JP4253793B2 - 検査分析のサービスを提供するシステムおよび方法 - Google Patents

Description

半導体集積回路装置，撮像素子、および表示デバイスの開発、製造などの検査分析工程で用いられる走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、共焦点レーザ顕微鏡などの検査分析装置の利用方法に関し、特に、地理的に離れた複数ユーザ側に対し、セキュリティを確保し、ユーザへユーザ試料の検査分析データを効率よく提供する検査分析技術に関する。

半導体集積回路の微細化および高集積化の進展に伴い、半導体集積回路の開発、製造は年々困難になってきた。半導体集積回路の開発、製造を効率よく進めるには、集積回路を形成した半導体ウェハ、半導体チップの検査分析の重要性が増している。

半導体ウェハ、半導体チップの検査分析には、例えば、電子ビームを照射して二次電子、散乱電子、透過電子の内の少なくとも一つを検出することにより、試料上の所望箇所の検査分析が行われている。半導体ウェハ、半導体チップの表面でない、表面より下側の箇所を検査分析する場合には、細く絞ったイオンビームを当該箇所に特定条件にて照射し、検査分析箇所を露出させ、その後に、前記の検査分析が行われている。

半導体ウェハ、半導体チップなどの検査分析においては、検査分析対象となる試料と検査分析装置の性能が合致しないと全く有効な検査分析とならない。このため、これらのレーザビーム、電子ビームなどを用いた検査分析装置は、検査分析対象である半導体集積回路の微細化、高集積化に相応して、検査分析の高性能化が要求されてきた。
また、半導体ウェハ、半導体チップの検査分析においては、分析結果だけでなく、何を分析しようとしているか、分析対象を含めて、競合する半導体メーカに対して重要な機密事項になる。このため、半導体メーカにおいては、半導体デバイス世代に合せて、個々に検査分析装置を買い揃えることが行われてきた。

検査分析装置は、より高い検査分析性能を得るための技術開発、装置製造コストを回収するため、検査分析装置自体が益々高額になってきた。目的に応じて多種に分かれた検査分析装置の操作ができるだけでなく、検査分析対象である半導体集積回路装置は微細化と高集積化が進展し、半導体製造プロセス材料にも熟知したエキスパートが必要となったため、人件費コストも増加している。
このようなことから、半導体ウェハ、半導体チップの検査分析においては、そのコスト増が著しく、半導体集積回路装置の開発、製造コストの増大の要因になっている。

一例として、半導体ウェハ、半導体チップの製造工程などで用いられている検査分析用走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の基本的な原理と構成を、図８を用いて説明する。
検査分析はシーケンス処理にて順序よく進めるための制御プログラムが１７に格納されており、制御コンピュータ２０により、電子ビーム光学系、ＸＹステージ系の制御が制御プログラムに従って行われる。

被検査試料である半導体ウェハは、一旦ＳＥＭに装着すると真空排気のための準備室１５を介してＸＹ駆動ステージへ移動される。制御コンピュータ２０により、電子ビーム光学系の制御インターフェイス１８を介して、電子ビームの加速電圧、ビーム走査範囲などが指定され、ＸＹステージ系の制御インターフェイス１４を介して、ステージ駆動部１３が制御される。半導体ウェハは、ＸＹステージ１２に搭載され、ＸＹ平面上の所望の位置へ移動され、検査分析が行われる。

半導体ウェハ上の所望の位置へ移動させるため、ウェハに加工されたオリエンテーションフラットやノッチなどを基準として、ウェハの方向を合わせるプリアライメント処理、ＸＹステージの位置座標系とウェハ内のパターン位置座標系と補正させるアライメント処理が行われる。これらの処理の自動化には、試料であるウェハサイズが固定され、試料上の所定の位置に位置合せマークが形成されていることなどが必要となる。

半導体ウェハ上の所望の位置へ移動した後、以下のようなフローにて検査分析が行われる。
電子銃３から放出された電子ビーム２は、加速された後、収束レンズ４および対物レンズ６によって細く絞られ、試料である半導体ウェハ１の表面上に焦点を結ぶ。同時に、電子ビーム２は、偏向器５によって軌道を曲げられ、該ウェハ面上を二次元走査あるいは一次元走査する。一方、電子ビームで照射されたウェハ部分からは、電子ビームとウェハ物質との相互作用の結果、二次電子８が放出される。

二次電子８は、二次電子検出器９によって検知・電気信号に変換された後、信号処理部１０にてＡ／Ｄ変換などの信号処理される。信号処理された出力データ信号は、メモリ部１６に記憶される。記憶された出力データ信号は、モニタ２１を輝度変調あるいはＹ変調するために使われる。モニタ２１は、電子ビーム２のウェハ面上走査と同期して走査させることで、モニタ２１上には拡大した試料の画像が形成される。試料ウェハ上の極狭い範囲を電子ビームにて二次元走査し、輝度変調をかければ１万倍程度に拡大した試料の画像が容易に得られる。この拡大した試料の画像を用いてパターンの検査分析が行われる。電子ビーム走査とステージ移動を組み合わせながら、ウェハ上の所要検査領域全面をラスタ走査し、ラスタ走査によって得られた試料の画像データをメモリ部１６に格納する。格納された試料の画像データは、同様にメモリ部内に記憶されていた参照試料の画像データと比較され、両画像データの差異部が欠陥として検出される。この時用いられる参照試料の画像データは、一般的に、直前に検査した参照試料の画像データあるいは事前に記憶されていた参照試料上の同じ構成部分の画像データが用いられる。

試料ウェハ上を一次元走査しＹ変調をかけることで、ウェハ上の段差や材質に対応したパターンプロファイルデータを得ることができる。計測された試料の画像データやパターンプロファイルデータは、ウェハ上に形成された回路パターン形状、寸法測定検査などに用いられる。パターン寸法は、測定方向に測定パターンを横切って電子ビームを一次元走査し、得られたパターンプロファイルから、所定のパターンエッジ決定アルゴリズムに従ってパターンエッジを決定し、得られたパターンエッジの間隔から測定パターンの寸法が計測される。

