電子顕微鏡、及び試料管理方法
【課題】装置毎、或いは日々の変動に合わせて設定する必要のあった画像取得対象個所を自動で設定することができる、試料の管理機能を提供する。
【解決手段】機差測定を行う為にウェハ上に当該ウェハ上で測定済みのパターンの箇所及び当該測定済みの箇所を測定した装置の情報をマーキングするための領域（レプリカ領域等）を設け、当該マーキングを参照することにより、試料を管理する。マーキングの方法としては、電子線照射によるコンタミネーション付着を挙げられる。この場合、コンタミが付き易いように電子線照射密度を上げる。このために、倍率を上げる、プローブ電流の増加、積算フレーム枚数の増加などを実施することができる。
【解決手段】機差測定を行う為にウェハ上に当該ウェハ上で測定済みのパターンの箇所及び当該測定済みの箇所を測定した装置の情報をマーキングするための領域（レプリカ領域等）を設け、当該マーキングを参照することにより、試料を管理する。マーキングの方法としては、電子線照射によるコンタミネーション付着を挙げられる。この場合、コンタミが付き易いように電子線照射密度を上げる。このために、倍率を上げる、プローブ電流の増加、積算フレーム枚数の増加などを実施することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子顕微鏡、及び試料管理方法に関し、例えば、電子ビーム走査によるコンタミネーションの影響を受けやすい試料を適切に管理するための構成に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程において、パターンの微細化が進んでいる。微小パターンの寸法計測装置の要求項目として、計測精度の向上がある。ところが、半導体生産ラインにある複数台の計測装置間で生じる寸法差は一群の装置の計測精度を低下させる要因となる。また、計測装置単体の経時変化によっても寸法差は生じてしまう。
【０００３】
従来から微小パターンの寸法計測装置としては、数十ナノメートルオーダの微細パターンの画像を１０万から２０万倍の拡大倍率で取得して寸法計測を行う、走査型電子顕微鏡（測長ＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）やＣＤ（Critical Dimension）ＳＥＭ）が用いられている。
【０００４】
そして、上述の装置を用いる場合、計測パターンの形状ごとに、計測寸法値の評価すなわち合わせ込みに必要なパラメータを算出し、この算出パラメータを用いた計測寸法の合わせ込みをする必要がある。このような計測寸法の合わせ込みについては、例えば特許文献１に提案されている。
【０００５】
特許文献１は、走査型電子顕微鏡を用いてパターンの寸法を計測するシステムを開示している。具体的にこのシステムでは、表面にパターンが形成された試料に収束させた電子線を照射して走査し、収束させた電子線の照射により試料から発生する２次電子を検出して試料表面に形成されたパターンの画像を取得する。そして、予め記憶手段に記憶しておいた装置間での画像プロファイルの特徴量を合わせ込むためのフィルタパラメータ（関数）を読み出し、読み出したフィルタパラメータを用いて取得したパターンの画像から画像プロファイルを作成し、パターンの寸法を計測するようにしている。また、特許文献１のシステムは、複数台の装置間での計測寸法差、または１台の特定の装置における経時変化による計測寸法差の評価法として、各装置または特定の装置で同一試料、同一箇所のパターンを複数回計測し、各装置または特定の装置から得られた計測値の外挿値の差を算出する機能を備えている。
【０００６】
一方、特許文献１では、同一試料の同一箇所の画像を全装置で取得する問題点として、コンタミネーション付着による撮像パターン自身の変形が挙げられている。この場合、画像を取得する度に同一パターンのプロファイル特徴量が変化（例えば、ラインパターンなら徐々に太くなる）してしまうため、装置間におけるプロファイル特徴量を評価する際には、装置によるプロファイル特徴量の差異と計測対象パターン自身の変形を切り分けて評価する必要がある。この点に関し、特許文献１では、同一試料、同一箇所の計測対象パターンの画像を各々複数回取得する方法に代わり、評価装置間でそれぞれ異なる、多数箇所の計測対象パターンの画像を一回ずつ取得し、装置ごとに各計測対象パターンでのプロファイル特徴量の平均を求めて当該装置のプロファイル特徴量としても良いと説明されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−１５３８３７号公報
【特許文献２】特開平７−０７１９４７号公報
【特許文献３】特開２００６−０１０５２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１のシステムでは、評価装置間でそれぞれ異なる、多数箇所の計測対象パターンの画像を一回ずつ取得することを提案しているものの、装置毎に測定箇所を特定したり、若しくは日々の変動確認の際に必ず新しい測定箇所を特定しなくてはならない場合に、選択した位置が使用済みであるかが判らないという問題あった。つまり、選択した位置が使用済であるとすると、コンタミネーションにより正確な測定結果が得られないのである。
【０００９】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、装置毎、或いは日々の変動に合わせて設定する必要のあった画像取得対象個所を自動で設定することができる、試料の管理機能を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は上記課題を解決するために、機差測定を行う為にウェハ上に当該ウェハ上で測定済みのパターンの箇所及び当該測定済みの箇所を測定した装置の情報をマーキングするための領域（レプリカ領域等）を設け、当該マーキングを参照することにより、試料を管理する。マーキングの方法としては、電子線照射によるコンタミネーション付着を挙げられる。この場合、コンタミが付き易いように電子線照射密度を上げる。このために、倍率を上げる、プローブ電流の増加、積算フレーム枚数の増加などを実施することができる。
【００１１】
より特定的に本発明を記述すれば、本発明による電子顕微鏡は、電子線を試料上に走査し、電子線照射によって試料から発生した２次電子を検出して得た画像から試料の微細パターンの寸法を測長する電子顕微鏡であって、試料上の前記微細パターンが形成されたパターン領域外の領域の決められた場所にマーキングを行うことにより、試料管理情報を記録する管理情報生成手段を備えることを特徴とする。
【００１２】
さらに、本発明による電子顕微鏡は、マーキングを読み取って試料管理情報を取得する管理情報取得手段と、取得された試料管理情報に基づいて、試料の測定条件を設定する測定条件設定手段と、を備える。この管理情報取得手段は、事前に登録されている画像ライブラリを情報と読み取ったマーキングの画像とを照らし合わせて、試料管理情報を取得するようにしている。
【００１３】
また、試料管理情報は、パターン領域外の領域の特定の位置におけるマーキングの有無によって、形成される。例えば、試料の内部の配置情報を持つレプリカ領域がパターン領域外の領域に設けられ、管理情報生成手段が、レプリカ領域にマーキングを行うことにより試料管理情報を記録するようにしてもよい。
【００１４】
なお、試料管理情報は、マーキングの有無により、測定済か否かを示してもよい。また、記試料管理情報は、第１のマーキング（主マーキング）と、この第１のマーキングの近傍に形成される第２のマーキング（補足マーキング）とで構成され、第２のマーキングの個数が該当する測定箇所の測定回数を示したり、第２のマーキングによって、測定ルールに則って該当する測定箇所が測定されたか否かを示すようにしてもよい。
【００１５】
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】
【００１６】
本発明の試料の管理機能によれば、装置毎、或いは日々の変動に合わせて設定する必要のあった画像取得対象個所を自動で設定することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明は、電子ビーム（１次電子ビーム）の照射によって試料（半導体ウェーハ）から発生される２次電子を検出して試料の走査像を検出する半導体検査用の走査電子顕微鏡であって、特に装置間での計測寸法の違い、もしくは装置の経時変化による計測寸法の違いを確認する機能を備えた走査型電子顕微鏡、及びそれを用いたパターン計測方法並びに走査型電子顕微鏡のパターン認識装置に関するものである。また、本発明は、同一サンプルで別の点を測定する必要がある場合に有効であり、特にＡｒＦ材料のように同一箇所を繰り返し測定すると電子線照射の影響でシュリンクが起きる試料や、寸法値差をコンタミネーションの影響がなく評価した場合に有効である。
