JPH07201300A - Ｆｉｂ操作用レイアウトオーバーレイ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 ＩＣ等の試料の選択した特徴部の位置を決定
する改良した方法及び装置を提供する。 【構成】 隠されている下側の層の導体を露出させるか
または切断するために装置のパワープレインを介してＦ
ＩＢミリングを行うことは、その隠されている導体と相
対的にＦＩＢ操作を行うための境界を画定するボックス
を正確に位置決めする必要がある。これは、通常、ＦＩ
ＢまたはＳＥＭ画像において見ることの可能な表面情報
（トポロジィまたは電圧コントラスト）を該装置を記述
する格納されているデータから発生したオーバーレイ画
像と整合させることによって実現可能である。見ること
の可能な表面情報と相対的な隠されている導体の位置
は、その格納されているデータから決定する。ＦＩＢ操
作ボックスを正確に位置決めするのに必要な画素分解能
及びオーバーレイ精度を維持しながら、より大きな区域
にわたり整合を可能とするために、画像形成区域は電子
的に正確に偏向される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は荷電粒子ビーム処理技術
に関するものであって、更に詳細には、サンプル即ち試
料の選択した特徴の位置を決定する技術に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】フォーカス型イオンビーム（ＦＩＢ）シ
ステムは、半導体集積回路（ＩＣ）装置の診断及び修復
において使用される。該システムは、導体の上側に存在
する物質をミリングによって除去し該導体を露出させる
か、該導体を切断するか、又は導体を電気的に相互接続
させるために導電性物質を付着させるために使用され
る。該導体が上側に存在する層によって隠されている場
合には、ＦＩＢがミリングを行なうために正確に位置決
めさせることが可能であるようにそれが探し出されねば
ならない。

【０００３】集積回路装置の表面にわたって電子ビーム
又はイオンビームをスキャニングさせ且つ二次帯電粒子
を検知することによってコントラスト画像を得ることが
可能である。トポロジィ即ち地形的なコントラスト又は
電圧コントラストが可視的である画像を発生するため
に、典型的には、検知器信号が使用される。集積回路装
置の表面に関する情報のみが可視的である。然しなが
ら、集積回路装置の表面のコントラスト画像は、ある場
合には、導体の位置を表わす場合があり、例えば、導体
の形状に沿った上側に存在する絶縁層における地形的な
コントラストとして導体の端部が可視的即ち見える場合
がある。

【０００４】ミリングを行なうべき位置が識別される
と、ＦＩＢが位置決めされ且つミリングを開始すべく支
持が与えられる。例えばＩＤＳ７０００ＦＩＢステーシ
ョン（商標）システム（カリフォルニア州サンノゼのシ
ュルンベルジェテクノロジィズ社から入手可能）等のＦ
ＩＢシステムにおいては、コントラスト画像が表示され
且つソフトウエアツールがオペレータがその画像上にＦ
ＩＢ操作ボックスを描くことを可能とする。このＦＩＢ
操作ボックスは、ミリングされるか又はその他の処理が
行なわれるべき領域の境界を画定する。

【０００５】三層又は四層の金属層を有するＩＣ装置は
ますます一般的となっており、五層又はそれ以上の金属
層を有する装置が将来において予測されている。パワー
プレーン即ち電力面はＩＣの大きな区域をカバーするこ
とが可能であり、特に、例えばマイクロプロセサ等の進
化した高度に集積化した論理装置の場合にはそうであ
る。このような「平坦化」した装置の下側に存在する層
は隠されており、埋め込まれた導体を探し出すことを困
難としている。この場合に、該装置のコントラスト画像
は、特定の埋め込まれた導体を探し出す上でほとんど有
用な情報を与えるものではない。どの場所をミリングす
るかを決定することは困難である。何故ならば、表示さ
れた画像の中には見えない装置の特徴と相対的にＦＩＢ
操作ボックスをオペレータが正確に位置決めすることは
できないからである。見ることができる特徴を使用しそ
れらから三角測量を行なうことによって見えない特徴を
探し出すことは厄介であり、不正確であり且つエラーが
発生し易い。

【０００６】ＦＩＢシステムにおけるＦＩＢカラムはＸ
ＹステージによってＩＣ装置と相対的に位置されてい
る。然しながら、該コラムを基準マーク又はその他の公
知の位置から並進運動させる場合に、精密機械的ステー
ジであっても典型的な装置の特徴と相対的にＦＩＢの充
分に正確な位置決めを確保することは不可能である。例
えば干渉計等のエンコーダを具備するような精密機械的
ステージを具備する現在の市販されているシステムは、
最も良い場合においても０．５ミクロンの残留ビーム位
置決めエラーを有しており、より一般的には、１乃至２
ミクロンのエラーを有している。このような制限は軸受
精度及びステージ剛性（アッベエラー）、カラム、ステ
ージ及び真空室剛性、熱膨脹、軸受及びリードスクリュ
ー摩耗、整合エラー、ダイレベル整合に続くビームドリ
フト、等に起因するものである。０．５ミクロンの幅の
埋め込まれている見えない信号導体を切断又は接触させ
るための簡単なＦＩＢ操作は、ＦＩＢ操作ボックスを
０．１ミクロン又はそれ以上の精度で、好適には０．０
５ミクロンの精度で位置決めさせることを必要とする。
０．５ミクロンの位置決めエラーがあると、ＦＩＢミリ
ング操作は埋め込まれている導体を完全にミスする場合
がある。

【０００７】コンピュータ補助設計（ＣＡＤ）データを
使用して見えない導体を探し出すための従来の技術は公
知である。ＣＡＤデータから調整したマスクレイアウト
オーバーレイを集積回路装置のコントラスト画像の上に
重畳させる。該オーバーレイは該コントラスト画像とレ
ジスタ（位置合せ）され、従ってコントラスト画像内に
おいて見ることの可能な集積回路装置の特徴部がレイア
ウトオーバーレイの対応する特徴部と整合される。コン
トラスト画像において見ることの可能な特徴部と相対的
にコントラスト画像内において見ることのできない特徴
部（例えば、導体）の位置はＣＡＤデータから決定され
る。次いで、その隠されている特徴部と相対的にＦＩＢ
操作ボックスを正確に位置決めさせることが可能であ
る。このような技術は、図１Ａ−１Ｂの例に示した如
く、シュルンベルジェ社のＩＤＳ７０００ＦＩＢステー
ション等によって実施することが可能である。

【０００８】図１Ａはある装置の一部のコントラスト画
像ディスプレイ１００を示しており、その中には、導体
１０２，１０４，１０６，１０８，１１０が可視的即ち
見ることができる。図１Ｂはレイアウト画像ディスプレ
イ１５０を示しており、その中において、上側金属層の
導体１６０，１６２，１６４，１６６，１６８と、上側
金属層より下の中間金属層の導体１７０，１７２，１７
３，１７４，１７６，１７８と、中間金属層より下の下
側金属層の導体１８０がコントラストを表わす陰線を付
けて示してある（好適には、ＩＤＳ７０００ＦＩＢステ
ーションシステムにおいてはコントラストカラーで示さ
れる）。図１Ｂのディスプレイにおいて、中間金属層の
導体の部分は、上側金属層の導体の下側を通過する箇所
において隠されている。図１Ｂの導体の輪郭のグラフィ
ックディスプレイが調整され且つ図１Ａのコントラスト
画像グラフィックディスプレイの上に重畳される。図１
Ａのディスプレイ上に重畳された輪郭は、図１Ｂのディ
スプレイにおいて隠されている導体の部分を包含してい
る。即ち、ライン１２０，１２２，１２４，１２６，１
２８は、夫々、上側金属導体１６０，１６２，１６４，
１６６，１６８の輪郭に対応しており、導体１３０，１
３２，１３３，１３４，１３６，１３８は、夫々、導体
１７０，１７２，１７３，１７４，１７６，１７８の輪
郭に対応しており、且つライン１４０は導体１８０の輪
郭に対応している。

