JPH07118440B2

JPH07118440B2 - 電子ビ−ム描画装置

Info

Publication number: JPH07118440B2
Application number: JP16170986A
Authority: JP
Inventors: 勝爾田中
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 1986-07-09
Filing date: 1986-07-09
Publication date: 1995-12-18
Anticipated expiration: 2010-12-18
Also published as: JPS6317523A; US4996434A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、電子ビームをブランキング制御して試料上に
所定パターンを描画する電子ビーム描画装置に係り、描
画作業のための主要機能を利用して検査作業をできるよ
うした新規な電子ビーム描画装置に関する。

〔背景技術とその問題点〕

LSI等の半導体集積回路を大量生産する方法としてウェ
ハ上に回路パターンを光学的に転写するいわゆる光学的
転写方法が知られ、これを実施するためにフォトマスク
やレチクル（以下、両者を併せてマスクという。）が利
用されている。

かかるマスクの製造装置の１つとして、微細なパターン
を迅速かつ高精度で描画できる特徴を有する電子ビーム
走査型描画装置が広く普及している。一方、マスクの品
質がLSI等の品質を決定することになるから、マスク製
造装置が上記電子ビーム走査型描画装置であるか否かに
かかららず描画されたマスク上のパターンを検査してい
る。

ここに、従来の電子ビーム走査型描画装置は、電子銃か
ら射出されたビームをブランキング制御するとともに偏
向制御して感光剤塗布ガラス板等である試料上に入力さ
れたソースデータに基づく所定のパターンを描画できる
よう構成されていた。

一方、描画された試料を現像、エッチング等処理して形
成されたマスクを検査するための従来の検査装置として
は、ダイ比較方式検査装置、データベース比較方式検査
装置あるいは走査方式電子顕微鏡が一般的に利用されて
いた。

しかしながら、上記従来の電子ビーム走査型描画装置お
よび検査装置によってマスクを製造していたのでは以下
のような問題点があった。

ダイ比較方式検査装置は、マスク上で隣接するダイ
のパターンを２つの光学系で同時に撮像しつつ、そのビ
デオ信号を比較して不一致部分をもって欠陥と判定する
ものであるから、共通的欠陥は検出できないという致命
的欠点がある。データベース比較方式検査装置は光学的
に撮像したマスクパターンと当該設計データとを光学的
に比較するものであるから比較形態により精度が異なる
という欠点がある。さらに両者とも光学的に撮像する方
式なのでレンズ等製作上の問題を含む光学的限界（波
長、焦点深度等）のために最小検出可能な欠陥サイズは
前者の場合には0.2μｍ程度、後者の場合には0.3μｍ程
度が限界であった。

さらに、走査型電子顕微鏡を応用した検査装置が提案さ
れているが、この型は経済的負担が過大となるという問
題があった。

このように、従来の検査装置では、ますます高精度
化する描画装置の0.1μｍ以下の描画パターンを検査で
きないという欠点を有する他、検査装置は描画装置と別
個独立のものとされていたからマスク製造全体を考える
ときには極めて生産能率の悪いものとなっていた。当然
に設備経済増大、設置スペース拡大という問題も有して
いた。

同様に、検査装置は描画装置と別個の構成とされて
いたから、装置固有のマシンデータが異なればソースデ
ータまたは中間フォーマットデータからマシンデータに
変換する手順、方式が相違することになるのでそのデー
タ準備作業時間が長大となるばかりかデータ誤認を生じ
させ精度保障に困難性をもたらせるという問題があっ
た。

しかも、各装置に適合させてマスクを取り付けるという
一見単純な作業がその微細パターンの位置合せを必須と
することから相当熟練を要し、この点からも精度上、経
済上、運用上の問題を含んでいた。

〔発明の目的〕

本発明は、描画作業用の機能を有効利用して迅速かつ高
精度の検査をできるようした電子ビーム描画装置を提供
することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段および作用〕

本発明は、上記従来の問題点が描画装置と検査装置とが
別個独立の構成とされていることに起因していたと着目
し、全体製造工程をもってマスクの高品質が保障できる
という基本原則に則り、描画作業と検査作業とを選択的
に行なえるよう構成し従来問題点を除去しようとするも
のである。

すなわち、本発明は、試料に代えて取り付けられたマス
クからの反射電子を検出してマスク上のパターンを撮像
する像検出手段と、この像検出手段の出力から前記設計
データに基づく設計パターンデータに対応させた撮像パ
ターンデータを創成するための撮像パターンデータ発生
手段と、該設計パターンデータと撮像パターンデータと
を比較して該マスクのパターンの欠陥を検出する比較検
査手段とを有し、検査方向と直交する方向に前記電子ビ
ームを掃引して走査しながら前記マスクの検査を行える
ようにされ、かつ、前記比較検査手段には、前記マスク
上に設定された検査対象領域に対応する設計パターンデ
ータ、および、前記検査対象領域を検査方向に対して前
後にそれぞれシフトさせた各領域に対応する設計パター
ンデータからなる複数種類のデータを各々記憶する第１
記憶手段と、前記撮像パターンデータ発生手段で得たデ
ータのうち前記検査対象領域の撮像パターンデータ、お
よび、前記検査対象領域を検査方向に対して左右にそれ
ぞれシフトさせた各領域の撮像パターンデータからなる
複数種類のデータを各々記憶する第２記憶手段と、前記
第１記憶手段の各設計パターンデータおよび前記第２記
憶手段の各撮像パターンデータを総当たりで比較する比
較回路とが備えられていることを特徴とする。

従って、設計データに基づいてブランキング制御された
ビームを試料に照射して、この試料上に所定パターンを
描画できるとともに、描画された試料を装置から取り外
しエッチング等の所定処理を施して製作したマスクを再
び装置に取り付けて検査作業に切り換えて運転すれば、
描画作業と同様にビームを走査しつつ、比較検査手段が
像検出手段からの検出反射電子に基づいた撮像パターン
データ発生手段からの撮像パターンデータと前記設計デ
ータに基づく設計パターンデータとを比較してマスクに
描画されたパターンの欠陥を検出することができる。

