基板を処理する荷電粒子ビームシステムであって、前記基板の表面に集束させることができる荷電粒子のビームを生成するように構成された荷電粒子カラムと、前記基板の表面および前記基板の表面に近い領域から散乱した赤外放射および可視光を集めるように構成された真空内光学サブシステムと、前記真空内光学サブシステムの下の位置と前記荷電粒子カラムの下の位置の間で前記基板を交互に移送するように構成された精密ステージと、前記基板の表面に赤外放射および可視光を供給するように構成された照明サブシステムと、前記真空内光学サブシステムによって集められた前記散乱した赤外放射および可視光を1つまたは複数の検出器上へ集束させるように構成された画像化サブシステムとを備える荷電粒子ビームシステム。前記照明サブシステムが、前記基板の表面に近赤外放射および可視光を供給するように構成されており、前記真空内光学サブシステムが、前記基板の表面および前記基板の表面に近い領域から散乱した近赤外放射および可視光を集めるように構成されており、前記画像化サブシステムが、前記真空内光学サブシステムによって集められた前記散乱した近赤外放射および可視光を1つまたは複数の検出器上へ集束させるように構成されている、請求項1に記載の荷電粒子ビームシステム。前記荷電粒子カラムが集束イオンビームカラムであり、前記基板の前記処理が集束イオンビームミリングである、請求項1に記載の荷電粒子ビームシステム。前記荷電粒子カラムが電子ビームカラムである、請求項1に記載の荷電粒子ビームシステム。電子ビームと前記基板との交点の近傍にエッチング剤ガスを供給するように構成されたガス供給アセンブリをさらに備え、前記基板の前記処理が電子ビーム誘起エッチングである、請求項4に記載の荷電粒子ビームシステム。電子ビームと前記基板との交点の近傍に堆積前駆体ガスを供給するように構成されたガス供給アセンブリをさらに備え、前記基板の前記処理が電子ビーム誘起堆積である、請求項4に記載の荷電粒子ビームシステム。前記照明サブシステムが、赤外放射と可視光の両方を供給するように構成された単一の光源を備える、請求項1に記載の荷電粒子ビームシステム。前記照明サブシステムが、主として赤外放射を供給するように構成された第1の光源と、主として可視光放射を供給するように構成された第2の光源と、前記第1および前記第2の放射源からの放射を結合して平行なビームにする光学系とを備える、請求項1に記載の荷電粒子ビームシステム。前記照明サブシステムからの前記赤外放射および前記可視光をある視射角で前記基板の表面に導いて、前記基板の暗視野画像化を可能にする光学系をさらに備える、請求項1に記載の荷電粒子ビームシステム。前記真空内光学サブシステムを下向きに通過した照明からの前記赤外放射および前記可視光を前記基板の表面にほぼ垂直な入射角で導いて、前記基板の明視野画像化を可能にする光学系をさらに備える、請求項1に記載の荷電粒子ビームシステム。前記検出器のうちの少なくとも1つの検出器に入る反射された放射の量を低減させる傾斜真空ビューポートをさらに備える、請求項1に記載の荷電粒子ビームシステム。前記画像化サブシステムが、赤外放射または可視光を使用して画像を形成することができる単一の検出器を有する広スペクトルカメラを備える、請求項1に記載の荷電粒子ビームシステム。前記画像化サブシステムが、2つの検出器、すなわち赤外放射を使用して画像を形成することができる1つの検出器と可視光を使用して画像を形成することができる1つの検出器とを有する単一のカメラを備える、請求項1に記載の荷電粒子ビームシステム。前記画像化サブシステムが、散乱した赤外放射を使用して画像を形成する第1のカメラと、可視光を使用して画像を形成する第2のカメラとを備える、請求項1に記載の荷電粒子ビームシステム。光学画像化サブシステムの軸と荷電粒子カラムの軸との間の距離を較正する方法であって、基板表面に集束荷電粒子ビームを生成するように荷電粒子カラムを構成するステップと、前記基板表面の画像を形成するように光学画像化システムを構成するステップと、前記光学画像化サブシステムの下の位置と前記荷電粒子カラムの下の位置の間で基板を交互に移送するようにステージを構成するステップと、前記荷電粒子カラムおよび前記光学画像化システムを、固定された相対的なオフセット距離で取り付けるステップと、最初に、前記ステージを使用して、前記画像化システムの下に前記基板を配置し、前記画像化サブシステムの軸上に不要特徴部分の中心を配置するステップと、前記荷電粒子カラムの下の位置へ前記基板を移送するステップであり、その移送距離が、前記画像化サブシステムと前記荷電粒子カラムの間の予想されるオフセットに対応するステップと、荷電粒子ビーム処理を使用して前記基板の表面に第1の構造を形成するステップと、前記画像化サブシステムの下の位置へ前記基板を移送するステップであり、その移送距離が、前記画像化サブシステムと前記荷電粒子カラムの間の予想されるオフセットとは正反対であるステップと、前記荷電粒子ビーム処理によって形成された前記第1の構造を画像化し、前記不要特徴部分に対する前記第1の構造のオフセットを決定するステップであり、そのオフセットが、前記画像化サブシステムと前記荷電粒子カラムの間の実際のオフセットと予想されるオフセットとの差に対応するステップと、前記荷電粒子カラムの下の位置へ前記基板を移送するステップであり、その移送距離が、直前に決定したオフセットを使用して較正され、それにより、前記ステージが、前記不要特徴部分を前記荷電粒子カラムの下にはるかに精確に配置することができるステップと、荷電粒子ビーム処理を使用して前記基板の表面に第2の構造を形成するステップと、前記画像化サブシステムの下の位置へ前記基板を移送するステップであり、その移送距離が、前記画像化サブシステムと前記荷電粒子カラムの間の較正されたオフセットとは正反対であるステップと、荷電粒子ビーム処理によって形成された前記第2の構造を画像化し、それによりオフセット較正の正確さを確認するステップと、前記荷電粒子カラムの下の位置へ前記基板を移送するステップであり、その移送距離が、処理対象の重要特徴部分と前記不要特徴部分との間のオフセットの分だけ変更され、それにより前記荷電粒子カラムの真下に前記重要特徴部分を配置するステップと、荷電粒子ビーム処理を使用して前記基板の表面に第3の構造を形成するステップであり、前記第3の構造が、所望の処理に必要なサイズ、形状を有し、前記第3の構造が、前記重要特徴部分の真上に位置するステップとを含む方法。