JPH10223169A - 走査試料像表示装置，走査試料像表示方法，マーク検出方法および電子線露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高Ｓ／Ｎ比を有する走査試料像を得ることが
できる走査試料像表示装置の提供。 【解決手段】 電子線源１と、電子線源１からの電子線
ＥＢを試料４に照射する電磁レンズ３と、電磁レンズ３
により照射される電子線ＥＢを試料面上で走査する偏向
器６と、電子線ＥＢが試料４と相互作用して生じる二次
電子２０を検出する二次電子検出器９ａ，９ｂと、二次
電子検出器９ａ，９ｂの検出結果に基づいて試料４の観
察画像を形成する信号処理回路１２，モニター１５と、
試料４に関して電磁レンズ３と反対側に配置されて試料
面の光軸上に形成される光軸方向磁場が試料面上でほぼ
零となるような磁場を電磁レンズ３とともに形成する電
磁レンズ７とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、荷電粒子線が照射
される試料からの二次電子を効率よく捕捉することによ
りシャープな像を形成するＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）
や露光装置等に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体集積回路を製造するための
リソグラフィにおいては、ウエハ上の同一領域に複数回
のパターン露光を行う、いわゆるパターンの合せ露光が
行われる。その際、ウエハを正確に位置合せするため
に、ウエハ上にエッチングで形成された溝状のマーク上
を電子線で走査し、マークからの反射電子を検出するこ
とによってウエハのアライメントが行われる。すなわ
ち、マーク上に電子線が照射されると、ウエハ内に侵入
した電子がシリコン基板内部で散乱されてマーク溝の壁
部分から漏れ出た散乱電子が強い検出信号となったり、
溝の底部分で反射した電子が壁部分でその進路が遮られ
るために弱い検出信号となったりすることにより信号量
に変化が生じ、それによってマーク位置が検出される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような反射電子を検出するマーク検出法では、検出器
を見込む小角度の立体角内に含まれる反射電子しか検出
されないことや、反射電子の量が試料に入射する１次電
子の５０％程度であるために信号のコントラストが低い
という欠点があった。そのため、高精度なマーク検出が
困難であった。

【０００４】また、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）等の走
査試料像表示装置では、上述したような反射電子ではな
く一次電子がウエハと相互作用して生じる二次電子を検
出して試料像を得ている。しかし、この場合には、
（１）一次電子線を試料に対して斜に入射させる必要が
あった。また、（２）発生した二次電子を有効に検出す
るように検出器には電界が形成されるが、この電界が小
さいと有効に二次電子を検出することができずＳ／Ｎ比
が低下し、反対に大きいと電界が試料面にまでおよび一
次電子に影響を与えるという問題があった。

