JPH11274044A - Machining method by charged beam and machining system thereof, and observation method and system by the charged beam - Google Patents

Machining method by charged beam and machining system thereof, and observation method and system by the charged beam

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JPH11274044A
JPH11274044A JP10075657A JP7565798A JPH11274044A JP H11274044 A JPH11274044 A JP H11274044A JP 10075657 A JP10075657 A JP 10075657A JP 7565798 A JP7565798 A JP 7565798A JP H11274044 A JPH11274044 A JP H11274044A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable analysis of improper analyses, maintenance, specification assessment through a microscopic machining at high accuracy. By specifying an irradiating region for charged beam based upon a relating distance between a standard mark measured at an optical measuring step and charged beam, and by performing micro machining in a high precision by having a specified irritating region irradiated with a charged beam machining to. SOLUTION: Making and measuring device for a standard mark consist is of an XYZθ table 26 on which a semiconductor device 100 is mounted, an applying device 230 which applies a trace liquid material 10 to a local part on a surface of the semiconductor device 100, and a heating means 220 which is hardened with the trace material 10 applied by the applying device 230 through heating. Next a two dimensional distance between a microscopic standard mark 11 and a portion 1 to be machined based upon an optical image which is observed or detected is calculated, and additionally a pipette 21, as an applying device 230 or a position alignment mark which is formed at a positioning pin terminal and on the surface of the semiconductor device 100, is detected. Furthermore, these are controlled by an using optical microscope 210 and a controller 210.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a charged beam (charged particle beam) such as a focused ion beam for the purpose of failure analysis, repair, characteristic evaluation, etc., which are particularly suitable for a semiconductor device or the like subjected to planarization processing. The present invention relates to a processing method and a processing system thereof, an observation method using a charged beam (charged particle beam) such as an electron beam, and an observation system thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】配線等の微細化・多層化により高密度化
の進む半導体装置において、任意の配線を切断あるいは
接続して不良解析や部分補修を迅速に行うことができれ
ば、その開発期間短縮に大きな効果が有る。これを可能
にする従来技術として、例えば、『月刊 Semico
nductor World』1987年9月号27頁
〜32頁に記載の集束イオンビーム(Focused
Ion Beam:以下、FIBと略記)を用いた加工
および成膜の方法が知られている。荷電ビームによる加
工のうち、例えば、FIB加工は、FIBによるスパッ
タリング作用を応用したものである。
2. Description of the Related Art In a semiconductor device in which the density is increased due to miniaturization and multilayering of wiring and the like, it is possible to cut or connect an arbitrary wiring to quickly perform failure analysis and partial repair. Has a great effect. As a conventional technology that makes this possible, for example, “Monthly Semico”
nductor World, September 1987, pages 27-32 (Focused).
A method of processing and film formation using Ion Beam (hereinafter abbreviated as FIB) is known. Among the processing by the charged beam, for example, the FIB processing is an application of a sputtering action by the FIB.

【0003】先ず、Ga等のイオン源から引き出された
イオンビームを静電レンズにより真空中に置かれた半導
体装置上に0.5μm以下のスポット径に集束・照射
し、デフレクタにより2次元的に走査する。これによ
り、半導体装置表面から2次電子や2次イオンが発生す
る。この2次電子または2次イオンをディテクタで検出
し、走査電子顕微鏡と同様に上記走査に同期して検出強
度に応じた輝度変調信号でCRT上に走査イオン顕微鏡
像(以下、SIM(=Scanning IonMic
roscope)画像と呼ぶ)として表示する。従っ
て、このSIM画像は、走査電子顕微鏡と同様に半導体
装置の表面形状を反映している。そして、その解像度
は、照射するFIBのスポット径に依存しており、スポ
ット径が小さいほど、微細な表面状態を表すことが可能
である。
First, an ion beam extracted from an ion source such as Ga is focused and irradiated onto a semiconductor device placed in a vacuum by an electrostatic lens to a spot diameter of 0.5 μm or less, and is two-dimensionally deflected by a deflector. Scan. As a result, secondary electrons and secondary ions are generated from the surface of the semiconductor device. This secondary electron or secondary ion is detected by a detector, and a scanning ion microscope image (hereinafter, SIM (= Scanning IonMic)) is displayed on a CRT with a luminance modulation signal corresponding to the detected intensity in synchronization with the above-mentioned scanning similarly to the scanning electron microscope.
roscopy). Therefore, this SIM image reflects the surface shape of the semiconductor device as in the case of the scanning electron microscope. The resolution depends on the spot diameter of the FIB to be irradiated, and the smaller the spot diameter, the finer the surface condition can be.

【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。
An operator first searches for a specific pattern such as an alignment mark in a semiconductor device in a SIM image. Next, the stage on which the semiconductor device is mounted is moved from the specific pattern to the processing position based on the coordinate data, and the processing position is set while observing the SIM image again. After setting the processing position, the processing dimensions (= FIB scanning area) are set, and the FIB is irradiated for a predetermined time or while observing the change in the secondary electrons or secondary ions. By this FIB irradiation, the protective film / interlayer insulating film and Al
The wiring is sequentially removed by sputtering from the surface, and processing such as opening a connection window and cutting the wiring is performed.

【0005】一方、成膜は化学気相成長法(Chemi
cal Vapor Deposition:以下、C
VDと略記)を応用したもので、CVDガス分解のエネ
ルギ源にFIBを用いており、FIB−CVDとも呼ば
れている。この方法は、上記方法による位置合わせ後、
成膜領域(=FIBの走査領域)を設定する。次いで、
ノズルよりCVDガスを半導体装置上に吹き付けてCV
Dガス雰囲気を形成し、所定時間FIBを照射・走査す
る。これにより半導体装置表面に吸着したCVDガスは
分解し、金属等の膜が形成されて成膜加工が行われる。
上記従来技術では、上記FIB加工およびFIB−CV
Dを2層配線構造のECLゲートアレイや1MDRAM
の電気的特性評価に適用し、その有用性を述べている。
On the other hand, the film is formed by a chemical vapor deposition method (Chemi).
cal Vapor Deposition: Hereinafter, C
(Abbreviated as VD), and FIB is used as an energy source for the decomposition of CVD gas, which is also called FIB-CVD. This method, after alignment by the above method,
A film formation area (= FIB scanning area) is set. Then
CV by spraying CVD gas onto semiconductor device from nozzle
A D gas atmosphere is formed, and FIB is irradiated and scanned for a predetermined time. Thus, the CVD gas adsorbed on the surface of the semiconductor device is decomposed, and a film of metal or the like is formed, whereby the film is formed.
In the prior art, the FIB processing and the FIB-CV
D is an ECL gate array or 1MDRAM with a two-layer wiring structure
It has been applied to the evaluation of electrical characteristics of, and its usefulness has been stated.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、最近の半導
体装置の配線構造はより一層、微細かつ多層になってい
る。そして、この複雑な配線構造を実現するためにCM
P(=Chemical& Mechanical P
olishing:メカノケミカルポリッシング)技術
等を用いて各層間絶縁膜に平坦化処理が施されている。
そのため、半導体装置の保護膜には、最上層の配線パタ
ーンのみしか段差として反映されず、例えばFIB加工
装置においてSIM画像を観察した場合、最上層の配線
パターンのみが反映された保護膜の段差しか見ることが
できないことになる。従って、例えば、FIB加工装置
において、半導体装置の保護膜表面に形成されたアライ
メントマーク等からの座標データに基いて半導体装置を
搭載したステージを移動させて位置決めを行った場合、
各配線層間のずれや半導体装置の平面上の傾きやステー
ジ精度のばらつき等によって位置ずれが生じることにな
り、SIM画像で観察したとしても、層間絶縁膜の下層
を加工対象として特定することができず、その結果、F
IBによる高精度の微細加工は不可能となる。
By the way, the wiring structure of a recent semiconductor device has become finer and more multilayered. In order to realize this complicated wiring structure, CM
P (= Chemical & Mechanical P
Each interlayer insulating film is subjected to a flattening process using a technique such as polishing (mechanochemical polishing).
Therefore, only the uppermost wiring pattern is reflected as a step on the protective film of the semiconductor device. For example, when a SIM image is observed in a FIB processing apparatus, the step of the protective film reflecting only the uppermost wiring pattern is not reflected. You will not be able to see it. Therefore, for example, in a FIB processing apparatus, when positioning is performed by moving a stage on which a semiconductor device is mounted based on coordinate data from an alignment mark or the like formed on the surface of a protective film of the semiconductor device,
A positional shift occurs due to a shift between respective wiring layers, a tilt on a plane of the semiconductor device, a variation in stage accuracy, and the like, and even when observed with a SIM image, a lower layer of the interlayer insulating film can be specified as a processing target. And as a result, F
High-precision fine processing by IB becomes impossible.

【0007】本発明の目的は、上記課題を解決すべく、
平坦化処理が施された層間絶縁膜を有する多層の配線層
を有し、動作試験が可能なようにほぼ完成された半導体
装置に対して、層間絶縁膜の下層を加工対象としてFI
B等の荷電ビーム(荷電粒子ビーム)による微細な加工
を高精度に行って不良解析、補修、特性評価等を実現で
きるようにした荷電ビームによる加工方法およびその加
工システムを提供することにある。また、本発明の他の
目的は、表面に微細で、且つ複雑なパターンが形成され
た対象物に対して電子ビーム等の荷電ビーム(荷電粒子
ビーム)による観察位置を探し出すことを容易にし、荷
電ビームによる操作時間の大半な短縮を図ることができ
るようにした荷電ビームによる観察方法およびその観察
システムを提供することにある。
[0007] An object of the present invention is to solve the above problems.
For a semiconductor device having a multi-layer wiring layer having an interlayer insulating film subjected to a planarization process and almost completed so that an operation test can be performed, an FI is applied to a lower layer of the interlayer insulating film as a processing target.
It is an object of the present invention to provide a charged beam processing method and a processing system capable of performing fine processing with a charged beam (charged particle beam) such as B with high precision to realize failure analysis, repair, characteristic evaluation, and the like. Another object of the present invention is to make it easy to find an observation position by a charged beam (charged particle beam) such as an electron beam on an object on which a fine and complicated pattern is formed on a surface, and It is an object of the present invention to provide a charged beam observation method and an observation system capable of substantially shortening a beam operation time.

【0008】[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。
In order to achieve the above object, the present invention provides a reference mark on a top surface of a sample which can be observed by using light and charged particles at a processing position of a charged beam (charged particle beam). An optical image including a reference mark providing step to be provided in the vicinity of the reference mark and a processing position of the charged beam on the top surface of the sample provided in the reference mark providing step is captured by an optical microscope. An optical measuring step of measuring a relative distance between a reference mark and a processing position of the charged beam based on the optical image, and irradiating the reference mark on the uppermost surface of the sample provided in the reference mark applying step with a charged beam, and The secondary charged particle image of the mark is detected, and the reference mark and the charged beam measured in the optical measurement step are added to the detected secondary charged particle image of the reference mark. A processing step of specifying an irradiation area of the charged beam based on the relative distance to the position and irradiating the specified irradiation area with the charged beam to perform processing. . Further, according to the present invention, a reference mark observable using light and charged particles is formed on a protective film surface of a semiconductor device including a multilayer wiring layer having a planarized interlayer insulating film by using a charged beam (charged particle beam). A reference mark providing step to be provided in the vicinity of the irradiation position, and an optical image including a reference mark on the protective film surface of the semiconductor device provided in the reference mark providing step and a processing position of the charged beam, taken by an optical microscope, An optical measurement step of measuring a relative distance between the reference mark and the processing position of the charged beam based on the captured optical image; and a charge beam applied to the reference mark on the protective film surface of the semiconductor device provided in the reference mark providing step. To detect a secondary charged particle image of the reference mark, and the secondary charged particle image of the detected reference mark is measured in the optical measurement step. A processing step of specifying an irradiation area of the charged beam based on a relative distance between the quasi-mark and a processing position of the charged beam, and irradiating the specified irradiation area with the charged beam to perform processing. This is a processing method using a charged beam.

【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。
Further, the present invention is characterized in that in the processing method using the charged beam, the semiconductor device is almost completed so that an operation test can be performed. Further, in the present invention, in the reference mark applying step in the processing method using the charged beam, a minute amount of a liquid material (for example, a metal complex solution or a metal fine particle dispersion) is locally applied, and heated and fired to apply the reference mark. It is characterized by the following. Further, in the present invention, in the reference mark applying step in the processing method using the charged beam, a small amount of a liquid material (for example, a metal complex solution or a metal fine particle dispersion) is locally applied, heated and baked, and this heated and baked. It is characterized in that a removal mark obtained by irradiating a part of the film with an energy beam, for example, a laser beam is used as a reference mark.

【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。
In the present invention, the reference mark provided in the reference mark providing step in the processing method using the charged beam may be a metal or metal oxide film, a silicon compound or a mixture of a silicon compound and a dye or a semiconductor impurity. Characterized by comprising any of the following.
Further, in the present invention, in the reference mark applying step in the processing method using the charged beam, a local film formed of any of a metal or a metal oxide film or a silicon compound or a mixture of a silicon compound and a dye or a semiconductor impurity is formed. The removal mark obtained by irradiating a part of the local film with an energy beam such as a laser beam is used as a reference mark.
The present invention also provides a reference mark providing step of providing a reference mark observable using light and charged particles near the irradiation position of a charged beam on the uppermost surface of a sample, and the reference mark providing step. An optical image including the reference mark on the uppermost surface of the sample and the irradiation position of the charged beam is captured by an optical microscope, and the relative distance between the reference mark and the irradiation position of the charged beam is measured based on the captured optical image. An optical measuring step, and irradiating the reference mark on the uppermost surface of the sample provided in the reference mark applying step with a charged beam to detect a secondary charged particle image of the reference mark; For the charged particle image, the irradiation area of the charged beam is specified based on the relative distance between the reference mark measured in the optical measurement step and the irradiation position of the charged beam. An observation method according to the charged beam; and a observation step of observing the secondary charged particle image obtained by the charged particle beam to the irradiation area from the irradiating the irradiation region.

【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。
Further, in the present invention, in the reference mark applying step in the charged beam observation method, a small amount of a liquid material (for example, a metal complex solution or a metal fine particle dispersion) is locally applied, and the applied material is heated and fired to perform the reference mark. Is provided. Further, in the present invention, in the reference mark providing step in the charged beam observation method, a minute amount of a liquid material (for example, a metal complex solution or a metal fine particle dispersion) is locally applied, heated and baked, and this heated and baked. It is characterized in that a removal mark obtained by irradiating a part of the film with an energy beam, for example, a laser beam, is used as a reference mark. Also,
In the present invention, in the reference mark providing step in the charged beam observation method, the reference mark to be provided is made of a metal, a metal oxide film, a silicon compound, or a mixture of a silicon compound and a dye or a semiconductor impurity. It is characterized by.

【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。
Further, the present invention provides a reference mark providing apparatus for providing a reference mark observable by using light and charged particles on the uppermost surface of a sample near a processing position of a charged beam, and a reference mark providing apparatus. An optical microscope that captures an optical image including a reference mark on the top surface of the sample and a processing position of the charged beam, and a reference mark and a processing position of the charged beam based on the optical image captured by the optical microscope. An optical measuring device having measuring means for measuring a relative distance of the sample, and a charged beam is applied to the reference mark on the uppermost surface of the sample provided by the reference mark providing device to detect a secondary charged particle image of the reference mark. The secondary mark image of the detected reference mark, the reference mark measured by the measuring means of the optical measuring device and the processing position of the charged beam Identify irradiation area of the charged particle beam based on vs. distance, a processing system by the charged beam; and a said a specified charged beam irradiation area subjected to processing by irradiating a charged beam processing apparatus. Also,
According to the present invention, a reference mark that can be observed using light and charged particles is provided on a protective film surface of a semiconductor device including a multilayer wiring layer having a planarized interlayer insulating film near an irradiation position of a charged beam. A reference mark providing device, an optical microscope that captures an optical image including a reference mark on the protective film surface of the semiconductor device provided by the reference mark providing device and a processing position of the charged beam, and an image captured by the optical microscope. An optical measuring device having measuring means for measuring a relative distance between the reference mark and the processing position of the charged beam based on the optical image; and a charged beam on the reference mark on the protective film surface of the semiconductor device provided by the reference mark providing device. To detect a secondary charged particle image of the fiducial mark. The detected secondary charged particle image of the fiducial mark is Beam processing apparatus that specifies an irradiation area of a charged beam based on a relative distance between a reference mark measured by a determining unit and a processing position of the charged beam, and irradiates the specified irradiation area with the charged beam to perform processing. And a processing system using a charged beam.

【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。
Further, the present invention is characterized in that in the processing system using the charged beam, the semiconductor device is almost completed so that an operation test can be performed. Further, in the present invention, in the processing system using the charged beam, the reference mark applying device includes a coating unit configured to locally apply a small amount of liquid material, and a heating unit configured to heat and bake the small amount of liquid material applied by the coating unit. And characterized in that: Further, according to the present invention, in the processing system using the charged beam, the heating unit is configured by a laser beam irradiation unit that can perform removal processing. Further, the present invention provides a reference mark providing apparatus for providing a reference mark observable using light and charged particles near the irradiation position of a charged beam on the uppermost surface of a sample, and the reference mark providing apparatus. An optical microscope that captures an optical image including a reference mark on the top surface of the sample and an irradiation position of the charged beam, and a relative distance between the reference mark and the irradiation position of the charged beam based on the optical image captured by the optical microscope An optical measuring device having measuring means for measuring
The reference mark on the uppermost surface of the sample provided by the reference mark providing device is irradiated with a charged beam to detect a secondary charged particle image of the reference mark, and a secondary charged particle image of the detected reference mark is detected. The irradiation area of the charged beam is specified based on the relative distance between the reference mark measured by the measuring means of the optical measurement device and the irradiation position of the charged beam, and the specified irradiation area is irradiated with the charged beam. A charged beam observation system for observing a secondary charged particle image obtained from an irradiation area.

【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。
Further, in the present invention, the reference mark providing device in the charged beam observation system comprises a coating means for locally applying a small amount of a liquid material (for example, a metal complex solution or a metal fine particle dispersion), and the coating means. And heating means for heating and firing the applied minute amount of liquid material. Further, the present invention is characterized in that a part of a sample or a film formed on the uppermost surface of a semiconductor device is removed using a laser beam or a charged beam, and an obtained removal mark is used as a reference mark. The present invention also provides a charged beam optical system in one processing chamber, a microscope using light having a length measuring function, and a stage for mounting a sample in the processing chamber, and an objective lens of the microscope. A charged beam irradiation apparatus characterized by comprising: Also, the present invention
The same vacuum chamber in a charged beam device consisting of a charged beam optical system, a microscope having a length measuring function using light, a vacuum chamber, a vacuum evacuation system, a vibration isolator, a stage for mounting a sample, a power supply, a controller, and a display device A charged beam optical system including the charged beam optical system and the microscope therein.

【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。
The present invention also relates to a charged beam apparatus comprising a charged beam optical system, a microscope having a length measuring function using light, a vacuum chamber, a stage on which a sample is mounted, and a display device. Charged beam optics,
A storage device equipped with the microscope, for inputting and storing an image from the microscope, and an image processing function for measuring coordinates in the image of a specific position of a pattern formed on the sample from the stored image And a processing device for controlling the charged beam optical system in accordance with the measured value.

【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。
The present invention also relates to a charged beam apparatus comprising a charged beam optical system, a microscope having a length measuring function using light, a vacuum chamber, a vacuum exhaust system, a stage on which a sample is mounted, and a display device. A storage device equipped with the charged beam optical system and the microscope in a chamber, for inputting and storing an image from the microscope, and an image of a specific position of a pattern formed on the sample from the stored image A processing device having an image processing function for measuring coordinates in the apparatus, a processing device for controlling the charged beam optical system according to the measured values, and a storage device for externally inputting and storing layout data of the sample to the controller A display device for displaying one or more of the microscope image, the surface unevenness image of the sample by the charged beam, and the layout image formed from the layout data. A charged particle beam apparatus characterized by the. Further, the present invention provides a charged beam optical system, a microscope having a length measuring function using light, a vacuum chamber, a vacuum exhaust system, a stage on which a sample is placed, and a charged beam apparatus including a display device, wherein A storage device equipped with the charged beam optical system and the microscope, for inputting and storing an image from the microscope, a display device for displaying the microscope image, and a display device for displaying the charged beam specified on the display device. A storage device for storing an irradiation position, a display device for displaying an uneven image of the sample surface by the charged beam, a storage device for storing a specific position of the sample surface specified on the display device, and the charged beam irradiation position And a processing device for calculating a positional relationship between the charged beam optical system and the specific position, and a processing device for controlling the charged beam optical system according to the calculated value.