また、第１記憶手段に記憶された検査対象領域の設計パ
ターンデータ、この検査対象領域よりも例えば１ピクセ
ルだけ前にシフトした領域の設計パターンデータ、およ
び、前記検査対象領域よりも例えば１ピクセルだけ後に
シフトした領域の設計パターンデータと、第２記憶手段
に記憶された検査対象領域の撮像パターンデータ、この
検査対象領域よりも例えば１ピクセルだけ左にシフトし
た領域の撮像パターンデータ、および、前記検査対象領
域よりも例えば１ピクセルだけ右にシフトした領域の撮
像パターンデータとを総当たりで比較すれば、マスクの
取付位置の誤差により、前後左右の何れかの方向に例え
ば１ピクセルだけずれていても、総当たりで比較したデ
ータのうち少なくとも一組は、対象領域が一致し、それ
らのデータ同士を照合することで検査が可能となり、前
記検査対象領域についてシフトした範囲内でマスクの取
付誤差が許容されるようになる。

これにより、高精度の検査が行えるようになるうえ、取
付誤差が許容されることにより、マスクの取付けが短時
間で行えるようになり、検査が全体的に迅速に行えるよ
うになる。

〔実施例〕

本発明に係る電子ビーム描画装置の実施例を図面を参照
しながら詳細に説明する。

（第１実施例）第１実施例は第１図ないし第10図に示され、電子ビーム
描画装置は、試料上に電子ビームを走査（スキャン）さ
せつつ描画および検査する装置本体200と、ソースデー
タである設計データを記憶する外部記憶手段40、ソース
データをマシンデータに変換するとともに装置本体200
を制御するための指令等を行うCPU50、CPU50と装置本体
200との具体的整合を行うインターフェースを形成する
ビット変換ユニット70等の各ユニット60,62,64,80,90,1
00とから構成されている制御部300と、に大別構成され
ている。

以下、構成要素を区々して説明する。

装置本体200は、上記インターフェースを介しCPU50で駆
動制御されるもので密封形態のフレーム１で形成された
真空室２内にテーブル駆動手段10、測長システム20およ
び電子光学系30を配設してなる。テーブル駆動手段10
は、描画または検査すべき試料５をＸおよびＹ軸方向に
移動するもので、Ｘレール11に摺動自在とされたＸテー
ブル12とこのＸテーブル12に配設されたＹレール15に摺
動自在とされたＹテーブル16を含み、Ｘテーブル12は室
外のＸモータ13によってＸ軸方向に、またＹテーブル16
は室外のＹモータ17によってＹ軸方向に移動されるよう
形成されている。従って、CPU50からの指令に基づき、
テーブル制御ユニット64を介し試料５はＸおよびＹ方向
に移動される。また、測長システム20は、Ｙテーブル16
上に固定されＸ反射ミラー23と、このＸ反射ミラー23に
向けてレーザ光を照射するための光源を含みＸ反射ミラ
ー23からの反射光を受けてこれと基準光とを干渉するこ
とによってＸテーブル12の移動変位ないし現在値を検出
するレーザ干渉計24とから形成されている。なお、Ｙ位
置検出についても同様である（図示省略）。さらに、電
子光学系30はフレーム１の上部に設けられた電子銃３か
ら射出された電子ビーム４を試料５上に所定のビーム径
をもって所定の位置に照射できるようビームコントロー
ルするための第１コンデンサレンズ31と第２コンデンサ
レンズ32と対物レンズ33とをこの順で上方から下方側に
配置させて形成されている。電子銃３は電子を放出する
カソードとビームを加速するアノードとからなる。ま
た、第１コンデンサレンズ31と第２コンデンサレンズ32
との間にはブランキング制御するためのブランキング電
極35およびアパーチャ36が設けられ、第２コンデンサレ
ンズ32と対物レンズ33との間にはビームをＸ軸方向に偏
向させるための偏向電極37が設けられている。

偏向電極37は印加する電圧を制御して試料５上に照射す
るビーム位置を移動させるものである。偏向電極37と対
峙するＹ軸方向用の偏向電極は図示省略している。

Ｙテーブル16の上方側に設けられた像検出手段である反
射電子検出器39は試料５からの反射電子を検出し撮像パ
ターンデータ発生手段を形成する校正ユニット90にその
情報を出力するためのものである。

なお、真空室２内を所定圧力に維持するための真空排気
制御手段および試料５の搬出入等のためのオートロード
制御手段は図示・説明を省略する。一方、制御部300の
外部記憶手段40は、設計データすなわちソースデータを
入力する磁気テープ装置41とこの磁気テープ装置41から
入力したソースデータを変換して装置本体200の固有的
データであるマシンデータをCPU50から読み出し描画ま
たは検査待ちデータとして記憶する磁気ディスク装置42
とから形成されている。

主メモリを含む、CPU50は、高速なDMAバス52とI/Oバス5
3とを介し外部記憶手段40とビット変換ユニット70等を
含むインターフェースと連結され、ソースデータをマシ
ンデータに変換するいわゆるデータ準備機能、制御・駆
動機能等を有し本装置を集中的に制御する。45はコンソ
ールで描画・検査モード切換等を行うためのものであ
る。

ここに、インターフェースは第１図に見られるように各
ユニット60,70,80,100,90,62,64とからなり、CPU50から
発せられるマクロ命令を解釈して装置本体200の各部10,
30等を制御するためのものである。従って、各ユニット
60,70等の他必要なデジタル回路、アナログ回路、ドラ
イバ等を含むものである。

さて、電子光学系調整ユニット60は、テーブル駆動手段
10、測長システム20、偏向制御ユニット80、反射電子量
を検出する反射電子検出器39、校正ユニット90等と協働
して電子光学系30の調整を行うものである。電子光学系
30の調整とは径路アライメント、ビーム電流、ビーム
径、ビーム非点（非点調整用コイルは図示省略）等調整
をいい、好適な描画、検査を行なえるようにするもので
ある。従って、描画等条件を変更したとき、あるいは経
時的変化等を補正するために一定時間間隔毎に自動的に
行う。具体的には、Ｙテーブル16に固定されたマーク19
からの反射電子量を反射電子検出器39で検出しつつ、第
１コンデンサレンズ等31,32,33を調整して行う。また、
ビーム偏向感度を求めるためにCPU50から偏向制御ユニ
ット80に所定の制御量を与えつつ、それによって実際に
ビームが移動した距離をマーク19、測長システム20等か
ら確認する。従って、電子光学系調整ユニット60は通常
の描画作業、検査作業中には原則として使用しない。