【０００９】重畳させたグラフィクディスプレイが、図
１Ａに示した如く、コントラスト画像ディスプレイの見
ることができる導体と整合されると、隠されている導体
１７２及び１７８の位置はレイアウトライン１３２及び
１３８から明らかとなる。レイアウト画像ディスプレイ
１５０を検査すると、導体１７２及び１７８はＦＩＢ操
作ボックス１９０及び１９２によって画定される領域に
おいてミリングを行なうことによって露出させることが
可能であることが分かる。ＦＩＢ操作ボックス１９０及
び１９２は、オペレータによって該画像の上にマークが
付けられ、導体１７２と１７８とを相互接続するために
ＦＩＢの金属付着を行なうべき領域を定義するＦＩＢ操
作ボックス１９４も同じくマークが付けられる。オーバ
ーレイ技術は、例えばＳｈｉｍａｓｅ ｅｔ ａｌ．の
米国特許第４，６８３，３７８号にも記載されている。

【００１０】局所化した視野内において見ることのでき
る装置の特徴部を使用してマスクレイアウトオーバーレ
イを正確にレジスタ（位置合せ）させるために充分なる
独特のトポグラフィ即ち地形的情報をコントラスト画像
が有している場合には、オーバーレイ技術は良好に動作
することが可能である。然しながら、パワープレーン即
ち電力面がますます大型化すると、コントラスト画像は
オーバーレイの位置決めのために有用な表面トポグラフ
ィ即ち地形的構成に関する情報はますます少なくなる。
意図したＦＩＢ操作の近くにおける進化したＩＣの表面
トポグラフィは、しばしば、オーバーレイを所要の精度
でレジスタさせるのには不充分である。例えば、０．１
ミクロンの分解能でＦＩＢ操作ボックスの位置決めを行
なうことを可能とする最小のコントラスト画像画素寸法
は０．１ミクロンである。この場合に、「画素」という
用語は、コントラスト画像を記述する採取されたデータ
の組の個別的な１つの要素のことを意味し、それはコン
トラスト画像がディスプレイ即ち表示されているディス
プレイスクリーンの個別的な１個の要素に対応する場合
も対応しない場合もある。「画素寸法」という用語は、
画像形成される装置の寸法と相対的に、採取したデータ
組の個別的な要素の間隔のことである。０．０１ミクロ
ンの最小画像寸法が好適であり、この場合には、１０個
の画素内においてＦＩＢ操作ボックスを位置決めさせる
ことを可能とし、且つ０．１ミクロン以下の最悪の場合
の整合エラーを確保する。

【００１１】図２（Ａ）及び（Ｂ）は、レジストレーシ
ョン即ち位置合せの精度が、どのようにして画素分解能
及びコントラスト画像の視野（ＦＯＢ）によって制限さ
れるかの１つの例を示している。図２（Ａ）は０．０１
ミクロンの画素寸法を有する５ミクロン×５ミクロンＦ
ＯＢを有する画像部分２００を示している。画像部分２
００は０．５ミクロン幅の導体２０５を包含しており、
その上にＦＩＢ操作ボックス２１０を配置させる。図２
（Ｂ）の拡大図においては、導体２０５は５０個の画素
の幅として示されており、従って０．１ミクロンの最大
許容可能位置決めエラーは１０個の画素と等価である。

【００１２】最大で１，０００×１，０００画素までの
コントラスト画像は今日市販されているＦＩＢシステム
にとって一般的である。それより高い分解能は特に望ま
しいものではない。何故ならば、アップデートされた画
像を採取するのに時間がかかり且つ高分解能ディスプレ
イの入手可能性も制限されているからである。例えば、
０．０１ミクロン画素分解能を有する１ｍｍ×１ｍｍの
視野（ＦＯＢ）を有する単一の画像は、画素当たり２５
６個のグレイレベルに対して１０ギガバイトの格納量を
必要とする。即ち、同等の分解能の単一の１，０００×
１，０００画素画像におけるデータの１０，０００倍で
あり且つ採取するのに１０，０００倍時間がかかる。低
ビーム電流（高空間分解能に対し５ｐＡ乃至５０ｐＡ）
において高分解能の１，０００×１，０００画素画像を
採取するのに１０秒乃至６０プラス秒かかり、従って１
０ギガバイトの単一の画像を採取するのには数時間又は
数日かかることとなる。

【００１３】画素分解能の１，０００倍に制限されてい
る画像寸法で０．０１ミクロン乃至０．１ミクロンの画
素寸法の場合には、その画像のＦＯＢは１０ミクロン×
１０ミクロン乃至１００ミクロン×１００ミクロンの範
囲である。その画像内において見ることの可能な最も近
い表面トポグラフィがＦＩＢ操作ボックスを配置すべき
区域から数百ミクロン離れている場合には、０．１ミク
ロンの整合精度を達成することは不可能である。そのＦ
ＯＢは、その表面トポグラフィと操作ボックス配置区域
とを視野に入れるためには画素分解能を所要の位置決め
精度よりも大きくズームさせねばならない。

【００１４】隠されている導体の問題と同様の問題はエ
イリアシング問題であり、それはランダムアクセスメモ
リ（ＤＲＡＭ及びＳＲＡＭ）等の規則的繰返し構造を有
する装置の場合に存在し、その場合には、アレイの端部
からカウントすることによってのみ個々のセルの正確な
識別を行なうことが可能である。例えば、図３（Ａ）は
規則的な繰返しのＲＡＭセルからなるブロックを有する
ＤＲＡＭチップ３００を示している。図３（Ｂ）は繰返
しのセル３３０−３４６を有する区域３１０内のチップ
３００の一部３２０の簡略化し拡大した状態を示してい
る。ＦＩＢカラムを選択したセル３４２の上に中心位置
決めさせるためにＦＩＢシステムのステージをＸ方向に
移動させる場合に、ステージエラーａがＤＲＡＭセルの
繰返し周期ｐの半分と等しいか又はそれより大きい場合
には、そのセルを一時的に識別することは不可能であ
る。従って、１ミクロン平方のＤＲＡＭセルの場合に
は、ＦＩＢカラムをそのセルに位置決めさせるためには
０．５ミクロンより良好なステージ精度（好適には、
０．２５ミクロンより良好なステージ精度）が必要であ
る。装置の幾何学的形状がますます小さくなるので、選
択した装置の特徴部を正確に探し出すためには改良した
技術が必要である。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の点に
鑑みなされたものであって、上述した如き従来技術の欠
点を解消し、例えばＩＣ等の試料の選択した特徴部の位
置を決定するための改良した方法及び装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、コント
ラスト画像の視野より大きな区域にわたって試料のコン
トラスト画像とオーバーレイ画像とのレジストレーショ
ン即ち位置合せを行なうことが可能であり、その場合に
該試料の選択した特徴部と相対的にＦＩＢ操作ボックス
又はその他のマーカーを正確に位置決めさせるために必
要な画素分解能及びオーバーレイ精度を維持することが
可能である。本発明方法及び装置はＩＣ装置のＦＩＢに
よる修正及び修復を行なうのに特に適している。本発明
の好適実施例によれば、ステージを移動させることなし
に又はＦＩＢの動作条件を変化させることなしに、画像
形成区域を電子的に正確に偏向させることが可能であ
る。本発明に基づく好適な方法では、（ａ）試料の選択
した特徴部の予定した位置を有する領域にわたってビー
ム供給源からのビームを該試料の表面に指向させること
が可能であるようにビーム供給源を試料の表面と相対的
に固定し、（ｂ）前記表面の第一整合区域にわたって前
記ビームをスキャニングし、第一特徴を見ることが可能
であり且つ前記選択した特徴部の予測される位置を排除
している第一コントラスト画像を採取し、（ｃ）前記第
一コントラスト画像を表示し、（ｄ）前記試料の特徴を
記述する格納されているデータから前記第一特徴部の表
示を有する第一オーバーレイ画像を発生し、（ｅ）前記
第一オーバーレイ画像を表示し、（ｆ）前記第一コント
ラスト画像において見ることの可能な前記第一特徴部及
び前記第一オーバーレイ画像内の前記第一特徴部の表示
を第一整合点として使用して前記第一オーバーレイ画像
を前記第一コントラスト画像とレジスタさせ、（ｇ）前
記第一整合点を基準として使用して前記格納されている
データから前記選択された特徴部の位置を決定する、上
記各ステップを有することを特徴としている。

