JP2022112487A - Electron beam lithography device and cathode life prediction method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の一実施形態は、電子線描画装置及びカソード寿命予測方法に関する。 An embodiment of the present invention relates to an electron beam lithography apparatus and a cathode life prediction method.
近年、半導体デバイスの微細化に伴って、マスクにパターンを形成するための電子線のショットサイズは小さくなってきている。ショットサイズが小さくなると、マスク描画のスループットが低下する。スループットを向上させるには、電子線の試料面上の電流密度を上げる必要があり、電流密度を上げるには、電子線を出射するカソードに流れるエミッション電流を増加させる必要がある。 In recent years, with the miniaturization of semiconductor devices, the shot size of electron beams for forming patterns on masks has become smaller. As the shot size decreases, the throughput of mask writing decreases. To improve the throughput, it is necessary to increase the current density of the electron beam on the sample surface, and to increase the current density, it is necessary to increase the emission current flowing through the cathode that emits the electron beam.
エミッション電流を増加させると、カソードの寿命が短くなるため、カソードが寿命に達する時期を正確に予測する必要がある。従来は、アパーチャの電流分布やエミッション電流を検出して、カソードの寿命を予測していたが、従来の手法では、エミッション電流が急減してからカソードが寿命に達したことに気づく場合などがあり、カソードが寿命に達する時期を事前に精度よく予測することができない。 Since increasing the emission current shortens the life of the cathode, it is necessary to accurately predict when the cathode will reach the end of its life. In the past, the life of the cathode was predicted by detecting the current distribution of the aperture and the emission current. , it is not possible to accurately predict in advance when the cathode will reach the end of its life.
そこで、本発明の一実施形態では、カソードの寿命を事前に精度よく予測できる電子線描画装置及びカソード寿命予測方法を提供するものである。 Accordingly, an embodiment of the present invention provides an electron beam lithography apparatus and a cathode life prediction method capable of accurately predicting the life of a cathode in advance.
上記の課題を解決するために、本発明の一態様によれば、電子線を出射するカソードと、
前記カソードから前記電子線を出射する条件を複数通りに変化させる条件制御部と、
前記条件を変化させたときの前記条件の変化に対する前記電子線のビーム特性の変動量の時間変化に基づいて、前記カソードの寿命を予測する予測部と、を備える、電子線描画装置が提供される。
In order to solve the above problems, according to one aspect of the present invention, a cathode that emits an electron beam;
a condition control unit for changing a plurality of conditions for emitting the electron beam from the cathode;
an electron beam lithography apparatus comprising: a predicting unit that predicts the lifetime of the cathode based on a time change in the amount of variation in beam characteristics of the electron beam with respect to a change in the conditions when the conditions are changed. be.
複数の時刻のそれぞれにおける前記条件の変化に対する前記電子線のビーム特性の変動量の時間変化に基づいて、任意の時刻での前記条件の変化に対する前記電子線のビーム特性の変動量の時間変化を求める関数を生成する関数生成部を備え、
前記予測部は、前記関数により求められる前記条件の変化に対する前記電子線のビーム特性の変動量の時間変化が所定の閾値となる時刻で、前記カソードの寿命に到達したと判断してもよい。
Based on the time change of the amount of variation in the beam characteristics of the electron beam with respect to the change in the conditions at each of a plurality of times, the time variation in the amount of variation in the beam characteristics of the electron beam with respect to the change in the conditions at an arbitrary time is calculated. A function generation unit that generates a desired function,
The prediction unit may determine that the life of the cathode has reached the end of its life at a time when a change in the beam characteristics of the electron beam with respect to the change in the conditions obtained by the function reaches a predetermined threshold.
電子線を出射するカソードと、
前記カソードから前記電子線を出射する条件を複数通りに変化させる条件制御部と、
前記条件を一定の範囲で変化させたときの前記電子線のビーム特性の変動量の時間変化に基づいて、前記カソードの寿命を予測する予測部と、を備えてもよい。
a cathode that emits an electron beam;
a condition control unit for changing a plurality of conditions for emitting the electron beam from the cathode;
A predicting unit for predicting the lifetime of the cathode based on a time change in the amount of variation in beam characteristics of the electron beam when the conditions are varied within a certain range.
