JP5881972B2 - Ｄａｃアンプの評価方法及び荷電粒子ビーム描画装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＤＡＣアンプの評価方法及び荷電粒子ビーム描画装置に関する。

半導体デバイスに所望の回路パターンを形成するために、リソグラフィー技術が用いられる。リソグラフィー技術では、マスク（レチクル）と称される原画パターンを使用したパターンの転写が行われる。この際、高精度なレチクルを製造するために、優れた解像度を備える電子ビーム（電子線）描画技術が用いられる。

レチクルに電子ビーム描画を行う荷電粒子ビーム描画装置の一方式として、例えば以下のような可変成形方式を挙げることができる。すなわち、ここでは図示しないが、この可変成形方式は、第１成形アパーチャの開口と、第２成形アパーチャの開口とを通過することで成形された電子ビームによって可動ステージに載置された試料上に図形パターンが描画される。

このように例えば、可動ステージ上の試料に図形パターンを描画する際には、電子ビームを移動させる制御、或いは、電子ビームの形状やサイズの制御の必要が生じる。上述した荷電粒子ビーム描画装置では、荷電粒子ビームを偏向させて移動させる。このようなビームの偏向には偏向アンプが用いられており、そのために荷電粒子ビーム描画装置には、単数または複数の偏向アンプが利用される。このビーム偏向制御は、偏向アンプと偏向器によって行われ、それぞれの偏向制御は独立して行われることが一般的である。

さらに、電子ビームを偏向させるためには、偏向アンプの出力が十分に安定した状態にあることが必要である。すなわち、偏向アンプが立ち上がったばかりの時は一般的にその出力が安定せず、このような状態で電子ビームの照射を行うと、ショットの位置やサイズに狂いが生ずることもあり、適切な制御を行うことができない。そのため、電子ビームの照射は、偏向アンプが立ち上がって後、その出力が安定することを待って行われる。

但し、一般的に、偏向アンプが劣化してくると、正常な状態に比べて当該偏向アンプの出力が安定するまでに時間がかかる。従って、電子ビームの照射は偏向アンプの出力が安定した後に行われるが、照射を待っている時間内に偏向アンプの出力が十分に安定しないことも考えられる。このような場合に照射を行うと、上述したような弊害を招来することにもなりかねない。

そのため、適宜偏向アンプの性能の評価を行う必要がある。以下の特許文献１における発明では、偏向アンプの出力性能の変化を検出する機能が開示されている。

すなわち、この発明は、第１のＤＡＣアンプに第１の評価信号を入力して、この第１のＤＡＣアンプの出力側に接続された第１の測定抵抗素子及びこの第１の測定抵抗素子と並列に接続された第１の遅延補償素子を介して第１のＤＡＣアンプから第１の出力電圧を出力する。一方、第２のＤＡＣアンプには、第１の評価信号の逆相となる第２の評価信号を入力して、この第２のＤＡＣアンプの出力側に接続された第２の測定抵抗素子及びこの第２の測定抵抗素子と並列に接続された第２の遅延補償素子を介して第２のＤＡＣアンプから第２の出力電圧を出力する。これら第１の出力電圧と、第２の出力電圧を加算した値から、第１のＤＡＣアンプ及び第２のＤＡＣアンプのセトリング時間を測定することにより、ＤＡＣセトリング特性、すなわち異常の有無を評価する。

このＤＡＣセトリング特性評価方法であれば、プローブ等を含む、測定装置側のインダクタンスを排除しつつ、高精度な評価を行うことが可能となる、とされる。

また、ＤＡＣアンプのセトリング性能の劣化を迅速に判定する方法が以下の特許文献２に記載されている。これは、特に描画工程に対して要求されるスループットが非常に厳しくなってきていることに対応するもので、例えば、セトリング時間を設定して、設定されたセトリング時間で駆動させる偏向アンプの出力により制御される偏向器により荷電粒子ビームを偏向させて、荷電粒子ビームに第１と第２の成形アパーチャを通過させることによって成形された異なる２種のパターンを複数回交互にショットする工程と、ショットされたビーム電流を測定する工程と、測定されたビーム電流について、積分電流を演算する工程と、演算された積分電流と基準積分電流との差分を演算し、出力する工程とを備えている。

この方法であれば、積分電流と基準積分電流との差分をもってセトリング性能の評価を行うことが可能となるため、実際に基板に描画する必要はなく、スループットを向上させることができる。

特開２００７−２０１１５０号公報 特開２００９−２７２３６６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の発明では、第１、或いは、第２のＤＡＣアンプに評価信号を入力することによって、当該第１、或いは、第２のＤＡＣアンプのセトリング時間が、予め設定される閾値を超えることをもって異常の有無を評価する。従って、閾値を超えない限り異常とは評価されず正常と扱われる。換言すれば、閾値を超えて異常と判断される場合には既に第１、或いは、第２のＤＡＣアンプは故障している、ということになる。つまり、事前に故障であるか否かは判断することができない。

また、特許文献２に記載の方法では、以下の点で不都合が生ずる場合が考えられる。すなわち、基準積分電流との差分を評価するために積分電流を演算するということは、１回のビーム電流だけ測定しても電流値が小さすぎて判定することは困難であるため、複数回ショットしたビーム電流を積分した積分電流を用いることで値を大きくする必要がある、ということである。従って、多数のショットが傾向的に劣化していくような場合には有効な方法であるが、１回、１回のショットで発生する異常を検出することは適さない方法であるといえる。

