０３に対して傾斜させることが可能である。表示装置３１１は試料３０５を傾斜して撮像した撮像画像３１８及び試料台制御装置３１６の角度より角度変換した設計データ３１２の情報を傾斜変換計算ユニット３１９で計算を行い、傾斜変換回路パターン３１７を表示することが可能である。また、偏向器３０４により局所的にイオンビームを照射することが可能であり、試料台制御装置３１６により試料３０５を傾斜または回転させる。これにより、任意の角度に対してイオンビーム３０３を照射することができるので、試料３０５に対して掘削加工を行い、試料切片を切り出すことが可能となる。制御システム３１０は、設計データ３１２及び検査すべき領域の情報を用いて半導体ウェーハの撮影や試料加工の為の制御、また、画像処理プロセッサ３０９への通信を行う。ＦＩＢ３０１、画像処理プロセッサ３０９、制御システム３１０、表示装置３１１、傾斜変換計算ユニット３１９、設計データ３１２を格納する装置から構成されるシステムはデータを交換する為の通信手段（図３には図示されていない）を有する。
【００２３】
（４）図４は、本発明の実施形態である、図３とは別の構成を有するＦＩＢシステムの概略構成を示す図である。
ＦＩＢ４０１内の、イオン銃４０２から発せられたイオンビーム４０３が電子レンズ４１３によって収束され、試料４０５に照射される。イオンビーム照射によって、試料４０５表面から発生する二次電子４１４強度が電子検出器４０６によって検出され、増幅器４０７で増幅される。イオンビーム４０３の照射位置を移動させる偏向器４０４で、制御システム４１０の制御信号４０８によってイオンビーム４０３を試料４０５表面上でラスタ走査させる。増幅器４０７から出力される信号を画像処理プロセッサ４０９内でＡＤ変換し、デジタル画像データを作る。
【００２４】
表示装置４１１は、画像データを表示する装置である。ＣＡＤデータ等の半導体チップの設計データ４１２において、検査すべき領域を任意に指定することが可能である。また、試料台４１５は傾斜しているイオンビーム４０３に対して傾斜しているため、試料４０５を撮像する際に傾斜させることが可能である。また、試料台４１５は試料表面に対して垂直な回転軸に対して任意に回転が可能であり、試料台４１５を回転させることで撮像方向を変更することが可能である。
【００２５】
また、偏向器４０４により局所的にイオンビームを照射することが可能であり、試料台４１５により試料４０５回転させることで、試料４０５に対して掘削加工を行い、試料切片を切り出すことが可能である。試料４０５を傾斜して撮像した撮像画像４１７、及びイオンビーム４０３の角度より角度変換した設計データ４１２の情報は、傾斜変換計算ユニット４１８で計算され、傾斜変換回路パターン４１６を表示装置４１１上に表示することが可能である。
【００２６】
制御システム４１０は、設計データ４１２及び検査すべき領域の情報を用いて半導体ウェーハの撮影や検査の為の制御、また、画像処理プロセッサ４０９への通信を行う。電子顕微鏡４０１、画像処理プロセッサ４０９、制御システム４１０、表示装置４１１、傾斜変換計算ユニット４１８、設計データ４１２を格納する装置から構成されるシステムはデータを交換する為の通信手段（図４には図示されていない）を有する。
【００２７】
（５）図５は、本発明の実施形態である、データサーバ５０１およびＣＤ−ＳＥＭ５０２・欠陥検査ＳＥＭ５０４・ＦＩＢ５０６・高分解能ＳＥＭ５１０・ＴＥＭ５１２によるネットワークと運用の一例を示した図である。
