JP3373653B2 - 走査型プローブ加工観察装置および走査型プローブ加工観察方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は集束イオンビーム、電子
ビーム、光ビームおよび探針等を用いた走査型の顕微
鏡、検査装置、分析装置および微細加工装置等において
利用される走査型プローブ加工観察装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】走査型プローブ加工観察装置は、試料上
をプローブでラスター走査しながら試料から発生する２
次粒子の強度信号を記憶して試料の像を形成し、それを
表示する装置であり、かつ前記表示した試料像上で加工
する領域の設定を行なわせて、その領域をプローブで走
査することにより試料を加工する装置である。従来の装
置として、収束イオンビームを用いて半導体デバイスの
観察及び加工を行う装置が知られている。

【０００３】例えば、ソリッド・ステート・テクノロジ
ー（1987年）第７７頁から第７８頁（Solid State Tech
nology (1987) pp.77-78）には、プローブとして収束イ
オンビームを用いるこの種の装置が示されている。該装
置では、イオンビームを試料へ照射したときに得られる
二次電子を用いて試料のイメージが形成される。試料の
加工領域はこのイメージを表示する画面上で指定され
る。指定された試料上の加工領域には観察モードとは異
なる条件でイオンビームが照射され、そこに目的に応じ
た加工が施される。

【０００４】この装置では、試料上のアドレス指定され
た一点へプローブたるイオンビームが照射される。アド
レスが変更されると、該変更されたアドレスにより指定
された次の一点へビームがステップし、そこを照射す
る。観察イメージを表示する画面の画素のアドレスと試
料においてプローブの照射点を規定する前記アドレスと
は一対一の関係にある。

【０００５】加工モードでは、既述のように加工領域が
観察イメージを表示する画面上で指定され、また画面の
画素のアドレスと試料上のアドレスが対応しているの
で、加工領域を指定する精度は観察イメージを表示する
画面の分解能に依存することとなる。換言すれば、該画
面の画素の単位が加工領域を指定するときの最小単位と
なる。したがって、加工の精度は観察イメージの倍率で
規定されることとなる。ここで、試料上でアドレス指定
される隣り合う２点の間隔が小さいほど観察時の倍率は
大きくなり、一方、加工の精度は高くなる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の装置では、
大きな加工領域ほど低倍率の観察像を用いて指定される
ため、加工精度が確保できない、という問題があった。

【０００７】本発明は、加工領域の大きさにかかわら
ず、一定の加工精度を確保することが出来る走査型プロ
ーブ加工観察装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的は、次のような
手段を用いることにより達成される。

【０００９】この発明の１つの局面によれば、まず観察
モードにおいて、加工すべき領域の全体を含む試料の低
倍率観察像がリファレンスイメージとして形成される。
このリファレンスイメージの原点を試料上の１のアドレ
スと関係付ける。実施例では、イオンビームがニュート
ラルの状態、即ち何ら偏向を受けていないときに照射さ
れる試料上の基準点とリファレンスイメージの当該原点
とを一致させている。このリファレンスイメージの観察
倍率が基本となる第１の倍率であり、そのシフトデータ
は（０，０）である。

【００１０】次に、この発明では、リファレンスイメー
ジを参照して、再度観察モードを実行し、リファレンス
イメージのうちの関心のある部分、例えば、細かい加工
の必要な部分や加工領域のエッジを拡大して観察する。
これにより、第２のイメージが形成される。このとき、
第２のイメージの原点のリファレンスイメージの原点に
対する二次元的シフト量及び第２のイメージと第１のイ
メージの倍率の相違から、第２のイメージの画素のアド
レスは、試料上のアドレスに対応付けられる。第２のイ
メージはリファレンスイメージより高い倍率で観察して
得られたものであるから、その画素のアドレスは、試料
においてより小さいピッチでアドレス指定された点に対
応している。したがって、第２のイメージを用いて加工
領域の指定を行えば、より精度の高い加工を行える。

【００１１】第２のイメージはリファレンスイメージの
部分拡大像であるから、一枚の第２のイメージを用いて
加工領域の全体をカバーできない場合がある。ガバーで
きない中に高倍率像の観察が必要な領域が含まれている
場合は、再度リファレンスイメージを表示し、上記と同
様な操査を繰り返し、第３のイメージを形成することと
なる。

【００１２】この明細書に開示されている発明の第２の
局面によれば、上記における第３のイメージを容易に形
成できるようにする。

【００１３】リファレンスイメージを第２のイメージの
観察倍率と同一の倍率に拡大し、それと第２のイメージ
とを合成し、該合成イメージを画像メモリに保存する。
最初、画面上には第２のイメージが現れているが、画面
をスクロールしていくと、合成イメージが画像メモリか
ら順次読み出され、画面の表示される。オペレータは第
２のイメージに連続する拡大されたリファレンスイメー
ジをたどって行くことにより、目的とする部分へ間違え
なく、かつ迅速に到達できる。そして、その部分の第３
のイメージを観察する。ここにおいて、第２のイメージ
とリファレンスイメージとを合成するとき、第２のイメ
ージのシフトデータ及び両イメージの観察倍率の比が必
要とされる。

【００１４】この発明の第３の局面によれば、上記リフ
ァレンスイメージに対応する試料の領域全体を最大の倍
率で観察し、そのデータを大きな容量のメモリへ保存し
ておく。このデータを一対一の対応で表示装置に表示し
ようとすると、巨大な表示装置が必要とされ、それは現
実的でない。第１の局面と同様にして大容量メモリ内の
データのアドレスと試料上のアドレスとは一対一の対応
関係にある。大容量メモリ内のデータは周知の方法で圧
縮され通常の表示装置の画面に表示される。したがっ
て、一定の規則に従い、該表示装置の画面の１つのアド
レスはメモリ内の複数のデータのアドレスに対応してい
る。圧縮データイメージをリファレンスイメージとして
用いれば、その任意の部分は大容量メモリ内のデータを
用いて拡大できる。このようにして形成された拡大イメ
ージの画素のアドレスは大容量メモリ内のデータのアド
レスに対応しているので、該拡大イメージの画面のアド
レスは試料上のアドレスに対応される。したがって、加
工を要する領域を該拡大イメージを介して指定すること
により、該拡大イメージの分解能に対応する高い精度で
加工できることとなる。