【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。
The present invention also relates to a charged beam apparatus comprising a charged beam optical system, a microscope having a length measuring function using light, a vacuum chamber, a vacuum exhaust system, a stage on which a sample is mounted, and a display device. The charged beam optical system in the chamber, equipped with the microscope, a storage device for inputting and storing an image from the microscope, an image processing device for measuring the coordinates in the image of a specific pattern in the image, A display device for displaying the microscope image, a storage device for storing an irradiation position of the charged beam specified on the display device, a display device for displaying a concavo-convex image of a sample surface by the charged beam, An image processing device that measures coordinates in the image of the specific pattern, a storage device that stores the specific position, and a processing device that calculates a positional relationship between the stored charged beam irradiation position and the measured specific position. When a charged particle beam apparatus characterized by equipped with processing apparatus for controlling the charged beam optical system in accordance with the calculated value.

【0018】以上説明したように、前記構成によれば、
平坦化処理が施された層間絶縁膜を有する多層の配線層
を有し、動作試験が可能なようにほぼ完成された半導体
装置に対して、層間絶縁膜の下層を加工対象としてFI
B等の荷電ビーム(荷電粒子ビーム)による微細な加工
を高精度に行って不良解析、補修、特性評価等を実現す
ることができる。また、前記構成によれば、表面に微細
で、且つ複雑なパターンが形成された対象物に対して電
子ビーム等の荷電ビーム(荷電粒子ビーム)による観察
位置を探し出すことを容易にし、荷電ビームによる操作
時間の大半な短縮を図ることができる。
As described above, according to the above configuration,
For a semiconductor device having a multi-layer wiring layer having an interlayer insulating film subjected to a planarization process and almost completed so that an operation test can be performed, an FI is applied to a lower layer of the interlayer insulating film as a processing target.
Fine processing with a charged beam (charged particle beam) such as B can be performed with high accuracy to realize failure analysis, repair, characteristic evaluation, and the like. Further, according to the above configuration, it is easy to find an observation position by a charged beam (charged particle beam) such as an electron beam for an object on which a fine and complicated pattern is formed on the surface. Most of the operation time can be reduced.

【0019】[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。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the principle according to the present invention will be described. Higher density has been achieved by miniaturization and multi-layering of wiring, etc., and arbitrary wiring has been cut or any wiring has been connected to a semiconductor device (IC element) that has been almost completed so that an operation test can be performed with a tester. There is a demand for shortening the development period by performing a failure analysis, a partial repair, a characteristic evaluation, and the like by performing SIM or SEM observation on a cross section obtained by forming a large opening at a defective portion. In addition, in semiconductor devices and the like, with the increase in integration, adhesion of minute foreign matter on the order of sub-micron by a process device has become a problem, and Auger spectral analysis using an electron beam and SIM analysis using an ion beam have been performed on the fine foreign matter. It is necessary to determine the cause (generation process) of the generation of the minute foreign matter by performing elemental analysis in the above manner. However, when the minute foreign matter is not exposed, it is necessary to remove and expose the film covering the minute foreign matter using FIB (Focused Ion Beam).

【0020】更に、最近の半導体装置(IC素子)の配
線構造は、より一層、微細かつ多層になってきている。
そして、この複雑な配線構造を実現するためには、CM
P(Chemical & Mechanical Polishing:メカノケミカ
ルポリシング)技術等を用いて各層間絶縁膜に平坦化処
理が施され、図1に示すように、ほぼ完成した半導体装
置(IC素子)の表面の保護膜105には最上層の配線
パターン103dしか反映されない状況にある。図1
(a)は、テスタによって動作試験が可能なほぼ完成し
た半導体装置(IC素子)の一実施例である断面を示す
ものである。101はSi等の基板、102は基板10
1上に形成された酸化膜である。その上に、第1層から
第3層までのAl等の配線パターン103a、103
b、103c、103dとCMP技術等により平坦化さ
れた層間絶縁膜104a、104b、104cとが形成
され、その表面に保護膜105が形成される。このよう
に層間絶縁膜104a、104b、104cの上面は、
CMP技術等により平坦化されるため、表面の保護膜1
05には最上層の配線パターン103dしか反映されな
いことになる。従って、このような構造の半導体装置1
00のSIM画像38は、図1(b)に示すように、最
上層のAl配線103dの情報を示す段差パターン10
9しか得られないことになる。そのため、FIB加工を
する際、SIM画像38を見ながら、下層のAl等の配
線パターン103a、103b、103cに対して高精
度の加工位置決めを行うことができなくなる。この理由
は、アライメントマーク等からの座標データに基いて半
導体装置100を搭載したステージを移動させて位置決
めを行った場合、配線層間における各配線パターンのズ
レや半導体装置100の傾きやステージ精度のばらつき
等によって位置ズレが生じるからである。もし、この状
態でFIB加工をした場合、加工対象とする配線パター
ンに隣接した配線パターンも加工してしまう等の不具合
が生じてしまうことになる。
Further, the wiring structure of a recent semiconductor device (IC element) has been becoming finer and multilayered.
To realize this complicated wiring structure, CM
Each interlayer insulating film is subjected to a flattening process using a P (Chemical & Mechanical Polishing) technique or the like, and as shown in FIG. 1, a protective film 105 on the surface of a substantially completed semiconductor device (IC element). Is reflected only in the uppermost wiring pattern 103d. FIG.
(A) shows a cross section of an embodiment of an almost completed semiconductor device (IC element) that can be tested for operation by a tester. 101 is a substrate of Si or the like, 102 is the substrate 10
1 is an oxide film formed thereon. On top of that, the wiring patterns 103a, 103 of Al and the like from the first layer to the third layer are formed.
b, 103c, and 103d and interlayer insulating films 104a, 104b, and 104c planarized by a CMP technique or the like are formed, and a protective film 105 is formed on the surface thereof. Thus, the upper surfaces of the interlayer insulating films 104a, 104b, 104c
Since the surface is flattened by CMP technology or the like, the protective film 1 on the surface is formed.
05 reflects only the uppermost wiring pattern 103d. Therefore, the semiconductor device 1 having such a structure
As shown in FIG. 1B, the SIM image 38 of step 00 shows the step pattern 10 indicating the information of the uppermost Al wiring 103d.
Only 9 will be obtained. Therefore, when performing the FIB processing, it is not possible to perform high-precision processing positioning on the lower wiring patterns 103a, 103b, and 103c such as Al while watching the SIM image 38. The reason for this is that when positioning is performed by moving the stage on which the semiconductor device 100 is mounted based on coordinate data from an alignment mark or the like, deviation of each wiring pattern between wiring layers, inclination of the semiconductor device 100, and variation in stage accuracy. This is because a position shift occurs due to the above. If FIB processing is performed in this state, problems such as processing of a wiring pattern adjacent to a wiring pattern to be processed will occur.

【0021】しかしながら、上記保護膜105や層間絶
縁膜104a、104b、104cは、光学的に透明な
ため、加工対象の内部の配線パターン103a、103
b、103c、103dや異物等を光学顕微鏡を用いて
観察することができる。従って、図2に示すように、半
導体装置100の表面である保護膜105上において、
FIB加工すべき位置1を求めることができるSIM画
像38の視野内に、光学顕微鏡によって認識することが
可能な金属製の局部膜から形成された微細な基準マーク
11を付与し(図2(a)に示す工程1)、該微細な基
準マーク11と加工すべき個所(加工位置)1との間の
2次元的な距離(相対的な位置関係)(δx,δy)を
光学顕微鏡による光学画像35によって計測し(図2
(b)に示す工程2)、この計測された2次元的な距離
(相対的な位置関係)(δx,δy)とSIM画像によ
って検出される微細な基準マークの位置情報とに基い
て、加工すべき個所(加工位置)のFIB走査領域(加
工領域)2を特定し(図2(c)に示す工程3)、この
特定された箇所のFIB走査領域(加工領域)2にFI
Bを照射することによってFIB加工を施すことができ
る。なお、110は、加工すべき個所(加工位置)1を
有する例えば下層の配線パターンを示す。
However, since the protective film 105 and the interlayer insulating films 104a, 104b, 104c are optically transparent, the wiring patterns 103a, 103 inside the object to be processed.
b, 103c, 103d and foreign substances can be observed using an optical microscope. Therefore, as shown in FIG. 2, on the protective film 105 which is the surface of the semiconductor device 100,
A fine fiducial mark 11 formed from a local metal film that can be recognized by an optical microscope is provided in the field of view of a SIM image 38 from which a position 1 to be FIB processed can be obtained (FIG. 2A 1), a two-dimensional distance (relative positional relationship) (δx, δy) between the fine reference mark 11 and a position (processing position) 1 to be processed is represented by an optical image by an optical microscope. 35 (see FIG. 2).
Step 2) shown in (b), processing is performed based on the measured two-dimensional distance (relative positional relationship) (δx, δy) and the positional information of the fine reference mark detected by the SIM image. An FIB scanning area (processing area) 2 at a location (processing position) to be specified is specified (step 3 shown in FIG. 2C), and the FIB scanning area (processing area) 2 at the specified location is FI-scanned.
By irradiating B, FIB processing can be performed. Reference numeral 110 denotes, for example, a lower wiring pattern having a portion (processing position) 1 to be processed.

【0022】また、任意の配線を切断あるいは任意の配
線間を接続したり、不良個所に大きな開口を形成するこ
とによって得られる断面をSIMまたはSEM観察した
りする場合、FIB加工すべき位置は、テスタまたはテ
スタで検査されたデータを取り込んだCADシステムに
おいて、テスタによって検査された動作不良に基づいて
修正すべき個所を推定し、該推定された修正すべき個所
と設計データ(CADデータ)に基づく描画データ(レ
イアウトデータ)との照合により加工すべき配線パター
ンの個所(加工位置)1が求まり、アライメントマーク
等からの座標データとして算出されることになる。ま
た、異物の元素分析等を行って異物の発生するプロセス
工程を推定するために、埋もれた異物を露出させる場
合、FIB加工すべき位置は、異物検査装置によって検
出されるアライメントマーク120等からの座標データ
として算出されることになる。また、半導体装置100
の表面である保護膜105上に付与する微細な基準マー
ク11は、光学顕微鏡で検出される光学画像およびSI
M画像共に位置を高精度に検出できるように光学的に不
透明な材料(例えば金属材料)で、しかも凹凸形状を有
するように形成する必要がある。
Further, when cutting an arbitrary wiring, connecting arbitrary wirings, or observing a cross section obtained by forming a large opening at a defective portion with SIM or SEM, the position to be FIB processed is as follows. In a tester or a CAD system incorporating data inspected by the tester, a position to be corrected is estimated based on the operation failure inspected by the tester, and the estimated position to be corrected and the design data (CAD data) are determined. The location (processing position) 1 of the wiring pattern to be processed is obtained by collation with the drawing data (layout data), and is calculated as coordinate data from an alignment mark or the like. In order to estimate a process step in which foreign matter is generated by performing elemental analysis of the foreign matter or the like, when exposing a buried foreign matter, the position to be FIB processed is determined by an alignment mark 120 or the like detected by the foreign matter inspection device. It will be calculated as coordinate data. Further, the semiconductor device 100
The fine fiducial mark 11 provided on the protective film 105 which is the surface of
It is necessary to form the M image with an optically opaque material (for example, a metal material) so as to be able to detect the position with high precision, and to have an uneven shape.

【0023】次に、本発明に係る半導体装置100の表
面である保護膜105上に、微細な基準マーク11を付
与し、該微細な基準マーク11と加工すべき個所(加工
位置)1との間の2次元的な距離(相対的な位置関係)
(δx,δy)を光学画像35によって計測する基準マ
ーク付与・計測装置とFIB加工装置とを備えたFIB
加工システムの第1の実施例について、図3〜図9を用
いて説明する。この第1の実施例の基準マーク付与・計
測装置は、図3に示すように、半導体装置100を載置
するXYZθテーブル26と、微量の液状材料10を、
半導体装置100の表面上の局部に塗布する塗布装置2
30と、該塗布装置230で塗布された微量の液状材料
10を加熱して硬化させる加熱手段220と、観察若し
くは検出される光学画像35に基づいて微細な基準マー
ク11と加工すべき個所(加工位置)1との間の2次元
的な距離(相対的な位置関係)(δx,δy)を算出
し、更に塗布装置230であるピペット21またはピン
31の先端の位置合わせと半導体装置100の表面に形
成されたアライメントマーク120の検出と用いる光学
顕微鏡210と、これらを制御するコントローラ201
とで構成される。XYZθテーブル26は、半導体装置
100をXYZの各方向に任意量移動可能に構成され、
更にZ軸を中心としてXY平面(θ方向)に回転可能に
構成される。特に、XYZθテーブル26においてZ方
向に移動可能に構成するのは、光学顕微鏡210が半導
体装置100から鮮明な画像信号を得るために自動焦点
制御を行うためである。
Next, a fine reference mark 11 is provided on the protective film 105, which is the surface of the semiconductor device 100 according to the present invention, and the fine reference mark 11 and the location (processing position) 1 to be processed are defined. Two-dimensional distance (relative positional relationship)
FIB provided with a fiducial mark adding / measuring device for measuring (δx, δy) using optical image 35 and a FIB processing device
A first embodiment of the processing system will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 3, the fiducial mark assigning / measuring device of the first embodiment includes an XYZ θ table 26 on which the semiconductor device 100 is mounted, and a small amount of the liquid material 10.
Coating device 2 for applying to a local area on the surface of semiconductor device 100
30, a heating means 220 for heating and curing a small amount of the liquid material 10 applied by the application device 230, and a fine reference mark 11 based on an optical image 35 observed or detected. A two-dimensional distance (relative positional relationship) (δx, δy) to the position (position) 1 is calculated. Optical microscope 210 used for detecting and detecting alignment marks 120 formed in
It is composed of The XYZθ table 26 is configured to be able to move the semiconductor device 100 by an arbitrary amount in each of the XYZ directions,
Furthermore, it is configured to be rotatable on the XY plane (θ direction) about the Z axis. In particular, the XYZθ table 26 is configured to be movable in the Z direction so that the optical microscope 210 performs automatic focus control to obtain a clear image signal from the semiconductor device 100.

【0024】塗布装置230は、微量の液状材料を吐き
出すピペット21と、コントローラ202の指令で圧力
を付与する液状材料の供給源232と、該液状材料の供
給源232とピペット21とを繋ぐ配管231と、ピペ
ット21を取り付けてXYZ方向に位置決めする移動機
構22とで構成される。この塗布装置230で塗布され
る液状材料として、Ag、Au、Cu、Cr、Pt、P
d、等と言った各種金属の何れかの錯体溶液あるいはそ
れらの微粒子を各種溶剤に分散させた液等が用いられ
る。ピペット21の第1の実施例21aとしては、図4
(a)に示すように、材質が金属またはガラスまたは各
種樹脂等から成る先端径20μm以下に成形した管であ
り、内部に予め上記液状材料10を充填しておく。そし
て、図4(b)に示すように、ピペット21aは、所定
の角度で移動機構22に保持されると共に、移動機構2
2によりXYZの各方向に任意量移動できるように構成
される。また、ピペット21aの後端は、加圧手段23
2に配管231により接続されており、該加圧手段23
2により空気あるいはArやN2等の不活性ガスが任意
の圧力で任意時間供給できる。これにより液状材料10
はピペット21aの先端より任意量吐出されることにな
る。
The coating device 230 includes a pipette 21 for discharging a small amount of liquid material, a liquid material supply source 232 for applying pressure in accordance with a command from the controller 202, and a pipe 231 connecting the liquid material supply source 232 and the pipette 21. And a moving mechanism 22 to which the pipette 21 is attached and positioned in the XYZ directions. Ag, Au, Cu, Cr, Pt, P
For example, a complex solution of any of various metals such as d, a liquid in which fine particles thereof are dispersed in various solvents, and the like are used. As a first embodiment 21a of the pipette 21, FIG.
As shown in (a), the tube is made of metal, glass, various resins, or the like, and has a tip diameter of 20 μm or less, and is filled with the liquid material 10 in advance. Then, as shown in FIG. 4B, the pipette 21a is held by the moving mechanism 22 at a predetermined angle, and
2 is configured to be able to move an arbitrary amount in each direction of XYZ. Further, the rear end of the pipette 21a is
2 by a pipe 231,
2 enables air or an inert gas such as Ar or N 2 to be supplied at an arbitrary pressure for an arbitrary time. Thereby, the liquid material 10
Is discharged from the tip of the pipette 21a in an arbitrary amount.

【0025】ピペット21の第2の実施例21bとして
は、図5(a)に示すように、材質が金属またはガラス
または各種樹脂等から成る先端径20μm以下に成形し
た管の先端部を適当な角度αに曲げて成形し、内部に予
め上記液状材料10を充填しておく。そして、図5
(b)に示すように、ピペット21bは、半導体装置1
00の被加工面に対して角度βで移動機構22に保持さ
れると共に、移動機構22によりXYZの各方向に任意
量移動できるように構成される。また、ピペット21b
の後端は、加圧手段232に配管231により接続され
ており、該加圧手段232により空気あるいはArやN
2等の不活性ガスが任意の圧力で任意時間供給できる。
これによりピペット21bの先端と半導体装置100の
保護膜105の表面との接触角は、ピペット21bの先
端曲げ角αとピペット21bの保持角βとの和となり、
垂直もしくはそれに近い値が得られる。従って、ピペッ
ト21bの先端より任意量吐出される液状材料10とし
て、図5(b)に示すようにX方向の寸法x2がY方向
の寸法y2に略等しい円形の塗布形状が得られる。ま
た、塗布装置230として、図6に示すように、ピン3
1を用いて構成しても良い。ここで用いるピン31は、
図6(a)に示すように、金属またはガラスまたは各種
樹脂の何れかを先端径10μm以下に成形したものであ
る。即ち、塗布装置230は、図6(b)に示すよう
に、微量の液状材料を表面張力等により先端に付着させ
るピン31と、該ピン31を保持してXYZ方向に位置
決めし、更に回転動作もできる移動機構32と、内部に
液状材料10を充填しておき、塗布等の必要な時以外は
蓋34を閉じて乾燥を防止する容器33とによって構成
される。ピン31の先端を容器33内に充填された液状
材料10に浸すことによって、ピン31の先端に微量の
液状材料10を付着させる。次に、このピン31を移動
機構32により回転させ、先端に付着した微量の液状材
料10を半導体装置100の保護膜105の表面と接触
させることによって塗布することが可能となる。
As a second embodiment 21b of the pipette 21, as shown in FIG. 5 (a), the tip of a pipe made of metal, glass, various resins, or the like and having a tip diameter of 20 μm or less is suitably used. The liquid material 10 is formed by bending at an angle α, and the inside is filled in advance with the liquid material 10. And FIG.
As shown in (b), the pipette 21b is connected to the semiconductor device 1
The moving mechanism 22 is configured to be held by the moving mechanism 22 at an angle β with respect to the surface to be processed 00 and to be able to move by an arbitrary amount in each of the XYZ directions. In addition, pipette 21b
The rear end is connected to the pressurizing means 232 by a pipe 231, and the pressurizing means 232 allows air or Ar or N
An inert gas such as 2 can be supplied at an arbitrary pressure for an arbitrary time.
Thereby, the contact angle between the tip of the pipette 21b and the surface of the protective film 105 of the semiconductor device 100 is the sum of the tip bending angle α of the pipette 21b and the holding angle β of the pipette 21b,
Vertical or near values are obtained. Therefore, as the liquid material 10 discharged in an arbitrary amount from the tip of the pipette 21b, a circular coating shape in which the dimension x2 in the X direction is substantially equal to the dimension y2 in the Y direction is obtained as shown in FIG. Further, as shown in FIG.
1 may be used. The pin 31 used here is
As shown in FIG. 6 (a), any one of metal, glass, and various resins is molded to a tip diameter of 10 μm or less. That is, as shown in FIG. 6B, the coating device 230 holds a pin 31 for attaching a small amount of liquid material to the tip by surface tension or the like, holds the pin 31, positions the pin 31 in the XYZ directions, and further rotates. And a container 33 for filling the liquid material 10 therein and closing the lid 34 to prevent drying except when necessary for application or the like. By immersing the tip of the pin 31 in the liquid material 10 filled in the container 33, a small amount of the liquid material 10 is attached to the tip of the pin 31. Next, the pin 31 is rotated by the moving mechanism 32, and a small amount of the liquid material 10 attached to the tip is brought into contact with the surface of the protective film 105 of the semiconductor device 100, so that the coating can be performed.