走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）に関して、その主要性能である分解能については、これまで、上記偏向器５によって軌道を曲げられる電子ビーム走査の位置バラツキを低減すること、電子ビーム自体をより細く絞ること、被検査分析試料のチャージアップを抑えることなどが実施されてきた。
半導体ウェハに形成された回路パターンに合せ、高加速電圧ＳＥＭ、低加速電圧ＳＥＭ、また検査項目に合せ外観検査ＳＥＭ、寸法測長ＳＥＭが使い分けられてきた。
特開平８−２１２１４１

半導体集積回路の開発、製造を効率よく進めるには、集積回路を形成した半導体チップや半導体ウェハの検査分析において、回路パターンの微細化および高集積化に伴って以下のような問題を生ずることを本発明者は見出した。
すなわち、回路パターンの微細化および高集積化の進展が早いため、先端半導体集積回路装置の開発では、最小パターン寸法が０．１ミクロン以下となり、例えば、それに合う高分解能の性能を有するＳＥＭが必要となるが、量産時に比べ、使用頻度は多くならない。これは、開発時点で当該性能のＳＥＭを導入したとすれば、装置の利用効率よくないことになる。結果として、新規の半導体集積回路の開発コストが増加することになる。

また、検査分析装置の市場規模が小さいために、検査分析装置開発費用がかさみ、その結果、ＳＥＭなどの検査分析装置は高価となっている。このような検査分析装置を持てない一般の研究者、開発技術者、中小企業メーカにおいても、検査分析装置を使うことができないユーザは、ますます使うことができなくなるという問題があった。

本発明の目的は、半導体集積回路装置などの開発、製造を効率的に行うために用いられる検査分析工程において、低コストで効率的に検査分析が行える技術を提供することである。
また、本発明の他の目的は、効率的に検査分析するための検査分析装置を提供することである。
また、本発明の他の目的は、検査分析装置を持てない研究者、開発技術者、中小企業メーカが他と関係なく、契約を基にして、コンピュータネットワークを用いて、検査分析装置を個々のユーザの秘密裏に個別使用を可能とする技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
すなわち、本発明は、検査分析を希望するユーザの検査分析をユーザがリモート操作して行うか、またはユーザが作成した検査分析のための操作レシピーデータに従って行い、検査分析データは通信ネットワーク手段を用いて早くユーザへ提供するものである。例えば、競合関係にある複数半導体メーカの半導体ウェハの検査分析を請負い、従来、集積回路の微細化の進展、新規プロセスの導入に伴って、各半導体メーカそれぞれが個別に装置導入を図る必要がなくなり、検査分析に要するコストを下げるものである。すなわち、有料となるにしても、従来より、大幅に検査分析コストを下げたオープンラボを実現するものである。

上記の検査分析には、検査分析装置の管理者側と検査分析ユーザ側のそれぞれに、セキュリティ確保手段を講じている。従来は、ある特定の検査分析装置の導入情報が分かると競合するメーカの技術開発動向がある程度予想することができた。前記のセキュリティ確保により、本発明の検査分析を実施したこと自体も競合メーカに知れることはない。また、使用頻度が少なければ、個々のユーザ毎に、特別な検査分析装置の導入が不要となる。

検査分析装置の管理者側は、インターネットに接続されたユーザガイドサーバにて、検査分析を希望するユーザに対し、検査分析費用の処理方法を含めてユーザと確認し合い、その後に、ユーザＩＤ登録し、パスワードを発行する。ユーザガイドサーバとは別のユーザ認証サーバにて、このユーザＩＤ、パスワードによりユーザ認証を行う。ユーザ認証サーバとユーザガイドサーバとを完全分離することで、第三者からの本システムへの攻撃を防ぐようにした。ユーザ認証をパスしなければ真のユーザにならなく、ユーザ認証サーバに接続された検査分析装置は、その存在も分からない。
ユーザ認証でＯＫとなったユーザは、指定された検査分析装置のユーザのリモート操作によるリアルタイム制御、またはユーザ作成の操作レシピーデータに従った制御が可能となる。

本発明の検査分析装置は、ネットワーク接続された別のコンピュータから、制御できることの他、自動的に暗号付加されたデータに対し、ユーザが復号の鍵を持つ機能を設けたものである。ここで、暗号化は、検査分析の出力データを何らかの規則に従って変換し、そのままでは第３者にとって何を意味しているかわからないデータに変換することを示す。また復号は、何らかの規則（最初の規則と同一でなくてもよい）によって元の暗号化前の出力データに復元できることを示す。

検査分析ユーザは、検査分析の際に、検査分析試料の他、検査分析の出力データに付加される暗号指定した検査分析のための操作レシピーデータを検査分析装置へ入力する。
検査分析装置の管理者側は、個々の検査分析データについては、関与しないで、検査分析装置が所定の性能を維持するように管理を行う。これにより、検査分析装置の管理者は、検査分析装置の性能維持管理ができればよく、例えば、検査分析対象であった半導体集積回路の製造プロセスに熟知したエキスパートでなくてよくなり、人件費コストが削減できる。

本件発明を円滑に進めるには、検査分析サービス内容とそれに対応した処理費用を含む案内をインターネットなどで提示し、ユーザによく知らせる必要がある。また、前記検査分析装置の管理者側は、検査分析ユーザが通信ネットワークを介して検査分析装置をリモート操作することに伴うセキュリティ確保のため、ユーザ認証を行うことをユーザに知らせる必要がある。
また、ユーザ側より受け取った検査分析試料が検査分析装置へ装填され、所望の検査分析ができるようユーザ側へ検査分析条件を通知する必要がある。

検査分析の過程で検査分析装置の管理者側の請負者がユーザの検査分析に関する機密情報を第三者に開示しないことなどを規制するため、本発明をビジネスとして実施するには、検査分析装置の管理者側の請負者とユーザとの守秘契約が必要である。