次に、ビット変換ユニット70は、磁気テープ装置41から
設計データ（CADデータ等）として入力されCPU50で幾何
学的圧縮データである中間フォーマットとするフォーマ
ット変換を介してマシンデータと改変されかつ磁気ディ
スク装置42にストアされているパターンデータ（マシン
データ）をブランキング制御するに適当なビットパター
ンデータに変換するもので、特に、本実施例では描画作
業とともに検査作業をも選択できるようパラレルな読出
しをも可能なよう形成されている。

すなわち、この実施例の電子ビーム描画装置では装置固
有のマシンデータを第３図（Ａ）に示す上辺および下辺
が平行な台形の図形表現方式と定めている。一方、ソー
スデータである設計データは、例えば同（Ｂ）に示す矩
形を、中心座標を（X,Y）としたときにθ,h,lとで規定
されている。そこで、設計データを一気にマシンデータ
と変換することは実用上至難であるから、一旦第３図
（Ｃ）に示すように格子（セル）で区画してソースデー
タである設計データを分割しその後に変換している。

具体的には、第３図（Ｃ）のセルCmnは第３図（Ａ）に
示した台形パターンにおいてΔX₁＝0,ΔX₂＝０と指定す
ることによってｈ×l₁としてマシンデータに変換され
る。なお、セルは1024×1024アドレスユニットである。

ここに、ビット変換ユニット70は、第２図に見られるよ
うにCPU50を介し磁気ディスク装置42から転送された１
セル分のデータを１ブロック単位として記憶するデータ
メモリ71と、このデータメモリ71に記憶された例えば、
第４図（Ａ）のパターンデータを読み出して同（Ｂ）に
示すビットパターンに変換するビットパターン発生器72
と、変換されたビットパターンを１セル分づつ記憶する
４つのパターンメモリ73（73a,73b,73c,73d）と、Ｙテ
ーブル16が移動して描画開始位置P_s（第８図参照）に達
したときにスキャン制御ユニット62から出力されるタイ
ミング信号を受けるとパターンメモリ73からその内容を
第４図（Ｂ）の矢印Ｘ方向に読み出してドライバ75を経
てブランキング電極35に２値化されたシリアルパターン
データであるブランキング信号を送出するための読出し
ユニット74とから形成されている。また、読出しユニッ
ト74は検査作業のためにCPU50からの検査モードコマン
ドがあるときには、後記比較検査ユニット100へパラレ
ルにデータを送出することもできるよう形成されてい
る。

偏向制御ユニット80は、第５図および第６図（Ａ）
（Ｂ）に示すようにCPU50から指令される偏向幅相当デ
ジタル信号をアナログ信号に変換する偏向用D/A変換器8
1と、変換された信号を積分し鋸刃状波形信号を発生さ
せる積分器83と、同様にCPU50の指令される偏向開始位
置相当デジタル信号をアナログ信号に変換する偏向開始
位置用D/A変換器82と、積分器83および偏向開始位置用D
/A変換器82の両アナログ信号を加算して偏向電極37へ偏
向制御信号を出力するための加算器85とを含み形成され
ている。なお、第１図に示される上記偏向電極37はＸ偏
向用であり、Ｙ偏向用の偏向電極を図示省略している
が、この偏向制御ユニット80は第５図に示した加算器85
等々の２系列を設け形成されている。

なお、偏向制御はスキャン（走査）制御と同期する必要
があるので、スキャン制御ユニット62から出力されるタ
イミング信号（第６図（Ａ）参照）によって同（Ｂ）に
示す如く第５図に見られるスイッチ84を短絡させて積分
器83をリセットするよう形成されている。

また、偏向制御ユニット80は、テーブル12,16移動時の
水平方向の蛇行や振動をリアルタイムで検出した測長シ
ステム20からの信号を受けてパターン位置の変動を補正
する機能をも備えている。従って、描画および検査の精
度を一層向上させることができる。また、Ｙテーブル16
の上下動検出センサ（図示省略）からの信号を受けてそ
れによるスキャン幅の変動を補正もできるよう形成され
ている。

また、校正ユニット90は、上記の通り電子光学系調整ユ
ニット60と関与させて電子光学系30を描画条件あるいは
検査条件に適合させるべく、そのフィードバック信号を
創成するもので、第７図に示すようにCPU50からのゲイ
ン調整値およびバイアス値で反射電子検出器39の出力信
号を波形整形するゲイン調整用D/A変換器92、バイアス
用D/A変換器93および加算器94を含み、CPU50へ読取容易
とする多値データであるデジタル信号を出力するための
A/D変換器95を設け形成されている。これも上記から明
らかの通り描画作業中は使用せず、電子光学系30の各パ
ラメータを自動校正する際に使用されるものである。

なお、後記の比較検査ユニット100との関係では、撮像
パターンデータ発生手段を形成するものであるから加算
器94からはアナログ信号を出力できるよう形成されてい
る。

スキャン制御ユニット62は、測長システム20（第１図に
おいてはＹ軸方向の測長システムは図示省略している）
からＸテーブル12およびＹテーブル16の移動に伴って発
生されるアップ／ダウンパルス信号をカウントして両テ
ーブル12,16の現在値を求めCPU50がいつでも読み取れる
ようするとともにCPU50から指令されるスキャン開始位
置P_s、スキャンピッチＰ、スキャン本数等の指令信号を
受けて、スキャン開始位置P_sに達するとビット変換ユニ
ット70、偏向制御ユニット80にタイミング信号を送出で
き、かつ指定された走査本数が完了するとこれを停止す
るよう形成されている。ここに、本装置の描画方法は第
８図に示すようにＸ偏向電極37によって電子ビームをＸ
軸方向に走査しつつＹテーブル16をＹ軸方向に連続移動
させるとともにＸテーブル12を間歇的に移動させて第８
図の点線で示したように帯状の領域I1,I2,I3,…毎にジ
グザグ走行させながら実線で示す検査方向に順次行われ
るものとされている。