【０００５】本発明の目的は、高Ｓ／Ｎ比を有する走査
試料像を得ることができる走査試料像表示装置，走査試
料像表示方法と、高精度なマーク検出が可能な電子線露
光装置およびマーク検出方法とを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】発明の実施の形態を示す
図１および図３〜６に対応付けて説明すると、 （１）図１に対応付けて説明すると、請求項１の発明
は、荷電粒子線ＥＢを試料４面上で走査し、荷電粒子線
ＥＢが試料４と相互作用して生じる二次電子２０を検出
することにより試料４の観察画像を形成する走査試料像
表示装置に適用され、試料４の表面付近に形成される磁
場Ａの向きが、試料面にほぼ平行となるような磁場形成
手段３，７，１３，１４を設けたことにより上述の目的
を達成する。 （２）請求項２の発明は、荷電粒子線ＥＢを発生する荷
電粒子線源１と、荷電粒子線ＥＢを試料４に照射する電
磁レンズ３と、電磁レンズ３により照射される荷電粒子
線ＥＢを試料４面上で走査する走査手段６と、荷電粒子
線ＥＢが試料４と相互作用して生じる二次電子２０を検
出する二次電子検出器９ａ，９ｂと、二次電子検出器９
ａ，９ｂの検出結果に基づいて試料４の観察画像を形成
する画像形成手段１２，１５とを備える走査試料像表示
装置に適用され、試料４に関して電磁レンズ３と反対側
に配置され、試料面の光軸上に形成される光軸方向磁場
が前記試料面上でほぼ零となるような磁場を電磁レンズ
３とともに形成する磁場発生手段７，１３，１４を設け
たことにより上述の目的を達成する。 （３）請求項３の発明は、荷電粒子線ＥＢを発生する荷
電粒子線源１と、荷電粒子線ＥＢを試料４に照射する電
磁レンズ３と、電磁レンズ３により照射される荷電粒子
線ＥＢを試料４面上で走査する走査手段６と、荷電粒子
線ＥＢが試料４と相互作用して生じる二次電子２０を検
出する二次電子検出器９ａ，９ｂと、二次電子検出器９
ａ，９ｂの検出結果に基づいて試料４の観察画像を形成
する画像形成手段１２，１５とを備える走査試料像表示
装置に適用され、試料４に関して電磁レンズ３と反対側
に配置され、光軸ＡＸ上に形成される光軸方向磁場が零
となる光軸方向位置を変化させる磁場を電磁レンズ３と
ともに形成する磁場発生手段７，１３，１４を設けたこ
とにより上述の目的を達成する。 （４）請求項４の発明は、請求項２または請求項３に記
載の走査試料像表示装置おいて、光軸ＡＸを中心に配置
された複数の二次電子検出器９ａ，９ｂと、複数の二次
電子検出器９ａ，９ｂのいずれか一つの信号を選び画像
形成手段１２，１５へ送信するための信号切換器１１と
を備える。 （５）請求項５の発明は、請求項４に記載の走査試料像
表示装置において、光軸ＡＸに関して軸対称な位置に偶
数の二次電子検出器９ａ，９ｂを設けた。 （６）図６に対応付けて説明すると、請求項６の発明
は、電子線露光装置における被露光面に設けられたマー
クのマーク検出方法に適用され、加速電圧５０ｋＶ以上
の電子線ＥＢでマーク７２を走査し、電子線ＥＢとマー
ク７２とが相互作用して生じる散乱電子７３が被露光面
上に形成された物質７１と相互作用して生じる二次電子
７４を二次電子検出器６２で検出し、二次電子検出器６
２の検出信号に基づいてマーク７２を検出することによ
り上述の目的を達成する。 （７）図５，６に対応付けて説明すると、請求項７の発
明は、エネルギー５０ｋｅＶ以上の電子線ＥＢを発生す
ることができる電子線源５１と、電子線ＥＢを被露光面
に投影する投影レンズ５７，５８と、被露光面に照射さ
れる電子線ＥＢを被露光面に設けられたマーク７２上で
走査する走査手段５３，５６と、電子線ＥＢとマーク７
２とが相互作用して生じる散乱電子７３が被露光面上に
形成された物質７１と相互作用して生じる二次電子７４
を検出する二次電子検出器６２と、被露光面に関して投
影レンズ５７，５８と反対側に配置され、前記被露光面
の光軸ＡＸ上に形成される光軸方向磁場がほぼ零となる
ような磁場を投影レンズ５７，５８とともに形成する磁
場発生手段６３，６４，６５とを設けたことにより上述
の目的を達成する。 （８）請求項８の発明は、請求項７に記載の電子線露光
装置において、二次電子検出器６２を光軸ＡＸに関して
軸対称な位置に偶数個設けた。

