(57)【要約】【課題】高分解能であってデジタル値に対する直線性がよいＤ／Ａ変換器及びそのＤ／Ａ変換器を搭載した電子ビーム露光装置を提供すること。【解決手段】Ｄ／Ａ変換器３０は、上位ビットのＤ／Ａ変換を行う第１のＤ／Ａ変換部と下位ビットのＤ／Ａ変換を行う第２のＤ／Ａ変換部で構成され、最下位ビットと同一の重み付けの補助ビットを備えたＤ／Ａ変換基本部３５と、補正用Ｄ／Ａ変換部３８と、補正用Ｄ／Ａ変換部３８のＤ／Ａ変換器に設定するデジタルコードを生成する誤差検出処理部３３と、制御部３４とを備える。制御部３４は、ビット電流源と当該ビット電流源より下位のビット電流源とを比較して、ビット電流源の値が変動したと判定したとき、補正用Ｄ／Ａ変換器に設定するデジタルコードを誤差検出処理部３３に生成させ、ビット電流源の値を補正する。【選択図】図３
2009066371.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上位ビットのＤ／Ａ変換を行う第１のＤ／Ａ変換部と下位ビットのＤ／Ａ変換を行う第２のＤ／Ａ変換部で構成され、前記第２のＤ／Ａ変換部には最下位ビットと同一の重み付けの補助ビットを備えたＤ／Ａ変換基本部と、
前記Ｄ／Ａ変換基本部のＤ／Ａ変換器により出力される信号を調整する補正用Ｄ／Ａ変換部と、
前記補正用Ｄ／Ａ変換部のＤ／Ａ変換器に設定するデジタルコードを生成する誤差検出処理部と、
前記Ｄ／Ａ変換基本部、補正用Ｄ／Ａ変換部及び誤差検出処理部を制御する制御部とを備え、
前記第１のＤ／Ａ変換部は前記上位ビットをデコードした数の第１のビット電流源を有し、
前記第２のＤ／Ａ変換部は前記下位ビットのビット数に応じた数の第２のビット電流源及び前記補助ビットに対応する補助用最下位電流源を有し、
前記制御部は、複数の前記第１のビット電流源のうちの一つのビット電流源と当該ビット電流源より下位の第２のビット電流源とを比較して、当該ビット電流源の値が変動したと判定したとき、前記補正用Ｄ／Ａ変換器に設定するデジタルコードを前記誤差検出処理部に生成させて、当該ビット電流源の値を補正することを特徴とするＤ／Ａ変換器。
【請求項２】
前記補正用Ｄ／Ａ変換部は直線性補正用Ｄ／Ａ変換器を有し、
前記制御部は、前記第１のビット電流源のうちの一つのビット電流源の電流値を比較対象信号とし、前記下位の第２のビット電流源をすべてオンにしたときの出力電流に前記補助用最下位電流源による出力電流を加えた電流を基準信号としたとき、当該基準信号と比較対象信号とを比較し、その差分を０にするように前記直線性補正用Ｄ／Ａ変換器にデジタルコードを設定することを特徴とする請求項１に記載のＤ／Ａ変換器。
【請求項３】
更に、温度に依存して変化する信号を検出する温度依存信号抽出部を備え、
前記補正用Ｄ／Ａ変換部は温度補償用Ｄ／Ａ変換器を有し、
前記制御部は、前記温度依存信号抽出部が所定の温度でゼロ調整された状態で、前記所定の温度と異なる温度に変化させ、前記第１のビット電流源のうちの一つのビット電流源の電流値を比較対象信号とし、前記下位の第２のビット電流源をすべてオンにしたときの出力電流に前記補助用最下位電流源による出力電流を加えた電流を基準信号としたとき、当該基準信号と比較対象信号とを比較し、その差分を０にするように前記温度補償用Ｄ／Ａ変換器にデジタルコードを設定して、当該温度における前記ビット電流源の電流値の補償をすることを特徴とする請求項１に記載のＤ／Ａ変換器。
【請求項４】
前記補正用Ｄ／Ａ変換部は温度依存信号調整用Ｄ／Ａ変換器を有し、
前記ゼロ調整は、所定の基準温度のときに、前記温度依存信号抽出部で検出された温度変化による温度依存信号が０[Ｖ]になるように前記温度依存信号調整用Ｄ／Ａ変換器にデジタルコードを設定することによって行われることを特徴とする請求項３に記載のＤ／Ａ変換器。
【請求項５】
前記誤差検出処理部は、データ受信部と、交流増幅部と、同期整流部と、比較部と、コード生成部とを備え、
