JP2000003692A - 荷電粒子線写像投影光学系 - Google Patents
荷電粒子線写像投影光学系Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】荷電粒子線光学系及びオフアクシス光学系にと
って、最適な基準マークを用いて、試料を精度良く迅速
に観察、検査できる荷電粒子線写像投影光学系を提供す
る。 【解決手段】照射線源１５から発した照射用荷電粒子線
Ｓを照射光学系を介して光路切換手段６に入射させた
後、対物光学系５を介して物体面３０に入射させ、物体
面３０から放出された観察用荷電粒子線Ｋを対物光学系
５を介して光路切換手段６に入射させた後、光路切換手
段６によって照射線源１５に至る方向とは異なる方向に
観察用荷電粒子線Ｋを導き、結像光学系を介して検出手
段１４に入射させる荷電粒子線写像投影光学系におい
て、物体面３０の位置に配置できるように、アライメン
ト用荷電粒子線Ｔを発するアライメント用線源１ａを設
け、物体面３０と同一の平面上に基準マーク１ｂ、１ｃ
を設け、基準マーク１ｂ、１ｃを検出するオフアクシス
光学系を別に設けた。
って、最適な基準マークを用いて、試料を精度良く迅速
に観察、検査できる荷電粒子線写像投影光学系を提供す
る。 【解決手段】照射線源１５から発した照射用荷電粒子線
Ｓを照射光学系を介して光路切換手段６に入射させた
後、対物光学系５を介して物体面３０に入射させ、物体
面３０から放出された観察用荷電粒子線Ｋを対物光学系
５を介して光路切換手段６に入射させた後、光路切換手
段６によって照射線源１５に至る方向とは異なる方向に
観察用荷電粒子線Ｋを導き、結像光学系を介して検出手
段１４に入射させる荷電粒子線写像投影光学系におい
て、物体面３０の位置に配置できるように、アライメン
ト用荷電粒子線Ｔを発するアライメント用線源１ａを設
け、物体面３０と同一の平面上に基準マーク１ｂ、１ｃ
を設け、基準マーク１ｂ、１ｃを検出するオフアクシス
光学系を別に設けた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、荷電粒子線写像投
影光学系に関し、特に電子ビームやイオンビーム等の荷
電粒子線を用いて物体面の観察、検査等を行うための荷
電粒子線写像投影光学系に関する。
影光学系に関し、特に電子ビームやイオンビーム等の荷
電粒子線を用いて物体面の観察、検査等を行うための荷
電粒子線写像投影光学系に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より微細化、高集積化した半導体素
子等の観察、検査をするために、電子ビーム等を用いた
荷電粒子線顕微鏡が多く用いられている。荷電粒子線顕
微鏡の中には、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の他に、写
像型電子顕微鏡と呼ばれるものがある。走査型電子顕微
鏡が、いわゆる点から点への照明・結像を行う顕微鏡で
あるのに対して、写像型電子顕微鏡は、面から面への照
明・結像が可能な顕微鏡である。近年、こうした写像型
電子顕微鏡の荷電粒子線写像投影光学系の開発が盛んに
行われている。
子等の観察、検査をするために、電子ビーム等を用いた
荷電粒子線顕微鏡が多く用いられている。荷電粒子線顕
微鏡の中には、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の他に、写
像型電子顕微鏡と呼ばれるものがある。走査型電子顕微
鏡が、いわゆる点から点への照明・結像を行う顕微鏡で
あるのに対して、写像型電子顕微鏡は、面から面への照
明・結像が可能な顕微鏡である。近年、こうした写像型
電子顕微鏡の荷電粒子線写像投影光学系の開発が盛んに
行われている。
【０００３】荷電粒子線光学系の構成を、以下簡単に説
明する。まず、電子銃より発せられた１次電子ビーム
（照射用電子線）は、１次光学系（照射光学系）を通過
して、イー・クロス・ビー（Ｅ×Ｂ）と呼ばれる電磁プ
リズムに入射する。イー・クロス・ビーを通過した後の
１次電子ビームは、カソードレンズ（対物光学系）を通
過して、その断面形状が線形状又は矩形状又は円、楕円
状である電子ビームとなって、試料を落射照明する。試
料に１次電子ビームが照射されると、試料で反射する比
較的エネルギーの高い反射電子ビームと、試料から放出
される低エネルギーの２次電子ビームとが発生する。こ
れらの電子ビームのうち、通常、２次電子ビームが結像
に用いられる。２次電子ビーム（観察用電子線）は、カ
ソードレンズを通過して、イー・クロス・ビーに入射す
る。イー・クロス・ビーを通過した２次電子ビームは、
２次光学系（結像光学系）を通過して、電子ビーム検出
器に入射する。この電子ビーム検出器に入射した２次電
子ビームの情報を基に、試料の観察、検査等を行うこと
になる。
明する。まず、電子銃より発せられた１次電子ビーム
（照射用電子線）は、１次光学系（照射光学系）を通過
して、イー・クロス・ビー（Ｅ×Ｂ）と呼ばれる電磁プ
リズムに入射する。イー・クロス・ビーを通過した後の
１次電子ビームは、カソードレンズ（対物光学系）を通
過して、その断面形状が線形状又は矩形状又は円、楕円
状である電子ビームとなって、試料を落射照明する。試
料に１次電子ビームが照射されると、試料で反射する比
較的エネルギーの高い反射電子ビームと、試料から放出
される低エネルギーの２次電子ビームとが発生する。こ
れらの電子ビームのうち、通常、２次電子ビームが結像
に用いられる。２次電子ビーム（観察用電子線）は、カ
ソードレンズを通過して、イー・クロス・ビーに入射す
る。イー・クロス・ビーを通過した２次電子ビームは、
２次光学系（結像光学系）を通過して、電子ビーム検出
器に入射する。この電子ビーム検出器に入射した２次電
子ビームの情報を基に、試料の観察、検査等を行うこと
になる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の荷電粒子線
光学系を用いて、試料を精度良く迅速に観察、検査する
ためには、その観察、検査に係る試料の位置（座標）
を、正確に把握する必要がある。そのため、荷電粒子線
光学系にオフアクシス光学系を設置することが考えられ
る。オフアクシス光学系を用いた場合のアライメント
を、以下簡単に説明する。まず、ステージを移動させ
て、荷電粒子線光学系及びオフアクシス光学系にて、ス
テージ上の基準マークを検出して、ベースライン（オフ
アクシス量）を求める。次に、試料上のアライメントマ
ークをオフアクシス光学系にて検出する。これにより、
ステージ上での試料の相対的な位置が確定するので、そ
の後、前に求めたベースラインに応じてステージを移動