【０００７】（１）請求項１の発明では磁場形成手段
３，７，１３，１４により形成された磁場によって二次
電子２０は光軸ＡＸに対して放射方向に進行する。 （２）請求項２〜５の発明では、電磁レンズ３の磁場に
磁場発生手段７，１３，１４の磁場を重ね合わせること
によって試料面の光軸上に形成される光軸方向磁場がほ
ぼ零とされ、試料面から放出された二次電子は磁力線に
沿って光軸ＡＸに対して放射方向に進行し、二次電子検
出器９ａ，９ｂによって検出される。 （３）請求項３の発明では、光軸上に形成される光軸方
向磁場が零となる光軸方向位置を、所望の位置（例え
ば、試料面上）に移動させることができる。 （４）請求項４の発明では、画像形成に用いられる二次
電子検出器９ａ，９ｂからの検出信号を信号切換器１１
により切換える。 （５）請求項５の発明では、偶数個の二次電子検出器９
ａ，９ｂにより形成される電界は光軸ＡＸ上の電界をほ
とんど乱さない。 （６）請求項６〜８の発明では、散乱電子７３が被露光
面上に形成された物質７１と相互作用して生じる二次電
子７４を検出することによりマーク７２を検出する。 （７）請求項７および８の発明では、投影レンズ５７，
５８の磁場に磁場発生手段６３，６４，６５の磁場を重
ね合わせることによって被露光面の光軸ＡＸ上に形成さ
れる光軸方向磁場がほぼ零とされ、被露光面から放出さ
れた二次電子は磁力線に沿って光軸ＡＸに対して放射方
向に進行し、二次電子検出器６２によって検出される。 （８）請求項８の発明では、偶数個の二次電子検出器６
２により形成される電界は光軸ＡＸ上の電界をほとんど
乱さない。

【０００８】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段の項では、本発明を分かり易くする
ために発明の実施の形態の図を用いたが、これにより本
発明が発明の実施の形態に限定されるものではない。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図７を参照して本発
明の実施の形態を説明する。 −第１の実施の形態− 図１は本発明の第１の実施の形態を示す図であり、走査
試料像表示装置を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）に適用し
た場合の装置構成を模式的に示した図である。１は電子
線ＥＢを発生する電子線源であり、電子線ＥＢはコンデ
ンサレンズ２および対物レンズである電磁レンズ３によ
って細く絞られた後に試料ステージ５上の試料４に照射
される。このとき、偏向器６で電子線ＥＢをｘおよびｙ
軸方向に偏向することにより、電子線ＥＢを試料４上で
二次元的に走査する。７は試料４に関して電磁レンズ３
とは反対側に設けられる電磁レンズであり、光軸上磁場
方向が電磁レンズ３とは反対になるように励磁される。
そのため、試料４付近では磁力線Ａと磁力線Ｂとが試料
面を境に互いに反発し合うような磁場分布となる。

【００１０】光軸ＡＸから離れた位置には偶数個の二次
電子検出器９ａ，９ｂ，…が光軸ＡＸに関して軸対称な
位置に配置され、電子線ＥＢが試料４に照射されること
により発生する二次電子２０を捕捉する。二次電子検出
器９ａ，９ｂ，…は、例えば、シンチレーターと光電子
増倍管とから構成することができ、二次電子２０はシン
チレーターで検出され光電子増倍管を通じて電気信号と
なる。二次電子検出器９ａ，９ｂ，…には正の電圧が与
えられ、試料４と二次電子検出器９ａ，９ｂ，…との間
に形成される電界により二次電子２０を効率的に捉え
る。各二次電子検出器９ａ，９ｂ，…からの信号は信号
切換器１１に入力され、信号切換器１１によって二次電
子検出器９ａ，９ｂ，…のいずれかの信号が信号処理回
路１２へ送られる。１０は走査用電源であり偏向器６に
より電子線ＥＢを偏向させるとともに、偏向に同期した
走査信号を信号処理回路１２へ送る。１３は電磁レンズ
７の電源であり、１４は信号処理回路１２からの信号に
基づいて電磁レンズ７の励磁を制御する制御装置であ
る。１５はモニターであって信号処理回路１２からの画
像情報に基づいて試料４の観察画像が表示される。