データサーバ５０１はＣＡＤデータベース５１６を内蔵し、各種装置で検査・解析対象となる試料の回路パターンなどの設計データおよび露光マスクデータおよび露光シミュレーションデータを内蔵する。データサーバ５０１はＬＡＮ５１４によりネットワークと接続され、内部のデータはネットワークに接続された各種装置から参照が可能である。ＣＤ−ＳＥＭ５０２や欠陥検査ＳＥＭ５０４は半導体ウェーハ５０７を検査対象とし、ウェーハ表面に対して垂直な方向かつ上面からの電子線により撮像が行われ、撮像画像により検査が行われる。検査は設計データを利用した運用により行う。ＣＤ−ＳＥＭ５０２や欠陥検査ＳＥＭ５０４に対して設計データを利用した運用については検査が自動化され、また、自動化のために設計データと撮像画像の画像処理によるパターンマッチングが行われ、さらに、設計データと撮像された画像中の構造物との形状比較などが行われている。また、検査結果には設計データによる検査位置情報が付加され、ＣＤ−ＳＥＭ５０２の検査結果はＣＤ−ＳＥＭ結果ファイル５０３、欠陥検査ＳＥＭ５０４の検査結果は欠陥検査ＳＥＭ結果ファイル５０５として出力される。
【００２８】
また、ＦＩＢ５０６はＣＤ−ＳＥＭ５０２から出力されたＣＤ−ＳＥＭ結果ファイル５０３や欠陥検査ＳＥＭ５０４から出力された欠陥検査ＳＥＭ結果ファイル５０５で示された半導体ウェーハ５０７上の検査位置を加工し、試料切片５０９を作成する。ＦＩＢ５０６はイオンビームを角度変更して照射を行う。本発明の手法により、設計データと対応した位置情報をＦＩＢ結果ファイル５０８に出力することが可能である。ＦＩＢで作成した試料切片は高分解能ＳＥＭ５１０・ＴＥＭ５１２などで解析を行う。それぞれ、本発明の手法により、設計データと対応した位置情報を高分解能ＳＥＭ結果ファイル５１１およびＴＥＭ結果ファイル５１３を出力することが可能である。ＣＤ−ＳＥＭ結果ファイル５０３・欠陥検査ＳＥＭ結果ファイル５０５・ＦＩＢ結果ファイル５０８・高分解能ＳＥＭ結果ファイル５１１・ＴＥＭ結果ファイル５１３の位置情報は設計データの座標で管理することで、他種の装置と座標の対応を取ることが容易となる。例えば、ウェハ５０７のどの部分を切り取ったかについて位置情報は分かるので、それに対応したＣＡＤデータと重ね合わせて表示することができる。データサーバ５０１はこれらの結果の管理も行う。
【００２９】
＜データ処理の具体例＞
以下、画像処理プロセッサ１０９乃至４０９で実行されるデータ処理の具体例について説明する。
（１）図６は、本発明の実施形態によるシステムを用いて、試料に対する電子線の照射方向と撮像画像及び傾斜変換回路パターンを示した図である。図６（ａ）は、３次元に変換された２次元的ＣＡＤデータと試料上のパターン画像（３次元）が重ねあわされて表示される様子を示している。図６（ｂ）は、従来から用いられている、ＣＡＤデータとパターン画像の真上からの重ね合わせ表示を示している。図６（ｃ）は、角度６０７方向から見た、重ね合わせの２次元画像の表示を示している。なお、図６（ｃ）における黒塗り部分は、ビームの反射がない部分を示している。
【００３０】
試料切片６０１において、試料表面上で直行する２軸としてｘ軸６０２とｙ軸６０３が設定される。また、試料表面に垂直な方向にｚ軸６０４が設定される。試料表面に垂直な方向で垂直電子線６０５がｘ軸方向幅６０９とｙ軸方向幅６０８の範囲でラスタ走査され、撮像を行うと垂直画像６１３が取得される。ラスタ走査は図１の走査電子顕微鏡システムでは偏向器１０４を制御することで行われる。
【００３１】
試料表面に対して垂直な垂直電子線６０５で撮像する場合、設計データを利用し、特許文献１・特許文献２のように効率的な運用がなされている。設計データを利用した運用では、例えば、回路パターン６１７と画像処理によるマッチングや形状比較などが行われる。回路パターン６１７は例えばＧＤＳIIというフォーマットが用いられ、通常、回路パターンを矩形や線分の座標データで表現され、単数あるいは複数のレイヤーのデータ構成を有している。回路パターン６１７のかわりに露光マスクパターンや露光シミュレーションパターンを用いることも行われている。傾斜電子線６０６によって撮像を行い、画像を取得することも従来から行われている。従って、本実施形態でもこのような従来の画像取得は可能となっている。