複数の時刻のそれぞれにおける、前記条件を変化させたときの前記ビーム特性の変動量を求める関数を生成する関数生成部を備え、
前記予測部は、前記関数により求められる前記変動量が所定の閾値にとなる時刻で、前記カソードの寿命に到達したと判断してもよい。
a function generation unit that generates a function for obtaining a variation amount of the beam characteristics when the conditions are changed at each of a plurality of times;
The prediction unit may determine that the life of the cathode has been reached at the time when the variation obtained by the function reaches a predetermined threshold value.
本発明の他の一態様によれば、電子線を出射するカソードから電子線を出射する条件を複数通りに変化させ、
前記条件を複数通りに変化させたときの前記条件の変化量に対する前記電子線のビーム特性の変動量の比の時間変化に基づいて、前記カソードの寿命を予測する、カソード寿命予測方法が提供される。
According to another aspect of the present invention, the conditions for emitting an electron beam from a cathode that emits an electron beam are changed in a plurality of ways,
Provided is a cathode life prediction method for predicting the life of the cathode based on the time change in the ratio of the amount of variation in beam characteristics of the electron beam to the amount of change in the conditions when the conditions are varied in a plurality of ways. be.
前記カソードから前記電子線を出射する条件を複数通りに変化させ、
前記条件を一定の範囲で変化させたときの前記ビーム特性の変動量の時間変化に基づいて、前記カソードの寿命を予測してもよい。
changing conditions for emitting the electron beam from the cathode in a plurality of ways;
The lifetime of the cathode may be predicted based on the change over time of the amount of variation in the beam characteristics when the conditions are changed within a certain range.
以下、図面を参照して、電子線描画装置及びカソード寿命予測方法の実施形態について説明する。以下では、電子線描画装置及びカソード寿命予測方法の主要な構成部分を中心に説明するが、電子線描画装置及びカソード寿命予測方法には、図示又は説明されていない構成部分や機能が存在しうる。以下の説明は、図示又は説明されていない構成部分や機能を除外するものではない。 Embodiments of an electron beam lithography apparatus and a cathode life prediction method will be described below with reference to the drawings. Although the main components of the electron beam lithography apparatus and cathode life prediction method will be mainly described below, the electron beam lithography apparatus and cathode life prediction method may include components and functions that are not illustrated or described. . The following description does not exclude components or features not shown or described.
図1は一実施形態による電子線描画装置2の概略構成を示すブロック図である。図1の電子線描画装置2は、描画部3と制御部4とを備えている。描画部3は、試料に所望のパターンを描画する。制御部4は描画部3を制御する。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an electron beam drawing apparatus 2 according to one embodiment. The electron beam drawing apparatus 2 in FIG. 1 includes a
描画部3は、電子鏡筒5と、描画室6とを有する。電子鏡筒5の内部には、電子銃7と、照明レンズ8と、ブランキング偏向器9と、ブランキングアパーチャ10と、第1成形アパーチャ11と、成形レンズ12と、成形偏向器13と、第2成形アパーチャ14と、縮小レンズ15と、対物レンズ16と、副偏向器17と、主偏向器18とが設けられている。描画室6の内部には、移動可能に配置されたXYステージ19が設けられている。XYステージ19には、照射される電子ビームの電流を測定するためのビーム吸収電極(ファラデーカップ)20が設けられている。XYステージ19上には、描画対象となる試料が載置されている。試料は、半導体ウエハにパターンを転写する露光用のマスク基板などである。半導体ウエハを試料として用いて、半導体ウエハに直接パターンを描画してもよい。電子銃7は、カソード21とアノード22を有する。カソード21は、エミッタ23と、ウェネルト電極24と、一対のフィラメント25とを有する。一対のフィラメント25間には高圧電圧が印加される。エミッタ23は、一対のフィラメント25の各一端部に接続されている。ウェネルト電極24は、エミッタ23に対向して配置されている。アノード22は接地されている。
