JPH11274044A - 荷電ビームによる加工方法およびその加工システム並びに荷電ビームによる観察方法およびその観察システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】層間絶縁膜を有する多層の配線層を有する半導
体装置に対して、層間絶縁膜の下層を加工対象としてＦ
ＩＢ等の荷電粒子ビームによる微細な加工を高精度に行
って不良解析、補修、特性評価等を実現する。 【解決手段】多層の配線層からなる半導体装置の保護膜
面に、光及び荷電粒子を用いて観察可能な基準マーク１
１を荷電粒子ビームの照射位置１の近傍に付与する基準
マーク付与工程と、基準マークと加工位置とを含む光学
画像を光学顕微鏡によって撮像し、基準マークと荷電粒
子ビームの加工位置との相対距離を測定する光学測定工
程と、基準マークに荷電粒子ビームを照射して２次荷電
粒子画像を検出し、この画像に対して、基準マークと荷
電粒子ビームの加工位置との相対距離に基いて荷電粒子
ビームの照射領域を特定し、荷電粒子ビームを照射して
加工を施す加工工程とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に平坦化処理さ
れた半導体装置等に対して好適な不良解析・補修・特性
評価・等を目的とした集束イオンビーム等の荷電ビーム
（荷電粒子ビーム）による加工方法およびその加工シス
テム並びに電子ビーム等の荷電ビーム（荷電粒子ビー
ム）による観察方法およびその観察システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】配線等の微細化・多層化により高密度化
の進む半導体装置において、任意の配線を切断あるいは
接続して不良解析や部分補修を迅速に行うことができれ
ば、その開発期間短縮に大きな効果が有る。これを可能
にする従来技術として、例えば、『月刊 Ｓｅｍｉｃｏ
ｎｄｕｃｔｏｒ Ｗｏｒｌｄ』１９８７年９月号２７頁
〜３２頁に記載の集束イオンビーム（Ｆｏｃｕｓｅｄ
Ｉｏｎ Ｂｅａｍ：以下、ＦＩＢと略記）を用いた加工
および成膜の方法が知られている。荷電ビームによる加
工のうち、例えば、ＦＩＢ加工は、ＦＩＢによるスパッ
タリング作用を応用したものである。

【０００３】先ず、Ｇａ等のイオン源から引き出された
イオンビームを静電レンズにより真空中に置かれた半導
体装置上に０．５μｍ以下のスポット径に集束・照射
し、デフレクタにより２次元的に走査する。これによ
り、半導体装置表面から２次電子や２次イオンが発生す
る。この２次電子または２次イオンをディテクタで検出
し、走査電子顕微鏡と同様に上記走査に同期して検出強
度に応じた輝度変調信号でＣＲＴ上に走査イオン顕微鏡
像（以下、ＳＩＭ（＝Ｓｃａｎｎｉｎｇ ＩｏｎＭｉｃ
ｒｏｓｃｏｐｅ）画像と呼ぶ）として表示する。従っ
て、このＳＩＭ画像は、走査電子顕微鏡と同様に半導体
装置の表面形状を反映している。そして、その解像度
は、照射するＦＩＢのスポット径に依存しており、スポ
ット径が小さいほど、微細な表面状態を表すことが可能
である。

【０００４】作業者は、先ずＳＩＭ画像で半導体装置内
のアライメントマーク等の特定パターンを捜す。次い
で、この座標データに基づいて該特定パターンから加工
位置まで半導体装置を載置したステージを移動させ、再
びＳＩＭ画像を観察しながら加工位置の設定を行う。加
工位置設定後、加工寸法（＝ＦＩＢの走査領域）を設定
し、所定時間あるいは上記２次電子あるいは２次イオン
の変化を見ながらＦＩＢを照射する。このＦＩＢ照射に
より、半導体装置を構成する保護膜・層間絶縁膜やＡｌ
配線は表面から順次スパッタリング除去され、接続用窓
あけや配線切断等の加工が行われる。

【０００５】一方、成膜は化学気相成長法（Ｃｈｅｍｉ
ｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：以下、Ｃ
ＶＤと略記）を応用したもので、ＣＶＤガス分解のエネ
ルギ源にＦＩＢを用いており、ＦＩＢ−ＣＶＤとも呼ば
れている。この方法は、上記方法による位置合わせ後、
成膜領域（＝ＦＩＢの走査領域）を設定する。次いで、
ノズルよりＣＶＤガスを半導体装置上に吹き付けてＣＶ
Ｄガス雰囲気を形成し、所定時間ＦＩＢを照射・走査す
る。これにより半導体装置表面に吸着したＣＶＤガスは
分解し、金属等の膜が形成されて成膜加工が行われる。
上記従来技術では、上記ＦＩＢ加工およびＦＩＢ−ＣＶ
Ｄを２層配線構造のＥＣＬゲートアレイや１ＭＤＲＡＭ
の電気的特性評価に適用し、その有用性を述べている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、最近の半導
体装置の配線構造はより一層、微細かつ多層になってい
る。そして、この複雑な配線構造を実現するためにＣＭ
Ｐ（＝Ｃｈｅｍｉｃａｌ＆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐ
ｏｌｉｓｈｉｎｇ：メカノケミカルポリッシング）技術
等を用いて各層間絶縁膜に平坦化処理が施されている。
そのため、半導体装置の保護膜には、最上層の配線パタ
ーンのみしか段差として反映されず、例えばＦＩＢ加工
装置においてＳＩＭ画像を観察した場合、最上層の配線
パターンのみが反映された保護膜の段差しか見ることが
できないことになる。従って、例えば、ＦＩＢ加工装置
において、半導体装置の保護膜表面に形成されたアライ
メントマーク等からの座標データに基いて半導体装置を
搭載したステージを移動させて位置決めを行った場合、
各配線層間のずれや半導体装置の平面上の傾きやステー
ジ精度のばらつき等によって位置ずれが生じることにな
り、ＳＩＭ画像で観察したとしても、層間絶縁膜の下層
を加工対象として特定することができず、その結果、Ｆ
ＩＢによる高精度の微細加工は不可能となる。

【０００７】本発明の目的は、上記課題を解決すべく、
平坦化処理が施された層間絶縁膜を有する多層の配線層
を有し、動作試験が可能なようにほぼ完成された半導体
装置に対して、層間絶縁膜の下層を加工対象としてＦＩ
Ｂ等の荷電ビーム（荷電粒子ビーム）による微細な加工
を高精度に行って不良解析、補修、特性評価等を実現で
きるようにした荷電ビームによる加工方法およびその加
工システムを提供することにある。また、本発明の他の
目的は、表面に微細で、且つ複雑なパターンが形成され
た対象物に対して電子ビーム等の荷電ビーム（荷電粒子
ビーム）による観察位置を探し出すことを容易にし、荷
電ビームによる操作時間の大半な短縮を図ることができ
るようにした荷電ビームによる観察方法およびその観察
システムを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、試料の最上面に、光および荷電粒子を用
いて観察可能な基準マークを荷電ビーム（荷電粒子ビー
ム）の加工位置の近傍に付与する基準マーク付与工程
と、該基準マーク付与工程で付与された試料の最上面に
おける基準マークと前記荷電ビームの加工位置とを含む
光学画像を光学顕微鏡によって撮像し、該撮像された光
学画像に基づいて基準マークと荷電ビームの加工位置と
の相対距離を測定する光学測定工程と、前記基準マーク
付与工程で付与された試料の最上面における基準マーク
に荷電ビームを照射して前記基準マークの２次荷電粒子
画像を検出し、該検出される基準マークの２次荷電粒子
画像に対して、前記光学測定工程で測定された基準マー
クと荷電ビームの加工位置との相対距離に基いて荷電ビ
ームの照射領域を特定し、該特定された照射領域に荷電
ビームを照射して加工を施す加工工程とを有することを
特徴とする荷電ビームによる加工方法である。また、本
発明は、平坦化された層間絶縁膜を有する多層の配線層
からなる半導体装置の保護膜面に、光および荷電粒子を
用いて観察可能な基準マークを荷電ビーム（荷電粒子ビ
ーム）の照射位置の近傍に付与する基準マーク付与工程
と、該基準マーク付与工程で付与された半導体装置の保
護膜面における基準マークと前記荷電ビームの加工位置
とを含む光学画像を光学顕微鏡によって撮像し、該撮像
された光学画像に基づいて基準マークと荷電ビームの加
工位置との相対距離を測定する光学測定工程と、前記基
準マーク付与工程で付与された半導体装置の保護膜面に
おける基準マークに荷電ビームを照射して前記基準マー
クの２次荷電粒子画像を検出し、該検出される基準マー
クの２次荷電粒子画像に対して、前記光学測定工程で測
定された基準マークと荷電ビームの加工位置との相対距
離に基いて荷電ビームの照射領域を特定し、該特定され
た照射領域に荷電ビームを照射して加工を施す加工工程
とを有することを特徴とする荷電ビームによる加工方法
である。

【０００９】また、本発明は、前記荷電ビームによる加
工方法において、前記半導体装置は、動作試験が可能な
ようにほぼ完成されたものであることを特徴とする。ま
た、本発明は、前記荷電ビームによる加工方法における
前記基準マーク付与工程において、微量の液状材料（例
えば金属錯体溶液あるいは金属の微粒子分散液）を局所
塗布し、加熱焼成して基準マークを付与することを特徴
とする。また、本発明は、前記荷電ビームによる加工方
法における前記基準マーク付与工程において、微量の液
状材料（例えば金属錯体溶液あるいは金属の微粒子分散
液）を局所塗布し、加熱焼成し、この加熱焼成された膜
の一部を、エネルギービームである例えばレーザビーム
を照射することによって除去して得られた除去跡を基準
マークとすることを特徴とする。

【００１０】また、本発明は、前記荷電ビームによる加
工方法における前記基準マーク付与工程において、付与
される基準マークが、金属あるいは金属酸化膜あるいは
珪素化合物あるいは珪素化合物と色素あるいは半導体用
不純物との混合物の何れかからなることを特徴とする。
また、本発明は、前記荷電ビームによる加工方法におけ
る前記基準マーク付与工程において、金属あるいは金属
酸化膜あるいは珪素化合物あるいは珪素化合物と色素あ
るいは半導体用不純物との混合物の何れかからなる局部
膜を形成し、該局部膜の一部を、エネルギービームであ
る例えばレーザビームを照射することによって除去して
得られた除去跡を基準マークとすることを特徴とする。
また、本発明は、試料の最上面に、光および荷電粒子を
用いて観察可能な基準マークを荷電ビームの照射位置の
近傍に付与する基準マーク付与工程と、該基準マーク付
与工程で付与された試料の最上面における基準マークと
前記荷電ビームの照射位置とを含む光学画像を光学顕微
鏡によって撮像し、該撮像された光学画像に基づいて基
準マークと荷電ビームの照射位置との相対距離を測定す
る光学測定工程と、前記基準マーク付与工程で付与され
た試料の最上面における基準マークに荷電ビームを照射
して前記基準マークの２次荷電粒子画像を検出し、該検
出される基準マークの２次荷電粒子画像に対して、前記
光学測定工程で測定された基準マークと荷電ビームの照
射位置との相対距離に基いて荷電ビームの照射領域を特
定し、該特定された照射領域に荷電ビームを照射して照
射領域から得られる２次荷電粒子画像を観察する観察工
程とを有することを特徴とする荷電ビームによる観察方
法である。

【００１１】また、本発明は、前記荷電ビームによる観
察方法における前記基準マーク付与工程において、微量
の液状材料（例えば金属錯体溶液あるいは金属の微粒子
分散液）を局所塗布し、加熱焼成して基準マークを付与
することを特徴とする。また、本発明は、前記荷電ビー
ムによる観察方法における前記基準マーク付与工程にお
いて、微量の液状材料（例えば金属錯体溶液あるいは金
属の微粒子分散液）を局所塗布し、加熱焼成し、この加
熱焼成された膜の一部を、エネルギービームである例え
ばレーザビームを照射することによって除去して得られ
た除去跡を基準マークとすることを特徴とする。また、
本発明は、前記荷電ビームによる観察方法における前記
基準マーク付与工程において、付与する基準マークとし
て、金属あるいは金属酸化膜あるいは珪素化合物あるい
は珪素化合物と色素あるいは半導体用不純物との混合物
の何れかからなることを特徴とする。

【００１２】また、本発明は、試料の最上面に、光およ
び荷電粒子を用いて観察可能な基準マークを荷電ビーム
の加工位置の近傍に付与する基準マーク付与装置と、該
基準マーク付与装置で付与された試料の最上面における
基準マークと前記荷電ビームの加工位置とを含む光学画
像を撮像する光学顕微鏡、および該光学顕微鏡によって
撮像された光学画像に基づいて基準マークと荷電ビーム
の加工位置との相対距離を測定する測定手段を有する光
学測定装置と、前記基準マーク付与装置で付与された試
料の最上面における基準マークに荷電ビームを照射して
前記基準マークの２次荷電粒子画像を検出し、該検出さ
れる基準マークの２次荷電粒子画像に対して、前記光学
測定装置の測定手段で測定された基準マークと荷電ビー
ムの加工位置との相対距離に基いて荷電ビームの照射領
域を特定し、該特定された照射領域に荷電ビームを照射
して加工を施す荷電ビーム加工装置とを有することを特
徴とする荷電ビームによる加工システムである。また、
本発明は、平坦化された層間絶縁膜を有する多層の配線
層からなる半導体装置の保護膜面に、光および荷電粒子
を用いて観察可能な基準マークを荷電ビームの照射位置
の近傍に付与する基準マーク付与装置と、該基準マーク
付与装置で付与された半導体装置の保護膜面における基
準マークと前記荷電ビームの加工位置とを含む光学画像
を撮像する光学顕微鏡、および該光学顕微鏡によって撮
像された光学画像に基づいて基準マークと荷電ビームの
加工位置との相対距離を測定する測定手段を有する光学
測定装置と、前記基準マーク付与装置で付与された半導
体装置の保護膜面における基準マークに荷電ビームを照
射して前記基準マークの２次荷電粒子画像を検出し、該
検出される基準マークの２次荷電粒子画像に対して、前
記光学測定装置の測定手段で測定された基準マークと荷
電ビームの加工位置との相対距離に基いて荷電ビームの
照射領域を特定し、該特定された照射領域に荷電ビーム
を照射して加工を施す荷電ビーム加工装置とを有するこ
とを特徴とする荷電ビームによる加工システムである。