ユーザは、本件の検査分析装置に対し、暗号化指定を含むユーザ側コンピュータによるリアルタイムでリモート操作するか、または暗号化指定を含む事前作成した操作レシピーデータを検査分析装置へ送付しておく必要がある。前記の暗号化指定は、ユーザ側が暗号化データを復元させるための鍵であり、検査分析処理の結果得られた検査分析データのセキュリティ確保するために必要である。

本件発明の検査分析は、細く絞ったレーザビームを試料面へ照射してその反射光、散乱光、透過光の少なくとも一つを検出すること、または電子ビームを照射して二次電子、散乱電子、透過電子の内の少なくとも一つを検出することにより、試料上の所望の箇所を分析するものである。

本件発明の検査分析方法は、複数ユーザに対し、離れた場所にある検査分析装置を共用して利用可能とし、検査分析試料を検査分析装置に装着した際に、検査分析箇所が容易に判断できるように、検査分析試料の光学画像、または検査分析試料上の分析位置座標情報（分析試料を保持する駆動ステージ座標系の位置情報）をユーザ側へ提供するものである。

本件発明により、検査分析を所望する複数ユーザに対し、ユーザは個別に検査分析装置の導入のための投資することなく、ユーザ試料の検査分析が効率よく行うことが可能となった。
また、半導体集積回路を形成した試料などの検査分析を希望するユーザは、セキュリティの確保が重要であり、本発明により、これが実現できた。
また、検査分析装置の管理エキスパートと、検査分析の対象である試料、例えば半導体集積回路の製造プロセスに熟知したエキスパートとを役割分担することで、人件費コストの削減を可能とした。
公共施設にある検査分析設備などの国有財産が広く国民に開放され、共有使用が行え、大学などの検査分析設備の投資効率を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
なお、本発明の実施の形態において、半導体ウェハとは半導体集積回路装置の製造に用いるシリコンその他の半導体単結晶基板（一般にほぼ円形）、サファイア基板、ガラス基板その他の絶縁、反絶縁または半導体基板等、並びにそれらの複合的基板であり、絶縁層、エピタキシャル半導体層、その他の半導体層および配線層などを形成して集積回路を形成しているものとする。また、半導体チップとは、半導体ウェハから個別の半導体集積回路装置に分割されたもの、パッケージに搭載されたものも含むとする。本件の検査分析の対象は、半導体ウェハ、半導体チップに限定されるものでないが、以下説明の都合により、検査分析対象が半導体ウェハとして説明する。

（実施の形態１）
本発明者は、半導体集積回路の微細化および高集積化に伴い、半導体集積回路装置の開発、製造などに用いる検査分析を低コストで効率良く実施することを目的として、次のような観点で解決手段を検討した。
前提として、不特定多数のユーザ（顧客）より検査分析試料を受け取り、効率的に検査分析を行う。ここで、検査分析は、半導体製造に合せた検査分析の条件設定をユーザ側が決め、ユーザの検査分析のための操作レシピーデータとして提供を受ける。すなわち、検査分析装置の管理者側は、これまでに確立された検査分析技術の事例は、これを熟知していないユーザ側に提示するが、ユーザの個別試料の内容について熟知する必要がないことを前提とした。これにより、検査分析装置の効率的な運用が行える。また、検査分析を希望するユーザに対しては、インターネット等のような通信回線を介し、検査分析結果の出力データを短時間で提供するものである。

図１は、ユーザと本実施例システムと相関を示す全体システムを示す。図２は、本発明を適用した半導体検査用走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）の機能別構成の一例を示す。図３は、本発明の検査分析の作業フローを示す。

ユーザガイド用サーバは、図１に示すように、インターネットなどの通信手段を介して、ユーザのワークステーション、ＰＣ（パソコン）などと接続され、本発明の検査分析の準備作業であるセキュリティ確保とリモート操作を円滑に進めるために設けた。
図４は、ユーザガイド用サーバとユーザのワークステーションまたはパソコンとの通信処理の内容を示したものである。詳細は、以下の第一段階から、第五段階から成る。

第一段階として、図３の１に示すように、ユーザガイド用サーバにより、本件の検査分析の処理内容と処理費用を含む案内を提示した。
以下は、図３の２に示す段階で、本件によりユーザに提供されるサービスが、ユーザに受け入れられることを前提として説明する。ユーザにとっては、高価な検査分析装置を所有することにメリットがあるのでなく、ユーザの試料を低コストで検査分析を早くすることにメリットがあるからである。

本件の検査分析サービスに対し、ユーザがメリットを認め、図３の３に示すように、ユーザがユーザガイド用サーバにアクセスし、ユーザが検査分析要求することで第二段階になる。

第三段階として、図３の４に示すように、ユーザのアクセスにより、ユーザガイド用サーバにて、ユーザ認証のための、仮のユーザＩＤ登録とパスワードを発行した。

第四段階として、ユーザが、仮のユーザ名と仮のパスワードを用いて、図３の５，６に示すように、ユーザガイド用サーバに構築された検査分析装置の模擬操作プログラムを起動させ、ユーザ自身でユーザのワークステーションまたはパソコンを用いて、検査分析装置のリモート制御できるか、否か、確認できるようにした。ユーザのワークステーションまたはパソコンは、個人所有の検査分析装置を操作しているように動く。また、ユーザ自身が検査分析のための操作レシピーデータを作成し、作成した操作レシピーデータに問題がないかチェックできるようにし、さらに、後で、前記作成した操作レシピーデータによる検査分析が実際に使えるようにした。