The
制御部4は、電子銃電源部31と描画制御部32を有する。電子銃電源部31は、定電流源33と、可変電圧源34と、電流計35と、電圧計36と、駆動制御部37とを有する。定電流源33は、エミッタ23の両極に所定の加熱電流を流す。可変電圧源34は、エミッタ23の両極の中間電圧ノードとウェネルト電極24との間に所定のバイアス電圧(ウェネルト電圧)を印加する。可変電圧源34の一端側には、直流電圧源38を介して、電流計35が接続されている。電流計35は、カソード21に流れるエミッション電流を計測する。また、可変電圧源34には電圧計36が並列接続されている。電圧計36は、上述したバイアス電圧(ウェネルト電圧)を計測する。駆動制御部37は、電流計35と電圧計36の計測結果をモニタするとともに、描画制御部32の出力信号に基づいて、可変電圧源34を制御する。
The control unit 4 has an electron gun
描画制御部32は、電流密度測定部41とPID制御部42を有する。電流密度測定部41は、試料面の電流密度を測定する。PID制御部42は、電流密度測定部41で測定した試料面の電流密度に基づいて、エミッション電流の目標値を演算する。演算された目標値は駆動制御部37に送られる。駆動制御部37は、PID制御部42から受け取った目標値に基づき可変電圧源34を制御する。より具体的には、駆動制御部37は、目標値に基づいてバイアス電圧を帰還制御する。
The
PID制御部42は、条件制御部43と予測部44とを有する。条件制御部43は、カソード21から電子線を出射する条件(以下、カソード条件とも呼ぶ)を複数通りに変化させる。カソード条件は、例えば、エミッタ23に流れるエミッション電流、フィラメント25に印加されるバイアス電圧、フィラメント25に供給されるフィラメント電力、及びフィラメント25の温度の少なくとも一つを含んでいる。
The
予測部44は、カソード条件を複数通りに変化させたときのカソード条件の変化量に対する電子線のビーム特性の変動量の時間変化に基づいて、カソード21の寿命を予測する。ビーム特性の変動量の時間変化は、具体的には、アパーチャの透過電子量、反射電子の電流量、二次電子の電流量、及びカソード21のフィラメント25に印加されるバイアス電圧、の変化量の少なくとも一つを含んでいる。
The
予測部44は、例えば、カソード条件の変化量に対するビーム特性の変動量の時間変化に基づいて、カソード21の寿命を予測する。この場合、PID制御部42は、関数生成部45を有していてもよい。関数生成部45は、複数の時刻のそれぞれにおけるカソード条件の変化に対する電子線のビーム特性の変動量の時間変化に基づいて、任意の時刻でのカソード条件の変化に対する電子線のビーム特性の変動量の時間変化を求める関数を生成する。予測部44は、関数により求められるカソード条件の変化に対する電子線のビーム特性の変動量の時間変化が所定の閾値になる時刻で、カソード21の寿命に到達したと判断する。
ここで、ビーム特性の変動量の時間変化が絶対値で表される場合には、予測部44は、変動量の時間変化が所定の閾値以上になる時刻で、カソード21の寿命に到達したと判断する。また、変動量の時間変化がより大きくなる方向を正の値とする場合、変動量の時間変化が所定の閾値以上になる時刻で、カソード21の寿命に到達したと判断する。一方、変動量の時間変化がより大きくなる方向を負の値とする場合、変動量の時間変化が所定の閾値以下になる時刻で、カソード21の寿命に到達したと判断する。
The
Here, when the time change in the amount of variation in the beam characteristics is represented by an absolute value, the
あるいは、予測部44は、カソード条件を変化させたときのビーム特性の変動量の時間変化に基づいて、カソード21の寿命を予測してもよい。この場合、PID制御部42内の関数生成部45は、複数の時刻のそれぞれにおける、条件を変化させたときのビーム特性の変動量の絶対値を求める関数を生成する。予測部44は、関数により求められるビーム特性の変動量が閾値になる時刻で、カソード21の寿命に到達したと判断する。
Alternatively, the
電子鏡筒5と描画室6の複数箇所には、複数の検出器46が設けられている。図2は電子鏡筒5と描画室6に設けられる複数の検出器46の設置場所の一例を示す図である。図2の例では、電子鏡筒5内のブランキングアパーチャ10上、第1成形アパーチャ11上、第2成形アパーチャ14上、対物レンズ16の下面側にそれぞれ検出器46が設けられ、かつ試料面上にも検出器46が設けられている。電子鏡筒5内の検出器46は、各アパーチャの透過電子量又は反射電子量又は二次電子量を検出する。試料面上の検出器46は、試料面での反射電子又は二次電子の電流量を検出する。予測部44は、これらの検出器46の検出電流に基づいて、ビーム特性の変動量の比の時間変化を検出する。
A plurality of
上述した予測部44は、例えば第1予測手法又は第2予測手法により、カソード21の寿命を事前に予測する。以下、第1予測手法と第2予測手法を順に説明する。
The
(第1予測手法)
図3A及び図3Bは第1予測手法を説明する図、図4は第1予測手法の処理手順を示すフローチャートである。第1予測手法では、図3Aに示すように、カソード条件とビーム特性との対応関係をプロットする。図3Aの例では、電子線描画装置2の電子銃7から電子線を出射させたときに、カソード条件であるエミッション電流を横軸とし、ビーム特性である透過電子量又は反射電子量又は二次電子量を縦軸として、エミッション電流を変化させたときの透過電子量又は反射電子量又は二次電子量の値をプロットする。図3Aに示すように、各プロットは概ね共通の直線上に配置されている。すなわち、エミッション電流の変化量に対する透過電子量又は反射電子量又は二次電子量の変動量は、カソード21が寿命に達していない間は、ほぼ一定値になる。所定の期間(例えば、数ヶ月)にわたって複数回、上述した変動量を求める処理を繰り返す。