【００１７】

【実施例】本発明方法は、以下に図６を参照して説明す
るように修正したＦＩＢシステムで実施することが可能
である。以下に説明する修正部分を有することのないこ
のようなシステムについては例えばＴａｌｂｏｔ ｅｔ
ａｌ．の米国特許第５，１４０，１６４号に記載され
ている。

【００１８】図４は例えばシュルンベルジェ社のＩＢＳ
７０００ＦＩＢステーションシステム等の従来のＦＩＢ
ステーション４００の主要な構成要素を示した概略図で
ある。このシステムは、ＦＩＢ４１０を発生するための
液体金属イオン源（ＬＭＩＳ）４０４及びイオン光学レ
ンズ４０６及び４０８、ＦＩＢの偏向を制御するための
制御信号に応答する八極子要素４１２、及びＩＣ４１６
又はその他のサンプル即ち試料と相対的にＦＩＢカラム
４０２を位置決めするための制御可能なステージ４１４
を具備するＦＩＢカラム４０２を有している。シンチレ
ータ４２０及び増倍型光電管４２２を具備する検知器４
１８は二次粒子を検知して対応する検知信号を発生し、
該検知信号はアナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）４２
４においてデジタル化される。このデジタル化された検
知信号はサンプルされてコントラスト画像を定義する１
組のデータを発生する。該データはメモリ４２８の画像
メモリ４２６内に格納することが可能であり、及び／又
はディスプレイ装置４３０上においてディスプレイ即ち
表示させることが可能である。システム動作は制御ＣＰ
Ｕ４３２によって制御される。メモリ４２８のＸアドレ
スメモリ部分４３４及びＹアドレスメモリ部分４３６内
に格納されるものとして概略的に示したＸ及びＹ画素ア
ドレス情報は、それぞれ、Ｘ偏向制御デジタル・アナロ
グ変換器（ＤＡＣ）４３８及びＹ偏向制御ＤＡＣ４４０
へ供給される。ＤＡＣ４３８及び４４０は、ＦＩＢ４１
０の偏向制御のために八極子４１２へアナログ制御信号
を供給する。

【００１９】コントラスト画像を採取するためには、Ｆ
ＩＢ４１０が興味のある領域にわたってスキャニングを
行なうことが可能であるようにＩＣ４１６と相対的にＦ
ＩＢカラム４０２を位置決めさせる。その領域にわたっ
てＦＩＢ４１０をスキャニングさせるために八極子４１
２が制御されるので、デジタル化された検知信号がサン
プルされる。採取された画像の分解能は、ＩＣの表面に
わたりＦＩＢ偏向単位当たり採取される検知器信号のサ
ンプル数によって決定される。画像の倍率及びＦＯＢ
は、検知器信号サンプルが採取されるＦＩＢ偏向の限界
によって決定される。

【００２０】図５は本発明に基づいてＦＩＢ操作を実施
する一例を示している。尚、この図面は縮尺通りではな
い。５００は０．５ｍｍ×０．５ｍｍ又はそれ以上のＩ
Ｃ表面の１つの領域の輪郭である。領域５００の中心近
くに一対の埋め込まれた導体５０２及び５０４が存在し
ており、それらは領域５０６のコントラスト画像におい
ては見ることはできない。導体５０４を露出させるか又
は切断するために、ミリングを行なうべき区域の境界を
画定するＦＩＢ操作ボックス５０８を精密に配置させる
ことが望まれる。導体５０２及び５０４は見えないの
で、ＦＩＢ操作ボックス５０８を正確に配置させること
が可能であるためには、ＣＡＤレイアウトオーバーレイ
を使用せねばならない。然しながら、領域５０６のコン
トラスト画像は、コントラスト画像に対してレイアウト
オーバーレイをレジストレーション即ち位置合せするた
めに使用するための見ることの可能な特徴部を与えるも
のではない。

【００２１】更に、領域５００を介して上側金属導体、
例えばそれぞれ領域５１４及び５１６のコントラスト画
像内において見ることの可能なパワーバス５１０及び５
１２が通過している。領域５１６においては、例えば角
部５２０等のアライメント即ち整合点として有用な特徴
部が存在している。ＦＯＢが領域５０６，５１４，５１
６を包含するように拡大されたとすると、正確なレジス
トレーション即ち位置合せのために必要な分解能で画像
を採取するのには余りにも多くの時間とメモリとを必要
とし、そうでなければ充分に精密な画像のレジストレー
ションを確保するためには分解能が低過ぎることとな
る。整合点の間でＦＩＢカラムを移動させるためにステ
ージ４１４を操作することはステージの精度が制限され
ているので許容可能なものではない。

【００２２】本発明の好適実施例によれば、ＦＩＢカラ
ム４０２を移動させるためにステージ４１４を操作する
ことなしに且つＦＩＢの操作条件を変化させることなし
に、ＦＩＢの画像形成区域を電子的にシフトさせること
によってＦＯＢは正確にオフセットされる。このこと
は、所要の精度でＦＩＢ操作ボックスを位置決めさせる
のに必要な画素分解能及びオーバーレイ精度を維持しな
がら、個々のコントラスト画像のＦＯＢよりも一層大き
な区域にわたってマスクレイアウトオーバーレイをコン
トラスト画像とレジストレーション即ち位置合せするこ
とを可能としている。

【００２３】例示的手順 以下の例示的手順の場合には、選択した特徴部の予測さ
れる位置を包含するＦＯＶ内において何等有用な整合情
報が存在しない場合であっても、試料の選択した特徴部
の位置（例えば、ＩＣ装置の埋め込まれた導体、又は繰
返しＲＡＭ構造の特定したセル）を決定することが可能
である。

【００２４】（ａ）試料の選択した特徴部の予測した位
置を包含する領域にわたってビーム供給源からのビーム
を試料の表面に指向させることが可能であるように試料
の表面と相対的にビーム供給源を固定させる。

【００２５】選択した特徴部の表示を見ることが可能な
試料の表示した画像（例えば、レイアウト画像）を参照
することによって選択した特徴部の予測される位置を決
定する。レイアウト画像上の選択した特徴部の表示と相
対的にＦＩＢ操作ボックス５０８又はその他のマークを
位置決めさせることが可能である。

【００２６】ＦＩＢのＤＣオフセットがゼロの状態で選
択した特徴部の予測される位置のほぼ中央にＦＩＢ４１
０が位置決めされるようにカラム４０２を位置決めさ
せ、従って軸からずれた光学レンズ収差の影響を最小と
するためにＦＩＢの光軸上又はその近くで最終的なＦＩ
Ｂ操作を実行することを確保する。従って、ＦＩＢ操作
ボックス５０８を配置すべき領域５０６にわたってスキ
ャニングを行なう場合に、ＦＩＢ４１０はカラム４０２
の光軸とほぼ整合される。この粗い位置決め動作は、ス
テージ４１４を操作し且つ例えば試料の角部等の既知の
位置からのＸＹ変位をカウントすることによって実施す
ることが可能である。このＸＹ変位は、レイアウト画像
又は試料の特徴を記述するその他の格納されているデー
タから決定される。位置決めがされると、操作からのス
テージの不正確の不確定性を取除くために固定される。

【００２７】（ｂ）該表面の第一整合区域（５１４）に
わたってビームをスキャニングさせ、第一特徴部（５１
８）を見ることが可能であり且つ選択した特徴部の予測
される位置を排除した第一コントラスト画像を採取す
る。