【００１５】実施例では、収束イオンビームが例に採り
上げられているが、試料の特性、加工目的等に応じて、
電子ビーム装置、光ビーム装置のみならずＳＴＭ等のプ
ローブとして探針を有する装置にも本発明を適用でき
る。

【００１６】以下、画面上の画素のアドレスを倍率とシ
フト量に基づいて試料上のアドレスに関係付ける他の方
法を説明する。

【００１７】（１）表示ウインドウの分解能と走査点の
分解能の関係 プローブの走査点のアドレス分解能を、試料像表示ウイ
ンドウのピクセルのアドレス分解能に対して、２の整数
乗（２∧Ｎmax）倍だけ大きくする。

【００１８】すなわち、走査点のアドレス（Ｘ，Ｙ）の
それぞれの数を２∧Ｎｄとし、表示ウインドウのピクセ
ルのアドレス（ｘ，ｙ）のそれぞれの数を２∧Ｎｐとお
いて、以下の式を成立させる。

【００１９】

【数１】 Ｎｄ＝Ｎｐ＋Ｎmax …（数１） ここで、Ｎｄ，Ｎｐ，Ｎmaxは正の整数である。

【００２０】（２）表示ウインドウと全体試料像の関係 プローブの走査領域全体の試料像をあらかじめ倍率指定
（２∧Ｎ）に合わせて生成しておき、この全体試料像の
一部をシフト指定（ｘｓ，ｙｓ）に合わせて試料像表示
ウインドウに表示する。

【００２１】すなわち、全体試料像のピクセルのアドレ
ス（ｘ’，ｙ’）のそれぞれの数を２∧Ｎｖとし、全体
試料像のピクセルの値をＵ（ｘ’，ｙ’）、表示ウイン
ドウのピクセルの値をＩ（ｘ，ｙ）とおいて、以下の式
を成立させる。

【００２２】

【数２】 Ｉ（ｘ，ｙ）＝Ｕ（ｘ＋ｘｓ，ｙ＋ｙｓ） …（数２）

【００２３】

【数３】 Ｎｖ＝Ｎｐ＋Ｎ …（数３） ここで、ｘｓ，ｙｓは整数である。Ｎ，Ｎｖは正の整数
である。またＮは以下の式を満たす。

【００２４】

【数４】 ０＝＜Ｎ＝＜Ｎmax …（数４） 図３Ｂに示す例では、シフト量ｘｓが０、シフト量ｙｓ
が１である。また倍率２∧Ｎは２である。

【００２５】（３）表示ウインドウと試料像の関係 試料像と試料像表示ウインドウとはピクセルのアドレス
を一対一対応させる。また、取得した試料像は、その時
点での倍率指定とシフト指定とセットでこれを蓄積する
が、試料像表示ウインドウへ直接には表示しない。

【００２６】すなわち、試料像を取得するには、以下の
式によって試料像のピクセルのアドレス（ｘ，ｙ）に対
応づけられたアドレス（Ｘ，Ｙ）の一連の走査点にプロ
ーブを照射して、各走査点からの２次粒子信号を対応す
る試料像の各ピクセルの値にメモリする。

【００２７】

【数５】 Ｘ＝（ｘ＋ｘｓ）Ｐ＋Ｃ Ｙ＝（ｙ＋ｙｓ）Ｐ＋Ｃ …（数５） ここで、ＰとＣは倍率に関係する量で以下のように定義
される。

【００２８】

【数６】 Ｐ＝Ｐ（Ｎ）＝２∧（Ｎmax-Ｎ） Ｃ＝Ｃ（Ｐ）＝（Ｐ−１）div２，または０ …（数６） 図３Ａ−Ｃに示す例では、Ｃ（Ｐ）は常に０としてい
る。

【００２９】（４）全体試料像と試料像の関係 プローブの走査領域全体の試料像は、倍率指定が変わっ
たとき、または新規に試料像を取得したときに生成す
る。また、全体試料像はそれまでに蓄積した試料像を合
成して生成する。

【００３０】（５）加工領域の指定と表示方法 加工領域の指定は走査点のアドレスの集合で表すが、こ
れを試料像表示ウインドウから設定するためには、試料
像表示ウインドウのピクセルのアドレスを上記走査点の
アドレスへ式（数５）によって一義的に対応づける。

【００３１】また、加工領域の指定を試料像表示ウイン
ドウの上に表示するためには、上記走査点のアドレスを
以下の式により試料像表示ウインドウのピクセルのアド
レスに対応づける。（対応するアドレスがない場合は表
示しない。）

【００３２】

【数７】 Ｘ＋ｋ＝ｘ’ Ｐ＋Ｃ＝（ｘ＋ｘｓ）Ｐ＋Ｃ Ｙ＋ｋ＝ｙ’ Ｐ＋Ｃ＝（ｙ＋ｙｓ）Ｐ＋Ｃ …（数７） ただし、ｋは整数で以下の条件を満たす。

【００３３】

【数８】 Ｐ＞１の場合、−Ｃ＝＜ｋ＜−Ｃ＋（Ｐ−１） Ｐ＝１の場合、ｋ＝０ …（数８） （６）全体試料像の合成方法 プローブの走査領域全体の試料像を合成するには、蓄積
した試料像を付随する倍率指定にしたがって大きさを変
え、それらを付随するシフト指定にしたがって新しいも
のほど上になるように重ね合わせる。