【００１８】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。ただし、本実施形態は本発明を実現するための例に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではないことに注意すべきである。また、各図において共通の構成については同一の参照番号が付されている。
【００１９】
＜第１の実施形態＞
第１の実施形態は、微小パターン計測の為の走査型電子顕微鏡に関し、装置間の計測寸法差を低減するために必要な画像データ取得の自動化率を向上させることを目的として、測定箇所履歴の書き込みを試料上へのマーキングにより行い、マーキング箇所の撮像により測定箇所の自動決定および実行を行うものである。このマーキングは、ウェハ上に形成されたレプリカパターンに付される。
【００２０】
（１）走査電子顕微鏡装置の構成
図１は、本発明の第１の実施形態に係る動作が実行される走査電子顕微鏡装置の概略構成を示す図である。走査電子顕微鏡装置１００は、大別して電子線画像を取得するための電子光学系１０１と、それらの画像を処理することで対象パターンの計測を行う情報処理系１０２の２つの部位で構成されている。電子光学系１０１の各部は、情報処理系１０２により通信ライン９を介して各種制御される。
【００２１】
電子光学系１０１は、試料２を搭載するステージ１と、電子ビーム８を放出する電子源３と、電子ビーム８を偏向する偏向レンズ４と、対物レンズ５と、試料から発生した２次電子を電気信号に変換する機能を持つ２次電子検出器６と、検出された電気信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器７と、を備えている。
【００２２】
一方、画像データから撮像パターンの計測を行う情報処理系１０２は、光学系１０１の各部を制御するための制御部１１と、画像処理などを行う処理部１３と、画像データやその他の処理で用いられる各種のデータを記憶する記憶部１２と、ユーザが撮像条件や画像処理のパラメータを入力したり得られた結果を出力する機能を持つ入出力部１４（入力部の例としてキーボートやマウス等、出力部の例としてプリンタやディスプレイ等がある）と、を備え、これらの各部位はデータバス１０を通じて互いにデータが送受信されるようになっている。また、記憶部１２は、データバス１５を通じて他の走査電子顕微鏡装置やデータ処理装置等外部の装置とデータの送受信ができるようになっている。さらに、図１における制御部１１は、電子光学系１０１の制御を行うのみならず、撮像画像からパターンの寸法計測を行う際の制御も行うものとする。
【００２３】
そして、記憶部１２に記憶された後述の処理プログラム（図４や６参照）に基づいて、制御部１１及び処理部１３は、マーキング処理や測定処理を実行する。
【００２４】
（２）ウェハ上にある測定箇所とマーキングの例
図２は、ウェハ上にある測定箇所と履歴管理箇所（マーキング）の例を示す図である。図２に示されるように、ウェハ２３上には、例えばチップが１６個形成され、各チップ２４には測定箇所（参照番号２５や２６）が２５箇所存在する。各チップ２４には、ラインパターン２７が形成されていてもよい。
【００２５】
また、ウェハ２３のチップ領域外にはウェハ２３のレイアウトのレプリカ２９が用意されている。なお、レプリカ２９は、半導体プロセスのリソグラフィー工程等で作成される。このレプリカ２９の各チップ対応領域３３には、マーキング３０の位置決めの為にパターン３１が用意されている。また、レプリカ２９の各領域３３には、チップ領域２４の測定箇所に対応する位置に測長点の通し番号３２が設けられている。そして、例えば測長後、マーキング３０が、通し番号３２上に付されるようになっている。
【００２６】
（３）測定条件の例
図３は、測定条件の例を示す図である。第１の実施形態では、同一箇所を２度と測らないこと、各測定（各データ番号）で同じ４つのチップの同一箇所を測ること、という条件になっている。図３のデータ番号＃１乃至１００によって、画像情報収集のための１つのレシピを構成している。各データ番号（＃１、２、・・・、１００）は、１つのレシピを構成するセクションの番号を示すものである。測定条件の情報としては、測定位置の座標や撮像条件と共に、マーキングの座標と照射条件が含まれる。
【００２７】
なお、図３の測定条件は一例に過ぎず、その他様々な条件で測定を実行することができるのはもちろんのことである。
【００２８】
（４）測定及びマーキング処理のシーケンス
図４は、第１の実施形態による測定処理及びマーキング処理を説明するためのフローチャートである。
【００２９】
ステップＳ４０１では、図３の測定位置データ（測定条件）を使って評価が開始されると、制御部１１の制御の下、低倍率で電子ビーム８をレプリカ領域２９の全体（場合によっては一部）に照射しながら撮像し、マーキング３０が付加されている状態を見る。例えば、２０ｋの倍率で撮像すると、１チップ分の情報を含むレプリカ２９内部（全体）の画像が取得できる。この際、画像認識により、どの箇所がマーキングされており、次の使用されていない測定箇所を見出すことができる。この画像認識は、例えば、事前に登録されている画像ライブラリと照らし合わせをすることにより可能となる。
【００３０】
次に、ステップＳ４０２において、取得したマーキングの状態の情報に基づいて、処理部１３が測定位置（測定箇所）を選択する。そして、ステップＳ４０３において、制御部１１の制御の下、選択された測定位置に対して電子ビーム８が照射され、その測定位置の画像が取得される。
【００３１】
画像取得が完了すると、ステップＳ４０４において、処理部１３は、画像を取得した測定位置に対応するレプリカ領域２９にマーキング３０を行う指示を制御部１１に出し、制御部１１の制御の下、当該レプリカ領域２９に対して倍率を上げて電子ビーム８を照射してマーキングを付加する。
【００３２】
例えば、初めてウェハを測定する場合、レプリカ領域２９のどこにもマーキングが付加されていない。すると処理部１３は、図３の測定位置データからデータ番号＃１を選択する。測定位置データ＃１では測定箇所１をチップ１から４で行う。その後、照射した測定点に該当するレプリカ内の箇所にマーキングを行う。これで１回目の評価は終了である。２回目の評価の際、レプリカ撮像時にマーキングされている箇所を参照し、処理部１３は、次の測定位置情報を持つデータ＃２を選択し自動実行する。その後、１回目同様に使用箇所のマーキングを行い終了する。１回目と２回目で使用する装置が異なっていても、同一箇所の撮像は起こらない。
【００３３】
なお、１つのウェハ２３上に設けられるレプリカ２９の数は必ずしも１つだけでなくてよい。例えば、チップ内で２種類の評価が可能な場合、測定位置データは２種類必要になる。そのため、この場合はレプリカも２つ用意することになる。また、測定情報に連結して、レプリカ内の座標とレプリカ内のアドレッシングパターン３１が自動測定条件に含まれていることが前提とされる。測定位置登録および撮像条件の登録は、既存の測長ＳＥＭと同様に可能である。例えば、図２の場合、２０ｋの倍率で撮像し、アドレッシングパターンを認識し、そこから測定した点に相当する位置を決定しマーキングを行う。そして、チップ１の１つ目の撮像箇所の記録をする場合、アドレッシングパターン３１から縦方向に１．３６μｍ、横方向に−１．３６μｍの位置に電子線照射を３００ｋで行うと、０．４５μｍ程度の領域がマーキングされる。
【００３４】
＜第２の実施形態＞
続いて、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態は、微小パターン計測のための走査型電子顕微鏡において、寸法校正用試料（マイクロスケール）を使用した場合、使用箇所の履歴を管理し、寸法校正用試料が確実に寸法基準として使われることを目的とするものである。なお、走査型電子顕微鏡としては、図１と同様のものを用いることができるので、ここでは説明を省略する。
【００３５】
半導体パターンを測定するにあたって、微小パターン計測の為の走査型電子顕微鏡では寸法校正用の試料が使用されている。走査電子顕微鏡の寸法校正用試料に関するものとして、測長用校正部材の例が特許文献２に記載されている。