【００２８】整合区域を識別するために、好適には、Ｆ
ＩＢ画像ＦＯＶは、ズームアウトされて、オーバーレイ
整合のために有用な見ることのできる表面特徴部を有す
る１つ又はそれ以上の区域を有する低倍率低分解能画像
を獲得する。例えば、正確なオーバーレイレジストレー
ションを達成するのには低過ぎるが導体５１０及び５１
２を可視的に探し出すのに充分高い分解能で整合区域５
００をカバーする画像を得るためにＦＩＢ倍率が低下さ
れる。整合点を選択するための基準としてレイアウト画
像ディスプレイを使用することが可能である。選択され
る整合区域は、好適には、ＦＩＢ操作区域に可及的に近
いものであり且つ互いに可及的に離れたものである。例
えば、領域５００の反対側の角部にある領域５１４及び
５２０は、整合点として使用するのに適した見ることの
できるトポグラフィ即ち地形的特徴を有するものとして
識別されている。

【００２９】整合区域を選択した後に、ＦＩＢ画像のＦ
ＯＶをズームインして高倍率高分解能画像を獲得し、Ｆ
ＩＢスキャン区域を第一整合区域へシフトさせ、且つ第
一整合区域のコントラスト画像を採取する。例えば、領
域５１４の寸法の画像区域をカバーするために倍率を低
下させ、且つＦＩＢスキャン区域を領域５０６から領域
５１４へシフトさせて領域５１４のコントラスト画像を
採取する。

【００３０】（ｃ）第一コントラスト画像（例えば、区
域５１４のもの）を表示する。

【００３１】（ｄ）試料の特徴部を記述する格納されて
いるデータから、第一特徴部の表示を包含する第一オー
バーレイ画像を発生させる。

【００３２】格納されているデータは、図１Ｂに示した
タイプの又は図１Ａにおいてオーバーレイさせて示した
タイプのレイアウト画像が発生されるＣＡＤレイアウト
データとすることが可能である。この格納されているデ
ータは、例えばＳＥＭトポロジィコントラスト画像又は
ＳＥＭ電圧コントラスト画像、又は光学的画像を画定す
るデータ等の試料の特徴部を記述する任意のタイプのデ
ータとすることが可能である。

【００３３】（ｅ）第一オーバーレイ画像（例えば、Ｃ
ＡＤレイアウト画像）を表示させる。

【００３４】このオーバーレイ画像は、コントラスト画
像（例えば図１Ａにおけるもの）上に重畳して又はコン
トラスト画像（図１Ｂにおけるもの）に隣接して表示さ
せることが可能であり、又は、これらのオーバーレイ画
像及びコントラスト画像は相次いで表示させることが可
能である。

【００３５】（ｆ）第一オーバーレイ画像における第一
特徴部の表示及び第一コントラスト画像において見るこ
との可能な第一特徴部を第一整合点として使用して第一
オーバーレイ画像を第一コントラスト画像とレジスタ、
即ち位置合せさせる。

【００３６】典型的には、整合点として使用すべき特徴
部は整合区域のコントラスト画像内において選択され、
対応する特徴部はオーバーレイ画像内において選択さ
れ、且つ該画像の各々の座標における整合点を識別する
データが格納される。例えば、領域５１４のコントラス
ト画像において及び領域５１４のＣＡＤレイアウト画像
において、点５１８が選択され、且つ識別データが格納
される。その識別データは、例えば、コントラスト画像
及びＣＡＤレイアウト画像の各々に対するレジスタされ
た整合点のＸＹ座標、又はそれらの画像の相対的な整合
を記述するベクトルを有することが可能であり、又はそ
の他の適当な整合データが格納される。これらの画像
は、例えば図１Ａにおける如く、互いに重畳して表示さ
れる場合に、互いに位置合せさせた状態で表示させるこ
とが可能であるが、これら２つの画像の各々に対して整
合点の位置が既知である限り、このような態様で表示さ
せることが必要ではない。

【００３７】（ｇ）第一整合点を基準として使用して格
納されているデータから選択した特徴部の位置を決定す
る。

【００３８】オーバーレイ座標系における選択した特徴
部の及び整合点の座標は、試料を記述する格納されてい
るデータから既知である。コントラスト画像の座標系
（例えば、コントラスト画像を採取するためにＦＩＢを
偏向させるために使用される座標系）における整合点の
位置は既知である。従って、選択した特徴部の位置は、
整合点を基準として使用して格納されているデータから
容易に決定することが可能である。

【００３９】例えば、ＩＣのＣＡＤレイアウト記述の座
標系において及び領域５１４のコントラスト画像の座標
系において整合点５１８の位置が既知であると、ＦＩＢ
操作ボックス５０８を配置させるべき箇所である例えば
導体５０４等の特徴部の位置は、ＩＣのＣＡＤレイアウ
ト記述から決定することが可能である。

【００４０】試料表面がＦＩＢカラム４０２の光軸に対
して直交しており且つレイアウト画像とのコントラスト
画像の正確な回転方向の整合が既に得られている場合で
あって且つ画像倍率が正確に較正されている場合には、
単一の整合区域（単一点整合）で充分である。試料表面
がＦＩＢカラム４０２の光軸に対して直交している場合
には、２つの整合区域（二点整合）で充分である。３つ
の整合区域（三点整合）の場合には、カラム４０２の光
軸に対して傾斜されている試料表面を補正することを可
能とする。選択した整合点を使用して画素対画素の画像
の整合を行なわせる技術は従来公知である。例えば、こ
の点に関してはＦｌｉｎｏｉｓ ｅｔａｌ．の米国特許
第５，０５４，０９７号を参照するとよい。倍率は、既
知の寸法をスタンダートとして使用して較正することが
可能であり、又、多点整合の場合には、レイアウト画像
を基準として使用して較正することが可能である。多点
整合は、更に、例えば、試料の静電気及び／又は磁界に
よって発生される不所望のビーム偏向等の一般的なエラ
ー発生源を検証し且つ補正するために使用することが可
能である。

【００４１】第二整合点が必要とされる場合には、ビー
ムを第二整合区域にわたってスキャニングさせ、第二特
徴部が可視的即ち見ることができ且つ選択した特徴部の
予測される位置を排除する第二コントラスト画像を採取
する。例えば、ＦＩＢスキャン区域を領域５１４から領
域５１６へシフトさせ且つ領域５１６のコントラスト画
像を採取する。この第二コントラスト画像を表示させ
る。第二特徴部の表示を包含する第二オーバーレイ画像
を発生し、その第二オーバーレイ画像を表示させる。第
二コントラスト画像において見ることの可能な第二特徴
部及び第二オーバーレイ画像における第二特徴部の表示
を第二整合点として使用して、第二オーバーレイ画像を
第二コントラスト画像とレジスタ即ち位置合せさせる。
例えば、領域５１６における点５２０をＣＡＤレイアウ
ト表示上の対応する点と整合させる。この手順を、必要
な場合には、第三整合点のために繰返し実施することが
可能である。選択した特徴部の位置は、第一及び第二
（又は、第一、第二及び第三）整合点を基準として使用
して格納されているデータから決定される。

【００４２】選択した特徴部の位置が決定されると、Ｆ
ＩＢ操作を開始させるために、ＦＩＢスキャン区域をＦ
ＩＢ操作区域上のほぼ中心の位置へシフトさせることが
可能である。ＦＩＢ操作区域のコントラスト画像は、オ
プションとして採取することが可能であるが、その区域
の画像を採取するか又は表示することなしに、ＦＩＢ操
作を開始するために単にＦＩＢをシフトさせることが可
能である。例えば、ＦＩＢ操作ボックス５０８を埋め込
まれている導体５０４の上側へ配置させるべき位置にほ
ぼ中心位置決めさせて、ＦＩＢスキャン区域を領域５０
６のＦＯＶをカバーするためにシフトさせる。ＦＩＢ操
作区域のオーバーレイ画像は、該区域のコントラスト画
像上に重畳させ、且つ格納されている整合点データを使
用して該区域のコントラスト画像とレジスタさせること
が可能である（図１Ａにおける如く）。従って、オーバ
ーレイ画像上にマークが付けられたＦＩＢ操作ボックス
は、ＦＩＢ操作区域のコントラスト画像上に正確に位置
決めされる。例えば、整合点５１８及び５２０に対する
格納されているデータを使用して、導体５０２及び５０
４を示すオーバーレイが領域５０６のコントラスト画像
とレジスタされる。従って、ＦＩＢ操作ボックス５０８
は、領域５０６の表示において導体５０４上に正確に位
置決めされる。