させ、荷電粒子線光学系にて試料の観察、検査を行う。
光学系を用いて、試料を精度良く迅速に観察、検査する
ためには、その観察、検査に係る試料の位置（座標）
を、正確に把握する必要がある。そのため、荷電粒子線
光学系にオフアクシス光学系を設置することが考えられ
る。オフアクシス光学系を用いた場合のアライメント
を、以下簡単に説明する。まず、ステージを移動させ
て、荷電粒子線光学系及びオフアクシス光学系にて、ス
テージ上の基準マークを検出して、ベースライン（オフ
アクシス量）を求める。次に、試料上のアライメントマ
ークをオフアクシス光学系にて検出する。これにより、
ステージ上での試料の相対的な位置が確定するので、そ
の後、前に求めたベースラインに応じてステージを移動
させ、荷電粒子線光学系にて試料の観察、検査を行う。
【０００５】しかし、光を用いた光学顕微鏡をオフアク
シス光学系として用い、一般的に光学式露光装置等で用
いるライン・アンド・スペース・パターンを基準マーク
とした場合、荷電粒子線光学系でそのライン・アンド・
スペース・パターンを検出することは難しかった。ま
た、スクライブラインのような溝形状を基準マークとし
た場合、光学顕微鏡では充分検出できても、荷電粒子線
光学系では充分検出できなかった。すなわち、光で良く
見えるマークであっても、必ずしも荷電粒子線では良く
見えず、荷電粒子線光学系とオフアクシス光学系の双方
にとって最適な基準マークを選ぶことが難しかった。し
たがって本発明は、荷電粒子線光学系及びオフアクシス
光学系にとって、最適な基準マークを用いて、試料を精
度良く迅速に観察、検査することが可能な荷電粒子線光
学系を提供することを課題とする。
シス光学系として用い、一般的に光学式露光装置等で用
いるライン・アンド・スペース・パターンを基準マーク
とした場合、荷電粒子線光学系でそのライン・アンド・
スペース・パターンを検出することは難しかった。ま
た、スクライブラインのような溝形状を基準マークとし
た場合、光学顕微鏡では充分検出できても、荷電粒子線
光学系では充分検出できなかった。すなわち、光で良く
見えるマークであっても、必ずしも荷電粒子線では良く
見えず、荷電粒子線光学系とオフアクシス光学系の双方
にとって最適な基準マークを選ぶことが難しかった。し
たがって本発明は、荷電粒子線光学系及びオフアクシス
光学系にとって、最適な基準マークを用いて、試料を精
度良く迅速に観察、検査することが可能な荷電粒子線光
学系を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するためになされたものであり、すなわち、添付図面に
付した符号をカッコ内に付記すると、本発明は、照射線
源（１５）から発した照射用荷電粒子線（Ｓ）を照射光
学系を介して光路切換手段（６）に入射させ、光路切換
手段（６）を通過した照射用荷電粒子線（Ｓ）を対物光
学系（５）を介して物体面（３０）に入射させ、物体面
（３０）から放出された観察用荷電粒子線（Ｋ）を対物
光学系（５）を介して光路切換手段（６）に入射させ、
光路切換手段（６）によって照射線源（１５）に至る方
向とは異なる方向に観察用荷電粒子線（Ｋ）を導き、光
路切換手段（６）を通過した後の観察用荷電粒子線
（Ｋ）を結像光学系を介して検出手段（１４）に入射さ
せる荷電粒子線写像投影光学系において、物体面（３
０）の位置に配置できるように、アライメント用荷電粒
子線（Ｔ）を発するアライメント用線源（１ａ）を設
け、物体面（３０）と同一の平面上に基準マーク（１
ｂ、１ｃ）を設け、基準マーク（１ｂ、１ｃ）を検出す
るオフアクシス光学系を、対物光学系（５）、光路切換
手段（６）及び結像光学系とは別に設けたことを特徴と
する荷電粒子線写像投影光学系である。
するためになされたものであり、すなわち、添付図面に
付した符号をカッコ内に付記すると、本発明は、照射線
源（１５）から発した照射用荷電粒子線（Ｓ）を照射光
学系を介して光路切換手段（６）に入射させ、光路切換
手段（６）を通過した照射用荷電粒子線（Ｓ）を対物光
学系（５）を介して物体面（３０）に入射させ、物体面
（３０）から放出された観察用荷電粒子線（Ｋ）を対物
光学系（５）を介して光路切換手段（６）に入射させ、
光路切換手段（６）によって照射線源（１５）に至る方
向とは異なる方向に観察用荷電粒子線（Ｋ）を導き、光
路切換手段（６）を通過した後の観察用荷電粒子線
（Ｋ）を結像光学系を介して検出手段（１４）に入射さ
せる荷電粒子線写像投影光学系において、物体面（３
０）の位置に配置できるように、アライメント用荷電粒
子線（Ｔ）を発するアライメント用線源（１ａ）を設
け、物体面（３０）と同一の平面上に基準マーク（１
ｂ、１ｃ）を設け、基準マーク（１ｂ、１ｃ）を検出す
るオフアクシス光学系を、対物光学系（５）、光路切換
手段（６）及び結像光学系とは別に設けたことを特徴と
する荷電粒子線写像投影光学系である。
【０００７】また本発明は、照射線源（１５）から発し
た照射用荷電粒子線（Ｓ）を照射光学系を介して光路切
換手段（６）に入射させ、光路切換手段（６）を通過し
た照射用荷電粒子線（Ｓ）を対物光学系（５）を介して
物体面（３０）に入射させ、物体面（３０）から放出さ
れた観察用荷電粒子線（Ｋ）を対物光学系（５）を介し
て光路切換手段（６）に入射させ、光路切換手段（６）
によって照射線源（１５）に至る方向とは異なる方向に
観察用荷電粒子線（Ｋ）を導き、光路切換手段（６）を
通過した後の観察用荷電粒子線（Ｋ）を結像光学系を介
して検出手段（１４）に入射させる荷電粒子線写像投影
光学系において、物体面（３０）と同一の平面内で移動
可能に、アライメント用荷電粒子線（Ｔ）を発するアラ
イメント用線源（１ａ）を設け、アライメント用線源
（１ａ）を検出するオフアクシス光学系を、対物光学系
（５）、光路切換手段（６）及び結像光学系とは別に設
けたことを特徴とする荷電粒子線写像投影光学系であ
る。
た照射用荷電粒子線（Ｓ）を照射光学系を介して光路切
換手段（６）に入射させ、光路切換手段（６）を通過し
た照射用荷電粒子線（Ｓ）を対物光学系（５）を介して
物体面（３０）に入射させ、物体面（３０）から放出さ
れた観察用荷電粒子線（Ｋ）を対物光学系（５）を介し
て光路切換手段（６）に入射させ、光路切換手段（６）
によって照射線源（１５）に至る方向とは異なる方向に
観察用荷電粒子線（Ｋ）を導き、光路切換手段（６）を
通過した後の観察用荷電粒子線（Ｋ）を結像光学系を介
して検出手段（１４）に入射させる荷電粒子線写像投影
光学系において、物体面（３０）と同一の平面内で移動
可能に、アライメント用荷電粒子線（Ｔ）を発するアラ
イメント用線源（１ａ）を設け、アライメント用線源