【００１３】また、本発明は、前記荷電ビームによる加
工システムにおいて、前記半導体装置は、動作試験が可
能なようにほぼ完成されたものであることを特徴とす
る。また、本発明は、前記荷電ビームによる加工システ
ムにおいて、前記基準マーク付与装置は、微量の液状材
料を局所塗布する塗布手段と、該塗布手段で塗布された
微量の液状材料を加熱焼成する加熱手段とを有すること
を特徴とする。また、本発明は、前記荷電ビームによる
加工システムにおいて、前記加熱手段は、除去加工も可
能なレーザ光照射手段で構成したことを特徴とする。ま
た、本発明は、試料の最上面に、光および荷電粒子を用
いて観察可能な基準マークを荷電ビームの照射位置の近
傍に付与する基準マーク付与装置と、該基準マーク付与
装置で付与された試料の最上面における基準マークと前
記荷電ビームの照射位置とを含む光学画像を撮像する光
学顕微鏡、および該光学顕微鏡によって撮像された光学
画像に基づいて基準マークと荷電ビームの照射位置との
相対距離を測定する測定手段を有する光学測定装置と、
前記基準マーク付与装置で付与された試料の最上面にお
ける基準マークに荷電ビームを照射して前記基準マーク
の２次荷電粒子画像を検出し、該検出される基準マーク
の２次荷電粒子画像に対して、前記光学測定装置の測定
手段で測定された基準マークと荷電ビームの照射位置と
の相対距離に基いて荷電ビームの照射領域を特定し、該
特定された照射領域に荷電ビームを照射して照射領域か
ら得られる２次荷電粒子画像を観察する荷電ビーム観察
装置とを有することを特徴とする荷電ビームによる観察
システムである。

【００１４】また、本発明は、前記荷電ビームによる観
察システムにおける基準マーク付与装置は、微量の液状
材料（例えば金属錯体溶液あるいは金属の微粒子分散
液）を局所塗布する塗布手段と、該塗布手段で塗布され
た微量の液状材料を加熱焼成する加熱手段とを有するこ
とを特徴とする。また、本発明は、試料または半導体装
置の最上面に形成した膜の一部をレーザ光あるいは荷電
ビームを用いて除去加工し、得られた除去跡を基準マー
クとすることを特徴とする。また、本発明は、一つの処
理室に荷電ビーム光学系と、測長機能を有する光を用い
た顕微鏡とを備え、且つ該処理室内に試料を載置するス
テージと、上記顕微鏡の対物レンズとを備えたことを特
徴とする荷電ビーム照射装置である。また、本発明は、
荷電ビーム光学系、光を用いた測長機能を有する顕微
鏡、真空チャンバ、真空排気系、防振架台、試料を載置
するステージ、電源、コントローラ、表示装置からなる
荷電ビーム装置において、同一真空チャンバ内に該荷電
ビーム光学系と、該顕微鏡とを装備したことを特徴とす
る荷電ビーム装置である。

【００１５】また、本発明は、荷電ビーム光学系、光を
用いた測長機能を有する顕微鏡、真空チャンバ、試料を
載置するステージ、表示装置からなる荷電ビーム装置に
おいて、同一真空チャンバ内に該荷電ビーム光学系と、
該顕微鏡とを装備し、該顕微鏡からの画像を入力して格
納する記憶装置と、格納した該画像から該試料上に形成
したパターンの特定位置の該画像内での座標を計測する
画像処理機能を有する処理装置と、該計測値に従い該荷
電ビーム光学系を制御する処理装置を装備したことを特
徴とする荷電ビーム装置である。

【００１６】また、本発明は、荷電ビーム光学系、光を
用いた測長機能を有する顕微鏡、真空チャンバ、真空排
気系、試料を載置するステージ、表示装置からなる荷電
ビーム装置において、同一真空チャンバ内に該荷電ビー
ム光学系と、該顕微鏡とを装備し、該顕微鏡からの画像
を入力して格納する記憶装置と、格納した該画像から該
試料上に形成したパターンの特定位置の該画像内での座
標を計測する画像処理機能を有する処理装置と、該計測
値に従い該荷電ビーム光学系を制御する処理装置と、該
コントローラに外部から該試料のレイアウトデータを入
力して格納する記憶装置とを備え、該顕微鏡画像と該荷
電ビームによる該試料の表面凹凸像と該レイアウトデー
タから形成されるレイアウト像の内の１種類以上を表示
する表示装置を装備したことを特徴とする荷電ビーム装
置である。また、本発明は、荷電ビーム光学系、光を用
いた測長機能を有する顕微鏡、真空チャンバ、真空排気
系、試料を載置するステージ、表示装置からなる荷電ビ
ーム装置において、同一真空チャンバ内に該荷電ビーム
光学系と、該顕微鏡とを装備し、該顕微鏡からの画像を
入力して格納する記憶装置と、該顕微鏡画像を表示する
表示装置と、該表示装置上で指定した該荷電ビームの照
射位置を記憶する記憶装置と、該荷電ビームによる試料
表面の凹凸像を表示する表示装置と、該表示装置上で指
定した該試料表面の特定位置を記憶する記憶装置と、該
荷電ビーム照射位置と該特定位置との位置関係を計算す
る処理装置と、該計算値に従い該荷電ビーム光学系を制
御する処理装置を装備したことを特徴とする荷電ビーム
装置である。

【００１７】また、本発明は、荷電ビーム光学系、光を
用いた測長機能を有する顕微鏡、真空チャンバ、真空排
気系、試料を載置するステージ、表示装置からなる荷電
ビーム装置において、同一真空チャンバ内に該荷電ビー
ム光学系と、該顕微鏡とを装備し、該顕微鏡からの画像
を入力して格納する記憶装置と、該画像内の特定パター
ンの画像内座標を計測する画像処理装置と、該顕微鏡画
像を表示する表示装置と、該表示装置上で指定した該荷
電ビームの照射位置を記憶する記憶装置と、該荷電ビー
ムによる試料表面の凹凸像を表示する表示装置と、該凹
凸像内の特定パターンの画像内座標を計測する画像処理
装置と、該特定位置を記憶する記憶装置と、記憶した該
荷電ビーム照射位置と計測した該特定位置との位置関係
を計算する処理装置と、該計算値に従い該荷電ビーム光
学系を制御する処理装置を装備したことを特徴とする荷
電ビーム装置である。

【００１８】以上説明したように、前記構成によれば、
平坦化処理が施された層間絶縁膜を有する多層の配線層
を有し、動作試験が可能なようにほぼ完成された半導体
装置に対して、層間絶縁膜の下層を加工対象としてＦＩ
Ｂ等の荷電ビーム（荷電粒子ビーム）による微細な加工
を高精度に行って不良解析、補修、特性評価等を実現す
ることができる。また、前記構成によれば、表面に微細
で、且つ複雑なパターンが形成された対象物に対して電
子ビーム等の荷電ビーム（荷電粒子ビーム）による観察
位置を探し出すことを容易にし、荷電ビームによる操作
時間の大半な短縮を図ることができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明に係る実施の形態について
図面を用いて説明する。まず、本発明に係る原理につい
て説明する。配線等の微細化・多層化により高密度化の
進み、テスタにより動作試験が可能なようにほぼ完成さ
れた半導体装置（ＩＣ素子）に対して、任意の配線を切
断あるいは任意の配線間を接続したり、不良個所に大き
な開口を形成することによって得られる断面をＳＩＭま
たはＳＥＭ観察したりして、不良解析や部分補修や特性
評価等を行って、開発期間の短縮が要求されている。ま
た、半導体装置等において、高集積化に伴って、プロセ
ス装置によるサブミクロンのオーダの微小異物の付着が
問題となり、この微小異物について電子ビームを用いた
オージェ分光分析、イオンビームを用いたＳＩＭ分析等
で元素分析を行って微小異物を発生原因（発生工程）を
究明する必要が生じている。しかしながら、微小異物が
露出していない場合にはＦＩＢ（Focused Ion Beam）を
用いて微小異物を覆っている膜を除去して露出させる必
要がある。

【００２０】更に、最近の半導体装置（ＩＣ素子）の配
線構造は、より一層、微細かつ多層になってきている。
そして、この複雑な配線構造を実現するためには、ＣＭ
Ｐ（Chemical ＆ Mechanical Polishing：メカノケミカ
ルポリシング）技術等を用いて各層間絶縁膜に平坦化処
理が施され、図１に示すように、ほぼ完成した半導体装
置（ＩＣ素子）の表面の保護膜１０５には最上層の配線
パターン１０３ｄしか反映されない状況にある。図１
（ａ）は、テスタによって動作試験が可能なほぼ完成し
た半導体装置（ＩＣ素子）の一実施例である断面を示す
ものである。１０１はＳｉ等の基板、１０２は基板１０
１上に形成された酸化膜である。その上に、第１層から
第３層までのＡｌ等の配線パターン１０３ａ、１０３
ｂ、１０３ｃ、１０３ｄとＣＭＰ技術等により平坦化さ
れた層間絶縁膜１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃとが形成
され、その表面に保護膜１０５が形成される。このよう
に層間絶縁膜１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃの上面は、
ＣＭＰ技術等により平坦化されるため、表面の保護膜１
０５には最上層の配線パターン１０３ｄしか反映されな
いことになる。従って、このような構造の半導体装置１
００のＳＩＭ画像３８は、図１（ｂ）に示すように、最
上層のＡｌ配線１０３ｄの情報を示す段差パターン１０
９しか得られないことになる。そのため、ＦＩＢ加工を
する際、ＳＩＭ画像３８を見ながら、下層のＡｌ等の配
線パターン１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃに対して高精
度の加工位置決めを行うことができなくなる。この理由
は、アライメントマーク等からの座標データに基いて半
導体装置１００を搭載したステージを移動させて位置決
めを行った場合、配線層間における各配線パターンのズ
レや半導体装置１００の傾きやステージ精度のばらつき
等によって位置ズレが生じるからである。もし、この状
態でＦＩＢ加工をした場合、加工対象とする配線パター
ンに隣接した配線パターンも加工してしまう等の不具合
が生じてしまうことになる。

【００２１】しかしながら、上記保護膜１０５や層間絶
縁膜１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃは、光学的に透明な
ため、加工対象の内部の配線パターン１０３ａ、１０３
ｂ、１０３ｃ、１０３ｄや異物等を光学顕微鏡を用いて
観察することができる。従って、図２に示すように、半
導体装置１００の表面である保護膜１０５上において、
ＦＩＢ加工すべき位置１を求めることができるＳＩＭ画
像３８の視野内に、光学顕微鏡によって認識することが
可能な金属製の局部膜から形成された微細な基準マーク
１１を付与し（図２（ａ）に示す工程１）、該微細な基
準マーク１１と加工すべき個所（加工位置）１との間の
２次元的な距離（相対的な位置関係）（δｘ，δｙ）を
光学顕微鏡による光学画像３５によって計測し（図２
（ｂ）に示す工程２）、この計測された２次元的な距離
（相対的な位置関係）（δｘ，δｙ）とＳＩＭ画像によ
って検出される微細な基準マークの位置情報とに基い
て、加工すべき個所（加工位置）のＦＩＢ走査領域（加
工領域）２を特定し（図２（ｃ）に示す工程３）、この
特定された箇所のＦＩＢ走査領域（加工領域）２にＦＩ
Ｂを照射することによってＦＩＢ加工を施すことができ
る。なお、１１０は、加工すべき個所（加工位置）１を
有する例えば下層の配線パターンを示す。

【００２２】また、任意の配線を切断あるいは任意の配
線間を接続したり、不良個所に大きな開口を形成するこ
とによって得られる断面をＳＩＭまたはＳＥＭ観察した
りする場合、ＦＩＢ加工すべき位置は、テスタまたはテ
スタで検査されたデータを取り込んだＣＡＤシステムに
おいて、テスタによって検査された動作不良に基づいて
修正すべき個所を推定し、該推定された修正すべき個所
と設計データ（ＣＡＤデータ）に基づく描画データ（レ
イアウトデータ）との照合により加工すべき配線パター
ンの個所（加工位置）１が求まり、アライメントマーク
等からの座標データとして算出されることになる。ま
た、異物の元素分析等を行って異物の発生するプロセス
工程を推定するために、埋もれた異物を露出させる場
合、ＦＩＢ加工すべき位置は、異物検査装置によって検
出されるアライメントマーク１２０等からの座標データ
として算出されることになる。また、半導体装置１００
の表面である保護膜１０５上に付与する微細な基準マー
ク１１は、光学顕微鏡で検出される光学画像およびＳＩ
Ｍ画像共に位置を高精度に検出できるように光学的に不
透明な材料（例えば金属材料）で、しかも凹凸形状を有
するように形成する必要がある。