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、本発明の目的は、スループットの維持を図りつつＤＡＣアンプが異常（故障）として検出される前にショットの変化を確実に検出していくことで、ＤＡＣアンプの異常（故障）を事前に予測可能とするＤＡＣアンプの評価方法及び荷電粒子ビーム描画装置を提供することにある。

本発明の実施の形態に係る特徴は、ＤＡＣアンプの評価方法において、複数の対向電極から構成される偏向器の各々の電極に接続されるＤＡＣアンプから出力されるアナログ電圧信号を受信し、少なくとも１対の対向電極のアナログ電圧信号をそれぞれ加算するステップと、加算の結果生成される加算信号をデジタル加算信号に変換するステップと、デジタル加算信号を基にエラーを検出するステップと、を備え、エラー検出ステップでは、電子ビーム照射の整定待ち時間を、ＤＡＣアンプの整定時間よりも短く設定し、かつ、整定時間の略中央付近に設定することで荷電粒子ビームのショット時におけるＤＡＣアンプのデジタル加算信号が予め設定される閾値外となった数が指定した一定数を超えることをエラーと定義する。

また、ＤＡＣアンプの評価方法において、エラー検出ステップにおけるエラーを定義するに当たって、荷電粒子ビームの移動量に合わせて設定される整定時間に対して、対応する全ての電子ビーム照射の整定待ち時間がそれぞれの整定時間よりも短く設定することが望ましい。

また、ＤＡＣアンプの評価方法において、エラー検出ステップにおけるエラーを定義するに当たって、電子ビーム照射の整定待ち時間を整定時間に拘わらず一定に設定することが望ましい。

また、ＤＡＣアンプの評価方法において、エラー検出ステップにおけるエラーを定義するに当たって、荷電粒子ビームの移動量が変化してもエラーとして検出される数が略同数となるように設定することが望ましい。

さらに、本発明の実施の形態に係る特徴は、荷電粒子ビーム描画装置において、荷電粒子ビームの光路に沿って配置される複数の対向電極から構成される偏向器の各々の電極に接続され電圧を印加するＤＡＣアンプと、ＤＡＣアンプから出力されるアナログ電圧信号を基にＤＡＣアンプの評価を行うＤＡＣアンプテスト部と、を備え、ＤＡＣアンプテスト部は、ＤＡＣアンプから出力されるアナログ電圧信号を受信し、少なくとも１対の対向電極のアナログ電圧信号をそれぞれ加算する加算回路と、加算回路によって生成される加算信号をデジタル加算信号に変換するディジタイザ回路と、デジタル加算信号を基に電子ビーム照射の整定待ち時間を、ＤＡＣアンプの整定時間よりも短く設定し、かつ、整定時間の略中央付近に設定することで荷電粒子ビームのショット時におけるＤＡＣアンプのデジタル加算信号が予め設定される閾値外となった数が指定した一定数を超えることをエラーと定義しＤＡＣアンプの評価を行うエラー検出回路とを備える。

本発明によれば、スループットの維持を図りつつＤＡＣアンプが異常（故障）として検出される前にショットの変化を確実に検出していくことで、ＤＡＣアンプの異常（故障）を事前に予測可能とするＤＡＣアンプの評価方法及び荷電粒子ビーム描画装置を提供することができる。

本発明の実施の形態における荷電粒子ビーム描画装置の全体構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態におけるＤＡＣアンプテスト部の内部構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態におけるＤＡＣアンプの評価の流れを示すフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態におけるＤＡＣアンプの評価方法を説明する際に使用する波形図である。 本発明の実施の形態において、整定時間と設定される整定待ち時間との関係を示すグラフである。 本発明の実施の形態において、整定時間と設定される整定待ち時間との別の関係を示すグラフである。 本発明の実施の形態における経過時間と検出されるエラー数との関係を示すグラフである。 本発明の第２の実施の形態におけるＤＡＣアンプの評価方法を説明する際に使用する波形図及びグラフである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態における荷電粒子ビーム描画装置１の全体構成を示すブロック図である。なお、以下の実施の形態においては、荷電粒子ビームの一例として電子ビームを用いた構成について説明する。但し、荷電粒子ビームは電子ビームに限られるものではなく、イオンビーム等の荷電粒子を用いたビームであっても良い。

荷電粒子ビーム描画装置１は、試料に所定のパターンを描画する装置であり、特に可変成形型の描画装置の一例である。図１に示すように、荷電粒子ビーム描画装置１は、大きく描画部２と制御部３を備えている。描画部２は、電子鏡筒４と描画室６を備えている。電子鏡筒４内には、電子銃４１と、この電子銃４１から照射される電子ビームの光路に沿って、照明レンズ４２と、ブランキング偏向器４３と、ブランキングアパーチャ４４と、第１の成形アパーチャ４５と、投影レンズ４６と、成形偏向器４７と、第２の成形アパーチャ４８と、対物レンズ４９と、位置偏向器５０とが順に配置されている。

描画室６の中には、ＸＹステージ６１が配置される。ＸＹステージ６１上には、描画時には描画対象となるマスク等の試料が配置されることになるが、ここでは図示を省略している。ＸＹステージ６１上には、試料が配置される位置とは異なる位置にファラデーカップ６２が配置される。

ブランキング偏向器４３は、例えば、２極、或いは、４極等の複数の電極によって構成される。また、成形偏向器４７、位置偏向器５０は、例えば、４極、或いは、８極等の複数の電極によって構成される。図１では、成形偏向器４７、位置偏向器５０、それぞれの偏向器ごとに１つのＤＡＣアンプしか記載していないが、各電極にそれぞれ少なくとも１つのＤＡＣアンプが接続される。なお、ＤＡＣアンプにいう「ＤＡＣ」は、「Ｄｉｇｉｔａｌ ｔｏ Ａｎａｌｏｇ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ」の頭文字である。

