JPS6317523A

JPS6317523A - 電子ビ−ム描画装置

Info

Publication number: JPS6317523A
Application number: JP61161709A
Authority: JP
Inventors: Shoji Tanaka; 田中　勝爾
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 1986-07-09
Filing date: 1986-07-09
Publication date: 1988-01-25
Anticipated expiration: 2010-12-18
Also published as: JPH07118440B2; US4996434A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、エツ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、グ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。

■グ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−敗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
ときには掻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ｉＱ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はルトいう
一見単純な作業がその微細パターンノ位置合せを必須と
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存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。

これがため、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設け、
電子ビームを走査しながら前記マスクの検査ができるよ
う構成し前記目的を達成するのである。

従って、設計データに基づいてブラシキング制御された
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
しエツ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。こ
のように、描画作業におけるビーム偏向手段等をそのま
ま利用して迅速かつ高精度なマスクの検査をすることが
できる。

〔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
ム箋描画装置は、試料上に電子ビームをＩ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４
０、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喚ユニット７０等の
各ユニット６０，６２．６４，８０，９０゜１００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ＣＰＵ
５０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　、　Ｉｌ
ｌｌｌ長子ステム２０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１
２に配設されたＸ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ｉ［１１ユニツト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
を干ン歩することによってＸテーフ゛ル１２の）多動変
位ないし現在値を検出するレーザ干渉計とから形成され
ている。なお、Ｙ位置検出についても開襟である（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３
１と第２コンデンサレンズ３２との間にはブランキング
制てπするだ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。

偏向電橋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描
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ＣＰＬＩ５０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、高速なりＭＡババス２
とＩ１０バス５３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．Ｔｏ、１３０，１００，９０．６２．６
４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１−６０．７０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３
９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ＣＰ
Ｕ５０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開
存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、ｚ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＝Ｏ。

ΔＸ２＝０と指定することによってｈｘｌ、　　として
マシンデータに変換される。なお、セルは１０２４Ｘ　
１０２４アドレスユニツトである。

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４ＩＤ（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、
　　７３　ｂ、　　７３　ｃ、　　７３　ｄ）と、Ｙテ
ーブル１６が移動して描画開始位Ｚ　ｐ　ｓ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
グ信号を受けたときにパターンメモリ７３がらその内容
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ヘ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（Ａ）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８１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ブラン
キング電極３５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、Ｘ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系列を設は形成され
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（Ｃ）
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１、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ＣＰＵ５
０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９
４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
は形成されている。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２Ｏ（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値ｚＰｓ、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
、に達するとビット変換ユニット７ｏ、偏向制御ユニッ
１−８０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毎にジグザグ走行させながら実線
の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９
０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）７０、偏向制御ユニット８
ｏ、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ｃｐｕｓ。

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にセフ）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。

すなわち、描画後に現像、エツ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ＬＣＩ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、１０３
ｂ、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ツノシフトレジスタ１０４
　　（１０４ａ、１０４ｂ。

１０４　ｃ　）　、１１％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１０７
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　
　（１０６ａ、１０６ｂ。

１０６ｃ）、各シフトレジスタ１０４ａ、１０４ｂ、１
０４ｃの記憶内容と各シフトレジスタ１０６　ａ、　　
１０６　ｂ、　　１０６　ｃ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プＯＲゲ−）　（Ｅ
Ｘ　　ＯＲゲート）１０９ａ−ｊからなる比較回路１１
０および上記ラッチ回路１０３ａに、１回目のロードク
ロツタ信号ＬＣＩが発生した後はハイレヘルに維持され
るデータ選択信号ＳＥＬによって周辺データ（設計デー
タが定義している領域の周辺データでオール“Ｏ”また
は“１”とする。）また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を入力させるためのセレクタ
１０１とから形成されている。ここに、ラッチ回路１０
３ａ、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１０６ａ、
ｂ、ｃ、１０７が第２記憶手段を構成する。

ロードクロックＬＣＩ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ＳＥＬが“０″となっているからランチ回路１０３ａ
にはセレクタ１０１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はラッチ回
路１０３Ｃ、ラッチ回路１０３ｂおよびラッチ回路１０
３ａには周辺データ、第１スキャン分のビットパターン
、および第２スキャン分のビットパターンがロードされ
ることになる。

その後、Ｙテーブル１６が移動してスキャン開始位置Ｐ
、（第８図参照）に到達するとシフトクロックＳＣＩ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ク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Ｓ０１はスキャン制御ユニット６２から発せられるタ
ミング信号を基準として偏向制御ユニソ）８０が行うビ
ームスキャンに同期するものである。

このようにして、シフトレジスタ１０７にロードされた
マスクの撮像データは校正ユニット９０からのパラレル
パターンデータより左右に各々１ピクセル（１ビツト）
余分な隣接部を含むよう形成されている。

次いで、第１スキヤンのｔ最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１０４ｃ、１０４ｂ、１０４ａには、それぞれ対応
するラッチ回路１０３ｃ、１０３ｂ、１０３ａにロード
されていた周辺データ、第１スキャン分のパターンデー
タ、第２のスキャン分のパターンデータがロードされる
。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。この場合、シフトレジスタ１０６Ｃには右に
１ピクセル（１ビツト）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
ツト）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、第２スキヤ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，ＬＣ２とは関与しないので、信号ＳＣＩとＳＣ
２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Ｅｘ−ＯＲゲート１０９　ａ
　−ｊで総当りで比較される。