【００２３】次に、本発明に係る半導体装置１００の表
面である保護膜１０５上に、微細な基準マーク１１を付
与し、該微細な基準マーク１１と加工すべき個所（加工
位置）１との間の２次元的な距離（相対的な位置関係）
（δｘ，δｙ）を光学画像３５によって計測する基準マ
ーク付与・計測装置とＦＩＢ加工装置とを備えたＦＩＢ
加工システムの第１の実施例について、図３〜図９を用
いて説明する。この第１の実施例の基準マーク付与・計
測装置は、図３に示すように、半導体装置１００を載置
するＸＹＺθテーブル２６と、微量の液状材料１０を、
半導体装置１００の表面上の局部に塗布する塗布装置２
３０と、該塗布装置２３０で塗布された微量の液状材料
１０を加熱して硬化させる加熱手段２２０と、観察若し
くは検出される光学画像３５に基づいて微細な基準マー
ク１１と加工すべき個所（加工位置）１との間の２次元
的な距離（相対的な位置関係）（δｘ，δｙ）を算出
し、更に塗布装置２３０であるピペット２１またはピン
３１の先端の位置合わせと半導体装置１００の表面に形
成されたアライメントマーク１２０の検出と用いる光学
顕微鏡２１０と、これらを制御するコントローラ２０１
とで構成される。ＸＹＺθテーブル２６は、半導体装置
１００をＸＹＺの各方向に任意量移動可能に構成され、
更にＺ軸を中心としてＸＹ平面（θ方向）に回転可能に
構成される。特に、ＸＹＺθテーブル２６においてＺ方
向に移動可能に構成するのは、光学顕微鏡２１０が半導
体装置１００から鮮明な画像信号を得るために自動焦点
制御を行うためである。

【００２４】塗布装置２３０は、微量の液状材料を吐き
出すピペット２１と、コントローラ２０２の指令で圧力
を付与する液状材料の供給源２３２と、該液状材料の供
給源２３２とピペット２１とを繋ぐ配管２３１と、ピペ
ット２１を取り付けてＸＹＺ方向に位置決めする移動機
構２２とで構成される。この塗布装置２３０で塗布され
る液状材料として、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｐｔ、Ｐ
ｄ、等と言った各種金属の何れかの錯体溶液あるいはそ
れらの微粒子を各種溶剤に分散させた液等が用いられ
る。ピペット２１の第１の実施例２１ａとしては、図４
（ａ）に示すように、材質が金属またはガラスまたは各
種樹脂等から成る先端径２０μｍ以下に成形した管であ
り、内部に予め上記液状材料１０を充填しておく。そし
て、図４（ｂ）に示すように、ピペット２１ａは、所定
の角度で移動機構２２に保持されると共に、移動機構２
２によりＸＹＺの各方向に任意量移動できるように構成
される。また、ピペット２１ａの後端は、加圧手段２３
２に配管２３１により接続されており、該加圧手段２３
２により空気あるいはＡｒやＮ₂等の不活性ガスが任意
の圧力で任意時間供給できる。これにより液状材料１０
はピペット２１ａの先端より任意量吐出されることにな
る。

【００２５】ピペット２１の第２の実施例２１ｂとして
は、図５（ａ）に示すように、材質が金属またはガラス
または各種樹脂等から成る先端径２０μｍ以下に成形し
た管の先端部を適当な角度αに曲げて成形し、内部に予
め上記液状材料１０を充填しておく。そして、図５
（ｂ）に示すように、ピペット２１ｂは、半導体装置１
００の被加工面に対して角度βで移動機構２２に保持さ
れると共に、移動機構２２によりＸＹＺの各方向に任意
量移動できるように構成される。また、ピペット２１ｂ
の後端は、加圧手段２３２に配管２３１により接続され
ており、該加圧手段２３２により空気あるいはＡｒやＮ
₂等の不活性ガスが任意の圧力で任意時間供給できる。
これによりピペット２１ｂの先端と半導体装置１００の
保護膜１０５の表面との接触角は、ピペット２１ｂの先
端曲げ角αとピペット２１ｂの保持角βとの和となり、
垂直もしくはそれに近い値が得られる。従って、ピペッ
ト２１ｂの先端より任意量吐出される液状材料１０とし
て、図５（ｂ）に示すようにＸ方向の寸法ｘ２がＹ方向
の寸法ｙ２に略等しい円形の塗布形状が得られる。ま
た、塗布装置２３０として、図６に示すように、ピン３
１を用いて構成しても良い。ここで用いるピン３１は、
図６（ａ）に示すように、金属またはガラスまたは各種
樹脂の何れかを先端径１０μｍ以下に成形したものであ
る。即ち、塗布装置２３０は、図６（ｂ）に示すよう
に、微量の液状材料を表面張力等により先端に付着させ
るピン３１と、該ピン３１を保持してＸＹＺ方向に位置
決めし、更に回転動作もできる移動機構３２と、内部に
液状材料１０を充填しておき、塗布等の必要な時以外は
蓋３４を閉じて乾燥を防止する容器３３とによって構成
される。ピン３１の先端を容器３３内に充填された液状
材料１０に浸すことによって、ピン３１の先端に微量の
液状材料１０を付着させる。次に、このピン３１を移動
機構３２により回転させ、先端に付着した微量の液状材
料１０を半導体装置１００の保護膜１０５の表面と接触
させることによって塗布することが可能となる。

【００２６】加熱手段２２０は、塗布装置２３０によっ
て半導体装置１００の加工位置１の近傍に微量塗布され
た液状材料１０を加熱処理して焼成するもので、レーザ
光２２２を出射するレーザ発振器２２１、パワー調整手
段２２３、可変アパーチヤ２２４、ハーフミラー２２
５、パワーを測定するパワーメータ２２６、シャッタ２
２７、レーザ光を反射させるダイクロイックミラー２１
５、および対物レンズ２５とから構成される。当然、加
熱手段２２０は、焼成された液状材料１１に対して、可
変アパーチヤ２２４で整形されたレーザ光束を投影する
ことによって、基準マークとすべく、Ｘ，Ｙ軸方向に線
対称若しくは点対称に整形したり、または図７（ａ）お
よび図８（ａ）〜（ｄ）に示すようにＸ軸およびＹ軸方
向に線対称若しくは点対称なパターン（基準マーク）１
２ａ〜１２ｅを刻むように除去加工を施すことも可能で
ある。なお、レーザ発振器２２１としては、例えば、パ
ルス発振のＹＡＧレーザ光（基本波、各種高調波）、Ａ
ｒレーザ光（基本波、第２高調波）等のレーザ光を出射
するものも使用可能である。また、上記除去加工の形状
については、円形でも矩形でも構わない。また、図７
（ａ）においては金属膜１１の中心に除去跡１２ａを１
箇所形成しているが、これに限らない。例えば、図８
（ａ）に示すように、金属膜１１の中心を外れた位置に
除去跡１２ｂを十字状に配しても良い。また、図８
（ｂ）に示すように矩形の除去跡１２ｃを十字状に配し
ても良い。また、図８（ｃ）に示すように十字形の除去
跡１２ｄを形成しても良い。また、図８（ｄ）に示すよ
うに菱形の除去跡１２ｅを形成しても良い。

【００２７】このように、基準マークとしての除去跡１
２ｂ〜１２ｄの形態が図８に示すような場合、同図の右
の示すようにクロスカーソル３６ｂがより合わせ易くな
る。また、上記実施例において、除去跡１２ｂ〜１２ｄ
の中心にクロスカーソル３６ｂを合わせているが、除去
跡１２ｂ〜１２ｄのエッジに合わせても差し支えない。
この場合、次工程でのクロスカーソル３６ｂを合わせる
時においても、エッジに合わせることは当然である。光
学顕微鏡２１０は、観察若しくは検出される光学画像３
５に基づいて微細な基準マーク１１と加工すべき個所
（加工位置）１との間の２次元的な距離（相対的な位置
関係）（δｘ，δｙ）を算出し、更に塗布装置２３０で
あるピペット２１またはピン３１の先端の位置合わせと
半導体装置１００の表面に形成されたアライメントマー
クの検出と用いられる。この光学顕微鏡２１０は、白色
光に近い複数の波長成分を持った照明光２１３を出射す
る光源２１４と、ハーフミラー２１２と、対物レンズ２
５と、画像を受光して画像信号に変換するカメラ等から
構成されるイメージセンサ２１１と、イメージセンサ２
１１から得られる画像信号を画像処理して記憶させる画
像メモリの機能を有する画像処理部２０４と、コントロ
ーラ２０１、モニタ２０３、ネットワークや記録媒体等
から構成される入力手段２０２、ネットワークや記録媒
体等から構成される出力手段２０５、記憶装置２０６等
から構成される。なお、２１６は光学鏡筒である。

【００２８】まず、光学顕微鏡２１０は、半導体装置１
００の保護膜１０５の表面に対して塗布装置２３０によ
る微量の液状材料１０の塗布位置決めに使用される。と
ころで、アライメントマーク１２０を基準とした加工す
べき位置（加工位置）１の概略位置座標情報は、テスタ
またはテスタで検査されたデータを取り込んだＣＡＤシ
ステムからネットワーク又は記録媒体等の入力手段２０
２を用いてコントローラ２０１に入力されて記憶装置２
０６に記憶される。なお、設計データ（ＣＡＤデータ）
に基づく描画データ（レイアウトデータ）もコントロー
ラ２０１に入力して記憶装置２０６に記憶させ、モニタ
２０３に表示することによって加工位置を特定しやすく
することが可能となる。また、後述するＦＩＢ加工装置
からは、ＳＩＭ画像の視野３８に関するデータが、ネッ
トワーク又は記録媒体等の入力手段２０２を用いてコン
トローラ２０１に入力されて記憶装置２０６に記憶され
る。

【００２９】これにより、まず、コントローラ２０１
は、ステージ２６を移動制御させて半導体装置１００の
表面に形成された第１のアライメントマーク１２０の光
像を光学顕微鏡２１０の視野３８内に位置付ける。光学
顕微鏡２１０により、半導体装置１００上に形成された
第１のアライメントマーク（特定パターンでも良い。）
１２０を光学的に撮像し、該撮像された第１のアライメ
ントマーク１２０の画像を、図１０に示すようにモニタ
２０３に表示する。このモニタ２０３上の画面におい
て、第１のアライメントマーク１２０とクロスカーソル
３６とを合わせる。次いで、コントローラ２０１は、ス
テージ２６を移動制御させて半導体装置１００の表面に
形成された第２のアライメントマーク１２０の光像を光
学顕微鏡２１０の視野３８内に位置付ける。そして光学
顕微鏡２１０により、半導体装置１００上に形成された
第２のアライメントマーク（特定パターンでも良い。）
１２０を光学的に撮像し、該撮像された第２のアライメ
ントマーク１２０の画像を、図１０に示すようにモニタ
２０３に表示する。このモニタ２０３上の画面におい
て、第２のアライメントマーク１２０とクロスカーソル
３６とを合わせる。その結果、コントローラ２０１は、
第１および第２のアライメントマーク１２０のステージ
座標から半導体装置１００の傾きθを求め、光学顕微鏡
２１０に対する半導体装置１００を載置したステージ２
６の傾きθを修正（調整）する。そして、コントローラ
２０１は、光学顕微鏡２１０によって検出された第１ま
たは第２のアライメントマーク１２０の位置を基準にし
て上記入力して記憶された加工すべき位置（加工位置）
１の概略位置座標情報に基づいてステージ２６を駆動制
御させて加工すべき位置（加工位置）１をモニタ２０３
の画面上に表示されるように位置付ける。

【００３０】次いで、コントローラ２０１は、記憶装置
２０６からＳＩＭ画像の視野３８に関するデータを読み
だして矩形カーソル３８としてモニタ２０３の画面上に
クロスカーソルに加えて表示する。この矩形カーソル３
８は、後述するＦＩＢ加工装置に設けたモニタ１１７の
２次荷電粒子像による観察領域（視野）を示すもので、
ＦＩＢ加工時の最終位置合わせ時の観察領域（視野）を
示す。該観察領域（視野）３８の大きさは、１０μｍ程
度四角〜１００μｍ程度四角であり、キーボードやマウ
ス等の入力手段２０２を用いて、加工対象とする半導体
装置１００の配線パターンの寸法等に応じて切り換え
る。

【００３１】次に、コントローラ２０１は、モニタ２０
３に表示される加工位置１を例えば矩形カーソル３８の
中心（クロスカーソル３６の交点）付近に位置させるべ
く、クロスカーソル３６またはキーボードやマウス等の
入力手段２０２から得られる位置情報に基づいてステー
ジ２６を制御する。次に、コントローラ２０１は、移動
機構２２を制御して塗布装置２３０のピペット２１又は
ピン３１を移動し、該ピペット２１又はピン３１の先端
を、矩形カーソル３８内の加工位置１の近傍における半
導体装置１００の保護膜１０５の表面に接触させ、図２
（ａ）に示すように、加工すべき位置１の近傍に微量の
液状材料１０を局所塗布する。なお、予めピペット２１
又はピン３１の先端の画像を光学顕微鏡２１０により撮
像してモニタ２０３に表示し、マニュアルで移動機構２
２を制御してピペット２１又はピン３１の先端の位置を
カーソル線３６等を用いて光学顕微鏡２１０の光軸から
所定の距離離れた位置に合わせておく。従って、コント
ローラ２０１において、加工すべき位置（加工位置）１
は、光学顕微鏡２１０の光軸に設定される。逆に、ピペ
ット２１又はピン３１の先端の位置をカーソル線等を用
いて光学顕微鏡２１０の光軸に合わせ、加工すべき位置
（加工位置）１を光学顕微鏡２１０の光軸から所定の距
離離した位置に設定することも可能である。なお、テス
タまたはＣＡＤシステムから入力手段２０２を用いて得
られるアライメントマーク１２０を基準とした加工すべ
き位置（加工位置）１の情報は、概略位置情報につき、
コントローラ２０１が、描画データ（レイアウトデー
タ）に基づく画像をモニタ２０３に表示することによっ
て、加工すべき位置１の設定や特定をしやすくすること
ができる。

