JP2004259812A

JP2004259812A - 電子線描画装置および電子線描画装置のセトリングタイム測定方法

Info

Publication number: JP2004259812A
Application number: JP2003046905A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Toda; 浩任田; Hirozumi Ando; 宏純安藤
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp; Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2003-02-25
Filing date: 2003-02-25
Publication date: 2004-09-16

Abstract

【課題】本発明によって高速偏向制御回路のセトリングタイムを信頼性高くかつ簡便に測定することができる。
【解決手段】高速偏向制御回路の二出力を利用し、一方に偏向データを入力、もう一方に前者と逆方向の偏向データを入力して、お互いの出力同士間に結合された測定抵抗の中点の電圧変化を測定しつつ、更に互いの相関が見えるように、一方または両方の偏向データのＤＡ変換開始タイミングを可変して測定することでセトリングタイムを信頼性高くかつ簡便に測定する。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子線描画装置における高速偏向制御回路のセトリングタイムを正確にかつ簡便に測定し、偏向制御回路の動作を装置上で観測できる測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の半導体デバイスの微細化にともなって、半導体の微細加工技術の一翼を担うリソグラフィー装置も更なる微細化対応が求められている。その中でも電子線描画装置は１００ｎｍルール以下のデバイス向けのリソグラフィー装置として期待されている。
【０００３】
電子線描画装置は、電子ビームを各偏向器によって、目的の形状、位置に制御して、ウエハあるいはマスク等の試料上のレジストを電子ビームショットによって感光させる機能をもった装置である。
【０００４】
その中で、高速偏向制御回路は、電子ビームの位置、形状を各ショットごとに高速に且つ正確に決定する役割を持ち、その出力は同様に高速、且つ正確に電圧を出力する必要がある。このため、高速偏向制御回路には目標電圧値への整定時間を意味するセトリングタイムが重要なパラメータとなっている。
【０００５】
しかし、高速偏向制御回路のセトリングタイムを測定するのは非常に難しく、偏向電圧変化分の１千分の１以下の精度を有し、かつ偏向回路と同等以上の高速な回路を用いなければ測定できない。これをオシロスコープ等による拡大機能によって、偏向電圧変化直後の波形を測定しようとすると、オシロスコープ自身の持つアンプの特性を観測することになってしまい誤測定となってしまう。
【０００６】
このため、従来の測定手段としては、偏向アンプ出力と逆相出力を抵抗加算してその中点の特異電圧変化をショットキーダイオードでクリップした上で、中点電圧変化をオシロスコープにより拡大して測定を行っている。また、特開平６−３６９９６号公報（特許文献１）は、偏向信号をコンデンサと抵抗で微分し、それを比較器に挿入することで、波形が平坦となったレベルを検出してセトリングタイムを測定している。
【０００７】
また、高速偏向回路は電子線描画装置において描画精度を司る役割を担っているため常に正常に動作しているのかを、描画前後にチェックしたいという要望がある。
【０００８】