【００１１】図２は試料４付近の磁力線の拡大図であ
り、例として試料４上のレジスト２１に形成されたホー
ル２２を観察する場合の二次電子の軌道を説明する図で
ある。図２に示すような磁場分布はカスプ型のプラズマ
閉じ込めに用いられる磁場分布として知られているもの
であり、この磁場内にある荷電粒子は試料面と平行な円
周方向へしか逃げることができないことが良く知られて
いる。ホール２２の側壁２２ａから放出される二次電子
２０ａのように光軸ＡＸに対して小角度で放出された二
次電子は、最初のうちは磁力線Ａに沿って螺旋運動をし
ながら矢印Ｒ１のように上方へ進行するが、図の上方に
なるにしたがって磁力線の密度が高くなっているため、
ミラー効果により矢印Ｒ２のように磁力線Ａに沿って試
料方向に戻ってくる。

【００１２】一方、二次電子２０ｂのように光軸ＡＸに
対して大角度で放出された二次電子は、磁力線Ａに沿っ
てそのまま放射方向外側に進行する。試料４のレジスト
２１の近くでは磁力線Ａはレジスト面と交差せずに光軸
ＡＸに対して放射方向に広がっているので、いずれの二
次電子２０ａ，２０ｂも、磁力線Ａに沿って放射方向外
側に進行して二次電子検出器９ａ，９ｂ，…により検出
される。

【００１３】二次電子検出器９ａ，９ｂ，…からの信号
は全て信号切換器１１に入力されるが、例えばレジスト
２１に形成されたホール２２の側壁２２ａ方向を観察し
たい場合には、側壁２２ａから放出される二次電子のほ
とんどは光軸ＡＸに関して図示左側の磁力線に沿って進
行するので、信号切換器１１により二次電子検出器９ｂ
の信号が選択され信号処理回路１２へ検出信号が送られ
る。走査用電源１０からの走査信号および信号切換器１
１で選択された検出信号に基づいて信号処理回路１２よ
り画像情報がモニター１５へ送信され、輝度調整を行う
ことによりモニター１５にコントラストを有する試料像
（二次電子を像信号とする像）が表示される。なお、電
磁レンズ７の励磁を強くすると下側の磁力線Ｂの圧力が
大きくなって、光軸上の光軸方向磁場が零になる位置は
電磁レンズ３側に移動し、逆に励磁を弱くすると磁力線
Ａの圧力が大きくなって電磁レンズ７側に移動する。な
お、図１に示す実施の形態では、試料４の表面（レジス
ト２１の表面）の光軸上の光軸方向磁場が零となるよう
に電磁レンズ７が励磁されている。

【００１４】このように構成された装置においては、次
のような利点がある。 （１）電磁レンズ７の作る磁場によって試料４表面付近
の磁力線の向きが光軸ＡＸに関して放射方向となるた
め、上述したように試料４から放出された二次電子の大
部分は放出角度の大小によらず二次電子検出器９ａ，９
ｂ，…のいずれかによって検出されることになり、高Ｓ
／Ｎ比の信号を得ることができる。また、スペース的に
余裕がなく二次電子検出器９ａ，９ｂ，…を試料４の近
くに配置できず、光軸ＡＸから離れた位置に配置した場
合でも、二次電子検出器９ａ，９ｂ，…の方向に磁力線
が延びているために二次電子を容易に検出することがで
きる。さらに、磁力線が光軸ＡＸに対して放射方向に延
びているため、二次電子を二次電子検出器９ａ，９ｂ，
…によって検出する際にクロストークが生じにくいとい
う利点を有する。

【００１５】（２）二次電子検出器９ａ，９ｂ，…はそ
れぞれ光軸ＡＸから離れた位置に設けることができ、さ
らに光軸ＡＸに関して軸対称な位置に設けられるため、
試料４に入射する電子線ＥＢへの二次電子検出器９ａ，
９ｂ，…の電界の影響を小さくすることができる。

【００１６】（３）光軸ＡＸを中心として配置された複
数の二次電子検出器９ａ，９ｂ，…からの信号を信号切
換器１１で切り換えることにより、特定の方向からの観
察を容易に行うことができる。