第五段階としては、図３の７，８，９に示すように、上記の模擬操作プログラムにより、検査分析結果のユーザ評価がＯＫとして、以下の処理を行った。
ユーザより検査分析の正式要求を受け、ユーザ認証のための、ユーザに対して、ユーザＩＤとワンタイムパスワードを発行した。その際に、ユーザと検査分析装置の管理者側の請負者と守秘契約、費用支払い方法などを取り決めた。ワンタイムパスワードは、指定した日時のみ有効パスワードとなるようにしたものである。
図４に示したように、上記第一段階から第五段階までの主な処理は、ユーザガイドサーバにより、行った。リピートオーダー処理の場合は、ユーザと検査分析装置の管理者側の請負者と守秘契約、費用支払い方法などは簡略化することが可能である。

第六段階として、ユーザＩＤとワンタイムパスワードを得たユーザに対し、図５に示したように、ユーザ認証サーバを介して、検査分析装置のワークステーション１との通信が可能とした。
ユーザＩＤとパスワードを得たユーザに対し、図３の１０，１１，１２，１３に示すフローの処理が行われるのであるが、検査分析装置側が提供できるスケジュールに従って、ユーザが使用登録することで、ユーザと検査分析装置の使用可能時間とのすり合せを行った。ユーザと検査分析装置側とのすり合せは、共同設備の利用予約などと同じように、検査分析装置側のサービス提供可能なスケジュールが、検査分析装置毎にコンピュータ上に構築されており、これにユーザの都合がいい時間をユーザが決めるようにするスケジュール登録システムを構築して行った。スケジュール登録された段階で、検査分析装置側の検査分析請負者は、ユーザから検査分析試料を受け取り処理した。

装置管理者側の請負者は、登録されたスケジュールに従い、検査分析装置へ試料を装着した。上記の第六段階で、図５に示すように、ユーザ側のワークステーションまたはパソコンにより、ユーザ認証サーバを介して、検査分析装置の制御用ワークステーションにアクセス可能となり、検査分析装置の制御が可能とした。すなわち、検査分析装置の制御用ワークステーションとインターネットなどの一般ネットワークの間に、ユーザ認証用サーバを設け、これにより、第三者から、検査分析装置の制御用ワークステーションの存在が分からなく、検査分析装置の制御用ワークステーションへの攻撃を防ぐために設けた。

第七段階では、ユーザガイドサーバから提供された検査分析装置の操作レシピーデータ作成のためのプログラムを用いることで、ユーザが操作レシピーデータを作成することを容易にした。ユーザが作成した検査分析装置を制御するための操作レシピーデータを受け取り、検査分析装置をリモート制御可能とした。その際に、図３の１４，１５，１６に示すように、ユーザしか復元できないように、検査分析の出力データの暗号化指示を受け、検査分析の出力データは、暗号付加されて検査分析装置に一次的保管した。暗号化直前にデータ圧縮させることで、その後のデータ保管、通信、暗号復元などのデータ処理を容易にすることができた。ユーザは、上記の一次保管された検査分析の出力データをユーザのワークステーションまたはパソコンへ取り込み、ユーザの鍵を用いて復元させることができた。

第八段階は、以上の検査分析が問題なく完了した段階であり、図３の１７，１８，１９，２０に示すように、検査分析装置側の請負者は、ユーザから検査分析の完了通知を受けた。検査分析装置側の請負者は、試料を装置から取り出して、ユーザへ返却し、検査分析費用請求を含む後処理について、ユーザへ連絡した。

図５に示したように、ユーザのワークステーションまたはパソコンにより、検査分析装置のワークステーションが制御され、検査分析装置が制御される。その際に、ユーザがリアルタイムで、検査分析装置を制御する場合と、ユーザが検査分析装置の操作レシピーを作成し、検査分析装置管理側の請負者が制御する場合がある。ユーザがユーザ試料の検査分析を始めて行うには、リアルタイム制御が良いが、その場合は、検査分析装置を使う上で時間的な制約が生じることがある。
ユーザがユーザ試料の検査分析を繰り返す場合には、ユーザが検査分析装置の操作レシピーを作成し、検査分析装置管理側の請負者が検査分析装置の操作するのがよい。この場合は、検査分析装置を使う上で、時間的な制約が少なくできる。

検査分析装置は、複数台ネットワークで接続されている。ユーザが複数の検査分析装置の一台につき、正式ユーザとなって、該当する検査分析装置のワークステーションから、他の検査分析装置のワークステーションを覗くことは原理的に可能であるが、他の検査分析装置の出力データも上記と同様に暗号化した。これにより、その内容を知ることはできないようにした。また、ユーザが指定された検査分析装置以外の検査分析装置の操作ができないようにプロテクトを入れた。

本件の発明をビジネスとして実施するには、ユーザと検査分析装置の管理側の検査分析請負者との間で、守秘契約することが必要となる。ユーザと検査分析装置の管理者側の請負者との契約において、検査分析装置側の請負者がユーザの機密を守るだけでなく、ユーザによる許可範囲外の操作は禁止させる事項を入れた。

また、ユーザがユーザ試料の検査分析データを暗号復元、圧縮解凍した後、元の出力データ、検査分析装置の稼動条件の記録（ログ）を含め、全て削除するようにした。
以上の処理フローにより、ユーザは自前で、検査分析装置を持たなくても、セキュリティを確保して、ユーザの試料の検査分析が効率よく行えることが確認できた。

上記の第七段階で、ユーザ側から暗号化指示された時、検査分析装置としてＳＥＭ内部の処理について、図２により詳細に説明する。
図２は、図８の従来のＳＥＭの説明で用いたものに対し、本件の発明で、新規に追加したものを含めて図示したものである。

検査分析をシーケンス処理にて順序よく進めるための制御プログラムは１７に格納されている。制御コンピュータ２０により、電子ビーム光学系、ＸＹステージ系の制御が制御プログラム１７に従って行われる。

被検査試料である半導体ウェハは、一旦ＳＥＭに装着すると真空排気のための準備室１５を介してＸＹ駆動ステージへ移動される。制御コンピュータ２０により、電子ビーム光学系の制御インターフェイス１８を介して、電子ビームの加速電圧、ビーム走査範囲などが指定され、ＸＹステージ系の制御インターフェイス１４を介して、ステージ駆動部１３を制御し、半導体ウェハを搭載したＸＹステージ１２を所望の位置へ移動させる。