制御部３は、制御計算機３１と、偏向制御回路３２と、ブランキングアンプ３３と、偏向アンプ（ＤＡＣアンプ）３４，３５と、検出器３６と、メモリ３７と、磁気ディスク装置等の記憶装置３８と、及び荷電粒子ビーム描画装置１と外部とを接続するための外部インターフェイス（Ｉ／Ｆ）回路３９とを備えている。制御計算機３１、偏向制御回路３２、検出器３６、メモリ３７、記憶装置３８、及び外部Ｉ／Ｆ回路３９は、図示しないバスを介して互いに接続されている。また、偏向制御回路３２、ブランキングアンプ３３、ＤＡＣアンプ３４，３５は、図示しないバスを介して互いに接続されている。

ブランキングアンプ３３は、ブランキング偏向器４３に接続される。また、ＤＡＣアンプ３４は、成形偏向器４７に接続される。ＤＡＣアンプ３５は、位置偏向器５０に接続される。ブランキングアンプ３３、ＤＡＣアンプ３４，３５に対しては、偏向制御回路３２から、それぞれ独立した制御用のデジタル信号が出力される。デジタル信号が入力されたブランキングアンプ３３、ＤＡＣアンプ３４，３５は、それぞれのデジタル信号をアナログ電圧信号に変換し、増幅させて偏向電圧として接続された各偏向器に出力する。このようにして、各偏向器には、それぞれ接続されるＤＡＣアンプから偏向電圧が印加される。かかる偏向電圧によって電子ビームが偏向させられる。

なお、荷電粒子ビーム描画装置１には、上述したように電子ビームを取り囲むように成形偏向器４７、位置偏向器５０が４極、或いは、８極設けられており、電子ビームを挟んで各々一対（４極の場合は２対、８極の場合は４対）配置されている。そして成形偏向器４７、位置偏向器５０ごとにそれぞれＤＡＣアンプが接続されている。但し、図１には成形偏向器４７、位置偏向器５０に接続されているＤＡＣアンプそれぞれ１つずつのみを示
し、その他のＤＡＣアンプを示していない。

検出器３６は、ファラデーカップ６２と制御計算機３１とに接続し、ファラデーカップ６２の動きを検出している。

制御計算機３１内には、データ処理部３１ａと、設定部３１ｂと、演算部３１ｃと、判定部３１ｄの各部が設けられている。データ処理部３１ａと、設定部３１ｂと、演算部３１ｃと、判定部３１ｄは、プログラムといったソフトウェアで構成されても良く、ハードウェアで構成されても良い。また、ソフトウェアとハードウェアとの組み合わせで構成されても良い。データ処理部３１ａと、設定部３１ｂと、演算部３１ｃと、判定部３１ｄとが、上述したようにソフトウェアを含んで構成される場合、制御計算機３１に入力される入力データ、或いは、演算された結果は、都度メモリ３７に記憶される。

なお、図１に示す本発明の実施の形態における荷電粒子ビーム描画装置１には、本発明の実施の形態を説明する上で必要な構成のみを示している。従って、その他の構成、例えば、各レンズを制御する制御回路等が付加されていても良い。また、ここでは電子ビームの位置偏向に１段の偏向器を用いるが、これに限られるものではなく、例えば、主副２段の多段偏向器によって位置偏向を行うようにされていても良い。

荷電粒子ビーム描画装置１は、以下のように動作して対象へ描画を行う。電子銃４１（放出部）から放出された電子ビームＢは、ブランキング偏向器４３内を通過する際、ブランキング偏向器４３によってＯＮの状態にされている場合に電子ビームＢがブランキングアパーチャ４４を通過するように制御される。一方、ＯＦＦの状態では、電子ビームＢ全体がブランキングアパーチャ４４で遮蔽されるように偏向される（図１において破線で示している）。ブランキングアンプ３３からの偏向電圧がＯＦＦからＯＮとなり、その後再度ＯＦＦになるまでにブランキングアパーチャ４４を通過した電子ビームＢが１回の電子ビームのショットとなる。

かかる電子ビームＢがブランキングアパーチャ４４を通過する状態、ブランキングアパーチャ４４によって遮蔽される状態を交互に生成する偏向電圧がブランキングアンプ３３から出力される。そしてブランキング偏向器４３は、ブランキングアンプ３３から出力された偏向電圧によって、通過する電子ビームＢの向きを制御して、電子ビームＢがブランキングアパーチャ４４を通過する状態、ブランキングアパーチャ４４によって遮蔽される状態を交互に生成する。

以上のようにブランキング偏向器４３とブランキングアパーチャ４４とを通過することによって生成された各ショットの電子ビームＢは、照明レンズ４２により矩形、例えば、長方形の孔を持つ第１の成形アパーチャ４５全体を照明する。ここで電子ビームＢをまず矩形、例えば長方形に成形する。そして、第１の成形アパーチャ４５を通過した第１のアパーチャ像の電子ビームＢは、投影レンズ４６により第２の成形アパーチャ４８上に投影される。第１の成形アパーチャ４５を通過した電子ビームＢの向きを制御するための偏向電圧がＤＡＣアンプ３４から印加された成形偏向器４７によって、かかる第２の成形アパーチャ４８上での第１のアパーチャ像は偏向制御され、ビーム形状と寸法を変化させることができる。