【0026】加熱手段220は、塗布装置230によっ
て半導体装置100の加工位置1の近傍に微量塗布され
た液状材料10を加熱処理して焼成するもので、レーザ
光222を出射するレーザ発振器221、パワー調整手
段223、可変アパーチヤ224、ハーフミラー22
5、パワーを測定するパワーメータ226、シャッタ2
27、レーザ光を反射させるダイクロイックミラー21
5、および対物レンズ25とから構成される。当然、加
熱手段220は、焼成された液状材料11に対して、可
変アパーチヤ224で整形されたレーザ光束を投影する
ことによって、基準マークとすべく、X,Y軸方向に線
対称若しくは点対称に整形したり、または図7(a)お
よび図8(a)〜(d)に示すようにX軸およびY軸方
向に線対称若しくは点対称なパターン(基準マーク)1
2a〜12eを刻むように除去加工を施すことも可能で
ある。なお、レーザ発振器221としては、例えば、パ
ルス発振のYAGレーザ光(基本波、各種高調波)、A
rレーザ光(基本波、第2高調波)等のレーザ光を出射
するものも使用可能である。また、上記除去加工の形状
については、円形でも矩形でも構わない。また、図7
(a)においては金属膜11の中心に除去跡12aを1
箇所形成しているが、これに限らない。例えば、図8
(a)に示すように、金属膜11の中心を外れた位置に
除去跡12bを十字状に配しても良い。また、図8
(b)に示すように矩形の除去跡12cを十字状に配し
ても良い。また、図8(c)に示すように十字形の除去
跡12dを形成しても良い。また、図8(d)に示すよ
うに菱形の除去跡12eを形成しても良い。
The heating means 220 heats and burns the liquid material 10 applied in a small amount in the vicinity of the processing position 1 of the semiconductor device 100 by the coating device 230, and sinters the laser light. Adjusting means 223, variable aperture 224, half mirror 22
5. Power meter 226 for measuring power, shutter 2
27, dichroic mirror 21 that reflects laser light
5 and an objective lens 25. Of course, the heating means 220 projects the laser beam shaped by the variable aperture 224 onto the fired liquid material 11 so as to be line-symmetric or point-symmetric in the X and Y-axis directions so as to be a reference mark. 7 (a) and 8 (a) to 8 (d), a pattern (reference mark) 1 that is line-symmetric or point-symmetric in the X-axis and Y-axis directions.
It is also possible to perform removal processing so as to carve 2a to 12e. The laser oscillator 221 includes, for example, pulsed YAG laser light (basic wave, various harmonics),
Those that emit laser light such as r laser light (a fundamental wave and a second harmonic) can also be used. The shape of the removal processing may be circular or rectangular. FIG.
In (a), a removal mark 12a is formed at the center of
Although it is formed in places, it is not limited to this. For example, FIG.
As shown in (a), the removal mark 12b may be arranged in a cross shape at a position off the center of the metal film 11. FIG.
As shown in (b), the rectangular removal marks 12c may be arranged in a cross shape. Further, as shown in FIG. 8C, a cross-shaped removal mark 12d may be formed. Further, as shown in FIG. 8D, a diamond-shaped removal mark 12e may be formed.

【0027】このように、基準マークとしての除去跡1
2b〜12dの形態が図8に示すような場合、同図の右
の示すようにクロスカーソル36bがより合わせ易くな
る。また、上記実施例において、除去跡12b〜12d
の中心にクロスカーソル36bを合わせているが、除去
跡12b〜12dのエッジに合わせても差し支えない。
この場合、次工程でのクロスカーソル36bを合わせる
時においても、エッジに合わせることは当然である。光
学顕微鏡210は、観察若しくは検出される光学画像3
5に基づいて微細な基準マーク11と加工すべき個所
(加工位置)1との間の2次元的な距離(相対的な位置
関係)(δx,δy)を算出し、更に塗布装置230で
あるピペット21またはピン31の先端の位置合わせと
半導体装置100の表面に形成されたアライメントマー
クの検出と用いられる。この光学顕微鏡210は、白色
光に近い複数の波長成分を持った照明光213を出射す
る光源214と、ハーフミラー212と、対物レンズ2
5と、画像を受光して画像信号に変換するカメラ等から
構成されるイメージセンサ211と、イメージセンサ2
11から得られる画像信号を画像処理して記憶させる画
像メモリの機能を有する画像処理部204と、コントロ
ーラ201、モニタ203、ネットワークや記録媒体等
から構成される入力手段202、ネットワークや記録媒
体等から構成される出力手段205、記憶装置206等
から構成される。なお、216は光学鏡筒である。
Thus, the removal mark 1 as a reference mark 1
When the forms 2b to 12d are as shown in FIG. 8, the cross cursor 36b is more easily aligned as shown on the right of FIG. In the above embodiment, the removal marks 12b to 12d
The cross cursor 36b is aligned with the center of the removal marks 12b to 12d, but may be aligned with the edges of the removal marks 12b to 12d.
In this case, it is natural that the cross cursor 36b is aligned with the edge in the next step. The optical microscope 210 displays the optical image 3 to be observed or detected.
5, a two-dimensional distance (relative positional relationship) (δx, δy) between the fine reference mark 11 and the location (processing position) 1 to be processed is calculated. It is used for positioning the tip of the pipette 21 or the pin 31 and detecting an alignment mark formed on the surface of the semiconductor device 100. The optical microscope 210 includes a light source 214 that emits illumination light 213 having a plurality of wavelength components close to white light, a half mirror 212, and an objective lens 2.
5, an image sensor 211 including a camera or the like that receives an image and converts it into an image signal, and an image sensor 2
An image processing unit 204 having an image memory function of image-processing and storing an image signal obtained from the controller 11, a controller 201, a monitor 203, an input unit 202 including a network or a recording medium, The output means 205 comprises a storage device 206 and the like. 216 is an optical lens barrel.

【0028】まず、光学顕微鏡210は、半導体装置1
00の保護膜105の表面に対して塗布装置230によ
る微量の液状材料10の塗布位置決めに使用される。と
ころで、アライメントマーク120を基準とした加工す
べき位置(加工位置)1の概略位置座標情報は、テスタ
またはテスタで検査されたデータを取り込んだCADシ
ステムからネットワーク又は記録媒体等の入力手段20
2を用いてコントローラ201に入力されて記憶装置2
06に記憶される。なお、設計データ(CADデータ)
に基づく描画データ(レイアウトデータ)もコントロー
ラ201に入力して記憶装置206に記憶させ、モニタ
203に表示することによって加工位置を特定しやすく
することが可能となる。また、後述するFIB加工装置
からは、SIM画像の視野38に関するデータが、ネッ
トワーク又は記録媒体等の入力手段202を用いてコン
トローラ201に入力されて記憶装置206に記憶され
る。
First, the optical microscope 210 is connected to the semiconductor device 1.
The coating device 230 is used to position a small amount of the liquid material 10 on the surface of the protective film 105. By the way, the approximate position coordinate information of the position (processing position) 1 to be processed with reference to the alignment mark 120 is obtained from a tester or a CAD system which has taken in data inspected by the tester from a network or an input means 20 such as a recording medium.
2 is input to the controller 201 using the storage device 2
06 is stored. The design data (CAD data)
The drawing data (layout data) based on the data is also input to the controller 201, stored in the storage device 206, and displayed on the monitor 203, so that the processing position can be easily specified. In addition, from the FIB processing device described later, data relating to the field of view 38 of the SIM image is input to the controller 201 using input means 202 such as a network or a recording medium and stored in the storage device 206.

【0029】これにより、まず、コントローラ201
は、ステージ26を移動制御させて半導体装置100の
表面に形成された第1のアライメントマーク120の光
像を光学顕微鏡210の視野38内に位置付ける。光学
顕微鏡210により、半導体装置100上に形成された
第1のアライメントマーク(特定パターンでも良い。)
120を光学的に撮像し、該撮像された第1のアライメ
ントマーク120の画像を、図10に示すようにモニタ
203に表示する。このモニタ203上の画面におい
て、第1のアライメントマーク120とクロスカーソル
36とを合わせる。次いで、コントローラ201は、ス
テージ26を移動制御させて半導体装置100の表面に
形成された第2のアライメントマーク120の光像を光
学顕微鏡210の視野38内に位置付ける。そして光学
顕微鏡210により、半導体装置100上に形成された
第2のアライメントマーク(特定パターンでも良い。)
120を光学的に撮像し、該撮像された第2のアライメ
ントマーク120の画像を、図10に示すようにモニタ
203に表示する。このモニタ203上の画面におい
て、第2のアライメントマーク120とクロスカーソル
36とを合わせる。その結果、コントローラ201は、
第1および第2のアライメントマーク120のステージ
座標から半導体装置100の傾きθを求め、光学顕微鏡
210に対する半導体装置100を載置したステージ2
6の傾きθを修正(調整)する。そして、コントローラ
201は、光学顕微鏡210によって検出された第1ま
たは第2のアライメントマーク120の位置を基準にし
て上記入力して記憶された加工すべき位置(加工位置)
1の概略位置座標情報に基づいてステージ26を駆動制
御させて加工すべき位置(加工位置)1をモニタ203
の画面上に表示されるように位置付ける。
Thus, first, the controller 201
Controls the movement of the stage 26 to position the optical image of the first alignment mark 120 formed on the surface of the semiconductor device 100 within the visual field 38 of the optical microscope 210. First alignment mark (specific pattern may be used) formed on semiconductor device 100 by optical microscope 210.
The image of the first alignment mark 120 is optically imaged and displayed on the monitor 203 as shown in FIG. On the screen on the monitor 203, the first alignment mark 120 and the cross cursor 36 are aligned. Next, the controller 201 controls the movement of the stage 26 to position the optical image of the second alignment mark 120 formed on the surface of the semiconductor device 100 in the visual field 38 of the optical microscope 210. Then, the second alignment mark (a specific pattern may be used) formed on the semiconductor device 100 by the optical microscope 210.
The image of the second alignment mark 120 is optically imaged and displayed on the monitor 203 as shown in FIG. On the screen on the monitor 203, the second alignment mark 120 and the cross cursor 36 are aligned. As a result, the controller 201
The inclination θ of the semiconductor device 100 is determined from the stage coordinates of the first and second alignment marks 120, and the stage 2 on which the semiconductor device 100 is mounted with respect to the optical microscope 210 is determined.
6 is corrected (adjusted). Then, the controller 201 processes and stores the input and stored position (processing position) based on the position of the first or second alignment mark 120 detected by the optical microscope 210.
The position to be machined (machining position) 1 is controlled by driving the stage 26 based on the approximate position coordinate information of the monitor 1.
Position so that it is displayed on the screen.

【0030】次いで、コントローラ201は、記憶装置
206からSIM画像の視野38に関するデータを読み
だして矩形カーソル38としてモニタ203の画面上に
クロスカーソルに加えて表示する。この矩形カーソル3
8は、後述するFIB加工装置に設けたモニタ117の
2次荷電粒子像による観察領域(視野)を示すもので、
FIB加工時の最終位置合わせ時の観察領域(視野)を
示す。該観察領域(視野)38の大きさは、10μm程
度四角〜100μm程度四角であり、キーボードやマウ
ス等の入力手段202を用いて、加工対象とする半導体
装置100の配線パターンの寸法等に応じて切り換え
る。
Next, the controller 201 reads out the data relating to the field of view 38 of the SIM image from the storage device 206 and displays it as a rectangular cursor 38 on the screen of the monitor 203 in addition to the cross cursor. This rectangular cursor 3
Reference numeral 8 denotes an observation area (field of view) based on a secondary charged particle image of a monitor 117 provided in an FIB processing apparatus described later.
5 shows an observation area (field of view) at the time of final alignment during FIB processing. The size of the observation area (field of view) 38 is about 10 μm square to about 100 μm square, and is determined by using input means 202 such as a keyboard or a mouse according to the size of the wiring pattern of the semiconductor device 100 to be processed. Switch.

【0031】次に、コントローラ201は、モニタ20
3に表示される加工位置1を例えば矩形カーソル38の
中心(クロスカーソル36の交点)付近に位置させるべ
く、クロスカーソル36またはキーボードやマウス等の
入力手段202から得られる位置情報に基づいてステー
ジ26を制御する。次に、コントローラ201は、移動
機構22を制御して塗布装置230のピペット21又は
ピン31を移動し、該ピペット21又はピン31の先端
を、矩形カーソル38内の加工位置1の近傍における半
導体装置100の保護膜105の表面に接触させ、図2
(a)に示すように、加工すべき位置1の近傍に微量の
液状材料10を局所塗布する。なお、予めピペット21
又はピン31の先端の画像を光学顕微鏡210により撮
像してモニタ203に表示し、マニュアルで移動機構2
2を制御してピペット21又はピン31の先端の位置を
カーソル線36等を用いて光学顕微鏡210の光軸から
所定の距離離れた位置に合わせておく。従って、コント
ローラ201において、加工すべき位置(加工位置)1
は、光学顕微鏡210の光軸に設定される。逆に、ピペ
ット21又はピン31の先端の位置をカーソル線等を用
いて光学顕微鏡210の光軸に合わせ、加工すべき位置
(加工位置)1を光学顕微鏡210の光軸から所定の距
離離した位置に設定することも可能である。なお、テス
タまたはCADシステムから入力手段202を用いて得
られるアライメントマーク120を基準とした加工すべ
き位置(加工位置)1の情報は、概略位置情報につき、
コントローラ201が、描画データ(レイアウトデー
タ)に基づく画像をモニタ203に表示することによっ
て、加工すべき位置1の設定や特定をしやすくすること
ができる。
Next, the controller 201
For example, in order to position the processing position 1 displayed at 3 on the vicinity of the center of the rectangular cursor 38 (the intersection of the cross cursor 36), the stage 26 based on the position information obtained from the cross cursor 36 or input means 202 such as a keyboard or a mouse. Control. Next, the controller 201 controls the moving mechanism 22 to move the pipette 21 or the pin 31 of the coating device 230, and moves the tip of the pipette 21 or the pin 31 to the semiconductor device near the processing position 1 in the rectangular cursor 38. 100 is brought into contact with the surface of the protective film 105 of FIG.
As shown in (a), a small amount of liquid material 10 is applied locally near the position 1 to be processed. The pipette 21
Alternatively, an image of the tip of the pin 31 is captured by the optical microscope 210 and displayed on the monitor 203, and the moving mechanism 2 is manually moved.
The position of the tip of the pipette 21 or the pin 31 is adjusted to a position at a predetermined distance from the optical axis of the optical microscope 210 by using the cursor line 36 or the like by controlling 2. Therefore, in the controller 201, the position to be processed (processing position) 1
Is set to the optical axis of the optical microscope 210. Conversely, the position of the tip of the pipette 21 or the pin 31 is aligned with the optical axis of the optical microscope 210 using a cursor line or the like, and the position to be processed (processing position) 1 is separated from the optical axis of the optical microscope 210 by a predetermined distance. It is also possible to set the position. The information on the position to be processed (processing position) 1 based on the alignment mark 120 obtained from the tester or the CAD system using the input unit 202 is based on the approximate position information.
The controller 201 displays an image based on the drawing data (layout data) on the monitor 203, thereby making it easy to set and specify the position 1 to be processed.

【0032】次に、パワー調整手段223により除去加
工がされない程度にパワーを下げた状態にして、塗布さ
れた微量の液状材料10に対してレーザ光を照射するこ
とによって、加熱焼成して金属製の凸状の局部膜からの
微細な基準マーク11を半導体装置100の保護膜10
5上に形成することができる。また、焼成された液状材
料(金属製の凸状の局部膜)11に対して、基準マーク
とすべく、X,Y軸方向に線対称若しくは点対称に整形
したり、または図7(a)および図8(a)〜(d)に
示すようにX軸およびY軸方向に線対称若しくは点対称
なパターン12a〜12eを刻むように除去加工を施す
場合には、パワー調整手段223により除去加工ができ
る程度にパワーを上げた状態にして、焼成された液状材
料11に対して可変アパーチヤ224で整形されたレー
ザ光束を投影することによって実現することが可能とな
る。
Next, the power is reduced by the power adjusting means 223 to such an extent that the removal processing is not performed. The fine reference mark 11 from the convex local film is formed on the protective film 10 of the semiconductor device 100.
5 can be formed. Also, the fired liquid material (metal convex local film) 11 is shaped in a line symmetry or a point symmetry in the X and Y axis directions to serve as a reference mark, or FIG. 8A to 8D, when the removal processing is performed so as to carve patterns 12a to 12e that are line-symmetric or point-symmetric in the X-axis and Y-axis directions, the removal processing is performed by the power adjustment unit 223. This can be realized by projecting a laser beam shaped by the variable aperture 224 onto the fired liquid material 11 with the power increased as much as possible.

【0033】次に、光学顕微鏡210によって半導体装
置100からの光学画像を撮像し、この光学画像を画像
メモリ204に格納する。コントローラ201は該画像
メモリ204に格納された光学画像を読み出してモニタ
203に表示すると、図2(b)、図7(b)に示す光
学画像が得られる。即ち、光学顕微鏡210の視野35
には、加工すべき個所1を有する配線パターン103
a、103b、103cの画像と、塗布装置230によ
って塗布されて加熱手段220で加熱焼成された微細な
基準マーク11の画像とがSIM画像の視野38内に検
出されることになる。そこで、測長機能を有する光学顕
微鏡(レーザ顕微鏡も含む。)210を用いて上記微細
な基準マーク11と半導体装置100内の加工位置1と
の間の相対位置関係(δx,δy)を測定する。この測
定手順は、先ず、必要があれば、図2(a)、図7
(a)に示す工程1と同様に、半導体装置100上に形
成された第1および第2のアライメントマーク(特定パ
ターンでも良い。)120を用いて、光学顕微鏡210
に対する半導体装置100のθ方向の傾きを再調整す
る。
Next, an optical image from the semiconductor device 100 is captured by the optical microscope 210, and the optical image is stored in the image memory 204. When the controller 201 reads the optical image stored in the image memory 204 and displays it on the monitor 203, the optical images shown in FIGS. 2B and 7B are obtained. That is, the visual field 35 of the optical microscope 210
Has a wiring pattern 103 having a portion 1 to be processed.
The images a, 103b and 103c and the image of the fine reference mark 11 applied by the application device 230 and heated and baked by the heating means 220 are detected in the field of view 38 of the SIM image. Therefore, the relative positional relationship (δx, δy) between the fine reference mark 11 and the processing position 1 in the semiconductor device 100 is measured using an optical microscope (including a laser microscope) 210 having a length measuring function. . This measurement procedure is performed first if necessary, as shown in FIGS.
An optical microscope 210 is used by using the first and second alignment marks (or specific patterns) 120 formed on the semiconductor device 100 in the same manner as in Step 1 shown in FIG.
The inclination of the semiconductor device 100 in the θ direction is adjusted again.

【0034】次いで、コントローラ201は、ステージ
26を移動制御し、図2(b)、図7(b)に示すよう
に、光学顕微鏡210で撮像されて画像メモリ204に
格納される加工位置1を含む領域35の光学画像をモニ
タ203上に表示する。そして、コントローラ201
は、図2(b)、図7(b)に示すように、モニタ20
3において、第1のクロスカーソル36aを表示し、該
第1のクロスカーソル36aを移動させて加工位置1に
その交点を合わせ、第1のクロスカーソル36aの位置
座標から加工位置1の位置座標を取得する。次いで、コ
ントローラ201は、図2(b)、図7(b)、図8
(a)、図8(b)、図8(c)、図8(d)に示すよ
うに、モニタ203において、第2のクロスカーソル3
6bを表示し、該第2のクロスカーソル36bを移動さ
せて第2のクロスカーソル36bの交点と微細な基準マ
ーク11の中心とを合わせ、第2のクロスカーソル36
bの位置座標から微細な基準マーク11の位置座標を取
得する。そして、コントローラ201は、モニタ203
の画面上における取得された両カーソル36a、36b
の位置関係から、微細な基準マーク11と加工位置1と
の相対的な距離(δx、δy)を求め、この求められた
微細な基準マーク11と加工位置1との相対的な距離
(δx、δy)をメモリ(記憶装置)206に記憶させ
る。なお、図7(a)および図8(a)〜(d)には、
モニタ203において、第2のクロスカーソル36bの
交点と、X軸およびY軸方向に線対称若しくは点対称な
パターン12a〜12eの中心とを合わせる場合を示
す。なお、上記第1および第2のクロスカーソル36
a、36bは、同一のクロスカーソルを用いることがで
きる。
Next, the controller 201 controls the movement of the stage 26, and as shown in FIGS. 2 (b) and 7 (b), sets the processing position 1 which is imaged by the optical microscope 210 and stored in the image memory 204. An optical image of the area 35 including the area is displayed on the monitor 203. And the controller 201
Is a monitor 20 as shown in FIGS. 2 (b) and 7 (b).
In 3, the first cross cursor 36a is displayed, the first cross cursor 36a is moved to align the intersection with the processing position 1, and the position coordinates of the processing position 1 are calculated from the position coordinates of the first cross cursor 36a. get. Next, the controller 201 operates as shown in FIG. 2 (b), FIG. 7 (b), FIG.
As shown in FIGS. 8A, 8B, 8C, and 8D, the second cross cursor 3
6b is displayed, the second cross cursor 36b is moved to align the intersection of the second cross cursor 36b with the center of the fine reference mark 11, and the second cross cursor 36b is displayed.
The position coordinates of the fine reference mark 11 are obtained from the position coordinates of b. Then, the controller 201
Cursors 36a, 36b acquired on the screen of
, A relative distance (δx, δy) between the fine reference mark 11 and the processing position 1 is obtained, and a relative distance (δx, δ) between the obtained fine reference mark 11 and the processing position 1 is obtained. δy) is stored in the memory (storage device) 206. 7 (a) and FIGS. 8 (a) to 8 (d)
A case where the intersection of the second cross cursor 36b is aligned with the center of the pattern 12a to 12e that is line-symmetric or point-symmetric in the X-axis and Y-axis directions on the monitor 203 is shown. The first and second cross cursors 36
The same cross cursor can be used for a and 36b.