(First prediction method)
3A and 3B are diagrams for explaining the first prediction method, and FIG. 4 is a flowchart showing the processing procedure of the first prediction method. The first prediction technique plots the correspondence between cathode conditions and beam characteristics, as shown in FIG. 3A. In the example of FIG. 3A, when an electron beam is emitted from the
図3Bでは、横軸を時刻、縦軸を上述した変動量として、図3Aの変動量を求めた時刻と、変動量との対応関係をプロットする。図3Bには、複数のプロットが図示されているが、各プロットは、図3Aの処理を行った各期間での変動量の値を示している。 In FIG. 3B, the time when the horizontal axis is time and the vertical axis is the above-described variation amount, and the corresponding relationship between the time when the variation amount in FIG. 3A is obtained and the variation amount is plotted. A plurality of plots are illustrated in FIG. 3B, and each plot indicates the value of the amount of variation in each period during which the processing of FIG. 3A is performed.
上述した関数生成部45は、図3Bのプロットに基づき例えばフィッティングにより関数(多項式)を生成する。フィッティング関数は、第1予測手法と同様に過去の実測値から求められるが、シミュレーションにより求めてもよい。ここでは、すべてのプロットに基づきフィッティング処理及び外挿処理を行って、フィッティングパラメータを求める。フィッティング関数は、シミュレーションにより求めてもよく、カソードの動作状態及び光学系の少なくとも一方に依存するものである。本実施形態においては、例えば2次関数を好適に用いることができる。図3Bの関数は、時間の経過とともに、縦軸の変動量の値が小さくなっている。これは、エミッション電流の変化量に対する透過電子量又は反射電子量又は二次電子量の変化量が時間の経過とともに次第に小さくなることを示している。このような特性になる理由は、カソード21が寿命近くになると、エミッション電流を増加させても、各アパーチャを透過する透過電子量又は反射電子量又は二次電子量が増えなくなるためである。
The
予測部44は、関数生成部45で生成された関数が図3Bの破線で示す閾値と交差する時刻をカソード21の寿命と判断することで、この時刻に達する前に、カソード21の交換を促すことができる。
The
閾値は、例えば、カソード21を使用し始めてから寿命に達するまでのエミッション電流の変化量に対する透過電子量又は反射電子量又は二次電子量の変動量の値を求める処理を複数回にわたって行った結果に基づいて設定される。あるいは、シミュレーションにより関数を生成して、関数の曲線形状から閾値を決定してもよい。
The threshold is, for example, the result of performing a process of determining the amount of change in the amount of transmitted electrons, the amount of reflected electrons, or the amount of secondary electrons with respect to the amount of change in the emission current from the start of use of the
図3Aでは、エミッション電流を変化させたときの透過電子量又は反射電子量又は二次電子量の値をプロットしたが、横軸はエミッション電流の代わりにバイアス電圧等の他のカソード条件でもよい。また、縦軸は、透過電子量又は反射電子量又は二次電子量の代わりに、試料面上のビームサイズ等の他のビーム特性でもよい。 In FIG. 3A, the values of the amount of transmitted electrons, the amount of reflected electrons, or the amount of secondary electrons when the emission current is changed are plotted, but the horizontal axis may be other cathode conditions such as bias voltage instead of the emission current. Also, the vertical axis may be other beam characteristics such as the beam size on the sample surface instead of the amount of transmitted electrons, the amount of reflected electrons, or the amount of secondary electrons.