【００１７】（４）電磁レンズ７の励磁を変えることに
よって光軸上の光軸方向磁場が零となる位置（光軸方向
位置）を変えることができるため、この位置を調整する
ことにより最も高Ｓ／Ｎ比の状態の試料像を得ることが
できるとともに、図２に示したようなホールの側面や試
料のトポロジーが良好に観察できるように調節すること
が可能となる。

【００１８】図３は図１に示した装置の第１の変形例で
あり、３０は電磁レンズ７を光軸に沿って上下方向に移
動させる駆動装置であり、３１は信号処理回路１２から
の信号に基づいて駆動装置３０による電磁レンズ７の移
動量を制御する制御装置である。図１に示した装置で
は、電磁レンズ７の励磁状態を変化させることによって
光軸上の光軸方向磁場が零となる位置を移動させたが、
図３の装置では駆動装置３０で電磁レンズ７を光軸方向
に移動することによって光軸方向磁場が零となる位置を
移動させるようにした。

【００１９】なお、電子線ＥＢの収差が問題となって高
分解能の観察ができないような場合には、電磁レンズ７
の電流を逆向きにして電磁レンズ３の作る磁場と向きを
同じにすることにより磁力線の向きが試料４に対してほ
ぼ垂直なるようにすることによって、分解能を向上させ
ることができる。すなわち、電磁レンズ３と電磁レンズ
７とによりｉｍｍｅｒｓｉｏｎ型のレンズが構成され、
その結果、電磁レンズ３の主面が試料４に近付いたこと
になり、色収差係数，球面収差係数が小さくなって電子
線ＥＢを細く絞ることができる。ただし、この場合に
は、二次電子が検出しにくくなるので二次電子検出器方
向に高い電圧をかけて電子を二次電子検出器９ａ，９
ｂ，…方向に引き寄せるようにすればよい。

【００２０】図４は第２の変形例を示す図である。な
お、図１と同一の部分には同一の符号を付し、異なる部
分を中心に説明する。図１の装置では電磁レンズ３およ
び電磁レンズ７はそれぞれ円筒形をしていたが、図４の
装置では電磁レンズ４３，電磁レンズ４７ともに図４に
示すような円錐台形状に形成されている。試料４が載置
される試料ステージ４５は、ｘ，ｙ軸方向に移動可能な
移動部４５ａと、光軸ＡＸと直交するｙ方向の軸Ｅを中
心として回転可能な回転部４５ｂとからなる。そして、
上述したように電磁レンズ４３が円錐台形状であるた
め、二点鎖線で示すように試料４を角度α（図４では６
０度）だけ傾けて観察をすることができる。二次電子検
出器９ａ，９ｂ，…は、試料ステージ４５の回転部４５
ｂを傾けたときに試料４や回転部４５ｂに干渉しない位
置に配置される。

【００２１】この変形例においても、電磁レンズ４３の
磁場の向きと電磁レンズ４７の磁場の向きとが逆向き
で、試料４の光軸上の光軸方向磁場が零となるように励
磁され、さらに、電磁レンズ４７の励磁を変化させるこ
とにより光軸方向磁場が零となる位置を光軸方向に移動
させることができるので、図１の装置と同様の効果を得
ることができる。さらに、光軸ＡＸに対して試料４を傾
けることができるため、色々な方向からの観察像を得る
ことができ、より詳細に試料４を観察することができ
る。なお、図４では、図１の電子線源１およびコンデン
サレンズ２を省略して示した。