【００３２】次に、パワー調整手段２２３により除去加
工がされない程度にパワーを下げた状態にして、塗布さ
れた微量の液状材料１０に対してレーザ光を照射するこ
とによって、加熱焼成して金属製の凸状の局部膜からの
微細な基準マーク１１を半導体装置１００の保護膜１０
５上に形成することができる。また、焼成された液状材
料（金属製の凸状の局部膜）１１に対して、基準マーク
とすべく、Ｘ，Ｙ軸方向に線対称若しくは点対称に整形
したり、または図７（ａ）および図８（ａ）〜（ｄ）に
示すようにＸ軸およびＹ軸方向に線対称若しくは点対称
なパターン１２ａ〜１２ｅを刻むように除去加工を施す
場合には、パワー調整手段２２３により除去加工ができ
る程度にパワーを上げた状態にして、焼成された液状材
料１１に対して可変アパーチヤ２２４で整形されたレー
ザ光束を投影することによって実現することが可能とな
る。

【００３３】次に、光学顕微鏡２１０によって半導体装
置１００からの光学画像を撮像し、この光学画像を画像
メモリ２０４に格納する。コントローラ２０１は該画像
メモリ２０４に格納された光学画像を読み出してモニタ
２０３に表示すると、図２（ｂ）、図７（ｂ）に示す光
学画像が得られる。即ち、光学顕微鏡２１０の視野３５
には、加工すべき個所１を有する配線パターン１０３
ａ、１０３ｂ、１０３ｃの画像と、塗布装置２３０によ
って塗布されて加熱手段２２０で加熱焼成された微細な
基準マーク１１の画像とがＳＩＭ画像の視野３８内に検
出されることになる。そこで、測長機能を有する光学顕
微鏡（レーザ顕微鏡も含む。）２１０を用いて上記微細
な基準マーク１１と半導体装置１００内の加工位置１と
の間の相対位置関係（δｘ，δｙ）を測定する。この測
定手順は、先ず、必要があれば、図２（ａ）、図７
（ａ）に示す工程１と同様に、半導体装置１００上に形
成された第１および第２のアライメントマーク（特定パ
ターンでも良い。）１２０を用いて、光学顕微鏡２１０
に対する半導体装置１００のθ方向の傾きを再調整す
る。

【００３４】次いで、コントローラ２０１は、ステージ
２６を移動制御し、図２（ｂ）、図７（ｂ）に示すよう
に、光学顕微鏡２１０で撮像されて画像メモリ２０４に
格納される加工位置１を含む領域３５の光学画像をモニ
タ２０３上に表示する。そして、コントローラ２０１
は、図２（ｂ）、図７（ｂ）に示すように、モニタ２０
３において、第１のクロスカーソル３６ａを表示し、該
第１のクロスカーソル３６ａを移動させて加工位置１に
その交点を合わせ、第１のクロスカーソル３６ａの位置
座標から加工位置１の位置座標を取得する。次いで、コ
ントローラ２０１は、図２（ｂ）、図７（ｂ）、図８
（ａ）、図８（ｂ）、図８（ｃ）、図８（ｄ）に示すよ
うに、モニタ２０３において、第２のクロスカーソル３
６ｂを表示し、該第２のクロスカーソル３６ｂを移動さ
せて第２のクロスカーソル３６ｂの交点と微細な基準マ
ーク１１の中心とを合わせ、第２のクロスカーソル３６
ｂの位置座標から微細な基準マーク１１の位置座標を取
得する。そして、コントローラ２０１は、モニタ２０３
の画面上における取得された両カーソル３６ａ、３６ｂ
の位置関係から、微細な基準マーク１１と加工位置１と
の相対的な距離（δｘ、δｙ）を求め、この求められた
微細な基準マーク１１と加工位置１との相対的な距離
（δｘ、δｙ）をメモリ（記憶装置）２０６に記憶させ
る。なお、図７（ａ）および図８（ａ）〜（ｄ）には、
モニタ２０３において、第２のクロスカーソル３６ｂの
交点と、Ｘ軸およびＹ軸方向に線対称若しくは点対称な
パターン１２ａ〜１２ｅの中心とを合わせる場合を示
す。なお、上記第１および第２のクロスカーソル３６
ａ、３６ｂは、同一のクロスカーソルを用いることがで
きる。

【００３５】以上は、半導体装置１００に対して１個所
ＦＩＢ加工する場合について説明した。実際には、半導
体装置１００に対して、複数個所についてＦＩＢ加工を
する必要があるため、上記動作を繰り返して行うことに
よって、半導体装置１００の保護膜１０５の表面には、
夫々の加工位置の近傍に微細な基準マーク１１が塗布し
て加熱焼成された形成され、更にメモリ（記憶装置）２
０６には、各微細な基準マーク１１と各加工位置１との
相対的な距離（δｘ、δｙ）が記憶されることになる。
従って、コントローラ２０１は、夫々の加工位置に対し
て、各加工位置１と各微細な基準マーク１１との相対的
な距離（δｘ、δｙ）をメモリ（記憶装置）２０６から
読み出して出力手段２０５から出力することによってＦ
ＩＢ加工装置に対して提供することができる。更に、コ
ントローラ２０１は、光学顕微鏡２１０によって検出さ
れて画像メモリ２０４に記憶された光学画像データを読
み出して出力手段２０５から出力することによってＦＩ
Ｂ加工装置に対して提供することができる。

【００３６】また、図３に示す基準マーク付与・計測装
置の実施例において、コントローラ２０１内のＣＰＵが
画像処理することによって、更に自動化を進めた場合に
ついて説明する。即ち、コントローラ２０１内のＣＰＵ
は、画像メモリ２０４に格納された光学画像を読み出
し、この読み出された光学画像を基に画像処理の手法の
一つであるテンプレート処理等を用いて、画像信号の中
での基準マーク１１、１２ａ〜１２ｄの中心座標をオペ
レータのカーソルによる指定によらず求める。加工位置
１については、モニタ２０３に表示された光学画像に対
してオペレータが指定するのが最も容易であるが、記憶
装置２０６に格納しておいたレイアウトデータに基づく
レイアウト画像を光学画像と同一の倍率でモニタ１１７
に表示すると、オペレータによる位置指定の確度が向上
する。さらには、光学画像とレイアウト画像とで場所を
指定するカーソルが対応する箇所で同時に移動できるよ
うにしておけば、位置指定精度はさらに向上する。また
は、倍率を合わせた上で互いに画像が認識できる程度に
透明な画像にして両者の画像を重ね合わせて、位置を指
定しても良い。以上のプロセスで基準マーク１１に対す
る加工位置１の設定が終了し、基準マーク１１と加工位
置１との位置関係（δｘ，δｙ）が記憶装置２０６に格
納され、ＦＩＢ加工装置に提供することが可能となる。

【００３７】次に、半導体装置１００の保護膜１０５の
表面に形成した微細な基準マーク１１に対する加工位置
１のデータ（δｘ，δｙ）の提供を受けるＦＩＢ加工装
置について、図９を用いて説明する。５１は、処理室
（試料室）で、内部に半導体装置１００を載置するＸＹ
Ｚθ方向に移動可能なステージ５２を設けている。処理
室５１の側面には半導体装置１００を導入するための扉
５３が設けてあり、処理室５１の下部には処理室５１内
を排気するための真空ポンプ５４がバルブ５５を介して
配管接続されている。

【００３８】処理室５１の上部には、半導体装置１００
を観察・加工するためのＦＩＢ５６を発生させる鏡筒６
１が設けられている。この鏡筒６１内には、イオン源６
２と、該イオン源６２から出射されたイオンビームを引
き出すアパーチヤ６３と、イオンビームを集束させる荷
電粒子光学系６４と、ブランキング電極６５と、ブラン
キングアパーチヤ６６と、偏向電極６７とが内蔵され、
集束されたイオンビーム６８を半導体装置１００に対し
て照射するように構成される。更に、処理室５１の上部
には、ＦＩＢ６８の照射によって生じた２次荷電粒子
（２次イオンあるいは２次電子）５８を検出するための
２次荷電粒子ディテクタ５９が設けられている。そし
て、該ディテクタ５９には、その検出信号を、光学系コ
ントローラ１１８から得られるＦＩＢ５６の走査（偏向
電極６７に印加する偏向信号）に同期して各種画像処理
するための画像処理装置６０が接続される。この画像処
理装置６０によって２次荷電粒子画像（ＳＩＭ画像と称
する。）がＡ／Ｄ変換されて画像メモリ１１４に記憶さ
れる。そして、コントローラ１２４は、画像メモリ１１
４に記憶された２次荷電粒子画像（ＳＩＭ画像）をモニ
タ１１７に表示することが可能となる。

【００３９】１１９は、ステージコントローラで、コン
トローラ１２４からの指令に基づいてステージ５２を制
御するものである。１２１は、ネットワークまたは記録
媒体等から構成される入力手段で、図３に示す基準マー
ク付与・計測装置の出力手段２０５に接続され、夫々の
加工位置に対して、各加工位置１と各微細な基準マーク
１１との相対的な距離（δｘ、δｙ）に関する情報を入
力して記憶装置１３１に記憶させるものである。更にこ
の入力手段１２１は、テスタまたはＣＡＤシステムから
得られるアライメントマークを基準とした加工すべき位
置（加工位置）１の概略位置情報をも入力して記憶装置
１３１に記憶させるものである。また入力手段１２１に
よって、テスタまたはＣＡＤシステムから得られる描画
データ（レイアウトデータ）に基づく画像データまたは
基準マーク付与・計測装置の光学顕微鏡２１０で検出さ
れる光学画像データを入力させても良い。このように、
記憶装置１３１には、半導体装置１００の表面に形成さ
れたアライメントマークを基準とした加工すべき位置
（加工位置）１の概略位置情報と、半導体装置１００の
保護膜１０５の表面に、夫々の加工位置の近傍に形成さ
れた各微細な基準マーク１１に対する各加工位置１の相
対的な距離（δｘ、δｙ）とが記憶されることになる。
更に、記憶装置１３１には、描画データ（レイアウトデ
ータ）に基づく画像データまたは基準マーク付与・計測
装置の光学顕微鏡２１０で検出された光学画像データも
記憶されている。

【００４０】次に、上記ＦＩＢ加工装置の動作について
説明する。まず、半導体装置１００を扉５３を開いて処
理室５１内のステージ５２上に導入する。そして、基準
マーク付与・計測装置の光学顕微鏡２１０と同様に、コ
ントローラ１２４は、ＳＩＭ画像で半導体装置１００上
のアライメントマークや配線パターンを観察し、この観
察されるアライメントマークや配線パターンを参照して
ステージコンローラ１１９に対して制御指令を与えるこ
とによってθステージを駆動制御することによって半導
体装置１００のθ方向の傾きを調整する。次いで、コン
トローラ１２４は、ステージコンローラ１１９に対して
制御指令を与えることによってＳＩＭ画像の視野内に半
導体装置１００上のアライメントマークを位置付けし、
このアライメントマークの位置を２次荷電粒子検出器５
９で検出し、そのＳＩＭ画像を画像メモリ１１４に記憶
させてアライメントマークの位置を算出する。更に、コ
ントローラ１２４は、該算出されたアライメントマーク
の位置を基準として、記憶装置１３１に記憶されたアラ
イメントマークの位置を基準とした加工すべき位置（加
工位置）１の概略位置情報座標データに基づき、半導体
装置１００を載置したステージ５２を移動してＳＩＭ画
像の視野３８内に微細な基準マーク１１及び加工位置１
を位置付ける。この位置付けした状態で、ＦＩＢ６８を
走査照射して２次荷電粒子検出器５９で半導体装置１０
０の表面からの２次荷電粒子５８に基づく画像を検出し
て画像メモリ１１４に記憶させる。そして、コントロー
ラ１２４は、画像メモリ１１４から読みだしてモニタ１
１７に表示すると、図２（ｃ）または図７（ｃ）に示す
ごとく、微細な基準マーク１１と保護膜１０５の段差と
に基づくＳＩＭ画像が表示される。

【００４１】次に、コントローラ１２４は、モニタ１１
７上にクロスカーソル３９を表示し、その交点を微細な
基準マーク１１の中心に合わせる。すると、コントロー
ラ１２４は、図２（ｃ）または図７（ｃ）に示すごと
く、記憶装置１３１に記憶された各微細な基準マーク１
１に対する各加工位置１の相対的な距離（δｘ、δｙ）
を読み出して上記交点から距離（δｘ、δｙ）の位置に
予め設定していた加工時のＦＩＢ走査領域（ＦＩＢ加工
領域）を示すボックス２をモニタ１１７上に表示するこ
とによって、加工時のＦＩＢ走査領域（ＦＩＢ加工領
域）が設定されることになる。更に、コントローラ１２
４は、記憶装置１３１に記憶された描画データ（レイア
ウトデータ）に基づく画像データまたは基準マーク付与
・計測装置の光学顕微鏡２１０で検出された光学画像デ
ータをＳＩＭ画像に対応するように拡大若しくは縮小し
てモニタ１１７に表示することによって、設定されたＦ
ＩＢ走査領域（ＦＩＢ加工領域）が適切であるか否かを
確認することが可能となる。

【００４２】次に、コントローラ１２４は、上記設定さ
れたＦＩＢ走査領域に適合するイオンビーム径、イオン
ビーム電流、偏向量、およびドーズ量を定め、これら定
められた各種の加工条件に基づいて光学系コントローラ
１１８を介して各光学系を制御してＦＩＢ６８をＦＩＢ
走査領域（ＦＩＢ加工領域）に照射してＦＩＢ加工を開
始する。以上の操作により、半導体装置１００を構成す
る保護膜１０５及び層間絶縁膜１０４及びＡｌ配線１０
３は表面から順次スパッタリング除去され、接続用の窓
開けやＡｌ配線１０３の切断や断面観察するための開口
や埋もれた異物を露出させると言った加工が行われる。
特に、光学系コントローラ１１８における加工深さの制
御については、時間監視でも、２次荷電粒子検出器５９
で検出される２次荷電粒子信号変化等で行うことができ
る。

【００４３】また、図９に示すＦＩＢ加工装置の実施例
において、コントローラ１２４内のＣＰＵが画像処理す
ることによって、更に自動化を進めた場合について説明
する。