【００４３】当業者にとって明らかな如く、ＦＩＢカラ
ムの操作条件は、ビームを著しくオフセットさせること
があるような態様で変化させるものであってはならな
い。このことは、通常は、ビーム電流を変化させないこ
とを意味する。必要な場合には、ＩＣの表面上にＦＩＢ
操作区域のマークを付けるために、ＦＩＢ操作（例え
ば、ＦＩＢミリング操作）を画像形成電流で開始させる
ことが可能である。ミリングを行なうのに好適な一層高
いＦＩＢ電流において採取されるコントラスト画像にお
いて見ることが可能であるように表面が充分にマークが
付けられている場合には、ＦＩＢ電流が増加される。Ｆ
ＩＢ電流を増加させる場合にビームオフセットを発生さ
せる場合には、コントラスト画像が出現してＦＩＢ操作
ボックスと相対的にシフトする。従って、ＦＩＢ電流変
化に起因する画像シフトを補正するために、ＦＩＢ操作
ボックスは見ることの可能なミリングされた区域とレジ
スタ即ち位置合せさせることが可能である。

【００４４】ＦＩＢシステム典型例 本発明に基づくＦＩＢシステムの変形例の場合には、Ｆ
ＩＢ操作ボックスを０．１ミクロン未満で位置決めさせ
るのに充分な画素分解能及び全体的な精度を維持しなが
ら、典型的な１，０００×１，０００画素画像よりも著
しく大きな区域にわたって整合を行なうために正確に画
像形成区域をシフトすることを可能とする。

【００４５】例えば、図６は本発明に基づいて変形され
た図４のＦＩＢシステムの概略図である。図４及び６に
おいて、同一の構成要素には同一の参照番号を付してあ
る。制御ＣＰＵがバス６０２を介してデジタルシフト制
御信号をＸ偏向ＤＡＣ６０４及びＹ偏向ＤＡＣ６０６へ
供給する。ＤＡＣ６０４はアナログＸオフセット信号を
加算用接続部６０８へ供給し、そこではＸオフセット信
号がＤＡＣ４３８からのＸ偏向スキャン波形と加算され
る。この加算されたＸ軸信号は、バッファ６１０を介し
て、八極子要素４１２のＸ軸制御入力ライン６１２へ供
給される。ＤＡＣ６０６は、アナログＹオフセット信号
を、加算用接続部６１４へ供給し、そこにおいて、Ｙオ
フセット信号はＤＡＣ４４０からのＹ偏向スキャン波形
と加算される。この加算されたＹ軸信号は、バッファ６
１６を介して、八極子要素４１２のＸ軸制御入力ライン
６１８へ供給される。

【００４６】制御ＣＰＵ４３２から適宜のＸオフセット
及びＹオフセット信号を供給することによって、機械的
なステージ４１４を動作させることなしに又ＦＩＢ４１
０の動作パラメータを変化させることなしに、ＦＩＢス
キャン区域を１つの領域から別の領域へシフトさせるこ
とが可能である。その結果ＦＩＢスキャン区域の正確な
電子的シフト動作が得られ、それはＦＩＢのスキャン限
界内において任意に導入され又は変化させることが可能
である。例えば、図５におけるＦＩＢスキャン区域は、
制御ＣＰＵ４３２からＤＡＣ６０４及びＤＡＣ６０６へ
供給されるＸオフセット及びＹオフセット値を単に変化
させることによって領域５０６，５１４，５１６の間で
容易にシフトさせることが可能である。例えば０．１ミ
クロンの全体的な精度で整合点を選択することが所望さ
れ且つ０．１ミクロン当たり５個の画素とするために
０．０２ミクロンの画像分解能（画素寸法）が使用され
ると仮定すると、１ｍｍ×１ｍｍの大きさの領域５００
に対して必要とされるリニアな分解能は１０００ミクロ
ン／０．０２ミクロン＝５００，０００＜２¹⁶である。
ＤＡＣ６０４及びＤＡＣ６０６は、直線性エラーが１ビ
ット未満の現在入手可能な１６ビット装置とすることが
可能である。今日の市販されているシステムの場合、Ｘ
及びＹ方向の各々において０．２５ｍｍのビーム偏向が
典型的であり、それは０．５ｍｍ×０．５ｍｍのＦＯＶ
を与える。一般的に、所望の精度の約１／５乃至１／１
０の分解能が好適である。

【００４７】当業者にとって明らかな如く、図６のハー
ドウエアの変形例は、ＦＩＢスキャン区域のオフセット
を実現する単なる１つの態様に過ぎない。この結果を得
るために図４のシステムを別の態様でハードウエアを変
形させることが可能であり、例えばＤＡＣ４３８及び４
４０を必要なＸ及びＹ偏向範囲を取扱うことが可能な高
分解能回路で実現することが可能である。Ｘアドレスメ
モリ４３４及びＹアドレスメモリ４３６内に格納されて
いるスキャン偏向アドレスはＣＰＵ４３２の制御下で確
立されるので、それらは、適用されるオフセットの量任
意にインクリメント又はデクリメントさせることが可能
である。

【００４８】大きなビーム偏向に対するエラー源 図７は例えば領域５０６から領域５１４又は領域５１６
へスキャン区域をシフトする場合に発生するようなＦＩ
Ｂ４１０の大きな偏向に対する潜在的なエラー発生源を
示している。ビームは対物焦点レンズ４０８を介して通
過し、八極子要素４１２によって偏向され、且つ試料Ｉ
Ｃ４１６上に入射する前に、カラムノーズコーン７０２
を介してＦＩＢカラム４０２から出る。説明の便宜上、
ＦＩＢは７０４においては偏向されていないように示し
てあり且つ７０６において偏向されている状態を示して
ある。八極子４１２からＩＣ４１６への距離が４０ｍｍ
であり且つ偏向角度７１０が０．０１２５ラジアンであ
る場合には、ＩＣ４１６の表面にわたってのビーム偏向
は１．０ｍｍ直径のスキャン区域をカバーする。これら
の仮定の下において、ビームが偏向される場合の八極子
４１２からＩＣ４１６への作業距離の変化は３ミクロン
未満である。１００ミクロンの程度の典型的な焦点深度
と比較して、この作業距離の変化は著しくビームの焦点
をずらせる影響を与えるものではない。この例における
幾何学的なエラーは０．０４ミクロン（０．０１％未
満）未満であると予測され且つ補正可能なものと予測さ
れる。与えられたシステムにおいて実際に遭遇するエラ
ーはシステム設計ファクタに依存する。

【００４９】画像アスペクト比の適応 思い起こされるように、採取された画像の分解能は、ビ
ーム偏向あたりに取られた検知器信号サンプルの数によ
って決定される。画像倍率は、サンプルが取られたビー
ム偏向の範囲によって決定される。画像のアスペクト比
は、独立的にＸ軸及びＹ軸スキャニング限界及びサンプ
リング周波数を設定することによって選択することが可
能である。図８（Ａ）及び（Ｂ）は画像アスペクト比を
ＩＣのトポロジィに対して適応させる１つの例を示して
いる。整合区域アスペクト比を見ることの可能なトポグ
ラフィへ適用させることによって、１つの軸において整
合精度を増加させ且つその軸における位置決め精度を対
応して増加させることを可能とする。コントラスト画像
を採取するのに必要な時間及びデータ格納領域は、画像
レジストレーション精度を犠牲にすることなしに減少さ
れる。

