JP4384275B2 - 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
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Description
【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 Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ 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 Ｉｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）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（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：以下、ＣＶＤ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−ＣＶＤ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ＣＭＰ（＝Ｃｈｅｍｉｃａｌ＆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：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、ＦＩＢ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ＦＩＢ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ＦＩＢ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、ＣＭＰ（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１０１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、１０３ｂ、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１０５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１００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１０９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、１０３ｂ、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ＦＩＢ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ＳＩＭ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２３０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、Ｐｄ、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２１ａ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１００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３１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２２５、パワーを測定するパワーメータ２２６、シャッタ２２７、レーザ光を反射させるダイクロイックミラー２１５、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）１２ａ〜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）、Ａｒ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１２ｂ〜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２５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２１１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１００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。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。
【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３８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、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（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。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。
【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）２０６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ＦＩＢ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ＦＩＢ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ＸＹＺθ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６１が設けられている。この鏡筒６１内には、イオン源６２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１１４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。
【００４１】
次に、コントローラ１２４は、モニタ１１７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１１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１２４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ＦＩＢ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１０３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１００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１１４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、１２ａ〜１２ｄの中心座標を求める。更に、コントローラ１２４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１１７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１００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１３１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２０１、入力手段２０２、モニタ２０３、および記憶装置２０６と、図９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。
【００４７】
以上説明した第１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、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ＦＩＢ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、δｙ１）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、δｙ２）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ＳＩＭ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）（δｘ，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２３０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３８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２０３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。
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。
【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，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ＦＩＢ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１２４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５２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）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１１７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１１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１２４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ＦＩＢ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１０３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。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６７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ＣＰＵ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８３と、ヒータ８５によって加熱されたホットプレート８３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２６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ＣＶＤ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２２７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、微量の金属膜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。
【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（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。
【００７１】
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ＳＥＭ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１００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１００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１００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ＣＭＰ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、ＦＩＢ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ＦＩＢ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…ＳＩＭ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、６４…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、７９…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、１１０…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、２０３…モニタ、２０４…画像処理部（画像メモリ）、２０５…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
【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 Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ 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 Ｉｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）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（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：以下、ＣＶＤ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−ＣＶＤ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ＣＭＰ（＝Ｃｈｅｍｉｃａｌ＆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：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、ＦＩＢ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ＦＩＢ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ＦＩＢ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、ＣＭＰ（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１０１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、１０３ｂ、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１０５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１００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１０９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、１０３ｂ、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ＦＩＢ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ＳＩＭ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２３０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、Ｐｄ、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２１ａ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１００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３１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２２５、パワーを測定するパワーメータ２２６、シャッタ２２７、レーザ光を反射させるダイクロイックミラー２１５、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）１２ａ〜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）、Ａｒ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１２ｂ〜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２５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２１１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１００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。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。
【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３８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、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（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。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。
【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）２０６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ＦＩＢ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ＦＩＢ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ＸＹＺθ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６１が設けられている。この鏡筒６１内には、イオン源６２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１１４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。
【００４１】
次に、コントローラ１２４は、モニタ１１７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１１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１２４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ＦＩＢ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１０３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１００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１１４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、１２ａ〜１２ｄの中心座標を求める。更に、コントローラ１２４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１１７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１００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１３１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２０１、入力手段２０２、モニタ２０３、および記憶装置２０６と、図９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。
【００４７】
以上説明した第１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、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ＦＩＢ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、δｙ１）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、δｙ２）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ＳＩＭ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）（δｘ，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２３０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３８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２０３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。
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。
【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，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ＦＩＢ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１２４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５２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）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１１７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１１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１２４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ＦＩＢ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１０３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。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６７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ＣＰＵ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８３と、ヒータ８５によって加熱されたホットプレート８３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２６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ＣＶＤ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２２７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、微量の金属膜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。
【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（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。
【００７１】
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ＳＥＭ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１００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１００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１００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ＣＭＰ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、ＦＩＢ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ＦＩＢ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…ＳＩＭ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、６４…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、７９…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、１１０…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、２０３…モニタ、２０４…画像処理部（画像メモリ）、２０５…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
Claims (9)
- 試料の最上面に、微量の液状材料を局所塗布して加熱焼成することにより、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。 - 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、微量の液状材料を局所塗布して加熱焼成することにより、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。 - 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。
- 試料の最上面に、微量の液状材料を局所塗布して加熱焼成することにより、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。 - 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し、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。 - 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し、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。 - 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６記載の荷電ビームによる加工システム。
- 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５又は６記載の荷電ビームによる加工システム。
- 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し、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。
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