第２の成形アパーチャ４８を通過した電子ビームＢの照射位置を制御するための偏向電圧がＤＡＣアンプ３５から位置偏向器５０に対して出力される。第２の成形アパーチャ４８を通過し第２のアパーチャ像とされた電子ビームＢは、対物レンズ４９により焦点を合わせられ、連続的に移動するＸＹステージ６１に配置された試料の所望する位置に照射される。

ＤＡＣアンプ３４から成形偏向器４７に印加される偏向電圧、ＤＡＣアンプ３５から位置偏向器５０に印加される偏向電圧は、別途ＤＡＣアンプテスト部７にも出力される。ＤＡＣアンプテスト部７は、ＤＡＣアンプ３４，３５の性能の評価を行う。

図２は、本発明の実施の形態におけるＤＡＣアンプテスト部７の内部構成を示すブロック図である。ＤＡＣアンプテスト部７は、加算回路７１と、ディジタイザ回路７２と、コントローラ７３と、エラー検出回路７４とから構成される。なお、ＤＡＣアンプテスト部７を構成する各部の働きについては、後述するＤＡＣアンプの評価の流れにおいて適宜説明する。

図３は、本発明の実施の形態におけるＤＡＣアンプの評価の流れを示すフローチャートである。ＤＡＣアンプ３４，３５の性能の評価は、例えば、荷電粒子ビーム描画装置１が起動し最初のマスクへの描画処理の前に行われる荷電粒子ビーム描画装置１の各部の検査工程において行われる。

まず、検査回路がＯＮされる（ＳＴ１）。ここで「検査回路」とは、荷電粒子ビーム描画装置１に組み込まれている複数のＤＡＣアンプ（本発明の実施の形態においては、ＤＡＣアンプ３４，３５）の検査処理全般を意味している。本発明の実施の形態においては、検査（テスト）を行う際にテスト用のマスクへ実際に描画を行うことが行われるが、その際にＤＡＣアンプ３４，３５から成形偏向器４７、あるいは、位置偏向器５０へアナログ電圧信号が出力される。検査工程では、このアナログ電圧信号を描画部２だけではなく、ＤＡＣアンプテスト部７へも出力し、エラー検出回路７４にてエラーの発生を確実に捉えてエラーの有無を判断することでＤＡＣアンプ３４，３５の異常（故障）予測を行うものである。

次にテスト用描画データがセットされる（ＳＴ２）。テストはマスクがセットされず空の状態で行われる。このテスト用描画データは、例えば、メモリ３７、或いは、記憶装置３８に格納されていても良い。マスクへの描画処理を行う際は、例えば、各ＤＡＣアンプに対して「ＤＡＣアンプの出力値」、「電子ビームの照射時間」、「ＤＡＣアンプの整定時間」、「電子ビーム照射のための整定待ち時間」といったデータが入力される。

ここで、電子ビームＢは上述したようにＤＡＣアンプ３４，３５から出力されるアナログ電圧信号によって偏向電圧が成形偏向器４７、位置偏向器５０に印加されることで移動する。但し、電子ビームＢを安定的に移動させるための偏向電圧の印加は瞬時に行うことができず、ある程度の時間を必要とする。また、偏向電圧は安定的に印加されなければ、電子ビームＢは所望の移動を行うことができず、マスク上においてパターンエラーとなってしまう。「ＤＡＣアンプの整定時間」とは、このＤＡＣアンプが立ち上がりから偏向電圧を印加することができる程度に安定的になるまでの時間をいう。

また、上述したように、マスクへの電子ビームＢの照射は、ＤＡＣアンプが安定している間に行われる。従って、ＤＡＣアンプの整定時間が経過すると同時に電子ビームを照射することも考えられるが、通常は安全をみて整定時間経過と同時に電子ビームを照射することはせず、整定時間経過後、さらにある程度の時間が経過した後に電子ビームを照射することとしている。このように整定時間開始から実際に電子ビームを照射するまでの時間が「電子ビーム照射のための整定待ち時間」である。本発明の実施の形態においては、この「電子ビーム照射のための整定待ち時間」の設定に特徴がある。

図４は、本発明の第１の実施の形態におけるＤＡＣアンプの評価方法を説明する際に使用する波形図である。図４に示す波形図では、横軸に時間が示される。波形は、一番上に
成形偏向器４７に偏向電圧を印加するＤＡＣアンプ３４、及び、位置偏向器５０に偏向電圧を印加するＤＡＣアンプ３５から出力されるアナログ電圧信号の波形が示されている。なお、図３においては、ＤＡＣアンプ３４を「ＳＨＰ」と、ＤＡＣアンプ３５を「ＳＵＢ」と省略して表わしている。一方、それぞれのアンプの対極にあるアンプから出力されるアナログ電圧信号の波形が「対極アンプ」と記載される部分に示されている。

対極アンプの波形の下には、ブランキング信号のＯＮ、ＯＦＦが示されている。上述したように、ブランキングアンプ３３からブランキング偏向器４３へ出力された偏向電圧によって、電子鏡筒４内を通過する電子ビームＢの向きが制御される。ブランキング信号がＯＮとなるときに電子ビームＢがブランキングアパーチャ４４を通過する状態になる。このとき、マスクに電子ビームＢが照射される。一方、ブランキング信号がＯＦＦとなるときには電子ビームＢはブランキングアパーチャ４４によって遮蔽される状態となる。

また、このブランキング信号のＯＮ、ＯＦＦを示す矩形波の中央に「ＳＨＰ／ＳＵＢ」の波形が示す偏向電圧と「対極アンプ」の波形が示す偏向電圧とを加算した電圧値を示すグラフが示されている。