【００４４】即ち、ＦＩＢ加工装置において、ＳＩＭ画
像として観察できるのは平坦化が進んだ半導体装置１０
０の場合には基準マーク１１および最上層の配線パター
ン１０３ｄを反映した保護膜１０５の段差パターンのみ
である。従って、ＳＩＭ画像はこの段階でモニタ１１７
に表示される。基準マーク１１、１２ａ〜１２ｄの中心
は上記の手法と同じようにオペレータが指定してもよい
が、ここでもやはりオペレータの負担を軽減すると共
に、オペレータごとの中心設定のばらつきを回避するた
めに、コントローラ１２４内のＣＰＵは、画像メモリ１
１４に格納されたＳＩＭ画像を読み出し、この読み出さ
れたＳＩＭ画像を基に画像処理の手法の一つであるテン
プレート処理等を用いて、自動で基準マーク１１、１２
ａ〜１２ｄの中心座標を求める。更に、コントローラ１
２４内のＣＰＵは、提供を受けてメモリ１３１に格納さ
れた基準マーク１１、１２ａ〜１２ｄと加工位置１との
位置関係（δｘ，δｙ）を引き出すことによって、基準
マーク１１、１２ａ〜１２ｄの中心座標からＦＩＢ加工
位置１に対して加工領域２を自動的に設定し、モニタ１
１７にＳＩＭ画像３８と共に表示することができる。即
ち、コントローラ１２４内のＣＰＵは、半導体装置１０
０の保護膜１０５の表面に対して、ＦＩＢ加工領域２を
示す矩形、あるいは、特殊な形状が設定され、その結果
をモニタ１１７に表示することができる。更に、コント
ローラ１２４は、メモリ１３１内にＦＩＢの加工条件が
格納されている場合にはそれを呼び出し、この加工条件
に適合する指令を光学系コントローラ１１８に与え、ブ
ランキング電極６５をＯＮにすることによって半導体装
置１００上の加工領域２に対してＦＩＢ加工が開始され
る。メモリ１３１にＦＩＢ加工条件が格納されていない
場合には、コントローラ１２４は、その段階でメモリ１
３１等に格納されている加工条件設定画面を呼び出して
モニタ１１７等に表示し、キーボードやマウス等の入力
手段１２１を用いてＦＩＢ加工条件を入力し、該入力さ
れたＦＩＢ加工条件に適合する指令を光学系コントロー
ラ１１８に与えてＦＩＢ加工を開始させる。以上の操作
で、自動加工に近いＦＩＢ加工が実現できる。

【００４５】以上説明したようにＳＩＭ画像の視野内
に、ＳＩＭ画像および光学画像により観察が可能な各微
細な基準マーク１１と各加工位置１とが存在するよう
に、半導体装置１００の保護膜１０５の表面上に各微細
な基準マーク１１を各加工位置１の近傍に形成し、各微
細な基準マーク１１と各加工位置１との位置関係を光学
的に測定することによって、上面がＣＭＰによって平坦
化される層間絶縁膜１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃの下
に存在する配線パターンや異物等に対してＦＩＢ加工す
る際、加工位置１の特定が容易且つ正確に行うことが可
能となる。

【００４６】以上説明した第１の実施の形態では、図３
に示す基準マーク付与・計測装置のコントローラ２０
１、入力手段２０２、モニタ２０３、および記憶装置２
０６と、図９に示すＦＩＢ加工装置のコントローラ１２
４、入力手段１２１、モニタ１１７、および記憶装置１
３１とを別にした場合について説明したが、共通のコン
トローラ、入力手段、モニタ、および記憶装置で構成す
ることも可能である。

【００４７】以上説明した第１の実施の形態では、ＦＩ
Ｂ加工すべき個所（加工位置）１に対してその近傍に一
つの微細な基準マーク１１を半導体装置１００の保護膜
１０５上に付与する場合について説明したが、図１１に
示すように、ＦＩＢ加工すべき個所（加工位置）１に対
してその近傍に複数の微細な基準マーク１１を半導体装
置１００の保護膜１０５上に形成し、それらからの距離
（δｘ１、δｙ１）及び（δｘ２、δｙ２）を求め、そ
の結果に基づいて加工位置１を特定しても良い。これに
より、全体の処理時間は長くなるが、加工位置合わせ精
度を向上させることができる。また、半導体装置１００
を、基準マーク付与・計測装置のステージ２６からＦＩ
Ｂ加工装置のステージ５２に載せ替える操作が入った場
合、半導体装置１００は夫々のステージ２６、５２に対
して概略位置決めされて載置されるが、平面的に僅かθ
方向（回転方向）にずれることになる。この場合、半導
体装置１００のθ方向（回転方向）のずれを両ステージ
に設けられたθステージで合わせても良いが、図１１に
示すように、微細な基準マーク１１を加工位置１の近傍
に複数付与することによって、これら複数の微細な基準
マーク１１を基準にして加工位置１を距離（δｘ１、δ
ｙ１）及び（δｘ２、δｙ２）によって設定することが
でき、しかも距離（δｘ１、δｙ１）及び（δｘ２、δ
ｙ２）によって平面的な傾き（θ方向のずれ量）も計算
することができ、この計算された平面的な傾き（θ方向
のずれ量）に合わせて例えば矩形形状の加工領域２を設
定することが可能となり、傾きを合わせる操作が必要な
くなり、煩雑さをさけることができる。

【００４８】また、焼成された微細な基準マーク１１そ
のものを用いるよりも、図７および図８に示す如く、微
細な加工が施されたパターン１２ａ〜１２ｄを用いた方
が微細で、且つエッジが急峻なため、ＦＩＢ加工の際Ｓ
ＩＭ画像へのカーソル合わせにおける誤差を小さくする
ことができ、その結果位置決め精度の良いＦＩＢ加工を
実現することが可能となる。また、上記実施の形態にお
いて、微細な基準マーク１１をＡｕやＰｄ等の金属膜で
形成しているが、光学顕微鏡２１０の光学画像やＦＩＢ
加工装置におけるＳＩＭ画像による観察において、半導
体装置１００表面の保護膜１０５と判別が付くものなら
ば何れでも良い。例えば、Ｃｒ₂Ｏ₃等の金属酸化膜、各
種色素あるいはＢやＰ等の不純物を添加したＳｉＯ₂あ
るいはＳｉ₃Ｎ₄、等で形成しても良い。

【００４９】次に、本発明に係る半導体装置１００の表
面である保護膜１０５上に、微細な基準マーク１１を付
与する基準マーク付与装置と、該基準マーク付与装置に
よって付与された微細な基準マーク１１と加工すべき個
所（加工位置）１との間の２次元的な距離（相対的な位
置関係）（δｘ，δｙ）を光学像３５によって計測し、
該計測された２次元的な距離（相対的な位置関係）（δ
ｘ，δｙ）を参照してＳＩＭ画像に基づいて位置決めし
てＦＩＢ加工を行う基準マーク計測・ＦＩＢ加工装置と
を備えたＦＩＢ加工システムの第２の実施の形態につい
て、図３〜図８、図１２を用いて説明する。即ち、基準
マーク付与装置を図３に示す如く構成する。光学顕微鏡
２１０は、半導体装置１００の表面である保護膜１０５
上に、微細な基準マーク１１を付与する際の塗布装置２
３０を構成するピペット２１若しくはピン３１の先端の
位置決めに使用する。

【００５０】まず、コントローラ２０１は、ステージ２
６を移動制御させて半導体装置１００の表面に形成され
た第１のアライメントマーク１２０の光像を光学顕微鏡
２１０の視野３８内に位置付ける。光学顕微鏡２１０に
より、半導体装置１００上に形成された第１のアライメ
ントマーク（特定パターンでも良い。）１２０を光学的
に撮像し、該撮像された第１のアライメントマーク１２
０の画像を、図１０に示すようにモニタ２０３に表示す
る。このモニタ２０３上の画面において、第１のアライ
メントマーク１２０とクロスカーソル３６とを合わせ
る。次いで、コントローラ２０１は、ステージ２６を移
動制御させて半導体装置１００の表面に形成された第２
のアライメントマーク１２０の光像を光学顕微鏡２１０
の視野３８内に位置付ける。そして光学顕微鏡２１０に
より、半導体装置１００上に形成された第２のアライメ
ントマーク（特定パターンでも良い。）１２０を光学的
に撮像し、該撮像された第２のアライメントマーク１２
０の画像を、図１０に示すようにモニタ２０３に表示す
る。このモニタ２０３上の画面において、第２のアライ
メントマーク１２０とクロスカーソル３６とを合わせ
る。その結果、コントローラ２０１は、第１および第２
のアライメントマーク１２０のステージ座標から半導体
装置１００の傾きθを求め、光学顕微鏡２１０に対する
半導体装置１００を載置したステージ２６の傾きθを修
正（調整）する。そして、コントローラ２０１は、光学
顕微鏡２１０によって検出された第１または第２のアラ
イメントマーク１２０の位置を基準にして上記入力して
記憶された加工すべき位置（加工位置）１の概略位置座
標情報に基づいてステージ２６を駆動制御させて加工す
べき位置（加工位置）１をモニタ２０３の画面上に表示
されるように位置付ける。

【００５１】次いで、コントローラ２０１は、記憶装置
２０６からＳＩＭ画像の視野３８に関するデータを読み
だして矩形カーソル３８としてモニタ２０３の画面上に
クロスカーソルに加えて表示する。この矩形カーソル３
８は、後述するＦＩＢ加工装置に設けたモニタ１１７の
２次荷電粒子像による観察領域（視野）を示すもので、
ＦＩＢ加工時の最終位置合わせ時の観察領域（視野）を
示す。

【００５２】次に、コントローラ２０１は、モニタ２０
３に表示される加工位置１を例えば矩形カーソル３８の
中心（クロスカーソル３６の交点）付近に位置させるべ
く、クロスカーソル３６またはキーボードやマウス等の
入力手段２０２から得られる位置情報に基づいてステー
ジ２６を制御する。次に、コントローラ２０１は、移動
機構２２を制御して塗布装置２３０のピペット２１又は
ピン３１を移動し、該ピペット２１又はピン３１の先端
を、矩形カーソル３８内の加工位置１の近傍における半
導体装置１００の保護膜１０５の表面に接触させ、図２
（ａ）に示すように、加工すべき位置１の近傍に微量の
液状材料１０を局所塗布する。

【００５３】なお、予めピペット２１又はピン３１の先
端の画像を光学顕微鏡２１０により撮像してモニタ２０
３に表示し、マニュアルで移動機構２２を制御してピペ
ット２１又はピン３１の先端の位置をカーソル線３６等
を用いて光学顕微鏡２１０の光軸から所定の距離離れた
位置に合わせておく。従って、コントローラ２０１にお
いて、加工すべき位置（加工位置）１は、光学顕微鏡２
１０の光軸に設定される。逆に、ピペット２１又はピン
３１の先端の位置をカーソル線等を用いて光学顕微鏡２
１０の光軸に合わせ、加工すべき位置（加工位置）１を
光学顕微鏡２１０の光軸から所定の距離離した位置に設
定することも可能である。次に、パワー調整手段２２３
により除去加工がされない程度にパワーを下げた状態に
して、塗布された微量の液状材料１０に対してレーザ光
を照射することによって、加熱焼成して金属製の凸状の
局部膜からの微細な基準マーク１１を半導体装置１００
の保護膜１０５上に形成することができる。また、焼成
された液状材料（金属製の凸状の局部膜）１１に対し
て、Ｘ，Ｙ軸方向に線対称若しくは点対称に整形した
り、または図７（ａ）および図８（ａ）〜（ｄ）に示す
ようにＸ軸およびＹ軸方向に線対称若しくは点対称なパ
ターン１２ａ〜１２ｅを刻むように除去加工を施す場合
には、パワー調整手段２２３により除去加工ができる程
度にパワーを上げた状態にして、焼成された液状材料１
１に対して可変アパーチヤ２２４で整形されたレーザ光
束を投影することによって実現することが可能となる。

【００５４】以上説明したように、図３に示す基準マー
ク付与装置によって、半導体装置１００において、微細
な基準マーク１１を、ＦＩＢ加工すべき位置（加工位
置）１の近傍の保護膜１０５上に付与することが可能と
なる。次に、図３に示す基準マーク付与装置によって付
与された微細な基準マーク１１と加工すべき個所（加工
位置）１との間の２次元的な距離（相対的な位置関係）
（δｘ，δｙ）を光学像３５によって計測し、該計測さ
れた２次元的な距離（相対的な位置関係）（δｘ，δ
ｙ）を参照してＳＩＭ画像に基づいて位置決めしてＦＩ
Ｂ加工を行う基準マーク計測・ＦＩＢ加工装置につい
て、図１２を用いて説明する。図１２は、基準マーク計
測・ＦＩＢ加工装置の一実施例を示す構成図である。即
ち、基準マーク計測・ＦＩＢ加工装置は、図９に示すＦ
ＩＢ加工装置のＦＩＢ加工光学系（鏡筒）６１に、基準
マーク計測用の光学顕微鏡７０を並設したものである。
基準マーク計測用の光学顕微鏡７０は、レーザ顕微鏡に
よって構成され、観察光源となるレーザ光７２を出射す
るレーザ発振器７１と、レーザ光７２を走査するための
レーザ光走査手段７３と、レーザ光７２の光路を曲げる
ハーフミラー７４等の光学素子を納めた光学鏡筒７５
と、処理室５１内にレーザ光７２を導入するためのレー
ザ光導入窓７６と、レーザ光７２を半導体装置１００上
に集光・照射すると共にその反射光を集光するための対
物レンズ７９と、内部にピンホールと光検出器とを備え
たディテクタ（イメージセンサ）７７と、該ディテクタ
７７からの検出信号をレーザ光７２の走査に同期して各
種画像処理して図２（ｂ）または図７（ｂ）に示す光学
画像３５を得るための、画像メモリを有する画像処理装
置７８とから構成されている。そして、該画像処理装置
７８の画像メモリに記憶された光学画像３５を、モニタ
１１７に表示できるようにコントローラ１２４に提供さ
れる。ところで、対物レンズ７９を処理室５１内に設置
している理由は、高倍率・高開口数（高ＮＡ）の対物レ
ンズ（作動距離は小さくなる。）７９を用いることで、
高解像度の観察を可能にし、微細な基準マーク１１と加
工位置１との距離（δｘ，δｙ）を精度良く測定したい
ためである。もし、レーザ光導入窓７６を介しても高解
像度の観察が可能ならば、対物レンズ７９を処理室５１
の外に配置しても差し支えない。また、もしもレーザ顕
微鏡（画像処理装置７８を除く。）が真空中で使用可能
ならば、レーザ顕微鏡自体を処理室５１中に設けること
で、レーザ光導入窓７６による解像度低下等の影響をな
くすことができる。