【0035】以上は、半導体装置100に対して1個所
FIB加工する場合について説明した。実際には、半導
体装置100に対して、複数個所についてFIB加工を
する必要があるため、上記動作を繰り返して行うことに
よって、半導体装置100の保護膜105の表面には、
夫々の加工位置の近傍に微細な基準マーク11が塗布し
て加熱焼成された形成され、更にメモリ(記憶装置)2
06には、各微細な基準マーク11と各加工位置1との
相対的な距離(δx、δy)が記憶されることになる。
従って、コントローラ201は、夫々の加工位置に対し
て、各加工位置1と各微細な基準マーク11との相対的
な距離(δx、δy)をメモリ(記憶装置)206から
読み出して出力手段205から出力することによってF
IB加工装置に対して提供することができる。更に、コ
ントローラ201は、光学顕微鏡210によって検出さ
れて画像メモリ204に記憶された光学画像データを読
み出して出力手段205から出力することによってFI
B加工装置に対して提供することができる。
The case where the FIB processing is performed at one place on the semiconductor device 100 has been described above. Actually, since it is necessary to perform FIB processing at a plurality of locations on the semiconductor device 100, the above operation is repeatedly performed, so that the surface of the protective film 105 of the semiconductor device 100 becomes
A fine reference mark 11 is formed in the vicinity of each processing position and is formed by heating and firing, and further, a memory (storage device) 2
In 06, the relative distance (δx, δy) between each fine reference mark 11 and each processing position 1 is stored.
Therefore, the controller 201 reads the relative distance (δx, δy) between each processing position 1 and each fine reference mark 11 from the memory (storage device) 206 for each processing position, and By outputting F
It can be provided to the IB processing device. Further, the controller 201 reads out the optical image data detected by the optical microscope 210 and stored in the image
B processing device can be provided.

【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。
In the embodiment of the reference mark adding / measuring device shown in FIG. 3, a case where the CPU in the controller 201 performs image processing to further automate the operation will be described. That is, the CPU in the controller 201
Reads out the optical image stored in the image memory 204, and uses the template processing or the like, which is one of image processing techniques, based on the read-out optical image to create a fiducial mark 11 in the image signal. The center coordinates of 12a to 12d are obtained irrespective of the designation by the operator with the cursor. Regarding the processing position 1, it is easiest for the operator to specify the optical image displayed on the monitor 203, but the layout image based on the layout data stored in the storage device 206 is the same as the optical image. Monitor 117 at magnification
, The accuracy of position designation by the operator is improved. Furthermore, if the cursor for designating the location in the optical image and the layout image can be moved simultaneously at the corresponding location, the accuracy of the location designation is further improved. Alternatively, after adjusting the magnification, the images may be made transparent so that the images can be recognized from each other, and the images may be overlapped with each other to specify the position. With the above process, the setting of the processing position 1 with respect to the reference mark 11 is completed, the positional relationship (δx, δy) between the reference mark 11 and the processing position 1 is stored in the storage device 206, and can be provided to the FIB processing device. Becomes

【0037】次に、半導体装置100の保護膜105の
表面に形成した微細な基準マーク11に対する加工位置
1のデータ(δx,δy)の提供を受けるFIB加工装
置について、図9を用いて説明する。51は、処理室
(試料室)で、内部に半導体装置100を載置するXY
Zθ方向に移動可能なステージ52を設けている。処理
室51の側面には半導体装置100を導入するための扉
53が設けてあり、処理室51の下部には処理室51内
を排気するための真空ポンプ54がバルブ55を介して
配管接続されている。
Next, an FIB processing apparatus which receives data (δx, δy) of the processing position 1 for the fine reference mark 11 formed on the surface of the protective film 105 of the semiconductor device 100 will be described with reference to FIG. . Reference numeral 51 denotes a processing chamber (sample chamber) in which the semiconductor device 100 is mounted.
A stage 52 movable in the Zθ direction is provided. A door 53 for introducing the semiconductor device 100 is provided on a side surface of the processing chamber 51, and a vacuum pump 54 for evacuating the processing chamber 51 is connected to a lower portion of the processing chamber 51 via a valve 55. ing.

【0038】処理室51の上部には、半導体装置100
を観察・加工するためのFIB56を発生させる鏡筒6
1が設けられている。この鏡筒61内には、イオン源6
2と、該イオン源62から出射されたイオンビームを引
き出すアパーチヤ63と、イオンビームを集束させる荷
電粒子光学系64と、ブランキング電極65と、ブラン
キングアパーチヤ66と、偏向電極67とが内蔵され、
集束されたイオンビーム68を半導体装置100に対し
て照射するように構成される。更に、処理室51の上部
には、FIB68の照射によって生じた2次荷電粒子
(2次イオンあるいは2次電子)58を検出するための
2次荷電粒子ディテクタ59が設けられている。そし
て、該ディテクタ59には、その検出信号を、光学系コ
ントローラ118から得られるFIB56の走査(偏向
電極67に印加する偏向信号)に同期して各種画像処理
するための画像処理装置60が接続される。この画像処
理装置60によって2次荷電粒子画像(SIM画像と称
する。)がA/D変換されて画像メモリ114に記憶さ
れる。そして、コントローラ124は、画像メモリ11
4に記憶された2次荷電粒子画像(SIM画像)をモニ
タ117に表示することが可能となる。
The semiconductor device 100 is placed above the processing chamber 51.
6 that generates FIB 56 for observing and processing images
1 is provided. The ion source 6 is provided in the lens barrel 61.
2, an aperture 63 for extracting an ion beam emitted from the ion source 62, a charged particle optical system 64 for focusing the ion beam, a blanking electrode 65, a blanking aperture 66, and a deflection electrode 67. And
The semiconductor device 100 is configured to be irradiated with the focused ion beam 68. Further, a secondary charged particle detector 59 for detecting a secondary charged particle (secondary ion or secondary electron) 58 generated by the irradiation of the FIB 68 is provided above the processing chamber 51. The detector 59 is connected to an image processing device 60 for performing various image processing in synchronization with the scanning of the FIB 56 (deflection signal applied to the deflection electrode 67) obtained from the optical system controller 118. You. A secondary charged particle image (referred to as a SIM image) is A / D converted by the image processing device 60 and stored in the image memory 114. Then, the controller 124 controls the image memory 11
4, the secondary charged particle image (SIM image) stored on the monitor 117 can be displayed.

【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。
A stage controller 119 controls the stage 52 based on a command from the controller 124. Numeral 121 denotes an input means composed of a network or a recording medium, which is connected to the output means 205 of the fiducial marking / measuring device shown in FIG. Information relating to the relative distance (δx, δy) from the reference mark 11 is input and stored in the storage device 131. Further, the input unit 121 also inputs the approximate position information of the position (processing position) 1 to be processed based on the alignment mark obtained from the tester or the CAD system, and stores the information in the storage device 131. The input unit 121 may be used to input image data based on drawing data (layout data) obtained from a tester or a CAD system, or optical image data detected by the optical microscope 210 of the reference mark adding / measuring device. in this way,
In the storage device 131, the rough position information of the position to be processed (processing position) 1 based on the alignment mark formed on the surface of the semiconductor device 100 and the surface of the protective film 105 of the semiconductor device 100 are respectively processed. The relative distance (δx, δy) of each processing position 1 with respect to each fine reference mark 11 formed near the position is stored.
Further, the storage device 131 also stores image data based on drawing data (layout data) or optical image data detected by the optical microscope 210 of the fiducial marking / measuring device.

【0040】次に、上記FIB加工装置の動作について
説明する。まず、半導体装置100を扉53を開いて処
理室51内のステージ52上に導入する。そして、基準
マーク付与・計測装置の光学顕微鏡210と同様に、コ
ントローラ124は、SIM画像で半導体装置100上
のアライメントマークや配線パターンを観察し、この観
察されるアライメントマークや配線パターンを参照して
ステージコンローラ119に対して制御指令を与えるこ
とによってθステージを駆動制御することによって半導
体装置100のθ方向の傾きを調整する。次いで、コン
トローラ124は、ステージコンローラ119に対して
制御指令を与えることによってSIM画像の視野内に半
導体装置100上のアライメントマークを位置付けし、
このアライメントマークの位置を2次荷電粒子検出器5
9で検出し、そのSIM画像を画像メモリ114に記憶
させてアライメントマークの位置を算出する。更に、コ
ントローラ124は、該算出されたアライメントマーク
の位置を基準として、記憶装置131に記憶されたアラ
イメントマークの位置を基準とした加工すべき位置(加
工位置)1の概略位置情報座標データに基づき、半導体
装置100を載置したステージ52を移動してSIM画
像の視野38内に微細な基準マーク11及び加工位置1
を位置付ける。この位置付けした状態で、FIB68を
走査照射して2次荷電粒子検出器59で半導体装置10
0の表面からの2次荷電粒子58に基づく画像を検出し
て画像メモリ114に記憶させる。そして、コントロー
ラ124は、画像メモリ114から読みだしてモニタ1
17に表示すると、図2(c)または図7(c)に示す
ごとく、微細な基準マーク11と保護膜105の段差と
に基づくSIM画像が表示される。
Next, the operation of the FIB processing apparatus will be described. First, the semiconductor device 100 is introduced onto the stage 52 in the processing chamber 51 by opening the door 53. Then, similarly to the optical microscope 210 of the reference mark providing / measuring device, the controller 124 observes the alignment mark and the wiring pattern on the semiconductor device 100 with the SIM image, and refers to the observed alignment mark and the wiring pattern. The inclination of the semiconductor device 100 in the θ direction is adjusted by driving and controlling the θ stage by giving a control command to the stage controller 119. Next, the controller 124 positions the alignment mark on the semiconductor device 100 within the field of view of the SIM image by giving a control command to the stage controller 119,
The position of the alignment mark is determined by the secondary charged particle detector 5.
9, the SIM image is stored in the image memory 114, and the position of the alignment mark is calculated. Further, the controller 124 uses the calculated position of the alignment mark as a reference, and based on the approximate position information coordinate data of the position (processing position) 1 to be processed with reference to the position of the alignment mark stored in the storage device 131. The stage 52 on which the semiconductor device 100 is mounted is moved to move the fine reference mark 11 and the processing position 1 in the SIM image field of view 38.
Position. In this position, the FIB 68 is scanned and irradiated, and the secondary charged particle detector 59 detects the semiconductor device 10.
An image based on the secondary charged particles 58 from the surface 0 is detected and stored in the image memory 114. Then, the controller 124 reads out from the image memory 114 and
17, a SIM image based on the fine reference mark 11 and the step of the protective film 105 is displayed as shown in FIG. 2C or 7C.

【0041】次に、コントローラ124は、モニタ11
7上にクロスカーソル39を表示し、その交点を微細な
基準マーク11の中心に合わせる。すると、コントロー
ラ124は、図2(c)または図7(c)に示すごと
く、記憶装置131に記憶された各微細な基準マーク1
1に対する各加工位置1の相対的な距離(δx、δy)
を読み出して上記交点から距離(δx、δy)の位置に
予め設定していた加工時のFIB走査領域(FIB加工
領域)を示すボックス2をモニタ117上に表示するこ
とによって、加工時のFIB走査領域(FIB加工領
域)が設定されることになる。更に、コントローラ12
4は、記憶装置131に記憶された描画データ(レイア
ウトデータ)に基づく画像データまたは基準マーク付与
・計測装置の光学顕微鏡210で検出された光学画像デ
ータをSIM画像に対応するように拡大若しくは縮小し
てモニタ117に表示することによって、設定されたF
IB走査領域(FIB加工領域)が適切であるか否かを
確認することが可能となる。
Next, the controller 124 operates the monitor 11
A cross cursor 39 is displayed on 7, and its intersection is aligned with the center of the fine reference mark 11. Then, as shown in FIG. 2 (c) or FIG. 7 (c), the controller 124 controls each fine reference mark 1 stored in the storage device 131.
Relative distance of each processing position 1 to 1 (δx, δy)
Is read out, and a box 2 indicating an FIB scanning area (FIB processing area) at the time of processing, which is set in advance at a position (δx, δy) from the intersection, is displayed on the monitor 117, thereby performing FIB scanning at the time of processing. An area (FIB processing area) is set. Further, the controller 12
4 enlarges or reduces the image data based on the drawing data (layout data) stored in the storage device 131 or the optical image data detected by the optical microscope 210 of the fiducial marking / measuring device so as to correspond to the SIM image. By displaying on the monitor 117, the set F
It is possible to confirm whether or not the IB scanning area (FIB processing area) is appropriate.

【0042】次に、コントローラ124は、上記設定さ
れたFIB走査領域に適合するイオンビーム径、イオン
ビーム電流、偏向量、およびドーズ量を定め、これら定
められた各種の加工条件に基づいて光学系コントローラ
118を介して各光学系を制御してFIB68をFIB
走査領域(FIB加工領域)に照射してFIB加工を開
始する。以上の操作により、半導体装置100を構成す
る保護膜105及び層間絶縁膜104及びAl配線10
3は表面から順次スパッタリング除去され、接続用の窓
開けやAl配線103の切断や断面観察するための開口
や埋もれた異物を露出させると言った加工が行われる。
特に、光学系コントローラ118における加工深さの制
御については、時間監視でも、2次荷電粒子検出器59
で検出される2次荷電粒子信号変化等で行うことができ
る。
Next, the controller 124 determines an ion beam diameter, an ion beam current, a deflection amount, and a dose amount suitable for the set FIB scanning area, and based on these determined various processing conditions, the optical system. Each optical system is controlled via the controller 118 so that the FIB 68
Irradiation is performed on the scanning area (FIB processing area) to start FIB processing. By the above operation, the protective film 105, the interlayer insulating film 104, and the Al wiring 10 constituting the semiconductor device 100 are formed.
3 is sequentially removed from the surface by sputtering, and a process of opening a connection window, exposing an opening for observing the cross section of the Al wiring 103 and observing a cross section, and exposing a buried foreign substance is performed.
In particular, regarding the processing depth control by the optical system controller 118, the secondary charged particle detector 59
The change can be performed based on the change of the secondary charged particle signal detected in the above.

【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。
In the embodiment of the FIB processing apparatus shown in FIG. 9, a case will be described in which the CPU in the controller 124 performs image processing to further advance automation.

【0044】即ち、FIB加工装置において、SIM画
像として観察できるのは平坦化が進んだ半導体装置10
0の場合には基準マーク11および最上層の配線パター
ン103dを反映した保護膜105の段差パターンのみ
である。従って、SIM画像はこの段階でモニタ117
に表示される。基準マーク11、12a〜12dの中心
は上記の手法と同じようにオペレータが指定してもよい
が、ここでもやはりオペレータの負担を軽減すると共
に、オペレータごとの中心設定のばらつきを回避するた
めに、コントローラ124内のCPUは、画像メモリ1
14に格納されたSIM画像を読み出し、この読み出さ
れたSIM画像を基に画像処理の手法の一つであるテン
プレート処理等を用いて、自動で基準マーク11、12
a〜12dの中心座標を求める。更に、コントローラ1
24内のCPUは、提供を受けてメモリ131に格納さ
れた基準マーク11、12a〜12dと加工位置1との
位置関係(δx,δy)を引き出すことによって、基準
マーク11、12a〜12dの中心座標からFIB加工
位置1に対して加工領域2を自動的に設定し、モニタ1
17にSIM画像38と共に表示することができる。即
ち、コントローラ124内のCPUは、半導体装置10
0の保護膜105の表面に対して、FIB加工領域2を
示す矩形、あるいは、特殊な形状が設定され、その結果
をモニタ117に表示することができる。更に、コント
ローラ124は、メモリ131内にFIBの加工条件が
格納されている場合にはそれを呼び出し、この加工条件
に適合する指令を光学系コントローラ118に与え、ブ
ランキング電極65をONにすることによって半導体装
置100上の加工領域2に対してFIB加工が開始され
る。メモリ131にFIB加工条件が格納されていない
場合には、コントローラ124は、その段階でメモリ1
31等に格納されている加工条件設定画面を呼び出して
モニタ117等に表示し、キーボードやマウス等の入力
手段121を用いてFIB加工条件を入力し、該入力さ
れたFIB加工条件に適合する指令を光学系コントロー
ラ118に与えてFIB加工を開始させる。以上の操作
で、自動加工に近いFIB加工が実現できる。
In other words, in the FIB processing apparatus, what can be observed as a SIM image is the semiconductor device 10 having advanced flattening.
In the case of 0, there is only the step pattern of the protection film 105 reflecting the reference mark 11 and the uppermost wiring pattern 103d. Therefore, the SIM image is displayed on the monitor 117 at this stage.
Will be displayed. The center of the fiducial marks 11, 12a to 12d may be specified by the operator in the same manner as in the above-described method. However, also in this case, in order to reduce the burden on the operator and to avoid a variation in center setting for each operator, The CPU in the controller 124 is the image memory 1
14 is read out, and based on the read out SIM image, the reference marks 11 and 12 are automatically used by using template processing or the like which is one of image processing techniques.
The center coordinates of a to 12d are obtained. Further, the controller 1
The CPU in 24 extracts the positional relationship (δx, δy) between the reference marks 11, 12a to 12d and the processing position 1 stored in the memory 131 to provide the center of the reference marks 11, 12a to 12d. The processing area 2 is automatically set for the FIB processing position 1 from the coordinates, and the monitor 1
17 together with the SIM image 38. That is, the CPU in the controller 124 is
A rectangle indicating the FIB processing area 2 or a special shape is set on the surface of the 0 protective film 105, and the result can be displayed on the monitor 117. Further, the controller 124 calls the FIB processing conditions, if any, stored in the memory 131, gives a command conforming to the processing conditions to the optical system controller 118, and turns on the blanking electrode 65. As a result, FIB processing is started on the processing area 2 on the semiconductor device 100. If the FIB processing conditions are not stored in the memory 131, the controller 124 at that stage
31 is called and displayed on the monitor 117 or the like, a FIB processing condition is input using the input means 121 such as a keyboard or a mouse, and a command conforming to the input FIB processing condition is input. To the optical system controller 118 to start the FIB processing. With the above operation, FIB processing close to automatic processing can be realized.

【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。
As described above, the protective film 105 of the semiconductor device 100 is arranged such that each fine reference mark 11 and each processing position 1 that can be observed by the SIM image and the optical image exist within the field of view of the SIM image. Each fine reference mark 11 is formed in the vicinity of each processing position 1 on the surface of the substrate, and the positional relationship between each fine reference mark 11 and each processing position 1 is optically measured. When FIB processing is performed on a wiring pattern, a foreign substance, and the like existing below the interlayer insulating films 104a, 104b, and 104c to be formed, the processing position 1 can be easily and accurately specified.

【0046】以上説明した第1の実施の形態では、図3
に示す基準マーク付与・計測装置のコントローラ20
1、入力手段202、モニタ203、および記憶装置2
06と、図9に示すFIB加工装置のコントローラ12
4、入力手段121、モニタ117、および記憶装置1
31とを別にした場合について説明したが、共通のコン
トローラ、入力手段、モニタ、および記憶装置で構成す
ることも可能である。
In the first embodiment described above, FIG.
20 of the reference mark adding / measuring device shown in FIG.
1, input means 202, monitor 203, and storage device 2
06 and the controller 12 of the FIB processing apparatus shown in FIG.
4. Input means 121, monitor 117, and storage device 1
31 has been described, but it is also possible to use a common controller, input means, monitor, and storage device.