【００３６】
しかしながら、撮像によりコンタミネーションがウェハ２３上に蓄積され、寸法校正用試料の寸法誤差が生じる可能性がある。このため、同一箇所でも撮像回数を限定することが必要となる。このため、寸法校正パターンの撮像回数を管理することができれば非常に有益である。
【００３７】
一方、特許文献３には同一寸法校正パターンへの位置決め処理が示されている。
【００３８】
そこで、特許文献３の処理とマーキング処理とを組み合わせることにより、同一寸法校正パターンの使用回数を管理することが可能とする。
【００３９】
本実施形態では、第１の実施形態のように、撮像箇所に相当するレプリカ内の箇所にマーキングを行うが、図５に示すように、マーキングにさらに情報（付加情報、付帯情報）を加えるため、隣接箇所にさらに小さな領域に照射し補足マーキングをする。例えば、補足マーキングの個数により照射回数を表すようにし、その箇所の使用回数を管理できるようにする。また、レプリカを参照することにより、実際の測定箇所に動かずに、レプリカという小領域の撮像だけで測定箇所の決定が可能になる。
【００４０】
図６は、第２の実施形態による測定処理及びマーキング処理を説明するためのフローチャートである。なお、第２の実施形態でも、図３の測定条件を用いるものとする。
【００４１】
ステップＳ６０１では、図３の測定位置データ（測定条件）を使って評価が開始されると、制御部１１の制御の下、低倍率で電子ビーム８をレプリカ領域２９の全体（場合によっては一部）に照射しながら撮像し、マーキング３０が付加されている状態を見る。例えば、２０ｋの倍率で撮像すると、１チップ分の情報を含むレプリカ２９内部（全体）の画像が取得できる。この際、画像認識により、どの箇所がマーキングされており、次の使用可能な測定箇所を見出すことができる。この画像認識は、例えば、事前に登録されている画像ライブラリと照らし合わせをすることにより可能となる。
【００４２】
次に、ステップＳ６０２において、取得したマーキングの状態の情報に基づいて、処理部１３が、使用回数が許容範囲内である測定位置（測定箇所）を選択する。そして、ステップＳ６０３において、制御部１１の制御の下、選択された測定位置に対して電子ビーム８が照射され、その測定位置の画像が取得される。
【００４３】
画像取得が完了すると、ステップＳ６０４において、処理部１３は、画像を取得した測定位置に対応するレプリカ領域２９にマーキング３０を行う指示を制御部１１に出し、制御部１１の制御の下、当該レプリカ領域２９に対して倍率を上げて電子ビーム８を照射してマーキングを付加する。マーキングについては、例えば図５に示されるように、使用したことを示す大きいマーキングと、使用回数等の付帯情報を示す小さいマーキング３４とから構成される。
【００４４】
＜第３の実施形態＞
第２の実施形態では、補足マーキングを、測定箇所の使用回数を示すものとして用いた。第３の実施形態では、補足マーキングを使用回数だけでなく、使用した装置を表示することもできる。例えば、複数台の装置において、「Ａの次にＢ、Ｂの次にＣが測定する」などの順番の決まりがある場合、Ｂの装置はＡが測定を行ったことを示す補足マーキングがないときは測定を実施しない。なお、この場合でも補足マーキングの数は使用回数も併せて示すこととなっている。また、走査型電子顕微鏡としては、図１と同様のものを用いている。
【００４５】
図７は第３の実施形態に係るマーキングを示す図であり、図８は図７のＡの部分の拡大図である。図７に示されるように、主マーキング３０の近傍に補足マーキング３４が付加されている。ただし、第３の実施形態では、補足マーキングは単に測定回数を示すだけではなく、例えば測定装置Ａ、Ｂ及びＣによって測定がなされたかを示すものとなっている。図８では、補足マーキング３４１は装置Ａで測定済か否かを示し、補足マーキング３４２及び３４３は装置Ｂ及びＣで測定済か否かを示している。補足マーキング３４１のみ付加されている状態なので、図８は、装置Ｂ及びＣによる測定は未だ実行されていないことを示している。
【００４６】
図９は、第３の実施形態による測定処理及びマーキング処理を説明するためのフローチャートである。
【００４７】
ステップＳ９０１では、制御部１１の制御の下、低倍率で電子ビーム８をレプリカ領域２９の全体（場合によっては一部）に照射しながら撮像し、マーキング３０が付加されている状態を見る。例えば、２０ｋの倍率で撮像すると、１チップ分の情報を含むレプリカ２９内部（全体）の画像が取得できる。この際、画像認識により、どの箇所がマーキングされており、次の使用可能な測定箇所を見出すことができる。この画像認識は、例えば、事前に登録されている画像ライブラリと照らし合わせをすることにより可能となる。
【００４８】
次に、ステップＳ９０２において、取得したマーキングの状態の情報に基づいて、処理部１３が、使用回数が許容範囲内である測定位置（測定箇所）を選択する。ステップＳ９０３では、処理部１３は、ステップＳ９０２で選択された測定箇所におけるマーキングが所定の測定ルールに合致するか否か判断する。マーキングが測定ルールに合致する場合には処理はステップＳ９０４に移行し、合致しない場合には処理は終了するここでの所定の測定ルールとしては、例えば、上述のように、「装置Ａの次に装置Ｂ、装置Ｂの次に装置Ｃが測定し、その順番に則って測定した場合に補足マーキング３４１、３４２、３４３・・・を付加する」などの順番について決まりや、「測定条件１、２、３・・・で測定し、各条件での測定完了毎に補足マーキング３４１、３４２、３４３・・・を付加する」などの測定条件での測定についての決まり等が考えられる。例えば、測定ルールが前者の場合に、補足マーキング３４１が付加されていないのに、装置Ｂで測定しようとしている場合には、まず装置Ａでの測定が必要となるので、マーキングの状態が測定ルールに合致せず、処理は終了する。そして、装置Ａに測定装置が変更されて、再度ステップＳ９０１の処理から再開される。測定ルールが後者の場合も同様である。
【００４９】
ステップＳ９０４では、制御部１１の制御の下、選択された測定箇所に対して電子ビーム８が照射され、その測定位置の画像が取得される。
【００５０】
画像取得が完了すると、ステップＳ９０５において、処理部１３は、画像を取得した測定位置に対応するレプリカ領域２９に補足マーキングを付加する指示を制御部１１に出し、制御部１１の制御の下、当該レプリカ領域２９に対して倍率を上げて電子ビーム８を照射して補足マーキングを付加する。
【００５１】
＜その他の実施形態＞
（１）トランジスタの破損を用いたマーキング
マーキングの代案として、電子線照射によるトランジスタの破損を用いることもできる。この場合、プローブ電流を大きくし、大電流をウェハ内にレプリカ領域２９の代わりに設けられたトランジスタに流し、トランジスタの破損を行う。
【００５２】
このトランジスタを破損することによってマークシートと同じような要領で情報を書き込み、ウェハに名前や通し番号を付けることができる。
【００５３】
図１０は、ウェハ２３のチップ領域外に設けられたトランジスタの例を示す図である。この例では、９文字までの情報をウェハに持たせることができるようになる。つまり、文字の通し番号３６を行とし、記号３５を列として、アドレッシングパターン３７を参照して各トランジスタを破壊することにより、情報を生成することができる。
【００５４】
（２）バーコードによるマーキング
電子線がラスターにより試料を照射しているため、あるラスターラインでは電子ビームを照射しない設定にし、バーコード４０を作成することができるようになる。図１１は、バーコードによるマーキングの例を示している。なお、バーコードは補足マーキングとしても使用することができる。
【００５５】
このバーコード４０は、電子ビームの照射によるコンタミネーションがある箇所３８に情報「１」を持たせ、コンタミネーションがない箇所３９に情報「０」を持たせることにより、生成される。１箇所に対し、バーコードが複数描けると、同一箇所の使用回数だけでなく、使用した装置、日時、測定結果がウェハ上に残る。このメリットとして、データメディアを別に用意する必要がなくなる。結果データがどのウェハを使用したのかが混乱することはない。また、試料の保証期間を管理するために、バーコードを使用することも可能である。
【００５６】
＜まとめ＞