（１ａ）を検出するオフアクシス光学系を、対物光学系
（５）、光路切換手段（６）及び結像光学系とは別に設
けたことを特徴とする荷電粒子線写像投影光学系であ
る。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面によっ
て説明する。図１〜５は、本発明による荷電粒子線光学
系の第１実施例を示す。図１は、荷電粒子線光学系の概
略図を示す。荷電粒子線光学系の外観部は、主に１次コ
ラム２と２次コラム３とチャンバー４とで構成されてい
る。それらには、真空排気系（不図示）が設置されてい
る。そして、真空排気系のターボポンプによる排気によ
って、荷電粒子線光学系の内部は真空状態になってい
る。チャンバー４の内部には、Ｘステージ駆動部３５に
よってＸ方向に移動可能なＸステージ３１と、Ｙステー
ジ駆動部（不図示）によってＹ方向に移動可能なＹステ
ージ３２が設置されている。Ｘステージ３１上には、基
準板１、試料３０、Ｘ移動鏡３３、Ｙ移動鏡（不図示）
が載置されている。
て説明する。図１〜５は、本発明による荷電粒子線光学
系の第１実施例を示す。図１は、荷電粒子線光学系の概
略図を示す。荷電粒子線光学系の外観部は、主に１次コ
ラム２と２次コラム３とチャンバー４とで構成されてい
る。それらには、真空排気系（不図示）が設置されてい
る。そして、真空排気系のターボポンプによる排気によ
って、荷電粒子線光学系の内部は真空状態になってい
る。チャンバー４の内部には、Ｘステージ駆動部３５に
よってＸ方向に移動可能なＸステージ３１と、Ｙステー
ジ駆動部（不図示）によってＹ方向に移動可能なＹステ
ージ３２が設置されている。Ｘステージ３１上には、基
準板１、試料３０、Ｘ移動鏡３３、Ｙ移動鏡（不図示）
が載置されている。
【０００９】図１に示すように、１次コラム２の内部に
設置された電子銃１５から照射される１次電子ビームＳ
は、１次光学系を通過して、イー・クロス・ビー６に入
射する。ここで、１次光学系は、視野絞りＦＳ１、照射
レンズ１７、１８、１９、アライナ２３、２４、スキャ
ン用アライナ２５、アパーチャ２６等で構成されてい
る。また、照射レンズ１７、１８、１９は電子レンズで
あり、例えば円形レンズ、４極子レンズ、８極子レンズ
等が用いられる。１次電子ビームＳは、イー・クロス・
ビー６によって、その光路が偏向された後、開口絞りＡ
Ｓに達し、この位置で電子銃１５のクロスオーバーの像
を形成する。開口絞りＡＳを通過した１次電子ビームＳ
は、第１アライナ９を通過した後、カソードレンズ５に
よるレンズ作用を受けて、試料３０をケーラー照明す
る。
設置された電子銃１５から照射される１次電子ビームＳ
は、１次光学系を通過して、イー・クロス・ビー６に入
射する。ここで、１次光学系は、視野絞りＦＳ１、照射
レンズ１７、１８、１９、アライナ２３、２４、スキャ
ン用アライナ２５、アパーチャ２６等で構成されてい
る。また、照射レンズ１７、１８、１９は電子レンズで
あり、例えば円形レンズ、４極子レンズ、８極子レンズ
等が用いられる。１次電子ビームＳは、イー・クロス・
ビー６によって、その光路が偏向された後、開口絞りＡ
Ｓに達し、この位置で電子銃１５のクロスオーバーの像
を形成する。開口絞りＡＳを通過した１次電子ビームＳ
は、第１アライナ９を通過した後、カソードレンズ５に
よるレンズ作用を受けて、試料３０をケーラー照明す
る。
【００１０】試料３０に１次電子ビームＳが照射される
と、試料３０からは、その表面形状、材質分布、電位の
変化等に応じた分布の２次電子ビームＫ及び反射電子ビ
ームが発生する。このうち、主に２次電子ビームＫが観
察用電子ビームとなる。２次電子ビームＫの初期エネル
ギーは低く、０．５〜２ｅＶ程度である。試料３０から
放出された２次電子ビームＫは、カソードレンズ５、第
１アライナ９、開口絞りＡＳ、イー・クロス・ビー６、
２次光学系の順に通過した後、電子ビーム検出器１４に
入射する。ここで２次光学系は、結像レンズ前群７、結
像レンズ後群８、スティグメータ１２、１３、第２アラ
イナ１０、第３アライナ１１、視野絞りＦＳ２等で構成
されている。また、視野絞りＦＳ２は、カソードレンズ
５と結像レンズ前群７に関して、試料３０と共役な位置
関係となっている。また、２次光学系の結像レンズ前群
７及び結像レンズ後群８は電子レンズであり、例えば円
形レンズ、４極子レンズ、８極子レンズ等が用いられ
る。
と、試料３０からは、その表面形状、材質分布、電位の
変化等に応じた分布の２次電子ビームＫ及び反射電子ビ
ームが発生する。このうち、主に２次電子ビームＫが観
察用電子ビームとなる。２次電子ビームＫの初期エネル
ギーは低く、０．５〜２ｅＶ程度である。試料３０から
放出された２次電子ビームＫは、カソードレンズ５、第
１アライナ９、開口絞りＡＳ、イー・クロス・ビー６、
２次光学系の順に通過した後、電子ビーム検出器１４に
入射する。ここで２次光学系は、結像レンズ前群７、結
像レンズ後群８、スティグメータ１２、１３、第２アラ
イナ１０、第３アライナ１１、視野絞りＦＳ２等で構成
されている。また、視野絞りＦＳ２は、カソードレンズ
５と結像レンズ前群７に関して、試料３０と共役な位置
関係となっている。また、２次光学系の結像レンズ前群
７及び結像レンズ後群８は電子レンズであり、例えば円
形レンズ、４極子レンズ、８極子レンズ等が用いられ
る。
【００１１】電子ビーム検出器１４の検出面に入射した
２次電子ビームＫは、２次光学系によって、拡大された
試料３０の像を形成する。ここで、電子ビーム検出器１
４は、電子を増幅するためのＭＣＰ（Micro Channel Pl
ate）と、電子を光に変換するための蛍光板と、真空状
態に保たれた２次コラム３の外部に変換された光を放出
するための真空窓とから構成されている。電子ビーム検
出器１４から放出された光、すなわち試料３０の光学像
は、リレーレンズ４０を透過して、ＣＣＤ等の撮像素子
４１に入射される。そして、撮像素子４１に入射した光
は、光電信号に変換されて、第１コントロールユニット
４２に伝達される。更に、第１コントロールユニット４
２に伝達された光電信号は、画像信号に変換されて、Ｃ
ＰＵ４３に伝達される。この画像信号がディスプレイ４
４に伝達され、試料３０の像はディスプレイ４４上に表
示されることになる。
２次電子ビームＫは、２次光学系によって、拡大された
試料３０の像を形成する。ここで、電子ビーム検出器１
４は、電子を増幅するためのＭＣＰ（Micro Channel Pl
ate）と、電子を光に変換するための蛍光板と、真空状
態に保たれた２次コラム３の外部に変換された光を放出
するための真空窓とから構成されている。電子ビーム検
出器１４から放出された光、すなわち試料３０の光学像