【００３２】
図１の走査電子顕微鏡システムでは、上述の従来の画像取得に加えて、試料台制御装置１１６を制御し、試料表面の角度を変更することで傾斜角度６０７を任意に変更することが可能である。傾斜電子線６０６では、ｘ軸に垂直かつｘｙ平面に対して４５度の傾きを持っている。傾斜電子線６０６のラスタ走査を、偏向器１０４で垂直電子線６０５と同じ制御で行い撮像を行った場合、傾斜画像６１４が取得される。傾斜電子線６０６がラスタ走査される範囲はｘ軸方向幅６１１とｙ軸方向幅６１０で示される。図６の傾斜角度６０７の場合では、
ｘ軸方向幅６１１  ＝  ｘ軸方向幅６０９
ｙ軸方向幅６１０  ＝  ｙ軸方向幅６０８／ｓｉｎ（傾斜角度６０７）
となり、ｙ方向に照射される範囲は広くなる。画像処理プロセッサ１０９で作成する画像の大きさを同じピクセル数とした場合、傾斜画像６１４の画像が取得される。傾斜画像６１４の画像上部６１５は、傾斜電子線６０６が試料６０１にあたらず、二次電子１１４が放出されないため、二次電子強度が得られない領域である。また、試料断面６１６は試料６０１の傾斜に従い側面が撮像された領域である。傾斜画像６１４を撮像し、設計データを利用して運用する場合、従来手法により回路パターン６１７と傾斜画像６１４を対応させ、画像処理によるマッチングまたは形状評価を行うときには、回路の上部を示す回路パターン６１７と傾斜画像６１４の試料表面ではｘ軸方向とｙ軸方向の比率が異なるため、画像処理によるマッチングや形状評価が困難である。本発明による方法により回路パターン６１７を変換し、傾斜変換回路パターン６１８を用いることで傾斜画像に対しても設計データを利用し、画像処理によるマッチングや形状評価を行うことが可能となる。傾斜変換回路パターン６１８は回路パターン６１７の矩形や線分の座標を傾斜角度６０７の角度に従い変換することで作成が可能である。図６の傾斜変換回路パターンの座標計算方法は、
傾斜変換回路パターンｘ座標＝回路パターンｘ座標
傾斜変換回路パターンｙ座標＝回路パターンｙ座標／ｓｉｎ（傾斜角度６０７）
となる。上記計算手法により、傾斜角度６０７の傾斜回転に伴う回路パターンの座標変換が可能である。
【００３３】
しかし、傾斜画像を取得する場合、傾斜回転の中心軸を正確に求めることが困難であり、その場合ｘ方向とｙ方向に平行移動を行い、位置を合わせる必要がある。
従って傾斜変換回路パターンｘ座標と傾斜変換回路パターンｙ座標は、
傾斜変換回路パターンｘ座標´＝回路パターンｘ座標＋ｘ方向シフト量
傾斜変換回路パターンｙ座標´＝回路パターンｙ座標／ｓｉｎ（傾斜角度６０７）
＋ｙ方向シフト量
となる。ここで、ｘ方向シフト量とｙ方向シフト量は画像処理によるマッチングによる演算や、ディスプレイ１１１上の表示を見ながら手動の調整で求めることができる。傾斜電子線６０６の角度は実際には任意の方向と角度で設定が可能であり、任意の方向と傾斜角度６０７によって傾斜画像６１４が取得可能である。
【００３４】
また、傾斜画像６１４に対応した傾斜変換回路パターン６１８を作成することは上記のように傾斜角度６０７を考慮した数値演算を行うことで可能である。回路パターンからの傾斜変換以外にも、露光マスクパターンや露光シミュレーションパターンなどである場合も同様に矩形や線分の座標のデータであるため、傾斜変換は同じ手法の計算で作成が可能である。また、表示装置１１１において表示を行う場合、傾斜画像６１４の上に傾斜変換回路パターン６１８を重ねて表示することで操作者が撮像対象である試料を理解できるようになる。