【0047】以上説明した第1の実施の形態では、FI
B加工すべき個所(加工位置)1に対してその近傍に一
つの微細な基準マーク11を半導体装置100の保護膜
105上に付与する場合について説明したが、図11に
示すように、FIB加工すべき個所(加工位置)1に対
してその近傍に複数の微細な基準マーク11を半導体装
置100の保護膜105上に形成し、それらからの距離
(δx1、δy1)及び(δx2、δy2)を求め、そ
の結果に基づいて加工位置1を特定しても良い。これに
より、全体の処理時間は長くなるが、加工位置合わせ精
度を向上させることができる。また、半導体装置100
を、基準マーク付与・計測装置のステージ26からFI
B加工装置のステージ52に載せ替える操作が入った場
合、半導体装置100は夫々のステージ26、52に対
して概略位置決めされて載置されるが、平面的に僅かθ
方向(回転方向)にずれることになる。この場合、半導
体装置100のθ方向(回転方向)のずれを両ステージ
に設けられたθステージで合わせても良いが、図11に
示すように、微細な基準マーク11を加工位置1の近傍
に複数付与することによって、これら複数の微細な基準
マーク11を基準にして加工位置1を距離(δx1、δ
y1)及び(δx2、δy2)によって設定することが
でき、しかも距離(δx1、δy1)及び(δx2、δ
y2)によって平面的な傾き(θ方向のずれ量)も計算
することができ、この計算された平面的な傾き(θ方向
のずれ量)に合わせて例えば矩形形状の加工領域2を設
定することが可能となり、傾きを合わせる操作が必要な
くなり、煩雑さをさけることができる。
In the first embodiment described above, the FI
A case has been described in which one fine reference mark 11 is provided on the protective film 105 of the semiconductor device 100 in the vicinity of the location (processing position) 1 where the B processing is to be performed. However, as shown in FIG. A plurality of fine reference marks 11 are formed on the protective film 105 of the semiconductor device 100 in the vicinity of a position (processing position) 1 to be formed, and distances (δx1, δy1) and (δx2, δy2) from them are determined. Then, the processing position 1 may be specified based on the result. As a result, the overall processing time becomes longer, but the processing position alignment accuracy can be improved. Further, the semiconductor device 100
From the stage 26 of the fiducial marking / measuring device
When an operation of changing the stage to the stage 52 of the B processing apparatus is performed, the semiconductor device 100 is roughly positioned and mounted on the respective stages 26 and 52, but slightly θ in plan.
Direction (rotation direction). In this case, the deviation of the semiconductor device 100 in the θ direction (rotation direction) may be adjusted by the θ stages provided on both stages, but the fine reference mark 11 is placed near the processing position 1 as shown in FIG. By providing a plurality of the reference marks 11, the processing position 1 is set to the distance (δx1, δ
y1) and (δx2, δy2), and the distances (δx1, δy1) and (δx2, δ
y2), a planar inclination (amount of deviation in the θ direction) can also be calculated. For example, a rectangular processing area 2 is set in accordance with the calculated planar inclination (amount of deviation in the θ direction). Can be performed, and the operation of adjusting the inclination is not required, and the complexity can be reduced.

【0048】また、焼成された微細な基準マーク11そ
のものを用いるよりも、図7および図8に示す如く、微
細な加工が施されたパターン12a〜12dを用いた方
が微細で、且つエッジが急峻なため、FIB加工の際S
IM画像へのカーソル合わせにおける誤差を小さくする
ことができ、その結果位置決め精度の良いFIB加工を
実現することが可能となる。また、上記実施の形態にお
いて、微細な基準マーク11をAuやPd等の金属膜で
形成しているが、光学顕微鏡210の光学画像やFIB
加工装置におけるSIM画像による観察において、半導
体装置100表面の保護膜105と判別が付くものなら
ば何れでも良い。例えば、Cr23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
るいはSi34、等で形成しても良い。
As shown in FIGS. 7 and 8, the finely patterned patterns 12a to 12d are finer and the edges are finer than that of the fired fine reference marks 11 themselves. Because of the steepness, S
An error in the cursor alignment with the IM image can be reduced, and as a result, FIB processing with high positioning accuracy can be realized. In the above embodiment, the fine reference mark 11 is formed of a metal film such as Au or Pd.
In observation using a SIM image in the processing apparatus, any method can be used as long as it can be distinguished from the protective film 105 on the surface of the semiconductor device 100. For example, it may be formed of a metal oxide film such as Cr 2 O 3 , SiO 2 or Si 3 N 4 to which various dyes or impurities such as B and P are added.

【0049】次に、本発明に係る半導体装置100の表
面である保護膜105上に、微細な基準マーク11を付
与する基準マーク付与装置と、該基準マーク付与装置に
よって付与された微細な基準マーク11と加工すべき個
所(加工位置)1との間の2次元的な距離(相対的な位
置関係)(δx,δy)を光学像35によって計測し、
該計測された2次元的な距離(相対的な位置関係)(δ
x,δy)を参照してSIM画像に基づいて位置決めし
てFIB加工を行う基準マーク計測・FIB加工装置と
を備えたFIB加工システムの第2の実施の形態につい
て、図3〜図8、図12を用いて説明する。即ち、基準
マーク付与装置を図3に示す如く構成する。光学顕微鏡
210は、半導体装置100の表面である保護膜105
上に、微細な基準マーク11を付与する際の塗布装置2
30を構成するピペット21若しくはピン31の先端の
位置決めに使用する。
Next, a reference mark providing device for providing a fine reference mark 11 on the protective film 105 which is the surface of the semiconductor device 100 according to the present invention, and a fine reference mark provided by the reference mark providing device. A two-dimensional distance (relative positional relationship) (δx, δy) between 11 and a position to be processed (processing position) 1 is measured by the optical image 35,
The measured two-dimensional distance (relative positional relationship) (δ
x, δy), with reference to FIGS. 3 to 8 and FIG. 12 will be described. That is, the reference mark providing device is configured as shown in FIG. The optical microscope 210 includes a protective film 105 on the surface of the semiconductor device 100.
Coating device 2 for providing fine reference mark 11 on top
It is used for positioning the tip of the pipette 21 or the pin 31 that constitutes 30.

【0050】まず、コントローラ201は、ステージ2
6を移動制御させて半導体装置100の表面に形成され
た第1のアライメントマーク120の光像を光学顕微鏡
210の視野38内に位置付ける。光学顕微鏡210に
より、半導体装置100上に形成された第1のアライメ
ントマーク(特定パターンでも良い。)120を光学的
に撮像し、該撮像された第1のアライメントマーク12
0の画像を、図10に示すようにモニタ203に表示す
る。このモニタ203上の画面において、第1のアライ
メントマーク120とクロスカーソル36とを合わせ
る。次いで、コントローラ201は、ステージ26を移
動制御させて半導体装置100の表面に形成された第2
のアライメントマーク120の光像を光学顕微鏡210
の視野38内に位置付ける。そして光学顕微鏡210に
より、半導体装置100上に形成された第2のアライメ
ントマーク(特定パターンでも良い。)120を光学的
に撮像し、該撮像された第2のアライメントマーク12
0の画像を、図10に示すようにモニタ203に表示す
る。このモニタ203上の画面において、第2のアライ
メントマーク120とクロスカーソル36とを合わせ
る。その結果、コントローラ201は、第1および第2
のアライメントマーク120のステージ座標から半導体
装置100の傾きθを求め、光学顕微鏡210に対する
半導体装置100を載置したステージ26の傾きθを修
正(調整)する。そして、コントローラ201は、光学
顕微鏡210によって検出された第1または第2のアラ
イメントマーク120の位置を基準にして上記入力して
記憶された加工すべき位置(加工位置)1の概略位置座
標情報に基づいてステージ26を駆動制御させて加工す
べき位置(加工位置)1をモニタ203の画面上に表示
されるように位置付ける。
First, the controller 201 sets the stage 2
The optical image of the first alignment mark 120 formed on the surface of the semiconductor device 100 is positioned in the field of view 38 of the optical microscope 210 by controlling the movement of the optical device 6. A first alignment mark (or a specific pattern) 120 formed on the semiconductor device 100 is optically imaged by the optical microscope 210, and the imaged first alignment mark 12 is obtained.
The image 0 is displayed on the monitor 203 as shown in FIG. On the screen on the monitor 203, the first alignment mark 120 and the cross cursor 36 are aligned. Next, the controller 201 controls the movement of the stage 26 to control the second
The optical image of the alignment mark 120 is
Within the field of view 38 of Then, the second alignment mark (or a specific pattern) 120 formed on the semiconductor device 100 is optically imaged by the optical microscope 210, and the imaged second alignment mark 12 is formed.
The image 0 is displayed on the monitor 203 as shown in FIG. On the screen on the monitor 203, the second alignment mark 120 and the cross cursor 36 are aligned. As a result, the controller 201 makes the first and second
The inclination θ of the semiconductor device 100 is determined from the stage coordinates of the alignment mark 120, and the inclination θ of the stage 26 on which the semiconductor device 100 is mounted with respect to the optical microscope 210 is corrected (adjusted). Then, the controller 201 converts the input and stored approximate position coordinate information of the processing position (processing position) 1 based on the position of the first or second alignment mark 120 detected by the optical microscope 210. The position to be processed (processing position) 1 is controlled so as to be displayed on the screen of the monitor 203 by controlling the drive of the stage 26 based on this.

【0051】次いで、コントローラ201は、記憶装置
206からSIM画像の視野38に関するデータを読み
だして矩形カーソル38としてモニタ203の画面上に
クロスカーソルに加えて表示する。この矩形カーソル3
8は、後述するFIB加工装置に設けたモニタ117の
2次荷電粒子像による観察領域(視野)を示すもので、
FIB加工時の最終位置合わせ時の観察領域(視野)を
示す。
Next, the controller 201 reads out the data relating to the field of view 38 of the SIM image from the storage device 206 and displays it as a rectangular cursor 38 on the screen of the monitor 203 in addition to the cross cursor. This rectangular cursor 3
Reference numeral 8 denotes an observation area (field of view) based on a secondary charged particle image of a monitor 117 provided in an FIB processing apparatus described later.
5 shows an observation area (field of view) at the time of final alignment during FIB processing.

【0052】次に、コントローラ201は、モニタ20
3に表示される加工位置1を例えば矩形カーソル38の
中心(クロスカーソル36の交点)付近に位置させるべ
く、クロスカーソル36またはキーボードやマウス等の
入力手段202から得られる位置情報に基づいてステー
ジ26を制御する。次に、コントローラ201は、移動
機構22を制御して塗布装置230のピペット21又は
ピン31を移動し、該ピペット21又はピン31の先端
を、矩形カーソル38内の加工位置1の近傍における半
導体装置100の保護膜105の表面に接触させ、図2
(a)に示すように、加工すべき位置1の近傍に微量の
液状材料10を局所塗布する。
Next, the controller 201
For example, in order to position the processing position 1 displayed at 3 on the vicinity of the center of the rectangular cursor 38 (the intersection of the cross cursor 36), the stage 26 based on the position information obtained from the cross cursor 36 or input means 202 such as a keyboard or a mouse. Control. Next, the controller 201 controls the moving mechanism 22 to move the pipette 21 or the pin 31 of the coating device 230, and moves the tip of the pipette 21 or the pin 31 to the semiconductor device near the processing position 1 in the rectangular cursor 38. 100 is brought into contact with the surface of the protective film 105 of FIG.
As shown in (a), a small amount of liquid material 10 is applied locally near the position 1 to be processed.

【0053】なお、予めピペット21又はピン31の先
端の画像を光学顕微鏡210により撮像してモニタ20
3に表示し、マニュアルで移動機構22を制御してピペ
ット21又はピン31の先端の位置をカーソル線36等
を用いて光学顕微鏡210の光軸から所定の距離離れた
位置に合わせておく。従って、コントローラ201にお
いて、加工すべき位置(加工位置)1は、光学顕微鏡2
10の光軸に設定される。逆に、ピペット21又はピン
31の先端の位置をカーソル線等を用いて光学顕微鏡2
10の光軸に合わせ、加工すべき位置(加工位置)1を
光学顕微鏡210の光軸から所定の距離離した位置に設
定することも可能である。次に、パワー調整手段223
により除去加工がされない程度にパワーを下げた状態に
して、塗布された微量の液状材料10に対してレーザ光
を照射することによって、加熱焼成して金属製の凸状の
局部膜からの微細な基準マーク11を半導体装置100
の保護膜105上に形成することができる。また、焼成
された液状材料(金属製の凸状の局部膜)11に対し
て、X,Y軸方向に線対称若しくは点対称に整形した
り、または図7(a)および図8(a)〜(d)に示す
ようにX軸およびY軸方向に線対称若しくは点対称なパ
ターン12a〜12eを刻むように除去加工を施す場合
には、パワー調整手段223により除去加工ができる程
度にパワーを上げた状態にして、焼成された液状材料1
1に対して可変アパーチヤ224で整形されたレーザ光
束を投影することによって実現することが可能となる。
The image of the tip of the pipette 21 or the pin 31 is taken in advance by the optical microscope 210 and
3, the movement mechanism 22 is manually controlled to adjust the position of the tip of the pipette 21 or the pin 31 to a position at a predetermined distance from the optical axis of the optical microscope 210 using the cursor line 36 or the like. Therefore, in the controller 201, the position (processing position) 1 to be processed is the optical microscope 2
10 optical axes are set. On the contrary, the position of the tip of the pipette 21 or the pin 31 is determined by using the cursor line or the like with the optical microscope 2.
It is also possible to set the position to be processed (processing position) 1 at a position separated by a predetermined distance from the optical axis of the optical microscope 210 in accordance with the 10 optical axes. Next, the power adjusting means 223
By irradiating laser light to a small amount of the applied liquid material 10 in a state in which the power is reduced to such an extent that the removal processing is not performed, heat calcination is performed and fine fine particles from the metal convex local film are formed. Reference mark 11 is placed on semiconductor device 100
Can be formed on the protective film 105. In addition, the baked liquid material (metal convex local film) 11 is shaped into a line symmetry or a point symmetry in the X and Y axis directions, or as shown in FIGS. 7 (a) and 8 (a). As shown in (d), when the removal processing is performed so as to carve patterns 12a to 12e that are line-symmetric or point-symmetric in the X-axis and Y-axis directions, the power is increased by the power adjusting means 223 to such an extent that the removal processing can be performed. And the fired liquid material 1
1 can be realized by projecting the laser beam shaped by the variable aperture 224.

【0054】以上説明したように、図3に示す基準マー
ク付与装置によって、半導体装置100において、微細
な基準マーク11を、FIB加工すべき位置(加工位
置)1の近傍の保護膜105上に付与することが可能と
なる。次に、図3に示す基準マーク付与装置によって付
与された微細な基準マーク11と加工すべき個所(加工
位置)1との間の2次元的な距離(相対的な位置関係)
(δx,δy)を光学像35によって計測し、該計測さ
れた2次元的な距離(相対的な位置関係)(δx,δ
y)を参照してSIM画像に基づいて位置決めしてFI
B加工を行う基準マーク計測・FIB加工装置につい
て、図12を用いて説明する。図12は、基準マーク計
測・FIB加工装置の一実施例を示す構成図である。即
ち、基準マーク計測・FIB加工装置は、図9に示すF
IB加工装置のFIB加工光学系(鏡筒)61に、基準
マーク計測用の光学顕微鏡70を並設したものである。
基準マーク計測用の光学顕微鏡70は、レーザ顕微鏡に
よって構成され、観察光源となるレーザ光72を出射す
るレーザ発振器71と、レーザ光72を走査するための
レーザ光走査手段73と、レーザ光72の光路を曲げる
ハーフミラー74等の光学素子を納めた光学鏡筒75
と、処理室51内にレーザ光72を導入するためのレー
ザ光導入窓76と、レーザ光72を半導体装置100上
に集光・照射すると共にその反射光を集光するための対
物レンズ79と、内部にピンホールと光検出器とを備え
たディテクタ(イメージセンサ)77と、該ディテクタ
77からの検出信号をレーザ光72の走査に同期して各
種画像処理して図2(b)または図7(b)に示す光学
画像35を得るための、画像メモリを有する画像処理装
置78とから構成されている。そして、該画像処理装置
78の画像メモリに記憶された光学画像35を、モニタ
117に表示できるようにコントローラ124に提供さ
れる。ところで、対物レンズ79を処理室51内に設置
している理由は、高倍率・高開口数(高NA)の対物レ
ンズ(作動距離は小さくなる。)79を用いることで、
高解像度の観察を可能にし、微細な基準マーク11と加
工位置1との距離(δx,δy)を精度良く測定したい
ためである。もし、レーザ光導入窓76を介しても高解
像度の観察が可能ならば、対物レンズ79を処理室51
の外に配置しても差し支えない。また、もしもレーザ顕
微鏡(画像処理装置78を除く。)が真空中で使用可能
ならば、レーザ顕微鏡自体を処理室51中に設けること
で、レーザ光導入窓76による解像度低下等の影響をな
くすことができる。
As described above, in the semiconductor device 100, the fine reference mark 11 is provided on the protective film 105 near the FIB processing position (processing position) 1 by the reference mark providing apparatus shown in FIG. It is possible to do. Next, a two-dimensional distance (relative positional relationship) between the fine reference mark 11 provided by the reference mark providing apparatus shown in FIG. 3 and a location (processing position) 1 to be processed.
(Δx, δy) is measured by the optical image 35, and the measured two-dimensional distance (relative positional relationship) (δx, δ
y) and referring to the SIM image for positioning and FI
A reference mark measurement / FIB processing apparatus for performing the B processing will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a configuration diagram illustrating an embodiment of a fiducial mark measurement / FIB processing apparatus. In other words, the fiducial mark measurement / FIB processing device uses the F mark shown in FIG.
An optical microscope 70 for measuring a reference mark is provided in parallel with a FIB processing optical system (barrel) 61 of the IB processing apparatus.
An optical microscope 70 for measuring a reference mark is constituted by a laser microscope, and includes a laser oscillator 71 that emits a laser beam 72 serving as an observation light source, a laser beam scanning unit 73 for scanning the laser beam 72, and a laser beam 72. Optical barrel 75 containing optical elements such as a half mirror 74 for bending the optical path
A laser light introduction window 76 for introducing the laser light 72 into the processing chamber 51; an objective lens 79 for condensing and irradiating the laser light 72 onto the semiconductor device 100 and condensing the reflected light; A detector (image sensor) 77 having a pinhole and a photodetector therein; and performing various image processing on a detection signal from the detector 77 in synchronization with the scanning of the laser beam 72, as shown in FIG. An image processing device 78 having an image memory for obtaining the optical image 35 shown in FIG. Then, the optical image 35 stored in the image memory of the image processing device 78 is provided to the controller 124 so that the optical image 35 can be displayed on the monitor 117. By the way, the reason why the objective lens 79 is installed in the processing chamber 51 is that the objective lens 79 having a high magnification and a high numerical aperture (high NA) (the working distance is reduced) is used.
This is because it is possible to perform high-resolution observation and accurately measure the distance (δx, δy) between the fine reference mark 11 and the processing position 1. If high-resolution observation is possible through the laser beam introduction window 76, the objective lens 79 is connected to the processing chamber 51.
It can be placed outside the box. If the laser microscope (excluding the image processing device 78) can be used in a vacuum, the laser microscope itself is provided in the processing chamber 51 to eliminate the influence of the laser light introduction window 76 such as a reduction in resolution. Can be.

【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。
Further, inside the processing chamber (sample chamber) 51, a stage 52 on which the semiconductor device 100 is mounted and which can move in the XYZθ directions is accommodated. A door 53 for loading the semiconductor device 100 is provided on a side surface of the processing chamber 51. A vacuum pump 54 for exhausting the inside of the processing chamber 51 is connected to the lower part of the processing chamber 51 via a valve 55.

【0056】次に、動作について説明する。まず、図3
に示す基準マーク付与装置によって、微細な基準マーク
11が付与された半導体装置100を扉53から投入し
てステージ52上に載置する。そして、コントローラ1
24からの指令に基づくステージコントローラ119の
駆動制御により、ステージ52を矢印で示すように移動
して半導体装置100を対物レンズ79の直下に位置さ
せる。そして、上記第1の実施の形態の基準マーク付与
・計測装置と同様に、θ方向の傾きを調整し、光学顕微
鏡(レーザ顕微鏡)70によって半導体装置100から
の光像を撮像してモニタ117に表示すると、図2
(b)、図7(b)に示す画像が得られる。即ち、光学
顕微鏡70の視野35には、加工すべき個所1を有する
配線パターン103a、103b、103cの画像と、
微細な基準マーク11の画像とがSIM画像の視野38
内に検出されることになる。
Next, the operation will be described. First, FIG.
The semiconductor device 100 provided with the fine reference mark 11 is put in from the door 53 and placed on the stage 52 by the reference mark providing device shown in FIG. And the controller 1
Under the drive control of the stage controller 119 based on the command from 24, the stage 52 is moved as shown by the arrow, and the semiconductor device 100 is positioned directly below the objective lens 79. Then, similarly to the fiducial mark adding / measuring device according to the first embodiment, the inclination in the θ direction is adjusted, and an optical image from the semiconductor device 100 is captured by the optical microscope (laser microscope) 70 and is displayed on the monitor 117. When displayed, Figure 2
(B), the image shown in FIG. 7 (b) is obtained. That is, in the field of view 35 of the optical microscope 70, the images of the wiring patterns 103a, 103b,
The image of the fine reference mark 11 corresponds to the field of view 38 of the SIM image.
Will be detected within.