は、リレーレンズ４０を透過して、ＣＣＤ等の撮像素子
４１に入射される。そして、撮像素子４１に入射した光
は、光電信号に変換されて、第１コントロールユニット
４２に伝達される。更に、第１コントロールユニット４
２に伝達された光電信号は、画像信号に変換されて、Ｃ
ＰＵ４３に伝達される。この画像信号がディスプレイ４
４に伝達され、試料３０の像はディスプレイ４４上に表
示されることになる。
【００１２】またＣＰＵ４３は、その制御信号を第１電
圧制御部４５、第２電圧制御部４６、電磁界制御部（不
図示）に送る。ここで、第１電圧制御部４５は１次光学
系の電圧制御を行い、第２電圧制御部４６はカソードレ
ンズ５、第１アライナ９、２次光学系の電圧制御を行
い、電磁界制御部はイー・クロス・ビー６の電磁界制御
を行う。またＣＰＵ４３にて、その制御信号をＸステー
ジ駆動部３５、Ｙステージ駆動部に送信し、Ｘ干渉計３
４、Ｙ干渉計（不図示）からステージの位置情報を受信
することで、複数の試料の観察、検査を順次行うことが
できる。
圧制御部４５、第２電圧制御部４６、電磁界制御部（不
図示）に送る。ここで、第１電圧制御部４５は１次光学
系の電圧制御を行い、第２電圧制御部４６はカソードレ
ンズ５、第１アライナ９、２次光学系の電圧制御を行
い、電磁界制御部はイー・クロス・ビー６の電磁界制御
を行う。またＣＰＵ４３にて、その制御信号をＸステー
ジ駆動部３５、Ｙステージ駆動部に送信し、Ｘ干渉計３
４、Ｙ干渉計（不図示）からステージの位置情報を受信
することで、複数の試料の観察、検査を順次行うことが
できる。
【００１３】一方、本第１実施例による荷電粒子線光学
系は、オフアクシス光学系として光学顕微鏡を備えてい
る。レーザーダイオード等の光源（不図示）から導かれ
たファイバ５１より射出されたアライメント用光束Ａ
は、レンズ５２によって収束光となり、ハーフミラー５
３に入射する。ハーフミラー５３で反射したアライメン
ト用光束Ａは、真空窓５４に入射する。ここで、真空窓
５４は、真空状態に保たれた２次コラム３の内部及び外
部へアライメント用光束Ａを入出射するための平行板で
ある。真空窓５４を透過したアライメント用光束Ａは、
ミラー５５で反射した後、対物レンズ５６中の開口絞り
（不図示）上に結像し、透過して、Ｘステージ３１上の
物体面をケーラー照明する。
系は、オフアクシス光学系として光学顕微鏡を備えてい
る。レーザーダイオード等の光源（不図示）から導かれ
たファイバ５１より射出されたアライメント用光束Ａ
は、レンズ５２によって収束光となり、ハーフミラー５
３に入射する。ハーフミラー５３で反射したアライメン
ト用光束Ａは、真空窓５４に入射する。ここで、真空窓
５４は、真空状態に保たれた２次コラム３の内部及び外
部へアライメント用光束Ａを入出射するための平行板で
ある。真空窓５４を透過したアライメント用光束Ａは、
ミラー５５で反射した後、対物レンズ５６中の開口絞り
（不図示）上に結像し、透過して、Ｘステージ３１上の
物体面をケーラー照明する。
【００１４】物体面で反射したアライメント用光束Ａ
は、対物レンズ５６、ミラー５５、真空窓５４を通過し
た後、ハーフミラー５３に入射する。ハーフミラー５３
を透過したアライメント用光束Ａは、指標板６０、レン
ズ５７を透過した後、ＣＣＤ５８に入射して、ＣＣＤ５
８上に物体面の像を形成する。このときのＣＣＤ５８上
の像による光電信号は、第２コントロールユニット５９
に伝達され、そこで画像信号に変換された後、ＣＰＵ４
３に伝達される。なお、本第１実施例では、オフアクシ
ス光学系のＣＣＤ５８からＣＰＵ４３に至る信号処理を
画像処理としたが、その代わりに、一般的に光学式投影
露光装置で用いているＬＳＡ（Laser Step Alignment）
やＬＩＡ（Laser Interferometric Alignment）として
も良い。また、本第１実施例では、オフアクシス光学系
の光路分割手段として、ハーフミラー５３を用いたが、
その代わりに、偏向ビームスプリッターを用いても良
い。
は、対物レンズ５６、ミラー５５、真空窓５４を通過し
た後、ハーフミラー５３に入射する。ハーフミラー５３
を透過したアライメント用光束Ａは、指標板６０、レン
ズ５７を透過した後、ＣＣＤ５８に入射して、ＣＣＤ５
８上に物体面の像を形成する。このときのＣＣＤ５８上
の像による光電信号は、第２コントロールユニット５９
に伝達され、そこで画像信号に変換された後、ＣＰＵ４
３に伝達される。なお、本第１実施例では、オフアクシ
ス光学系のＣＣＤ５８からＣＰＵ４３に至る信号処理を
画像処理としたが、その代わりに、一般的に光学式投影
露光装置で用いているＬＳＡ（Laser Step Alignment）
やＬＩＡ（Laser Interferometric Alignment）として
も良い。また、本第１実施例では、オフアクシス光学系
の光路分割手段として、ハーフミラー５３を用いたが、
その代わりに、偏向ビームスプリッターを用いても良
い。
【００１５】次に図２にて、イー・クロス・ビー６の構
成作用について説明する。同図（Ａ）に示すように、電
子銃１５から発せられた１次電子ビームＳは、１次光学
系によるレンズ作用を受けて収束し、イー・クロス・ビ
ー６に入射した後、イー・クロス・ビー６の偏向作用に
よりその軌道（光路）が曲げられる。これは、同図
（Ｂ）に示すように、互いに直交する電界Ｅと磁界Ｂの
中を、電荷ｑの電子（１次電子ビームＳ）が、＋Ｚ方向
に速度ｖにて進むとき、−Ｘ方向に働く電界による力Ｆ
E（＝ｑＥ）と磁界による力ＦB（＝ｑｖＢ）との合力を
受けるためである。これによって、１次電子ビームＳの
軌道は、ＸＺ平面内で曲げられる。
成作用について説明する。同図（Ａ）に示すように、電
子銃１５から発せられた１次電子ビームＳは、１次光学
系によるレンズ作用を受けて収束し、イー・クロス・ビ
ー６に入射した後、イー・クロス・ビー６の偏向作用に
よりその軌道（光路）が曲げられる。これは、同図
（Ｂ）に示すように、互いに直交する電界Ｅと磁界Ｂの
中を、電荷ｑの電子（１次電子ビームＳ）が、＋Ｚ方向
に速度ｖにて進むとき、−Ｘ方向に働く電界による力Ｆ
E（＝ｑＥ）と磁界による力ＦB（＝ｑｖＢ）との合力を
受けるためである。これによって、１次電子ビームＳの
軌道は、ＸＺ平面内で曲げられる。
【００１６】一方、１次電子ビームＳが照射された試料
３０から発生した２次電子ビームＫは、カソードレンズ
５によるレンズ作用を受けて、カソードレンズ５の焦点
位置に配置される開口絞りＡＳを通過し、イー・クロス
・ビー６に入射した後、イー・クロス・ビー６をそのま
ま直進する。これは、以下の理由による。図２（Ｃ）に
示すように、互いに直交する電界Ｅと磁界Ｂの中を、電