前記基板上の追加の複数の不要特徴部分であり、前記複数の不要特徴部分のうちのそれぞれの不要特徴部分の、処理対象の重要特徴部分に対するオフセットが既知である追加の複数の不要特徴部分と、前記基板上の前記複数の不要特徴部分の上に複数の構造を形成するステップと、前記複数の構造を画像化し、それにより前記画像化サブシステムと前記荷電粒子カラムの間の正確な間隔の正確な較正を確認するステップとをさらに含む、請求項15に記載の方法。本発明の目的は、組み合わされた近赤外/可視光画像化機能を荷電粒子ビーム処理システムに組み込む方法を提供することにある。本発明の実施形態は、画像化サブシステムを荷電粒子ビーム処理サブシステムから物理的に分離し、次いで、処理対象の基板を、全体システムの画像化領域と処理領域の間で移送する。この移送には一般に、基板を支持し移送する精密ステージが必要である。そのようなステージがある程度の位置の誤差を有することは避けられない。この誤差は、基板上の荷電粒子ビーム処理位置を特定する際に、画像化サブシステムによって決定された所望の位置に対する誤差の潜在的な原因になる。本発明のいくつかの実施形態は、開ループの位置決め誤差を非常に正確に決定し、次いで、基板位置を変更することによってまたは処理ビームを偏向させることによってこの誤差を補正するループを閉じる方法を提供する。以上では、以下の本発明の詳細な説明をより十分に理解できるように、本発明の特徴および技術上の利点をかなり広く概説した。以下では、本発明の追加の特徴および利点を説明する。開示される着想および特定の実施形態を、本発明の同じ目的を達成するために他の構造を変更しまたは設計するベースとして容易に利用することができることを当業者は理解すべきである。さらに、このような等価の構造は、添付の特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨および範囲を逸脱しないことを当業者は理解すべきである。次に、本発明および本発明の利点のより完全な理解のため、添付図面に関して書かれた以下の説明を参照する。近赤外NIR顕微鏡法は、NIR波長λ>700nmを透過させる材料によって埋没した構造、例えばシリコン中の微小回路の位置を特定し、そのような構造を画像化するのに非常に有用である。しかしながら、NIRは、その比較的に長い波長のため、限定された空間分解能を有する。可視visibleVIS波長はそれよりもかなり短く700>λ>400nm、したがって、可視波長カメラは、それよりもかなり高い空間分解能を有することがある。しかしながら、可視波長でのシリコンの光学的な透過率は非常に低い。NIR画像化は、埋没した構造の位置を特定する目的に使用することができ、VIS画像化は、表面特徴部分に対して使用することができ、または材料例えばシリコンの比較的に薄い層を通して見る目的に使用することができる。荷電粒子カラムは普通、パターンに従って基板を処理するさまざまなタイプの処理に対して使用される。集束イオンビームカラムは、メタライゼーション、バイア、コンタクト、ゲートなどの半導体デバイス構造の画像化を可能にするために半導体デバイスをミリングする目的に使用される。電子ビームカラムは、前駆体ガス供給システムと組み合わされて、基板の電子ビーム誘起エッチングまたは基板への電子ビーム誘起堆積を実行することができる。これらの荷電粒子カラムは全て本発明に含まれ、それらのカラムには用語CPカラムが使用される。全ての画像化光学システムにおいて、集束したスポットのサイズ、すなわち光学分解能は、作動距離が大きくなると不利な影響を受ける傾向を有する。作動距離を小さくするためには一般に、基板表面に非常に近い位置にCPカラムを配置する必要がある。CPカラムをそのように配置すると、光学画像化システムの作動距離を十分に小さくすることが困難になるかまたは不可能になる。したがって、本発明のいくつかの実施形態の荷電粒子処理システムは、光学画像化システムと荷電粒子カラムを小さな領域に組み込む際の困難を回避するため、光学画像化システムを荷電粒子カラムから物理的に分離する。基板の画像化と基板の処理の両方を実行するため、NIR/VIS画像化システムとCPカラムの間で基板を交互に移送する精密ステージ機構が提供される。したがって、光学画像化システムの光軸とCPカラムの光軸は、CPカラムの走査野または光学システムの画像化視野よりもはるかに大きな距離例えば54mmだけ分離される。軸を分離するこの方法の1つの困難は、2本の軸の位置を互いに対して精確に較正することである。このような較正は、特徴部分の位置を光学的に特定し、次いでCPカラムでその特徴部分を処理するために必要である。本発明の実施形態は、NIR波長とVIS波長の両方で画像化する手段であって、荷電粒子処理システム内のいくつかのタイプのCPカラムと組み合わされた手段を備える。いくつかの実施形態では、別個のNIR画像化検出器およびVIS画像化検出器を使用して、NIRとVIS両方での画像化を同時に実行することができる。他の実施形態では、単一の検出器が、NIR画像化とVIS画像化との間で交互に切り替わる。垂直明視野照明システムおよび斜入射grazingincidence暗視野照明システムに加えて、本発明は複数のタイプの照明器を含む。真空システム内で顕微鏡を使用するため、本発明は、傾斜した真空ビューポートtiltedvacuumviewportの使用を含む。この傾斜ビューポートは、反射防止コーティングを必要とすることなく上から下へ注ぐ明視野照明からの反射を排除する。波長要件の幅が広い0.3から>2ミクロンことにより、コーティングされた光学系で低反射を達成することは困難であるため、傾斜ビューポートは好ましい解決策である。荷電粒子処理システムの主要なサブシステム本発明の荷電粒子処理システムの全ての実施形態は、好ましい5つのサブシステムを備える。以下の項では、それらのそれぞれのサブシステムの特徴を簡単に説明し、4つの実施形態の説明ではそれぞれのサブシステムの特徴をより詳細に説明する。光学照明サブシステム光学照明サブシステムは、処理対象の基板に近赤外NIR光および可視VIS光を供給する光源を提供する。本発明の範囲内においてさまざまな可能な照明源が可能であり、それらには、限定はされないが、以下のものが含まれる。aハロゲンランプなどの単一の広スペクトルbroad-spectrum光源。b第1の光源が主にNIR放射を供給し、第2の光源が主にVIS放射を供給し、両方の光源が並行して動作する2重光源。