本実施形態によれば、ウェハのチップ領域外の領域にウェハのレイアウトのレプリカを設け、そのレプリカに対応する各測定位置を測定したか否かを示すマーキングを行っている。これにより、測定しようとする測定箇所が既に測定済みでコンタミネーションが生じているか否かを知ることができるようになる。よって、マーキングのある測定箇所を新たな測定箇所の選択から除外することにより、測定箇所を自動的に設定することが出来るようになる。また、複数装置間の機差測定における測定位置の設定を自動で行うことが可能になる。
【００５７】
実際にチップのある領域にマーキングすることはないので、マーキングによるコンタミネーションも回避することが出来る。
【００５８】
本実施形態によれば、マーキングとして、主マーキング（マーキング３０）と補足マーキング３４を用いており、この組み合せにより様々な試料管理情報を表現するようにしている。例えば、補足マーキングにより該当する測定箇所の測定回数を示したり、複数装置に亘る測定順序を検証することができるようにする。このようにすることにより、ウェハ上に使用箇所の履歴が残ることにより、ウェハ単体で使用済みの箇所や特定箇所の使用回数が分るので、装置側に履歴情報を残す必要がなくなり、どの装置でも履歴を参照することができるようになる。また、測定順序を管理できるようにしたマーキングを用いれば、所望の測定ルールに反して、誤って測定処理を実行するという事態を回避できるようになる。
【００５９】
本実施形態では、上述の履歴情報のみならず、トランジスタの破損を用いて、ウェハの名称を識別するようにしたり、測定箇所を実際に測定する装置を通し番号で管理することができる。そして、測定箇所の誤設定がなくなり、より確実にデータを取得することができるようになる。また、バーコード情報をウェハのチップ領域外の領域に形成することによっても試料を関することができる。これによっても、上述と同様の効果を期待することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明で用いる走査型電子顕微鏡の基本構成を示す図である。
【図２】試料上の測定箇所とそのレプリカを説明するウェハのレイアウト例を示す図である。
【図３】測定位置情報（測定条件）を説明するための図である。
【図４】マーキングを使用した測定毎に異なる箇所を撮像する自動測定シーケンスを説明するためのフローチャートである。
【図５】第２の実施形態による補足マーキングの使用方法の例を示す図である。
【図６】使用回数を管理する場合の自動測定シーケンスを説明するためのフローチャートである。
【図７】第３の実施形態による補足マーキングの使用方法の例を示す図である。
【図８】図７のＡの部分を拡大した状態を示す図である。
【図９】測定ルールを管理する場合の自動測定シーケンスを説明するためのフローチャートである。
【図１０】トランジスタの破損を用いた試料管理情報（マークシートレイアウト態様）の例を示す図である。この場合、最大９文字まで記録することが可能であることが示される。
【図１１】バーコードを用いて表現した試料管理情報の例を示す図である。
【符号の説明】
【００６１】
１ 試料ステージ
２ 試料
３ 電子源
４ 偏向レンズ
５ 対物レンズ
６ ２次電子検出器
７ Ａ／Ｄ変換器
８ 電子ビーム
９ 通信ライン
１０ データバス
１１ 主制御部
１２ 記憶部
１３ 処理部
１４ 入出力部
１５ データバス
２３ ウェハ
２４ チップ（チップ番号１１）
２５ 測定箇所１の撮像領域（倍率１５０ｋ）
２６ 測定箇所２５の撮像領域（倍率１５０ｋ）
２７ ラインパターン
２８ チップ内の測定箇所
２９ レプリカ内部のレイアウト
３０ コンタミネーションによるマーキング例（倍率３００ｋ）
３１ アドレッシングパターン
３２ 測長点の通し番号
３３ チップ番号１１に相当するレプリカチップ
３４ 補足マーキング例
３５ マークシート登録に選択可能な記号
３６ 文字の通し番号
３７ アドレッシングパターン
３８ コンタミネーションがある箇所「１」
３９ コンタミネーションがない箇所「０」
４０ バーコードマーキングの領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子顕微鏡、及び試料管理方法に関し、例えば、電子ビーム走査によるコンタミネーションの影響を受けやすい試料を適切に管理するための構成に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程において、パターンの微細化が進んでいる。微小パターンの寸法計測装置の要求項目として、計測精度の向上がある。ところが、半導体生産ラインにある複数台の計測装置間で生じる寸法差は一群の装置の計測精度を低下させる要因となる。また、計測装置単体の経時変化によっても寸法差は生じてしまう。
【０００３】
従来から微小パターンの寸法計測装置としては、数十ナノメートルオーダの微細パターンの画像を１０万から２０万倍の拡大倍率で取得して寸法計測を行う、走査型電子顕微鏡（測長ＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）やＣＤ（Critical Dimension）ＳＥＭ）が用いられている。
【０００４】
そして、上述の装置を用いる場合、計測パターンの形状ごとに、計測寸法値の評価すなわち合わせ込みに必要なパラメータを算出し、この算出パラメータを用いた計測寸法の合わせ込みをする必要がある。このような計測寸法の合わせ込みについては、例えば特許文献１に提案されている。
【０００５】
特許文献１は、走査型電子顕微鏡を用いてパターンの寸法を計測するシステムを開示している。具体的にこのシステムでは、表面にパターンが形成された試料に収束させた電子線を照射して走査し、収束させた電子線の照射により試料から発生する２次電子を検出して試料表面に形成されたパターンの画像を取得する。そして、予め記憶手段に記憶しておいた装置間での画像プロファイルの特徴量を合わせ込むためのフィルタパラメータ（関数）を読み出し、読み出したフィルタパラメータを用いて取得したパターンの画像から画像プロファイルを作成し、パターンの寸法を計測するようにしている。また、特許文献１のシステムは、複数台の装置間での計測寸法差、または１台の特定の装置における経時変化による計測寸法差の評価法として、各装置または特定の装置で同一試料、同一箇所のパターンを複数回計測し、各装置または特定の装置から得られた計測値の外挿値の差を算出する機能を備えている。
【０００６】
一方、特許文献１では、同一試料の同一箇所の画像を全装置で取得する問題点として、コンタミネーション付着による撮像パターン自身の変形が挙げられている。この場合、画像を取得する度に同一パターンのプロファイル特徴量が変化（例えば、ラインパターンなら徐々に太くなる）してしまうため、装置間におけるプロファイル特徴量を評価する際には、装置によるプロファイル特徴量の差異と計測対象パターン自身の変形を切り分けて評価する必要がある。この点に関し、特許文献１では、同一試料、同一箇所の計測対象パターンの画像を各々複数回取得する方法に代わり、評価装置間でそれぞれ異なる、多数箇所の計測対象パターンの画像を一回ずつ取得し、装置ごとに各計測対象パターンでのプロファイル特徴量の平均を求めて当該装置のプロファイル特徴量としても良いと説明されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−１５３８３７号公報
【特許文献２】特開平７−０７１９４７号公報
【特許文献３】特開２００６−０１０５２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１のシステムでは、評価装置間でそれぞれ異なる、多数箇所の計測対象パターンの画像を一回ずつ取得することを提案しているものの、装置毎に測定箇所を特定したり、若しくは日々の変動確認の際に必ず新しい測定箇所を特定しなくてはならない場合に、選択した位置が使用済みであるかが判らないという問題あった。つまり、選択した位置が使用済であるとすると、コンタミネーションにより正確な測定結果が得られないのである。
【０００９】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、装置毎、或いは日々の変動に合わせて設定する必要のあった画像取得対象個所を自動で設定することができる、試料の管理機能を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は上記課題を解決するために、機差測定を行う為にウェハ上に当該ウェハ上で測定済みのパターンの箇所及び当該測定済みの箇所を測定した装置の情報をマーキングするための領域（レプリカ領域等）を設け、当該マーキングを参照することにより、試料を管理する。マーキングの方法としては、電子線照射によるコンタミネーション付着を挙げられる。この場合、コンタミが付き易いように電子線照射密度を上げる。このために、倍率を上げる、プローブ電流の増加、積算フレーム枚数の増加などを実施することができる。