荷ｑの電子（２次電子ビームＫ）が、−Ｚ方向に速度ｖ
にて進むとき、−Ｘ方向に働く電界による力ＦEと、＋
Ｘ方向に働く磁界による力ＦBとの合力を受ける。この
とき、電界による力ＦEと磁界による力ＦBとの絶対値
は、等しく（Ｅ＝ｖＢ）なるように、すなわちウィーン
条件を満たすように設定されている。したがって、電界
による力ＦEと磁界による力ＦBとは互いに相殺され、２
次電子ビームＫが受ける見かけ上の力はゼロになり、２
次電子ビームＫはイー・クロス・ビー６の中を直進する
ことになる。以上のように、イー・クロス・ビー６は、
そこを通過する電子ビームの光路を選択する、いわゆる
電磁プリズムとしての機能をもつ。
３０から発生した２次電子ビームＫは、カソードレンズ
５によるレンズ作用を受けて、カソードレンズ５の焦点
位置に配置される開口絞りＡＳを通過し、イー・クロス
・ビー６に入射した後、イー・クロス・ビー６をそのま
ま直進する。これは、以下の理由による。図２（Ｃ）に
示すように、互いに直交する電界Ｅと磁界Ｂの中を、電
荷ｑの電子（２次電子ビームＫ）が、−Ｚ方向に速度ｖ
にて進むとき、−Ｘ方向に働く電界による力ＦEと、＋
Ｘ方向に働く磁界による力ＦBとの合力を受ける。この
とき、電界による力ＦEと磁界による力ＦBとの絶対値
は、等しく（Ｅ＝ｖＢ）なるように、すなわちウィーン
条件を満たすように設定されている。したがって、電界
による力ＦEと磁界による力ＦBとは互いに相殺され、２
次電子ビームＫが受ける見かけ上の力はゼロになり、２
次電子ビームＫはイー・クロス・ビー６の中を直進する
ことになる。以上のように、イー・クロス・ビー６は、
そこを通過する電子ビームの光路を選択する、いわゆる
電磁プリズムとしての機能をもつ。
【００１７】次に図３にて、第１実施例による荷電粒子
線光学系の基準板１の構成について説明する。基準板１
上には、点パターン１ａと、ライン・アンド・スペース
・パターン１ｂ、１ｃが形成されている。点パターン１
ａは、荷電粒子線によるリソグラフィー工法によって、
冷陰極上に形成した自己発光パターンである。点パター
ン１ａは、例えば直径８０ｎｍ程度の円形状である。そ
して、この点パターン１ａは、アライメント用電子ビー
ムＴを発するアライメント用線源、すなわち荷電粒子線
光学系用の基準マークとなる。ここで、冷陰極とは、初
期エネルギーが低い電子ビームを放出する、いわゆる自
己発光型の線源である。この初期エネルギーの値は、前
述した試料３０から放出される２次電子ビームＫの初期
エネルギーの値に近似している。冷陰極１としては、例
えばＭＯＳ型トンネル冷陰極、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ／ｉ−Ｓ
ｉ／ｎ−Ｓｉ陰極、シリコンフィールドエミッター等が
ある。
線光学系の基準板１の構成について説明する。基準板１
上には、点パターン１ａと、ライン・アンド・スペース
・パターン１ｂ、１ｃが形成されている。点パターン１
ａは、荷電粒子線によるリソグラフィー工法によって、
冷陰極上に形成した自己発光パターンである。点パター
ン１ａは、例えば直径８０ｎｍ程度の円形状である。そ
して、この点パターン１ａは、アライメント用電子ビー
ムＴを発するアライメント用線源、すなわち荷電粒子線
光学系用の基準マークとなる。ここで、冷陰極とは、初
期エネルギーが低い電子ビームを放出する、いわゆる自
己発光型の線源である。この初期エネルギーの値は、前
述した試料３０から放出される２次電子ビームＫの初期
エネルギーの値に近似している。冷陰極１としては、例
えばＭＯＳ型トンネル冷陰極、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ／ｉ−Ｓ
ｉ／ｎ−Ｓｉ陰極、シリコンフィールドエミッター等が
ある。
【００１８】他方、ライン・アンド・スペース・パター
ン１ｂ、１ｃは、例えば基準板１のシリコン基板上のメ
タルに、幅４μｍにて等間隔に配列した縦横の線状パタ
ーンであり、光学式投影露光装置にて形成した試料３０
上のアライメントマークと同形状となっている。そし
て、このライン・アンド・スペース・パターン１ｂ、１
ｃは、オフアクシス光学系用の基準マークとなる。ここ
で、点パターン１ａと、ライン・アンド・スペース・パ
ターン１ｂ、１ｃとの相対的な位置は既知となってい
る。
ン１ｂ、１ｃは、例えば基準板１のシリコン基板上のメ
タルに、幅４μｍにて等間隔に配列した縦横の線状パタ
ーンであり、光学式投影露光装置にて形成した試料３０
上のアライメントマークと同形状となっている。そし
て、このライン・アンド・スペース・パターン１ｂ、１
ｃは、オフアクシス光学系用の基準マークとなる。ここ
で、点パターン１ａと、ライン・アンド・スペース・パ
ターン１ｂ、１ｃとの相対的な位置は既知となってい
る。
【００１９】なお、本第１実施例では、オフアクシス光
学系用の基準マークとして、ライン・アンド・スペース
・パターン１ｂ、１ｃを用いている。ところが、このオ
フアクシス光学系用の基準マークは、オフアクシス光学
系での検出に適した幾何学パターンであれば良いので、
オフアクシス光学系用の基準マークを、荷電粒子線光学
系用の基準マークと共通のマーク、すなわち冷陰極上に
形成した点パターン１ａとすることもできる。その際、
基準板１上のライン・アンド・スペース・パターン１
ｂ、１ｃは不要となる。
学系用の基準マークとして、ライン・アンド・スペース
・パターン１ｂ、１ｃを用いている。ところが、このオ
フアクシス光学系用の基準マークは、オフアクシス光学
系での検出に適した幾何学パターンであれば良いので、
オフアクシス光学系用の基準マークを、荷電粒子線光学
系用の基準マークと共通のマーク、すなわち冷陰極上に
形成した点パターン１ａとすることもできる。その際、
基準板１上のライン・アンド・スペース・パターン１
ｂ、１ｃは不要となる。
【００２０】次に図４及び図５にて、第１実施例の冷陰
極を用いた場合の荷電粒子線光学系のアライメントにつ
いて簡単に説明する。まず図４のように、Ｘステージ駆
動部３５及びＹステージ駆動部を介して、Ｘステージ３
１及びＹステージ３２を移動させて、Ｘステージ３１上
の基準板１の点パターン１ａを荷電粒子線光学系のカソ
ードレンズ５下方に配置する。更に、ＣＰＵ４３に送ら
れる電子ビーム検出器１４で検出した点パターン１ａの
像の情報と、Ｘ干渉計３４及びＹ干渉計で検出したステ
ージ位置の情報とを、Ｘステージ駆動部３５及びＹステ
ージ駆動部にフィードバックしながら、点パターン１ａ
の位置が、正確に荷電粒子線光学系の光軸位置となるよ
うに調整する。
極を用いた場合の荷電粒子線光学系のアライメントにつ
いて簡単に説明する。まず図４のように、Ｘステージ駆