ここでＤＡＣアンプから出力される波形を見ると、大まかに山谷で示される区間と直線で示される区間とに分かれる。このうち、山谷で示されている区間（符号Ａで示す区間）が上述した「ＤＡＣアンプの整定時間」である。一方、直線で示される区間（符号Ｂで示す区間）が、「電子ビームの照射可能な時間」である。換言すればこの区間は、電子ビームの照射可能な程度に各ＤＡＣアンプが安定した状態にあることを示している。

図４の波形図におけるブランキング信号のＯＮ、ＯＦＦを示す矩形波として、まず、破線で示されている波形が示されている。この破線で示される矩形波が、ＤＡＣアンプが正常に機能している場合の電子ビームの照射のＯＮ、ＯＦＦを示している。

「ＳＨＰ／ＳＵＢ」の波形と「対極アンプ」の波形とは逆相の関係にあることから、それぞれが印加する偏向電圧を加算すると概ね０Ｖとなる。一方、整定時間の間は両者の偏向電圧を加算しても電圧値は０Ｖとはならない。図４では、加算値を示すグラフでは略三角形でその値の変化が示されている。以下、説明の便宜上、このような値の変化を示す略三角形を「加算値（三角形）」と表わす。

ところで、上述したように、マスクへの描画処理に当たってパターンエラーが生ずることを避けるために電子ビームの照射可能な時間いっぱいに電子ビームを照射することはせず、電子ビームの照射可能な時間内において「電子ビームの照射時間」が設定される。図４の波形図で示せば、符号Ｃで示される「電子ビームの照射時間」は、ブランキング信号のＯＮ及びＯＦＦを表わす符号Ｂで示される「電子ビームの照射可能な時間」内に含まれている。そして、「ＤＡＣアンプの整定時間」からこの「電子ビームの照射時間」が開始されるまでの時間が、「電子ビーム照射のための整定待ち時間」となる（符号Ｄで示す区間）。すなわち、「電子ビーム照射のための整定待ち時間」は「ＤＡＣアンプの整定時間」よりも長く設定される。

図５は、本発明の実施の形態において、整定時間（ＤＡＣアンプの整定時間）と設定される整定待ち時間（電子ビーム照射のための整定待ち時間）との関係を示すグラフである。このグラフでは、横軸に「（電子ビームＢが移動する距離）移動量」が、縦軸に「時間」が示される。厳密に言えば当てはまらない場合もあるが、「ＤＡＣアンプの整定時間」は、通常電子ビームＢが移動する距離（移動量）Ｘに応じて概ね比例して長くなる（図５の実線参照）。従って、「電子ビーム照射のための整定待ち時間」も「ＤＡＣアンプの整定時間」に合わせて電子ビームＢが移動する距離（移動量）Ｘに応じて概ね比例して長く
なる（図５の点線参照）。また、「電子ビーム照射のための整定待ち時間」は「ＤＡＣアンプの整定時間」よりも長く設定されることから、「電子ビーム照射のための整定待ち時間」を示す点線は「ＤＡＣアンプの整定時間」を示す実線よりも上に示される。

上述したように、「電子ビーム照射のための整定待ち時間」が「ＤＡＣアンプの整定時間」よりも長く設定されていることは、ＤＡＣアンプが十分安定した後に電子ビームが照射されるということを示している。この状態がＤＡＣアンプが正常な状態である。一方、「電子ビーム照射のための整定待ち時間」を短くしていってついには「ＤＡＣアンプの整定時間」よりも短く設定される状態では、電子ビームはブランキング信号がＯＮになると照射されるので、この照射がＤＡＣアンプの整定時間内に行われることになる。すると、ＤＡＣアンプは立ち上がり後十分に安定的となるまでの間、すなわち、不安定な状態下にて電子ビームが照射されることになる。

このことをあるＤＡＣアンプとこのアンプの対極にあるアンプからそれぞれ印加される偏向電圧の出力値の面から説明すると、ＤＡＣアンプが十分安定した状態で電子ビームが照射されるという場合は、両ＤＡＣアンプは互いに逆相となる信号が出力されるので、両ＤＡＣアンプからそれぞれ印加される偏向電圧の出力値を加算すると０Ｖとなる。一方、「電子ビーム照射のための整定待ち時間」が「ＤＡＣアンプの整定時間」よりも短く設定される状態では、両ＤＡＣアンプからそれぞれ印加される偏向電圧の出力値を加算しても０Ｖとはならない。

本発明の実施の形態では、電子ビームが照射される際の対極にあるＤＡＣアンプの偏向電圧の出力値の加算値について、これまでのように０Ｖになるか否かではなく、あえて０Ｖとはならない状態に着目してＤＡＣアンプの故障予測を行うものである。具体的には、電子ビームが照射される際の対極にあるＤＡＣアンプの偏向電圧の出力値の加算値が０Ｖにならない領域で予め設定した閾値を超える状態を「エラー」と定義し、エラー検出回路７４にて検出する。

実際にどのように「電子ビーム照射のための整定待ち時間」が「ＤＡＣアンプの整定時間」よりも短く設定される状態とするかについては、例えば、その一例が図５に示されている。図５の一点鎖線で示される線が「電子ビーム照射のための整定待ち時間」を示す線である。すなわち、図５に示す設定例では、「電子ビーム照射のための整定待ち時間」を移動量Ｘに拘わらず一定に設定している。そのため、「電子ビーム照射のための整定待ち時間」を示す一点鎖線は、移動量Ｘの増加に合わせて右上がりに伸びていく「ＤＡＣアンプの整定時間」と図５に示す場合にはおよそ３０μｍの付近でのみ交わるように示されている。また図６には、別の設定例が示されている。