【００１１】
より特定的に本発明を記述すれば、本発明による電子顕微鏡は、電子線を試料上に走査し、電子線照射によって試料から発生した２次電子を検出して得た画像から試料の微細パターンの寸法を測長する電子顕微鏡であって、試料上の前記微細パターンが形成されたパターン領域外の領域の決められた場所にマーキングを行うことにより、試料管理情報を記録する管理情報生成手段を備えることを特徴とする。
【００１２】
さらに、本発明による電子顕微鏡は、マーキングを読み取って試料管理情報を取得する管理情報取得手段と、取得された試料管理情報に基づいて、試料の測定条件を設定する測定条件設定手段と、を備える。この管理情報取得手段は、事前に登録されている画像ライブラリを情報と読み取ったマーキングの画像とを照らし合わせて、試料管理情報を取得するようにしている。
【００１３】
また、試料管理情報は、パターン領域外の領域の特定の位置におけるマーキングの有無によって、形成される。例えば、試料の内部の配置情報を持つレプリカ領域がパターン領域外の領域に設けられ、管理情報生成手段が、レプリカ領域にマーキングを行うことにより試料管理情報を記録するようにしてもよい。
【００１４】
なお、試料管理情報は、マーキングの有無により、測定済か否かを示してもよい。また、記試料管理情報は、第１のマーキング（主マーキング）と、この第１のマーキングの近傍に形成される第２のマーキング（補足マーキング）とで構成され、第２のマーキングの個数が該当する測定箇所の測定回数を示したり、第２のマーキングによって、測定ルールに則って該当する測定箇所が測定されたか否かを示すようにしてもよい。
【００１５】
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】
【００１６】
本発明の試料の管理機能によれば、装置毎、或いは日々の変動に合わせて設定する必要のあった画像取得対象個所を自動で設定することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明は、電子ビーム（１次電子ビーム）の照射によって試料（半導体ウェーハ）から発生される２次電子を検出して試料の走査像を検出する半導体検査用の走査電子顕微鏡であって、特に装置間での計測寸法の違い、もしくは装置の経時変化による計測寸法の違いを確認する機能を備えた走査型電子顕微鏡、及びそれを用いたパターン計測方法並びに走査型電子顕微鏡のパターン認識装置に関するものである。また、本発明は、同一サンプルで別の点を測定する必要がある場合に有効であり、特にＡｒＦ材料のように同一箇所を繰り返し測定すると電子線照射の影響でシュリンクが起きる試料や、寸法値差をコンタミネーションの影響がなく評価した場合に有効である。
【００１８】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。ただし、本実施形態は本発明を実現するための例に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではないことに注意すべきである。また、各図において共通の構成については同一の参照番号が付されている。
【００１９】
＜第１の実施形態＞
第１の実施形態は、微小パターン計測の為の走査型電子顕微鏡に関し、装置間の計測寸法差を低減するために必要な画像データ取得の自動化率を向上させることを目的として、測定箇所履歴の書き込みを試料上へのマーキングにより行い、マーキング箇所の撮像により測定箇所の自動決定および実行を行うものである。このマーキングは、ウェハ上に形成されたレプリカパターンに付される。
【００２０】
（１）走査電子顕微鏡装置の構成
図１は、本発明の第１の実施形態に係る動作が実行される走査電子顕微鏡装置の概略構成を示す図である。走査電子顕微鏡装置１００は、大別して電子線画像を取得するための電子光学系１０１と、それらの画像を処理することで対象パターンの計測を行う情報処理系１０２の２つの部位で構成されている。電子光学系１０１の各部は、情報処理系１０２により通信ライン９を介して各種制御される。
【００２１】
電子光学系１０１は、試料２を搭載するステージ１と、電子ビーム８を放出する電子源３と、電子ビーム８を偏向する偏向レンズ４と、対物レンズ５と、試料から発生した２次電子を電気信号に変換する機能を持つ２次電子検出器６と、検出された電気信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器７と、を備えている。
【００２２】
一方、画像データから撮像パターンの計測を行う情報処理系１０２は、光学系１０１の各部を制御するための制御部１１と、画像処理などを行う処理部１３と、画像データやその他の処理で用いられる各種のデータを記憶する記憶部１２と、ユーザが撮像条件や画像処理のパラメータを入力したり得られた結果を出力する機能を持つ入出力部１４（入力部の例としてキーボートやマウス等、出力部の例としてプリンタやディスプレイ等がある）と、を備え、これらの各部位はデータバス１０を通じて互いにデータが送受信されるようになっている。また、記憶部１２は、データバス１５を通じて他の走査電子顕微鏡装置やデータ処理装置等外部の装置とデータの送受信ができるようになっている。さらに、図１における制御部１１は、電子光学系１０１の制御を行うのみならず、撮像画像からパターンの寸法計測を行う際の制御も行うものとする。
【００２３】
そして、記憶部１２に記憶された後述の処理プログラム（図４や６参照）に基づいて、制御部１１及び処理部１３は、マーキング処理や測定処理を実行する。
【００２４】
（２）ウェハ上にある測定箇所とマーキングの例
図２は、ウェハ上にある測定箇所と履歴管理箇所（マーキング）の例を示す図である。図２に示されるように、ウェハ２３上には、例えばチップが１６個形成され、各チップ２４には測定箇所（参照番号２５や２６）が２５箇所存在する。各チップ２４には、ラインパターン２７が形成されていてもよい。
【００２５】
また、ウェハ２３のチップ領域外にはウェハ２３のレイアウトのレプリカ２９が用意されている。なお、レプリカ２９は、半導体プロセスのリソグラフィー工程等で作成される。このレプリカ２９の各チップ対応領域３３には、マーキング３０の位置決めの為にパターン３１が用意されている。また、レプリカ２９の各領域３３には、チップ領域２４の測定箇所に対応する位置に測長点の通し番号３２が設けられている。そして、例えば測長後、マーキング３０が、通し番号３２上に付されるようになっている。
【００２６】
（３）測定条件の例
図３は、測定条件の例を示す図である。第１の実施形態では、同一箇所を２度と測らないこと、各測定（各データ番号）で同じ４つのチップの同一箇所を測ること、という条件になっている。図３のデータ番号＃１乃至１００によって、画像情報収集のための１つのレシピを構成している。各データ番号（＃１、２、・・・、１００）は、１つのレシピを構成するセクションの番号を示すものである。測定条件の情報としては、測定位置の座標や撮像条件と共に、マーキングの座標と照射条件が含まれる。
【００２７】
なお、図３の測定条件は一例に過ぎず、その他様々な条件で測定を実行することができるのはもちろんのことである。
【００２８】
（４）測定及びマーキング処理のシーケンス
図４は、第１の実施形態による測定処理及びマーキング処理を説明するためのフローチャートである。
【００２９】
ステップＳ４０１では、図３の測定位置データ（測定条件）を使って評価が開始されると、制御部１１の制御の下、低倍率で電子ビーム８をレプリカ領域２９の全体（場合によっては一部）に照射しながら撮像し、マーキング３０が付加されている状態を見る。例えば、２０ｋの倍率で撮像すると、１チップ分の情報を含むレプリカ２９内部（全体）の画像が取得できる。この際、画像認識により、どの箇所がマーキングされており、次の使用されていない測定箇所を見出すことができる。この画像認識は、例えば、事前に登録されている画像ライブラリと照らし合わせをすることにより可能となる。
【００３０】