前記制御部は、前記データ受信部を介して前記基準信号と比較対象信号を交互に入力して交流信号を生成して前記交流増幅部で増幅し、前記同期整流部で前記交流信号から前記基準信号と比較対象信号との差分に応じた直流信号に変換させ、前記比較部で当該直流信号を基に前記基準信号に対して前記比較対象信号が大か小かを判定させ、前記比較対象信号が大のときは小になるように前記コード生成部にデジタルコードを生成させ、前記比較対象信号が小のときは大になるように前記コード生成部にデジタルコードを生成させることを特徴とする請求項２又は３に記載のＤ／Ａ変換器。
【請求項６】
前記第１の電流源及び第２の電流源は、並列接続されていることを特徴とする請求項１に記載のＤ／Ａ変換器。
【請求項７】
更に、デジタルデータ受信部を備え、
前記Ｄ／Ａ変換器の前段にデジタルデータ送信部を有し、
前記デジタルデータ送信部において、クロック信号毎にデジタルデータが変化しないときには状態を反転させ、デジタルデータが変化するときには状態を変化させないような変調デジタルデータを生成し、
前記デジタルデータ受信部において、前記デジタルデータと変調デジタルデータを受信してそれらの排他的論理和からシリアルクロックを再生することを特徴とする請求項１に記載のＤ／Ａ変換器。
【請求項８】
前記デジタルデータ受信部は、更に、テストデータ生成部を備え、
前記テストデータ生成部で生成された生成多項式に基づいて、受信した前記デジタルデータを検証することを特徴とする請求項７に記載のＤ／Ａ変換器。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載のＤ／Ａ変換器を備えたことを特徴とする電子ビーム露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｄ／Ａ変換器及び電子ビーム露光装置に関し、特に、自己校正機能を備えたＤ／Ａ変換器及びそのＤ／Ａ変換器を搭載し、一つのウエハ上に複数のコラムを設け並列して露光処理をするマルチコラム型電子ビーム露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置等の製造におけるリソグラフィ工程において、微細パターンを形成するために、電子ビーム露光装置が使用されるようになってきている。【０００３】
電子ビーム露光装置は、フォトリソグラフィ装置に比べて分解能が良いという特徴を有しているが、フォトリソグラフィ装置に比べて露光スループットが低いという問題がある。これに対し、電子ビームを照射してレジストにパターンを形成するコラムを複数設け（一つをコラムセルと呼ぶ）、露光スループットを向上させるマルチコラム型電子ビーム露光装置が検討されている。各コラムセルはシングルコラムの電子ビーム露光装置のコラムと同等であるが、マルチコラム全体では並列して処理するため、コラム数倍の露光スループットの増加が可能となる。【０００４】
これに関する技術として、特許文献１には、各コラムの光軸のずれに応じてパターンデータを補正して１枚のウエハに同時に並行して同一のパターンを露光するマルチコラム型電子ビーム露光装置が開示されている。【０００５】
また、露光スループットの向上を図るために、マスクに可変矩形開口又は複数のマスクパターンを用意し、ビーム偏向によりそれらを選択してウエハに転写露光している。このような複数のマスクパターンを用いる部分一括露光をする電子ビーム露光装置が提案されている。部分一括露光では次のようにしてパターンを試料面に転写している。すなわち、マスク上に配置した複数個のパターンからビーム偏向により選択した一つのパターン領域にビームを照射してビーム断面をパターンの形状に成形する。さらにマスクを通過したビームを後段の偏向器で偏向振り戻し、電子光学系で決まる一定の縮小率に縮小して試料面位置決め用偏向器で試料上の任意の位置に転写する。【０００６】
このような電子ビーム露光装置では、予め与えられる露光データに基づいてビームを偏向し、部分一括パターンの選択をしたり、ウエハ上の所定の位置にビームが照射されるようにしている。露光データはデジタル化されて各コラムの偏向部まで伝送され、Ｄ／Ａ変換によりアナログデータに変換されて偏向電極に信号が印加される。【０００７】