動部３５及びＹステージ駆動部を介して、Ｘステージ３
１及びＹステージ３２を移動させて、Ｘステージ３１上
の基準板１の点パターン１ａを荷電粒子線光学系のカソ
ードレンズ５下方に配置する。更に、ＣＰＵ４３に送ら
れる電子ビーム検出器１４で検出した点パターン１ａの
像の情報と、Ｘ干渉計３４及びＹ干渉計で検出したステ
ージ位置の情報とを、Ｘステージ駆動部３５及びＹステ
ージ駆動部にフィードバックしながら、点パターン１ａ
の位置が、正確に荷電粒子線光学系の光軸位置となるよ
うに調整する。
【００２１】次に図５のように、Ｘステージ３１及びＹ
ステージ３２を移動させて、Ｘステージ３１上の基準板
１のライン・アンド・スペース・パターン１ｂ、１ｃ
を、オフアクシス光学系の対物レンズ５６下方に配置す
る。更に、ＣＰＵ４３に送られるＣＣＤ５８で検出した
ライン・アンド・スペース・パターン１ｂ、１ｃの像の
情報と、Ｘ干渉計３４及びＹ干渉計で検出したステージ
位置の情報とを、Ｘステージ駆動部３５及びＹステージ
駆動部にフィードバックしながら、ライン・アンド・ス
ペース・パターン１ｂ、１ｃと、オフアクシス光学系の
指標板６０のパターンとを一致させる。前述したよう
に、点パターン１ａと、ライン・アンド・スペース・パ
ターン１ｂ、１ｃとの相対的な位置関係は既知であるの
で、上記手順を経て、荷電粒子線光学系の光軸とオフア
クシス光学系の光軸との距離、いわゆるベースラインＢ
Ｌを求めることができる。
ステージ３２を移動させて、Ｘステージ３１上の基準板
１のライン・アンド・スペース・パターン１ｂ、１ｃ
を、オフアクシス光学系の対物レンズ５６下方に配置す
る。更に、ＣＰＵ４３に送られるＣＣＤ５８で検出した
ライン・アンド・スペース・パターン１ｂ、１ｃの像の
情報と、Ｘ干渉計３４及びＹ干渉計で検出したステージ
位置の情報とを、Ｘステージ駆動部３５及びＹステージ
駆動部にフィードバックしながら、ライン・アンド・ス
ペース・パターン１ｂ、１ｃと、オフアクシス光学系の
指標板６０のパターンとを一致させる。前述したよう
に、点パターン１ａと、ライン・アンド・スペース・パ
ターン１ｂ、１ｃとの相対的な位置関係は既知であるの
で、上記手順を経て、荷電粒子線光学系の光軸とオフア
クシス光学系の光軸との距離、いわゆるベースラインＢ
Ｌを求めることができる。
【００２２】以上のように、ベースラインＢＬを求めた
後、Ｘステージ３１及びＹステージ３２を移動させて、
Ｘステージ３１上の試料３０をオフアクシス光学系の対
物レンズ５６下方に配置する。更に、ＣＰＵ４３に送ら
れるＣＣＤ５８で検出した試料３０上のアライメントマ
ークの像の情報と、Ｘ干渉計３４及びＹ干渉計で検出し
たステージ位置の情報とを、Ｘステージ駆動部３５及び
Ｙステージ駆動部にフィードバックしながら、試料３０
上のアライメントマークと、オフアクシス光学系の指標
板６０のパターンとを一致させる。ここで、試料３０
と、試料３０上のアライメントマークの相対的な位置関
係は既知であるので、Ｘステージ３１上での試料３０の
位置が確定する。最後に、試料３０が荷電粒子線光学系
の照射位置に配置されるように、前に求めたベースライ
ンＢＬに応じて、Ｘステージ３１及びＹステージを移動
させた後、試料３０の観察、検査を行う。
後、Ｘステージ３１及びＹステージ３２を移動させて、
Ｘステージ３１上の試料３０をオフアクシス光学系の対
物レンズ５６下方に配置する。更に、ＣＰＵ４３に送ら
れるＣＣＤ５８で検出した試料３０上のアライメントマ
ークの像の情報と、Ｘ干渉計３４及びＹ干渉計で検出し
たステージ位置の情報とを、Ｘステージ駆動部３５及び
Ｙステージ駆動部にフィードバックしながら、試料３０
上のアライメントマークと、オフアクシス光学系の指標
板６０のパターンとを一致させる。ここで、試料３０
と、試料３０上のアライメントマークの相対的な位置関
係は既知であるので、Ｘステージ３１上での試料３０の
位置が確定する。最後に、試料３０が荷電粒子線光学系
の照射位置に配置されるように、前に求めたベースライ
ンＢＬに応じて、Ｘステージ３１及びＹステージを移動
させた後、試料３０の観察、検査を行う。
【００２３】以上のように、本第１実施例によれば、荷
電粒子線光学系及びオフアクシス光学系にとって、それ
ぞれ最適な基準マークを選択することができるので、試
料３０を精度良く迅速に観察、検査することが可能にな
る。なお、本第１実施例によるオフアクシス光学系用の
基準マークは、基準板１の一部に、ライン・アンド・ス
ペース・パターン１ｂ、１ｃ等の幾何学パターンを形成
したものであったが、その代わりに、幾何学パターンを
形成した面発光レーザを用いても良い。その際、図１に
おける照明系、すなわち、光源、ファイバ５１、レンズ
５２、ハーフミラー５３は不要となる。また、本第１実
施例によるオフアクシス光学系は、その結像倍率を上げ
ることによって、単なるアライメント用顕微鏡としてで
はなく、レビュー用顕微鏡として用いることもできる。
電粒子線光学系及びオフアクシス光学系にとって、それ
ぞれ最適な基準マークを選択することができるので、試
料３０を精度良く迅速に観察、検査することが可能にな
る。なお、本第１実施例によるオフアクシス光学系用の
基準マークは、基準板１の一部に、ライン・アンド・ス
ペース・パターン１ｂ、１ｃ等の幾何学パターンを形成
したものであったが、その代わりに、幾何学パターンを
形成した面発光レーザを用いても良い。その際、図１に
おける照明系、すなわち、光源、ファイバ５１、レンズ
５２、ハーフミラー５３は不要となる。また、本第１実
施例によるオフアクシス光学系は、その結像倍率を上げ
ることによって、単なるアライメント用顕微鏡としてで
はなく、レビュー用顕微鏡として用いることもできる。
【００２４】次に図６にて、本発明による荷電粒子線光
学系の第２実施例を示す。図６は、荷電粒子線光学系の
概略図を示す。本第２実施例では、オフアクシス光学系
として、前記第１実施例の光学顕微鏡の代わりに、写像
型電子顕微鏡を用いている。そして、荷電粒子線光学系
とオフアクシス光学系の共通の基準マークとして、基準
板１の冷陰極上に形成した点パターン１ａを用いてい
る。点パターン１ａより放出したアライメント用電子ビ
ームＴは、カソードレンズ６１、結像光学系の順に通過
した後、電子ビーム検出器１４に入射する。ここで結像
光学系は、荷電粒子線光学系の２次光学系と同様に、開
口絞りＡＳ３、結像レンズ前群６２、視野絞りＦＳ３、
結像レンズ後群６３等で構成されている。電子ビーム検
出器１４に入射したアライメント用電子ビームＴは、結
像光学系によって、点パターン１ａの像を形成する。こ
の点パターン１ａの像は、電子ビーム検出器１４にて光
学像に変換された後、リレーレンズ６４を透過して、撮