【００２２】−第２の実施の形態− 図５は本発明の第２の実施の形態を示す図であり、電子
線露光装置の概略構成を模式的に示したものである。５
１は電子線源、５２は電子線源からの電子線ＥＢを集束
するコンデンサレンズ、５３はコンデンサレンズ５２を
通過した電子線ＥＢがマスク５４の所定位置に照射され
るように電子線ＥＢを偏向する偏向器、５５はマスク５
４をｘおよびｙ軸方向に移動させるマスクステージであ
る。５６はマスク５４を通過した電子線ＥＢをｘおよび
ｙ軸方向に偏向する偏向器、５７は第１投影レンズ、５
８は第２投影レンズ、６０はウエハ５９をｘおよびｙ軸
方向に移動させるウエハステージである。６１はウエハ
ステージ６０の位置を検出する位置検出器であり、レー
ザ干渉計等が用いられる。６２は二次電子検出器であ
り、偶数個の二次電子検出器６２が光軸ＡＸに関して軸
対称な位置に配置されていて、二次電子検出器６２およ
び位置検出器６１からの信号に基づいてマーク７２の位
置を検出する。なお、二次電子検出器６２としては、シ
ンチレーターと光電子増倍管を組合わせたものや、マル
チチャネルプレート等が用いられる。二次電子検出器６
２は磁力線Ｃに沿った位置に、光軸ＡＸから離れた位置
に、例えば第２投影レンズ５８より外側に配置される。

【００２３】６３はウエハ面に関して投影レンズ５７，
５８と反対側に設けられる電磁レンズであり、電磁レン
ズ６３の電源６４を制御装置６５で制御して電磁レンズ
６３の磁場の向きが第２投影レンズ５８の磁場の向きと
逆になるように励磁する。すなわち、ウエハ５９付近で
は互いに反発する磁力線Ｃ，Ｄが形成され、ウエハ５９
の光軸上の光軸方向磁場がほぼ零となるように電磁レン
ズ６３の励磁が制御される。

【００２４】ところで、従来の電子線露光装置では加速
電圧は２０〜３０ｋＶ程度であるが、近年検討されてい
る高スループット，高解像の電子線露光では、収差やク
ーロン効果ぼけや近接効果を低減する目的で高加速電圧
が用いられる。この場合、例えばエネルギー１００ｋｅ
Ｖの電子線はシリコン内部で１００μｍ程度散乱が広が
るために、上述したように生成される反射電子信号のコ
ントラストが低下し、マーク検出を高精度に行えないと
いう問題点がある。

【００２５】そこで、本実施の形態の露光装置では、高
加速電圧で加速された電子線が試料と相互作用して生じ
る一次情報を持った散乱電子が試料から抜出る際に試料
上に形成された物質（例えば、レジスト）と散乱電子が
相互作用して生じる二次電子を二次電子検出器６２で検
出してマーク位置を検出する。

【００２６】ウエハ５９に照射される電子線ＥＢの加速
電圧が従来のように２０〜３０ｋＶ程度の場合には、電
子線ＥＢとウエハ５９との相互作用の結果として一次情
報を持った反射電子が生じ、従来の電子線露光装置では
この反射電子を検出してマーク位置を検出していた。と
ころで、この加速電圧が大きくなると図６に示すように
電子線ＥＢがウエハ５９の表面から深いところまで侵入
して散乱され、マーク溝７２の壁部分７２ａで生じた一
次情報を持つ電子７３がウエハ５９の表面に形成された
レジスト７１から抜け出る際に、レジスト表面で二次電
子７４を生じさせる。

【００２７】図７は電子線ＥＢのエネルギーと発生する
二次電子の放出量との関係を定性的に示す図であり、エ
ネルギーが閾値Ｅ0以上となったときに二次電子７４が
発生し、エネルギーの増大とともに発生量が増加する。
この値Ｅ0は、電子線ＥＢがレジスト７１の表面から内
部に侵入し、さらにウエハ５９に侵入して散乱され、そ
の散乱された電子７３がレジスト７１の表面からから抜
け出るのに要するエネルギーに依存しており、通常、約
５０ｋｅＶ程度である。この二次電子７４は図５に示し
た二次電子検出器６２によって検出される。一般に、電
子線ＥＢのエネルギーが高くなると二次電子を放出する
散乱断面積が小さくなり、二次電子の放出量が少なくな
る。しかし、図６の場合のように、レジスト７１が存在
する場合は電子線がレジスト中を進行することによって
エネルギーを失い、レジスト７１表面から出る時にはエ
ネルギーが低くなっているため二次電子放出の散乱段面
積が大きくなり、多量の二次電子放出が起こる。そのた
め、信号量が大きくなり非常にシャープな信号を得るこ
とができ、精度の良いマーク位置検出を行うことができ
る。