図4は第1予測手法における関数の生成手順を示すフローチャートである。まず、ある時刻に、エミッション電流を変化させることにより、エミッション電流の変化量に対する透過電子量又は反射電子量又は二次電子量の変動量の値を求める(ステップS1)。上述したように、ステップS1で変動量を求めるには、数ヶ月等の期間を要する可能性がある。次に、ステップS1の処理を行った時刻と、変動量の値との対応関係を不図示の記憶装置に一時的に保存する(ステップS2)。 FIG. 4 is a flow chart showing the function generation procedure in the first prediction method. First, by changing the emission current at a certain time, the amount of change in the amount of transmitted electrons, the amount of reflected electrons, or the amount of secondary electrons with respect to the amount of change in the emission current is obtained (step S1). As described above, it may take several months or the like to obtain the amount of variation in step S1. Next, the correspondence relationship between the time when the process of step S1 was performed and the value of the amount of variation is temporarily stored in a storage device (not shown) (step S2).
次に、ステップS1及びS2の処理をM(Mは2以上の整数)回繰り返したか否かを判定する(ステップS3)。繰り返し回数がM回に達するまで、ステップS1~S3の処理を繰り返す。すなわち、例えば数ヶ月かけて変動量を求める処理をM回繰り返す。M回に達すると、ステップS2で記憶装置に保存したM回分の時刻と変動量の値との対応関係を、図3Bに示すように、横軸を時刻、縦軸を変動量の値とする二次元座標空間にプロットする。 Next, it is determined whether or not the processes of steps S1 and S2 have been repeated M times (M is an integer equal to or greater than 2) (step S3). The processing of steps S1 to S3 is repeated until the number of repetitions reaches M times. That is, for example, the process of obtaining the amount of variation over several months is repeated M times. When the number of times reaches M, the correspondence relationship between the time and the value of the variation for the M times stored in the storage device in step S2 is shown in FIG. Plot in a two-dimensional coordinate space.
次に、二次元座標空間内の複数のプロットに基づきフィッティング処理と外挿処理により、図3Bに示すような関数を生成する(ステップS4)。このステップS4の処理は関数生成部45が行う。ステップS4で生成される関数は、時刻をパラメータとして、変動量の値を求めるものであり、所定の数式又はテーブルで表現することができるため、ステップS4では、関数を表す所定の数式又はテーブルを記憶装置に記憶しておく。
Next, a function as shown in FIG. 3B is generated by fitting processing and extrapolation processing based on multiple plots in the two-dimensional coordinate space (step S4). The processing of step S4 is performed by the
次に、ステップS4で生成した関数から外挿により、カソード21の寿命を判断する(ステップS5)。ステップS5の処理は予測部44が行う。図3Bの破線は閾値を示しており、関数と閾値とが交差する時刻がカソード21の寿命を表している。閾値は、予め定めてもよいし、関数の曲線形状に応じて閾値を設定してもよい。実際には、カソード21の寿命に到達する前に、関数上の新たに測定したプロット位置から、カソード21の寿命を予測して、寿命に到達する前にカソード21を交換する。
Next, the service life of the
このように、第1予測手法では、複数の時刻のそれぞれにおいて、カソード条件の変化量に対するビーム特性の変動量の大きさを求めて、求めた値から関数を生成し、関数と閾値とが交差する時刻からカソード21の寿命を予測する。これにより、カソード条件とビーム特性とを考慮に入れて、カソード21が実際に寿命に到達する前に、カソード21の交換時期を精度よく予測できる。
Thus, in the first prediction method, at each of a plurality of times, the amount of variation in beam characteristics with respect to the amount of change in cathode conditions is obtained, a function is generated from the obtained values, and the function intersects with the threshold. The life of the
(第2予測手法)
図5A及び図5Bは第2予測手法を説明する図、図6は第2予測手法の処理手順を示すフローチャートである。第2手法では、図5Aに示すように、カソード条件とビーム特性との対応関係をプロットする。図5Aの例では、電子線描画装置2の電子銃7から電子線を出射させたときに、カソード条件であるフィラメント温度を横軸とし、ビーム特性である検出器46の検出電流を縦軸として、フィラメント温度を変化させたときの検出電流の値をプロットし、フィラメント温度を変化させたときの検出電流の変動量を検出する。