次に、ステップＳ４０２において、取得したマーキングの状態の情報に基づいて、処理部１３が測定位置（測定箇所）を選択する。そして、ステップＳ４０３において、制御部１１の制御の下、選択された測定位置に対して電子ビーム８が照射され、その測定位置の画像が取得される。
【００３１】
画像取得が完了すると、ステップＳ４０４において、処理部１３は、画像を取得した測定位置に対応するレプリカ領域２９にマーキング３０を行う指示を制御部１１に出し、制御部１１の制御の下、当該レプリカ領域２９に対して倍率を上げて電子ビーム８を照射してマーキングを付加する。
【００３２】
例えば、初めてウェハを測定する場合、レプリカ領域２９のどこにもマーキングが付加されていない。すると処理部１３は、図３の測定位置データからデータ番号＃１を選択する。測定位置データ＃１では測定箇所１をチップ１から４で行う。その後、照射した測定点に該当するレプリカ内の箇所にマーキングを行う。これで１回目の評価は終了である。２回目の評価の際、レプリカ撮像時にマーキングされている箇所を参照し、処理部１３は、次の測定位置情報を持つデータ＃２を選択し自動実行する。その後、１回目同様に使用箇所のマーキングを行い終了する。１回目と２回目で使用する装置が異なっていても、同一箇所の撮像は起こらない。
【００３３】
なお、１つのウェハ２３上に設けられるレプリカ２９の数は必ずしも１つだけでなくてよい。例えば、チップ内で２種類の評価が可能な場合、測定位置データは２種類必要になる。そのため、この場合はレプリカも２つ用意することになる。また、測定情報に連結して、レプリカ内の座標とレプリカ内のアドレッシングパターン３１が自動測定条件に含まれていることが前提とされる。測定位置登録および撮像条件の登録は、既存の測長ＳＥＭと同様に可能である。例えば、図２の場合、２０ｋの倍率で撮像し、アドレッシングパターンを認識し、そこから測定した点に相当する位置を決定しマーキングを行う。そして、チップ１の１つ目の撮像箇所の記録をする場合、アドレッシングパターン３１から縦方向に１．３６μｍ、横方向に−１．３６μｍの位置に電子線照射を３００ｋで行うと、０．４５μｍ程度の領域がマーキングされる。
【００３４】
＜第２の実施形態＞
続いて、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態は、微小パターン計測のための走査型電子顕微鏡において、寸法校正用試料（マイクロスケール）を使用した場合、使用箇所の履歴を管理し、寸法校正用試料が確実に寸法基準として使われることを目的とするものである。なお、走査型電子顕微鏡としては、図１と同様のものを用いることができるので、ここでは説明を省略する。
【００３５】
半導体パターンを測定するにあたって、微小パターン計測の為の走査型電子顕微鏡では寸法校正用の試料が使用されている。走査電子顕微鏡の寸法校正用試料に関するものとして、測長用校正部材の例が特許文献２に記載されている。
【００３６】
しかしながら、撮像によりコンタミネーションがウェハ２３上に蓄積され、寸法校正用試料の寸法誤差が生じる可能性がある。このため、同一箇所でも撮像回数を限定することが必要となる。このため、寸法校正パターンの撮像回数を管理することができれば非常に有益である。
【００３７】
一方、特許文献３には同一寸法校正パターンへの位置決め処理が示されている。
【００３８】
そこで、特許文献３の処理とマーキング処理とを組み合わせることにより、同一寸法校正パターンの使用回数を管理することが可能とする。
【００３９】
本実施形態では、第１の実施形態のように、撮像箇所に相当するレプリカ内の箇所にマーキングを行うが、図５に示すように、マーキングにさらに情報（付加情報、付帯情報）を加えるため、隣接箇所にさらに小さな領域に照射し補足マーキングをする。例えば、補足マーキングの個数により照射回数を表すようにし、その箇所の使用回数を管理できるようにする。また、レプリカを参照することにより、実際の測定箇所に動かずに、レプリカという小領域の撮像だけで測定箇所の決定が可能になる。
【００４０】
図６は、第２の実施形態による測定処理及びマーキング処理を説明するためのフローチャートである。なお、第２の実施形態でも、図３の測定条件を用いるものとする。
【００４１】
ステップＳ６０１では、図３の測定位置データ（測定条件）を使って評価が開始されると、制御部１１の制御の下、低倍率で電子ビーム８をレプリカ領域２９の全体（場合によっては一部）に照射しながら撮像し、マーキング３０が付加されている状態を見る。例えば、２０ｋの倍率で撮像すると、１チップ分の情報を含むレプリカ２９内部（全体）の画像が取得できる。この際、画像認識により、どの箇所がマーキングされており、次の使用可能な測定箇所を見出すことができる。この画像認識は、例えば、事前に登録されている画像ライブラリと照らし合わせをすることにより可能となる。
【００４２】
次に、ステップＳ６０２において、取得したマーキングの状態の情報に基づいて、処理部１３が、使用回数が許容範囲内である測定位置（測定箇所）を選択する。そして、ステップＳ６０３において、制御部１１の制御の下、選択された測定位置に対して電子ビーム８が照射され、その測定位置の画像が取得される。
【００４３】
画像取得が完了すると、ステップＳ６０４において、処理部１３は、画像を取得した測定位置に対応するレプリカ領域２９にマーキング３０を行う指示を制御部１１に出し、制御部１１の制御の下、当該レプリカ領域２９に対して倍率を上げて電子ビーム８を照射してマーキングを付加する。マーキングについては、例えば図５に示されるように、使用したことを示す大きいマーキングと、使用回数等の付帯情報を示す小さいマーキング３４とから構成される。
【００４４】
＜第３の実施形態＞
第２の実施形態では、補足マーキングを、測定箇所の使用回数を示すものとして用いた。第３の実施形態では、補足マーキングを使用回数だけでなく、使用した装置を表示することもできる。例えば、複数台の装置において、「Ａの次にＢ、Ｂの次にＣが測定する」などの順番の決まりがある場合、Ｂの装置はＡが測定を行ったことを示す補足マーキングがないときは測定を実施しない。なお、この場合でも補足マーキングの数は使用回数も併せて示すこととなっている。また、走査型電子顕微鏡としては、図１と同様のものを用いている。
【００４５】
図７は第３の実施形態に係るマーキングを示す図であり、図８は図７のＡの部分の拡大図である。図７に示されるように、主マーキング３０の近傍に補足マーキング３４が付加されている。ただし、第３の実施形態では、補足マーキングは単に測定回数を示すだけではなく、例えば測定装置Ａ、Ｂ及びＣによって測定がなされたかを示すものとなっている。図８では、補足マーキング３４１は装置Ａで測定済か否かを示し、補足マーキング３４２及び３４３は装置Ｂ及びＣで測定済か否かを示している。補足マーキング３４１のみ付加されている状態なので、図８は、装置Ｂ及びＣによる測定は未だ実行されていないことを示している。
【００４６】
図９は、第３の実施形態による測定処理及びマーキング処理を説明するためのフローチャートである。
【００４７】
ステップＳ９０１では、制御部１１の制御の下、低倍率で電子ビーム８をレプリカ領域２９の全体（場合によっては一部）に照射しながら撮像し、マーキング３０が付加されている状態を見る。例えば、２０ｋの倍率で撮像すると、１チップ分の情報を含むレプリカ２９内部（全体）の画像が取得できる。この際、画像認識により、どの箇所がマーキングされており、次の使用可能な測定箇所を見出すことができる。この画像認識は、例えば、事前に登録されている画像ライブラリと照らし合わせをすることにより可能となる。
【００４８】
次に、ステップＳ９０２において、取得したマーキングの状態の情報に基づいて、処理部１３が、使用回数が許容範囲内である測定位置（測定箇所）を選択する。ステップＳ９０３では、処理部１３は、ステップＳ９０２で選択された測定箇所におけるマーキングが所定の測定ルールに合致するか否か判断する。マーキングが測定ルールに合致する場合には処理はステップＳ９０４に移行し、合致しない場合には処理は終了するここでの所定の測定ルールとしては、例えば、上述のように、「装置Ａの次に装置Ｂ、装置Ｂの次に装置Ｃが測定し、その順番に則って測定した場合に補足マーキング３４１、３４２、３４３・・・を付加する」などの順番について決まりや、「測定条件１、２、３・・・で測定し、各条件での測定完了毎に補足マーキング３４１、３４２、３４３・・・を付加する」などの測定条件での測定についての決まり等が考えられる。例えば、測定ルールが前者の場合に、補足マーキング３４１が付加されていないのに、装置Ｂで測定しようとしている場合には、まず装置Ａでの測定が必要となるので、マーキングの状態が測定ルールに合致せず、処理は終了する。そして、装置Ａに測定装置が変更されて、再度ステップＳ９０１の処理から再開される。測定ルールが後者の場合も同様である。