【００２８】また、本実施の形態においても、第１の実
施の形態と同様にウエハ５９を境に反発するような磁力
線分布を形成し、磁力線Ｃに沿った位置に複数の二次電
子検出器６２を設けたので高Ｓ／Ｎ比の検出信号を得る
ことができる。また、光軸ＡＸから離れた位置に二次電
子検出器６２を配置することができるため反射電子が二
次電子検出器６２に入射することがほとんど無い。さら
に、光軸ＡＸに関して軸対称な位置に偶数個の二次電子
検出器６２を配置したので、二次電子検出器６２の作る
電界の電子線ＥＢに与える影響を低減することができ
る。

【００２９】以上説明した発明の実施の形態と特許請求
の範囲の要素との対応において、電子線源１は荷電粒子
線源を、偏向器６は請求項２〜５の走査手段を、偏向器
５３，５６は請求項６〜８の走査手段を、信号処理回路
１２およびモニター１５は画像形成手段を、図１の（電
磁レンズ７，電源１３，制御装置１４），図３の（電磁
レンズ７，電源１３，駆動装置３０，制御装置３１），
図４の（円磁石４７，電源１３，制御装置１４），図５
の（電磁レンズ６３，電源６４，制御装置６５）ははそ
れぞれ磁場発生手段を、電磁レンズ３，電磁レンズ７，
電源１３および制御装置１４は請求項１の磁場形成手段
を、レジスト７１は請求項６〜８の被露光面上に形成さ
れた物質をそれぞれ構成する。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
試料面または被露光面付近に形成される磁場の向きが試
料面または被露光面に平行なので、試料面または被露光
面から放出された二次電子は磁力線に沿って光軸に対し
て放射方向に進行し、二次電子検出器によって検出され
易くなり、検出信号のＳ／Ｎ比が向上する。請求項３の
発明によれば、より良い像が得られるように光軸上に形
成される光軸方向磁場が零となる光軸方向位置を移動さ
せることができる。請求項４の発明によれば光軸を中心
に配置された二次電子検出器のいずれかの検出信号を選
択して用いることできるため、複数の方向からの観察が
可能となり、例えば、コンタクトホール等の特定方向の
側面が観察しやすくなる。請求項５の発明によれば、二
次電子検出器の配置が光軸に関して軸対称となるため、
二次電子検出器の電界による試料面に入射する電子線へ
の影響を低減することができる。請求項６〜８の発明に
よれば、入射電子線との相互作用により発生する散乱電
子が被露光面上に形成された物質と相互作用して生じる
二次電子をマーク検出に用いているため、高コントラス
トな検出信号が得られて高精度にマーク位置を検出する
ことができる。請求項８の発明によれば、二次電子検出
器の配置が光軸に関して軸対称となるため、二次電子検
出器の電界による被露光面に入射する電子線への影響を
低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態を示す図であり、走査試料像
表示装置をＳＥＭに適用したときの装置構成を模式的に
示した図。

【図２】試料４付近の磁力線の拡大図。

【図３】図１に示した走査試料像表示装置の第１の変形
例を示す図。

【図４】第２の変形例を示す図。

【図５】第２の実施の形態を示す図であり、電子線露光
装置の概略構成の模式図。

【図６】二次電子の発生を説明する図であって、ウエハ
５９の断面図。

【図７】電子線のエネルギーと二次電子放出量との関係
を定性的に示す図。

【符号の説明】

１，５１ 電子線源 ３，４３，７，４７，６３ 電磁レンズ ４ 試料 ５，４５ 試料ステージ ６，５３，５６ 偏向器 ９ａ，９ｂ，６２ 二次電子検出器 １０，１３ 電源 １１ 信号切換器 １２ 信号処理回路 １４，３１，６５ 制御装置 １５ モニター ２０，２０ａ，２０ｂ，７４ 二次電子 ２１，７１ レジスト ３０ 駆動装置 ５７，５８ 投影レンズ ５９ ウエハ ７２ マーク溝 Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ 磁力線 ＡＸ 光軸 ＥＢ 電子線