また、テーブル制御ユニット64は、CPU50からの速度、
方向および移動距離指定に基づき、内蔵したドライバ
（図示省略）を介しモータ13,17を駆動させてＸおよび
Ｙテーブル12,16を制御するものである。

ここに、電子光学系調整ユニット60、校正ユニット90に
よって描画条件に適合させるよう電子光学系30を校正
し、ビット変換ユニット70、偏向制御ユニット80、スキ
ャン制御ユニット62およびテーブル制御ユニット64へCP
U50から所定の手順で指令信号を与え装置本体200を駆動
制御すれば、磁気テープ装置41にセットした設計データ
に基づく所定パターンをＹテーブル16上に取り付けた試
料５上に描画することができる。

さて、本発明の特徴的部分である検査作業を可能とする
比較検査手段である比較検査ユニット100は第９図に示
すように構成されている。

なお、比較検査ユニット100は、第８図に示されるよう
に、マスクの上に設定された帯状の領域I1,I2,I3,…の
各々全体、または、その一部分を一つの検査対象領域と
し、各検査対象領域毎に検査を繰り返し行うものであ
る。

すなわち、描画後に現像、エッチング等を施してパター
ン形成されたマスクをＹテーブル16上に前記試料５の場
合と同様に位置出し取り付けしておく、そしてＹテーブ
ル16が移動を開始する直前にスキャン制御ユニット62か
ら出力されるロードクロックLC1と第１回目の走査（ス
キャン）時にマスクからの反射電子を像検出手段たる反
射電子検出器39で検出した後に発生されるロードクロッ
クLC2とを入力とするORゲート105に接続された３つのラ
ッチ回路103（103a,103b,103c）、各ラッチ回路でラッ
チしたパラレルパターンデータ等を記憶する３つのシフ
トレジスタ104（104a,104b,104c）、撮像パターンデー
タ発生手段たる校正ユニット90からのアナログ信号をコ
ンパレータ108によってデジタル信号とされた撮像デー
タを記憶するシフトレジスタ107、このシフトレジスタ1
07の記憶内容を所定処理した後にロードクロックLC2が
入力される毎に記憶する３つのシフトレジスタ106（106
a,106b,106c）、各シフトレジスタ104a,104b,104cの記
憶内容と各シフトレジスタ106a,106b,106cの記憶内容と
を総当り的に比較判断する９つのイクスクルーシブORゲ
ート（E_x−ORゲート）109a〜ｉからなる比較回路110、
および、上記ラッチ回路103aに、１回目のロードクロッ
ク信号LC1が発生した後は、ハイレベルに維持されるデ
ータ選択信号SELによって周辺データおよびビット変換
ユニット70からのパラレルパターンデータの一方を選択
して入力させるセレクタ101から形成されている。

周辺データとは、設計データが定義していない領域、具
体的には電子ビームの描画が行われない余白部分のデー
タであって、データが全部“0"或いは“1"となったもの
である。

また、ここで入力されるパラレルパターンデータは、現
在検査されている検査対象領域に対応する設計パターン
データとなっている。

ここに、ラッチ回路103a,b,cと、シフトレジスタ104a,
b,cとから第１記憶手段が形成され、シフトレジスタ106
a,b,c,107が第２記憶手段を構成する。

ロードクロックLC1は、Ｙテーブル16が移動開始前に３
個発せられるもので、１個目のときはデータ選択信号SE
Lが“0"となっているからラッチ回路103aにはセレクタ1
01を介して周辺データがロードされる。また、２個目以
後は信号SELは“1"に保持され、ラッチ回路103aにはセ
レクタ101を介しビット変換ユニット70からのパラレル
パターンデータがロードされる。従って、３個目が発せ
られたときに、ラッチ回路103cには、周辺データが、ラ
ッチ回路103bには、検査対象領域に対応する設計パター
ンデータのうち、第８図に示される最初の走査線L1に相
当するデータが、ラッチ回路103aには、第８図において
走査線L1の次の走査線L2に相当するデータがロードされ
る。

その後、Ｙテーブル16が移動してスキャン開始位置P
_s（第８図参照）に到達するとシフトクロックSC1が発せ
られることによって校正ユニット90が出力するアナログ
信号をコンパレータ108で２値化したデジタル信号をシ
フトレジスタ107にロードする。もとより信号SC1はスキ
ャン制御ユニット62から発せられるタイミング信号を基
準として偏向制御ユニット80が行うビームスキャンに同
期するものである。

そして、シフトレジスタ107には、マスクの撮像データ
であって検査対象領域よりも左右に各々１ピクセル（１
ビット）余分な隣接部を含んだ領域のデータがロードさ
れるようになっている。

次いで、第１スキャンの撮像が完了するとロードクロッ
クLC2が１個発せられる。これにより、シフトレジスタ1
04c,104b,104aには、それぞれ対応するラッチ回路103c,
103b,103aにロードされていたデータがロードされる。
すなわち、シフトレジスタ104cには、前回のスキャン分
のデータである周辺データがロードされる。シフトレジ
スタ104bには、今回のスキャン分である第１の走査線L1
分のパターンデータがロードされる。シフトレジスタ10
4cには、次回のスキャン分である第２の走査線L2分のパ
ターンデータがロードされる。

これとともに、シフトレジスタ107の撮像データもシフ
トレジスタ106a,106b,106cに同時的にロードされる。す
なわち、シフトレジスタ106cには右に１ピクセル（１ビ
ット）だけシフトした内容がロードされ、シフトレジス
タ106aには左に１ピクセル（１ビット）だけシフトした
内容がロードされ、かつシフトレジスタ106bにはシフト
レジスタ107の内容がそのままロードされるよう各シフ
トレジスタ106a,b,cと107とが接続されている。