図６は、本発明の実施の形態において、整定時間（ＤＡＣアンプの整定時間）と設定される整定待ち時間（電子ビーム照射のための整定待ち時間）との別の関係を示すグラフである。この場合、「電子ビーム照射のための整定待ち時間」が移動量Ｘの全ての場合において「ＤＡＣアンプの整定時間」よりも短く設定される。従って図６の一点鎖線に示されるように、この場合の「電子ビーム照射のための整定待ち時間」は、「ＤＡＣアンプの整定時間」を示す実線の下に示されることになる。図６に示す場合には、「電子ビーム照射のための整定待ち時間」を表わす一点鎖線と「ＤＡＣアンプの整定時間」を示す実線とは交わることはない。

なお、「電子ビーム照射のための整定待ち時間」をどのように設定するかは任意である。従って、図５、或いは、図６に示す「電子ビーム照射のための整定待ち時間」を表わす一点鎖線と「ＤＡＣアンプの整定時間」を表わす実線との交点や互いの間の間隔については、設定される「電子ビーム照射のための整定待ち時間」によって異なる。

実際に「電子ビーム照射のための整定待ち時間」を設定する場合には、「ＤＡＣアンプの整定時間」との関係を考慮する必要がある。例えば、図５に示すような両者の関係がある場合、領域Ｘで示される部分、すなわち、「電子ビーム照射のための整定待ち時間」が「ＤＡＣアンプの整定時間」よりも十分に長い時間となる領域においては、恐らくほとんどエラーとして検出されることはない。これは、いわば正常な状態に該当するからである。従って、「電子ビーム照射のための整定待ち時間」を例えば、１００ｎｓｅｃ辺りに設定してしまうと、上述したようなエラー検出を基にＤＡＣアンプの性能を評価するという観点からは不適切な設定となってしまう。

一方、領域Ｙで示される部分、すなわち、「電子ビーム照射のための整定待ち時間」が「ＤＡＣアンプの整定時間」よりも明確に短い時間となる領域においては、反対にほとんどの電子ビームの照射がエラーとして検出されてしまうことになる。これはＤＡＣアンプが十分に安定しない状態で電子ビームを照射するからである。従って、「電子ビーム照射のための整定待ち時間」を例えば、２００ｎｓｅｃ辺りに設定してしまうと、上述したようなエラー検出を基にＤＡＣアンプの性能を評価するという観点からは不適切な設定となってしまう。

従って、「ＤＡＣアンプの整定時間」との関係で領域Ｘや領域Ｙが大きく現われてしまうような状態に「電子ビーム照射のための整定待ち時間」を設定することは不適切である。そこで、例えば、図５の領域Ｚ示すように、「ＤＡＣアンプの整定時間」の略中央付近において交わるように「電子ビーム照射のための整定待ち時間」の一定時間として設定することで、エラーが全く現われない、或いは、エラーしか現われないといった検出状態を回避することができる。このような場合、領域Ｚで示される部分においては、例えば、同じ移動量Ｘであっても、エラー検出回路７４にてエラーとして検出される場合と検出されない場合とが考えられ、ＤＡＣアンプの評価を行う点で適していると考えられる。

「電子ビーム照射のための整定待ち時間」を「ＤＡＣアンプの整定時間」よりも短く設定することを図４に示す波形図にて示すと、次のようになる。すなわち、「電子ビーム照射のための整定待ち時間」を示す符号Ｄで示される区間（時間）を「ＤＡＣアンプの整定時間」を示す符号Ａで示される区間（時間）よりも短く設定する。その状態を示したのが、実線で示す矩形図である。実線で示す矩形図は、破線で示す矩形図から矢印Ｅに示す方向に移動しているように示されている。矢印Ｄの長さから矢印Ｅの長さを引いた矢印Ｆの長さが「ＤＡＣアンプの整定時間」よりも短く設定された「電子ビーム照射のための整定待ち時間」となる。

以上、「電子ビーム照射のための整定待ち時間」の設定について説明した。図３に示すフローチャートに戻ると、テスト用描画データがセットされた（ＳＴ２）後、当該テスト用描画データを用いてテスト用マスクに対して描画が開始される（ＳＴ３）。テスト用マスクへの電子ビームＢの照射（ショット）の数は任意に設定することができるが、例えば、各移動量Ｘごとに１万回といったショット数を設定することができる。

テスト用マスクに対して描画が行われるに並行して、ＤＡＣアンプ３４，３５から出力されるアナログ電圧信号がＤＡＣアンプテスト部７に入力される。なお、ＤＡＣアンプ３４，３５とＤＡＣアンプテスト部７との間に、ＤＡＣアンプ３４，３５において生ずる雑音及び干渉を最小限にリファインする、例えば、モニター回路を挿入しても良い。このモニター回路を設けることで、ＤＡＣアンプテスト部７に入力されるアナログ電圧信号がクリアになりより精度良くエラーを検出することが可能となる。

ＤＡＣアンプ３４，３５それぞれからＤＡＣアンプテスト部７に入力されるアナログ電
圧信号は、加算回路７１において加算される。加算回路７１による加算結果は、ディジタイザ回路７２に入力され、コントローラ７３と協力してアナログ電圧信号である加算結果（加算信号）をディジタル化（以下、このような信号を「ディジタル加算信号」と表わす）する。ディジタル加算信号は、エラー検出回路７４に入力され、エラー検出回路７４において入力された当該ディジタル加算信号が予め設定される閾値を超えたエラーとして検出されるか否か判断される（ＳＴ５）。