c第1の光源が主にNIR放射を供給し、第2の光源が主にVIS放射を供給し、2つの光源が互いに独立に動作する2重光源。この照明構成において、光学照明サブシステムは、一度に、NIR光だけを供給し、もしくはVIS光だけを供給し、またはNIRとVISの両方の光を結合したものを供給することができる。NIR源とVIS源の相対的な強度を調整して、NIR検出器とVIS検出器の間の相対的な検出感度の差を補償することもできる。さらに、照明サブシステム内に、1つまたは複数の拡散器、レンズおよびビーム分割ミラーを含めることができる。これらについては後に図1、2および16~18で論じる。明視野画像化を可能にするために、照明サブシステムは、真空内光学系を通してNIR光およびVIS光を供給することができる。暗視野画像化を可能にするために、照明サブシステムは、斜入射表面照明用の1つまたは複数の光透過手段にNIR光およびVIS光を供給することもできる。一般に、一度に明視野画像化だけ、または暗視野画像化だけを使用することができるが、当業者にはよく知られているとおり、明視野画像化と暗視野画像化とを高速で交番させることが可能であり、その速度は、照明源の位置を変更することができる速度に依存する。光学画像化サブシステム光学画像化サブシステムは、主真空エンクロージャenclosure上の傾斜ビューポートを通して真空内光学系から空気中へ透過したNIR光およびVIS光を受け取る。光学画像化システムは、基板表面付近からおよび基板表面からのこの光を使用して、基板内の特徴部分の画像を形成する。それらの画像は、基板上の既存の特徴部分の位置特定および特性評価と、CPカラムによる基板の処理ミリング、電子ビーム誘起エッチング、電子ビーム誘起堆積などの結果の位置特定および特性評価の両方を可能にする。本明細書に記載した本発明の4つの実施形態は、3つの異なる例示的な光学画像化サブシステムを備えるが、本発明の範囲内において他の光学画像化サブシステムも可能である。a光分離用のビームスプリッタを備える別個のNIRカメラおよびVISカメラ。図1、2および16に示す第1および第2の実施形態はこのカメラ構成を含み、このカメラ構成は、NIR画像とVIS画像の同時取得を可能にする。真空内光学サブシステムから空気中へ透過した光は、部分的に反射性のミラーによって分割され、2つの別個のカメラへ送られる。光学画像化サブシステムのこれらの実施形態には、追加の拡散器、レンズおよびミラーを含めることができる。b図17の第3の実施形態には、NIR光とVIS光の両方の光に対する感度を有する単一のカメラが含まれている。この例に関しては、NIR光だけによる基板の照明またはVIS光だけによる基板の照明を可能にし、それによりNIR光学範囲のみの画像またはVIS光学範囲のみの画像を取得することを可能にするため、独立した光源制御を有する2重光源が好ましい。NIR照明モードとVIS照明モードとを高速で切り替えることによって、基板上の同じ領域のNIR画像とVIS画像とを交互に取得することができる。この方法の1つの利点は、NIR画像とVIS画像の両方が同じ画像化光学系を通して取得され、同じCCD検出器アレイを使用するため、NIR画像とVIS画像の非常に精確なオーバレイが可能なことである。c2重のCCD検出器アレイを有する単一のカメラ。一例は、JAIによって製造されているAD-080CLマルチスペクトルカメラであり、この例は図18の第4の実施形態に示されている。このカメラは、別個の2つのCCDアレイを利用する。一方はNIR用であり、もう一方はVIS光用である。カメラに入った結合されたNIRおよびVIS光は、後により詳細に説明するダイクロイックコーティングdichroiccoatingを有するプリズムによって分離される。この方法の1つの利点は、2重カメラ法よりも一層単純でありながら、NIR光とVIS光の両方で同時に画像化する能力を維持している点である。NIRCCDアレイとVISCCDアレイの間のピクセル相関は1/4画素以内である。真空内光学系真空内光学系は以下の2つの好ましい機能を実行する。a明視野画像化を可能にするため、光学照明サブシステムからのNIR光およびVIS光を基板表面まで導くこと。b基板表面からおよび基板表面付近からの散乱したNIR光およびVIS光を集め、主真空エンクロージャ上の傾斜ビューポートまで透過させること。真空内光学系の動作要件および設計要件の詳細については、本明細書に記載した本発明の4つの実施形態に関して後にさらに論じる。荷電粒子カラム上で論じたとおり、イオンビームミリング用に構成された集束イオンビームカラム、電子ビーム誘起エッチング用に構成された電子ビームカラム、および電子ビーム誘起堆積用に構成される電子ビームカラムを含む、少なくとも3つのタイプの荷電粒子カラムを、本発明の範囲内において利用することができる。これらの全てのタイプのCPカラムの好ましい要件は以下のとおりである。a高真空または超高真空。これは一般に、以下のポンプのうちの1つまたは複数のポンプの組合せによって提供される:ターボポンプ、クライオポンプ、拡散ポンプ、ターボポンプまたは拡散ポンプのラフダウンroughdownおよびバッキングbacking用のスクロールポンプなど。ポンピングシステムは当業者によく知られており、本発明の部分ではない。b電気フィードスルーelectricalfeedthrough。一般に、さまざまな荷電粒子ビームレンズ、偏向器、ブランカblankerなどを制御するための電圧および電流を供給するために必要である。場合によってはさらに、流体液体または気体を冷却するためのフィードスルーが必要なことがある。cエッチング剤ガスまたは堆積前駆体ガスを必要とする電子ビーム誘起エッチングプロセスおよび電子ビーム誘起堆積プロセスに対しては、これらのガス用のフィードスルーが必要なことがある。CPカラム、ポンピングシステムおよびフィードスルーの設計の詳細は当業者によく知られている。主真空室および精密ステージ主真空室は、真空内光学系と、精密基板ステージと、CPカラムの全部または一部とを含む。このサブアセンブリに含めることができる他の要素には、上の光学照明サブシステムの項で論じたとおりにNIR光およびVIS光を基板表面へ導くための1つまたは複数の光ファイバが含まれる。さらに、電子ビーム誘起エッチングプロセスおよび電子ビーム誘起堆積プロセスを可能にするために、ガス供給サブシステムを含めることもできる。