なお、この９個のＥ、−ＯＲゲート１０９ａ〜ｊ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ＥＸ−ＯＲゲート１０
９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。■カウント値が晟も少ないもののシフトレジスタの
内容をメモリマツプ（図示省略）に記憶する。■メモリ
マ２プを検索し“１”が縦、横または４５″方向に２ビ
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・７ト１００を
有段的に設け、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（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。

Ｎｉ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がらの
フィードバック信号を受けた校正ユニット９０、ＣＰＵ
５０を介し、第１および第２コンデンサレンズ３１．３
２、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１ｏ、測長システム２
０、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Ｃ
ＰＵ５０でフォーマント変換し、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ノ
トデーク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−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、エツ
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、盪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、パターンの存る部分と無い部
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【ＩＩ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？ＩＩｌ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、ドア０の続出しユニット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、比較検討ユニット１００には続出しユニット７
４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１０
０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Ｌ
ＣＩが３個発せられる。１回目のパルスではデータ選択
信号ＳＥＬが“Ｏ”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＋ｔｉ“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ＬＣＩ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Ｐｓ　　（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ＳＣＩ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ビツト）余分にＶＡ
ｔｉ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スキヤ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１
０５を介しシフトレジスタ１０４ａ、１０４ｂ、１０４
ｃには対応するラッチ回路１０３ａ、１０３ｔｌ、１０
３ｃから第２スキャン分、第１スキャン分の設計データ
と周辺データとが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１０
６ａ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スキヤンが完了した以降はスキャン信号ｓｃ
、、ｓｃ、が同時に作動し、以下、順次設計データとマ
スクからの場像データが各３つのシフトレジスタ１０４
ａ、１０４ｂ、１０４ｃと１０６ａ、１０６ｂ、１０６
ｃにロードされる。

そしてビット変換ユニット７０から最終スキャンのパタ
ーンデータをロードした後で、ＳＥＬが“Ｏ”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ＥＸ−ＯＲゲート１
０９ａ−ｊで各シフトレジスタ１０４ａ〜Ｃ１１０６ａ
　＝　ｃの記憶データを総当りで比較する。各ＥＸ−Ｏ
Ｒ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、Ｅｘ−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ツプに記ｔａする
。

（５）かくして、メモリマツプを検索し、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、先にシフトレジスタ１０６ａ、１０６ｃで
ｌピクセルづらせた技術的便宜を越えたものとなってい
るので欠陥と判断子るのである。

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１ｏＯを付加させるだけで描画作業を行うための電
子光学系調整ユニソ）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ＷＪ
装置と検査Ｗ　Ｚ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３
０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、ｃｐｕｓ　ｏのデータフォーマット変換等のデー
タ卓備作業プログラムやビット変換ユニット７０、偏向
制御ユニフｌ−，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、比較検査ユニット１００は、周辺データを初期
条件設定データとして複数のスキャン分のパラレルデー
タと、校正ユニット９０から導出した撮像データから左
右（スキャン方向）に１ピクセルだけづらせたパラレル
パターンデータを創成し、かつ比較回路１１Ｏでは、当
該描画作業に定められた分解能に適応させる最大誤差（
この実施例では１ピクセル以下）を許容しながら欠陥判
断できるよう構成されているので、極めて実用的な検査
作業を実行することができる。

（第２実施例）第２実施例は比較検査ユニソ）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、この官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ピクセルだけつ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敗
する書込クロックＷＲＴＣ；二よりイメージメモリ１１
５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ツ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ＣＰＵ５０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ＣＰＵ５
０から指定されたスレッシシルト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値デ一タ方式）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１
００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・７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１２８ａ。

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
７ｏ、偏向ホｊ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マスクスキャンに
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図は同し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）は中間フォーマン
トを示す、第４１２１は同じくビット変換の内容説明図
で（Ａ）は本Ｊｊ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）はりセント信号で（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
入力される怒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口である。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、３
９・・・像検出手段を併る反射光検出器、４０・・・外
部記Ｐ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、１Ｑ３ａ、ｂ、ｃ・・・第１記
憶手段を形成するランチ回路、１０４ａ、ｂ、ｃ・・・
第１記憶手段を形成するシフトレジスタ、１０６　ａ。ｂ、ｃ、１０７・・・第２記憶手段を形成するシフトレ
ジスタ、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】

（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設け、前記電子ビームを
走査しながら前記マスクの検査ができるよう構成したこ
とを特徴とする電子ビーム描画装置。
（２）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き２値化された設計パ
ターンデータを記憶するための第１記憶手段と、前記撮
像パターンデータ発生手段からの撮像パターンデータに
基づき２値化された撮像パターンデータを記憶するため
の第２記憶手段とからなり、両記憶手段に記憶された両
パターンデータを比較して設計パターンに対する撮像パ
ターンの同否を判別してマスクパターンの欠陥を検出で
きるよう構成されている電子ビーム描画装置。
（３）前記特許請求の範囲第２項において、前記第１記
憶手段が、複数のラッチ回路と、これに対応させた複数
のシフトレジスタとを有し複数スキャン分の設計パター
ンデータを記憶できるものとされている電子ビーム描画
装置。
（４）前記特許請求の範囲第２項において、前記第２記
憶手段が、前記撮像パターンデータ発生手段からの撮像
パターンデータをそのまま記憶するシフトレジスタと、
撮像パターンデータを１ピクセル分だけシフトさせて記
憶する複数のシフトレジスタとから形成されている電子
ビーム描画装置。
（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
いる電子ビーム描画装置。
（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電子ビー
ム描画装置。