第1予測手法と同様に、カソード条件は、例えば、エミッタ23に流れるエミッション電流、フィラメント25に印加されるバイアス電圧、フィラメント25に供給されるフィラメント電力、及びフィラメント25の温度の少なくとも一つを含んでいる。また、ビーム特性の変動量の時間変化は、アパーチャの透過電子量、反射電子の電流量、二次電子の電流量、及びカソード21のフィラメント25に印加されるバイアス電圧の変化量の少なくとも一つを含んでいる。
(Second prediction method)
5A and 5B are diagrams for explaining the second prediction method, and FIG. 6 is a flow chart showing the processing procedure of the second prediction method. A second technique plots the correspondence between cathode conditions and beam characteristics, as shown in FIG. 5A. In the example of FIG. 5A, when an electron beam is emitted from the
Similar to the first prediction method, the cathode condition includes at least one of, for example, the emission current flowing through the
図5Bは、横軸を時刻、縦軸を上述した検出電流の変動量として、図5Aの変動量を求めた時刻と、変動量との対応関係をプロットする。図5Bには、複数のプロットが図示されているが、各プロットは、図5Aの処理を行った時刻での検出電流の変動量を示している。 FIG. 5B plots the time at which the amount of variation in FIG. 5A was obtained and the corresponding relationship between the amount of variation, with the horizontal axis representing time and the vertical axis representing the amount of variation in the detected current. A plurality of plots are shown in FIG. 5B, and each plot shows the amount of change in the detected current at the time when the processing of FIG. 5A is performed.
上述した関数生成部45は、図5Bのすべてのプロットに基づき関数(多項式)を生成する。フィッティング関数は、第1予測手法と同様に過去の実測値から求められるが、シミュレーションにより求めてもよい。ここでは、すべてのプロットに基づきフィッティング処理及び外挿処理を行って、フィッティングパラメータを求める。図5Bの関数は、時間の経過とともに、縦軸の変動量が小さくなる。これは、カソード21の寿命が近づくにつれて、フィラメント温度を変えても、検出電流があまり変わらなくなり、感度が低下することを示している。よって、関数生成部45で生成された関数が図5Bの破線で示す閾値と交差する時刻をカソード21の寿命と判断することで、カソード21が寿命に達する前の適切な時期にカソード21を交換できる。このように、第2予測手法では、条件制御部43は、カソード21から電子線を出射する条件を複数通りに変化させる。予測部44は、条件を一定の範囲で変化させたときのビーム特性の変動量の時間変化に基づいて、カソード21の寿命を予測する。より詳細には、関数生成部45は、複数の時刻のそれぞれにおける、カソード条件を変化させたときのビーム特性の変動量の時間変化を求める関数を生成する。予測部44は、関数生成部45で生成された関数により求められる変動量の時間変化が所定の閾値にとなる時刻で、カソード21の寿命に到達したと判断する。
The
図5Bの閾値は、図3Bの閾値と同様に、実際に寿命に達したカソード21の検出電流の変動量に基づいて設定される。あるいは、シミュレーションにより関数を生成して、関数の曲線形状から閾値を決定してもよい。
The threshold in FIG. 5B is set based on the fluctuation amount of the detected current of the
図6は第2予測手法における関数の生成手順を示すフローチャートである。まず、ある時刻に、フィラメント温度を変化させることにより、検出器46の検出電流の変動量を求める(ステップS21)。次に、ステップS21の処理を行った時刻と、検出器46の検出電流との対応関係を不図示の記憶装置に一時的に保存する(ステップS22)。
FIG. 6 is a flow chart showing the function generation procedure in the second prediction method. First, by changing the filament temperature at a certain time, the amount of change in the current detected by the
次に、ステップS21及びS22の処理をN(Nは2以上の整数)回繰り返したか否かを判定する(ステップS23)。繰り返し回数がN回に達するまで、ステップS21~S23の処理を繰り返す。N回に達すると、ステップS22で記憶装置に保存したN回分の時刻と変動量の値との対応関係を、図5Bに示すように、横軸を時刻、縦軸を変動量値とする二次元座標空間にプロットする。 Next, it is determined whether or not the processes of steps S21 and S22 have been repeated N times (N is an integer equal to or greater than 2) (step S23). The processing of steps S21 to S23 is repeated until the number of repetitions reaches N times. When the N number of times has been reached, the correspondence relationship between the time and the variation amount values for the N times stored in the storage device in step S22 is represented by a two-dimensional graph in which the horizontal axis is the time and the vertical axis is the variation amount value, as shown in FIG. 5B. Plot in a dimensional coordinate space.