像素子４１に入射される。そして、撮像素子４１に入射
した光は、光電信号に変換されて、第１コントロールユ
ニット４２に伝達される。更に、第１コントロールユニ
ット４２に伝達された光電信号は、画像信号に変換され
て、ＣＰＵ４３に伝達される。
学系の第２実施例を示す。図６は、荷電粒子線光学系の
概略図を示す。本第２実施例では、オフアクシス光学系
として、前記第１実施例の光学顕微鏡の代わりに、写像
型電子顕微鏡を用いている。そして、荷電粒子線光学系
とオフアクシス光学系の共通の基準マークとして、基準
板１の冷陰極上に形成した点パターン１ａを用いてい
る。点パターン１ａより放出したアライメント用電子ビ
ームＴは、カソードレンズ６１、結像光学系の順に通過
した後、電子ビーム検出器１４に入射する。ここで結像
光学系は、荷電粒子線光学系の２次光学系と同様に、開
口絞りＡＳ３、結像レンズ前群６２、視野絞りＦＳ３、
結像レンズ後群６３等で構成されている。電子ビーム検
出器１４に入射したアライメント用電子ビームＴは、結
像光学系によって、点パターン１ａの像を形成する。こ
の点パターン１ａの像は、電子ビーム検出器１４にて光
学像に変換された後、リレーレンズ６４を透過して、撮
像素子４１に入射される。そして、撮像素子４１に入射
した光は、光電信号に変換されて、第１コントロールユ
ニット４２に伝達される。更に、第１コントロールユニ
ット４２に伝達された光電信号は、画像信号に変換され
て、ＣＰＵ４３に伝達される。
【００２５】ＣＰＵ４３に送られる撮像素子４１で検出
した点パターン１ａの像の情報と、Ｘ干渉計３４及びＹ
干渉計で検出したステージ位置の情報とを、Ｘステージ
駆動部３５及びＹステージ駆動部にフィードバックしな
がら、点パターン１ａの位置が、正確にオフアクシス光
学系の光軸位置となるように調整する。以下、前記第１
実施例と同様に、ベースラインＢＬを求めた後、試料３
０の観察、検査を行う。以上のように、本第２実施例に
おいても、荷電粒子線光学系及びオフアクシス光学系に
とって、それぞれ最適な基準マークを選択することがで
きるので、試料３０を精度良く迅速に観察、検査するこ
とが可能になる。なお本第２実施例では、オフアクシス
光学系として、写像型電子顕微鏡を用いているが、その
代わりに、走査型電子顕微鏡を用いても良い。本実施例
でも第１実施例と同様に、アライメントでもレビューを
も行える。前記レビューを行う際に、オフアクシス光学
系として走査型電子顕微鏡を用いると、容易に高倍率を
得ることができる。
した点パターン１ａの像の情報と、Ｘ干渉計３４及びＹ
干渉計で検出したステージ位置の情報とを、Ｘステージ
駆動部３５及びＹステージ駆動部にフィードバックしな
がら、点パターン１ａの位置が、正確にオフアクシス光
学系の光軸位置となるように調整する。以下、前記第１
実施例と同様に、ベースラインＢＬを求めた後、試料３
０の観察、検査を行う。以上のように、本第２実施例に
おいても、荷電粒子線光学系及びオフアクシス光学系に
とって、それぞれ最適な基準マークを選択することがで
きるので、試料３０を精度良く迅速に観察、検査するこ
とが可能になる。なお本第２実施例では、オフアクシス
光学系として、写像型電子顕微鏡を用いているが、その
代わりに、走査型電子顕微鏡を用いても良い。本実施例
でも第１実施例と同様に、アライメントでもレビューを
も行える。前記レビューを行う際に、オフアクシス光学
系として走査型電子顕微鏡を用いると、容易に高倍率を
得ることができる。
【００２６】なお本第１及び第２実施例では、基準板１
上の荷電粒子線光学系用の基準マークに、点パターン１
ａを用いたが、その代わりに、ライン・アンド・スペー
ス・パターン、十字マーク、Ｌ字マークを用いても良
い。また本実施例では、荷電粒子線光学系及びオフアク
シス光学系の位置を固定して、Ｘステージ３１及びＹス
テージ３２を移動することで、荷電粒子線光学系及びオ
フアクシス光学系に対して、試料３０及び基準板１を相
対移動させているが、それとは逆に、Ｘステージ３１及
びＹステージ３２を固定して、荷電粒子線光学系及びオ
フアクシス光学系を移動させても良い。
上の荷電粒子線光学系用の基準マークに、点パターン１
ａを用いたが、その代わりに、ライン・アンド・スペー
ス・パターン、十字マーク、Ｌ字マークを用いても良
い。また本実施例では、荷電粒子線光学系及びオフアク
シス光学系の位置を固定して、Ｘステージ３１及びＹス
テージ３２を移動することで、荷電粒子線光学系及びオ
フアクシス光学系に対して、試料３０及び基準板１を相
対移動させているが、それとは逆に、Ｘステージ３１及
びＹステージ３２を固定して、荷電粒子線光学系及びオ
フアクシス光学系を移動させても良い。
【００２７】また本実施例では、イー・クロス・ビー６
にて、１次電子ビームＳの軌道を曲げ、２次電子ビーム
Ｋを直進させているが、これとは逆に、１次電子ビーム
Ｓを直進させ、２次電子ビームＫの軌道を曲げる構成と
しても良い。また本実施例では、電子ビームを用いた荷
電粒子線光学系について示したが、電子ビームの代わり
に、イオンビームを用いた荷電粒子線光学系としても良
い。また本実施例の荷電粒子線光学系は、観察装置及び
検査装置の単体装置としてではなく、半導体露光装置等
にも簡単に応用することができる。
にて、１次電子ビームＳの軌道を曲げ、２次電子ビーム
Ｋを直進させているが、これとは逆に、１次電子ビーム
Ｓを直進させ、２次電子ビームＫの軌道を曲げる構成と
しても良い。また本実施例では、電子ビームを用いた荷
電粒子線光学系について示したが、電子ビームの代わり
に、イオンビームを用いた荷電粒子線光学系としても良
い。また本実施例の荷電粒子線光学系は、観察装置及び
検査装置の単体装置としてではなく、半導体露光装置等
にも簡単に応用することができる。
【００２８】
【発明の効果】以上のように本発明では、荷電粒子線写
像投影光学系に最適な基準マークとして、自己発光する
アライメント用線源を用い、オフアクシス光学系にとっ
ても最適な基準マークを選択することで、試料を精度良
く迅速に観察、検査することが可能な荷電粒子線写像投
影光学系を提供することができる。
像投影光学系に最適な基準マークとして、自己発光する
アライメント用線源を用い、オフアクシス光学系にとっ
ても最適な基準マークを選択することで、試料を精度良
く迅速に観察、検査することが可能な荷電粒子線写像投
影光学系を提供することができる。
【図１】本発明の第１実施例による荷電粒子線光学系を
示す概略図である。
示す概略図である。
【図２】荷電粒子線光学系のイー・クロス・ビーの
（Ａ）概略図と、（Ｂ）１次電子ビームに作用する電界
と磁界を示す概略図と、（Ｃ）２次電子ビームに作用す