精密ステージは一般に、少なくとも2つの移動軸および駆動機構、ならびにエンコーダ、レーザ干渉計などの位置測定手段を備える。真空室、精密ステージおよびCPカラムの設計は当業者によく知られている。主真空エンクロージャの好ましい要素は傾斜ビューポートであり、明視野画像化に関しては、この傾斜ビューポートを通して、光学照明サブシステムからのNIR光およびVIS光が基板表面へ導かれる。このビューポートはさらに、真空内光学系によって集められた散乱光を外部の空気中へ、したがって光学画像化サブシステムへ導くことができる。このビューポートの設計の詳細については後に図1で論じる。本発明の第1の実施形態図1および2は、本発明の第1の実施形態100の概略側断面図である。図1には、NIR/VIS画像化モードで動作している第1の実施形態が示されている。図2には、CPカラムによる処理中の第1の実施形態が示されている。主真空エンクロージャ122内には精密ステージ134があり、主真空エンクロージャ122はさらに、CPカラム140、対物レンズ128、光学シールド126、およびステージ134によって支持された基板132を含む。基板132の表面に、暗視野画像化を可能にするある視射角で照明136が当たる。暗視野画像化については後に図15で論じる。双方向矢印127は、基板表面に垂直に入射して明視野画像化を可能にするNIR/VIS照明下向きの矢印と、基板の表面付近および基板表面から上方へ伝わっている、画像化に使用されるNIR/VIS光の両方を示している。NIR光とVIS光の両方を導く必要があることは、このような幅広い波長範囲にわたる光学的な透過率に関して厳しい要求を対物レンズに課す。光学シールド126の目的は、主真空エンクロージャの内壁から反射された、光学画像化サブシステムに入りうる迷光を最小化することである。シールド126は、ゴム製のOリングもしくは他の光吸収リングによって、またはそこから散乱した迷光が傾斜ビューポート120へ入りうると考えられる全ての表面を光吸収コーティングで覆うことによって、実現することができる。真空内光学系の光軸186は、CPカラムの光軸142から距離144だけ分離されている。図3~13に示す方法は、距離144を1マイクロメートル未満に較正し、それにより基板表面の処理を実行する全ての領域で荷電粒子処理ビームの精密位置決めを可能にするために使用される。基板処理時間よりも長い時間にわたって分離距離144を本質的に不変のままに<1μmの寸法に維持するため、真空内光学系およびCPカラムの取付けを含む主真空エンクロージャの機械的設計は、熱膨張を最小化するための手段を含め、長期にわたる機械的安定性を保証すべきである。光学照明サブシステム102は、単一の広スペクトル光源104を備える。光収集効率を最大にするため、一般に、光源104を反射器図示せずによって囲うことができる。照明サブシステム102の軸184上には、任意選択の拡散器106、コリメーティングレンズ108、部分反射ミラー112などの他の要素があることがある。双方向矢印114は、傾斜ビューポート120と部分反射ミラー112との間の光の双方向性を示している。光源104からの光110は任意選択の拡散器106を通過し、レンズ108によって平行にされる。光110のうちミラー112によって反射された部分は矢印114の下向き部分によって表されており、この部分は、傾斜ビューポート120を通過して真空内光学サブシステムに入る。傾斜ビューポート120を上へ向かって通過する基板からの散乱光は矢印114の上向き部分によって表されている。下方へ導かれた光学照明サブシステムからの光の一部は、矢印130によって示されているように、ビューポート120の外面および内面から反射される。次に、ビューポート120を傾ける理由を説明する。ビューポート120が傾いていない場合典型的には光軸162に対する角度124は約83°であり、すなわち表面に対する垂線は光軸110から約7°傾いている、反射光130は直接に光学画像化システムに入り、基板から散乱した光127と結合することになる。この散乱光130は本質的に雑音であり、基板についての情報を含んでいないため、光130と上方へ導かれた光127とが結合すると、信号対雑音比および画像のコントラストが低下し、望ましくない。試料132からの光150は部分反射ミラー112を通過し、軸186と平行に進み、光学画像化サブシステムに入る。光学画像化サブシステムは、ミラーエンクロージャ152、NIR光学管166、NIRカメラ168、VIS光学管178およびVISカメラ182を備える。部分反射ミラー154は一般に、NIRおよびVIS光150の一部分158を、軸170に沿って、完全に反射性のミラー172に向かって反射するように構成される。ミラー172から反射された光174は軸176に沿って進み、レンズ180を通過し、VISカメラ182に入る。NIRおよびVIS光150の別の部分156は、軸162に沿って部分反射ミラー154を通過し、次いで任意選択の拡散器160およびレンズ164を通過してNIRカメラ168に入る。部分反射ミラー154の反射率の程度を調整して、NIRカメラとVISカメラの相対的な検出効率を補償することができる。例えば、NIR光およびVIS光に対するCCD検出器アレイの一般的な感度を考慮して80:20の反射-透過比を使用することができる。NIRカメラに比べて部分反射ミラー154からVISカメラまでの経路長が長いことなど、いくつかの因子によって、矢印190によって示されているように、2つのカメラ168および182を異なる高さに配置する必要があることがある。図2は、荷電粒子ビーム処理モードで動作している図1の第1の実施形態を示す。基板132は、光軸186とCPカラム140の軸142との間の公称分離距離に対応する距離144だけ右へ移動している。このステップの間、光源104をオンにしておく必要はないが、荷電粒子ビーム処理を実行するのに光源104をオフにする必要もないことに留意されたい。当業者にはよく知られているとおり、長期間オンにしておいた場合には、多くのNIR光源およびVIS光源が延長された寿命を示す。光学画像化と処理の間の基板の相対的な位置の誤差を補償するため、図3~11および12~13に示す2つの方法が使用される。画像化システムの軸と荷電粒子カラムの軸との間の距離を較正する第1の方法図3~11は、図1、2および16~18に示されている真空内光学系の軸186とCPカラムの軸142との間の距離144を較正する第1の方法を示す。