そして、検査対象領域の全域に渡ってスキャンが完了す
ると、シフトレジスタ104cには、当該検査対象領域より
も１ピクセルだけ前にシフトした領域に対応した設計パ
ターンデータが蓄積され、シフトレジスタ104bには、当
該検査対象領域に対応した設計パターンデータが蓄積さ
れ、シフトレジスタ104cには、当該検査対象領域よりも
１ピクセルだけ後にシフトした領域に対応した設計パタ
ーンデータが蓄積されるようになっている。

これと同時に、シフトレジスタ106aには、当該検査対象
領域よりも１ピクセルだけ左にシフトした領域の撮像パ
ターンデータが蓄積され、シフトレジスタ106bには、当
該検査対象領域の撮像パターンデータが蓄積され、シフ
トレジスタ106cには、当該検査対象領域よりも１ピクセ
ルだけ右にシフトした領域の撮像パターンデータが蓄積
されるようになっている。

なお、第２スキャン以後の撮像データをシフトレジスタ
107にロードするときには、もはやロードクロックLC1,L
C2とは関与しないので、信号SC1とSC2とは同時に作動す
るようされている。

従って、シフトレジスタ104a,104b,104cとシフトレジス
タ106a,106b,106cの各出力は９個のE_x−ORゲート109a〜
ｉで総当りで比較される。

なお、この９個のE_x−ORゲート109a〜ｉからなる比較回
路110は、ＸおよびＹ方向についてそれぞれ±１ピクセ
ルの位置づれを許容して比較するよう形成されている。
これによりアライメントの誤差が比較判断を混乱させる
という不都合が回避され確実な検査ができるわけであ
る。

また、比較回路110すなわち各E_x−ORゲート109の出力処
理は図示省略したが欠陥判断を次のように行うよう形成
されている。それぞれの出力を一旦シフトレジスタ
（図示省略）にロードするが“1"（対比データが不一
致）となったピクセルの数のみをカウントする。カウ
ント値が最も少ないもののシフトレジスタの内容をメモ
リマップ（図示省略）に記憶する。メモリマップを検
索し“1"が縦、横または45°方向に２ピクセル以上連続
している場合を欠陥と判定する。

このように、本実施例の電子ビーム描画装置は、描画作
業を行うための構成要素に比較検査ユニット100を有機
的に設け、その校正ユニット90から撮像データであるパ
ターンデータと、ビット変換ユニット80からの設計デー
タ（ソースデータ）に基づくパターンデータとをスキャ
ン制御ユニット62からのスキャンタイミング信号とテー
ブル12,16の位置データとを巧みに利用して比較しつつ
その欠陥の有無を判定できるよう構成したのである。

なお、品質管理等運用上の便宜から上記検査作業によっ
て判定した欠陥パターンを目視可能とするモニタや磁気
ディスク装置42に記憶させその座標サイズを求めて外部
機器に出力する機能、さらには検査完了後に、テーブル
12,16を再移動させつつ欠陥パターンの座標に位置決め
してSEM像を出力できる機能等をも備えている。

次に、第１実施例の作用について説明する。

（描画作業）まず、描画作業条件に適応させて電子光学系30の調整を
行う。これは、電子光学系調整ユニット60を作動させる
とともにＹテーブル16上に固定されたマーク19からの反
射電子量を検出した反射電子検出器39からのフィードバ
ック信号を受けた校正ユニット90、CPU50を介し、第１
および第２コンデンサレンズ31,32、対物レンズ33を制
御して行う。これにより、描画作業条件に応じたビーム
径、ビーム電流、ビーム径路アライメント、ビーム非点
等が確立される。また、CPU50から偏向制御ユニット80
へ所定の制御量を与えて、テーブル駆動手段10、測長シ
ステム20、校正ユニット90等の協働の下にビーム偏向感
度調整を行う。

次いで、Ｙテーブル16上に描画対象物である試料５をロ
ードする。

描画作業は、磁気テープ装置41からの設計データをCPU5
0でフォーマット変換し、磁気ディスク装置42に描画待
ちデータとして待機されていた中間フォーマットデータ
をビット変換ユニット70でビットパターンに変化しつつ
ブランキング信号であるビットシリアルデータを出力さ
せブランキング電極35を制御して行う。

ブランキング電極35へのブランキング信号が“0"の場合
には電子銃３からのビームが試料５上に照射され、ブラ
ンキング信号が“1"の場合にはアパーチャ36に阻止され
る。従って、スキャン制御ユニット62、テーブル制御ユ
ニット64とを協働させ第８図で示すようにＹテーブル16
を移動させつつ偏向制御ユニット80によって一列目のＸ
走査を行い、この一列目が完了したときにはＸテーブル
12を二列目の位置に移動させ、Ｙテーブル16を逆方向に
移動し、図で点線で示すようにジグザグに試料５の所定
領域に所定のパターンを描画することができる。

（マスク形成）描画作業完了後、描画された試料５をＹテーブル16から
取り外し、別個の装置によって試料５を現像し、エッチ
ングを行う等所定の公知手順によってマスクを形成す
る。

このようにして製造したマスクまたは別個の描画装置で
製造したマスクをＹテーブル16上の所定位置にセットす
る。

（検査作業）検査作業においても、描画作業の場合と同様に調整作業
を行う。調整作業は描画作業の場合とほぼ同じである
が、特に、撮像パターンデータ発生手段である校正ユニ
ット90のゲイン調整用D/A変換器92、バイアス用D/A変換
器93によって、パターンの有る部分と無い部分とのコン
トラストと当該信号レベルとの関係を検査に必要とされ
ている範囲内にゲイン調整、バイアス調整とし設定する
ことが含まれる。

次いで、先の設計データ（別個装置で描画して製造され
たマスクの場合には、当該マスクに相応した設計データ
を磁気テープ装置41にセットする。）に基づきビット変
換ユニット70、偏向制御ユニット80、スキャン制御ユニ
ット62およびテーブル制御ユニット64を協働させて描画
作業の場合と同様な手順によりマスク上に区画されたパ
ターンをスキャンする。

ここで、ビット変換ユニット70の読出しユニット74から
はドライバ75を介しブランキング電極35へはビーム走査
時は“0"フライバック時は“1"となる信号を与え、比較
検査ユニット100には読出しユニット74からパラレルパ
ターンデータが入力される（セレクタ101に入力され
る）。さらに、比較検査ユニット100のセレクタ101には
周辺データが入力され、シフトレジスタ107には撮像デ
ータとしてのアナログデータが校正ユニット90からコン
パレータ108を介しデジタル信号として入力される。