【００４９】
ステップＳ９０４では、制御部１１の制御の下、選択された測定箇所に対して電子ビーム８が照射され、その測定位置の画像が取得される。
【００５０】
画像取得が完了すると、ステップＳ９０５において、処理部１３は、画像を取得した測定位置に対応するレプリカ領域２９に補足マーキングを付加する指示を制御部１１に出し、制御部１１の制御の下、当該レプリカ領域２９に対して倍率を上げて電子ビーム８を照射して補足マーキングを付加する。
【００５１】
＜その他の実施形態＞
（１）トランジスタの破損を用いたマーキング
マーキングの代案として、電子線照射によるトランジスタの破損を用いることもできる。この場合、プローブ電流を大きくし、大電流をウェハ内にレプリカ領域２９の代わりに設けられたトランジスタに流し、トランジスタの破損を行う。
【００５２】
このトランジスタを破損することによってマークシートと同じような要領で情報を書き込み、ウェハに名前や通し番号を付けることができる。
【００５３】
図１０は、ウェハ２３のチップ領域外に設けられたトランジスタの例を示す図である。この例では、９文字までの情報をウェハに持たせることができるようになる。つまり、文字の通し番号３６を行とし、記号３５を列として、アドレッシングパターン３７を参照して各トランジスタを破壊することにより、情報を生成することができる。
【００５４】
（２）バーコードによるマーキング
電子線がラスターにより試料を照射しているため、あるラスターラインでは電子ビームを照射しない設定にし、バーコード４０を作成することができるようになる。図１１は、バーコードによるマーキングの例を示している。なお、バーコードは補足マーキングとしても使用することができる。
【００５５】
このバーコード４０は、電子ビームの照射によるコンタミネーションがある箇所３８に情報「１」を持たせ、コンタミネーションがない箇所３９に情報「０」を持たせることにより、生成される。１箇所に対し、バーコードが複数描けると、同一箇所の使用回数だけでなく、使用した装置、日時、測定結果がウェハ上に残る。このメリットとして、データメディアを別に用意する必要がなくなる。結果データがどのウェハを使用したのかが混乱することはない。また、試料の保証期間を管理するために、バーコードを使用することも可能である。
【００５６】
＜まとめ＞
本実施形態によれば、ウェハのチップ領域外の領域にウェハのレイアウトのレプリカを設け、そのレプリカに対応する各測定位置を測定したか否かを示すマーキングを行っている。これにより、測定しようとする測定箇所が既に測定済みでコンタミネーションが生じているか否かを知ることができるようになる。よって、マーキングのある測定箇所を新たな測定箇所の選択から除外することにより、測定箇所を自動的に設定することが出来るようになる。また、複数装置間の機差測定における測定位置の設定を自動で行うことが可能になる。
【００５７】
実際にチップのある領域にマーキングすることはないので、マーキングによるコンタミネーションも回避することが出来る。
【００５８】
本実施形態によれば、マーキングとして、主マーキング（マーキング３０）と補足マーキング３４を用いており、この組み合せにより様々な試料管理情報を表現するようにしている。例えば、補足マーキングにより該当する測定箇所の測定回数を示したり、複数装置に亘る測定順序を検証することができるようにする。このようにすることにより、ウェハ上に使用箇所の履歴が残ることにより、ウェハ単体で使用済みの箇所や特定箇所の使用回数が分るので、装置側に履歴情報を残す必要がなくなり、どの装置でも履歴を参照することができるようになる。また、測定順序を管理できるようにしたマーキングを用いれば、所望の測定ルールに反して、誤って測定処理を実行するという事態を回避できるようになる。
【００５９】
本実施形態では、上述の履歴情報のみならず、トランジスタの破損を用いて、ウェハの名称を識別するようにしたり、測定箇所を実際に測定する装置を通し番号で管理することができる。そして、測定箇所の誤設定がなくなり、より確実にデータを取得することができるようになる。また、バーコード情報をウェハのチップ領域外の領域に形成することによっても試料を関することができる。これによっても、上述と同様の効果を期待することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明で用いる走査型電子顕微鏡の基本構成を示す図である。
【図２】試料上の測定箇所とそのレプリカを説明するウェハのレイアウト例を示す図である。
【図３】測定位置情報（測定条件）を説明するための図である。
【図４】マーキングを使用した測定毎に異なる箇所を撮像する自動測定シーケンスを説明するためのフローチャートである。
【図５】第２の実施形態による補足マーキングの使用方法の例を示す図である。
【図６】使用回数を管理する場合の自動測定シーケンスを説明するためのフローチャートである。
【図７】第３の実施形態による補足マーキングの使用方法の例を示す図である。
【図８】図７のＡの部分を拡大した状態を示す図である。
【図９】測定ルールを管理する場合の自動測定シーケンスを説明するためのフローチャートである。
【図１０】トランジスタの破損を用いた試料管理情報（マークシートレイアウト態様）の例を示す図である。この場合、最大９文字まで記録することが可能であることが示される。
【図１１】バーコードを用いて表現した試料管理情報の例を示す図である。
【符号の説明】
【００６１】
１ 試料ステージ
２ 試料
３ 電子源
４ 偏向レンズ
５ 対物レンズ
６ ２次電子検出器
７ Ａ／Ｄ変換器
８ 電子ビーム
９ 通信ライン
１０ データバス
１１ 主制御部
１２ 記憶部
１３ 処理部
１４ 入出力部
１５ データバス
２３ ウェハ
２４ チップ（チップ番号１１）
２５ 測定箇所１の撮像領域（倍率１５０ｋ）
２６ 測定箇所２５の撮像領域（倍率１５０ｋ）
２７ ラインパターン
２８ チップ内の測定箇所
２９ レプリカ内部のレイアウト
３０ コンタミネーションによるマーキング例（倍率３００ｋ）
３１ アドレッシングパターン
３２ 測長点の通し番号
３３ チップ番号１１に相当するレプリカチップ
３４ 補足マーキング例
３５ マークシート登録に選択可能な記号
３６ 文字の通し番号
３７ アドレッシングパターン
３８ コンタミネーションがある箇所「１」
３９ コンタミネーションがない箇所「０」
４０ バーコードマーキングの領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子線を試料上に走査し、電子線照射によって試料から発生した２次電子を検出して得た画像から試料の微細パターンの寸法を測長する電子顕微鏡であって、
前記試料上の前記微細パターンが形成されたパターン領域外の領域の決められた場所にマーキングを行うことにより、試料管理情報を記録する管理情報生成手段を備えることを特徴とする電子顕微鏡。
【請求項２】
さらに、前記マーキングを読み取って前記試料管理情報を取得する管理情報取得手段と、
前記取得された試料管理情報に基づいて、前記試料の測定条件を設定する測定条件設定手段と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の電子顕微鏡。
【請求項３】
前記管理情報取得手段は、事前に登録されている画像ライブラリを情報と読み取った前記マーキングの画像とを照らし合わせて、前記試料管理情報を取得することを特徴とする請求項２に記載の電子顕微鏡。
【請求項４】
前記パターン領域外の領域の特定の位置における前記マーキングの有無によって、前記試料管理情報が形成されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の電子顕微鏡。
【請求項５】
前記試料の内部の配置情報を持つレプリカ領域が前記パターン領域外の領域に設けられ、
前記管理情報生成手段は、前記レプリカ領域に前記マーキングを行うことにより前記試料管理情報を記録することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の電子顕微鏡。
【請求項６】