【0057】そこで、測長機能を有する光学顕微鏡70
を用いて上記微細な基準マーク11と半導体装置100
内の加工位置1との間の相対位置関係(δx,δy)を
測定する。この測定手順は、先ず、必要があれば、図2
(a)、図7(a)に示す工程1と同様に、半導体装置
100上に形成された第1および第2のアライメントマ
ーク(特定パターンでも良い。)120を用いて、光学
顕微鏡70に対する半導体装置100のθ方向の傾きを
再調整する。次いで、コントローラ124はステージ5
2を移動制御し、図2(b)、図7(b)に示すよう
に、光学顕微鏡70で撮像される加工位置1を含む領域
35の光学画像をモニタ117上に表示する。そして、
コントローラ124は、図2(b)、図7(b)に示す
ように、モニタ117において、第1のクロスカーソル
36aを表示し、該第1のクロスカーソル36aを移動
させて加工位置1にその交点を合わせ、第1のクロスカ
ーソル36aの位置座標から加工位置1の位置座標を取
得する。次いで、コントローラ124は、図2(b)、
図7(b)、図8(a)、図8(b)、図8(c)、図
8(d)に示すように、モニタ117において、第2の
クロスカーソル36bを表示し、該第2のクロスカーソ
ル36bを移動させて第2のクロスカーソル36bの交
点と微細な基準マーク11の中心とを合わせ、第2のク
ロスカーソル36bの位置座標から微細な基準マーク1
1の位置座標を取得する。そして、コントローラ201
は、モニタ203の画面上における取得された両カーソ
ル36a、36bの位置関係から、微細な基準マーク1
1と加工位置1との相対的な距離(δx、δy)を求
め、この求められた微細な基準マーク11と加工位置1
との相対的な距離(δx、δy)をメモリ(記憶装置)
131に記憶させる。なお、図7(a)および図8
(a)〜(d)には、モニタ117において、第2のク
ロスカーソル36bの交点と、X軸およびY軸方向に線
対称若しくは点対称なパターン12a〜12eの中心と
を合わせる場合を示す。なお、上記第1および第2のク
ロスカーソル36a、36bは、同一のクロスカーソル
を用いることができる。以上は、半導体装置100に対
して1個所FIB加工する場合について説明した。
Therefore, the optical microscope 70 having the length measuring function
The fine reference mark 11 and the semiconductor device 100
The relative positional relationship (δx, δy) with the processing position 1 is measured. This measurement procedure is performed first if necessary, as shown in FIG.
7A, similarly to the step 1 shown in FIG. 7A, using the first and second alignment marks (specific patterns may be used) 120 formed on the semiconductor device 100, the semiconductor with respect to the optical microscope 70. The inclination of the device 100 in the θ direction is readjusted. Next, the controller 124 sets the stage 5
2B, the optical image of the area 35 including the processing position 1 captured by the optical microscope 70 is displayed on the monitor 117 as shown in FIGS. 2B and 7B. And
The controller 124 displays the first cross cursor 36a on the monitor 117 and moves the first cross cursor 36a to the machining position 1 as shown in FIGS. The intersection is aligned, and the position coordinates of the machining position 1 are acquired from the position coordinates of the first cross cursor 36a. Next, the controller 124 changes the state shown in FIG.
As shown in FIGS. 7 (b), 8 (a), 8 (b), 8 (c) and 8 (d), a second cross cursor 36b is displayed on the monitor 117, and the second cross cursor 36b is displayed. The second cross cursor 36b is moved to align the intersection of the second cross cursor 36b with the center of the fine reference mark 11, and the fine reference mark 1 is determined from the position coordinates of the second cross cursor 36b.
1 is obtained. And the controller 201
Is a fine reference mark 1 based on the positional relationship between the two cursors 36a and 36b acquired on the screen of the monitor 203.
Relative distances (δx, δy) between the reference mark 11 and the processing position 1 are calculated.
The relative distance (δx, δy) with the memory (storage device)
131. Note that FIG. 7A and FIG.
(A) to (d) show a case in which the monitor 117 matches the intersection of the second cross cursor 36b with the centers of the patterns 12a to 12e that are line-symmetric or point-symmetric in the X-axis and Y-axis directions. Note that the same cross cursor can be used as the first and second cross cursors 36a and 36b. The case where the FIB processing is performed at one place on the semiconductor device 100 has been described above.

【0058】実際には、半導体装置100に対して、複
数個所についてFIB加工をする必要があるため、上記
動作を繰り返して行われ、メモリ(記憶装置)131に
は、各微細な基準マーク11と各加工位置1との相対的
な距離(δx、δy)が記憶されることになる。次い
で、コントローラ124は、ステージコンローラ119
に対して制御指令を与えることによってステージ52を
移動させてSIM画像の視野38内に半導体装置100
上のアライメントマークを位置付けし、このアライメン
トマークの位置を2次荷電粒子検出器59で検出し、そ
のSIM画像を画像メモリ114に記憶させてアライメ
ントマークの位置を算出する。更に、コントローラ12
4は、該算出されたアライメントマークの位置を基準と
して、記憶装置131に記憶されたアライメントマーク
の位置を基準とした加工すべき位置(加工位置)1の概
略位置情報座標データに基づき、半導体装置100を載
置したステージ52を移動してSIM画像の視野38内
に微細な基準マーク11及び加工位置1を位置付ける。
この位置付けした状態で、FIB68を走査照射して2
次荷電粒子検出器59で半導体装置100の表面からの
2次荷電粒子58に基づく画像を検出して画像メモリ1
14に記憶させる。そして、コントローラ124は、画
像メモリ114から読みだしてモニタ117に表示する
と、図2(c)または図7(c)に示すごとく、微細な
基準マーク11と保護膜105の段差とに基づくSIM
画像が表示される。
Actually, since it is necessary to subject the semiconductor device 100 to FIB processing at a plurality of locations, the above operation is repeated, and each fine reference mark 11 is The relative distance (δx, δy) from each processing position 1 is stored. Next, the controller 124 controls the stage controller 119.
Of the semiconductor device 100 within the visual field 38 of the SIM image by moving the stage 52
The upper alignment mark is positioned, the position of the alignment mark is detected by the secondary charged particle detector 59, and the SIM image is stored in the image memory 114 to calculate the position of the alignment mark. Further, the controller 12
Reference numeral 4 denotes a semiconductor device based on the approximate position information coordinate data of a position to be processed (processing position) 1 based on the position of the alignment mark stored in the storage device 131 with reference to the calculated position of the alignment mark. The stage 52 on which 100 is placed is moved to position the fine reference mark 11 and the processing position 1 within the visual field 38 of the SIM image.
In this position, the FIB 68 is scanned and irradiated to 2
An image based on the secondary charged particles 58 from the surface of the semiconductor device 100 is detected by the secondary charged particle detector 59 and the image memory 1
14 is stored. Then, when the controller 124 reads out the image from the image memory 114 and displays it on the monitor 117, the SIM based on the fine reference mark 11 and the step of the protective film 105 as shown in FIG.
The image is displayed.

【0059】次に、コントローラ124は、モニタ11
7上にクロスカーソル39を表示し、その交点を微細な
基準マーク11の中心に合わせる。すると、コントロー
ラ124は、図2(c)または図7(c)に示すごと
く、記憶装置131に記憶された各微細な基準マーク1
1に対する各加工位置1の相対的な距離(δx、δy)
を読み出して上記交点から距離(δx、δy)の位置に
予め設定していた加工時のFIB走査領域(FIB加工
領域)を示すボックス2をモニタ117上に表示するこ
とによって、加工時のFIB走査領域(FIB加工領
域)が設定されることになる。更に、コントローラ12
4は、記憶装置131に記憶された描画データ(レイア
ウトデータ)に基づく画像データまたは基準マーク付与
・計測装置の光学顕微鏡210で検出された光学画像デ
ータをSIM画像に対応するように拡大若しくは縮小し
てモニタ117に表示することによって、設定されたF
IB走査領域(FIB加工領域)が適切であるか否かを
確認することが可能となる。
Next, the controller 124 operates the monitor 11
A cross cursor 39 is displayed on 7, and its intersection is aligned with the center of the fine reference mark 11. Then, as shown in FIG. 2 (c) or FIG. 7 (c), the controller 124 controls each fine reference mark 1 stored in the storage device 131.
Relative distance of each processing position 1 to 1 (δx, δy)
Is read out, and a box 2 indicating an FIB scanning area (FIB processing area) at the time of processing, which is set in advance at a position (δx, δy) from the intersection, is displayed on the monitor 117, thereby performing FIB scanning at the time of processing. An area (FIB processing area) is set. Further, the controller 12
4 enlarges or reduces the image data based on the drawing data (layout data) stored in the storage device 131 or the optical image data detected by the optical microscope 210 of the fiducial marking / measuring device so as to correspond to the SIM image. By displaying on the monitor 117, the set F
It is possible to confirm whether or not the IB scanning area (FIB processing area) is appropriate.

【0060】次に、コントローラ124は、上記設定さ
れたFIB走査領域に適合するイオンビーム径、イオン
ビーム電流、偏向量、およびドーズ量を定め、これら定
められた各種の加工条件に基づいて光学系コントローラ
118を介して各光学系を制御してFIB68をFIB
走査領域(FIB加工領域)に照射してFIB加工を開
始する。以上の操作により、半導体装置100を構成す
る保護膜105及び層間絶縁膜104及びAl配線10
3は表面から順次スパッタリング除去され、接続用の窓
開けやAl配線103の切断や断面観察するための開口
や埋もれた異物を露出させると言った加工が行われる。
特に、光学系コントローラ118における加工深さの制
御については、時間監視でも、2次荷電粒子検出器59
で検出される2次荷電粒子信号変化等で行うことができ
る。
Next, the controller 124 determines an ion beam diameter, an ion beam current, a deflection amount, and a dose amount suitable for the set FIB scanning area, and based on these determined various processing conditions, the optical system. Each optical system is controlled via the controller 118 so that the FIB 68
Irradiation is performed on the scanning area (FIB processing area) to start FIB processing. By the above operation, the protective film 105, the interlayer insulating film 104, and the Al wiring 10 constituting the semiconductor device 100 are formed.
3 is sequentially removed from the surface by sputtering, and a process of opening a connection window, exposing an opening for observing the cross section of the Al wiring 103 and observing a cross section, and exposing a buried foreign substance is performed.
In particular, regarding the processing depth control by the optical system controller 118, the secondary charged particle detector 59
The change can be performed based on the change of the secondary charged particle signal detected in the above.

【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。
In the second embodiment described above, FIG.
, A controller 201, an input means 202, a monitor 203, and a storage device 206 of the reference mark providing device
Although the case where the controller 124, the input means 121, the monitor 117, and the storage device 131 of the FIB processing apparatus shown in FIG. 12 are separated has been described, it is also possible to configure the common controller, the input means, the monitor, and the storage device. It is. Further, in the second embodiment described above, one fine reference mark 11 is formed in the vicinity of a portion (processing position) 1 where the FIB processing is to be performed, in the vicinity thereof.
Has been described on the protective film 105,
As shown in FIG. 11, a plurality of fine reference marks 11 are located near a location (processing position) 1 where FIB processing is to be performed.
Are formed on the protective film 105 of the semiconductor device 100, and distances (δx1, δy1) and (δx2, δy2) therefrom are formed.
And the processing position 1 may be specified based on the result. As a result, as in the first embodiment, the overall processing time is prolonged, but the processing position alignment accuracy can be improved, and the tilt adjustment of the semiconductor device 100 in the θ direction can be eliminated. Becomes

【0062】また、図12に示す光学顕微鏡付FIB加
工装置の実施例において、コントローラ124内のCP
Uが画像処理することによって、更に自動化を進めた場
合について説明する。まず、ステージ52上に載置され
た半導体装置100のFIB加工位置1を含む基準マー
ク11の光学画像を光学顕微鏡(例えばレーザ顕微鏡)
70により観察し、その後ステージ52をFIB加工光
学系61の下に移動させる。FIB加工装置において、
光学顕微鏡70で観察した領域と同等の領域を2次荷電
粒子ディテクタ59で検出した2次荷電粒子58から形
成したSIM画像で観察する。この場合、通常、ステー
ジ52は一定の移動精度でしか移動できず、完全に光学
顕微鏡70で検出される光学画像と一致した位置にステ
ージ52が停止するとは限らない。そこで、偏向電極6
7によるFIBの偏向でビーム照射位置を補正すること
も可能であるが、そのためにはステージ52の移動量を
正確に計測できるレーザゲージ(レーザ測長器)等の高
精度の計測機器を搭載する必要がある。しかしながら、
レーザゲージ(レーザ測長器)等を付けると装置価格が
上昇することになる。なお、コントローラ124内のC
PUが実行する光学顕微鏡70から得られる光学画像に
対する画像処理は、図3に示す実施例と同様である。ま
たコントローラ124内のCPUが実行するFIB加工
装置から得られるSIM画像に対する画像処理も、図9
に示す実施例と同様である。
In the embodiment of the FIB processing apparatus with an optical microscope shown in FIG.
A case in which U further performs automation by performing image processing will be described. First, an optical image of the fiducial mark 11 including the FIB processing position 1 of the semiconductor device 100 mounted on the stage 52 is converted into an optical microscope (for example, a laser microscope).
Observation is performed by 70, and then the stage 52 is moved below the FIB processing optical system 61. In FIB processing equipment,
A region equivalent to the region observed with the optical microscope 70 is observed with a SIM image formed from the secondary charged particles 58 detected by the secondary charged particle detector 59. In this case, usually, the stage 52 can move only with a certain movement accuracy, and the stage 52 does not always stop at a position completely coincident with the optical image detected by the optical microscope 70. Therefore, the deflection electrode 6
It is also possible to correct the beam irradiation position by the FIB deflection by 7, but for that purpose, a high-precision measuring device such as a laser gauge (laser length measuring device) capable of accurately measuring the amount of movement of the stage 52 is mounted. There is a need. However,
Attaching a laser gauge (laser measuring device) or the like increases the price of the device. Note that C in the controller 124
The image processing performed by the PU on the optical image obtained from the optical microscope 70 is the same as in the embodiment shown in FIG. Also, image processing for a SIM image obtained from the FIB processing device, which is executed by the CPU in the controller 124, is described in FIG.
This is the same as the embodiment shown in FIG.

【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。
Further, in the second embodiment, FIG.
As shown in FIG. 8A and FIGS. 8A to 8D, the removal processing is performed by the heating device (laser processing device) 220 so that the reference marks 12a to 12e are formed. However, as shown in FIG. In the case of the FIB processing apparatus provided with the fiducial mark measuring device, the FIB processing apparatus is applied to the local film 11 provided on the protective film 105 of the semiconductor device 100 which is put into the processing chamber 51 and mounted on the stage 52. By irradiating the FIB, the reference marks 12a to 12e can be removed. The pattern to be removed may be input to the controller 124 using the input means 124. FIB equipped with an optical microscope 70
By using the processing device, the observation accuracy of the optical microscope 210 in the reference mark providing device can be reduced. Therefore, for example, as shown in FIG. 4C, the optical axis of the optical microscope 210 can be tilted, and the pipette 21a and the pins 31 of the coating device 230 can be lowered vertically.

【0064】また、上記第1および第2の実施の形態で
は、加熱手段220として除去加工も可能なレーザ加工
装置を用いた場合について説明したが、加熱手段220
として加熱のみである場合には、この外、ヒータ加熱、
ランプ加熱、これらの組み合わせ等で構成することが可
能である。即ち、加熱手段80として、図13に示すよ
うに構成することが可能である。この加熱手段80は、
半導体装置100を載せた搬送プレート82が載置さ
れ、ヒータ85を内蔵して加熱されるホットプレート8
3と、ヒータ85によって加熱されたホットプレート8
3の温度を検知するための熱電対等から構成された温度
検知器84と、該温度検知器84で検知される温度に基
づいてヒータ85の加熱を調節する温度調節器86と、
ホットプレート83で加熱される半導体装置100等を
覆うカバー81とで構成される。この加熱手段80を用
いる場合には、塗布装置230で微量の液状材料10が
塗布された半導体装置100を、図3に示すステージ2
6から取外し、搬送プレート82に載せてホットプレー
ト83上に載置させる必要がある。上記構成から、搬送
プレート82に載せた半導体装置100をホットプレー
ト83上に載置することによって、半導体装置100が
加熱されて塗布された微量の液状材料10が加熱焼成さ
れて金属膜からなる基準マーク11が半導体装置100
の保護膜105上に得られる。
Further, in the first and second embodiments, the case where a laser processing apparatus capable of removal processing is used as the heating means 220 has been described.
If only heating is used, the heater heating,
It is possible to configure by lamp heating, a combination thereof, or the like. That is, the heating means 80 can be configured as shown in FIG. This heating means 80
The transport plate 82 on which the semiconductor device 100 is mounted is mounted, and the hot plate 8 is heated by incorporating the heater 85 therein.
3 and hot plate 8 heated by heater 85
3, a temperature detector 84 including a thermocouple or the like for detecting the temperature, a temperature controller 86 for adjusting the heating of the heater 85 based on the temperature detected by the temperature detector 84,
A cover 81 covers the semiconductor device 100 and the like heated by the hot plate 83. When this heating means 80 is used, the semiconductor device 100 coated with a small amount of the liquid material 10 by the coating device 230 is moved to the stage 2 shown in FIG.
6 and placed on the transport plate 82 and placed on the hot plate 83. According to the above configuration, the semiconductor device 100 placed on the transport plate 82 is placed on the hot plate 83, so that the semiconductor device 100 is heated and the applied small amount of the liquid material 10 is heated and fired to form a reference made of a metal film. The mark 11 is the semiconductor device 100
Is obtained on the protective film 105.

【0065】次に、本発明に係る半導体装置100の表
面である保護膜105上に、微細な基準マーク11を付
与し、該微細な基準マーク11と加工すべき個所(加工
位置)1との間の2次元的な距離(相対的な位置関係)
(δx,δy)を光学画像35によって計測する基準マ
ーク付与・計測装置とFIB加工装置とを備えたFIB
加工システムの第3の実施例について、図4〜図9、図
14を用いて説明する。図14は、基準マーク付与・計
測装置の他の実施例を示した構成図である。図14に示
す構成において、図3に示す基準マーク付与・計測装置
と相違するのは、塗布装置230の代わりにレーザCV
Dによって微細な基準マーク11を半導体装置100の
表面である保護膜105上に付与する点である。即ち、
半導体装置100を載置したステージ26を試料室90
内に設ける。試料室90は、光を透過させる窓91と、
CVD材料ガスを納めたCVDガス用ボンベ92からバ
ルブ93を介して接続されたガス導入配管94、および
バルブ95を介して図示しない真空排気装置に接続され
た排気用配管96からなるガス供給排気系とを有する。
更に、上記ステージ26は、半導体装置100を載置
し、レーザ光および観察光との焦点合わせのため半導体
装置100を光軸方向に移動させるためのZステージ
と、半導体装置100を上記光軸に垂直な平面内で移動
させるXYステージと、θ方向の調整を行うためのθス
テージとから構成される。ステージコントローラ97
は、コントローラ201からの指令に基づいて、ステー
ジ26を駆動制御すると共にレーザ光の光路を開閉する
シャッタ227の駆動を制御するものである。
Next, a fine reference mark 11 is provided on the protective film 105 which is the surface of the semiconductor device 100 according to the present invention, and the fine reference mark 11 and the position (processing position) 1 to be processed are defined. Two-dimensional distance (relative positional relationship)
FIB provided with a fiducial mark adding / measuring device for measuring (δx, δy) using optical image 35 and a FIB processing device
A third embodiment of the processing system will be described with reference to FIGS. 4 to 9 and FIG. FIG. 14 is a configuration diagram showing another embodiment of the reference mark adding / measuring device. The configuration shown in FIG. 14 is different from the reference mark providing / measuring device shown in FIG.
The point is that the fine reference mark 11 is provided on the protective film 105 which is the surface of the semiconductor device 100 by D. That is,
The stage 26 on which the semiconductor device 100 is mounted is moved to the sample chamber 90.
Provided within. The sample chamber 90 includes a window 91 for transmitting light,
A gas supply / exhaust system including a gas introduction pipe 94 connected from a CVD gas cylinder 92 containing a CVD material gas via a valve 93 and an exhaust pipe 96 connected to a vacuum exhaust device (not shown) via a valve 95. And
Further, the stage 26 has a Z stage for mounting the semiconductor device 100 and moving the semiconductor device 100 in the optical axis direction for focusing with laser light and observation light, and It is composed of an XY stage that moves in a vertical plane and a θ stage for adjusting the θ direction. Stage controller 97
Is for controlling the drive of the stage 26 and the drive of the shutter 227 for opening and closing the optical path of the laser beam based on the instruction from the controller 201.