【００３４】すなわち、ｊ番目に蓄積した試料像をＴｊ
（ｘ，ｙ）、これに付随する倍率指定を２∧Ｎｊ、シフ
ト指定を（ｘｓｊ，ｙｓｊ）として、Ｔｊ（ｘ，ｙ）を
以下に示す方法でＵｊ（ｘ’，ｙ’）へと変換した後、
０でないＵｊ（ｘ’，ｙ’）の中で一番新しい（すなわ
ちｊの小さい）ものを全体試料像Ｕ（ｘ’，ｙ’）とす
る。ここで、以下の条件（ア）〜（ウ）を満足する（Ｘ
ｐ，Ｙｐ）が存在しなければＵｊ（ｘ’，ｙ’）は０と
し、存在すれば以下のようにする。

【００３５】

【数９】 Ｕｊ（ｘ’，ｙ’）＝Ｔｊ（ｘ，ｙ） …（数９） （ア）Ｎｊ＝Ｎ の場合

【００３６】

【数１０】 ｘ’＝ｘ＋ｘｓｊ ｙ’＝ｙ＋ｙｓｊ …（数１０） （イ）Ｎｊ＞Ｎ の場合

【００３７】

【数１１】 ｘ’ Ｐ＋Ｃ＝（ｘ＋ｘｓｊ）Ｐｊ＋Ｃｊ ｙ’ Ｐ＋Ｃ＝（ｙ＋ｙｓｊ）Ｐｊ＋Ｃｊ …（数１１） （ウ）Ｎｊ＜Ｎ の場合

【００３８】

【数１２】 （ｘ’＋ｋ）Ｐ＋Ｃ＝（ｘ＋ｘｓｊ）Ｐｊ＋Ｃｊ （ｙ’＋Ｋ）Ｐ＋Ｃ＝（ｙ＋ｙｓｊ）Ｐｊ＋Ｃｊ −Ｃｊ＝＜ｋＰ＜−Ｃｊ＋（Ｐｊ−１） …（数１２） 以上では、ｋは整数であり、ｐｊ，Ｃｊは以下のように
定義した。

【００３９】

【数１３】 Ｐｊ＝Ｐ（Ｎｊ） Ｃｊ＝Ｃ（Ｐｊ） …（数１３） ここで、条件（イ）の式（数１１）は下式（数１４）に
置き換えてもよい。ただし、この場合には複数の（ｘ，
ｙ）が条件を満たすので、これらのＴｊ（ｘ，ｙ）の平
均値をＵｊ（ｘ’，ｙ’）の値とする必要がある。

【００４０】

【数１４】 ｘ’ Ｐ＋Ｃ＝（ｘ＋ｋ＋ｘｓｊ）Ｐｊ＋Ｃｊ ｙ’ Ｐ＋Ｃ＝（ｙ＋ｋ＋ｙｓｊ）Ｐｊ＋Ｃｊ −Ｃ＝＜ｋＰｊ＜−Ｃ＋（Ｐ−１） …（数１４）

【００４１】

【作用】上記手段により、試料上のプローブで走査可能
な領域全体をウィンドウ内でスクロールして観察できる
ので、加工領域の大きさに関係なく同じように加工領域
の位置合わせができる。また、試料の加工領域の位置合
わせに必要な部分を最大の倍率にして像を取り込むこと
で、加工領域の位置合わせを常にプローブの走査分解能
で行なえる。プローブの走査アドレスの分解能は試料像
の表示ピクセルの分解能に対していくらでも高くでき
る。

【００４２】

【実施例】以下、この発明の実施例を説明する。

【００４３】図１は、実施例の収束イオンビームを用い
た加工観察装置の構成を示す。

【００４４】実施例の加工観察装置はビーム走査装置１
と制御装置２０とから構成される。ビーム走査装置１は
イオン源２を備える。レンズ系３は該イオン源２からイ
オンを引き出し、ビーム４を形成する。偏向系５によ
り、ビーム４の試料６に対する照射位置が偏向される。
試料６はステージ７に保持されており、ステージ７は試
料６を水平方向に移動できる。さらには必要に応じ試料
６を傾けることもできる。試料６にビームが照射される
と試料６の表面から２次電子が放射され、該２次電子は
検出器８に補足されデジタル信号に変換される。参照番
号９は増幅器であって制御装置２０から入力される信号
を増幅する。このビーム走査装置１では、偏向系５へ入
力される信号が空（ニュートラル）の場合、すなわちビ
ームが何ら偏向されていない場合、ビーム４が照射され
る試料の点を基準点（０，０）とする（図２参照）。そ
して、制御装置２０より信号が入力されると、該信号に
対応する試料上の点（Ｘ，Ｙ）ヘビームは偏向される。
信号はこの点のアドレスを指定している。ステージ７に
は、基準マーク１０が付されている。ビーム４をこの基
準マーク１０へ照射することにより基準点のずれが検出
され、必要に応じ、ずれの補正が行われる。かかるビー
ム走査装置１には、株式会社日立製作所が提供する収束
イオンビーム装置（型番：ＦＢ４０８０若しくはＦＢ２
０００）を使用することができる。

【００４５】次に制御装置２０について説明する。

【００４６】スキャン回路２１は、ビームをラスタース
キャンするための基本的な信号を発生する。この信号は
表示画面の画素に対応するアドレスを指定する。この信
号は、補正回路２３で補正され、スイッチ２５及びＤ／
Ａコンバータ２７、更にはアンプ９を介して偏向系５へ
入力される。補正回路２３には、入力装置２９及び３１
から倍率及びシフトデータがそれぞれ入力される。スキ
ャン回路２１で発生された基本的な信号は入力された倍
率及びシフトデータに基づき補正回路２３において変調
され、出力される。なお、倍率及びシフトデータは制御
回路３５にも入力され、それぞれメモリ４０−２及び４
０−３に保存される。