前記試料管理情報は、前記マーキングの有無により、測定済か否かを示すことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の電子顕微鏡。
【請求項７】
前記試料管理情報は、第１のマーキングと、この第１のマーキングの近傍に形成される第２のマーキングとで構成され、前記第２のマーキングの個数は該当する測定箇所の測定回数を示すことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の電子顕微鏡。
【請求項８】
前記第２のマーキングによって、測定ルールに則って該当する測定箇所が測定されたか否かを示すことを特徴とする請求項７に記載の電子顕微鏡。
【請求項９】
電子線を試料上に走査し、電子線照射によって試料から発生した２次電子を検出して得た画像から試料の微細パターンの寸法を測長する電子顕微鏡を用いて前記試料を管理する試料管理方法であって、
管理情報生成手段が、前記試料上の前記微細パターンが形成されたパターン領域外の領域の決められた場所にマーキングを行うことにより、試料管理情報を記録する工程を備えることを特徴とする試料管理方法。
【請求項１０】
さらに、管理情報取得手段が、前記マーキングを読み取って前記試料管理情報を取得する工程と、
測定条件設定手段が、前記取得された試料管理情報に基づいて、前記試料の測定条件を設定する工程と、を備えることを特徴とする請求項９に記載の試料管理方法。
【請求項１１】
前記試料管理情報を取得する工程において、前記管理情報取得手段が、事前に登録されている画像ライブラリを情報と読み取った前記マーキングの画像とを照らし合わせて、前記試料管理情報を取得することを特徴とする請求項１０に記載の試料管理方法。
【請求項１２】
前記試料管理情報を記録する工程において、前記パターン領域外の領域の特定の位置における前記マーキングの有無によって、前記試料管理情報が形成されることを特徴とする請求項９乃至１１の何れか１項に記載の試料管理方法。
【請求項１３】
前記試料の内部の配置情報を持つレプリカ領域が前記パターン領域外の領域に設けられ、
前記試料管理情報を記録する工程において、前記管理情報生成手段が、前記レプリカ領域に前記マーキングを行うことにより前記試料管理情報を記録することを特徴とする請求項９乃至１２の何れか１項に記載の試料管理方法。
【請求項１４】
前記試料管理情報は、前記マーキングの有無により、測定済か否かを示すことを特徴とする請求項９乃至１３の何れか１項に記載の試料管理方法。
【請求項１５】
前記試料管理情報は、第１のマーキングと、この第１のマーキングの近傍に形成される第２のマーキングとで構成され、前記第２のマーキングの個数は該当する測定箇所の測定回数を示すことを特徴とする請求項９乃至１４の何れか１項に記載の試料管理方法。
【請求項１６】
前記第２のマーキングによって、測定ルールに則って該当する測定箇所が測定されたか否かを示すことを特徴とする請求項１５に記載の試料管理方法。
【請求項１】
電子線を試料上に走査し、電子線照射によって試料から発生した２次電子を検出して得た画像から試料の微細パターンの寸法を測長する電子顕微鏡であって、
前記試料上の前記微細パターンが形成されたパターン領域外の領域の決められた場所にマーキングを行うことにより、試料管理情報を記録する管理情報生成手段を備えることを特徴とする電子顕微鏡。
【請求項２】
さらに、前記マーキングを読み取って前記試料管理情報を取得する管理情報取得手段と、
前記取得された試料管理情報に基づいて、前記試料の測定条件を設定する測定条件設定手段と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の電子顕微鏡。
【請求項３】
前記管理情報取得手段は、事前に登録されている画像ライブラリを情報と読み取った前記マーキングの画像とを照らし合わせて、前記試料管理情報を取得することを特徴とする請求項２に記載の電子顕微鏡。
【請求項４】
前記パターン領域外の領域の特定の位置における前記マーキングの有無によって、前記試料管理情報が形成されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の電子顕微鏡。
【請求項５】
前記試料の内部の配置情報を持つレプリカ領域が前記パターン領域外の領域に設けられ、
前記管理情報生成手段は、前記レプリカ領域に前記マーキングを行うことにより前記試料管理情報を記録することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の電子顕微鏡。
【請求項６】
前記試料管理情報は、前記マーキングの有無により、測定済か否かを示すことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の電子顕微鏡。
【請求項７】
前記試料管理情報は、第１のマーキングと、この第１のマーキングの近傍に形成される第２のマーキングとで構成され、前記第２のマーキングの個数は該当する測定箇所の測定回数を示すことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の電子顕微鏡。
【請求項８】
前記第２のマーキングによって、測定ルールに則って該当する測定箇所が測定されたか否かを示すことを特徴とする請求項７に記載の電子顕微鏡。
【請求項９】
電子線を試料上に走査し、電子線照射によって試料から発生した２次電子を検出して得た画像から試料の微細パターンの寸法を測長する電子顕微鏡を用いて前記試料を管理する試料管理方法であって、
管理情報生成手段が、前記試料上の前記微細パターンが形成されたパターン領域外の領域の決められた場所にマーキングを行うことにより、試料管理情報を記録する工程を備えることを特徴とする試料管理方法。
【請求項１０】
さらに、管理情報取得手段が、前記マーキングを読み取って前記試料管理情報を取得する工程と、
測定条件設定手段が、前記取得された試料管理情報に基づいて、前記試料の測定条件を設定する工程と、を備えることを特徴とする請求項９に記載の試料管理方法。
【請求項１１】
前記試料管理情報を取得する工程において、前記管理情報取得手段が、事前に登録されている画像ライブラリを情報と読み取った前記マーキングの画像とを照らし合わせて、前記試料管理情報を取得することを特徴とする請求項１０に記載の試料管理方法。
【請求項１２】
前記試料管理情報を記録する工程において、前記パターン領域外の領域の特定の位置における前記マーキングの有無によって、前記試料管理情報が形成されることを特徴とする請求項９乃至１１の何れか１項に記載の試料管理方法。
【請求項１３】
前記試料の内部の配置情報を持つレプリカ領域が前記パターン領域外の領域に設けられ、
前記試料管理情報を記録する工程において、前記管理情報生成手段が、前記レプリカ領域に前記マーキングを行うことにより前記試料管理情報を記録することを特徴とする請求項９乃至１２の何れか１項に記載の試料管理方法。
【請求項１４】
前記試料管理情報は、前記マーキングの有無により、測定済か否かを示すことを特徴とする請求項９乃至１３の何れか１項に記載の試料管理方法。
【請求項１５】
前記試料管理情報は、第１のマーキングと、この第１のマーキングの近傍に形成される第２のマーキングとで構成され、前記第２のマーキングの個数は該当する測定箇所の測定回数を示すことを特徴とする請求項９乃至１４の何れか１項に記載の試料管理方法。
【請求項１６】
前記第２のマーキングによって、測定ルールに則って該当する測定箇所が測定されたか否かを示すことを特徴とする請求項１５に記載の試料管理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−３６５５２（Ｐ２００９−３６５５２Ａ）
【公開日】平成２１年２月１９日（２００９．２．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１９９１８７（Ｐ２００７−１９９１８７）
【出願日】平成１９年７月３１日（２００７．７．３１）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月１９日（２００９．２．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月３１日（２００７．７．３１）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
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