しかし、セトリングタイムを測定するにはオシロスコープ等の機材、偏向アンプ出力および逆相出力などが必要となってくるため装置上でチェックすることができず、メンテナンス時などに測定装置を準備して測定する方法を採らざるを得ない。
【０００９】
【特許文献１】
特開平６−３６９９６号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
高速偏向制御回路のセトリングタイムの測定手法としては、一般的に偏向アンプ出力と逆相の偏向アンプ出力を測定抵抗加算してその中点をショットキーダイオードで特異信号をクリップした上でオシロスコープにより拡大して測定している。
【００１１】
しかしこの方法の問題点として正相と逆相信号が同期して変動するような場合には、測定抵抗加算中点にはセトリングタイム測定のための検出信号が測定されず、セトリングタイムを過小評価してしまう危険性がある。また、オシロスコープト等の測定装置を電子線描画装置に導入する必要が生じ、装置規模も大きくなってしまう。
【００１２】
また、高速偏向制御回路は、電子線描画装置において、各ショットの位置および形状を決定するという重要な役割を担っている。そこで現在、装置上で高速偏向制御回路の正常動作を確認する目的として、ＤＡ変換の精度指標となるリニアリティが測定されている。
【００１３】
しかし、リニアリティは、デジタルボルトメータを用いて測定するため、測定スピードが偏向動作より数千倍以上も遅いため、必ずしも実描画と比較して結びつけることができない。そのため現在装置上においてはリニアリティだけでなく、偏向アンプのセトリングタイムをも測定し、各ショットの正確性および各ショット間の適正な待ち時間を設定したいという要望が高まっている。
【００１４】
そこで本発明は、高速偏向制御回路のセトリングタイムを信頼性高く、かつ簡便に測定可能とするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、高速偏向制御回路に備わる二つの偏向系統回路の出力側を測定抵抗で接続し、一方の偏向系統回路に測定用の偏向データを入力し、他方の偏向系統回路にも前記偏向データと逆方向位相になる測定用の偏向データを入力し、これらの偏向データに基づく前記測定抵抗の中点（中間点）の電圧変化を測定する電子線描画装置のセトリングタイム測定方法にあって、前記一方／他方の偏向データとが入力される入力タイミングに時差をもたせたことを特徴とする。
【００１６】
更に具体的に説明する。電子線描画装置における高速偏向制御回路は通常Ｘ、Ｙといった２ｃｈあるいは多極ｃｈを持つ等価な複数系統の回路構成をしている。
【００１７】
そのため、セトリングタイムを測定するための正相と逆相の偏向信号はこれら２ｃｈの回路上の偏向データを用いて容易に作成することが可能である。そこで、これらの各ｃｈの偏向アンプ出力を測定抵抗接合してその中点での電圧変化を測定することにより、セトリングタイムを測定することができる。また正相および逆相偏向信号の同期変動による測定誤差を防ぐために、各ｃｈ間の偏向電圧出力開始時間（入力タイミング）に差をつけて、その差分量を変化させてセトリングタイムを測定するということを行う。これによって、測定抵抗結合中点における測定信号が所定の整定レベルに達した時間から差分量を引いた時間をセトリングタイムと規定することで正確な測定ができる。
【００１８】
また、測定抵抗結合中点の変動を測定するにはオシロスコープ等が用いられるが、オシロスコープの代替として高速アンプとＡＤ変換器を接続して、その測定信号を装置制御用ワークステーションあるいはパソコンに表示することによって、装置端末上で高速偏向制御系の動作チェックをしてもよい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１に沿って本発明の電子線描画装置の概要について説明する。