半導体ウェハ上の所望の位置へ移動させるため、ウェハに加工されたオリエンテーションフラットやノッチなどを基準として、ウェハの方向を合わせるプリアライメント処理、ＸＹステージの位置座標系とウェハ内のパターン位置座標系と補正させるアライメント処理が行われる。ユーザ試料に対し、検査分析装置の管理者側が指定したサイズで、試料上の特定した領域内箇に位置合せマークがある場合には、自動で上記の処理ができるようにした。

半導体ウェハ上の所望の位置へ移動した後、以下のようなフローにて検査分析が行われる。
電子銃３から放出された電子ビーム２は、加速された後、収束レンズ４および対物レンズ６によって細く絞られ、試料である半導体ウェハ１の表面上に焦点を結ぶ。同時に、電子ビーム２は、偏向器５によって軌道を曲げられ、該ウェハ面上を二次元走査あるいは一次元走査する。一方、電子ビームで照射されたウェハ部分からは、電子ビームとウェハ物質との相互作用の結果、二次電子８が放出される。

二次電子８は、二次電子検出器９によって検知・電気信号に変換された後、信号処理部１０にてＡ／Ｄ変換などの信号処理される。信号処理された出力データ信号は、メモリ部１６に記憶される。記憶された出力データ信号は、モニタ２１を輝度変調あるいはＹ変調するために使われる。モニタ２１は、電子ビーム２のウェハ面上走査と同期して走査させることで、モニタ２１上には拡大した試料の画像が形成される。但し、出力データ信号は、通常で、暗号付加されるので、モニタ２１上に拡大した試料の画像は表示されなく、拡大した試料の画像を表示させるには、暗号化指定を解除させることが必要となる。

ＳＥＭの調整や校正処理などのため、校正モードで動作させると、ステージ上に搭載してあるユーザ試料とは異なるデモ用試料の所定箇所に移動し、試料上の極狭い範囲を電子ビームにて二次元走査して、輝度変調をかけ、暗号化しないで、１万倍程度に拡大した試料の画像を見ることができるようにした。その際にも、ユーザ試料については、暗号化指定解除しないと、モニタ２１上でも拡大した試料の画像を見れなくした。

上記の暗号化した出力データを用いたパターンの検査分析は、次のようにした。
電子ビーム走査とステージ移動を組み合わせながら、ウェハ上の所要検査領域全面をラスタ走査し、計測した試料の画像データをメモリ部１６に格納する。格納された試料の画像データは、同様にメモリ部内に記憶されていた参照用試料画の画像データと比較され、両画像データに差異部があれば、両画像データに差異があり、同一の画像データでない、例えば欠陥として検出できた。但し、差異部が実欠陥か否かは、暗号化されていると、直ちに欠陥か分からないので、復号化して外観形状と位置座標を確認することが必要となった。また、この暗号化した出力データは、データ圧縮をかけて保管することで、保管に必要なメモリ容量が減り、欠陥検出のためのデータ比較、データ転送などの処理時間が短縮できた。これにより、暗号化に伴う、処理時間の増加を抑制できた。

図５に示したように、ユーザが検査分析の出力データを受け取った後、ユーザのワークステーションまたはパソコンを利用して、暗号付加とデータ圧縮された検査分析の出力データに対し、暗号化の復号処理とデータ圧縮の解凍処理を行うようにした。この暗号の復号処理とデータ圧縮の解凍処理は、ユーザによるリアルタイム制御を行った場合には、ユーザ側のコンピュータ上で検査分析装置の制御の出力結果に自動処理されるようにした。ユーザ側のコンピュータ上では、出力データの暗号復号化、データ圧縮解凍を自動化して、従来の暗号化されていない検査分析装置を用いたデータ出力のようにした。

一方、リアルタイム制御でない、ユーザレシピーによる制御では、ユーザが検査分析の出力データを受け取った後、一つのコマンドにて、暗号化の復号処理とデータ圧縮の解凍処理が行えるようにした。これは、検査分析装置内に一次保管されている検査分析データのユーザコンピュータへの取り込みは、ユーザが取り込み要求を基にして処理が行われるようにしたためである。

電子ビームを用いて試料ウェハ上を一次元走査し、Ｙ変調をかけることで、ウェハ上の段差や材質に対応したパターンプロファイルデータを得ることができる。計測された試料の画像データやパターンプロファイルデータは、ウェハ上に形成された回路パターン形状、寸法測定検査などに用いられる。パターン寸法は、測定方向に測定パターンを横切って電子ビームを一次元走査し、得られたパターンプロファイルから、所定のパターンエッジ決定アルゴリズムに従ってパターンエッジを決定し、得られたパターンエッジの間隔から測定パターンの寸法を算出して求める。この測定パターンの寸法データも、同様に、暗号化して保管した。

図２の７は、ＣＣＤカメラであり、検査分析装置と離れた場所にいるユーザに対し、検査分析箇所が分かるように設けたものである。その際に、検査分析試料の拡大倍率を変更できるようにすることで、検査分析箇所の確認が容易になるようにした。

図２の１１は、本件発明の特徴である、検査分析結果の出力データをＡＤ変換などの信号処理（図２の１０）の後、これを暗号化するための暗号化回路である。暗号化は、二次元の画像データを細かなピクセル図形データにバラバラにして、かきまぜ、つなぎあわせる処理を行うものである。暗号化は、検査分析の出力データを指定の規則に従って変換し、そのままでは第３者にとって何を意味しているかわからないデータに変換した。また復号は、別途指定した規則（最初の規則と同一でなくてもよい）によって元の暗号化前の出力データに復元した。上記の暗号化処理の直前に、検査分析結果の出力データに対しデータ圧縮処理を行った。暗号化処理後は、復号の手順を示す鍵がないと元の画像データに復元できない。図２のＳＥＭの出力データはデータ圧縮処理と暗号化処理がなされ、図２の１６の画像データ記憶部に一次保管した。