図3~11には、分りやすくするためにX-Y座標系が示されており、4つの全ての実施形態について、X軸381は、精密ステージ134の主移動方向である。Y軸382は、光軸186と光軸142の間の、ステージ134の主移動軸304に対して垂直な方向の小さなオフセットを表す。図3は、この方法の最初のステップを示す。この方法では、CPカラムによって生成される荷電粒子ビームを使用しても検出されないであろう基板上の特徴部分の位置をNIRおよびVIS画像化を使用して光学的に特定する。以後、それらの特徴部分をCP不可視の特徴部分と呼ぶ。基板部分308図1、2および16~18の基板132の部分に対応する上には、CP不可視の以下の2つのタイプの特徴部分が存在する。a不要。この特徴部分は、機能上重要でない基板上ので特徴部分ある。重要特徴部分に対するこの特徴部分の位置は、コンピュータ-エイデッドデザインcomputer-aideddesignCADパターニングデータから既知である。b重要。荷電粒子ビーム処理は、重要特徴部分の位置で実行することが求められている。このような処理は典型的には、層の欠陥を画像化するため、または回路編集のため、または回路編集用の追加の金属接続部を堆積させるために、金属相互接続部などのデバイス構造の層を下方へ掘り進む集束イオンビームFIBミリングである。真空内光学系は、図3~11の左側に軸302図1、2および16~18の軸186に対応するを有し、CPカラム140は、図3~11の右側に軸318図1、2および16~18の軸142に対応するを有する。精密ステージ134の主移動軸はX方向に沿った軸304である。X方向に沿った軸326およびY方向に沿った軸322はCPカラム140の軸318と交差する。同様に、X方向に沿った軸304およびY方向に沿った軸306は真空内光学系の軸302と交差する。図3~11に示す方法により、軸302と軸318の間のXオフセット320およびYオフセット324を、1ミクロン未満の正確さで決定することができる。ステージ134を使用して、CP不可視の不要特徴部分310の中心317を軸302上に配置する。不要特徴部分310の左下に重要特徴部分316がある。重要特徴部分316の中心315は、不要特徴部分310の中心からX方向に沿って距離312だけずれており、Y方向に沿って距離314だけずれている。これらのオフセットはともにCADデータベースから演繹的に既知である。真空内光学系の軸302上に特徴部分310を配置した後、精密ステージ134が、図4に示すように、基板部分308を基板132の全体と一緒にCPカラム140の下の位置まで移動させる。図4では、基板部分308が、CPカラム140の軸318のおおよその位置まで移動している。この位置決めプロセスは、軸318を中心とする半径402の円によって示された予測される誤差404を有する。軸302と軸318の間の正確なオフセット304および324を演繹的に知ることができる場合には、図3~11に示す方法は必要ないことになる。しかしながら、機械的な不正確さのため、および荷電粒子ビーム処理では極めて精確な位置決めが必要であるため、一般に、図1、2および16~18のカラム軸186とカラム軸142の間のオフセット144を較正することが必要である。ステージの不正確さのため、不要特徴部分310の中心317は、軸318に対してXオフセット403およびYオフセット406を有する。予想されるとおり、図4における不要特徴部分310に対する重要特徴部分315のオフセットは図3におけるオフセットと同じであることに留意されたい。次に、図5で、CPカラム140が処理動作ミリング、エッチング、堆積などを実行して、CPカラム140の軸318と一致した中心503を有する光学的に検出可能な特徴部分502を生成する。特徴部分502が重要特徴部分316の上にないことが重要であることに留意されたい。この状況を回避するために、特徴部分310と特徴部分315の間のオフセットが下式の要件を満たすことが必要であることがある。上式で、Xオフセット312およびYオフセット314は基板のCADパターニングデータから得られる。2つ以上の重要特徴部分がある場合には、全ての重要特徴部分についてこの基準を同時に満たす不要特徴部分310を見つけ出す必要があることがある。光学的に見ることができる特徴部分502をCPカラム140によって形成した後、基板部分308を、図6に示すように、精密ステージ134によって、真空内光学系の下の位置へ再び移動させる。図3と同様に、不要特徴部分310の中心317が再び真空内光学系の軸302上に配置されるが、ここでは、NIR画像化もしくはVIS画像化またはNIR画像化とVIS画像化の両方によって、新しい特徴部分502を見ることができる。そのためには、図4の誤差円404の半径402が真空内光学系の視野より小さくなければならないことが必要であることに留意されたい。適切に設計された光学システムであればそうなっているはずである。ここで、軸302に対する特徴部分502のXオフセット403およびYオフセット406を、光学系の既知の倍率を使用して精確に決定することができる。次いで、オフセット403および406を、手動でまたはシステムコントローラによって自動的に記録する。図7は、基板部分308がCPカラム140へ移動したところを示しているが、ここでは、オフセット403および406によって補正された位置に移動している。したがって、このとき、不要特徴部分310の中心317は、図示されているように、CPカラム140の軸318にはるかに近い位置に位置している。次に、図5の荷電粒子ビーム処理動作と同様のまたは図5の荷電粒子ビーム処理動作と全く同じ第2の荷電粒子ビーム処理動作を実行する。図8は、この第2の処理動作の結果を示している。基板部分308上に特徴部分802が形成されており、新しい特徴部分802の中心804は不要特徴部分310の中心317と一致しており、新しい特徴部分802の中心804はCPカラム140の軸318とも一致している。しかしながら、不要特徴部分310はCP不可視であるため、特徴部分802が不要特徴部分310の中心にあることを確認するために図9に示すステップが必要であることに留意されたい。図9では、基板部分308が再び真空内光学系の下に移動している。示されているように、NIR画像化もしくはVIS画像化またはNIR画像化とVIS画像化の両方を使用して、新しい特徴部分802が不要特徴部分310の真上に位置していることを確かめることができる。