マルチコラム型電子ビーム露光装置では、マスク選択用とウエハ上ビーム位置決め用に、高分解能（多ビット）でありかつ高速なＤ／Ａ変換器が１ビームあたり約４０ｃｈ必要であり、４本ビームによる並列処理の露光装置では約１６０ｃｈ必要になる。【０００８】
電子ビーム露光装置に要求される分解能は、最小描画位置決め性を０．５ｎｍとすると、偏向領域２００×２００μｍ2をカバーするためには、４×１０5以上となり、１９ビット程度の分解能と安定性を持ったＤ／Ａ変換器が必要となる。【０００９】
Ｄ／Ａ変換器の高速化のために、例えば特許文献２にはセグメント構成のＤ／Ａ変換器が開示されている。また、高速化のためにバイポーラトランジスタによる電流スイッチ型のＤ／Ａ変換器が市販されているが、ベース電流変動やコレクタ・エミッタ間電圧変動により１７ビット以上の精度は望めない。【００１０】
また、高精度化のために、一般的に高精度リファレンス電流を参照しカレントミラーによって出力ビット電流を得る構成が採用されている。しかし、モノリシック製造時のばらつきが十数ｐｐｍ程度想定されることから、１６ビット程度の精度しか望めない。【００１１】
さらに、直線性の保証に関しては、一般的にレーザーやヒューズによるトリミングが行われているがコストが高く精度が低い。また、Ｄ／Ａ変換器をシステムに搭載した後の経年変化に対しては保証することができない。
【特許文献１】特開平１１−３２９３２２号公報
【特許文献２】特開昭５９−１８６４１６号公報
【発明の開示】
【００１２】
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑みなされたものであり、目的は、高分解能であってデジタル値に対して良好な直線性を有するＤ／Ａ変換器及びそのＤ／Ａ変換器を搭載した電子ビーム露光装置を提供することである。
【００１３】
上記した課題は、上位ビットのＤ／Ａ変換を行う第１のＤ／Ａ変換部と下位ビットのＤ／Ａ変換を行う第２のＤ／Ａ変換部で構成され、前記第２のＤ／Ａ変換部には最下位ビットと同一の重み付けの補助ビットを備えたＤ／Ａ変換基本部と、前記Ｄ／Ａ変換基本部のＤ／Ａ変換器により出力される信号を調整する補正用Ｄ／Ａ変換部と、前記補正用Ｄ／Ａ変換部のＤ／Ａ変換器に設定するデジタルコードを生成する誤差検出処理部と、前記Ｄ／Ａ変換基本部、補正用Ｄ／Ａ変換部及び誤差検出処理部を制御する制御部とを備え、前記第１のＤ／Ａ変換部は前記上位ビットをデコードした数の第１のビット電流源を有し、前記第２のＤ／Ａ変換部は前記下位ビットのビット数に応じた数の第２のビット電流源及び前記補助ビットに対応する補助用最下位電流源を有し、前記制御部は、複数の前記第１のビット電流源のうちの一つのビット電流源と当該ビット電流源より下位の第２のビット電流源とを比較して、当該ビット電流源の値が変動したと判定したとき、前記補正用Ｄ／Ａ変換器に設定するデジタルコードを前記誤差検出処理部に生成させて、当該ビット電流源の値を補正することを特徴とするＤ／Ａ変換器により解決する。
【００１４】
上記形態にかかるＤ／Ａ変換器において、前記補正用Ｄ／Ａ変換部は直線性補正用Ｄ／Ａ変換器を有し、前記制御部は、前記第１のビット電流源のうちの一つのビット電流源の電流値を比較対象信号とし、前記下位の第２のビット電流源をすべてオンにしたときの出力電流に前記補助用最下位電流源による出力電流を加えた電流を基準信号としたとき、当該基準信号と比較対象信号とを比較し、その差分を０にするように前記直線性補正用Ｄ／Ａ変換器にデジタルコードを設定するようにしてもよい。
【００１５】
本発明では、Ｄ／Ａ変換器を上位ビットと下位ビットに分けている。例えば、１９ビットのＤ／Ａ変換器において、上位ビットを５ビットとしている。これらの上位ビットをデコードした数の電流源を備えている。また、下位ビットのビット数に応じた数のビット電流源及び最下位ビットと同一の重み付けの補助ビットに対する補助用最下位電流源を備えている。このようなＤ／Ａ変換器において、下位ビットをすべてオンにしたときの出力電流と補助ビットをオンにしたときの出力電流とを加えた値（基準信号）と上位ビットの第１のビット電流源のうちの一つのビット電流源とを比較し、その差が０になるように直線性補正用のＤ／Ａ変換器に入力するデジタルコードを決定している。この処理を上位ビットを構成するすべての電流源に対して行う。これにより、下位ビットの第２のＤ／Ａ変換部にあわせて上位ビットの第１のＤ／Ａ変換部が較正され、Ｄ／Ａ変換後のアナログ値が不連続にならず直線性が保証される。