【００５５】さらに、処理室（試料室）５１の内部に
は、半導体装置１００を載置してＸＹＺθ方向に移動可
能なステージ５２が納められている。処理室５１の側面
には、半導体装置１００を投入するための扉５３が設け
られている。処理室５１の下部には、処理室５１内を排
気するための真空ポンプ５４がバルブ５５を介して配管
接続されている。

【００５６】次に、動作について説明する。まず、図３
に示す基準マーク付与装置によって、微細な基準マーク
１１が付与された半導体装置１００を扉５３から投入し
てステージ５２上に載置する。そして、コントローラ１
２４からの指令に基づくステージコントローラ１１９の
駆動制御により、ステージ５２を矢印で示すように移動
して半導体装置１００を対物レンズ７９の直下に位置さ
せる。そして、上記第１の実施の形態の基準マーク付与
・計測装置と同様に、θ方向の傾きを調整し、光学顕微
鏡（レーザ顕微鏡）７０によって半導体装置１００から
の光像を撮像してモニタ１１７に表示すると、図２
（ｂ）、図７（ｂ）に示す画像が得られる。即ち、光学
顕微鏡７０の視野３５には、加工すべき個所１を有する
配線パターン１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃの画像と、
微細な基準マーク１１の画像とがＳＩＭ画像の視野３８
内に検出されることになる。

【００５７】そこで、測長機能を有する光学顕微鏡７０
を用いて上記微細な基準マーク１１と半導体装置１００
内の加工位置１との間の相対位置関係（δｘ，δｙ）を
測定する。この測定手順は、先ず、必要があれば、図２
（ａ）、図７（ａ）に示す工程１と同様に、半導体装置
１００上に形成された第１および第２のアライメントマ
ーク（特定パターンでも良い。）１２０を用いて、光学
顕微鏡７０に対する半導体装置１００のθ方向の傾きを
再調整する。次いで、コントローラ１２４はステージ５
２を移動制御し、図２（ｂ）、図７（ｂ）に示すよう
に、光学顕微鏡７０で撮像される加工位置１を含む領域
３５の光学画像をモニタ１１７上に表示する。そして、
コントローラ１２４は、図２（ｂ）、図７（ｂ）に示す
ように、モニタ１１７において、第１のクロスカーソル
３６ａを表示し、該第１のクロスカーソル３６ａを移動
させて加工位置１にその交点を合わせ、第１のクロスカ
ーソル３６ａの位置座標から加工位置１の位置座標を取
得する。次いで、コントローラ１２４は、図２（ｂ）、
図７（ｂ）、図８（ａ）、図８（ｂ）、図８（ｃ）、図
８（ｄ）に示すように、モニタ１１７において、第２の
クロスカーソル３６ｂを表示し、該第２のクロスカーソ
ル３６ｂを移動させて第２のクロスカーソル３６ｂの交
点と微細な基準マーク１１の中心とを合わせ、第２のク
ロスカーソル３６ｂの位置座標から微細な基準マーク１
１の位置座標を取得する。そして、コントローラ２０１
は、モニタ２０３の画面上における取得された両カーソ
ル３６ａ、３６ｂの位置関係から、微細な基準マーク１
１と加工位置１との相対的な距離（δｘ、δｙ）を求
め、この求められた微細な基準マーク１１と加工位置１
との相対的な距離（δｘ、δｙ）をメモリ（記憶装置）
１３１に記憶させる。なお、図７（ａ）および図８
（ａ）〜（ｄ）には、モニタ１１７において、第２のク
ロスカーソル３６ｂの交点と、Ｘ軸およびＹ軸方向に線
対称若しくは点対称なパターン１２ａ〜１２ｅの中心と
を合わせる場合を示す。なお、上記第１および第２のク
ロスカーソル３６ａ、３６ｂは、同一のクロスカーソル
を用いることができる。以上は、半導体装置１００に対
して１個所ＦＩＢ加工する場合について説明した。

【００５８】実際には、半導体装置１００に対して、複
数個所についてＦＩＢ加工をする必要があるため、上記
動作を繰り返して行われ、メモリ（記憶装置）１３１に
は、各微細な基準マーク１１と各加工位置１との相対的
な距離（δｘ、δｙ）が記憶されることになる。次い
で、コントローラ１２４は、ステージコンローラ１１９
に対して制御指令を与えることによってステージ５２を
移動させてＳＩＭ画像の視野３８内に半導体装置１００
上のアライメントマークを位置付けし、このアライメン
トマークの位置を２次荷電粒子検出器５９で検出し、そ
のＳＩＭ画像を画像メモリ１１４に記憶させてアライメ
ントマークの位置を算出する。更に、コントローラ１２
４は、該算出されたアライメントマークの位置を基準と
して、記憶装置１３１に記憶されたアライメントマーク
の位置を基準とした加工すべき位置（加工位置）１の概
略位置情報座標データに基づき、半導体装置１００を載
置したステージ５２を移動してＳＩＭ画像の視野３８内
に微細な基準マーク１１及び加工位置１を位置付ける。
この位置付けした状態で、ＦＩＢ６８を走査照射して２
次荷電粒子検出器５９で半導体装置１００の表面からの
２次荷電粒子５８に基づく画像を検出して画像メモリ１
１４に記憶させる。そして、コントローラ１２４は、画
像メモリ１１４から読みだしてモニタ１１７に表示する
と、図２（ｃ）または図７（ｃ）に示すごとく、微細な
基準マーク１１と保護膜１０５の段差とに基づくＳＩＭ
画像が表示される。

【００５９】次に、コントローラ１２４は、モニタ１１
７上にクロスカーソル３９を表示し、その交点を微細な
基準マーク１１の中心に合わせる。すると、コントロー
ラ１２４は、図２（ｃ）または図７（ｃ）に示すごと
く、記憶装置１３１に記憶された各微細な基準マーク１
１に対する各加工位置１の相対的な距離（δｘ、δｙ）
を読み出して上記交点から距離（δｘ、δｙ）の位置に
予め設定していた加工時のＦＩＢ走査領域（ＦＩＢ加工
領域）を示すボックス２をモニタ１１７上に表示するこ
とによって、加工時のＦＩＢ走査領域（ＦＩＢ加工領
域）が設定されることになる。更に、コントローラ１２
４は、記憶装置１３１に記憶された描画データ（レイア
ウトデータ）に基づく画像データまたは基準マーク付与
・計測装置の光学顕微鏡２１０で検出された光学画像デ
ータをＳＩＭ画像に対応するように拡大若しくは縮小し
てモニタ１１７に表示することによって、設定されたＦ
ＩＢ走査領域（ＦＩＢ加工領域）が適切であるか否かを
確認することが可能となる。

【００６０】次に、コントローラ１２４は、上記設定さ
れたＦＩＢ走査領域に適合するイオンビーム径、イオン
ビーム電流、偏向量、およびドーズ量を定め、これら定
められた各種の加工条件に基づいて光学系コントローラ
１１８を介して各光学系を制御してＦＩＢ６８をＦＩＢ
走査領域（ＦＩＢ加工領域）に照射してＦＩＢ加工を開
始する。以上の操作により、半導体装置１００を構成す
る保護膜１０５及び層間絶縁膜１０４及びＡｌ配線１０
３は表面から順次スパッタリング除去され、接続用の窓
開けやＡｌ配線１０３の切断や断面観察するための開口
や埋もれた異物を露出させると言った加工が行われる。
特に、光学系コントローラ１１８における加工深さの制
御については、時間監視でも、２次荷電粒子検出器５９
で検出される２次荷電粒子信号変化等で行うことができ
る。

【００６１】以上説明した第２の実施の形態では、図３
に示す基準マーク付与装置のコントローラ２０１、入力
手段２０２、モニタ２０３、および記憶装置２０６と、
図１２に示すＦＩＢ加工装置のコントローラ１２４、入
力手段１２１、モニタ１１７、および記憶装置１３１と
を別にした場合について説明したが、共通のコントロー
ラ、入力手段、モニタ、および記憶装置で構成すること
も可能である。また、以上説明した第２の実施の形態で
は、ＦＩＢ加工すべき個所（加工位置）１に対してその
近傍に一つの微細な基準マーク１１を半導体装置１００
の保護膜１０５上に付与する場合について説明したが、
図１１に示すように、ＦＩＢ加工すべき個所（加工位
置）１に対してその近傍に複数の微細な基準マーク１１
を半導体装置１００の保護膜１０５上に形成し、それら
からの距離（δｘ１、δｙ１）及び（δｘ２、δｙ２）
を求め、その結果に基づいて加工位置１を特定しても良
い。これにより、上記第１の実施例と同様に、全体の処
理時間は長くなるが、加工位置合わせ精度を向上させる
ことができ、しかも半導体装置１００のθ方向の傾き調
整を不要にすることが可能となる。

【００６２】また、図１２に示す光学顕微鏡付ＦＩＢ加
工装置の実施例において、コントローラ１２４内のＣＰ
Ｕが画像処理することによって、更に自動化を進めた場
合について説明する。まず、ステージ５２上に載置され
た半導体装置１００のＦＩＢ加工位置１を含む基準マー
ク１１の光学画像を光学顕微鏡（例えばレーザ顕微鏡）
７０により観察し、その後ステージ５２をＦＩＢ加工光
学系６１の下に移動させる。ＦＩＢ加工装置において、
光学顕微鏡７０で観察した領域と同等の領域を２次荷電
粒子ディテクタ５９で検出した２次荷電粒子５８から形
成したＳＩＭ画像で観察する。この場合、通常、ステー
ジ５２は一定の移動精度でしか移動できず、完全に光学
顕微鏡７０で検出される光学画像と一致した位置にステ
ージ５２が停止するとは限らない。そこで、偏向電極６
７によるＦＩＢの偏向でビーム照射位置を補正すること
も可能であるが、そのためにはステージ５２の移動量を
正確に計測できるレーザゲージ（レーザ測長器）等の高
精度の計測機器を搭載する必要がある。しかしながら、
レーザゲージ（レーザ測長器）等を付けると装置価格が
上昇することになる。なお、コントローラ１２４内のＣ
ＰＵが実行する光学顕微鏡７０から得られる光学画像に
対する画像処理は、図３に示す実施例と同様である。ま
たコントローラ１２４内のＣＰＵが実行するＦＩＢ加工
装置から得られるＳＩＭ画像に対する画像処理も、図９
に示す実施例と同様である。

【００６３】また、第２の実施の形態においては、図７
（ａ）および図８（ａ）〜（ｄ）に示す如く、基準マー
ク１２ａ〜１２ｅとすべく除去加工を加熱装置（レーザ
加工装置）２２０で行うように説明したが、図１２に示
す如く、基準マーク計測装置を備えたＦＩＢ加工装置の
場合には、処理室５１に投入されてステージ５２に載置
された半導体装置１００の保護膜１０５上に付与された
局所膜１１に対してＦＩＢ加工装置においてＦＩＢを照
射することによっても、基準マーク１２ａ〜１２ｅを除
去加工することが可能となる。除去すべきパターンにつ
いては、入力手段１２４を用いてコントローラ１２４に
入力すればよい。また、光学顕微鏡７０を備えたＦＩＢ
加工装置を用いることによって、基準マーク付与装置に
おける光学顕微鏡２１０の観察精度を落とすことが可能
となる。それ故、例えば、図４（ｃ）に示すように、光
学顕微鏡２１０の光軸を傾け、塗布装置２３０のピペッ
ト２１ａやピン３１を垂直にして下降させることが可能
となる。

【００６４】また、上記第１および第２の実施の形態で
は、加熱手段２２０として除去加工も可能なレーザ加工
装置を用いた場合について説明したが、加熱手段２２０
として加熱のみである場合には、この外、ヒータ加熱、
ランプ加熱、これらの組み合わせ等で構成することが可
能である。即ち、加熱手段８０として、図１３に示すよ
うに構成することが可能である。この加熱手段８０は、
半導体装置１００を載せた搬送プレート８２が載置さ
れ、ヒータ８５を内蔵して加熱されるホットプレート８
３と、ヒータ８５によって加熱されたホットプレート８
３の温度を検知するための熱電対等から構成された温度
検知器８４と、該温度検知器８４で検知される温度に基
づいてヒータ８５の加熱を調節する温度調節器８６と、
ホットプレート８３で加熱される半導体装置１００等を
覆うカバー８１とで構成される。この加熱手段８０を用
いる場合には、塗布装置２３０で微量の液状材料１０が
塗布された半導体装置１００を、図３に示すステージ２
６から取外し、搬送プレート８２に載せてホットプレー
ト８３上に載置させる必要がある。上記構成から、搬送
プレート８２に載せた半導体装置１００をホットプレー
ト８３上に載置することによって、半導体装置１００が
加熱されて塗布された微量の液状材料１０が加熱焼成さ
れて金属膜からなる基準マーク１１が半導体装置１００
の保護膜１０５上に得られる。