これを手順を追って詳説すると、（１）Ｙテーブル16が移動開始前すなわち検査作業開始
前にスキャン制御ユニット62からロードクロックLC1が
３個発せられる。１回目のパルスではデータ選択信号SE
Lが“0"になっているから周辺データがセレクタ101を介
しラッチ回路103aにロードする。つまり、描画範囲の外
周のデータをセットするものであるから周辺データは全
桁“0"または“1"である。

なお、２回目以後では信号SELは“1"となり、セレクタ1
01を介しビット変換ユニット70からのパラレルパターン
データをロードするよう作用する。このようにして３回
目のロードクロックLC1が出力されたときには、ラッチ
回路103a,103b,103cには第２スキャン分のパラレルパタ
ーンデータ、第１スキャン分のパラレルデータ、周辺デ
ータがラッチされる。

（２）このデータセットが終了するころに移動させつつ
あったＹテーブル16がスキャン開始位置P_s（第８図）に
到達すると偏向制御ユニット80が行うビームスキャンに
同期させるスキャン制御ユニット62のタイミング信号を
基準としたシフトクロックSC1が発せられシフトレジス
タ107にはコンパレータ108で２値化した撮像データが校
正ユニット90からロードされる。

この場合、シフトレジスタ107には、撮像データはビッ
ト変換ユニット70からのパラレルパターンデータよりも
左右にそれぞれ１ピクセル（１ビット）余分に隣接部を
含んでいる。後記するように設計データと撮像データと
をマトリックス状に比較判断するためのものである。

（３）第１スキャンによって撮像が完了するとロードク
ロックLC2が１個発生する。これによりORゲート105を介
しシフトレジスタ104a,104b,104cには対応するラッチ回
路103a,103b,103cから第１スキャン分のデータよりも１
ピクセル後の第２スキャン分のデータ、第１スキャン分
のデータ、および、第１スキャン分のデータよりも１ピ
クセル前のデータである周辺データがそれぞれパラレル
ロードされる。

一方、シフトレジスタ107にロードされた撮像データも
シフトレジスタ106a,106b,106cにパラレルロードされ
る。シフトレジスタ106aには左に１ピクセルだけシフト
され、シフトレジスタ106cには右に１ピクセルだけシフ
トされ、シフトレジスタ106bにはシフトレジスタ107の
内容がそのままロードされる。

次に、第２スキャンが完了した以降はスキャン信号S
C₁，SC₂が同時に作動し、以下、順次設計データとマス
クからの撮像データが各３つのシフトレジスタ104a,104
b,104cと106a,106b,106cにロードされる。そしてビット
変換ユニット70から帯状の領域I1,I2,…の各々の最終ス
キャンのパターンデータをロードした後で、SELが“0"
に戻り、周辺データを１スキャン分追加する。

（４）比較回路110では、９個のE_x−ORゲート109a〜ｉ
で各シフトレジスタ104a〜ｃ、106a〜ｃの記憶データを
総当りで比較する。各E_x−ORゲート109の出力は相応す
るシフトレジスタ（図示省略）に一旦ロードするととも
に相応するカウンタ（図示省略）で“1"（不一致）をカ
ウントする。ここに、比較回路110では、１ピクセルの
づれは無視して測定するようなっているから、本描画装
置が描画精度１ピクセル以下とする数値的基準に則って
比較することになる。従って、E_x−ORゲート109で“1"
と判断される場合には設計データに対し描画されたマス
クのパターンが一致しないことを意味する。

そこで、上記各カウンタの最も少ないカウント値を示す
上記シフトレジスタの内容をメモリマップに記憶する。

（５）かくして、メモリマップを検索し、“1"が縦、横
または斜め（45°）方向に２ピクセル以上連続している
場合には、第１記憶手段のデータと第２記憶手段のデー
タを総当たりで比較することにより許容される前後左右
１ピクセル分の取付誤差を越えるものとなっているの
で、当該検査対象領域に欠陥があると判断される。

また、この欠陥判断は図示省略のモニタ・プリンタ等に
より目視確認できかつデータ記録することができる。

従って、この実施例によれば、描画装置に比較検査ユニ
ット100を付加させるだけで描画作業を行うための電子
光学系調整ユニット60、ビット変換ユニット70、偏向制
御ユニット80、スキャン制御ユニット62、テーブル制御
ユニット64をそのまま有効に利用するとともに常時は不
使用の校正ユニット90とを巧みに利用することによって
検査作業ができる。このことは、描画装置と検査装置と
を各１台づつ設備する必要がないから経済上、設置スペ
ース上、運転上ともに優れた実用的価値を有するものと
なる。

また、検査作業は、電子ビーム描画装置の電子光学系30
をそのまま利用できるので、前記従来の光学的検査装置
に比較して光学的誤差が排除できる。従って、従来の光
学的検査装置における解像能力よりも高い能力を発揮す
ることができる。0.1μｍ以下の欠陥も検出できる。こ
こに高精度の電子ビーム描画装置の実効が保障されると
いうことになる。

また、CPU50のデータフォーマット変換等のデータ準備
作業プログラムやビット変換ユニット70、偏向制御ユニ
ット80等による走査機能をそのまま利用できるからデー
タ形式を描画作業と検査作業毎に変更する必要がなく、
設計データをそのまま利用することができる。

これは、設計データの作成ミスを回避できるとともにそ
の膨大な作業時間を排斥できるので結果として迅速かつ
高精度でマスクを製造することができる。

さらに、シフトレジスタ104c〜ａの各々に、検査対象領
域よりも１ピクセルだけ前にシフトした領域の設計パタ
ーンデータ、検査対象領域の設計パターンデータ、およ
び、検査対象領域よりも１ピクセルだけ後にシフトした
領域の設計パターンデータを記憶させ、シフトレジスタ
106c〜ａの各々に、検査対象領域よりも１ピクセルだけ
右にシフトした領域の撮像パターンデータ、検査対象領
域の撮像パターンデータ、および、検査対象領域よりも
１ピクセルだけ左にシフトした領域の撮像パターンデー
タを記憶させ、シフトレジスタ104c〜ａのデータとシフ
トレジスタ106c〜ａのデータとを総当たりで比較するよ
うにしたので、データを記憶させた際に検査対象領域に
ついてシフトした範囲内、すなわち、前後左右１ピクセ
ルの範囲内でマスクの取付位置が許容され、マスクの取
付作業が容易かつ迅速に行えるようになり、極めて実用
的かつ迅速な検査作業を実現することができる。