次に、図10で、基板部分308の実際の荷電粒子処理が始まる。基板132の部分308を再びCPカラム140の下に配置するため、精密ステージ134によって基板部分308が移動されている。Xオフセット403およびYオフセット406を、不要特徴部分310と重要特徴部分316の間のXオフセット312およびYオフセット314と組み合わせて使用することによって、CP不可視の重要特徴部分316の中心315がCPカラム140の軸318上に配置されている。最後に、図11は、CP不可視の重要特徴部分316の上にCPカラム140によって希望どおりに正確に形成された特徴部分1102を示している。画像化システムの軸と荷電粒子カラムの軸との間の距離を較正する第2の方法カラム間の距離を較正する図3~11に示した第1の方法は、真空内光学系とCPカラムの間のX-Yオフセットを精確に較正するのにCP不可視の不要特徴部分310を1つだけ使用する。場合によっては、具体的には荷電粒子処理ビームを極めて精確に位置決めする必要がある場合には、CP不可視の複数の不要特徴部分を使用する、図12~13に示すような第2の方法を利用する必要がある。図12は、第1の方法の図3に対応する。最初に、NIR画像化もしくはVIS画像化またはNIR画像化とVIS画像化の両方を使用して、対応するそれぞれの中心1202、1222および1232を有する3つのCP不可視の不要特徴部分1204、1224および1234を光学的に画像化する。3つの不要特徴部分1204、1224および1234によって形成された三角形の内側に、中心1215を有する重要特徴部分1216が位置している。不要特徴部分1204は、重要特徴部分1216に対するXオフセット1206およびYオフセット1208を有する。同様に、不要特徴部分1224は、重要特徴部分1216に対するXオフセット1226およびYオフセット1228を有し、不要特徴部分1234は、重要特徴部分1216に対するXオフセット1236およびYオフセット1238を有する。全てのオフセット1206、1208、1226、1228、1236および1238はCADパターニングデータから既知である。次いで、3つの荷電粒子処理ステップによって、図13に示すように、CP不可視の不要特徴部分1204、1224および1234の中心に3つの特徴部分1306、1302および1304をそれぞれ形成する。このステップは図8に示したステップに相当する。最後に、3つのマーク1306、1302および1304間の三角測量triangulationを使用することによって、CP不可視の重要特徴部分1216の位置をより精確に決定することができることがある。最終的な荷電粒子処理ステップを実行して、重要特徴部分1216の上に特徴部分1308を形成する。明視野照明と暗視野照明の比較図1、2および16~18に示すように、本発明の荷電粒子処理システムの全ての実施形態では、相補的な2つの照明モードが可能である。図14は、明視野画像化モードを示す。矢印1418は、真空内光学系の対物レンズ128を下へ向かって通過し、点1412のところで基板1405の表面から反射されるNIRおよびVIS照明を表している。矢印1416は、真空内光学系の対物レンズ128を下へ向かって通過し、基板1405内へ入り込み、点1414のところでデバイス層1408内の不要特徴部分および重要特徴部分から散乱するNIRおよびVIS照明を表している。対物レンズ128の下端1402は、点1412および1414を含む基板1405の小さなエリアに向かってNIRおよびVIS照明を導く画像化レンズ1404を含む。特に、λ>1.1μmバンドギャップよりも低い光子エネルギーでシリコンが比較的に透過性であるNIR光では、その照明のかなりの部分が、基板1405のさまざまな層1406、1408および1410に入り込み、例えばデバイス層1408内の点1414に達する。層1406は、不要特徴部分と重要特徴部分の両方を含むデバイス層の上の表面コーティングであり、層1410は、その上に回路が形成されたバルクシリコンウェーハを表す。点1412のところで基板1405の表面から反射されたNIRおよびVIS光1420は、デバイス層1408内の特徴部分についての有用な情報を含んでおらず、したがって不必要な背景信号であり、明視野モードでは、この不必要な背景信号が、点1414のところでデバイス層1408から散乱した光子から生じた所望の信号1422に追加される。したがって、明視野画像化は、基板表面から反射された反射光が真空内光学系のレンズ1404に入ることができることにより、低いコントラストおよび低い信号対雑音比を有することがある。図15は、暗視野画像化モード1500における照明を示す。矢印1518は、図示された視射角で基板1405に向かって導かれ、次いで点1512のところで基板1405の表面から反射されるNIRおよびVIS照明を表している。矢印1516は、基板1405内へ入り込み、点1514のところでデバイス層1408内の不要特徴部分および重要特徴部分から散乱するNIRおよびVIS照明を表している。図14と図15を比較すると、暗視野照明では、点1512のところで表面から反射されるNIR照明またはVIS照明がレンズ1404に入らず、したがってコントラストまたは信号対雑音比を低下させないことが分る。基板1405内から散乱したNIRおよびVIS光は、図14の明視野モードと同じ方式で集められる。本発明の第2の実施形態図16は、本発明の第2の実施形態1600の概略側断面図であり、この実施形態において、CPカラム140、光学画像化サブシステムミラーエンクロージャ152、NIR光学管166、NIRカメラ168、VIS光学管178およびVISカメラ182を備える、主真空エンクロージャ122、精密ステージ134および真空内光学系128は全て前述の図1のものと同じである。図1および2で論じた第1の実施形態からの好ましい変更点は光学照明サブシステム1602である。光学照明サブシステム1602は2重光源、すなわちNIR発光用に最適化された1つの光源1604およびVIS発光用に最適化された別の光源1648を使用する。上で論じた2つの光源に対する2つの動作モードのうちのどちらの動作モードもこの実施形態に対して適用可能である。すなわち、NIR源1604およびVIS源1648を同時に動作するように構成することができ、または独立して制御できるように構成することができる。