【００５０】図８（Ａ）は一連の１００ミクロン幅の並
列なパワーバス８０２，８０４，８０６，８０８，８１
０，８１２を有するＩＣ８００の一部を示している。ボ
ックスは、レイアウト画像をコントラスト画像と整合さ
せるべきＩＣ８００の矩形状の領域８１４のアウトライ
ンである。図８（Ｂ）は領域８１４の拡大図を示してお
り、それは約１５：１のアスペクト比を有しており、即
ち約１５０ミクロンのＹ軸寸法８２０と約１０ミクロン
のＸ軸寸法８２２とをカバーしている。上側金属層パワ
ーバス８０４及び８０６の一部がＸ方向において領域８
１４を通過している。又、互いに０．５ミクロン離隔さ
れている埋め込まれた金属層の０．５ミクロン幅の導体
８２０，８２２，８２４，８２６がＹ方向において領域
８１４を通過している。この例について説明するため
に、ＦＩＢミリングによって導体８２６を露出させるか
又は切断するためにＦＩＢ操作ボックス８３０を配置さ
せるものとする。

【００５１】パワーバス８０４と８０６との間の間隔が
広いのでＹ方向において１０ミクロンのＦＩＢ操作ボッ
クス８３０を配置する上でのエラーは許容可能である
が、幅狭の隠されている導体８２４と８２６との間の狭
い間隔は、Ｘ方向において０．１ミクロンの最大の許容
可能な配置エラーを支配する。この例においては、領域
８１４上でのＹ方向における配置エラーの各１％は１．
５ミクロンに対応しており、一方領域８１４上でのＸ方
向における配置エラーの各１％は０．１ミクロンに対応
しているに過ぎない。導体８２０−８２６はコントラス
ト画像中においては見ることはできないので、ＦＩＢス
キャン区域は、パワーバス８０４及び８０６を見ること
が可能であり且つレイアウトオーバーレイ画像のレジス
トレーションのために使用することが可能である整合領
域８４０及び８４２へオフセットさせることが可能であ
る。次いで、ＦＩＢスキャン区域は見ることが可能なト
ポロジィ即ち地形的情報を有することのないコントラス
ト画像を発生させるためにＦＩＢ操作ボックス８３０を
配置させるべき位置上でほぼ中心に位置されるように、
シフトさせることが可能である。レジスタさせたレイア
ウトオーバーレイ画像を使用して、Ｘ軸に沿って０．１
ミクロンの最大エラーでもってＦＩＢ操作ボックス８３
０を導体８２６上に配置させることが可能である。本発
明に基づいて画像を整合させることにより、画像のレジ
ストレーションにおいて使用する地形的な情報が全く存
在しない領域においても、ＦＩＢ操作を埋め込まれてい
る特徴部と相対的に正確に位置決めさせることが可能で
ある。

【００５２】画像のアスペクト比を変化させることは、
非常に大きなＦＯＶの場合の実施上の懸念事項である時
間に関してのビームドリフトを補正するために使用する
ことが可能である。アスペクト比を変化させることは、
前にレジスタさせたコンタクト画像とレイアウト画像と
の間の不所望のシフトがビームドリフトによって導入さ
れたことを認識する場合に使用するために画像内により
多くの地形的情報（それはＦＩＢ操作ボックスの近くに
おいては充分なものでない場合がある）を持ち込むこと
が可能である。

【００５３】ＩＣの層と層との間のレジストレーション
エラー補正 ＩＣの製造過程における複数の層のレジストレーション
即ち位置合せは、完全には正確なものではないステッパ
によって行なわれる。ＩＣがより多くの層を有すると、
半導体装置が製造される場合により多くのエラーが蓄積
される。従って、ＩＣの層と層との間の不可避的なオフ
セットは、ＣＡＤレイアウトオーバーレイと実際のＩＣ
装置との間で差異を発生し、その差異は、例えば、ＦＩ
Ｂ操作ボックスをもっと下側の層に対して配置させるこ
とが可能であるようにコントラスト画像において見るこ
との可能な上側の層のトポロジィをレイアウトオーバー
レイに対してレジスタ即ち位置合せさせる場合には、著
しいものとなる場合がある。下側の層の特徴部と相対的
に大きな特徴部を有する上側金属上の厚いパワープレー
ン即ち電力面は、これらのレジストレーションエラーを
悪化させる。従って、上側の層の特徴部は、下側の導体
に対する基準マークとして常に信用できるものではな
い。

【００５４】このようなレジストレーションエラーは、
ダイ毎に又はウエハ毎に、ＩＣのデバッグを開始するた
めに、層のオフセットを特性づけることによって補償す
ることが可能である。各ダイ又はウエハに対するオフセ
ットベクトルをルックアップテーブル内に格納する。こ
の格納したベクトルは、特定のダイ又はウエハにとって
独特の差別的な層のオフセットで表示されるカスタム化
したＣＡＤレイアウトを用意するために検索し且つ使用
することが可能である。ＩＣのコントラスト画像に対し
てレイアウトオーバーレイをレジスタ即ち位置合せする
場合に、そのＩＣに対して適用可能な格納されているベ
クトルを検索し且つ使用して、レジストレーションのた
めに使用されるトポロジィ即ち地形的情報を与える層
と、ＦＩＢ操作を実施すべき埋め込まれている層との間
の実際の層オフセットを補償する。他のタイプのオーバーレイ画像 前述した説明は例えばレイアウト画像等のＣＡＤデータ
から発生されたオーバーレイ画像を参照しているが、付
加的に又はレイアウト画像の代わりにその他のタイプの
オーバーレイ画像も有用である。例えば、ＦＩＢコント
ラスト画像においては見ることができないか又は探し出
すことが困難な特徴部は、ＳＥＭ電圧コントラスト画像
において又は光学的画像において見ることが可能な場合
がある。誘電体層の下側に横たわる導体はＳＥＭ画像に
おいてコントラスト電圧領域として表われることが可能
である。ＩＣ誘電体層は透明であるから、誘電体層の下
側に存在する導体はＦＩＢコントラスト画像においては
見ることができない場合であっても、光学的画像中にお
いては見ることが可能な場合がある。ＳＥＭ又は光学的
画像においても見ることの可能なＦＩＢコントラスト画
像において見ることが可能な表面トポロジィは、ＦＩＢ
画像をＳＥＭ画像又は光学的画像とレジスタ即ち位置合
せするために使用することの可能な整合点を与える。こ
れらの画像が位置合せされると、例えばＳＥＭ画像又は
光学的画像を画定するデータから、試料の選択した特徴
の位置を決定することが可能である。

【００５５】個別的なＳＥＭ画像又は光学的画像のＦＯ
Ｖは、ある場合においては、面積の大きなオーバーレイ
画像として使用するのには小さすぎる場合がある。その
場合には、複数個の面積の小さな画像を貼合わせて１つ
の面積の大きなオーバーレイ画像を形成することが可能
である。図９は複数個の面積の小さな画像を貼合わせる
ことによって構成した１つの面積の大きなオーバーレイ
画像９００を示している。この例においては、ＦＩＢ操
作区域５０６は面積の小さな光学的画像９０６に対応し
ており、整合区域５１４は面積の小さな光学的画像９１
４に対応しており、且つ整合区域５１６は面積の小さな
光学的画像９１６に対応している。勿論、貼合わせた面
積の小さな画像は正確に整合されねばならない。貼合わ
せは自動貼合わせルーチンを使用して実施することが可
能であるが、このようなルーチンは必ずしも必要なもの
ではない。面積の小さな画像の倍率が正確に知られてい
ることが望ましい。そうでない場合には、２つ以上の整
合点を使用して、面積の大きなオーバーレイをＦＩＢ画
像でキャリブレート即ち較正することが可能である。面
積の小さな画像の倍率が正確に知られているか又は較正
されており、且つ面積の小さな画像の相対的な位置が正
確に知られている場合には、整合区域５１４及び５１６
及びＦＩＢ操作領域５０６をカバーする面積の小さな画
像のみが必要であるに過ぎない。従って、オーバーレイ
情報を採取するための時間は、面積の小さな画像９１
４，９１６，９０６を採取するのに必要なものに減少さ
れる。