【００３５】
（２）図７は、本発明の実施形態によるシステムを用いた、傾斜変換回路パターンのレイヤーの厚さ情報の入力・表示の順番の決定・記憶の手法を示した図である。
図７では、図６の方法によって表示装置７０１に傾斜画像７０２と傾斜変換回路パターン７０３が表示されている。半導体回路の設計データは通常、厚さ情報を持たないデータ（２次元）である。傾斜変換回路パターン７０３を表示する際に傾斜変換回路パターンの面に対して設定したｘ軸７１２・ｙ軸７１３・ｚ軸７１４において、ｘ軸とｙ軸は互いに直行し、ｘｙ平面は傾斜変換回路パターンと平行である。また、ｚ軸はｘｙ平面に垂直であるため、傾斜変換回路パターンとも垂直である。傾斜変換回路パターン７０３上の矩形及び線分の点の座標に対してｘ座標及びｙ座標が等しくｚ座標のみ厚さ７０４だけ異なる座標を計算し、傾斜変換回路パターン上の対応する点と結ぶことで傾斜変換回路パターン７０３に厚さを持たせて表示することが可能である。これにより、よりリアリティのある回路パターンをを表示することができ、操作者としてもより見やすく、正確にパターンを確認することができるようになる。
【００３６】
厚さ７０４の情報に関しては、ＧＵＩ７０６から任意のレイヤーに対して任意の厚さを入力することが可能である。ＧＵＩからレイヤーの厚さ情報を入力することで傾斜変換回路パターン７０３の厚さ７０４の表示も反映される。また、ＧＵＩ７０６から数値入力するだけでなく、表示装置７０１上に厚さ７０４を表示し、それをマウス７０９で指定し、矢印の大きさを変更することで傾斜変換回路パターン７０３の表示を変更することも可能である。傾斜変換回路パターンは単数だけでなく、複数層表示することも単純に表示するだけである。それら複数層に対してそれぞれ厚さ情報を入力することも容易である。また、これら入力した厚さ情報はファイル７１１に格納することで記憶することも可能である。
【００３７】
通常ＧＤＳIIのフォーマットは、単数または複数のレイヤー情報を持ち、レイヤーごとにＩＤを持っている。この場合、厚さ情報ファイルは、レイヤーＩＤの情報と図７の方法で入力した厚さの情報を対応させて格納される。なお、厚さ情報ファイルはＬＡＮ５１４を通してデータサーバ５０１や他の装置と情報の授受が可能である。
【００３８】
（３）図８は、本発明の実施形態によるシステムを用いて、傾斜画像及び傾斜変換回路パターンと傾斜変換なしの回路パターンの同時表示を示した図である。
図８では、図６の方法によって表示装置８０１に傾斜画像８０２と傾斜変換回路パターン８０３が表示されている。上述のように、傾斜して撮像した画像においても設計データへの位置対応が理解しやすいが、操作者によっては回路の形状を傾斜しないで表示した方が理解しやすい場合もある。この場合、傾斜変換なしの回路パターン８０４を同一の表示装置８０１に同時に表示することで、操作者の理解を助けることができる。
【００３９】
また、マウス８０６で傾斜変換なしの回路パターン８０４の点８０７を指定すると、傾斜変換回路パターン８０３の対応点８０８の色が変化する、または、光る、或いはマーカーが出る等の処理がなされるようにしても良い。これにより、対応点８０８を報告する対応点報告機能を実現でき、データの対応関係について操作者の理解をさらに助けることができる。なお、この対応点報告機能は、傾斜変換なしの回路パターン８０４上の点８０７と傾斜変換回路パターン８０３の対応する点８０８を座標演算で単純に算出するだけなので、任意の点において容易に実現可能である。