る電界と磁界を示す概略図である。
（Ａ）概略図と、（Ｂ）１次電子ビームに作用する電界
と磁界を示す概略図と、（Ｃ）２次電子ビームに作用す
る電界と磁界を示す概略図である。
【図３】荷電粒子線光学系の基準板上の基準マークを示
す概略図である。
す概略図である。
【図４】本発明の第１実施例による荷電粒子線光学系に
て基準マークを検出している状態を示す概略図である。
て基準マークを検出している状態を示す概略図である。
【図５】本発明の第１実施例による荷電粒子線光学系の
オフアクシス光学系にて基準マークを検出している状態
を示す概略図である。
オフアクシス光学系にて基準マークを検出している状態
を示す概略図である。
【図６】本発明の第２実施例による荷電粒子線光学系を
示す概略図である。
示す概略図である。
１…基準板 １ａ…点パターン １ｂ、１ｃ…ライン・アンド・スペース・パターン ２…１次コラム ３…２次コラム ４…チャンバー ５、６１…カソード
レンズ ６…イー・クロス・ビー ７、６２…結像レンズ前群 ８、６３…結像レン
ズ後群 ９…第１アライナ １０…第２アライナ １１…第３アライナ １２、１３…スティグメータ １４…電子ビーム検出器 １５…電子銃 １７、１８、１９…照射レンズ ２３、２４…アライナ ２５…スキャン用ア
ライナ ２６…アパーチャ ３０…試料 ３１…Ｘステージ ３２…Ｙステージ ３３…Ｘ移動鏡 ３４…Ｘ干渉計 ３５…Ｘステージ駆動部 ４０、６４…リレー
レンズ ４１…撮像素子 ４２…第１コントロ
ールユニット ４３…ＣＰＵ ４４…ディスプレイ ４５…第１電圧制御部 ４６…第２電圧制御
部 ４７…加速用電源 ５１…ファイバ ５２、５７…レンズ ５３…ハーフミラー ５４…真空窓 ５５…ミラー ５６…対物レンズ ５８…ＣＣＤ ５９…第２コントロールユニット ６０…指標板 ＦＳ１、ＦＳ２、ＦＳ３…視野絞り ＡＳ、ＡＳ３…開口絞り Ｔ…アライメント用電子ビーム Ａ…アライメント用
光束 Ｓ…１次電子ビーム Ｋ…２次電子ビーム
レンズ ６…イー・クロス・ビー ７、６２…結像レンズ前群 ８、６３…結像レン
ズ後群 ９…第１アライナ １０…第２アライナ １１…第３アライナ １２、１３…スティグメータ １４…電子ビーム検出器 １５…電子銃 １７、１８、１９…照射レンズ ２３、２４…アライナ ２５…スキャン用ア
ライナ ２６…アパーチャ ３０…試料 ３１…Ｘステージ ３２…Ｙステージ ３３…Ｘ移動鏡 ３４…Ｘ干渉計 ３５…Ｘステージ駆動部 ４０、６４…リレー
レンズ ４１…撮像素子 ４２…第１コントロ
ールユニット ４３…ＣＰＵ ４４…ディスプレイ ４５…第１電圧制御部 ４６…第２電圧制御
部 ４７…加速用電源 ５１…ファイバ ５２、５７…レンズ ５３…ハーフミラー ５４…真空窓 ５５…ミラー ５６…対物レンズ ５８…ＣＣＤ ５９…第２コントロールユニット ６０…指標板 ＦＳ１、ＦＳ２、ＦＳ３…視野絞り ＡＳ、ＡＳ３…開口絞り Ｔ…アライメント用電子ビーム Ａ…アライメント用
光束 Ｓ…１次電子ビーム Ｋ…２次電子ビーム
Claims (9)
- 【請求項１】照射線源から発した照射用荷電粒子線を照
射光学系を介して光路切換手段に入射させ、該光路切換
手段を通過した前記照射用荷電粒子線を対物光学系を介
して物体面に入射させ、該物体面から放出された観察用
荷電粒子線を前記対物光学系を介して前記光路切換手段
に入射させ、該光路切換手段によって前記照射線源に至
る方向とは異なる方向に前記観察用荷電粒子線を導き、
前記光路切換手段を通過した後の前記観察用荷電粒子線
を結像光学系を介して検出手段に入射させる荷電粒子線
写像投影光学系において、 前記物体面の位置に配置できるように、アライメント用
荷電粒子線を発するアライメント用線源を設け、 前記物体面と同一の平面上に基準マークを設け、 該基準マークを検出するオフアクシス光学系を、前記対
物光学系、光路切換手段及び結像光学系とは別に設けた
ことを特徴とする荷電粒子線写像投影光学系。 - 【請求項２】照射線源から発した照射用荷電粒子線を照
射光学系を介して光路切換手段に入射させ、該光路切換
手段を通過した前記照射用荷電粒子線を対物光学系を介
して物体面に入射させ、該物体面から放出された観察用
荷電粒子線を前記対物光学系を介して前記光路切換手段
に入射させ、該光路切換手段によって前記照射線源に至
る方向とは異なる方向に前記観察用荷電粒子線を導き、
前記光路切換手段を通過した後の前記観察用荷電粒子線
を結像光学系を介して検出手段に入射させる荷電粒子線
写像投影光学系において、 前記物体面と同一の平面内で移動可能に、アライメント
用荷電粒子線を発するアライメント用線源を設け、 該アライメント用線源を検出するオフアクシス光学系
を、前記対物光学系、光路切換手段及び結像光学系とは
別に設けたことを特徴とする荷電粒子線写像投影光学
系。 - 【請求項３】前記オフアクシス光学系は、光を用いた光
学系であることを特徴とする請求項１又は２記載の荷電
粒子線写像投影光学系。 - 【請求項４】前記オフアクシス光学系は、荷電粒子線を
用いた光学系であることを特徴とする請求項２記載の荷
電粒子線写像投影光学系。 - 【請求項５】前記オフアクシス光学系は、走査型電子顕
微鏡であることを特徴とする請求項４記載の荷電粒子線
写像投影光学系。 - 【請求項６】前記アライメント用線源の前記物体面にお
ける発光形状は、点形状、線形状、十文字形状又はＬ字
形状のうちの少なくとも１つの形状を有することを特徴
とする請求項１〜５のいずれか１項記載の荷電粒子線写
像投影光学系。 - 【請求項７】前記アライメント用荷電粒子線の初期エネ
ルギーは、前記観察用荷電粒子線の初期エネルギーと同
等であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項
記載の荷電粒子線写像投影光学系。 - 【請求項８】前記アライメント用線源は、冷陰極で形成
されたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記
載の荷電粒子線写像投影光学系。 - 【請求項９】前記アライメント用線源と、前記対物光学
系の物体面側の面との間に、前記アライメント用荷電粒
子線を加速する電位差を設けたことを特徴とする請求項
１〜８のいずれか１項記載の荷電粒子線写像投影光学
系。
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| JP18149998A JP4135219B2 (ja) | 1998-06-12 | 1998-06-12 | 荷電粒子線写像投影光学系 |
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