それらの光源のそれぞれの光収集効率を最大にするため、一般に、両方の光源1604および1648を反射器図示せずによって囲うことができる。NIR源1604からのNIR光1640は軸1684に沿って進み、光1640の一部分が部分反射ミラー1642を通過する。VIS源1648からのVIS光1646は軸1644に沿って進み、光1646の一部分が部分反射ミラー1642によって反射される。ミラー1642を通過したNIR光およびミラー1642によって反射されたVIS光はともに軸1684に沿って進み、光ビーム1610を形成する。光ビーム1610は、任意選択の拡散器1606およびコリメーティングレンズ1608を通過することができる。光ビーム1610の一部分は部分反射ミラー1612から下向きに反射し、図1の双方向矢印114に対応する双方向光ビーム1014の下向き部分を形成する。図1の第1の実施形態に対して適用した考慮事項と同じ考慮事項が、図16の第2の実施形態のビューポート120の内面と外面の間の角度に対しても適用される。すなわち、ビューポート120の前面および後面からの反射光1630が光学画像化サブシステムに入ることがないことを保証する必要がある。真空内光学系128によって集められた基板からの散乱光は、ビューポート120および部分反射ミラー1612を部分的に透過し、次いで光学画像化サブシステムに入る。これらのことは軸162に沿った矢印150に対応する。本発明の第3の実施形態図17は、本発明の第3の実施形態1700の概略側断面図である。この実施形態は、図16に示した第2の実施形態と同じ光学照明システムを使用するが、NIR画像化とVIS画像化の両方が可能な広スペクトル検出器を実現する単一のカメラを備える。このシステムのその他の態様は全て第2の実施形態と同じである。軸1724に平行に部分反射ミラー1612を通過した光1712は、光管1702と、コリメーティングレンズこのレンズはNIR光とVIS光の両方を透過させなければならない1704と、広スペクトルカメラ1708とを備える光学画像化サブシステムに入る。NIR画像を得るためには、NIR源1604だけをオンにし、VIS源1648をオフにすることになり、したがって上で論じた光学照明サブシステムに対する第3の構成が必要となる。反対に、VIS画像を得るためには、VIS源1648だけをオンにし、NIR源1604をオフにすることになる。2つの光源1604および1648を同時にオンにした場合には、おそらくは望ましくない合成NIRVIS画像が得られるであろうことは明らかである。両方の光源1604および1648を高速でオン/オフすることができる場合には、この実施形態を使用して、NIR画像化モードとVIS画像化モードとを高速で切り替えることが可能である。NIR源1604とVIS源1648の相対的な照明強度を調整して、広スペクトルカメラ1708の検出器アレイ図示せずにおけるNIR光とVIS光の間の感度の差を補償することができる。本発明の第4の実施形態図18は、本発明の第4の実施形態1800の概略側断面図である。この実施形態では、2重のカメラを備える図1および2の光学画像化システムが、2重のCCD検出器アレイ1808VIS光用および1810NIR光用とビーム分割プリズム1806とを備える単一のカメラアセンブリ1802に置き換えられている。上で論じたとおり、このタイプのカメラの一例は、JAIによって製造されているモデルAD-080CLマルチスペクトルカメラである。部分反射ミラー112を通過した、軸1829に平行な光1812は、光学画像化サブシステムに入り、入口レンズ1804を通過する。VIS光の大部分は、プリズム1806上の点1818のところでダイクロイック層を通過し、VIS光ビーム1814を形成する。VIS光ビーム1814は軸1824に沿って進み、VIS光CCDアレイ1808に入射する。プリズム1806による屈折のため、軸1829と軸1824は平行でないことに留意されたい。NIR光の大部分は、点1818でダイクロイック層から反射し、鏡面反射されたビーム1816を形成する。ビーム1816はプリズム1806の幅を横切って進む。ビーム1816は次いで点1820のところで鏡面反射し、反射ビーム1822を形成する。ビーム1822は、NIRCCDアレイ1810に最も近いプリズム1806の面にほぼ垂直に入射する。したがって、2つの画像を同時に取得することができる。画像はそれぞれ、マルチスペクトルカメラ内で並行して動作している2つのCCD検出器アレイのうちの一方のCCD検出器アレイから取得される。前述のとおり、前述のさまざまな照明システムおよび画像化システムを組み合わせることができる。例えば、単一の広スペクトル源および2重源結合動作照明システムはともに、ビームスプリッタを有する2重カメラと一緒に使用することができ、または統合された2重の検出器を有する単一のカメラアセンブリと一緒に使用することができる。独立動作型の2重源照明システムは、ビームスプリッタを有する2重カメラと一緒に使用することができ、または広スペクトルカメラもしくは統合された2重の検出器を有するカメラである単一のカメラアセンブリと一緒に使用することができる。上記の実施形態は近赤外放射を使用する。本発明は近赤外放射だけに限定されないが、波長が長くなるにつれて分解能は低下すること、そのため波長は短い方が好ましいことを当業者は理解するであろう。本発明の一態様によれば、基板を処理する荷電粒子ビームシステムは、基板の表面に集束させることができる荷電粒子のビームを生成するように構成された荷電粒子カラムと、基板の表面および基板の表面に近い領域から散乱した赤外放射および可視光を集めるように構成された真空内光学サブシステムと、真空内光学サブシステムの下の位置と荷電粒子カラムの下の位置の間で基板を交互に移送するように構成された精密ステージと、基板の表面に赤外放射および可視光を供給するように構成された照明サブシステムと、真空内光学サブシステムによって集められた散乱した赤外放射および可視光を1つまたは複数の検出器上へ集束させるように構成された画像化サブシステムとを備える。いくつかの実施形態では、照明サブシステムが、基板の表面に近赤外放射および可視光を供給するように構成されており、真空内光学サブシステムが、基板の表面および基板の表面に近い領域から散乱した近赤外放射および可視光を集めるように構成されており、画像化サブシステムが、真空内光学サブシステムによって集められた散乱した近赤外放射および可視光を1つまたは複数の検出器上へ集束させるように構成されている。