尚、ユーザがユーザ試料の検査分析データを暗号復元、圧縮解凍した後、元の出力データ、検査分析装置の稼動条件の記録（ログ）を含め、全て削除した。
上記のように、検査分析装置を構成して、検査分析管理者、他のユーザも、検査分析処理につき、セキュリティが確保できるようにした。
本件の発明により、個々のユーザに対するセキュリティの確保が実現でき、半導体集積回路が形成された半導体ウェハなど、ユーザ間で機密確保が重要な検査分析に適用する際の制約をなくすることができた。

（実施の形態２）
図６は、ユーザが検査分析試料を持ち込み、検査分析装置のワークステーションを利用して、検査分析を行う方法を示したものである。この方法は、検査分析に慣れていないユーザや、ワークステーションやパソコンによる操作に慣れていないユーザに適している。実施の形態１にて示したものと同様に、ユーザは、検査分析装置の管理者から、手順を聞き、検査分析の出力データの暗号化指示した制御レシピーを入力することができる。この場合にも、ユーザと検査分析装置管理者側の請負者とで、守秘契約するようにした。検査分析装置の出力データは、暗号化処理され、他者にその内容を知られることが無くした。ユーザが復元した検査分析データを得た後、元の出力データは削除するようにした。

図７は、半導体ウェハ上の所望の箇所を検査分析する際に、ユーザ試料と検査分析装置の試料ステージ系との位置座標の校正方法を示したものである。図２の７のＣＣＤカメラを利用して、図７の３，４の位置合せアライメントマークを検出する。これにより、半導体ウェハ座標系（Ｘｃ−Ｙｃ）とステージ座標系（Ｘ−Ｙ）とにおいて、位置誤差と回転誤差の校正ができる。半導体ウェハ上の検査分析点（図７の５）は、容易にステージ座標系に換算できる。

検査分析レシピーには、試料ウェハがＸＹステージ上に搭載されるとＣＣＤカメラにより試料ウェハ上に形成されたアライメントパターンを用いて、アライメントされ、ステージ位置座標を補正するようにした。

ユーザの試料によっては、ＣＣＤカメラによる光学方式のアライメント方式では、位置合わせ精度が不足する場合があり、そのようなユーザに対しては、検査分析に用いる電子ビームを用いてアライメント精度を上げる操作レシピーを操作ガイドに例示した。
その場合は、試料ウェハ上に少なくとも２箇所の位置決め用アライメントパターンを他のパターンと所定距離離して形成しておき、その位置座標、パターン寸法を操作レシピーに記入しておく必要がある。上記の位置決めパターンを用いて、電子ビーム直下にステージ移動され、電子ビーム照射・焦点合わせ、二次電子検出して行うことで、アライメント精度を上げることができるようにした。

図１に示したユーザガイド用ワークステーションを用いて、検査分析可能な半導体ウェハサイズ、半導体チップサイズと共に、検査分析装置へ搭載したときに、表示される座標系の一例として、図７のようなユーザガイドを設けることで、複数のユーザが本件の検査分析装置を容易に利用できるようにした。

尚、電子ビームを用いて絶縁物試料を検査分析するには、所定時間、電子ビーム照射し、試料像をメモリに取り込むようにすることなどは、これを熟知していないユーザに対して、検査分析が容易になるようなガイドを提示した。これにより、より多くのユーザが容易に本件の検査分析装置の利用可とした。

本実施例では、試料を保持するＸＹステージを用いたが、傾斜させるＸＹＴステージを用いれば、試料を傾斜した状態での検査分析が可能となる。

本実施例では、検査分析装置として、ＳＥＭだけを記述したが、特性Ｘ線分析器やオージェ電子分析器などの分析装置に適用させることも可能である。

本実施例では、電子ビームは一本ビームで、この検出もこの一本ビームに対応したものの場合を示したが、マルチビーム走査させ、それぞれに対応させて検出させる方式であっても構わない。

本実施例では、半導体ウェハを観察する場合について示したが、代りに撮像素子や表示素子用のウェハであってもよいし、ウェハ以外の試料形状であっても構わない。例えは半導体ウェハ上に集積回路パターンの転写に用いる光学マスクに関して、透過光に位相差を設けることが行われているが、この位相差の測定検査などは、検査装置の導入コスト、測定頻度などから本件の検査分析手法が適している。これは一例であるが、位相差測定したいユーザグループで共有する検査分析に適している。

本実施例では、試料と相互作用を生じるプローブとして電子ビームを、また、装置として走査電子顕微鏡を例示したが、イオンビームを用いる集束イオンビーム装置，レーザビームを用いるレーザ走査顕微鏡，メカニカルプローブを用いる原子間力顕微鏡、等々のようなものであってもよい。

本実施例では、検査分析のみの手法を示したが、この検査分析の拡張として、例えば、半導体ウェハ、半導体チップの表面でない、表面より下側の箇所を検査分析する場合に、細く絞ったイオンビームを当該箇所に特定条件にて照射し、検査分析箇所を露出させ、その後に、前記の検査分析が行われている。このような細く絞ったイオンビーム加工、またはレーザビーム加工を施し、ユーザ試料の検査分析を提供することも、本件の発明により有効である。

本件発明は、大学等、官公庁の優れた検査分析装置を広く一般社会に活用してもらう有効な手段となる。また、検査分析装置メーカが新規ユーザを開拓する際に有効な手段となる。これまで、電子顕微鏡など高価な検査分析設備を全く使用したことのない分野のユーザに対し、これを手軽に使う有効な手段となる。それによって、ユーザ自身が、ユーザの試料につき、より多くの検査分析データを、このシステムを利用することにより、まるで各自所有の検査分析装置を用いているかのように、競合メーカはもちろん、検査分析装置の管理者側にも知られることなく、直接、リアルタイムで得ることが可能となる。このシステムは、地理的に離れた複数の検査分析装置に対し、それぞれにユーザ認証サーバを設け、インターネット接続することで、ユーザの選択範囲が広がり、より多くのユーザがシステムを活用することが可能である。