ここでのエラーは上述したように「電子ビームが照射される際の対極にあるＤＡＣアンプの偏向電圧の出力値の加算値が０Ｖにならない領域で予め設定した閾値を超える状態」を意味する。エラーが検出されない場合には（ＳＴ５のＮＯ）、検査工程は終了し（検査回路ＯＦＦ（ＳＴ６））、製造工程としてのマスクへの描画処理へと移行する。

一方、エラーが検出された場合には（ＳＴ５のＹＥＳ）、当該検出を１回としてエラーの数を記録する（ＳＴ７）。このエラーの記録は、メモリ３７、或いは記憶装置３８のいずれに記憶されても良い。さらにエラー検出回路７４は、エラーを記録した場合には、さらにエラーの検出数が増加の傾向にあるか否かを判断する（ＳＴ８）。この判断に当たっては、例えば、前回検査工程にて検出されたエラーの数と比較しても良く、或いは、前回までの検査工程で検出されたエラーの平均値と比較しても良く、今回検出されたエラーの数がこれまでの検査工程で検出されたエラーに対してどのような意味を持つのか判断する。

図７は、本発明の実施の形態における経過時間と検出されるエラー数との関係を示すグラフである。このグラフでは、横軸に「経過時間」が、縦軸に「検出数」が示される。グラフの設定次第ではあるが、例えば、横軸は月単位、年単位であり、縦軸は１００個、１０００個の単位で示されるものと考えられる。また、ここでの「検出数」は、全ての移動量をまとめた場合に検出されるエラーの数であっても、或いは、移動量ごとに把握されるエラーの数であっても良い。

なお、図７に示すグラフは、例えば、エラー検出回路７４が作成しても、或いは、エラー検出回路７４から制御計算機３１へと作成指示が出され、制御計算機３１内の、例えば、データ処理部３１ａ、演算部３１ｃ等で作成されても良い。

また、検出数がある数に達した場合、その領域を例えば、「ワーニング領域」として設定し、さらにはこの「ワーニング領域」を超えて検出数が増加した場合には、例えば「エラー領域」として設定しておくことも可能である。図７のグラフにおいては、当該領域に含まれる検出数を白丸で示している。

図３に示すフローチャートでは、エラーの検出数が増加の傾向にあるか否かが判断された結果、増加傾向になければ（ＳＴ８のＮＯ）、そのまま検査工程は終了となるが（ＳＴ６）、エラーの検出数が増加傾向にあると判断されると（ＳＴ８のＹＥＳ）、まず当該検出数がエラーレベルに到達しているか否かが判断される（ＳＴ９）。この状態が、検出数が既にパターンエラーが発生してしまう蓋然性が高い警告レベルに達した場合に該当し、例えば、図７に示すエラー領域に検出数が含まれる状態である。エラー検出回路７４によってこのように判断された場合には（ＳＴ９のＹＥＳ）、荷電粒子ビーム描画装置１を停止し、高い検出数を示すＤＡＣアンプを交換するよう促す（ＳＴ１０）。

次に、検出数がエラーレベルではない場合（ＳＴ９のＮＯ）、検出数がワーニングレベルにあるか否かが判断される（ＳＴ１１）。このワーニングレベルとは、検出数が例えば、図７のグラフにいうワーニング領域に含まれる場合である。もし検出数がワーニングレベルに達している場合には（ＳＴ１１のＹＥＳ）、荷電粒子ビーム描画装置１のユーザに
通報する（ＳＴ１２）。通報を受けたユーザは、例えば、該当するＤＡＣアンプの交換をスケジューリングするといった対応を取る。但し、この状態では上述したエラーレベルにまでは達していないので、荷電粒子ビーム描画装置１を停止させるまでには至らない。このような状態で直接ユーザに危険性を通報することで実際にＤＡＣアンプの故障によって荷電粒子ビーム描画装置１が停止してしまうことを回避することが可能となる。

このようにエラー検出数増加の動きに気をつけることで実際にＤＡＣアンプが故障して荷電粒子ビーム描画装置１が使用不可能な状態となる前に故障を予測することが可能となる。特に、エラーレベルとワーニングレベルとの２段階の危険性のレベルを設けることで、ＤＡＣアンプの故障によって突然荷電粒子ビーム描画装置１が使用不可となることを避けることができる。

なお、本発明の実施の形態においては、危険性のレベルをワーニングレベル及びエラーレベルと２段階設けているが、この危険性のレベルをどのように設定するかは任意に設定することができる。また、本発明の実施の形態においては、エラーレベルに該当するか否かを判断した後にワーニングレベルに該当するか否かを判断する順番で処理しているが、これらレベルの判断の順番を入れ替えて、まず検出数がワーニングレベル以上、かつエラーレベル以下であるか否かを判断した後、検出数がエラーレベル以上であるか否かを判断するように処理しても良い。

以上説明した通り、意図的に「電子ビーム照射のための整定待ち時間」の設定を短くしエラーが検出されやすいようにして検査を行い、スループットの維持を図りつつＤＡＣアンプが異常（故障）として検出される前にショットの変化を確実に検出していくことで、ＤＡＣアンプの異常（故障）を事前に予測可能とするＤＡＣアンプの評価方法及び荷電粒子ビーム描画装置を提供することができる。