（第２実施例）第２実施例は比較検査ユニット100を前記第１実施例の
場合と異なるものとしたものである。従って、第１実施
例の場合と同一の構成要素については説明を省略するも
のとする。

さて、第２実施例の比較検査ユニット100は、第10図に
示すように、CPU50から入力された反射電子検出器39の
感度特性データをメモリする感度特性データメモリ112
と、この感度特性データメモリ112に記憶されたデータ
とビット変換器70からのパラレルパターンデータとを重
畳させて多値パターンデータを発生させる多値パターン
データ発生ユニット111と、校正ユニット90からの撮像
データであるデジタル多値データを記憶するイメージメ
モリ115と、多値パターンデータ発生ユニット111とイメ
ージメモリ115との設計データと撮像データに基づく両
多値データを比較して欠陥を検出する比較器114とから
構成されている。

ここで、イメージメモリ115は数スキャン分のデータを
メモリ可能とされ、比較器114は前記第１実施例の場合
と同様に±１ピクセルだけづれを許容して比較するよう
形成されている。

そして、撮像データは、スキャン制御ユニット62が送出
するタイミング信号を基準としてビームスキャン動作と
同期されかつ１クロック周期がピクセルサイズと一致す
る書込クロックWRTCによりイメージメモリ115にメモリ
されるよう形成されている。一方、設計データは多値パ
ターンデータ発生ユニット111で多値化データに変換さ
れるが、これがための感度特性データは、電子光学系30
の自動校正（検査作業準備として行う。）の際にマスク
パターンエッジにおける感度特性を反射電子検出器39に
よって測定し、第11図に示すように滑らかに変化するア
ナログ信号をデジタル信号に変換した多値化波形をCPU5
0を介し磁気ディスク装置41に記憶しつつ感度特性デー
タメモリ112にストアされるものである。

続いて、比較器114では、両データを比較しCPU50から指
定されたスレッショルド値を越えたピクセルのみを欠陥
と判定する。

従って、この第２実施例の場合には、第１実施例の場合
と同様にモード選択によって描画作業と検査作業を能率
よく行うことができる。

さらに、比較検査ユニット100がマスクからの撮像デー
タと設計データとを多値化パターンデータとして比較す
るよう形成されているから、トーン情報を含み両データ
を比較することになるのでハーフトーン欠陥をも検出で
きるという優れた効果を奏する。

このことは、同一ピクセルサイズの場合、第１実施例
（２値データ方式）に比べ解像能力を一層高めることが
できることを意味するものである。

（第３実施例）第３実施例は第２実施例の場合と同様に比較検査ユニッ
ト100を前記第１実施例の場合と異なるものとした場合
である。

すなわち、第１実施例が２値方式、第２実施例が多値方
式のデジタル比較方式であるのに対しアナログ比較方式
とした場合である。従って、第１実施例の場合と同一の
構成要素については説明を省略するものとする。

第３実施例の比較検査手段としての比較検査ユニット10
0は、第12図に示されるように多値パターンデータ発生
ユニット111から１スキャン分の多値データ（設計デー
タ）をロード可能とされたシフトレジスタファイル123
と、スキャン制御ユニット62からのシフトロックSCに基
づいてシフトレジスタファイル123からシリアルアウト
されるデータをアナログ信号に変換するD/A変換器124
と、このD/A変換器124と校正ユニット90からの撮像デー
タであるアナログ信号とを比較するアナログ減算器125
と、レジスタ126,D/A変換器127を介しCPU50から指定さ
れたスレッショルド値とアナログ減算器125からの出力
信号とを比較する２組の比較器128a,128bと、比較器128
a,128bによって比較され、その絶対値がスレッショルド
値を越えた場合に欠陥と判定して出力するORゲート129
と、から構成されている。

従って、この実施例の場合にも第１実施例の場合と同様
に描画作業と検査作業とを迅速かつ高精度に行うことが
できる。

以上の実施例では、装置本体200と制御部300とから電子
ビーム描画装置を構成したが、要は設計データ（ソース
データ）に基づき電子ビームをブランキング制御して描
画作業できるものであればよいからこれらの構成は実施
例に限定されない。例えば、ビット変換ユニット70、偏
向制御ユニット80、スキャン制御ユニット62等は機能
的、便宜的区分であるからこれらを統合的にハード化し
てもよい。

また、上記実施例では、試料５上に描画しこれを所定処
理して得たマスクを検査するものとしたが、ウェハ上に
直接パターンを描画するような場合にもそのウェハ上の
描画パターンを検査できるので本発明は適用される。同
様に走査型とは試料上に連続的にビーム走査させるもの
に限定されずベクタースキャン方式、可変整形ビーム方
式の如く描画対象部分のみにビーム照射して描画できる
ようした描画装置であっても容易にラスタスキャンに切
換えて、検査モードとすることができるので本発明は適
用される。