【００５６】「コントラスト画像」という用語は、ＦＩ
Ｂの助けを借りて発生した画像のみならず、サンプル即
ち試料の特徴部を見分けることが可能であり、且つ画像
レジストレーション即ち位置合せのために使用すること
の可能な任意の画像のことを意味するものである。この
ような画像としては、地形的コントラスト又は電圧コン
トラスト又は同様のものとして特徴部を表わす、ＦＩＢ
画像、ＳＥＭ画像、レーザー画像、光学的画像、二次イ
オン画像及び二次電子画像等がある。

【００５７】上述した説明は、特に、ミリング操作のた
めにＦＩＢを使用する場合についてのものであるが、本
発明は、その場合にのみ限定されるべきものではなく、
例えば絶縁性物質又は導電性物質の化学的に援助したイ
オンビームエッチング（ＣＡＩＢＥ）及び化学的に援助
したイオンビーム付着等のその他のＦＩＢ操作、及び化
学的な向上を伴うか又は伴うことのない電子ビーム、原
子ビーム、分子ビーム、又はレーザービーム等のその他
のタイプのビームを使用する操作も包含するものであ
る。これらのビームの組合せを使用することも可能であ
り、例えば、電子ビームでプローブ動作を行なうために
導体を露出させることによってＩＣを準備させるために
ＦＩＢを使用することが可能である。導体が非導体層の
下側に埋め込まれている位置においてその導体上の電圧
測定を行なうために電子ビームプローブを使用すること
が知られており、本発明技術は、埋め込まれている導体
と相対的に電子ビームプローブを正確に位置決めさせる
ために使用することが可能である。ＩＣの静電気及び／
又は磁界によって発生される不所望の電子ビーム偏向を
補正するための公知の技術は、市販されている従来の電
子ビームシステムにおいて使用されている。

【００５８】以上、本発明の具体的実施の態様について
詳細に説明したが、本発明は、これら具体例にのみ限定
されるべきものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱す
ることなしに種々の変形が可能であることは勿論であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１Ａ】 ビーム位置決めにおける従来のＣＡＤレイ
アウトオーバーレイ方法を示した概略図。

【図１Ｂ】 ビーム位置決めにおける従来のＣＡＤレイ
アウトオーバーレイ方法を示した概略図。

【図２】 （Ａ）及び（Ｂ）は従来のＣＡＤレイアウト
オーバーレイ方法の限界を説明するための概略図。

【図３】 （Ａ）及び（Ｂ）は繰返し構造を有する装置
における従来のステージ精度エーリアシング問題を説明
するための概略図。

【図４】 従来のＦＩＢシステムを示した概略図。

【図５】 本発明に基づく面積の大きなレイアウトオー
バーレイレジストレーション方法を示した概略図。

【図６】 本発明に基づくビーム偏向制御回路を有する
ＦＩＢシステムを示した概略図。

【図７】 ＦＩＢの大きな偏向の場合の潜在的なエラー
発生源を説明するための概略図。

【図８】 （Ａ）及び（Ｂ）は本発明に基づいて可視的
なトポグラフィに対する画像アスペクト比の適用を示し
た概略図。

【図９】 本発明に基づいて面積の大きなオーバーレイ
画像を発生するために複数個の画像を貼合わせる状態を
示した概略図。

【符号の説明】

４０２ ＦＩＢカラム ４１０ ＦＩＢ ４１４ ステージ ４１６ ＩＣ（試料） ４２６ 画像メモリ ４２８ メモリ ４３０ ディスプレイ装置 ４３２ 制御ＣＰＵ ５０２，５０４ 埋込導体 ５０６ コントラスト画像領域 ５０８ ＦＩＢ操作ボックス ５１０，５１２ パワーバス ５１４，５１６ コントラスト画像領域 ５１８，５２０ 角部（整合点）