また、対応点報告機能は、傾斜変換なしの回路パターン８０４の点８０７を指定し、傾斜変換回路パターン８０３の対応する点８０８を報告するだけでなく、逆に、傾斜変換回路パターン８０３の点８０８を指定し、傾斜変換なしの回路パターン８０４の点８０７を報告することも可能である。さらに、傾斜角度が既知である場合、傾斜画像８０２の試料表面より画素ごとに傾斜座標変換を行うことで、傾斜しないで画像を撮像した角度に逆変換し、傾斜逆変換画像８０５を作成することも可能である。操作者によっては傾斜画像よりも傾斜逆変換画像の方が理解しやすい。ただし、傾斜逆変換画像は試料表面の凹凸があるときに撮像不可能な部分ができるため、凹凸が大きいときには逆に理解を困難にする。
【００４０】
（４）図９は、本発明の実施形態によるシステムを用いて、傾斜画像を撮像する際に設計データ中の構造物の位置情報に基づいて電子線制御を変更し、遠近レス画像を撮像する方法を示した図である。
高分解能ＳＥＭなどを用いて半導体回路上の線形状の構造物を撮像し、解析や計測を行うことが多々ある。この場合、通常、傾斜画像９０１のように方向９１５の方向で電子銃１０２から遠くなるに従い、撮像される構造物は小さくなってしまう。これは、一般的によく知られる遠近法と同じ原理であり、走査電子顕微鏡であっても一般的には、一枚の画像を撮像する際には電子銃１０２からの距離に関係なく偏向器１０４のふり幅は一定であり、電子銃１０２からの距離が遠くなるに従い、実際に試料に電子が当たる範囲は広くなる。このため、電子銃１０２から近い構造物に比較して小さく撮像されることとなる。そして、傾斜画像９０１で撮像される構造物は９０３のように遠近法の効果がなくなると、構造物の立体的な計測において、より広い範囲で誤差を小さくすることが可能である。傾斜画像９０１で撮像される構造物に対して、図６の方法により傾斜変換回路パターンを表示し、図７の方法により厚さ情報を持たせ、厚さ情報つき傾斜変換回路パターン９１２（理想図）を作成する。次に電子銃１０２から近い距離にあり、平面である断面９０５を撮像する。続いて、断面９０６の輪郭に従い輪郭電子主走査軌跡９０６を教示する。教示の方法は表示装置においてマウスなどのポインタ指示器を用いて軌跡を描くなどの方法、または、画像処理により、断面を撮像した画像から輪郭を抽出する方法がある。画像処理により輪郭を抽出する方法は微分フィルタを用いる方法やスネーク法などが一般的である。そして、厚さ情報つき傾斜変換回路パターンから深さ副走査９０７を算出する。なお、９０７の方向は、方向９１５と同一である。
【００４１】
次に、深さ副走査方向９０７に輪郭電子主走査軌跡９０６をスライドさせる。このとき電子銃１０２からの距離に従い偏向器１０４により、撮像対象までの距離が変わった場合でも電子の照射範囲が変わらないように（遠近が付かないように）偏向角度を変更する。方向９１５からは電子銃１０２の理想的な距離が算出可能であり、距離に従い電子線の焦点を変更する。距離が先見情報として既知である場合、電子レンズ１１３を用いて距離が異なる撮像対象に適切な焦点を合わせることが可能である。
【００４２】
しかし、試料は立体的な構造を有しているので、輪郭電子主走査軌跡９０６をスライドすると９０８の部分が隠れることになる。従って、この陰になる部分はあらかじめ９１２の理想的な構造に対して輪郭電子主走査軌跡９０６をスライドさせることで影になる部分の計算を行う。この計算は厚さ情報つき傾斜変換回路パターン１０２が単純な直方体であるため容易である。輪郭電子主走査軌跡９０６からは輪郭電子主走査軌跡９０９の軌跡が計算され、これを深さ副走査方向９０７に従い輪郭電子主走査軌跡９０６をスライドさせることで撮像を行う。上記の電子線制を行うことで遠近レス画像９１３が撮像可能である。遠近レス画像９１３は方向９１５に対して歪み（遠近）がない画像であるので、従来手法で取得した傾斜画像９０１よりも、構造について立体的な計測を行う場合、より広い範囲で誤差が少ない計測が可能である。また、遠近レス画像９１３を取得することで回路パターン９１４とより精密な形状比較も可能となる。