【００１６】
また、上記形態にかかるＤ／Ａ変換器において、更に、温度に依存して変化する信号を検出する温度依存信号抽出部を備え、前記補正用Ｄ／Ａ変換部は温度補償用Ｄ／Ａ変換器を有し、前記制御部は、前記温度依存信号抽出部が所定の温度でゼロ調整された状態で、前記所定の温度と異なる温度に変化させ、前記第１のビット電流源のうちの一つのビット電流源の電流値を比較対象信号とし、前記下位の第２のビット電流源をすべてオンにしたときの出力電流に前記補助用最下位電流源による出力電流を加えた電流を基準信号としたとき、当該基準信号と比較対象信号とを比較し、その差分を０にするように前記温度補償用Ｄ／Ａ変換器にデジタルコードを設定して、当該温度における前記ビット電流源の電流値の補償をするようにしてもよい。
【００１７】
本発明では、Ｄ／Ａ変換器に温度依存信号抽出部を設けて温度変化を検出し、温度変化に応じた電圧を抽出し、所定の温度に対する温度補償用Ｄ／Ａ変換器に設定するアッテネータ値を求めている。この値を基に、電圧信号の変化に対して温度補償用Ｄ／Ａ変換器による−１〜＋１のアッテネータ値を求めておくことで出力変動を０にするように帰還している。これにより、温度が変動した場合であっても、Ｄ／Ａ変換値の変動をなくすことができる。また、出荷時に温度補償用Ｄ／Ａ変換器のデジタルコードを設定することで、装置搭載後の温度変化に対して常に補償することが可能になる。
【００１８】
また、上記の形態に係るＤ／Ａ変換器において、前記誤差検出処理部は、データ受信部と、交流増幅部と、同期整流部と、比較部と、コード生成部とを備え、前記制御部は、前記データ受信部を介して前記基準信号と比較対象信号を交互に入力して交流信号を生成して前記交流増幅部で増幅し、前記同期整流部で前記交流信号から前記基準信号と比較対象信号との差分に応じた直流信号に変換させ、前記比較部で当該直流信号を基に前記基準信号に対して前記比較対象信号が大か小かを判定させ、前記比較対象信号が大のときは小になるように前記コード生成部にデジタルコードを生成させ、前記比較対象信号が小のときは大になるように前記コード生成部にデジタルコードを生成させるようにしてもよい。
【００１９】
本発明では、誤差検出処理部を設け、基準信号と比較対象信号との比較を行い、差分が０になるようにしている。誤差検出処理部では、基準信号と比較対象信号とを交互に入力して交流信号を生成することにより差分のみを抽出し、差分が０になるようなデジタルコードを生成して補正用のＤ／Ａ変換器に設定するようにしている。これにより、直流信号分を排除でき、微小な差分を増幅して検出する際に信号が飽和することなく正確な差分を検出することが可能になり、正確な補正量を算出することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係るマルチコラム型電子ビーム露光装置の構成図である。
【図２】図１に係る露光装置の１コラムセルの構成図である。
【図３】本発明に係るＤ／Ａ変換器の全体概要を示すブロック図である。
【図４】Ｄ／Ａ変換器に供給される電流源部の構成の一例を示す図である。
【図５】ビットに対する出力値の関係を示す図である。
【図６】温度依存信号抽出部の一例を示す回路構成図である。
【図７】図３に係るＤ／Ａ変換器の誤差検出処理部を示すブロック図である。
【図８】図３に係るＤ／Ａ変換器の誤差検出処理部の一例を示す回路構成図である。
【図９】図３に係るＤ／Ａ変換器に入力されるデータのデータ送信部を説明する図である。
【図１０】誤差検出処理の他の一例を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。【００２２】