（第２の実施の形態）
次に本発明における第２の実施の形態について説明する。なお、第２の実施の形態において、上述の第１の実施の形態において説明した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、同一の構成要素の説明は重複するので省略する。

上記第１の実施の形態においては「電子ビーム照射のための整定待ち時間」の設定を短くしエラーが検出されやすいようにして検査を行い、スループットの維持を図りつつＤＡＣアンプが異常として検出される前にショットの変化を確実に検出していく検査方法を説明した。当該検査方法は、さらに荷電粒子ビーム描画装置１に備えられる各機器の故障箇所の推定に利用することが可能である。

図８は、本発明の第２の実施の形態におけるＤＡＣアンプの評価方法を説明する際に使用する波形図及びグラフである。図８に示す波形のうち、ＤＡＣアンプ３４，３５からのアナログ電圧信号の出力波形を示す「ＳＨＰ／ＳＵＢ」の波形において、円にて囲む領域に示される波形は第１の実施の形態における図４に示す波形図には現われていない成分である。この成分は、具体的には、ＤＡＣアンプ等を接続するコネクタ等の反射成分であると考えられる。

第１の実施の形態で説明したように、「電子ビーム照射のための整定待ち時間」の設定を短くしエラーが検出されやすいようにして検査を行っていくと、図８の右側に示すグラフのように、縦軸に「（エラーの）検出数」を、横軸に「電子ビーム照射のための整定待ち時間」を取り、整定待ち時間は右側に行くに従って短く設定されるとする。電子ビーム照射のための整定待ち時間が短く設定されるに従って、図８に示す波形図に符号Ｆの矢印で示されるようにショット時間は少しずつ左側に移動する。すると、図８のグラフに示す
反射成分に当たる部分ではエラーの検出数が増加する。そして、一旦検出数が安定するものの、さらに「ＤＡＣアンプの整定時間」に掛かるため再度検出数が増加する。

このようなグラフが得られた場合、ＤＡＣアンプ等を接続するコネクタ等の反射成分が発生しているとの推測が成り立ち、このことから、異常（故障）箇所の推定が可能となる。

また、この他に例えば、特に図面を使用して説明することはしないが、電子ビームＢの振り幅（移動量）を複数設定し、それぞれの移動量において検出されるエラーの数が同様となるように電子ビーム照射のための整定待ち時間を設定する。このような設定下において、移動量が大きくなるほどエラーの検出数が増加する場合には、ＤＡＣアンプのオープンループゲインが悪化しているとの推測が成り立ちうる。

以上説明したように、意図的に「電子ビーム照射のための整定待ち時間」の設定を短くしエラーが検出されやすいようにして検査を行い、スループットの維持を図りつつＤＡＣアンプが異常（故障）として検出される前にショットの変化を確実に検出していくことで、ＤＡＣアンプの異常（故障）を事前に予測可能とするだけではなく、その異常（故障）箇所までも事前に予測可能とすることができるＤＡＣアンプの評価方法及び荷電粒子ビーム描画装置を提供することができる。

本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図していない。この実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１ 荷電粒子ビーム描画装置
２ 描画部
４ 電子鏡筒
７ ＤＡＣアンプテスト部
３２ 偏向制御部
３３ ブランキングアンプ
３４ ＤＡＣアンプ
３５ ＤＡＣアンプ
７１ 加算回路
７２ ディジタイザ回路
７３ コントローラ
７４ エラー検出回路
Ａ ＤＡＣアンプの整定時間
Ｂ 電子ビームの照射可能な時間
Ｃ 電子ビームの照射時間
Ｄ 電子ビーム照射のための整定待ち時間

Claims (2)

1. 複数の対向電極から構成される偏向器の各々の電極に接続されるＤＡＣアンプから出力されるアナログ電圧信号を受信し、少なくとも１対の前記対向電極のアナログ電圧信号をそれぞれ加算するステップと、
   加算の結果生成される加算信号をデジタル加算信号に変換するステップと、
   前記デジタル加算信号を基にエラーを検出するステップと、を備え、
   前記エラー検出ステップでは、電子ビーム照射の整定待ち時間を、前記電子ビーム照射の移動量に合わせて可変に設定される前記ＤＡＣアンプの整定時間の時間幅の略中央付近の１つに設定することで荷電粒子ビームのショット時における前記ＤＡＣアンプの前記デジタル加算信号が予め設定される閾値外となった数が指定した一定数を超えることをエラーと定義することを特徴とするＤＡＣアンプの評価方法。
2. 荷電粒子ビームの光路に沿って配置される複数の対向電極から構成される偏向器の各々の電極に接続され電圧を印加するＤＡＣアンプと、
   前記ＤＡＣアンプから出力されるアナログ電圧信号を基に前記ＤＡＣアンプの評価を行うＤＡＣアンプテスト部と、を備え、
   前記ＤＡＣアンプテスト部は、
   前記ＤＡＣアンプから出力される前記アナログ電圧信号を受信し、少なくとも１対の対向電極の前記アナログ電圧信号をそれぞれ加算する加算回路と、
   前記加算回路によって生成される加算信号をデジタル加算信号に変換するディジタイザ回路と、
   前記デジタル加算信号を基に電子ビーム照射の整定待ち時間を、前記電子ビーム照射の移動量に合わせて可変に設定される前記ＤＡＣアンプの整定時間の時間幅の略中央付近の１つに設定することで荷電粒子ビームのショット時における前記ＤＡＣアンプの前記デジタル加算信号が予め設定される閾値外となった数が指定した一定数を超えることをエラーと定義し前記ＤＡＣアンプの評価を行うエラー検出回路と、
   を備えることを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。

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