【００２０】
電子線描画装置の電子銃１から放射される電子ビーム２は、ステージ３の上に載置されているウエハ４に照射され、ウエハ４のレジストに回路パターンのエッチングを描く。電子ビーム２は、ブランキング板５、偏向板６の間を通過する際に電気的な偏向制御を受ける。ブランキング板５にはブランキング回路７、偏向板６には偏向アンプ路８から制御電圧が加えられる。ブランキング回路７、偏向アンプ８を制御する制御回路９はワークステーション２０（測定端末装置の機能を含む）から指示を得る。ステージ３は、制御回路９の指示のもとでモータ制御回路２１の制御指示で縦横に動く。
【００２１】
高速偏向制御回路２２は、偏向アンプ路８と制御回路９の一部によって構成される。この高速偏向制御回路２２について、図２を引用して述べる。ここでは、主にセトリングタイム測定方法の面で説明する。
【００２２】
高速偏向制御回路２２は、少なくとも、偏向系統回路Ａと偏向系統回路Ｂの二つ偏向系統回路を有する。
【００２３】
偏向系統回路Ａは、ＤＡ変換器Ａ１０３、偏向アンプＡ１０５を有する。偏向系統回路Ｂは、ＤＡ変換器Ａ１０４、偏向アンプＡ１０６を有する。
【００２４】
セトリングタイムを測定するために、１つの偏向系統回路Ａに調べたい偏向量に相当するデータ変化を与える信号１０１（測定用の偏向データ）を、ある周期でＤＡ変換器Ａ１０３に与え、同時に信号１０１と位相が１８０度異なる信号１０２（測定用の偏向データ）を同周期にＤＡ変換器Ｂ１０４に与える。
【００２５】
このとき、ＤＡ変換開始時間（測定用の偏向データである信号１０１、および信号１０２がＤＡ変換器に入力される時期）を制御するＳＴＢ信号は同一タイミングとなるようにディレィＡ１０７およびディレィＢ１０８は設定されているものとする。
【００２６】
そして、各ＤＡ変換器の出力を偏向アンプＡ１０５および偏向アンプＢ１０６で増幅させて、偏向アンプＡの出力と偏向アンプＢの出力との間に接続された測定抵抗１０９，１１０（セトリングタイム測定回路）の中点１１４の電圧変化を測定することにより、セトリング時間を測定する。また、図中、負荷容量１１１，１１２は実使用上偏向器への接続ケーブル負荷を擬似的に再現するためのものであり、電子線描画装置上でのセトリングタイムを正確に測定する上で重要な働きを示す。
【００２７】
図中、ショットキーダイオード１１３ａ，１１３ｂ（クリッピング回路を形成する）は、測定点１１４（中点／中間点）での大きな出力変化を抑える役割を果たし、オシロスコープ１１５などの測定器に負担をかけないために重要となっている。
【００２８】
ディレィＡ１０７、ディレィＢ１０８が同一タイミングに設定されているときの各出力点の波形を図３に示す。測定点Ｃでの波形は測定点Ａでの波形および測定点Ｂでの波形の中点を示すため、測定点Ａでの立ち上がり波形と測定点Ｂでの立ち下り波形の微小な対称性誤差が測定される。この場合、測定されるセトリングタイムＴｍは対称性誤差が無くなる点であって、真のセトリングタイムＴｒとは必ずしも一致しない。
【００２９】
そこで、次にディレィＡ１０７によってＤＡ変換器Ａの変換開始時刻（測定用の偏向データである信号１０１がＤＡ変換器に入力される時期）を遅らせて、測定点１１４における波形を測定する。このとき、測定される波形を図４に示す。図中、Ｔｄはディレィ時間を示す。これにより、測定点Ａの波形と測定点Ｂの波形が対称性を持っていたとしても、ディレィ時間Ｔｄがあるため時間的に測定点Ａの波形と測定点Ｂの波形で対称性が崩れるため、測定点Ｃでは互いに整定したときのセトリングタイムＴｒを測定することができる。さらに正確にセトリングタイムを測定するには、ディレィＡ１０７のディレィ時間を変化させたり、ディレィＢ１０８のディレィ時間を変化させたりして、複数の条件から、総合的にセトリングタイムを割り出すことが考えられる。