【００４７】入力された倍率が１倍（２⁰倍）のとき、
ビームは最も大きく偏向され、もって試料上においてビ
ームの照射可能な最大の領域が観察される。ここにおい
て、ビームの照射される試料上のアドレスの間隔は最大
となる。実施例では、倍率は２のｎ乗、ただしｎは０−
１０の整数として入力可能である。例えば、２のｋ乗の
倍率が入力されたときには、試料上のアドレスの間隔は
１倍（２⁰倍）のときのそれの１／２のｋ乗になり、も
って観察領域の一辺の長さが１／２のｋ乗になる。この
ような観察領域が一定の大きさの画面に表示されたと
き、イメージは２のｋ乗倍に拡大されたこととなる。

【００４８】実施例の制御装置２０はビームの照射位置
をより細かく制御する必要上、倍率を２⁰で指定できる
ようにしたが、もちろん、倍率を３のｎ乗、４のｎ乗、
５のｎ乗…Ｎのｎ乗（但し、Ｎ、ｎはそれぞれ整数）と
することもできる。シフトデータが入力装置３１から入
力されると、シフトデータに対応するアドレス（Ｘ₁，
Ｙ₁）が定められる。このアドレス（Ｘ₁，Ｙ₁）を中心
として、第２のイメージが観察される。第２のイメージ
の観察領域はそのとき指定されている倍率と表示装置の
画面の画素の数から自動的に決定される。ビームを照射
する試料上のアドレスと画面の画素のアドレスとが一対
一の関係にあることに注意されたい。

【００４９】観察モードにおいて、検出器８により検出
された信号はスキャン回路２１のタイミングと同期して
バッファメモリ３３へ順次取り込まれる。制御回路３５
はバッファメモリ３３のデータからイメージデータを生
成するとともに、該イメージデータをイメージメモリ４
０−１に格納する。観察の倍率及びシフトデータは、該
イメージメモリ４０−１に関連付けてそれぞれ倍率メモ
リ４０−２及びシフトメモリ４０−３に保存される。制
御回路３５はイメージデータ、倍率データ及びシフトデ
ータを表示装置５０へ送りそこに表示させる。イメージ
データは画面５１に表示され、倍率は画面５３に表示さ
れ、画面５７には観察領域が表示される。

【００５０】画面５１に表示されるカーソルをマウス５
９で移動させることにより、その任意の画素を指定でき
る。指定された画素はそのアドレスが読み取り装置６１
で読み取られる。アドレス演算回路６３は読み取られた
画素のアドレスから、倍率データ及びシフトデータを参
照して、対応する試料上のアドレスを特定する。特定さ
れた試料上のアドレスは、アドレスメモリ６５に保存さ
れる。このアドレスは加工モードにおいて、図１上
（Ａ）で示されるようにスキャン回路７１へ入力され
る。

【００５１】加工モードにおいては、スキャン回路７１
で発生された信号がスイッチ２５、Ｄ／Ａコンバータ２
７及びアンプ９を介して偏向系５へ入力される。このス
キャン回路７１では、画面５１より指定された２点のア
ドレスを対角線上の終点として規定される矩形に含まれ
る試料上の指定し得る全てのアドレスを演算する回路が
含まれる。即ち、加工モードにおいては、観察モードの
最大の倍率に対応したピッチでビームが走査される。

【００５２】次に、実施例の装置の動作について、第１
図、図４及び図５のフローチャート及び表示装置５０の
画面を示す図６−１０を参照しながら説明する。なお、
加工領域は図６の画面５１−１に示す図形において横に
延びる矩形部分とする。

【００５３】ステップ１において、ステージ７を移動さ
せてビーム４に対する試料の位置を任意に決める。そし
て、試料を任意の第１の倍率２ｋで観察し、リファレン
スイメージデータを得る。このとき、試料におけるニュ
ートラル状態のビームの照射位置（Ｘ＝０，Ｙ＝０）が
リファレンスイメージの原点（ｘ＝０，ｙ＝０）に対応
する。取り込まれたイメージデータは、ビーム４の照射
された試料上のアドレスにそれぞれ対応している。リフ
ァレンスイメージデータはイメージメモリ４０−１に保
存される。入力装置２９から入力された第１の倍率及び
自動的に定まるリファレンスイメージの原点（０，０）
はそれぞれ倍率メモリ４０−２及びシフトメモリ４０−
３に保存される。

【００５４】ステップ３では、図６に示すようにリファ
レンスイメージが表示装置５０の画面５１に表示され
る。この画面５１−１の画素のアドレス（ｘ，ｙ）はイ
メージメモリ４０−１のアドレスに対応しており、該メ
モリのアドレスは倍率をパラメータとして試料上のアド
レス（Ｘ，Ｙ）に対応しているので、画素のアドレス
（ｘ，ｙ）は試料上のアドレス（Ｘ，Ｙ）に対応するこ
ととなる。画面上の画素のアドレスはアドレス演算回路
６３により試料上のアドレスに対応付けられる。なお、
画面５３−１には第１の倍率が表示され、画面５７−１
には観察領域が表示される。リファレンスイメージの領
域を基準として後述の各イメージは観察されるので、画
面５７−１ではその全域が表示領域とされる。

【００５５】ステップ５ではリファレンスイメージを部
分的に拡大する。拡大するに先立ち、図６の画面５１−
１において、拡大する部分の中心へカーソル８１を移動
させる。カーソルの移動先の画素のアドレス（ｘ１，ｙ
１）から演算回路６３により試料上のアドレス（Ｘ１，
Ｙ１）が演算される。この試料上のアドレス（Ｘ１，Ｙ
１）が第１のシフトデータとなるので、制御回路内の図
示しないレジスタに保存しておく。ここでまた、倍率２
のｋ＋２乗を入力すると、拡大表示される領域が点線８
３で表示される。記述の如く、画面５１−１の大きさに
限りがあるので拡大できる領域は倍率により自動的に規
定される。その後、拡大を実行すると、図７の画面が現
れる。この処理は、制御回路３５が周知の方法で行う。
図７の画面５１−２では、イメージの輪郭のラインが太
く表される。よって図６と図７とでは分解能が同じであ
る。図７の画面５１−２においてリファレンスイメージ
の第１の原点は右下の頂点に一致している。画面５７−
２には、図６の画面５１−１に点線で囲まれた領域が示
されている。なお、指定された倍率２のｋ＋２乗も制御
回路のレジスタに保存しておく。