〔発明の効果〕

本発明は、ブランキング制御して描画できるとともにそ
の設計データおよび構成要素をそのまま利用して描画さ
れたマスクのパターンを迅速かつ高精度に検査できると
いう優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電子ビーム走査型描画装置の第１
実施例を示す全体構成図、第２図は同じくビット変換ユ
ニットの構成回路図、第３図は同じくフォーマット変換
の説明図であって、（Ａ）は本装置固有の図形表現形
式、（Ｂ）は設計データの形式、（Ｃ）は中間フォーマ
ットを示す、第４図は同じくビット変換の内容説明図で
（Ａ）は本装置固有の図形表現形式を示し、（Ｂ）はビ
ットデータを示す、第５図は同じく偏向制御ユニットの
構成回路図、第６図は同じくタイミングチャートで
（Ａ）はリセット信号で（Ｂ）は偏向幅信号である、第
７図は同じく撮像パターンデータ発生手段を併る校正ユ
ニットの構成回路図、第８図は同じくスキャン方式の説
明図、第９図は同じく比較検査ユニットの構成回路図、
第10図は、第２実施例を示す比較検査ユニットの構成回
路図、第11図は第２実施例の比較検査ユニットに入力さ
れる感度特性曲線図および第12図は第３実施例を示す比
較検査ユニットの構成回路図である。５…試料（マスク）、10…テーブル駆動手段、20…測長
システム、30…電子光学系、39…像検出手段を併る反射
光検出器、40…外部記憶手段、50…CPU、60…電子光学
系調整ユニット、62…スキャン制御ユニット、64…テー
ブル制御ユニット、70…ビット変換ユニット、80…偏向
制御ユニット、90…撮像パターンデータ発生手段を併る
校正ユニット、100…比較検査ユニット、103a,b,c…第
１記憶手段を形成するラッチ回路、104a,b,c…第１記憶
手段を形成するシフトレジスタ、106a,b,c,107…第２記
憶手段を形成するシフトレジスタ、110…比較回路、111
…多値パターンデータ発生ユニット、114,128a,b…比較
器、115…イメージメモリ、124…D/A変換器、125…アナ
ログ減算器、200…装置本体、300…制御部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】設計データに基づいてブランキング制御さ
れたビームを試料に照射して、その試料上に所定のパタ
ーンを描画する電子ビーム描画装置において、前記試料に代えて取り付けられたマスクからの反射電子
を検出してマスク上のパターンを撮像する像検出手段
と、この像検出手段の出力から前記設計データに基づく設計
パターンデータに対応させた撮像パターンデータを創成
するための撮像パターンデータ発生手段と、該設計パターンデータと撮像パターンデータとを比較し
て該マスクのパターンの欠陥を検出する比較検査手段
と、を有し、検査方向と直交する方向に前記電子ビームを掃
引して走査しながら前記マスクの検査を行えるようにさ
れ、かつ、前記比較検査手段には、前記マスク上に設定された検査
対象領域に対応する設計パターンデータ、および、前記
検査対象領域を検査方向に対して前後にそれぞれシフト
させた各領域に対応する設計パターンデータからなる複
数種類のデータを各々記憶する第１記憶手段と、前記撮像パターンデータ発生手段で得たデータのうち前
記検査対象領域の撮像パターンデータ、および、前記検
査対象領域を検査方向に対して左右にそれぞれシフトさ
せた各領域の撮像パターンデータからなる複数種類のデ
ータを各々記憶する第２記憶手段と、前記第１記憶手段の各設計パターンデータおよび前記第
２記憶手段の各撮像パターンデータを総当たりで比較す
る比較回路と、が備えられていることを特徴とする電子ビーム描画装
置。
【請求項２】前記特許請求の範囲第１項において、前記
第１記憶手段には、前記設計パターンデータの種類毎に
複数のシフトレジスタが設けられ、これらのシフトレジ
スタの各々に前記各種類の設計パターンデータが記憶さ
れ、かつ、前記第２記憶手段には、前記撮像パターンデ
ータの種類毎に複数のシフトレジスタが設けられ、これ
らのシフトレジスタの各々に前記各種類の撮像パターン
データが記憶されていることを特徴とする電子ビーム描
画装置。
【請求項３】前記特許請求の範囲第２項において、前記
第１記憶手段は、直列に接続された三個のラッチ回路
と、各ラッチ回路に接続された三個のシフトレジスタと
を有し、当該第１記憶手段に入力された設計パターンデ
ータの進行を遅延させることにより、前記三個のシフト
レジスタには、前記検査対象領域を前記検査方向に対し
て前に１ピクセルだけシフトさせた領域に対応する設計
パターンデータ、前記検査対象領域に対応する設計パタ
ーンデータ、および、前記検査対象領域を前記検査方向
に対して後に１ピクセルだけシフトさせた領域に対応す
る設計パターンデータがそれぞれ記憶されることを特徴
とする電子ビーム描画装置。
【請求項４】前記特許請求の範囲第２項において、前記
第２記憶手段は、前記検査対象領域を前記検査方向に対
して左に１ピクセルだけシフトさせた領域の撮像パター
ンデータを記憶するシフトレジスタと、前記検査対象領
域そのものの撮像パターンデータを記憶するシフトレジ
スタと、前記検査対象領域を前記検査方向に対して右に
１ピクセルだけシフトさせた領域の撮像パターンデータ
を記憶するシフトレジスタとから形成されていることを
特徴とする電子ビーム描画装置。
【請求項５】前記特許請求の範囲第１項において、前記
比較検査手段が、前記設計データに基づく２値化された
設計パターンデータと前記像検出手段の感度特性データ
とを重畳させて設計多値パターンデータを発生させる多
値パターンデータ発生ユニットと、前記撮像パターンデ
ータ発生手段からの撮像多値パターンデータを記憶する
イメージメモリと、多値パターンデータ発生ユニットと
イメージメモリからの両多値パターンデータとを比較す
る比較器とを含み、この比較器での差分値が所定のスレ
ッショルド値を越えた場合に欠陥と判断できるよう形成
されていることを特徴とする電子ビーム描画装置。
【請求項６】前記特許請求の範囲第１項において、前記
比較検査手段が、前記設計データに基づく２値化された
設計パターンデータと前記像検出手段の感度特性データ
とを重畳させて設計多値パターンデータを発生させる多
値パターンデータ発生ユニットと、この多値パターンデ
ータ発生ユニットからの設計パターンデータをシリアル
に読出しアナログ信号に変換するD/A変換器と、このD/A
変換器からのアナログ信号と前記撮像パターンデータ発
生手段からの撮像シリアルパターンデータのアナログ信
号とを減算するアナログ減算器と、このアナログ減算器
の出力の絶対値が所定のスレッショルド値を越えた場合
に欠陥と判断する比較器とから形成されていることを特
徴とする電子ビーム描画装置。