【００３０】
次に図５に沿ってセトリングタイム測定方法を電子線描画装置に導入した例について説明する。
【００３１】
高速偏向制御回路４０は、少なくとも、偏向系統回路Ａと偏向系統回路Ｂの二つ偏向系統回路を有する。
【００３２】
偏向系統回路Ａは、ＤＡ変換器Ａ４０３、偏向アンプＡ４０５を有する。偏向系統回路Ｂは、ＤＡ変換器Ａ４０４、偏向アンプＡ４０６を有する。更にＸｃｈ、Ｙｃｈ偏向あるいは８極静電偏向の２極を示す。
【００３３】
まず、通常描画時においてはリレーまたはスイッチＡ４１１（切り換え手段）、リレーまたはスイッチＢ４１２（切り換え手段）は制御信号によって、偏向アンプＡ４０５の出力を偏向器４１８に接続される伝送線Ａ４１３に、偏向アンプＢ４０６の出力を偏向器４１８に接続される伝送線Ｂ４１４にだけに結線される。
【００３４】
そして、セトリングタイム測定時に用いられる中点測定用抵抗４０９、４１０およびその他周辺回路を切り離して、描画時には不要な回路を切り離すことにより、動作ノイズ等を軽減する。
【００３５】
また同時にＤＡ変換器の入力ＳＴＢ信号の前段に挿入されているディレィＡ４０７、ディレィＢ４０８には遅れ無しあるいは同程度の遅れを持った値を設定しておき、偏向系統回路による整定時間のばらつきが最小となるようにしておく。
【００３６】
次に、描画前後に高速偏向制御回路のセトリングタイムを測定することで回路の動作チェックする際には、リレーまたはスイッチＡ４１１、Ｂ４１２を制御信号によって、偏向アンプＡ４０５の出力を測定抵抗Ａ４０９に、偏向アンプＢ４０６の出力を測定抵抗Ｂ４１０に接続する。
【００３７】
その後、偏向量相当のデータでそれぞれ位相が１８０度異なったものをそれぞれのＤＡ変換器に位相を、ある周期で与え、測定抵抗中点Ｃを測定する。ただし、電子線描画装置上で測定を行うことに主眼をおいているため、測定抵抗中点Ｃでの測定方法としては、測定波形を高速アンプで増幅した上で高速ＡＤ変換器４１６にてデータ変換し、測定端末装置上に表示し、セトリングタイムの測定結果を示す方が有効である。
【００３８】
測定変動測定の際はディレィＡ４０７およびディレィＢ４０８のタイミング差を変化させて、複数回測定することにより、一層正確さが増すことが期待できる。
【００３９】
測定端末装置の表示例を図６に示す。本表示はディレィＡとディレィＢの時間差を−３０ｎｓ，−１５ｎｓ，０ｎｓ，１５ｎｓ，３０ｎｓと変化させて測定した例であり、偏向電圧幅として偏向アンプＡは最小値から最大値まで変化させ、偏向アンプＢは最大値から最小値まで変化させた場合である。測定波形としては下からディレィ時間−３０ｎｓ，−１５ｎｓ，０ｎｓ，１５ｎｓ，３０ｎｓ変化させた波形５０１，５０２，５０３，５０４，５０５を示し、それぞれの波形の変動が許容できるほど小さくなった時間ポイントを矢印で示してある。
【００４０】
また測定時開始時間５０６の０ｎｓポイントはＤＡ変換器Ａ４０３またはＤＡ変換器Ｂ４０４のいずれか早いほうにＳＴＢが入力された時点を指す。セトリングタイムの導出方法として、これら５回の測定の内、矢印の時間ポイントからディレィ時間の絶対値を引いた量で、各試行で最大の時間をセトリングタイムと規定する。この場合ディレィ時間差３０ｎｓの試行時の２７５ｎｓからディレィ時間３０ｎｓを引いた２４５ｎｓが最大偏向量変化時のセトリング時間であると導出され、これを図６の表示５０７のように表示している。
【００４１】