【００５６】ステップ７では、加工領域の注目する点、
この場合は加工領域の１つの基準点たるＭ点が画面５１
−２に現れていることを確認する。

【００５７】ステップ９では、第２の原点（Ｘ１，Ｙ
１）を中心として第２の倍率２のｋ＋２乗で再度観察を
実行する。この観察は、記述のとおり、補正回路２３に
よりスキャン回路２１からの基準信号を変調することで
行われる。このようにして得られた第２のイメージデー
タはイメージメモリ４１−１に保存される。また、ステ
ップ５で暫定的に指定した第２の原点（Ｘ１，Ｙ１）及
び倍率２のｋ＋２乗を確定する。これにより、両者はそ
れぞれ、シフトメモリ４１−３及び倍率メモリ４１−２
に保存される。

【００５８】ステップ１１では、図８に示すように、画
面５１−３に第２のイメージが表示される。画面５１−
１及び５１−３内の（○）は拡大の様子を示すための指
標であって、実際の画面には現れない。画面５１−３の
原点（ｘ，ｙ）＝（０，０）は試料上の（Ｘ１，Ｙ１）
に対応していることは、図６から理解できる。同様にし
て、画面５１−３の各画素のアドレスは試料上のアドレ
スと対応づけられる。第２のイメージはリファレンスイ
メージに比べて高い倍率で観察されており、試料上のア
ドレスがより細かく指定されているので、画面５１−３
の画素に対応する試料上のアドレスには、画面５１−１
の画素と対応していないものがある。

【００５９】ステップ１３では、第２のイメージにおい
て加工の第１の基準点Ｍを指定する。具体的には、マウ
ス５９によりカーソル８１を走査して該Ｍ点を指定す
る。

【００６０】ステップ１５において、Ｍ点の画面５１−
３上のアドレス（ｘＭ，ｙＭ）がピクセル読み取り装置
６１で読み取られ、そのアドレスに対応する試料上のア
ドレス（ＸＭ，ＹＭ）がアドレス演算回路６３で演算さ
れる。演算時、メモリに保存されているシフトデータ及
び倍率が参照されることは先に説明した通りである。演
算された試料上のアドレス（ＸＭ，ＹＭ）はメモリ６５
に保存される。

【００６１】ステップ１７では画面の内容がスクロール
される。このステップは図５のフローチャートに詳しく
記載されている。

【００６２】制御回路３５はイメージメモリ４０−１に
保存されているリファレンスイメージデータを読出し、
それを第２のイメージの倍率と等倍にまで拡大し（実施
例では４倍することとなる。）、フレームメモリ９０に
書き込む（ステップ１７１及び１７３）。ステップ１７
５では、表示中の第２のイメージのデータを同じくフレ
ームメモリ９０に書き込む。このとき、拡大されたリフ
ァレンスイメージにおいて第２のイメージに対応する部
分は、該第２のイメージのデータで書き換えられる。こ
れにより、これら２つのイメージがフレームメモリにお
いて合成されることとなる。なお、フレームメモリ９０
の原点のアドレスをリファレンスイメージの原点のアド
レスと一致させておけば、リファレンスイメージと第２
のイメージとの位置合わせは、それぞれのシフトデータ
及び倍率を参照して実行される。フレームメモリ９０の
アドレスはまた試料上のアドレスと対応していることも
理解される。よりイメージ的に説明すれば、第２のイメ
ージの原点を図７の画面５１−２の原点へ一致させるこ
とにより、２つのイメージは合成される。

【００６３】ステップ１７７では、フレームメモリ９０
のデータを順次読み出すことで画面の内容をスクロール
する。図９には、表示領域を右側にシフトさせた場合の
例が示されている。画面５１−４において、実線は第２
のイメージの一部であり、斜線の部分は拡大したリファ
レンスイメージの一部である。このようにして、画面の
内容をスクロールし、加工領域の右端が画面５１−４の
ほぼ中央に現れたときにスクロールを止める。

【００６４】この画面５１−４の画素のアドレスはフレ
ームメモリ９０のアドレスを介して試料上のアドレスと
対応されているので、ステップ７ないし１１と同様な操
作を行うことにより第３のイメージを観察し、図１０に
示すように表示する（ステップ１９ないしステップ２
３）。加工領域の第２の基準点Ｎの試料上のアドレス
（ＸＮ，ＹＮ）もステップ２５および２７と同様な操作
によりメモリ６５に保存される。

【００６５】ステップ２９では加工条件が設定装置７３
から設定される。この加工条件は試料の特性、及び加工
の目的に応じて任意に設定される。実施例では、ビーム
の照射時間を観察モードのときより長くした。

【００６６】ステップ３１において、スキャン回路７１
は、試料上の基準点Ｍ及びＮを１つの対角線の終点した
矩形領域に含まれるアドレスを演算する。このアドレス
は、観察モードにおいて最大倍率でビームを走査すると
きに指定されるアドレスに対応する。

【００６７】上の実施例では、図７のごとく拡大された
リファレンスイメージにおいて加工領域の基準点を定め
ているが、この基準点は図６に示すリファレンスイメー
ジそのものにおいて指定することもできる。加工領域の
指定の方法も上記のように２つの基準点を用いるものに
限定されず、加工領域の輪郭をすべて指定することとし
てもよい。また、第２及び第３のイメージにおいて、加
工領域を塗り潰すことにより、該加工領域に含まれるア
ドレスをすべて指定することもできる。

【００６８】上の実施例では、図９の様に画面の内容を
スクロールするとき、リファレンスイメージと第２のイ
メージを合成したものを用いた。実施例の装置によれ
ば、観察されたイメージはその倍率とシフトデータとと
もに保存されるので、３つ以上のイメージであっても同
様に合成し、画面においてその合成イメージをスクロー
ルすることができる。図１１にはシフトデータの異なる
複数の観察イメージが観察の倍率とともに模式的に示さ
れている。図１２にはそれらの合成イメージが示されて
いる。図１２の合成イメージでは、新しく観察したイメ
ージが古いものの上に重ねられている。

【００６９】図１３には他の実施例の加工観察装置が示
されている。図１と同じ要素には同じ参照番号を付しそ
の説明を部分的に省略する。

【００７０】この装置は加工モードにおいて観察モード
と同じビームが用いられることに注目し、加工モードに
おいてもイメージを形成するものである。図１との比較
において、図１３ではメモリ４３が追加されているとと
もに、バスライン（Ｃ）によって加工用の補正回路７１
と制御回路１３５とが連結されていることに注目された
い。

【００７１】この実施例の動作を図１４に示す。図１４
のフローチャートにおいてステップ３１以前は図４と同
じステップが実行される。ステップ１３３では、観察倍
率及び観察領域の原点の指定が要求される。これらの指
定は観察モードと同様にリファレンスイメージを用いて
行われ、メモリ４３−２及び４３−３にそれぞれ保存さ
れる。制御回路１３５は上記倍率と観察領域より、加工
モード観察領域でカバーされる全ての試料上のアドレス
を演算し、それを制御回路の所定の内部メモリに保存す
る（ステップ１３５）。加工時、ビームが照射された試
料上のアドレスからそれぞれ発生した二次電子は検出器
８で補足されて、バッファメモリ３３へ一旦保存され
る。制御回路１３５は、補正回路７１の出力信号を読み
込んで、その信号で指定される試料上のアドレスと内部
メモリに保存した加工モード観察領域のアドレスとを比
較し（ステップ１３７）、両者が同一のときそのバッフ
ァメモリ３３のデータを取り込んで（ステップ１３
９）、イメージメモリ４３−１に書き込む（ステップ１
４１）。これにより、イメージメモリ４３には加工領域
のイメージデータが保存されることとなる。この加工領
域のイメージデータと関連づけて倍率及びシフトデータ
が保存されているので、この加工イメージを他のイメー
ジへ重ね合わせることができる。

【００７２】更には、ステップ１４３に示されるよう
に、観察データを実時間で画面に表示することにより、
加工の推移を観察できるようにすることもできる。図１
５には、加工モード観察データを実時間で表示する表示
画面の例が示されている。図１５の表示画面１５０にお
いて、画面１５１は加工領域の指定画面である。画面１
５７は観察領域を示す。画面１５３を観察の倍率を示
す。画面１５５が加工モードにおいて観察されたイメー
ジを表示する。

【００７３】図１６には他の実施例の加工観察装置が示
されている。図１と同じ要素には同じ参照番号を付しそ
の説明を部分的に省略する。

【００７４】この実施例では、先の実施例のリファレン
スイメージに相当する試料の領域（図６の画面５１−１
に示される領域）をあらかじめ最高の分解能若しくはそ
れに近い分解能で観察し、観察データをメモリ１４０−
１に保存する。このメモリのアドレスは試料のアドレス
に一対一に対応している。メモリ１４０−２にはこの高
い観察倍率が保存され、メモリ１４０−３にはシフトデ
ータとして（０，０）が保存される。イメージメモリ１
４０−１の記憶容量は非常に大きく、その全てのアドレ
スを通常の表示装置の画面の画素のアドレスと一対一に
対応させることはできない。制御回路２３５はイメージ
メモリ１４０−１のデータを圧縮し、フレームメモリ１
９０へ保存する。このフレームメモリのアドレスとイメ
ージメモリ１４０−１のアドレスとは一対ｎに関連づけ
られている。なお、バッファメモリ３３をイメージメモ
リとして使用することもできる。

【００７５】リファレンスイメージとしてこのフレーム
メモリ１９０のデータが画面に表示される。表示の内容
は図６と同じである。

【００７６】加工の基準点を検索するためにリファレン
スイメージにおいて拡大すべき領域が、原点及び倍率に
基づいて先の実施例と同様に指定されると（例えば図６
の点線で囲まれた部分が指定されると）、制御装置２３
５は当該領域に含まれる試料上のアドレス（これはイメ
ージメモリ１４０−１のアドレスに等しい）を演算す
る。そして、そのアドレスにあるデータをイメージメモ
リ１４０−１から読出し、画面に表示する（画面の表示
は図７と同じ）。同様にして図１０の画面が得られる。
これらの図面から加工領域の基準点を指定し、それに基
づいて加工モードを実行できることは図１の実施例と同
様である。

【００７７】この実施例によれば、最初に最高の倍率で
観察を行うため、観察に時間がかかり、また、イメージ
メモリ１４０−１に大きな記憶容量が要求されるが、最
初の観察により得られる情報量が多いので、その応用範
囲が広がる。

【００７８】

【発明の効果】本発明によれば、加工領域の大きさに関
係なく同じように加工領域の位置わせができる。試料上
のプローブで走査可能な範囲内で任意の大きさの加工領
域を常にプローブの走査分解能の精度で設定できるの
で、プローブによる加工の精度が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の加工観察装置の構成を
示す図である。

【図２】本発明の試料上のアドレスとビームとの関係を
示す図である。

【図３】（ａ）は画面の画素のアドレスと試料上のアド
レスとの対応関係を示す図である。（ｂ）は画面の画素
のアドレスと試料上のアドレスとの対応関係を示す図で
ある。（ｃ）は画面の画素のアドレスと試料上のアドレ
スとの対応関係を示す図である。