【００６５】次に、本発明に係る半導体装置１００の表
面である保護膜１０５上に、微細な基準マーク１１を付
与し、該微細な基準マーク１１と加工すべき個所（加工
位置）１との間の２次元的な距離（相対的な位置関係）
（δｘ，δｙ）を光学画像３５によって計測する基準マ
ーク付与・計測装置とＦＩＢ加工装置とを備えたＦＩＢ
加工システムの第３の実施例について、図４〜図９、図
１４を用いて説明する。図１４は、基準マーク付与・計
測装置の他の実施例を示した構成図である。図１４に示
す構成において、図３に示す基準マーク付与・計測装置
と相違するのは、塗布装置２３０の代わりにレーザＣＶ
Ｄによって微細な基準マーク１１を半導体装置１００の
表面である保護膜１０５上に付与する点である。即ち、
半導体装置１００を載置したステージ２６を試料室９０
内に設ける。試料室９０は、光を透過させる窓９１と、
ＣＶＤ材料ガスを納めたＣＶＤガス用ボンベ９２からバ
ルブ９３を介して接続されたガス導入配管９４、および
バルブ９５を介して図示しない真空排気装置に接続され
た排気用配管９６からなるガス供給排気系とを有する。
更に、上記ステージ２６は、半導体装置１００を載置
し、レーザ光および観察光との焦点合わせのため半導体
装置１００を光軸方向に移動させるためのＺステージ
と、半導体装置１００を上記光軸に垂直な平面内で移動
させるＸＹステージと、θ方向の調整を行うためのθス
テージとから構成される。ステージコントローラ９７
は、コントローラ２０１からの指令に基づいて、ステー
ジ２６を駆動制御すると共にレーザ光の光路を開閉する
シャッタ２２７の駆動を制御するものである。

【００６６】レーザ光源２２１として、例えばＡｒレー
ザの基本波（波長５１４．５ｎｍ）や第２高調波（波長
２５７ｎｍ）を出射するように構成する。また、ＣＶＤ
材料ガスとして、金属膜（Ｍｏ，Ｃｒ，Ｗ，Ｎｉ等）を
析出するために、Ｍｏ（ＣＯ）₆，Ｃｒ（ＣＯ）₄，Ｗ
（ＣＯ）₄，Ｎｉ（ＣＯ）₄等の金属カルボニル化合物ガ
スや金属アルキル化合物ガス等を用いることができる。
以上の構成から、上記第１の実施の形態と同様に、ま
ず、コントローラ２０１は、ステージ２６を移動制御さ
せて半導体装置１００の表面に形成された第１のアライ
メントマーク１２０の光像を光学顕微鏡２１０の視野３
８内に位置付ける。光学顕微鏡２１０により、半導体装
置１００上に形成された第１および第２のアライメント
マーク（特定パターンでも良い。）１２０を光学的に撮
像し、該撮像された第１および第２のアライメントマー
ク１２０の画像を、図１０に示すようにモニタ２０３に
表示する。このモニタ２０３上の画面において、第１お
よび第２のアライメントマーク１２０とクロスカーソル
３６とを合わせる。その結果、コントローラ２０１は、
第１および第２のアライメントマーク１２０のステージ
座標から半導体装置１００の傾きθを求め、光学顕微鏡
２１０に対する半導体装置１００を載置したステージ２
６の傾きθを修正（調整）する。そして、コントローラ
２０１は、光学顕微鏡２１０によって検出された第１ま
たは第２のアライメントマーク１２０の位置を基準にし
て上記入力して記憶された加工すべき位置（加工位置）
１の概略位置座標情報に基づいてステージコントローラ
９７を介してステージ２６を駆動制御させて加工すべき
位置（加工位置）１をモニタ２０３の画面上に表示され
るように位置付ける。

【００６７】次いで、コントローラ２０１は、記憶装置
２０６からＳＩＭ画像の視野３８に関するデータを読み
だして矩形カーソル３８としてモニタ２０３の画面上に
クロスカーソルに加えて表示する。次に、コントローラ
２０１は、モニタ２０３に表示される加工位置１を例え
ば矩形カーソル３８の中心（クロスカーソル３６の交
点）付近に位置させるべく、クロスカーソル３６または
キーボードやマウス等の入力手段２０２から得られる位
置情報に基づいてステージコントローラ９７を介してス
テージ２６を制御する。

【００６８】次に、モニタ２０３の画面上で、上記加工
位置１に近傍に基準マーク１１を付与する微細領域を指
定する。するとコントローラ２０１は、この指定に基づ
いてステージコントローラ９７を介して光軸に対するス
テージ２６の位置を制御する。その結果、レーザ光が照
射される微細領域が加工位置１の近傍に形成されること
になる。

【００６９】従って、バルブ９５を開けて試料室９０内
を真空排気装置で１０~⁶Torr以上の真空度になるまで排
気する。しかる後、バルブ９５を閉じてバルブ９３を開
いてＣＶＤ用ガスを所望の圧力（例えばＭｏ（ＣＯ）₆
の場合０．１Ｔｏｒｒ）になるまで試料室９０内に供給
し、ＣＶＤガスの雰囲気を形成する。その後、レーザ光
源２２１からレーザ光２２２を出射させ、シャッタ２２
７を開いて半導体装置１００の表面にレーザ光を対物レ
ンズ２５で集光させて照射する。その結果、ＣＶＤガス
はレーザ光の熱エネルギーにより分解され、図２（ａ）
に示すように、加工すべき位置１の近傍に微量の金属膜
１１が析出される。また、析出された微量の金属膜（金
属製の凸状の局部膜）１１に対して、Ｘ，Ｙ軸方向に線
対称若しくは点対称に整形したり、または図７（ａ）お
よび図８（ａ）〜（ｄ）に示すようにＸ軸およびＹ軸方
向に線対称若しくは点対称なパターン１２ａ〜１２ｅを
刻むように除去加工を施す場合には、パワー調整手段２
２３により除去加工ができる程度にパワーを上げた状態
にして、微量の金属膜１１に対して可変アパーチヤ２２
４で整形されたレーザ光束を投影することによって実現
することが可能となる。

【００７０】次に、光学顕微鏡２１０によって半導体装
置１００からの光像を撮像してモニタ２０３に表示する
と、図２（ｂ）、図７（ｂ）に示す画像が得られる。即
ち、光学顕微鏡２１０の視野３５には、加工すべき個所
１を有する配線パターン１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ
の画像と、塗布装置２３０によって塗布されて加熱手段
２２０で加熱焼成された微細な基準マーク１１の画像と
がＳＩＭ画像の視野３８内に検出されることになる。そ
こで、測長機能を有する光学顕微鏡（レーザ顕微鏡も含
む。）２１０を用いて上記微細な基準マーク１１と半導
体装置１００内の加工位置１との間の相対位置関係（δ
ｘ，δｙ）を測定する。この測定手順は、先ず、必要が
あれば、図２（ａ）、図７（ａ）に示す工程１と同様
に、半導体装置１００上に形成された第１および第２の
アライメントマーク（特定パターンでも良い。）１２０
を用いて、光学顕微鏡２１０に対する半導体装置１００
のθ方向の傾きを再調整する。

【００７１】次いで、コントローラ２０１はステージ２
６を移動制御し、図２（ｂ）、図７（ｂ）に示すよう
に、光学顕微鏡２１０で撮像される加工位置１を含む領
域３５の光学画像をモニタ２０３上に表示する。そし
て、コントローラ２０１は、図２（ｂ）、図７（ｂ）に
示すように、モニタ２０３において、第１のクロスカー
ソル３６ａを表示し、該第１のクロスカーソル３６ａを
移動させて加工位置１にその交点を合わせ、第１のクロ
スカーソル３６ａの位置座標から加工位置１の位置座標
を取得する。次いで、コントローラ２０１は、図２
（ｂ）、図７（ｂ）、図８（ａ）、図８（ｂ）、図８
（ｃ）、図８（ｄ）に示すように、モニタ２０３におい
て、第２のクロスカーソル３６ｂを表示し、該第２のク
ロスカーソル３６ｂを移動させて第２のクロスカーソル
３６ｂの交点と微細な基準マーク１１の中心とを合わ
せ、第２のクロスカーソル３６ｂの位置座標から微細な
基準マーク１１の位置座標を取得する。そして、コント
ローラ２０１は、モニタ２０３の画面上における取得さ
れた両カーソル３６ａ、３６ｂの位置関係から、微細な
基準マーク１１と加工位置１との相対的な距離（δｘ、
δｙ）を求め、この求められた微細な基準マーク１１と
加工位置１との相対的な距離（δｘ、δｙ）をメモリ
（記憶装置）２０６に記憶させる。なお、図７（ａ）お
よび図８（ａ）〜（ｄ）には、モニタ２０３において、
第２のクロスカーソル３６ｂの交点と、Ｘ軸およびＹ軸
方向に線対称若しくは点対称なパターン１２ａ〜１２ｅ
の中心とを合わせる場合を示す。

【００７２】そして、半導体装置１００の保護膜１０５
の表面に形成した微細な基準マーク１１に対する加工位
置１のデータ（δｘ，δｙ）の提供を受けるＦＩＢ加工
装置について、第１の実施の形態と同様になる。以上説
明したように、第１、第２、および第３の実施の形態の
何れにおいても、塗布焼成された微細な基準マークやレ
ーザＣＶＤ成膜された微細な基準マーク１１そのものよ
りは、図７および図８に示すように、基準マークに対し
て微細なパターン１２ａ〜１２ｄを施した方が、光学画
像に基づく位置座標計測およびＳＩＭ画像に基づく加工
領域２の設定共に高精度を実現することができる。

【００７３】次に、ＦＩＢ加工における加工位置決め以
外の適用する場合の実施の形態について説明する。即
ち、ＳＥＭでの観察位置決めにおいても有効である。通
常ＳＥＭで観察する対象は、表面に凹凸が現れているた
め、微細な基準マーク１１が無い場合でも観察位置をＳ
ＥＭ画像中心に移動させることは可能である。しかし、
多数の繰り返しパターンの中の特定パターンを観察した
い場合には、その位置までステージを移動させて、観察
対象を探し出すのはオペレータに多大の労力を要求す
る。半導体装置１００であれば、チップ周辺に元々形成
されているマークパターンを基準に観察位置へ移動する
方式も可能であるが、半導体装置１００がメモリセルの
ように微細なパターンではステージの精度にもよるが数
セルずれた位置にステージが移動する可能性もあり、観
察対象が細かなＳＥＭ画質調整しないと観察困難な微か
な凹凸であった場合には、観察位置を探し出すことにや
はり労力を要する。そこで、観察対象と同じＳＥＭ画像
の画面内に微細な基準マーク１１を付与しておけば、上
記と同様の手法で観察対象へのアクセスが容易となる。
さらに、観察対象が半導体装置１００のようにＳＥＭ内
に導入可能な場合であれば、まだ半導体装置自身のマー
クパターンから観察対象近傍にステージを移動させるこ
とも可能であるが、例えば、観察対象がＴＦＴのように
大きなフラットパネルディスプレイのような場合には、
観察するためにパネルを切り出すことになり、切片全面
が単純な繰り返しパターンとなる。この場合には顕微鏡
を観察しながら観察対象近傍に微細な基準マーク１１を
付与して、それを基準に観察位置へアクセスする本手法
を採用しないと、観察位置を探し出す時間がＳＥＭ操作
時間の大半を占める事態にもなりかねない。

【００７４】また、ＳＥＭ装置においても、レイアウト
データをＣＡＤシステムやテスタ等からネットワーク等
を介して取得することによって、ＳＥＭ観察位置をより
正確に設定することが可能となる。次に、半導体装置１
００の保護膜１０５上に付与した金属膜からなる基準マ
ーク１１を、ＦＩＢ加工やＳＥＭ観察の位置決めに使用
した後、半導体装置１００の特性評価用パッドとして用
いる場合について、図１５を用いて説明する。図１５
は、基準マークとして形成した金属膜１１を特性評価用
パッドとするための工程図である。上記第１あるいは第
２の実施の形態で説明した方法により、半導体装置１０
０の内部配線１１０上に加工領域２からなる接続用窓３
を形成して内部配線１１０の一部を露出させる（図１５
（ａ））。次に、ＦＩＢの走査領域２を接続用窓３の寸
法より広く設定後、該走査領域にＷ（ＣＯ）₆あるいは
Ｍｏ（ＣＯ）₆等のＣＶＤガスを接続用窓３上に吹き付
けてＣＶＤガス雰囲気を形成し、所定時間ＦＩＢを照射
・走査する。これにより、ＣＶＤガスは分解して接続用
窓３を含む領域にＷあるいはＭｏ等の金属４が析出し、
接続用窓３を充填する（図１５（ｂ））。次いで、該充
填部４と金属膜１１とを結ぶようにＦＩＢ走査領域を設
定する。該設定後、再び前記ＣＶＤガスを吹き付け、所
定時間ＦＩＢを照射・走査する。これにより、走査領域
にはＷあるいはＭｏ等が析出し、充填部４と金属膜１１
を結ぶ配線５が形成される（図１５（ｃ））。また、本
発明の適用対象は、保護膜１０５まで形成した半導体装
置１００に限らず、製造工程の途中で抜き取った半導体
装置１００も含むことは当然である。特に、ＣＭＰ処理
等により層間絶縁膜１０４が平坦化された半導体装置１
００に対しては、適用効果が大きくなる。