フロントページの続き (72)発明者 ダグラス マスナゲッティ アメリカ合衆国， カリフォルニア 95115， サン ノゼ， ドライスデール ドライブ 5641

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 試料の選択した特徴の位置を決定する方
   法において、 （ａ）前記試料の選択した特徴（５０４）の予測した位
   置を包含する領域（５０６）にわたってビーム供給源
   （４０２）からのビーム（４１０）を試料（４１６）の
   表面へ指向させることが可能であるように前記試料の表
   面と相対的に前記ビーム供給源を固定し、 （ｂ）前記表面の第一整合区域（５１４）にわたって前
   記ビームをスキャニングして、第一特徴（５１８）が可
   視的であり且つ前記選択した特徴の選択した位置を排除
   する第一コントラスト画像を採取し、 （ｃ）前記第一コントラスト画像を表示し、 （ｄ）前記試料の特徴を記述する格納されているデータ
   から、前記第一特徴の表示を有する第一オーバーレイ画
   像を発生し、 （ｅ）前記第一オーバーレイ画像を表示し、 （ｆ）前記第一コントラスト画像内において可視的な前
   記第一特徴及び前記第一オーバーレイ画像内の前記第一
   特徴の表示を第一整合点として使用して前記第一オーバ
   ーレイ画像を前記第一コントラスト画像とレジスタさ
   せ、 （ｇ）前記第一整合点を基準として使用して前記格納さ
   れているデータから前記選択した特徴の位置を決定す
   る、 上記各ステップを有することを特徴とする方法。
2. 【請求項２】 請求項１において、更に、上記ステップ
   （ｇ）の前に、 （ｈ）前記表面の第二整合区域（５１６）にわたって前
   記ビームをスキャニングして、第二特徴（５２０）が可
   視的であり且つ前記選択した特徴の予測される位置を排
   除する第二コントラスト画像を採取し、 （ｉ）前記第二コントラスト画像を表示し、 （ｊ）前記第二特徴の表示を有する第二オーバーレイ画
   像を前記格納されているデータから発生させ、 （ｋ）前記第二オーバーレイ画像を表示し、 （ｌ）前記第二コントラスト画像において可視的な前記
   第二特徴及び前記第二オーバーレイ画像における前記第
   二特徴の表示を第二整合点として使用して前記第二オー
   バーレイ画像を前記第二コントラスト画像とレジスタさ
   せる、 上記各ステップを有しており、ステップ（ｇ）が前記第
   一整合点及び前記第二整合点を基準として使用して前記
   格納されているデータから前記選択した特徴の位置を決
   定することを特徴とする方法。
3. 【請求項３】 請求項２において、更に、上記ステップ
   （ｇ）の前に、 （ｍ）前記表面の第三整合区域にわたって前記ビームを
   スキャニングして、第三特徴が可視的であり且つ前記選
   択した特徴の予測された位置を排除する第三コントラス
   ト画像を採取し、 （ｎ）前記第三コントラスト画像を表示し、 （ｏ）前記第三特徴の表示を有する第三オーバーレイ画
   像を前記格納されているデータから発生し、 （ｐ）前記第三オーバーレイ画像を表示し、 （ｑ）前記第三コントラスト画像において可視的な前記
   第三特徴及び前記オーバーレイ画像における前記第三特
   徴の表示を第三整合点として使用して前記第三オーバー
   レイ画像を前記第三コントラスト画像とレジスタさせ
   る、 上記各ステップを有しており、ステップ（ｇ）が前記第
   一整合点及び前記第二整合点及び前記第三整合点を基準
   として使用して前記格納されているデータから前記選択
   した特徴の位置を決定することを特徴とする方法。
4. 【請求項４】 請求項１において、ステップ（ｂ）が所
   定の精度で前記第一オーバーレイ画像を前記第一コント
   ラスト画像とレジスタさせるのに充分な分解能で前記第
   一コントラスト画像を採取することを特徴とする方法。
5. 【請求項５】 請求項４において、更に、ステップ
   （ｂ）の前に、低分解能で前記領域（５０６）及び前記
   第一整合区域（５１４）を有する大面積コントラスト画
   像を採取し、前記低分解能は前記所定の精度でコントラ
   スト画像をレイアウト画像とレジスタさせるのに不適切
   なものであることを特徴とする方法。
6. 【請求項６】 請求項１において、更に、 （ｈ）前記領域（５０６）のコントラスト画像を採取す
   ると共に表示し、 （ｉ）前記領域の表示されたコントラスト画像上に前記
   装置の隠れた特徴の位置を示すオーバーレイを重畳させ
   る、 上記各ステップを有することを特徴とする方法。
7. 【請求項７】 請求項１において、前記ビーム供給源
   が、偏向制御信号に応答し前記表面にわたって前記ビー
   ムを制御可能にスキャニングさせるＦＩＢカラムを有し
   ており、ステップ（ｂ）が前記第一整合区域にわたって
   前記ビームをスキャニングさせるための偏向制御信号を
   発生することを特徴とする方法。
8. 【請求項８】 請求項７において、前記第一整合区域に
   わたって前記ビームをスキャニングさせるための偏向制
   御信号を発生させる場合に、前記領域にわたって前記ビ
   ームをスキャニングさせるための偏向制御信号を発生
   し、且つ前記領域にわたって前記ビームをスキャニング
   させるための前記偏向信号をオフセット信号と加算して
   その際に前記第一整合区域にわたって前記ビームをスキ
   ャンさせることを特徴とする方法。
9. 【請求項９】 請求項７において、前記第一整合区域に
   わたって前記ビームをスキャニングさせる場合に、前記
   ビーム供給源の動作条件を不変に維持することを特徴と
   する方法。
10. 【請求項１０】 請求項１において、ステップ（ｃ）が
    １：１以外のＸＹアスペクト比で前記第一コントラスト
    画像を採取することを特徴とする方法。
11. 【請求項１１】 請求項１０において、ステップ（ｅ）
    が前記採取した第一コントラスト画像のＸＹアスペクト
    比に等しいＸＹアスペクト比で前記第一オーバーレイ画
    像を表示することを特徴とする方法。
12. 【請求項１２】 請求項１において、前記試料が装置の
    複数個の層の間にオフセットを有する多層ＩＣ装置を有
    しており、前記格納されているデータが前記ＩＣ装置の
    各層に対するレイアウト情報及び前記装置の層間のオフ
    セットを記述するオフセット情報を有しており、且つス
    テップ（ｇ）が前記レイアウト情報及び前記オフセット
    情報から前記選択した特徴の位置を決定することを特徴
    とする方法。
13. 【請求項１３】 請求項１において、前記試料の特徴を
    記述する前記格納されているデータが、前記試料のＣＡ
    Ｄ記述を有しており、且つ前記第一オーバーレイ画像が
    ＣＡＤレイアウト画像を有していることを特徴とする方
    法。
14. 【請求項１４】 請求項１において、前記試料の特徴を
    記述する前記格納されているデータが、前記試料の光学
    的記述を有しており、且つ前記第一オーバーレイ画像が
    光学的画像を有していることを特徴とする方法。
15. 【請求項１５】 請求項１において、前記ビーム供給源
    が偏向制御信号に応答し前記表面にわたって電子ビーム
    を制御可能にスキャニングさせる電子ビームカラムを有
    しており、且つステップ（ｂ）が前記第一整合区域にわ
    たって前記ビームをスキャニングさせるための偏向制御
    信号を発生することを特徴とする方法。
16. 【請求項１６】 試料の選択した特徴の位置を決定する
    方法において、 （ａ）前記試料の選択した特徴（５０４）の予測される
    位置を有する領域（５０６）にわたってビーム供給源
    （４０２）からのビーム（４１０）を試料（４１６）の
    表面へ指向させることが可能であるように前記試料の表
    面と相対的に前記ビーム供給源を固定し、 （ｂ）前記表面の第一整合区域（５１４）にわたって前
    記ビームをスキャニングして、第一特徴（５１８）が可
    視的であり１：１以外のＸＹアスペクト比を有する第一
    コントラスト画像を採取し、 （ｃ）前記第一コントラスト画像を表示し、 （ｄ）前記第一特徴の表示を有する第一オーバーレイ画
    像を前記試料の特徴を記述する格納されているデータか
    ら発生し、 （ｅ）前記第一オーバーレイ画像を表示し、 （ｆ）前記第一コントラスト画像において可視的な前記
    第一特徴及び前記第一オーバーレイ画像における前記第
    一特徴の表示を第一整合点として使用して前記第一オー
    バーレイ画像を前記第一コントラスト画像とレジスタさ
    せ、 （ｇ）前記第一整合点を基準として使用して前記格納さ
    れているデータから前記選択した特徴の位置を決定す
    る、 上記各ステップを有することを特徴とする方法。
17. 【請求項１７】 請求項１６において、ステップ（ｅ）
    が前記採取した第一コントラスト画像のＸＹアスペクト
    比と等しいＸＹアスペクト比で前記第一オーバーレイ画
    像を表示することを特徴とする方法。
18. 【請求項１８】 請求項１６において、前記ビーム供給
    源が、偏向制御信号に応答し前記表面にわたって前記ビ
    ームを制御可能にスキャニングするＦＩＢカラムを有し
    ており、且つステップ（ｂ）が前記第一整合区域にわた
    って前記ビームをスキャニングするための偏向制御信号
    を発生することを特徴とする方法。
19. 【請求項１９】 請求項１６において、前記ビーム供給
    源が、偏向制御信号に応答し前記表面にわたって電子ビ
    ームを制御可能にスキャニングする電子ビームカラムを
    有しており、且つステップ（ｂ）が前記第一整合区域に
    わたって前記ビームをスキャニングするための偏向制御
    信号を発生することを特徴とする方法。
20. 【請求項２０】 請求項１６において、前記試料の特徴
    を記述する前記格納されているデータが、前記試料のＣ
    ＡＤ記述を有しており、且つ前記第一オーバーレイ画像
    がＣＡＤレイアウト画像を有していることを特徴とする
    方法。
21. 【請求項２１】 試料の選択した特徴と相対的にビーム
    を位置決めする装置において、 （ａ）試料（４１６）の表面の１領域にわたってビーム
    （４１０）を制御可能にスキャニングするために偏向制
    御信号に応答するフォーカス型粒子ビームカラム（４０
    ２）が設けられており、 （ｂ）ＸＹ偏向制御信号の供給源（４３８）が設けられ
    ており、 （ｃ）Ｘオフセット制御信号の供給源（６０４）が設け
    られており、 （ｄ）前記Ｘ偏向制御信号と前記Ｘ偏向オフセット信号
    とを結合して合成Ｘ軸信号を発生し且つ前記合成Ｘ軸信
    号を前記フォーカス型粒子ビームカラムへ供給する第一
    接続部（６０８）が設けられており、 （ｅ）Ｙ偏向制御信号の供給源（４４０）が設けられて
    おり、 （ｆ）Ｙオフセット制御信号の供給源（６０６）が設け
    られており、 （ｇ）前記Ｙ偏向制御信号と前記Ｙ偏向オフセット信号
    とを結合して合成Ｙ軸信号を発生し且つ前記合成Ｙ軸信
    号を前記フォーカス型粒子ビームカラムへ供給する第二
    接続部（６１４）が設けられており、 前記領域の寸法が前記Ｘ偏向制御信号と前記Ｙ偏向制御
    信号とによって決定され、且つ前記領域の位置が前記Ｘ
    オフセット制御信号と前記Ｙオフセット制御信号とによ
    って決定されることを特徴とする装置。