はじめに、マルチコラム型電子ビーム露光装置の構成について説明する。次に、Ｄ／Ａ変換部の構成について説明する。次に、本実施形態で対象とする補正の種類について説明し、その補正を実施するＤ／Ａ変換部の自己較正について説明する。最後に、Ｄ／Ａ変換部に伝送されるデータの検証について説明する。【００２３】
図１は、本実施形態に係るマルチコラム型電子ビーム露光装置の概略構成図である。【００２４】
マルチコラム型電子ビーム露光装置は、電子ビームコラム１０と電子ビームコラム１０を制御する制御部２０に大別される。このうち、電子ビームコラム１０は、同等なコラムセル１１が複数、例えば１６集まって、全体のコラムが構成されている。すべてのコラムセル１１は後述する同じユニットで構成されている。コラムセル１１の下には、例えば３００mmウエハ１２を搭載したウエハステージ１３が配置されている。【００２５】
一方、制御部２０は、電子銃高圧電源２１、レンズ電源２２、デジタル制御部２３、ステージ駆動コントローラ２４及びステージ位置センサ２５を有する。これらのうち、電子銃高圧電源２１は電子ビームコラム１０内の各コラムセル１１の電子銃を駆動させるための電源を供給する。レンズ電源２２は電子ビームコラム１０内の各コラムセル１１の電磁レンズを駆動させるための電源を供給する。デジタル制御部２３は、コラムセル１１各部をコントロールする電気回路であり、ハイスピードの偏向出力などを出力する。デジタル制御部２３はコラムセル１１の数に対応する分だけ用意される。ステージ駆動コントローラ２４は、ステージ位置センサ２５からの位置情報を基に、ウエハ１２の所望の位置に電子ビームが照射されるようにウエハステージ１３を移動させる。上記の各部２１〜２５は、ワークステーション等の統合制御系２６によって統合的に制御される。【００２６】
上述したマルチコラム型電子ビーム露光装置では、すべてのコラムセル１１は同じコラムユニットで構成されている。【００２７】
図２は、マルチコラム型電子ビーム露光装置に使用される各コラムセル１１の構成図である。【００２８】
各コラムセル１１は、露光部１００と、露光部１００を制御するコラムセル制御部２７とに大別される。このうち、露光部１００は、電子ビーム生成部１３０、マスク偏向部１４０及び基板偏向部１５０によって構成される。【００２９】
電子ビーム生成部１３０では、電子銃１０１から生成した電子ビームＥＢが第１電磁レンズ１０２で収束作用を受けた後、ビーム整形用マスク１０３の矩形アパーチャ１０３ａを透過し、電子ビームＥＢの断面が矩形に整形される。【００３０】
その後、電子ビームＥＢは、マスク偏向部１４０の第２電磁レンズ１０５によって露光マスク１１０上に結像される。そして、電子ビームＥＢは、第１、第２静電偏向器１０４、１０６により、露光マスク１１０に形成された特定のパターンＳに偏向され、その断面形状がパターンＳの形状に整形される。【００３１】
なお、露光マスク１１０はマスクステージ１２３に固定されるが、そのマスクステージ１２３は水平面内において移動可能であって、第１、第２静電偏向器１０４、１０６の偏向範囲（ビーム偏向領域）を超える部分にあるパターンＳを使用する場合、マスクステージ１２３を移動することにより、そのパターンＳをビーム偏向領域内に移動させる。【００３２】
露光マスク１１０の上下に配された第３、第４電磁レンズ１０８、１１１は、それらの電流量を調節することにより、電子ビームＥＢを基板上で結像させる役割を担う。【００３３】
露光マスク１１０を通った電子ビームＥＢは、第３、第４静電偏向器１１２、１１３の偏向作用によって光軸Ｃに振り戻された後、第５電磁レンズ１１４によってそのサイズが縮小される。【００３４】
マスク偏向部１４０には、第１、第２補正コイル１０７、１０９が設けられており、それらにより、第１〜第４静電偏向器１０４、１０６、１１２、１１３で発生するビーム偏向収差が補正される。【００３５】
その後、電子ビームＥＢは、基板偏向部１５０を構成する遮蔽板１１５のアパーチャ１１５ａを通過し、第１、第２投影用電磁レンズ１１６、１２１によって基板上に投影される。これにより、露光マスク１１０のパターンの像が、所定の縮小率、例えば１／１０の縮小率で基板に転写されることになる。【００３６】