【００７５】

【発明の効果】本発明によれば、層間絶縁膜に対してＣ
ＭＰ等によって平坦化されて製造され、動作試験が行え
るほぼ完成した半導体装置において、その保護膜（絶縁
膜）等の表面に、ＦＩＢ等のＳＩＭ画像および光学顕微
鏡の光学画像共に確認が可能な微細な基準マークを、Ｆ
ＩＢ等の加工位置の近傍に付与形成することによって、
前記層間絶縁膜の下層にある配線パターンや異物等をＦ
ＩＢ等の加工対象とするＦＩＢ等の加工位置の特定を容
易、且つ正確に実行することができ、その結果、前記層
間絶縁膜の下層にある配線パターンや異物等をＦＩＢ等
の加工対象として正確にＦＩＢ等の荷電粒子ビームによ
る微細加工（配線切断加工、保護膜上を介しての配線間
の接続成膜加工、ＳＩＭまたはＳＥＭ観察するための断
面加工、配線や異物を露出させる加工等）を施すことに
よって、不良解析や部分補修や特性評価等を行って開発
期間の短縮を実現することができる効果を奏する。ま
た、本発明によれば、半導体装置の保護膜等の表面に、
微細な基準マークを、ＳＩＭ画像視野内においてＦＩＢ
等の加工位置の近傍に付与形成することによって、基準
マーク確認後からの加工位置合わせがＦＩＢ等の偏向走
査系の操作のみで良く、ステージにレーザ測長器等の高
精度の計測器を設けることなく、高精度なＦＩＢ等の荷
電粒子ビーム加工が可能となる。

【００７６】また、本発明によれば、基準マークとなる
膜を導電性の材質で形成することにより、基準マークと
して使用後、特性評価のパッドとしても用いることがで
きるため、特性評価時の加工時間の短縮を実現すること
ができる。また、本発明によれば、微細なパターンが形
成された対象物に対してＳＥＭ観察する場合において
も、観察対象と同じＳＥＭ等の画像の画面内に微細な基
準マークを付与することによって、ＳＥＭ等の観察位置
を探し出すことを容易にし、ＳＥＭ等の操作時間の大半
な短縮を図ることができる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る平坦化処理された層間絶縁膜を有
する多層の配線層を有し、動作試験がテスタによって可
能なようにほぼ完成された半導体装置を示す図で、
（ａ）は（ｂ）に示すＡ−Ａ断面図、（ｂ）は保護膜の
上から見た平面図である。

【図２】本発明に係る基準マークの付与工程１、光学画
像に基づく光学測定工程２、ＳＩＭ画像に基づくＦＩＢ
による加工工程３を説明するための図である。

【図３】本発明に係る基準マーク付与・計測装置または
基準マーク付与装置の一実施例を示す構成図である。

【図４】本発明に係る液状材料の塗布装置の実施例を示
す図である。

【図５】本発明に係る液状材料の塗布装置の図４とは異
なる実施例を示す図である。

【図６】本発明に係る液状材料の塗布装置の図４および
図５とは異なる実施例を示す図である。

【図７】図２とは異なる本発明に係る基準マークの付与
工程１、光学画像に基づく光学測定工程２、ＳＩＭ画像
に基づくＦＩＢによる加工工程３を説明するための図で
ある。

【図８】半導体装置の保護膜上に形成した局所膜に対し
て基準マークとすべく、図７とは異なる各種のパターン
を除去加工した場合を示す図である。

【図９】本発明に係るＦＩＢ加工装置の一実施例を示す
構成図である。

【図１０】本発明に係る半導体装置の表面の周辺部に設
けられたアライメントマークを示す図である。

【図１１】本発明に係る基準マークを加工位置の近傍に
複数付与した場合を示す図である。

【図１２】本発明に係る基準マーク計測（光学顕微鏡）
・ＦＩＢ加工装置の一実施例を示す構成図である。

【図１３】塗布された微量の液状材料を加熱焼成するた
めの加熱装置の一実施例を示す断面図である。

【図１４】本発明に係る基準マーク付与・計測装置の他
の一実施例を示す構成図である。

【図１５】本発明に係る特性評価用半導体装置の加工工
程を示す図である。

【符号の説明】

１…加工位置、２…加工領域（表示ボックス）、３…接
続用窓、４…金属充填部、５…接続配線、１０…液状材
料、１１…金属膜（基準マーク）、１２ａ〜１２ｅ…除
去跡（基準マーク）、２１、２１ａ、２１ｂ…ピペッ
ト、２２…移動機構、２５…対物レンズ、２６…テーブ
ル（ステージ）、３１…ピン、３２…移動機構、３３…
容器、３４…蓋、３５…光学画像、３６ａ…第１のクロ
スカーソル、３６ｂ…第２のクロスカーソル、３８…Ｓ
ＩＭ画像、３９…クロスカーソル、５１…処理室、５２
…ステージ、５３…扉、５４…真空ポンプ、５５…バル
ブ、５９…２次粒子ディテクタ、６０…画像処理装置、
６１…ＦＩＢ加工光学系（鏡筒）、６２…イオン源、６
４…荷電粒子光学系、６７…偏向電極、６８…イオンビ
ーム（ＦＩＢ）、７０…光学顕微鏡（レーザ顕微鏡）、
７１…レーザ発振器、７３…レーザ光走査手段、７５…
光学鏡筒、７７…ディテクタ、７８…画像処理装置、７
９…対物レンズ、１００…半導体装置、１０１…基板、
１０２…酸化膜、１０３ａ〜１０３ｄ…配線パターン、
１０４ａ〜１０４ｃ…層間絶縁膜、１０５…保護膜、１
１０…加工対象配線、１１４…画像メモリ、１１７…モ
ニタ、１１９…ステージコントローラ、１２１…入力手
段、１２４…コントローラ、１３１…記憶装置（メモ
リ）、２０１…コントローラ、２０２…入力手段、２０
３…モニタ、２０４…画像処理部（画像メモリ）、２０
５…出力手段、２０６…記憶装置（メモリ）、２１０…
光学顕微鏡、２１１…イメージセンサ、２１４…光源、
２２０…加熱装置、２２１…レーザ光源、２２３…パワ
ー調整手段、２２４…可変アパーチヤ、２３０…塗布装
置、２３２…液状材料の供給源（加圧手段）、２３１…
配管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｄ (72)発明者 嶋瀬 朗 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 高橋 貴彦 東京都青梅市新町六丁目16番地の３ 株式 会社日立製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 岡部 泰夫 東京都青梅市新町六丁目16番地の３ 株式 会社日立製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 京谷 憲一 東京都青梅市新町六丁目16番地の３ 株式 会社日立製作所デバイス開発センタ内

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】試料の最上面に、光および荷電粒子を用い
   て観察可能な基準マークを荷電ビームの加工位置の近傍
   に付与する基準マーク付与工程と、 該基準マーク付与工程で付与された試料の最上面におけ
   る基準マークと前記荷電ビームの加工位置とを含む光学
   画像を光学顕微鏡によって撮像し、該撮像された光学画
   像に基づいて基準マークと荷電ビームの加工位置との相
   対距離を測定する光学測定工程と、 前記基準マーク付与工程で付与された試料の最上面にお
   ける基準マークに荷電ビームを照射して前記基準マーク
   の２次荷電粒子画像を検出し、該検出される基準マーク
   の２次荷電粒子画像に対して、前記光学測定工程で測定
   された基準マークと荷電ビームの加工位置との相対距離
   に基いて荷電ビームの照射領域を特定し、該特定された
   照射領域に荷電ビームを照射して加工を施す加工工程と
   を有することを特徴とする荷電ビームによる加工方法。
2. 【請求項２】平坦化された層間絶縁膜を有する多層の配
   線層からなる半導体装置の保護膜面に、光および荷電粒
   子を用いて観察可能な基準マークを荷電ビームの照射位
   置の近傍に付与する基準マーク付与工程と、 該基準マーク付与工程で付与された半導体装置の保護膜
   面における基準マークと前記荷電ビームの加工位置とを
   含む光学画像を光学顕微鏡によって撮像し、該撮像され
   た光学画像に基づいて基準マークと荷電ビームの加工位
   置との相対距離を測定する光学測定工程と、 前記基準マーク付与工程で付与された半導体装置の保護
   膜面における基準マークに荷電ビームを照射して前記基
   準マークの２次荷電粒子画像を検出し、該検出される基
   準マークの２次荷電粒子画像に対して、前記光学測定工
   程で測定された基準マークと荷電ビームの加工位置との
   相対距離に基いて荷電ビームの照射領域を特定し、該特
   定された照射領域に荷電ビームを照射して加工を施す加
   工工程とを有することを特徴とする荷電ビームによる加
   工方法。
3. 【請求項３】前記半導体装置は、動作試験が可能なよう
   にほぼ完成されたものであることを特徴とする請求項２
   記載の荷電ビームによる加工方法。
4. 【請求項４】前記基準マーク付与工程において、微量の
   液状材料を局所塗布し、加熱焼成して基準マークを付与
   することを特徴とする請求項１または２または３記載の
   荷電ビームによる加工方法。
5. 【請求項５】試料の最上面に、光および荷電粒子を用い
   て観察可能な基準マークを荷電ビームの照射位置の近傍
   に付与する基準マーク付与工程と、 該基準マーク付与工程で付与された試料の最上面におけ
   る基準マークと前記荷電ビームの照射位置とを含む光学
   画像を光学顕微鏡によって撮像し、該撮像された光学画
   像に基づいて基準マークと荷電ビームの照射位置との相
   対距離を測定する光学測定工程と、 前記基準マーク付与工程で付与された試料の最上面にお
   ける基準マークに荷電ビームを照射して前記基準マーク
   の２次荷電粒子画像を検出し、該検出される基準マーク
   の２次荷電粒子画像に対して、前記光学測定工程で測定
   された基準マークと荷電ビームの照射位置との相対距離
   に基いて荷電ビームの照射領域を特定し、該特定された
   照射領域に荷電ビームを照射して照射領域から得られる
   ２次荷電粒子画像を観察する観察工程とを有することを
   特徴とする荷電ビームによる観察方法。
6. 【請求項６】前記基準マーク付与工程において、微量の
   液状材料を局所塗布し、加熱焼成して基準マークを付与
   することを特徴とする請求項５記載の荷電ビームによる
   観察方法。
7. 【請求項７】試料の最上面に、光および荷電粒子を用い
   て観察可能な基準マークを荷電ビームの加工位置の近傍
   に付与する基準マーク付与装置と、 該基準マーク付与装置で付与された試料の最上面におけ
   る基準マークと前記荷電ビームの加工位置とを含む光学
   画像を撮像する光学顕微鏡、および該光学顕微鏡によっ
   て撮像された光学画像に基づいて基準マークと荷電ビー
   ムの加工位置との相対距離を測定する測定手段を有する
   光学測定装置と、 前記基準マーク付与装置で付与された試料の最上面にお
   ける基準マークに荷電ビームを照射して前記基準マーク
   の２次荷電粒子画像を検出し、該検出される基準マーク
   の２次荷電粒子画像に対して、前記光学測定装置の測定
   手段で測定された基準マークと荷電ビームの加工位置と
   の相対距離に基いて荷電ビームの照射領域を特定し、該
   特定された照射領域に荷電ビームを照射して加工を施す
   荷電ビーム加工装置とを有することを特徴とする荷電ビ
   ームによる加工システム。
8. 【請求項８】平坦化された層間絶縁膜を有する多層の配
   線層からなる半導体装置の保護膜面に、光および荷電粒
   子を用いて観察可能な基準マークを荷電ビームの照射位
   置の近傍に付与する基準マーク付与装置と、 該基準マーク付与装置で付与された半導体装置の保護膜
   面における基準マークと前記荷電ビームの加工位置とを
   含む光学画像を撮像する光学顕微鏡、および該光学顕微
   鏡によって撮像された光学画像に基づいて基準マークと
   荷電ビームの加工位置との相対距離を測定する測定手段
   を有する光学測定装置と、 前記基準マーク付与装置で付与された半導体装置の保護
   膜面における基準マークに荷電ビームを照射して前記基
   準マークの２次荷電粒子画像を検出し、該検出される基
   準マークの２次荷電粒子画像に対して、前記光学測定装
   置の測定手段で測定された基準マークと荷電ビームの加
   工位置との相対距離に基いて荷電ビームの照射領域を特
   定し、該特定された照射領域に荷電ビームを照射して加
   工を施す荷電ビーム加工装置とを有することを特徴とす
   る荷電ビームによる加工システム。
9. 【請求項９】前記半導体装置は、動作試験が可能なよう
   にほぼ完成されたものであることを特徴とする請求項８
   記載の荷電ビームによる加工システム。
10. 【請求項１０】前記基準マーク付与装置は、微量の液状
    材料を局所塗布する塗布手段と、該塗布手段で塗布され
    た微量の液状材料を加熱焼成する加熱手段とを有するこ
    とを特徴とする請求項７または８または９記載の荷電ビ
    ームによる加工システム。
11. 【請求項１１】前記加熱手段は、除去加工も可能なレー
    ザ光照射手段で構成したことを特徴とする請求項１０項
    記載の荷電ビームによる加工システム。
12. 【請求項１２】試料の最上面に、光および荷電粒子を用
    いて観察可能な基準マークを荷電ビームの照射位置の近
    傍に付与する基準マーク付与装置と、 該基準マーク付与装置で付与された試料の最上面におけ
    る基準マークと前記荷電ビームの照射位置とを含む光学
    画像を撮像する光学顕微鏡、および該光学顕微鏡によっ
    て撮像された光学画像に基づいて基準マークと荷電ビー
    ムの照射位置との相対距離を測定する測定手段を有する
    光学測定装置と、 前記基準マーク付与装置で付与された試料の最上面にお
    ける基準マークに荷電ビームを照射して前記基準マーク
    の２次荷電粒子画像を検出し、該検出される基準マーク
    の２次荷電粒子画像に対して、前記光学測定装置の測定
    手段で測定された基準マークと荷電ビームの照射位置と
    の相対距離に基いて荷電ビームの照射領域を特定し、該
    特定された照射領域に荷電ビームを照射して照射領域か
    ら得られる２次荷電粒子画像を観察する荷電ビーム観察
    装置とを有することを特徴とする荷電ビームによる観察
    システム。
13. 【請求項１３】前記基準マーク付与装置は、微量の液状
    材料を局所塗布する塗布手段と、該塗布手段で塗布され
    た微量の液状材料を加熱焼成する加熱手段とを有するこ
    とを特徴とする請求項１２記載の荷電ビームによる観察
    システム。