次に、二次元座標空間内の複数のプロットのフィッティング処理と外挿処理により、図5Bに示すような関数を生成する(ステップS24)。ステップS24で生成される関数は、時刻をパラメータとして、検出電流の変動量を求めるものであり、所定の数式又はテーブルで表現することができるため、ステップS24では、関数に対応する所定の数式又はテーブルを記憶装置に記憶しておく。 Next, a function as shown in FIG. 5B is generated by fitting processing and extrapolation processing of a plurality of plots in the two-dimensional coordinate space (step S24). The function generated in step S24 is for determining the amount of variation in the detected current using time as a parameter, and can be expressed by a predetermined formula or table. Store the table in storage.
次に、ステップS24で生成した関数に基づいて、カソード21の寿命を判断する(ステップS25)。図5Bの破線は閾値を示しており、関数と閾値とが交差する時刻がカソード21の寿命を表している。閾値は、予め定めてもよいし、関数の曲線形状に応じて閾値を設定してもよい。実際には、カソード21の寿命に到達する前に、関数上の新たに測定したプロット位置から、カソード21の寿命を予測して、寿命に到達する前にカソード21を交換する。
Next, the life of the
このように、第2予測手法では、複数の時刻のそれぞれにおいて、検出器46の検出電流の変動量を求めて、求めた変動量から関数を生成し、関数と閾値とが交差する時刻からカソード21の交換時期を予測する。これにより、カソード条件とビーム特性とを考慮に入れてカソード21の交換時期を精度よく予測できる。
Thus, in the second prediction method, the amount of variation in the current detected by the
上述した第1予測手法と第2予測手法のいずれにおいても、カソード条件を複数通りに変化させたときのビーム特性の変化に基づいてカソード21の寿命を予測するため、カソード21が寿命に到達する前に、カソード21の寿命時期を精度よく予測できる。
In both the first prediction method and the second prediction method described above, since the life of the
本開示の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本開示の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本開示の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。 Aspects of the present disclosure are not limited to the individual embodiments described above, but include various modifications that can be conceived by those skilled in the art, and the effects of the present disclosure are not limited to the above-described contents. That is, various additions, changes, and partial deletions are possible without departing from the conceptual idea and spirit of the present disclosure derived from the content defined in the claims and equivalents thereof.