基板偏向部１５０には、第５静電偏向器１１９と第６静電偏向器１２０とが設けられており、これらの偏向器１１９、１２０によって電子ビームＥＢが偏向され、基板の所定の位置に露光マスクのパターンの像が投影される。【００３７】
更に、基板偏向部１５０には、基板上における電子ビームＥＢの偏向収差を補正するための第３、第４補正コイル１１７、１１８が設けられる。【００３８】
一方、コラムセル制御部２７は、電子銃制御部２０２、電子光学系制御部２０３、マスク偏向制御部２０４、マスクステージ制御部２０５、ブランキング制御部２０６及び基板偏向制御部２０７を有する。これらのうち、電子銃制御部２０２は電子銃１０１を制御して、電子ビームＥＢの加速電圧やビーム放射条件等を制御する。また、電子光学系制御部２０３は、電磁レンズ１０２、１０５、１０８、１１１、１１４、１１６及び１２１への電流量等を制御して、これらの電磁レンズが構成される電子光学系の倍率や焦点位置等を調節する。ブランキング制御部２０６は、ブランキング電極１２７への印加電圧を制御することにより、露光開始前から発生している電子ビームＥＢを遮蔽板１１５上に偏向し、露光前に基板上に電子ビームＥＢが照射されるのを防ぐ。【００３９】
基板偏向制御部２０７は、第５静電偏向器１１９への印加電圧と、第６静電偏向器１２０への印加電圧を制御することにより、基板の所定の位置上に電子ビームＥＢが偏向されるようにする。上記の各部２０２〜２０７は、ワークステーション等の統合制御系２６によって統合的に制御される。【００４０】
（露光装置用Ｄ／Ａ変換器の構成）
次に、露光装置の偏向器に使用されるＤ／Ａ変換器について説明する。Ｄ／Ａ変換器は露光データをアナログ信号に変換し、上記した各偏向器にその信号を供給する。図３は本実施形態に係るＤ／Ａ変換器３０の全体概要を示すブロック図である。【００４１】
Ｄ／Ａ変換器３０は、Ｄ／Ａ変換部３１と、誤差検出処理部３３と、制御部３４に大別される。Ｄ／Ａ変換部３１は、Ｄ／Ａ変換基本部３５と補正用ＤＡＣ部３８に大別され、Ｄ／Ａ変換基本部３５は、基準となる電流を生成するリファレンス部３６と、デジタルコードに対応する電流を生成するためのビット電流源部３７で構成される。ビット電流源部３７のビット電流源は、露光データに直接影響する電流源である。補正用ＤＡＣ部３８は、温度依存信号抽出部３９、温度補償用ＤＡＣ部４０、直線性補正用ＤＡＣ部４１及びゲイン補正用ＤＡＣ部４２で構成され、電流源の電流値等を補正する。補正用Ｄ／Ａ変換器は、複数の補正の種類毎に用意される。補正の種類については後述する。【００４２】
誤差検出処理部３３は、基準信号と検査対象信号との誤差を検出して、誤差をゼロにする処理を行う。例えば、直線性の誤差を検出してビット電流源の電流値を補正すべく直線性補正用ＤＡＣ部４１のＤ／Ａ変換器にセットする補正用の値を生成する。【００４３】
制御部３４は、Ｄ／Ａ変換部３１及び誤差検出処理部３３を制御し、最適な補正量を取得する。【００４４】
図４は、リファレンス方式によりＤ／Ａ変換器に供給される電流源部の一例を示す構成図である。Ｄ／Ａ変換器に供給される電流源は、外部から供給される高精度の電流源６１を基に、ミラー回路を構成して複数の電流源を構成する。このように、電流源を並列に接続すると、例えば並列数をｎとしたとき、各電流源に発生する熱雑音等が１／√ｎになり、誤差量を小さくすることが可能となる。【００４５】
ミラー回路による電流源の内部抵抗は、精度の高いものでも３００ｐｐｍ／℃程度の温度係数を有している。従って、温度変動が３％程度であっても１０ｐｐｍのばらつきが生じてしまう。しかも、５ビット分のセグメント部を構成する３１個のビット電流源では約３００ｐｐｍのばらつきが発生してしまう。１９ビットの分解能を達成するためには、約２ｐｐｍの変動程度までしか許容されない。このため、本実施形態では、以下に示すように種々の補正を行い、２ｐｐｍの分解能を確保するようにしている。【００４６】