【図４】本発明の実施例の装置動作のフローチャートを
示す図である。

【図５】本発明の実施例の装置動作のフローチャートを
示す図である。

【図６】リファレンスイメージの表示画面を示す図であ
る。

【図７】リファレンスイメージの部分拡大イメージを示
す図である。

【図８】第２のイメージを示す図である。

【図９】スクロールされた画面内容を示す図である。

【図１０】第３のイメージを示す図である。

【図１１】倍率及びシフトデータの異なる複数のイメー
ジを模式的に示す図である。

【図１２】図１０のイメージデータの合成を示す図であ
る。

【図１３】本発明の第２の実施例の加工観察装置の構成
を示す図である。

【図１４】本発明の第２の実施例の装置動作のフローチ
ャートを示す図である。

【図１５】加工領域をリアルタイムで表示する画面の例
を示す図である。

【図１６】本発明の第３の実施例の加工観察装置の構成
を示す図である。

【符号の説明】

１…加工観察装置本体、４…イオンビーム、５…偏向
系、６…試料、７…ステージ、８…検出器、９…増幅
器、１０…基準マーク、２０…制御装置、２１…スキャ
ン回路、２９…倍率入力装置、３５…制御回路、４０、
４１、４２、４３…メモリ、５０…表示装置、５１…画
面、５０−１…リファレンスイメージ、５１−３、５１
−５…第２のイメージ、５９…マウス、６１…読み取り
装置、６３…アドレス演算装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−167980（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−250097（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−110247（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−101352（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 37/22