いくつかの実施形態では、荷電粒子カラムが集束イオンビームカラムを含み、基板の前記処理が集束イオンビームミリングである。いくつかの実施形態では、荷電粒子カラムが電子ビームカラムを含む。いくつかの実施形態では、荷電粒子ビームシステムが、電子ビームまたはイオンビームと基板との交点の近傍にエッチング剤ガスを供給するように構成されたガス供給アセンブリを備え、基板の前記処理が電子ビーム誘起エッチングである。いくつかの実施形態では、荷電粒子ビームシステムが、電子ビームと基板との交点の近傍に堆積前駆体ガスを供給するように構成されたガス供給アセンブリをさらに備え、基板の前記処理が電子ビーム誘起堆積である。いくつかの実施形態では、照明サブシステムが、赤外放射と可視光の両方を供給するように構成された単一の光源を備え、いくつかの実施形態では、照明サブシステムが、主として赤外放射を供給するように構成された第1の光源と、主として可視光放射を供給するように構成された第2の光源と、第1および第2の放射源からの放射を結合して平行なビームにする光学系とを備える。いくつかの実施形態では、荷電粒子ビームシステムが、照明サブシステムからの赤外放射および可視光をある視射角で基板の表面に導いて、基板の暗視野画像化を可能にする光学系をさらに備える。いくつかの実施形態では、荷電粒子ビームシステムが、真空内光学サブシステムを下向きに通過した照明からの赤外放射および可視光を基板の表面にほぼ垂直な入射角で導いて、基板の明視野画像化を可能にする光学系をさらに備える。いくつかの実施形態では、荷電粒子ビームシステムが、前記検出器のうちの少なくとも1つの検出器に入る反射された放射の量を低減させる傾斜真空ビューポートをさらに備える。いくつかの実施形態では、画像化サブシステムが、赤外放射または可視光を使用して画像を形成することができる単一の検出器を有する広スペクトルカメラを備える。いくつかの実施形態では、画像化サブシステムが、2つの検出器、すなわち赤外放射を使用して画像を形成することができる1つの検出器と可視光を使用して画像を形成することができる1つの検出器とを有する単一のカメラを備える。いくつかの実施形態では、画像化サブシステムが、散乱した赤外放射を使用して画像を形成する第1のカメラと、可視光を使用して画像を形成する第2のカメラとを備える。本発明はさらに、光学画像化サブシステムの軸と荷電粒子カラムの軸との間の距離を較正する方法であって、基板表面に集束荷電粒子ビームを生成するように荷電粒子カラムを構成するステップと、基板表面の画像を形成するように光学画像化システムを構成するステップと、光学画像化サブシステムの下の位置と荷電粒子カラムの下の位置の間で基板を交互に移送するようにステージを構成するステップと、荷電粒子カラムおよび光学画像化システムを、固定された相対的なオフセット距離で取り付けるステップと、最初に、ステージを使用して、画像化システムの下に基板を配置し、画像化サブシステムの軸上に不要特徴部分の中心を配置するステップと、荷電粒子カラムの下の位置へ基板を移送するステップであり、その移送距離が、画像化サブシステムと荷電粒子カラムの間の予想されるオフセットに対応するステップと、荷電粒子ビーム処理を使用して基板の表面に第1の構造を形成するステップと、画像化サブシステムの下の位置へ基板を移送するステップであり、その移送距離が、画像化サブシステムと荷電粒子カラムの間の予想されるオフセットとは正反対であるステップと、荷電粒子ビーム処理によって形成された第1の構造を画像化し、不要特徴部分に対する第1の構造のオフセットを決定するステップであり、そのオフセットが、画像化サブシステムと荷電粒子カラムの間の実際のオフセットと予想されるオフセットとの差に対応するステップと、荷電粒子カラムの下の位置へ基板を移送するステップであり、その移送距離が、直前に決定したオフセットを使用して較正され、それにより、ステージが、不要特徴部分を荷電粒子カラムの下にはるかに精確に配置することができるステップと、荷電粒子ビーム処理を使用して基板の表面に第2の構造を形成するステップと、画像化サブシステムの下の位置へ基板を移送するステップであり、その移送距離が、画像化サブシステムと荷電粒子カラムの間の較正されたオフセットとは正反対であるステップと、荷電粒子ビーム処理によって形成された第2の構造を画像化し、それによりオフセット較正の正確さを確認するステップと、荷電粒子カラムの下の位置へ基板を移送するステップであり、その移送距離が、処理対象の重要特徴部分と不要特徴部分との間のオフセットの分だけ変更され、それにより荷電粒子カラムの真下に重要特徴部分を配置するステップと、荷電粒子ビーム処理を使用して基板の表面に第3の構造を形成するステップであり、第3の構造が、所望の処理に必要なサイズ、形状を有し、第3の構造が、重要特徴部分の真上に位置するステップとを含む方法を含む。この方法は、基板上の追加の複数の不要特徴部分であり、前記複数の不要特徴部分のうちのそれぞれの不要特徴部分の、処理対象の重要特徴部分に対するオフセットが既知である追加の複数の不要特徴部分と、基板上の前記複数の不要特徴部分の上に複数の構造を形成するステップと、前記複数の構造を画像化し、それにより画像化サブシステムと荷電粒子カラムの間の正確な間隔の正確な較正を確認するステップとをさらに含むことができる。本発明および本発明の利点を詳細に説明したが、添付の特許請求の範囲によって定義された本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、本明細書に記載の実施形態に、さまざまな変更、置換および改変を加えることができることを理解すべきである。さらに、本出願の範囲が、本明細書に記載されたプロセス、機械、製造、組成物、手段、方法およびステップの特定の実施形態に限定されることは意図されていない。当業者なら本発明の開示から容易に理解するように、本明細書に記載された対応する実施形態と実質的に同じ機能を実行し、または実質的に同じ結果を達成する既存のまたは今後開発されるプロセス、機械、製造、組成物、手段、方法またはステップを、本発明に従って利用することができる。したがって、添付の特許請求の範囲は、その範囲内に、このようなプロセス、機械、製造、組成物、手段、方法またはステップを含むことが意図されている。