本測定手法のフローチャート一例を図７に示す。全５回のディレィ時間を変化させた場合のフローチャートを示す。まず、図５のリレー４１１およびリレー４１２を閉じて偏向出力を測定抵抗４０９および測定抵抗４１０に接続した状態にする（ステップ６０１）。
【００４２】
次にＤＡ変換器Ａ４０３およびＤＡ変換器Ｂ４０４に任意の調査したい偏向量に相当する偏向データを互いに逆位相特性になるように設定する（ステップ６０２）。ディレィＡ４０７とディレィＢ４０８のタイミング差が−３０ｎｓ＋Ｎ×１５ｎｓとなるようにディレィを設定する（ステップ６０３）。
【００４３】
この場合のＮは試行回数を意味する。次にＤＡ変換開始用ＳＴＢをディレィＡおよびディレィＢの入力に同時に与える（ステップ６０４）。その後、高速増幅アンプおよびＡＤ変換器３１６を動作させて逐次ＡＤ変換を行いデータを外部メモリに蓄える（ステップ６０５）。
【００４４】
この際、サンプリング間隔はできるだけ最短とする。そして数百ｎｓほどサンプリングを行った後測定終了する（ステップ６０６）。メモリよりデータを読み出し、測定端末装置上のハードディスクに一時保管する（ステップ６０７）。メモリの残った内容はこの時点でクリアする（ステップ６０８）。
【００４５】
次に試行回数が５回に達したかの判断をし（ステップ６０９）、５回未満であれば、最初に戻って再度ＤＡ変換器へのデータ設定から行い、５回に達したのであれば、リレー、ディレィ等を元に戻し（ステップ６１０）、セトリングタイムの割り出しを行い、結果を測定端末装置に表示する（ステップ６１１）。セトリングタイムの割り出しは、最初のＤＡ変換器入力ＳＴＢ開始時間から測定波形が所定の整定レベルへ到達する時間をＴｓ（Ｎ）、ディレィ時間差をＴｄ（Ｎ）として、Ｔｓ（Ｎ）−Ｔｄ（Ｎ）がもっとも大きい試行の場合のＴｓ（Ｎ）−Ｔｄ（Ｎ）がセトリングタイムであると計算することで行う。
【００４６】
また、このように割り出されたセトリングタイムを使って、電子線描画装置の描画待ち時間制御システムにフィードバックを行って、待ち時間の最適化を行ってもよい。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば高速偏向制御回路のセトリングタイムを信頼性高くかつ簡便に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係わるもので、制御回路を含む電子描画装置の概略図。
【図２】本発明の実施例に係わるもので、高速偏向制御回路にセトリングタイム測定回路を付加したブロック図。
【図３】本発明の実施例に係わるもので、測定波形Ａを示す図。
【図４】本発明の実施例に係わるもので、測定波形Ｂを示す図。
【図５】本発明の実施例に係わるもので、高速偏向制御回路に切り換え用のリレーを介してセトリングタイム測定回路を付加したブロック図。
【図６】本発明の実施例に係わるもので、測定端末装置の表示されるセトリングタイム測定値。
【図７】本発明の実施例に係わるもので、セトリングタイム測定手法のフローチャート。
【符号の説明】
１０１…デジタル偏向データＡ、１０２…デジタル偏向データＢ、１０３…ＤＡ変換器Ａ、１０４…ＤＡ変換器Ｂ、１０５…高速偏向アンプＡ、１０６…高速偏向アンプＢ、１０７…ディレィＡ、１０８…ディレィＢ、１０９…測定抵抗Ａ、１１０…測定抵抗Ｂ、１１１…偏向負荷Ａ、１１２…偏向負荷Ｂ、１１３ａ…ショットキーダイオードＡ、１１３ｂ…ショットキーダイオードＢ、１１４…セトリングタイム測定点、１１５…オシロスコープ、Ｔｍ…測定されるセトリングタイム、Ｔｒ…真のセトリングタイム、Ｔｄ…ディレィ時間差、４０１…デジタル偏向データＡ、４０２…デジタル偏向データＢ、４０３…ＤＡ変換器Ａ、４０４…ＤＡ変換器Ｂ、４０５…高速偏向アンプＡ、４０６…高速偏向アンプＢ、４０７…ディレィＡ、４０８…ディレィＢ、４０９…測定抵抗Ａ、４１０…測定抵抗Ｂ、４１１…偏向負荷Ａ、４１２…偏向負荷Ｂ、４１３…偏向電圧伝送線Ａ、４１４…偏向電圧伝送線Ｂ、４１５ａ…ショットキーダイオードＡ、４１５ｂ…ショットキーダイオードＢ、４１６…増幅アンプおよびＡＤ変換回路、４１７…デジタル測定データ、４１８…偏向器、５０１…、３０ｎｓ時間差時の測定波形、５０２…１５ｎｓ時間差時の測定波形、５０３…０ｎｓ時間差時の測定波形、５０４…１５ｎｓ時間差時の測定波形、５０５…３０ｎｓ時間差時の測定波形、５０６…測定開始時間、５０７…測定結果表示、６０１…セトリング測定回路への接続、６０２…ＤＡ変換器へのデータ設定、６０３…ディレィ時間の設定、６０４…ＤＡ変換開始、６０５…ＡＤ変換器による測定、６０６…データのサンプリング、６０７…メモリからの読み出し、６０８…メモリのクリア、６０９…試行回数の判断、６１０…回路構成の初期化、６１１…測定結果の割り出しと表示。

Claims

電子線描画装置の高速偏向制御回路は、少なくとも二つの偏向系統回路を有し、これらの偏向系統回路の出力側を測定抵抗で結ぶように接続し、一方の偏向系統回路に測定用の偏向データを入力し、他方の偏向系統回路にも前記偏向データと逆方向位相になる測定用の偏向データを入力し、これらの偏向データに基づく前記測定抵抗の中点（中間点）の電圧変化を測定する電子線描画装置のセトリングタイム測定方法において、
前記一方の偏向データと、前記他方の偏向データとが入力される入力タイミングに時差をもたせたことを特徴とする電子線描画装置のセトリングタイム測定方法。
請求項１記載の電子線描画装置のセトリングタイム測定方法にあって、
前記測定抵抗の中点にショットキーダイオードで形成したクリッピング回路を設けたことを特徴とする電子線描画装置のセトリングタイム測定方法。
電子線描画装置の高速偏向制御回路は、少なくとも二つの偏向系統回路を有し、これらの偏向系統回路は、ＤＡ変換器と、このＤＡ変換器の出力を増幅する偏向アンプを有し、これらの偏向アンプの出力側を測定抵抗で結ぶように接続し、一方のＤＡ変換器に測定用の偏向データを入力し、他方のＤＡ変換器にも前記偏向データと逆方向位相になる測定用の偏向データを入力し、これらの偏向データに基づく前記測定抵抗の中点（中間点）の電圧変化を測定する電子線描画装置のセトリングタイム測定方法において、
前記一方の偏向データと、前記他方の偏向データとが入力される入力タイミングを調整するディレィを前記ＤＡ変換器に設けたことを特徴とする電子線描画装置のセトリングタイム測定方法。
ＤＡ変換器と偏向アンプを有する偏向系統回路が少なくとも二つ有する高速偏向制御回路と、前記両偏向アンプの出力側を測定抵抗で結ぶように接続して形成したセトリングタイム測定回路とを有し、一方のＤＡ変換器に測定用の偏向データを入力し、他方のＤＡ変換器にも前記偏向データと逆方向位相になる測定用の偏向データを入力し、これらの偏向データに基づく前記測定抵抗の中点（中間点）の電圧変化を測定するセトリングタイム測定機能付きの電子線描画装置において、
前記測定抵抗の中点の電圧変化を計測する測定端末装置と、前記ＤＡ変換器に設けられ、かつ前記一方および他方の偏向データが入力される入力タイミングを調整するディレィを備えたことを特徴とする電子線描画装置。
請求項４に記載した電子線描画装置において、
前記測定抵抗の中点に、ショットキーダイオードで形成したクリッピング回路を設けるとともに高速ＡＤ変換器を介して前記測定端末装置を接続したことを特徴とする電子線描画装置。
請求項４に記載した電子線描画装置において、
前記両偏向アンプの出力側に、前記セトリングタイム測定回路と偏向器を択一的に選択する切り換え手段設けたことを特徴とする電子線描画装置。