本発明の検査分析方法を説明するための図である。 本発明を適用した半導体検査用走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）の機能別構成を説明するための図である。 本発明の検査分析の作業フローを説明するための図である。 本発明の検査分析の準備作業を説明するための図である。 本発明の検査分析作業を説明するための図である。 本発明の検査分析作業を説明するための図である。 本発明の検査分析位置の明確化を説明するための図である。 従来の半導体検査用走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）の機能別構成を説明するための図である。

符号の説明

図２、図８
１…半導体ウェハ、２、電子ビーム、３…電子銃、４…収束レンズ、５…静電偏向器、６…対物レンズ、７…ＣＣＤカメラ、８…二次電子、９…二次電子検出器、１０…ＡＤ変換器、１１…暗号化回路、１２…ＸＹステージ、１３…ステージ駆動モータ、１４…ステージ制御Ｉ／Ｏ、１５…ローダ部、１６…画像メモリ部、１７…システム制御部、１８…電子ビーム系制御部、２０…システム制御用ワークステーション、２１…モニター、２２…外部接続用ケーブル。
図７
１…ＸＹステージ、２…半導体ウェハ、３…アライメントマーク１、４…アライメントマーク２、５…検査分析点、６…ステージのＸ方向移動スイッチ、７…ステージのＹ方向移動スイッチ、８…所望の位置へ移動させるスイッチ、９…ステージ座標表示か補正されたウェハ上の座標表示の切り替えスイッチ。

Claims (12)

1. ネットワークに接続可能なユーザ端末からの、地理的に離れて設置された検査分析装置に対するリモート操作による検査分析のサービスを提供するシステムであって、
   前記システムは、前記ネットワークに接続可能なユーザ認証サーバおよびユーザガイドサーバと、前記ユーザ認証サーバを介して前記ネットワークに接続可能な検査分析装置と、を備え
   前記ユーザガイドサーバは、前記検査分析の処理内容および処理費用を含む、前記ネットワークに接続された前記ユーザ端末に提示される案内情報と、前記検査分析装置の模擬操作を実行する模擬操作プログラムと、を有し、前記ユーザ端末を介してユーザからの検査分析要求を受けたときに、仮のユーザＩＤおよびパスワードを発行し、当該ユーザ端末を用いた前記検査分析装置のリモート制御の可否をユーザが評価できるように、前記仮のユーザＩＤおよびパスワードを用いた前記模擬操作プログラムの起動をユーザに許容し、前記ユーザ評価の結果、当該ユーザ端末を介して正式な検査分析の要求がユーザからなされた時に、当該正式要求を受けて、ユーザ認証のための認証用のユーザＩＤおよびパスワードを発行し、
   前記ユーザ認証サーバは、前記認証用のユーザＩＤおよびパスワードを用いて当該ユーザ認証サーバにアクセスしたユーザに対し、当該ユーザ端末と前記検査分析装置との通信を可能とし、
   前記検査分析装置は、前記ユーザ認証サーバを介して接続されたユーザ端末によってリモート操作されることを特徴とする検査分析のサービスを提供するシステム。
   
2. 特許請求項１記載の検査分析のサービスを提供するシステムであって、
   前記ユーザ認証のための認証用のユーザＩＤおよびパスワードは、指定した日時のみ当該ユーザ端末と検査分析装置との通信が可能となる、ユーザＩＤおよびパスワードとし、
   さらに、前記ユーザ端末によってリモート操作される検査分析装置は、検査分析のリモート操作をスケジュール化する機能を備えることで、
   スケジュールに従った、複数のユーザ端末対応のリモート操作を可能とすることを特徴とする検査分析のサービスを提供するシステム。
   
3. 特許請求項２記載の検査分析のサービスを提供するシステムであって、
   前記検査分析装置のリモート操作は、リモート操作による検査分析の情報が取得されるステップと、前記検査分析装置からユーザ端末に対し、検査分析した情報が送信されるステップと、を含み、
   前記検査分析装置は、リモート操作による検査分析の情報の取得機能と、リモート操作による前記検査分析した情報の暗号付加機能と、リモート操作による検査分析装置から前記ユーザ端末に対する、検査分析の情報の送信機能と、を備えることにより、
   前記検査分析装置からユーザ端末に対し、送信されるステップの検査分析した情報は、暗号化され、前記ユーザ端末において復号化される、画像データを含む、ことを特徴とする検査分析のサービスを提供するシステム。
   
4. 特許請求項１記載の検査分析のサービスを提供するシステムであって、
   前記検査分析装置のリモート操作は、リモート操作による検査分析の情報が取得されるステップと、前記検査分析装置からユーザ端末に対し、検査分析した情報が送信されるステップと、を含み、
   前記ユーザ端末によってリモート操作される検査分析装置は、撮像位置の変更、または撮像倍率の変更に係わるリモート操作手段を有するカメラによる、検査分析の情報の取得機能と、検査分析装置から前記ユーザ端末に対し、検査分析の情報の送信機能と、を備えることにより、
   前記検査分析装置からユーザ端末に対し、送信されるステップの検査分析の情報は、前記検査分析装置のリモート操作により取得された画像データを含む、ことを特徴とする検査分析のサービスを提供するシステム。
   