2 電子線描画装置、3 描画部、4 制御部、5 電子鏡筒、6 描画室、7 電子銃、8 照明レンズ、9 ブランキング偏向器、10 ブランキングアパーチャ、11 第1成形アパーチャ、12 成形レンズ、13 成形偏向器、14 第2成形アパーチャ、15 縮小レンズ、16 対物レンズ、17 副偏向器、18 主偏向器、19 XYステージ、20 ビーム吸収電極、21 カソード、22 アノード、23 エミッタ、24 ウェネルト電極、25 フィラメント、31 電子銃電源部、32 描画制御部、33 定電流源、34 可変電圧源、35 電流計、36 電圧計、37 駆動制御部、41 電流密度測定部、42 PID制御部、43 条件制御部、44 予測部、45 関数生成部、46 検出器 2 electron beam drawing apparatus, 3 drawing section, 4 control section, 5 electron lens barrel, 6 drawing chamber, 7 electron gun, 8 illumination lens, 9 blanking deflector, 10 blanking aperture, 11 first shaping aperture, 12 shaping lens, 13 shaping deflector, 14 second shaping aperture, 15 reduction lens, 16 objective lens, 17 sub-deflector, 18 main deflector, 19 XY stage, 20 beam absorption electrode, 21 cathode, 22 anode, 23 emitter, 24 Wehnelt electrode, 25 filament, 31 electron gun power supply, 32 drawing control unit, 33 constant current source, 34 variable voltage source, 35 ammeter, 36 voltmeter, 37 drive control unit, 41 current density measurement unit, 42 PID control unit , 43 condition control unit, 44 prediction unit, 45 function generation unit, 46 detector
Claims (6)
前記カソードから前記電子線を出射する条件を複数通りに変化させる条件制御部と、
前記条件を変化させたときの前記条件の変化に対する前記電子線のビーム特性の変動量の時間変化に基づいて、前記カソードの寿命を予測する予測部と、を備える、電子線描画装置。 a cathode that emits an electron beam;
a condition control unit for changing a plurality of conditions for emitting the electron beam from the cathode;
an electron beam lithography apparatus, comprising: a predicting unit that predicts the lifetime of the cathode based on a time change in the amount of variation in beam characteristics of the electron beam with respect to a change in the conditions when the conditions are changed.
前記予測部は、前記関数により求められる前記条件の変化に対する前記電子線のビーム特性の変動量の時間変化が所定の閾値となる時刻で、前記カソードの寿命に到達したと判断する、請求項1に記載の電子線描画装置。 Based on the time change of the amount of variation in the beam characteristics of the electron beam with respect to the change in the conditions at each of a plurality of times, the time variation in the amount of variation in the beam characteristics of the electron beam with respect to the change in the conditions at an arbitrary time is calculated. A function generation unit that generates a desired function,
2. The prediction unit determines that the cathode has reached the end of its service life at a time at which a time change in the amount of variation in the beam characteristics of the electron beam with respect to the change in the conditions determined by the function reaches a predetermined threshold. The electron beam lithography apparatus according to .
前記カソードから前記電子線を出射する条件を複数通りに変化させる条件制御部と、
前記条件を一定の範囲で変化させたときの前記電子線のビーム特性の変動量の時間変化に基づいて、前記カソードの寿命を予測する予測部と、を備える、電子線描画装置。 a cathode that emits an electron beam;
a condition control unit for changing a plurality of conditions for emitting the electron beam from the cathode;
an electron beam lithography apparatus, comprising: a prediction unit that predicts the lifetime of the cathode based on the time change of the amount of variation in the beam characteristics of the electron beam when the conditions are changed within a certain range.
前記予測部は、前記関数により求められる前記変動量が所定の閾値にとなる時刻で、前記カソードの寿命に到達したと判断する、請求項3に記載の電子線描画装置。 a function generation unit that generates a function for obtaining a variation amount of the beam characteristics when the conditions are changed at each of a plurality of times;
4. The electron beam lithography apparatus according to claim 3, wherein said predicting unit determines that said cathode has reached the end of its service life at the time when said variation obtained by said function reaches a predetermined threshold value.
前記条件を複数通りに変化させたときの前記条件の変化量に対する前記電子線のビーム特性の変動量の比の時間変化に基づいて、前記カソードの寿命を予測する、カソード寿命予測方法。 The conditions for emitting electron beams from the cathode that emits electron beams are changed in a plurality of ways,
A method for predicting the life of a cathode, wherein the life of the cathode is predicted based on the time change of the ratio of the amount of variation in beam characteristics of the electron beam to the amount of change in the conditions when the conditions are varied in a plurality of ways.
前記条件を一定の範囲で変化させたときの前記ビーム特性の変動量の時間変化に基づいて、前記カソードの寿命を予測する、請求項5に記載のカソード寿命予測方法。 changing conditions for emitting the electron beam from the cathode in a plurality of ways;
6. The cathode life prediction method according to claim 5, wherein the life of said cathode is predicted based on the time change of said beam characteristic when said condition is changed within a certain range.
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