【0066】レーザ光源221として、例えばArレー
ザの基本波(波長514.5nm)や第2高調波(波長
257nm)を出射するように構成する。また、CVD
材料ガスとして、金属膜(Mo,Cr,W,Ni等)を
析出するために、Mo(CO)6,Cr(CO)4,W
(CO)4,Ni(CO)4等の金属カルボニル化合物ガ
スや金属アルキル化合物ガス等を用いることができる。
以上の構成から、上記第1の実施の形態と同様に、ま
ず、コントローラ201は、ステージ26を移動制御さ
せて半導体装置100の表面に形成された第1のアライ
メントマーク120の光像を光学顕微鏡210の視野3
8内に位置付ける。光学顕微鏡210により、半導体装
置100上に形成された第1および第2のアライメント
マーク(特定パターンでも良い。)120を光学的に撮
像し、該撮像された第1および第2のアライメントマー
ク120の画像を、図10に示すようにモニタ203に
表示する。このモニタ203上の画面において、第1お
よび第2のアライメントマーク120とクロスカーソル
36とを合わせる。その結果、コントローラ201は、
第1および第2のアライメントマーク120のステージ
座標から半導体装置100の傾きθを求め、光学顕微鏡
210に対する半導体装置100を載置したステージ2
6の傾きθを修正(調整)する。そして、コントローラ
201は、光学顕微鏡210によって検出された第1ま
たは第2のアライメントマーク120の位置を基準にし
て上記入力して記憶された加工すべき位置(加工位置)
1の概略位置座標情報に基づいてステージコントローラ
97を介してステージ26を駆動制御させて加工すべき
位置(加工位置)1をモニタ203の画面上に表示され
るように位置付ける。
The laser light source 221 is configured to emit, for example, a fundamental wave (wavelength 514.5 nm) or a second harmonic (wavelength 257 nm) of an Ar laser. Also, CVD
In order to deposit a metal film (Mo, Cr, W, Ni, etc.) as a material gas, Mo (CO) 6 , Cr (CO) 4 , W
Metal carbonyl compound gases such as (CO) 4 and Ni (CO) 4 , metal alkyl compound gases, and the like can be used.
With the above configuration, similarly to the first embodiment, first, the controller 201 controls the movement of the stage 26 to convert the optical image of the first alignment mark 120 formed on the surface of the semiconductor device 100 into an optical microscope. 210 view 3
Position within 8. The optical microscope 210 optically captures images of the first and second alignment marks (or a specific pattern) 120 formed on the semiconductor device 100, and obtains images of the first and second alignment marks 120. The image is displayed on the monitor 203 as shown in FIG. On the screen on the monitor 203, the first and second alignment marks 120 and the cross cursor 36 are aligned. As a result, the controller 201
The inclination θ of the semiconductor device 100 is determined from the stage coordinates of the first and second alignment marks 120, and the stage 2 on which the semiconductor device 100 is mounted with respect to the optical microscope 210 is determined.
6 is corrected (adjusted). Then, the controller 201 processes and stores the input and stored position (processing position) based on the position of the first or second alignment mark 120 detected by the optical microscope 210.
The stage 26 is driven and controlled via the stage controller 97 based on the approximate position coordinate information 1 to position the position 1 to be processed (processing position) 1 so as to be displayed on the screen of the monitor 203.

【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。
Next, the controller 201 reads out the data relating to the field of view 38 of the SIM image from the storage device 206 and displays it as a rectangular cursor 38 on the screen of the monitor 203 in addition to the cross cursor. Next, the controller 201 obtains the processing position 1 displayed on the monitor 203 from the cross cursor 36 or input means 202 such as a keyboard or a mouse so as to position the processing position 1 near the center of the rectangular cursor 38 (intersection of the cross cursor 36). The stage 26 is controlled via the stage controller 97 based on the obtained position information.

【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。
Next, on the screen of the monitor 203, a fine area in which the reference mark 11 is to be provided near the processing position 1 is designated. Then, the controller 201 controls the position of the stage 26 with respect to the optical axis via the stage controller 97 based on the designation. As a result, a fine region irradiated with the laser beam is formed in the vicinity of the processing position 1.

【0069】従って、バルブ95を開けて試料室90内
を真空排気装置で10~6Torr以上の真空度になるまで排
気する。しかる後、バルブ95を閉じてバルブ93を開
いてCVD用ガスを所望の圧力(例えばMo(CO)6
の場合0.1Torr)になるまで試料室90内に供給
し、CVDガスの雰囲気を形成する。その後、レーザ光
源221からレーザ光222を出射させ、シャッタ22
7を開いて半導体装置100の表面にレーザ光を対物レ
ンズ25で集光させて照射する。その結果、CVDガス
はレーザ光の熱エネルギーにより分解され、図2(a)
に示すように、加工すべき位置1の近傍に微量の金属膜
11が析出される。また、析出された微量の金属膜(金
属製の凸状の局部膜)11に対して、X,Y軸方向に線
対称若しくは点対称に整形したり、または図7(a)お
よび図8(a)〜(d)に示すようにX軸およびY軸方
向に線対称若しくは点対称なパターン12a〜12eを
刻むように除去加工を施す場合には、パワー調整手段2
23により除去加工ができる程度にパワーを上げた状態
にして、微量の金属膜11に対して可変アパーチヤ22
4で整形されたレーザ光束を投影することによって実現
することが可能となる。
Therefore, the valve 95 is opened, and the inside of the sample chamber 90 is evacuated by the vacuum evacuation device until the degree of vacuum becomes 10 to 6 Torr or more. Thereafter, the valve 95 is closed and the valve 93 is opened to supply the CVD gas to a desired pressure (for example, Mo (CO) 6
In this case, the gas is supplied into the sample chamber 90 until the pressure reaches 0.1 Torr to form an atmosphere of a CVD gas. After that, the laser beam 222 is emitted from the laser light source
7 is opened, and the laser beam is focused on the surface of the semiconductor device 100 by the objective lens 25 and irradiated. As a result, the CVD gas is decomposed by the thermal energy of the laser light,
As shown in (1), a small amount of metal film 11 is deposited near the position 1 to be processed. Also, with respect to the deposited small amount of metal film (metal-made convex local film) 11, it is shaped in a line symmetry or a point symmetry in the X and Y axis directions, or as shown in FIGS. When the removal processing is performed so as to carve patterns 12a to 12e that are line-symmetric or point-symmetric in the X-axis and Y-axis directions as shown in FIGS.
23, the power is increased to such an extent that the removal processing can be performed.
This can be realized by projecting the laser beam shaped in step 4.

【0070】次に、光学顕微鏡210によって半導体装
置100からの光像を撮像してモニタ203に表示する
と、図2(b)、図7(b)に示す画像が得られる。即
ち、光学顕微鏡210の視野35には、加工すべき個所
1を有する配線パターン103a、103b、103c
の画像と、塗布装置230によって塗布されて加熱手段
220で加熱焼成された微細な基準マーク11の画像と
がSIM画像の視野38内に検出されることになる。そ
こで、測長機能を有する光学顕微鏡(レーザ顕微鏡も含
む。)210を用いて上記微細な基準マーク11と半導
体装置100内の加工位置1との間の相対位置関係(δ
x,δy)を測定する。この測定手順は、先ず、必要が
あれば、図2(a)、図7(a)に示す工程1と同様
に、半導体装置100上に形成された第1および第2の
アライメントマーク(特定パターンでも良い。)120
を用いて、光学顕微鏡210に対する半導体装置100
のθ方向の傾きを再調整する。
Next, when an optical image from the semiconductor device 100 is picked up by the optical microscope 210 and displayed on the monitor 203, the images shown in FIGS. 2B and 7B are obtained. That is, in the visual field 35 of the optical microscope 210, the wiring patterns 103a, 103b, 103c having the portion 1 to be processed are provided.
And the image of the fine reference mark 11 applied by the application device 230 and heated and baked by the heating means 220 are detected in the visual field 38 of the SIM image. Therefore, the relative positional relationship (δ) between the fine reference mark 11 and the processing position 1 in the semiconductor device 100 is determined using an optical microscope (including a laser microscope) 210 having a length measuring function.
x, δy) are measured. In this measurement procedure, first, if necessary, first and second alignment marks (specific patterns) formed on the semiconductor device 100, as in Step 1 shown in FIGS. 2A and 7A. (It may be.) 120
, The semiconductor device 100 for the optical microscope 210
Is readjusted in the θ direction.

【0071】次いで、コントローラ201はステージ2
6を移動制御し、図2(b)、図7(b)に示すよう
に、光学顕微鏡210で撮像される加工位置1を含む領
域35の光学画像をモニタ203上に表示する。そし
て、コントローラ201は、図2(b)、図7(b)に
示すように、モニタ203において、第1のクロスカー
ソル36aを表示し、該第1のクロスカーソル36aを
移動させて加工位置1にその交点を合わせ、第1のクロ
スカーソル36aの位置座標から加工位置1の位置座標
を取得する。次いで、コントローラ201は、図2
(b)、図7(b)、図8(a)、図8(b)、図8
(c)、図8(d)に示すように、モニタ203におい
て、第2のクロスカーソル36bを表示し、該第2のク
ロスカーソル36bを移動させて第2のクロスカーソル
36bの交点と微細な基準マーク11の中心とを合わ
せ、第2のクロスカーソル36bの位置座標から微細な
基準マーク11の位置座標を取得する。そして、コント
ローラ201は、モニタ203の画面上における取得さ
れた両カーソル36a、36bの位置関係から、微細な
基準マーク11と加工位置1との相対的な距離(δx、
δy)を求め、この求められた微細な基準マーク11と
加工位置1との相対的な距離(δx、δy)をメモリ
(記憶装置)206に記憶させる。なお、図7(a)お
よび図8(a)〜(d)には、モニタ203において、
第2のクロスカーソル36bの交点と、X軸およびY軸
方向に線対称若しくは点対称なパターン12a〜12e
の中心とを合わせる場合を示す。
Next, the controller 201 sets the stage 2
2B, the optical image of the region 35 including the processing position 1 captured by the optical microscope 210 is displayed on the monitor 203 as shown in FIGS. 2B and 7B. Then, as shown in FIGS. 2B and 7B, the controller 201 displays the first cross cursor 36a on the monitor 203, and moves the first cross cursor 36a to the processing position 1. And the position coordinates of the machining position 1 are obtained from the position coordinates of the first cross cursor 36a. Next, the controller 201
(B), FIG. 7 (b), FIG. 8 (a), FIG. 8 (b), FIG.
(C) As shown in FIG. 8 (d), the second cross cursor 36b is displayed on the monitor 203, and the second cross cursor 36b is moved to finely intersect the intersection of the second cross cursor 36b. The center of the reference mark 11 is aligned with the center of the reference mark 11, and fine position coordinates of the reference mark 11 are acquired from the position coordinates of the second cross cursor 36b. Then, based on the positional relationship between the two cursors 36a and 36b acquired on the screen of the monitor 203, the controller 201 determines the relative distance (δx,
δy) is obtained, and the obtained relative distance (δx, δy) between the fine reference mark 11 and the processing position 1 is stored in the memory (storage device) 206. 7A and FIGS. 8A to 8D, the monitor 203
Patterns 12a to 12e that are line-symmetric or point-symmetric with respect to the intersection of the second cross cursor 36b in the X-axis and Y-axis directions.
It shows the case where it is aligned with the center of.

【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。
Then, the protective film 105 of the semiconductor device 100
The FIB processing apparatus that receives the data (δx, δy) of the processing position 1 for the fine reference mark 11 formed on the surface of the first embodiment is the same as in the first embodiment. As described above, in any of the first, second, and third embodiments, the fine reference mark 11 coated and baked or the fine reference mark 11 formed by laser CVD is less than that of FIG. As shown in FIG. 8 and FIG. 8, when the fine patterns 12 a to 12 d are applied to the reference mark, it is possible to realize high accuracy in both the position coordinate measurement based on the optical image and the setting of the processing area 2 based on the SIM image. it can.

【0073】次に、FIB加工における加工位置決め以
外の適用する場合の実施の形態について説明する。即
ち、SEMでの観察位置決めにおいても有効である。通
常SEMで観察する対象は、表面に凹凸が現れているた
め、微細な基準マーク11が無い場合でも観察位置をS
EM画像中心に移動させることは可能である。しかし、
多数の繰り返しパターンの中の特定パターンを観察した
い場合には、その位置までステージを移動させて、観察
対象を探し出すのはオペレータに多大の労力を要求す
る。半導体装置100であれば、チップ周辺に元々形成
されているマークパターンを基準に観察位置へ移動する
方式も可能であるが、半導体装置100がメモリセルの
ように微細なパターンではステージの精度にもよるが数
セルずれた位置にステージが移動する可能性もあり、観
察対象が細かなSEM画質調整しないと観察困難な微か
な凹凸であった場合には、観察位置を探し出すことにや
はり労力を要する。そこで、観察対象と同じSEM画像
の画面内に微細な基準マーク11を付与しておけば、上
記と同様の手法で観察対象へのアクセスが容易となる。
さらに、観察対象が半導体装置100のようにSEM内
に導入可能な場合であれば、まだ半導体装置自身のマー
クパターンから観察対象近傍にステージを移動させるこ
とも可能であるが、例えば、観察対象がTFTのように
大きなフラットパネルディスプレイのような場合には、
観察するためにパネルを切り出すことになり、切片全面
が単純な繰り返しパターンとなる。この場合には顕微鏡
を観察しながら観察対象近傍に微細な基準マーク11を
付与して、それを基準に観察位置へアクセスする本手法
を採用しないと、観察位置を探し出す時間がSEM操作
時間の大半を占める事態にもなりかねない。
Next, a description will be given of an embodiment in which the present invention is applied to other than the processing positioning in the FIB processing. That is, it is also effective in observation positioning by SEM. Since the surface of an object normally observed with a SEM has irregularities, even if there is no fine reference mark 11, the observation position is set to S.
It is possible to move to the center of the EM image. But,
When it is desired to observe a specific pattern among many repetitive patterns, moving the stage to that position and searching for an observation target requires a great deal of labor from the operator. In the case of the semiconductor device 100, a method of moving to the observation position based on the mark pattern originally formed around the chip is also possible. However, in the case of the semiconductor device 100 having a fine pattern such as a memory cell, the accuracy of the stage is also reduced. However, the stage may move to a position shifted by several cells, and if the observation target has minute irregularities that are difficult to observe without fine SEM image quality adjustment, labor is still required to find the observation position. . Therefore, if a fine reference mark 11 is provided within the screen of the same SEM image as the observation target, access to the observation target is facilitated by the same method as described above.
Furthermore, if the observation target can be introduced into the SEM like the semiconductor device 100, the stage can still be moved from the mark pattern of the semiconductor device itself to the vicinity of the observation target. In the case of a large flat panel display such as a TFT,
The panel is cut out for observation, and the entire section becomes a simple repetitive pattern. In this case, if this method of providing a fine reference mark 11 near the observation target while observing the microscope and accessing the observation position based on the reference mark 11 is not adopted, most of the time required for searching the observation position is the SEM operation time. It may be a situation that occupies.

【0074】また、SEM装置においても、レイアウト
データをCADシステムやテスタ等からネットワーク等
を介して取得することによって、SEM観察位置をより
正確に設定することが可能となる。次に、半導体装置1
00の保護膜105上に付与した金属膜からなる基準マ
ーク11を、FIB加工やSEM観察の位置決めに使用
した後、半導体装置100の特性評価用パッドとして用
いる場合について、図15を用いて説明する。図15
は、基準マークとして形成した金属膜11を特性評価用
パッドとするための工程図である。上記第1あるいは第
2の実施の形態で説明した方法により、半導体装置10
0の内部配線110上に加工領域2からなる接続用窓3
を形成して内部配線110の一部を露出させる(図15
(a))。次に、FIBの走査領域2を接続用窓3の寸
法より広く設定後、該走査領域にW(CO)6あるいは
Mo(CO)6等のCVDガスを接続用窓3上に吹き付
けてCVDガス雰囲気を形成し、所定時間FIBを照射
・走査する。これにより、CVDガスは分解して接続用
窓3を含む領域にWあるいはMo等の金属4が析出し、
接続用窓3を充填する(図15(b))。次いで、該充
填部4と金属膜11とを結ぶようにFIB走査領域を設
定する。該設定後、再び前記CVDガスを吹き付け、所
定時間FIBを照射・走査する。これにより、走査領域
にはWあるいはMo等が析出し、充填部4と金属膜11
を結ぶ配線5が形成される(図15(c))。また、本
発明の適用対象は、保護膜105まで形成した半導体装
置100に限らず、製造工程の途中で抜き取った半導体
装置100も含むことは当然である。特に、CMP処理
等により層間絶縁膜104が平坦化された半導体装置1
00に対しては、適用効果が大きくなる。
Also in the SEM apparatus, by acquiring layout data from a CAD system, a tester, or the like via a network or the like, it is possible to more accurately set the SEM observation position. Next, the semiconductor device 1
The case where the fiducial mark 11 made of a metal film provided on the protective film 105 of No. 00 is used for FIB processing or positioning for SEM observation and then used as a pad for evaluating the characteristics of the semiconductor device 100 will be described with reference to FIG. . FIG.
FIG. 5 is a process diagram for using the metal film 11 formed as a reference mark as a characteristic evaluation pad. According to the method described in the first or second embodiment, the semiconductor device 10
Connection window 3 formed of processing area 2 on internal wiring 110
To expose a part of the internal wiring 110 (FIG. 15).
(A)). Next, after setting the FIB scanning area 2 wider than the size of the connection window 3, a CVD gas such as W (CO) 6 or Mo (CO) 6 is blown onto the connection window 3 to the scanning area. An atmosphere is formed, and FIB is irradiated and scanned for a predetermined time. As a result, the CVD gas is decomposed, and a metal 4 such as W or Mo is deposited in a region including the connection window 3, and
The connection window 3 is filled (FIG. 15B). Next, an FIB scanning area is set so as to connect the filling section 4 and the metal film 11. After the setting, the CVD gas is blown again to irradiate and scan the FIB for a predetermined time. As a result, W, Mo, or the like is deposited in the scanning area, and the filling portion 4 and the metal film 11 are deposited.
Are formed (FIG. 15C). The application of the present invention is not limited to the semiconductor device 100 formed up to the protective film 105, but naturally includes the semiconductor device 100 extracted during the manufacturing process. In particular, the semiconductor device 1 in which the interlayer insulating film 104 is planarized by a CMP process or the like.
With respect to 00, the application effect increases.

【0075】[0075]

【発明の効果】本発明によれば、層間絶縁膜に対してC
MP等によって平坦化されて製造され、動作試験が行え
るほぼ完成した半導体装置において、その保護膜(絶縁
膜)等の表面に、FIB等のSIM画像および光学顕微
鏡の光学画像共に確認が可能な微細な基準マークを、F
IB等の加工位置の近傍に付与形成することによって、
前記層間絶縁膜の下層にある配線パターンや異物等をF
IB等の加工対象とするFIB等の加工位置の特定を容
易、且つ正確に実行することができ、その結果、前記層
間絶縁膜の下層にある配線パターンや異物等をFIB等
の加工対象として正確にFIB等の荷電粒子ビームによ
る微細加工(配線切断加工、保護膜上を介しての配線間
の接続成膜加工、SIMまたはSEM観察するための断
面加工、配線や異物を露出させる加工等)を施すことに
よって、不良解析や部分補修や特性評価等を行って開発
期間の短縮を実現することができる効果を奏する。ま
た、本発明によれば、半導体装置の保護膜等の表面に、
微細な基準マークを、SIM画像視野内においてFIB
等の加工位置の近傍に付与形成することによって、基準
マーク確認後からの加工位置合わせがFIB等の偏向走
査系の操作のみで良く、ステージにレーザ測長器等の高
精度の計測器を設けることなく、高精度なFIB等の荷
電粒子ビーム加工が可能となる。
According to the present invention, C is applied to the interlayer insulating film.
In an almost completed semiconductor device manufactured by flattening by an MP or the like and capable of performing an operation test, a fine image on a surface such as a protective film (insulating film) of which a SIM image such as an FIB and an optical image of an optical microscope can be confirmed. The fiducial mark is F
By forming it near the processing position such as IB,
Wiring patterns and foreign substances under the interlayer insulating film are
It is possible to easily and accurately specify a processing position of a FIB or the like as a processing target of an IB or the like. As a result, a wiring pattern, a foreign substance, or the like below the interlayer insulating film can be accurately specified as a processing target of the FIB or the like. Microfabrication using a charged particle beam such as FIB (wiring cutting processing, connection film forming processing between wirings via a protective film, cross-sectional processing for SIM or SEM observation, processing for exposing wiring and foreign matter, etc.) By performing such a process, there is an effect that a failure analysis, a partial repair, a characteristic evaluation, and the like are performed to shorten a development period. Further, according to the present invention, on the surface of a protective film or the like of a semiconductor device,
A fine fiducial mark is applied to the FIB
And so on, the alignment of the processing after confirmation of the reference mark can be performed only by operating the deflection scanning system such as the FIB, and a high-precision measuring instrument such as a laser length measuring instrument is provided on the stage. Without this, highly accurate charged particle beam processing such as FIB can be performed.