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】試料上をプローブで走査しながら該試料か
   ら発生する２次粒子の強度信号から形成された該試料の
   像を画面上に表示し、表示された該試料像上で加工すべ
   き領域の設定を行い、該領域を該プローブで走査するこ
   とにより該試料を加工する走査型プローブ加工観察装置
   において、前記加工すべき領域を含む前記試料の、第１
   の倍率による観察像をリファレンスイメージとして前記
   画面上に表示し、前記画面上における該リファレンスイ
   メージの原点のアドレスを定める手段と，該リファレン
   スイメージを参照して、該リファレンスイメージのうち
   加工すべき第１の部分を該第１の倍率より大きい第２の
   倍率で観察して第１のイメージを前記画面上に形成する
   手段と、該第１のイメージの原点の該リファレンスイメ
   ージの原点に対する第１のシフトデータおよび該第１の
   イメージと該リファレンスイメージの倍率の相違に基づ
   き、該第１のイメージの前記画面上のアドレスに対応す
   る前記試料上のアドレスを求める手段と、該求めたアド
   レスに基づき前記プローブの走査を制御する制御手段と
   を具備してなることを特徴とする走査型プローブ加工観
   察装置。
2. 【請求項２】前記プローブは、収束イオンビームである
   ことを特徴とする請求項１記載の走査型プローブ加工観
   察装置。
3. 【請求項３】前記倍率は、前記プローブのステップ幅に
   対応し、Ｎのｎ乗倍（Ｎは正の整数、ｎは０又は正の整
   数）で表されることを特徴とする請求項１記載の走査型
   プローブ加工観察装置。
4. 【請求項４】請求項１に記載の走査型プローブ加工観察
   装置において、前記倍率は、前記プローブのステップ幅
   に対応し、２のｎ乗倍（ｎは０又は正の整数）あること
   を特徴とする請求項１記載の走査型プローブ加工観察装
   置。
5. 【請求項５】前記第１の倍率と前記第２の倍率の比に基
   づき前記リファレンスイメージを前記第１のイメージと
   同じ大きさに拡大し、前記シフト量に基づき該拡大され
   たリファレンスイメージの該当する部分へ前記第１のイ
   メージを重ね、該重ね合わされたイメージを前記画面上
   でスクロールするイメージ合成手段を設けたことを特徴
   とする請求項１記載の走査型プローブ加工観察装置。
6. 【請求項６】前記制御手段は、さらに、前記リファレン
   スイメージの表示画面において加工すべき第２の部分を
   指定し、該第２の部分の原点と前記リファレンスイメー
   ジの原点とを比較し、両者の第２のシフトデータを保存
   し、該第２の部分につき第３の倍率で観察して得た第３
   のイメージを画面に表示せしめ、該第３のイメージを表
   示する画面上のアドレスに対応する前記試料上のアドレ
   スを，該第３の倍率と前記第１の倍率及び前記第２のシ
   フトデータに基づき演算し、その演算結果に基づき加工
   のために前記プローブを走査させるごとく構成してなる
   ことを特徴とする請求項１記載の走査型プローブ加工観
   察装置。
7. 【請求項７】試料上をプローブで走査しながら該試料か
   ら発生する２次粒子の強度信号から形成された該試料の
   像を画面上に表示し、表示された該試料像上で加工すべ
   き領域の設定を行い、該領域を該プローブで走査するこ
   とにより該試料を加工する走査型プローブ加工観察装置
   において、指定された倍率に応じて前記試料上のアドレ
   スを変化させる手段と、第１の倍率で観察された前記試
   料における任意の領域のイメージをリファレンスイメー
   ジとして前記画面に表示させる手段と、該リファレンス
   イメージを表示する画面上の１のアドレスを第１の原点
   として保存する手段と、該リファレンスイメージの表示
   画面において任意の部分を指定し、該指定された部分の
   原点と該第１の原点とを比較し、両者のシフトデータを
   保存する手段と、該指定された部分につき該第１の倍率
   より大きい第２の倍率で観察して得た第２のイメージを
   画面に表示させる手段と、該第２のイメージを表示する
   画面上のアドレスに対応する前記試料上のアドレスを該
   第１の倍率、該第２の倍率及び該シフトデータに基づき
   演算する演算手段と、該第２のイメージを表示する画面
   で指定された加工領域に対応する前記試料上のアドレス
   を該演算手段で演算し、その演算結果に基づき加工のた
   めに前記プローブを走査させる手段とを有することを特
   徴とする走査型プローブ加工観察装置。
8. 【請求項８】前記プローブは収束イオンビームであり、
   前記倍率は前記プローブのステップの幅に対応し、２の
   ｎ乗倍（ｎは０又は正の整数）であることを特徴とする
   請求項７記載の走査型プローブ加工観察装置。
9. 【請求項９】前記第１の倍率と前記第２の倍率の比に基
   づき、前記リファレンスイメージを前記第２のイメージ
   と同じ大きさに拡大する手段と、前記シフトデータに基
   づき、該拡大されたリファレンスイメージの該当する部
   分へ前記第２のイメージを重ねる手段と、前記重ねたイ
   メージを画面上でスクロールする手段とを備えたイメー
   ジ合成手段を設けてなることを特徴とする請求項７記載
   の走査型プローブ加工観察装置。
10. 【請求項１０】加工すべき領域の全体を含む試料の、第
    １の倍率による観察像をリファレンスイメージとして画
    面上に表示し、該画面上における該リファレンスイメー
    ジの原点のアドレスを定めるステップと、該リファレン
    スイメージを参照して、該リファレンスイメージのうち
    加工すべき第１の部分を該第１の倍率より大きい第２の
    倍率で観察して第１のイメージを前記画面上に形成する
    ステップと、該第１のイメージの原点の該リファレンス
    イメージの原点に対する第１のシフトデータおよび該第
    １のイメージと該リファレンスイメージの倍率の相違に
    基づき、該第１のイメージの該画面上のアドレスに対応
    する該試料上のアドレスを求めるステップと、該求めた
    アドレスに基づき該プローブの走査を制御するステップ
    とを含んでなることを特徴とする走査型プローブ加工観
    察方法。
11. 【請求項１１】一つの画面上において第１のイメージ
    に、該第１のイメージと観察倍率もしくはシフトデータ
    が異なる第２のイメージを合成する走査型プローブ加工
    観察装置において、試料の任意の領域を観察して得た前
    記第１のイメージ、前記第１のイメージの観察倍率及び
    所定の原点から該第１のイメージの原点のシフトを表す
    第１のシフトデータを保存する第１の保存手段と、前記
    試料の第２のイメージ、前記第２のイメージの観察倍率
    及び該所定の原点から該第２のイメージの原点のシフト
    を表す第２のシフトデータを保存する第２の保存手段
    と、該第１のシフトデータと該第２のシフトデータに基
    づき、前記第２のイメージの画素の前記第１のイメージ
    上のアドレスを演算する手段と、該第１のイメージの観
    察倍率と該第２のイメージの観察倍率の比に基づき、該
    第２のイメージの観察倍率を該第１のイメージの観察倍
    率と等しくするために前記第２のイメージを圧縮若しく
    は拡大する手段と、前記第１のイメージにおいて前記第
    ２のイメージの重なる部分のデータをキャンセルし、そ
    の部分へ前記第２のイメージのデータを加えて、前記第
    １と第２のイメージを同時に表示する手段とを有するこ
    とを特徴とする走査型プローブ加工観察装置。
12. 【請求項１２】走査型プローブ加工観察装置の第１のイ
    メージ上に該第１のイメージと観察倍率もしくはシフト
    データが異なる第２のイメージを合成する方法におい
    て、試料の任意の領域を観察して得た前記第１のイメー
    ジ、前記第１のイメージの観察倍率及び所定の原点から
    該第１のイメージの原点のシフトを表す第１のシフトデ
    ータを保存する第１のステップと、前記試料の第２のイ
    メージ、該第２のイメージの観察倍率及び該所定の原点
    から該第２のイメージの原点のシフトを表す第２のシフ
    トデータを保存する第２のステップと、該第１のシフト
    データと該第２のシフトデータに基づき、前記第２のイ
    メージの画素の前記第１のイメージ上のアドレスを演算
    するステップと、該第１のイメージの観察倍率と該第２
    のイメージの観察倍率の比に基づき、該第２のイメージ
    の観察倍率を該第１のイメージの観察倍率と等しくする
    ために前記第２のイメージを圧縮若しくは拡大するステ
    ップと、前記第１のイメージにおいて前記第２のイメー
    ジの重なる部分のデータをキャンセルし、その部分へ前
    記第２のイメージのデータを加えて、前記第１と第２の
    イメージを同時に表示するステップとを有することを特
    徴とする走査型プローブ加工観察方法。
13. 【請求項１３】試料上をプローブで走査しながら該試料
    から発生する２次粒子の強度信号から形成された該試料
    の像を画面上に表示し、表示された該試料像上で加工す
    べき領域の設定を行い、該領域を該プローブで走査する
    ことにより該試料を加工する加工観察装置本体を備えた
    走査型プローブ加工観察装置において、指定された倍率
    又は精度に応じて前記試料上のアドレスを変化させる手
    段と、第１の倍率で前記試料における任意の領域を観察
    したときに得られる信号の全てを前記試料上のアドレス
    と関連付けたデータとして保存する第１のメモリ手段
    と、該第１のメモリ手段のデータのアドレスから前記試
    料上のアドレスを演算する第１の演算手段と、観察した
    領域が表示されるように該第１のメモリのデータを圧縮
    して圧縮イメージを形成しそれを画面に表示する手段
    と、該圧縮イメージの画素のアドレスから該第１のメモ
    リのデータのアドレスを演算する第２の演算手段と、画
    面に表示された圧縮イメージの任意の部分の指定をし、
    該指定された部分につき拡大倍率の指定を許容する手段
    と、該指定された部分に対応する該第１のメモリのデー
    タを該第２の演算手段を用いて参照し、該指定された部
    分を該指定された倍率で拡大して得た拡大イメージを画
    面に表示させる手段と、該拡大イメージの画素のアドレ
    スから該第１のメモリのデータのアドレスを演算する第
    ３の演算手段と、該拡大イメージを表示する画面で指定
    された加工領域に対応する前記試料のアドレスを該第３
    の演算手段及び該第１の演算手段を用いて演算し、その
    演算結果に基づき加工のために前記プローブを走査させ
    る手段とを有し、前記加工観察装置本体を制御する制御
    装置とを有する走査型プローブ加工観察装置。