5. ネットワークに接続可能なユーザ端末からの、地理的に離れて設置された検査分析装置に対するリモート操作による検査分析のサービスを提供する方法であって、
   前記ネットワークに接続されたユーザガイドサーバが、前記ネットワークに接続されたユーザ端末に対して、前記検査分析の処理内容および処理費用を含む案内情報を提示するステップと、
   前記ユーザガイドサーバが、前記ユーザ端末を介してユーザからの検査分析要求を受けたときに、仮のユーザＩＤおよびパスワードを発行するステップと、
   前記ユーザガイドサーバが、前記仮のユーザＩＤおよびパスワードを取得したユーザに対して、当該ユーザ端末を用いた前記検査分析装置のリモート制御の可否をユーザが評価できるように、前記検査分析装置の模擬操作を実行する、当該ユーザガイドサーバが有する模擬操作プログラムの、前記仮のユーザＩＤおよびパスワードを用いた起動を許容するステップと、
   前記ユーザガイドサーバが、前記ユーザ評価の結果、当該ユーザ端末を介して正式検査分析の要求がユーザからなされた時に、当該正式要求を受けて、ユーザ認証のための認証用のユーザＩＤおよびパスワードを発行するステップと、
   前記ネットワークに接続されたユーザ認証サーバは、前記認証用のユーザＩＤおよびパスワードを用いて当該ユーザ認証サーバにアクセスしたユーザに対し、当該ユーザ端末と前記検査分析装置との通信を可能とするステップと、
   前記検査分析装置は、前記ユーザ認証サーバを介して接続されたユーザ端末によってリモート操作されるステップと、
   を含むことを特徴とする検査分析のサービスを提供する方法。
   
6. 特許請求項５記載の検査分析のサービスを提供する方法であって、
   前記ユーザ認証のための認証用のユーザＩＤおよびパスワードは、指定した日時のみ当該ユーザ端末と検査分析装置との通信が可能となる、ユーザＩＤおよびパスワードとし、
   さらに、前記ユーザ端末によってリモート操作される検査分析装置は、検査分析のリモート操作のスケジュール化機能を備えることで、
   前記ユーザ端末によってリモート操作されるステップは、スケジュールに従った、複数のユーザ端末対応のリモート操作を可能とすることを特徴とする検査分析のサービスを提供する方法。
   
7. 特許請求項５記載の検査分析のサービスを提供する方法であって、
   前記ユーザ端末によってリモート操作されるステップは、リモート操作による検査分析の情報が取得されるステップと、前記検査分析装置からユーザ端末に対し、検査分析した情報が送信されるステップと、を含み、
   前記ユーザ端末によってリモート操作される検査分析装置は、リモート操作による検査分析の情報の取得機能と、リモート操作による前記検査分析した情報の暗号付加機能と、リモート操作による検査分析装置から前記ユーザ端末に対し、検査分析した情報の送信機能と、を備えることにより、
   前記検査分析した情報は、暗号化され、前記ユーザ端末において復号化される、画像データを含む、ことを特徴とする検査分析のサービスを提供する方法。
   
8. 特許請求項６記載の検査分析のサービスを提供する方法であって、
   前記検査分析装置は、細く絞ったレーザビームを照射してその反射光、散乱光、透過光の少なくとも一つの検出手段、または電子ビームを照射して二次電子、散乱電子、透過電子の少なくとも一つの検出手段、またはメカニカルプローブを用いる原子間力顕微鏡を用いた検査分析の手段を備えることを特徴とする検査分析のサービスを提供する方法。
   
9. 特許請求項８記載の検査分析のサービスを提供する方法であって、
   前記検査分析装置は、ユーザの検査分析試料と、ユーザの検査分析試料ではない、デモ用試料と、に対する検査分析のリモート操作手段を備えることにより、
   前記デモ用試料のリモート操作による、前記検査分析装置の調整、校正の手段を備えたことを特徴とする検査分析のサービスを提供する方法。
   
10. 特許請求項５記載の検査分析のサービスを提供する方法であって、
    前記ユーザ端末によってリモート操作されるステップは、リモート操作による検査分析の情報が取得されるステップと、前記検査分析装置からユーザ端末に対し、検査分析した情報が送信されるステップと、を含み、
    前記ユーザ端末によってリモート操作される検査分析装置は、撮像位置の変更、または撮像倍率の変更に係わるリモート操作手段を有するカメラによる、検査分析の情報の取得機能と、前記検査分析装置から前記ユーザ端末に対する、検査分析の情報の送信機能と、を備えることにより、
    前記ユーザ端末に対し、送信される検査分析の情報は、前記検査分析装置のリモート操作により取得された画像データを含む、ことを特徴とする検査分析のサービスを提供する方法。
    
11. 特許請求項５記載の検査分析のサービスを提供する方法であって、
    前記ユーザ端末によってリモート操作されるステップは、ユーザ端末によって検査分析装置がリモート制御されるステップと、前記リモート制御の結果である検査分析の情報がユーザ端末へ送信されるステップと、を含み、
    前記リモート制御されるステップは、リモート制御が実質的にユーザにより作成された操作レシピーデータに基づいて実行されるステップであり、
    前記ユーザ端末へ送信されるステップの検査分析の情報は、前記操作レシピーデータに基づいた検査分析装置のリモート制御によって得られた画像データを含む、ことを特徴とする検査分析のサービスを提供する方法。
    
12. 特許請求項５記載の検査分析のサービスを提供する方法であって、
    前記ユーザ端末によってリモート操作されるステップは、ユーザ端末の操作により画像データが取得されるステップと、前記画像データが検査分析されるステップと、検査分析データがユーザ端末へ送信されるステップと、を含み、
    前記リモート操作されるステップの検査分析装置は、ユーザ端末の操作により取得された画像データと参照用画像データとを格納する機能と、前記双方の画像データに対応する部分毎の画像を比較し、差異を検出する機能と、を備えることにより、
    前記画像データが検査分析されるステップは、前記ユーザ端末の操作により取得された画像データと、検査分析するステップの処理実行前までに前記検査分析装置に格納されていた参照用画像データとを用い、双方の画像データに対応する部分毎の画像が比較され、検出された差異に基づいて、検査分析データが生成されるステップであることを特徴とする検査分析のサービスを提供する方法。
    

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