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 荷電粒子線を試料面上で走査し、前記荷
   電粒子線が前記試料と相互作用して生じる二次電子を検
   出することにより前記試料の観察画像を形成する走査試
   料像表示装置において、 前記試料の表面付近に形成される磁場の向きが、試料面
   にほぼ平行となるような磁場形成手段を設けたことを特
   徴とする走査試料像表示装置。
2. 【請求項２】 荷電粒子線を発生する荷電粒子線源と、
   前記荷電粒子線を試料に照射する電磁レンズと、前記電
   磁レンズにより照射される荷電粒子線を前記試料面上で
   走査する走査手段と、前記荷電粒子線が前記試料と相互
   作用して生じる二次電子を検出する二次電子検出器と、
   前記二次電子検出器の検出結果に基づいて前記試料の観
   察画像を形成する画像形成手段とを備える走査試料像表
   示装置において、 前記試料に関して前記電磁レンズと反対側に配置され、
   試料面の光軸上に形成される光軸方向磁場が前記試料面
   上でほぼ零となるような磁場を前記電磁レンズとともに
   形成する磁場発生手段を設けたことを特徴とする走査試
   料像表示装置。
3. 【請求項３】 荷電粒子線を発生する荷電粒子線源と、
   前記荷電粒子線を試料に照射する電磁レンズと、前記電
   磁レンズにより照射される荷電粒子線を前記試料面上で
   走査する走査手段と、前記荷電粒子線が前記試料と相互
   作用して生じる二次電子を検出する二次電子検出器と、
   前記二次電子検出器の検出結果に基づいて前記試料の観
   察画像を形成する画像形成手段とを備える走査試料像表
   示装置において、 前記試料に関して前記電磁レンズと反対側に配置され、
   光軸上に形成される光軸方向磁場が零となる光軸方向位
   置を変化させる磁場を前記電磁レンズとともに形成する
   磁場発生手段を設けたことを特徴とする走査試料像表示
   装置。
4. 【請求項４】 請求項２または請求項３に記載の走査試
   料像表示装置において、 光軸を中心に配置された複数の二次電子検出器と、 前記複数の二次電子検出器のいずれか一つの信号を選び
   前記画像形成手段へ送信するための信号切換器とを備え
   たことを特徴とする走査試料像表示装置。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の走査試料像表示装置に
   おいて、 光軸に関して軸対称な位置に偶数の二次電子検出器を設
   けたことを特徴とする走査試料像表示装置。
6. 【請求項６】 電子線露光装置における被露光面に設け
   られたマークのマーク検出方法において、 加速電圧５０ｋＶ以上の電子線で前記マークを走査し、
   前記電子線と前記マークとが相互作用して生じる散乱電
   子が前記被露光面上に形成された物質と相互作用して生
   じる二次電子を二次電子検出器で検出し、前記二次電子
   検出器の検出信号に基づいて前記マークを検出すること
   を特徴とするマーク検出方法。
7. 【請求項７】 エネルギー５０ｋｅＶ以上の電子線を発
   生することができる電子線源と、 前記電子線を被露光面に投影する投影レンズと、 前記被露光面に照射される前記電子線を前記被露光面に
   設けられたマーク上で走査する走査手段と、 前記電子線と前記マークとが相互作用して生じる散乱電
   子が前記被露光面上に形成された物質と相互作用して生
   じる二次電子を検出する二次電子検出器と、 前記被露光面に関して前記投影レンズと反対側に配置さ
   れ、前記被露光面の光軸上に形成される光軸方向磁場が
   ほぼ零となるような磁場を前記投影レンズとともに形成
   する磁場発生手段とを設けたことを特徴とする電子線露
   光装置。
8. 【請求項８】 請求項７に記載の電子線露光装置におい
   て、 前記二次電子検出器を光軸に関して軸対称な位置に偶数
   個設けたことを特徴とする電子線露光装置。