【００４３】
＜まとめ＞
以上本発明の実施形態によれば、試料表面と電子またはイオンなどの荷電粒子の照射方向が垂直以外のときに、撮像画像と、照射方向に対する試料の傾斜角度から作成される傾斜変換回路パターンや傾斜変換露光マスクパターン・傾斜変換露光シミュレーションパターン（３次元パターン）とを同時に表示するようにしている。これにより、操作者は、半導体回路のどの場所を撮像しているか容易に理解することができる。また、露光マスクパターンや露光シミュレーションパターン（理想的なパターン）と観測画像との形状の比較をすることで、操作者は、理想的なパターンと観測画像とのずれを容易に把握することができる。本実施形態では、試料表面とは半導体のウェーハの表面、つまり設計データの回路パターンなどと平行である面を指すこととする。なお、試料の３次元的な構造を解析するために、厚さ及びレイヤーの上下関係を持たせることで、理想的なパターンと観測画像とのずれをより一層理解しやすくなる。また、レイヤーの厚さと高さの情報を記憶することで、同じレイヤー構造を持つ別の場所の検査・解析を容易になる。
【００４４】
また、撮像画像に対して、理想的なパターン（回路パターンまたは露光マスクパターンまたは露光シミュレーションパターン）を観測画像と重ねて表示している。これにより、観測画像の形状の確認をより容易に行うことができる。
【００４５】
さらに、本実施形態では、作成した傾斜変換回路パターン、傾斜変換露光マスクパターン、又は、傾斜変換露光シミュレーションパターン（理想的な３次元パターン）と観測画像をパターンマッチングすることにより、システムを自動運用する際の位置照合を可能としている。
【００４６】
また、手動で、上記理想的な３次元パターンと観測画像を位置合わせすることで、パターンマッチングによって自動位置合わせできないときに位置を合わせることを可能にし、よって、照射角度や位置あわせの精密な調整ができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施形態による走査電子顕微鏡システムの概略構成を示す図である。
【図２】本発明の別の実施形態による走査電子顕微鏡システムの概略構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態によるＦＩＢシステムの概略構成を示す図である。
【図４】本発明の別の実施形態によるＦＩＢシステムの概略構成うぃ示す図である。
【図５】各種荷電粒子応用装置とデータサーバのネットワークを示した図である。
【図６】試料に対する電子線の照射方向と撮像画像及び傾斜変換回路パターンを示した図である。
【図７】傾斜変換回路パターンのレイヤーの厚さ情報の入力・表示・記憶の手法を示した図である。
【図８】傾斜画像及び傾斜変換回路パターンと傾斜変換なしの回路パターンの同時表示を示した図である。
【図９】傾斜画像を撮像する際に設計データ中の構造物の位置情報に基づいて電子線制御を変更し、遠近レス画像を撮像する方法を示した図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０１…電子顕微鏡
１１１…表示装置
１１７…傾斜変換回路パターン
１１８…撮像画像
【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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