【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。
According to the present invention, since the film serving as the reference mark is formed of a conductive material, it can be used as a reference mark and then used as a pad for evaluating characteristics. Time can be reduced. Further, according to the present invention, even when an SEM observation is performed on an object on which a fine pattern is formed, a fine reference mark is provided in a screen of an image such as an SEM which is the same as the observation object, so that the SEM This makes it easy to find the observation position such as SEM, and has the effect of largely reducing the operation time of the SEM or the like.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【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。
FIG. 1 is a diagram showing a semiconductor device having a multilayer wiring layer having a planarized interlayer insulating film according to the present invention and almost completed so that an operation test can be performed by a tester;
(A) is an AA sectional view shown in (b), and (b) is a plan view seen from above the protective film.

【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。
FIG. 2 shows a reference mark providing step 1 according to the present invention, an optical measuring step 2 based on an optical image, and a FIB based on a SIM image.
FIG. 6 is a view for explaining a processing step 3 according to FIG.

【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。
FIG. 3 is a configuration diagram showing an embodiment of a reference mark providing / measuring device or a reference mark providing device according to the present invention.

【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。
FIG. 4 is a view showing an embodiment of an apparatus for applying a liquid material according to the present invention.

【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。
FIG. 5 is a view showing an embodiment different from FIG. 4 of the liquid material application apparatus according to the present invention.

【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。
FIG. 6 is a view showing an embodiment different from FIGS. 4 and 5 of the liquid material application apparatus according to the present invention.

【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。
FIG. 7 is a diagram for explaining a reference mark providing step 1 according to the present invention, an optical measurement step 2 based on an optical image, and a FIB processing step 3 based on a SIM image, which are different from FIG.

【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。
FIG. 8 is a diagram illustrating a case where various patterns different from those in FIG. 7 are removed to serve as fiducial marks for a local film formed on a protective film of a semiconductor device.

【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。
FIG. 9 is a configuration diagram showing one embodiment of an FIB processing apparatus according to the present invention.

【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。
FIG. 10 is a view showing an alignment mark provided on a peripheral portion of a surface of a semiconductor device according to the present invention.

【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。
FIG. 11 is a diagram showing a case where a plurality of reference marks according to the present invention are provided near a processing position.

【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。
FIG. 12 is a reference mark measurement (optical microscope) according to the present invention.
It is a lineblock diagram showing one embodiment of a FIB processing device.

【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。
FIG. 13 is a cross-sectional view showing one embodiment of a heating device for heating and firing a small amount of applied liquid material.

【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。
FIG. 14 is a configuration diagram showing another embodiment of the fiducial mark assigning / measuring device according to the present invention.

【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。
FIG. 15 is a view showing a processing step of the semiconductor device for characteristic evaluation according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…加工位置、2…加工領域(表示ボックス)、3…接
続用窓、4…金属充填部、5…接続配線、10…液状材
料、11…金属膜(基準マーク)、12a〜12e…除
去跡(基準マーク)、21、21a、21b…ピペッ
ト、22…移動機構、25…対物レンズ、26…テーブ
ル(ステージ)、31…ピン、32…移動機構、33…
容器、34…蓋、35…光学画像、36a…第1のクロ
スカーソル、36b…第2のクロスカーソル、38…S
IM画像、39…クロスカーソル、51…処理室、52
…ステージ、53…扉、54…真空ポンプ、55…バル
ブ、59…2次粒子ディテクタ、60…画像処理装置、
61…FIB加工光学系(鏡筒)、62…イオン源、6
4…荷電粒子光学系、67…偏向電極、68…イオンビ
ーム(FIB)、70…光学顕微鏡(レーザ顕微鏡)、
71…レーザ発振器、73…レーザ光走査手段、75…
光学鏡筒、77…ディテクタ、78…画像処理装置、7
9…対物レンズ、100…半導体装置、101…基板、
102…酸化膜、103a〜103d…配線パターン、
104a〜104c…層間絶縁膜、105…保護膜、1
10…加工対象配線、114…画像メモリ、117…モ
ニタ、119…ステージコントローラ、121…入力手
段、124…コントローラ、131…記憶装置(メモ
リ)、201…コントローラ、202…入力手段、20
3…モニタ、204…画像処理部(画像メモリ)、20
5…出力手段、206…記憶装置(メモリ)、210…
光学顕微鏡、211…イメージセンサ、214…光源、
220…加熱装置、221…レーザ光源、223…パワ
ー調整手段、224…可変アパーチヤ、230…塗布装
置、232…液状材料の供給源(加圧手段)、231…
配管
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Processing position, 2 ... Processing area (display box), 3 ... Connection window, 4 ... Metal filling part, 5 ... Connection wiring, 10 ... Liquid material, 11 ... Metal film (reference mark), 12a-12e ... Removal Mark (reference mark), 21, 21a, 21b: pipette, 22: moving mechanism, 25: objective lens, 26: table (stage), 31: pin, 32: moving mechanism, 33:
Container, 34 lid, 35 optical image, 36a first cross cursor, 36b second cross cursor, 38 S
IM image, 39: cross cursor, 51: processing room, 52
... Stage, 53 ... Door, 54 ... Vacuum pump, 55 ... Valve, 59 ... Secondary particle detector, 60 ... Image processing device,
61: FIB processing optical system (barrel), 62: ion source, 6
4: charged particle optical system, 67: deflection electrode, 68: ion beam (FIB), 70: optical microscope (laser microscope),
71: laser oscillator, 73: laser beam scanning means, 75:
Optical barrel, 77: Detector, 78: Image processing device, 7
9: Objective lens, 100: Semiconductor device, 101: Substrate,
102: oxide film, 103a to 103d: wiring pattern,
104a to 104c: interlayer insulating film, 105: protective film, 1
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Wiring to process, 114 ... Image memory, 117 ... Monitor, 119 ... Stage controller, 121 ... Input means, 124 ... Controller, 131 ... Storage device (memory), 201 ... Controller, 202 ... Input means, 20
3 monitor, 204 image processor (image memory), 20
5 output means, 206 storage device (memory), 210
Optical microscope, 211: image sensor, 214: light source,
220 heating device, 221 laser light source, 223 power adjusting means, 224 variable aperture, 230 coating device, 232 liquid material supply source (pressurizing means), 231
Piping

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 21/302 D (72)発明者 嶋瀬 朗 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 高橋 貴彦 東京都青梅市新町六丁目16番地の3 株式 会社日立製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 岡部 泰夫 東京都青梅市新町六丁目16番地の3 株式 会社日立製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 京谷 憲一 東京都青梅市新町六丁目16番地の3 株式 会社日立製作所デバイス開発センタ内──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI H01L 21/302 D (72) Inventor Akira Shimase 292 Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Takahiko Takahashi 3-16, Shinmachi, Shinmachi, Ome-shi, Tokyo Inside the Device Development Center, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Yasuo Okabe 3-16, Shinmachi, Ome-shi, Tokyo Device Development, 3 Hitachi, Ltd. In the center (72) Inventor Kenichi Kyoya 3-16-16 Shinmachi, Ome-shi, Tokyo 3 Device Development Center, Hitachi, Ltd.

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】試料の最上面に、光および荷電粒子を用い
て観察可能な基準マークを荷電ビームの加工位置の近傍
に付与する基準マーク付与工程と、 該基準マーク付与工程で付与された試料の最上面におけ
る基準マークと前記荷電ビームの加工位置とを含む光学
画像を光学顕微鏡によって撮像し、該撮像された光学画
像に基づいて基準マークと荷電ビームの加工位置との相
対距離を測定する光学測定工程と、 前記基準マーク付与工程で付与された試料の最上面にお
ける基準マークに荷電ビームを照射して前記基準マーク
の2次荷電粒子画像を検出し、該検出される基準マーク
の2次荷電粒子画像に対して、前記光学測定工程で測定
された基準マークと荷電ビームの加工位置との相対距離
に基いて荷電ビームの照射領域を特定し、該特定された
照射領域に荷電ビームを照射して加工を施す加工工程と
を有することを特徴とする荷電ビームによる加工方法。
1. A reference mark providing step of providing a reference mark observable by using light and charged particles on a top surface of a sample near a processing position of a charged beam, and a sample provided in the reference mark providing step. An optical image that includes an optical image including a reference mark on the uppermost surface and a processing position of the charged beam is captured by an optical microscope, and the relative distance between the reference mark and the processing position of the charged beam is measured based on the captured optical image. A measuring step, and irradiating the reference mark on the uppermost surface of the sample provided in the reference mark applying step with a charged beam to detect a secondary charged particle image of the reference mark, and secondary charging of the detected reference mark For the particle image, specify the irradiation area of the charged beam based on the relative distance between the reference mark measured in the optical measurement step and the processing position of the charged beam, and the specified Working method using a charged beam, comprising morphism a machining step of performing machining by irradiating a charged particle beam in the region.
【請求項2】平坦化された層間絶縁膜を有する多層の配
線層からなる半導体装置の保護膜面に、光および荷電粒
子を用いて観察可能な基準マークを荷電ビームの照射位
置の近傍に付与する基準マーク付与工程と、 該基準マーク付与工程で付与された半導体装置の保護膜
面における基準マークと前記荷電ビームの加工位置とを
含む光学画像を光学顕微鏡によって撮像し、該撮像され
た光学画像に基づいて基準マークと荷電ビームの加工位
置との相対距離を測定する光学測定工程と、 前記基準マーク付与工程で付与された半導体装置の保護
膜面における基準マークに荷電ビームを照射して前記基
準マークの2次荷電粒子画像を検出し、該検出される基
準マークの2次荷電粒子画像に対して、前記光学測定工
程で測定された基準マークと荷電ビームの加工位置との
相対距離に基いて荷電ビームの照射領域を特定し、該特
定された照射領域に荷電ビームを照射して加工を施す加
工工程とを有することを特徴とする荷電ビームによる加
工方法。
2. A reference mark observable by using light and charged particles is provided on a protective film surface of a semiconductor device comprising a multilayer wiring layer having a planarized interlayer insulating film in the vicinity of an irradiation position of a charged beam. An optical image including a reference mark providing step to be performed and a reference mark on the protective film surface of the semiconductor device provided in the reference mark providing step and a processing position of the charged beam, which is taken by an optical microscope, and the captured optical image is taken. An optical measurement step of measuring the relative distance between the reference mark and the processing position of the charged beam based on A secondary charged particle image of the mark is detected, and the reference mark and the charged beam measured in the optical measurement step are compared with the secondary charged particle image of the detected reference mark. A processing step of specifying an irradiation area of the charged beam based on a relative distance to a processing position of the laser beam and irradiating the specified irradiation area with the charged beam to perform processing. .
【請求項3】前記半導体装置は、動作試験が可能なよう
にほぼ完成されたものであることを特徴とする請求項2
記載の荷電ビームによる加工方法。
3. The semiconductor device according to claim 2, wherein said semiconductor device is substantially completed so that an operation test can be performed.
Processing method using the charged beam described.
【請求項4】前記基準マーク付与工程において、微量の
液状材料を局所塗布し、加熱焼成して基準マークを付与
することを特徴とする請求項1または2または3記載の
荷電ビームによる加工方法。
4. The processing method using a charged beam according to claim 1, wherein a small amount of a liquid material is locally applied and heated and baked to provide a reference mark in the reference mark providing step.
【請求項5】試料の最上面に、光および荷電粒子を用い
て観察可能な基準マークを荷電ビームの照射位置の近傍
に付与する基準マーク付与工程と、 該基準マーク付与工程で付与された試料の最上面におけ
る基準マークと前記荷電ビームの照射位置とを含む光学
画像を光学顕微鏡によって撮像し、該撮像された光学画
像に基づいて基準マークと荷電ビームの照射位置との相
対距離を測定する光学測定工程と、 前記基準マーク付与工程で付与された試料の最上面にお
ける基準マークに荷電ビームを照射して前記基準マーク
の2次荷電粒子画像を検出し、該検出される基準マーク
の2次荷電粒子画像に対して、前記光学測定工程で測定
された基準マークと荷電ビームの照射位置との相対距離
に基いて荷電ビームの照射領域を特定し、該特定された
照射領域に荷電ビームを照射して照射領域から得られる
2次荷電粒子画像を観察する観察工程とを有することを
特徴とする荷電ビームによる観察方法。
5. A reference mark providing step of providing a reference mark observable using light and charged particles on the uppermost surface of the sample in the vicinity of the irradiation position of the charged beam, and a sample provided in the reference mark providing step. An optical image including a reference mark on the uppermost surface and an irradiation position of the charged beam is captured by an optical microscope, and an optical system for measuring a relative distance between the reference mark and the irradiation position of the charged beam based on the captured optical image. A measuring step, and irradiating the reference mark on the uppermost surface of the sample provided in the reference mark applying step with a charged beam to detect a secondary charged particle image of the reference mark, and secondary charging of the detected reference mark For the particle image, the irradiation area of the charged beam is specified based on the relative distance between the reference mark measured in the optical measurement step and the irradiation position of the charged beam, and the specified area is specified. Observation method by the charged beam; and a observation step of observing the secondary charged particle image obtained from elevation irradiated area by irradiating a charged particle beam in the region.
【請求項6】前記基準マーク付与工程において、微量の
液状材料を局所塗布し、加熱焼成して基準マークを付与
することを特徴とする請求項5記載の荷電ビームによる
観察方法。
6. The observation method using a charged beam according to claim 5, wherein, in the reference mark providing step, a small amount of a liquid material is locally applied, and heated and fired to provide a reference mark.
【請求項7】試料の最上面に、光および荷電粒子を用い
て観察可能な基準マークを荷電ビームの加工位置の近傍
に付与する基準マーク付与装置と、 該基準マーク付与装置で付与された試料の最上面におけ
る基準マークと前記荷電ビームの加工位置とを含む光学
画像を撮像する光学顕微鏡、および該光学顕微鏡によっ
て撮像された光学画像に基づいて基準マークと荷電ビー
ムの加工位置との相対距離を測定する測定手段を有する
光学測定装置と、 前記基準マーク付与装置で付与された試料の最上面にお
ける基準マークに荷電ビームを照射して前記基準マーク
の2次荷電粒子画像を検出し、該検出される基準マーク
の2次荷電粒子画像に対して、前記光学測定装置の測定
手段で測定された基準マークと荷電ビームの加工位置と
の相対距離に基いて荷電ビームの照射領域を特定し、該
特定された照射領域に荷電ビームを照射して加工を施す
荷電ビーム加工装置とを有することを特徴とする荷電ビ
ームによる加工システム。
7. A reference mark providing device for providing a reference mark observable by using light and charged particles on a top surface of a sample near a processing position of a charged beam, and a sample provided by the reference mark providing device. An optical microscope that captures an optical image including a reference mark on the uppermost surface and a processing position of the charged beam, and a relative distance between the reference mark and the processing position of the charged beam based on the optical image captured by the optical microscope. An optical measuring device having a measuring means for measuring, a charged beam is applied to the reference mark on the uppermost surface of the sample provided by the reference mark providing device, and a secondary charged particle image of the reference mark is detected. Based on the relative distance between the reference mark measured by the measuring means of the optical measuring device and the processing position of the charged beam with respect to the secondary charged particle image of the reference mark. Processing system according to a charged beam to identify the illuminated region of the charged particle beam, and having a charged beam processing apparatus for performing processing by irradiating a charged particle beam to the irradiation region that is the identified.
【請求項8】平坦化された層間絶縁膜を有する多層の配
線層からなる半導体装置の保護膜面に、光および荷電粒
子を用いて観察可能な基準マークを荷電ビームの照射位
置の近傍に付与する基準マーク付与装置と、 該基準マーク付与装置で付与された半導体装置の保護膜
面における基準マークと前記荷電ビームの加工位置とを
含む光学画像を撮像する光学顕微鏡、および該光学顕微
鏡によって撮像された光学画像に基づいて基準マークと
荷電ビームの加工位置との相対距離を測定する測定手段
を有する光学測定装置と、 前記基準マーク付与装置で付与された半導体装置の保護
膜面における基準マークに荷電ビームを照射して前記基
準マークの2次荷電粒子画像を検出し、該検出される基
準マークの2次荷電粒子画像に対して、前記光学測定装
置の測定手段で測定された基準マークと荷電ビームの加
工位置との相対距離に基いて荷電ビームの照射領域を特
定し、該特定された照射領域に荷電ビームを照射して加
工を施す荷電ビーム加工装置とを有することを特徴とす
る荷電ビームによる加工システム。
8. A reference mark observable by using light and charged particles is provided on a protective film surface of a semiconductor device comprising a multilayer wiring layer having a planarized interlayer insulating film in the vicinity of an irradiation position of a charged beam. A reference mark providing device, an optical microscope that captures an optical image including a reference mark on the protective film surface of the semiconductor device provided by the reference mark providing device and a processing position of the charged beam, and an image captured by the optical microscope. An optical measuring device having measuring means for measuring the relative distance between the reference mark and the processing position of the charged beam based on the optical image obtained, and charging the reference mark on the protective film surface of the semiconductor device provided by the reference mark providing device. A beam is irradiated to detect a secondary charged particle image of the fiducial mark, and the optical measurement device is applied to the detected secondary charged particle image of the fiducial mark. Charged beam processing in which the irradiation area of the charged beam is specified based on the relative distance between the reference mark measured by the measuring means and the processing position of the charged beam, and the specified irradiation area is irradiated with the charged beam to perform the processing. And a processing system using a charged beam.
【請求項9】前記半導体装置は、動作試験が可能なよう
にほぼ完成されたものであることを特徴とする請求項8
記載の荷電ビームによる加工システム。
9. The semiconductor device according to claim 8, wherein said semiconductor device is substantially completed so that an operation test can be performed.
Processing system by the charged beam described.
【請求項10】前記基準マーク付与装置は、微量の液状
材料を局所塗布する塗布手段と、該塗布手段で塗布され
た微量の液状材料を加熱焼成する加熱手段とを有するこ
とを特徴とする請求項7または8または9記載の荷電ビ
ームによる加工システム。
10. The apparatus according to claim 1, wherein the reference mark applying device includes an application unit for locally applying a small amount of the liquid material, and a heating unit for heating and firing the small amount of the liquid material applied by the application unit. Item 7. A processing system using a charged beam according to Item 7, 8, or 9.
【請求項11】前記加熱手段は、除去加工も可能なレー
ザ光照射手段で構成したことを特徴とする請求項10項
記載の荷電ビームによる加工システム。
11. The processing system using a charged beam according to claim 10, wherein said heating means is constituted by a laser beam irradiating means capable of performing removal processing.
【請求項12】試料の最上面に、光および荷電粒子を用
いて観察可能な基準マークを荷電ビームの照射位置の近
傍に付与する基準マーク付与装置と、 該基準マーク付与装置で付与された試料の最上面におけ
る基準マークと前記荷電ビームの照射位置とを含む光学
画像を撮像する光学顕微鏡、および該光学顕微鏡によっ
て撮像された光学画像に基づいて基準マークと荷電ビー
ムの照射位置との相対距離を測定する測定手段を有する
光学測定装置と、 前記基準マーク付与装置で付与された試料の最上面にお
ける基準マークに荷電ビームを照射して前記基準マーク
の2次荷電粒子画像を検出し、該検出される基準マーク
の2次荷電粒子画像に対して、前記光学測定装置の測定
手段で測定された基準マークと荷電ビームの照射位置と
の相対距離に基いて荷電ビームの照射領域を特定し、該
特定された照射領域に荷電ビームを照射して照射領域か
ら得られる2次荷電粒子画像を観察する荷電ビーム観察
装置とを有することを特徴とする荷電ビームによる観察
システム。
12. A reference mark providing device for providing a reference mark observable by using light and charged particles on the uppermost surface of the sample in the vicinity of the irradiation position of the charged beam, and a sample provided by the reference mark providing device. An optical microscope that captures an optical image including the reference mark on the top surface and the irradiation position of the charged beam, and a relative distance between the reference mark and the irradiation position of the charged beam based on the optical image captured by the optical microscope. An optical measuring device having a measuring means for measuring, detecting a secondary charged particle image of the reference mark by irradiating the reference mark on the uppermost surface of the sample provided by the reference mark providing device with a charged beam; The secondary charged particle image of the reference mark is determined based on the relative distance between the reference mark measured by the measuring means of the optical measuring device and the irradiation position of the charged beam. A charged beam observation device for irradiating the specified irradiation region with the charged beam and observing a secondary charged particle image obtained from the irradiation region. Observation system.
【請求項13】前記基準マーク付与装置は、微量の液状
材料を局所塗布する塗布手段と、該塗布手段で塗布され
た微量の液状材料を加熱焼成する加熱手段とを有するこ
とを特徴とする請求項12記載の荷電ビームによる観察
システム。
13. The reference mark applying apparatus according to claim 1, further comprising an application unit for locally applying a small amount of the liquid material, and a heating unit for heating and firing the small amount of the liquid material applied by the application unit. Item 13. An observation system using a charged beam according to Item 12.
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