補正用Ｄ／Ａ変換器では、Ｄ／Ａ変換器を構成する各素子の製造誤差や製造ばらつきの調整、及び、温度ドリフトや経年（時）変化を補正する。本実施形態では、出力電流値を調整するためのゲイン校正、直線性の校正及び補正、プラス温度依存信号０調整、マイナス温度依存信号０調整、及び温度補償を補正の対象としている。【００４７】
ゲイン校正は、出力電流値を調整するものであり、直線性校正及び補正は、ビット電流源の電流値を校正し、ビット電流源の経時変化を補正する。プラス温度依存信号０調整は、プラス温度依存信号が０になるようにし、マイナス温度依存信号０調整は、マイナス温度依存信号が０になるようにする。また、温度補償は、温度に依存した信号分をアッテネートしてＤ／Ａ変換器の出力値が温度に影響されないようにする。【００４８】
以下に、直線性の校正、温度補償について説明する。【００４９】
（１）直線性の校正について
まず、直線性の校正の基本的概念について説明する。本実施形態のＤ／Ａ変換器では、低グリッチ化のために上位ビットＤ／Ａ変換部と下位ビットＤ／Ａ変換部に分割し、上位ビットはセグメント方式によりビット数分デコードした数の電流源（ビット電流源）を使用している。例えば、１９ビットのＤ／Ａ変換器の上位ビットを５ビットとし、下位ビットを１４ビットとしたとき、上位５ビットには３１個の同等の電流源を使用している。また、下位１４ビットは値が安定しているため、１４のビット電流源を有するＲ−２Ｒラダー回路構成を採用している。【００５０】
このような構成のＤ／Ａ変換器では、１５ビットがオン状態のときの電流値は、それより下位の１４ビットがすべてオン状態の出力電流値（１４ビットフル出力ともよぶ）に１ＬＳＢの電流値を加算した電流値（以降、基準信号ともよぶ）に等しくならなければならない。図５にビットと出力値との関係を示す。図５に示すように１４ビットがオン状態のときの電流値Ａ３は１５ビットがオン状態のときの電流値Ａ１の１／２である。同様に１３ビットがオン状態のときの電流値Ａ４は１４ビットがオン状態のときの電流値Ａ３の１／２である。１５ビットがオン状態のときの電流値Ａ１は、１４ビット以下のすべてのビットがオン状態のときの電流値Ａ２に１ＬＳＢの電流値（図５の破線部分）を加算した基準値と理論的には等しくなる。【００５１】
しかし、電流源の経年変化によって値が変動し、基準値に等しくならず誤差が発生する可能性がある。誤差が発生した場合、その誤差分だけセグメント部の電流源の値を調整して誤差をなくすようにする。例えば、セグメント部が５ビットの場合は、基準値との比較校正を３１回行う。基準値とセグメントを構成するすべての電流源との間で誤差をなくすことによって、直線性が保証される。【００５２】
本実施形態では、上記のＬＳＢに相当するビットを補助ビットとして用意し、セグメント部のビット電流源と下位ビットのビット電流源とを比較して補正用Ｄ／Ａ変換器のうちの直線性補正用Ｄ／Ａ変換器にデジタルコードを設定して直線性誤差をなくすようにしている。すなわち、セグメント部の電流源のうちの一つのビット電流源の電流値を比較対象信号とし、下位ビットをすべてオンにしたときの出力電流にＬＳＢに相当する補助ビットの出力電流を加えた電流を基準信号とし、この基準信号と比較対象信号とを比較し、その差を０にするように直線性補正用Ｄ／Ａ変換器にデジタルコードを設定するようにしている。【００５３】
上記の直線性の校正は、例えば１週間毎に行う。この校正間隔は、装置を構成する部品の経年（時）変化によって２ｐｐｍの直線性が維持できる期間であればよい。【００５４】
なお、上記した直線性の校正を行うことによって直線性は保証されるが、ゲインが変動してしまう。例えば、直線性校正の分解能を１／１６ＬＳＢとすると、直線性の校正を３１回行ったとき、最大で（１／１６）×３１＝２ＬＳＢだけゲイン（Ｄ／Ａ変換後のアナログ電流値）が変動する。露光装置では、このゲインの変動の吸収を、ステージ位置のレーザー測長によって次のように調整している。【００５５】
まず、電子ビームを光軸から所定のマーク位置の方向に所定の距離だけ偏向するように電圧を印加する。次に、ステージ位置を光軸が所定のマーク位置になるように移動させる。その結果、電子ビームが照射される位置とマーク位置とのずれの量をゲイン補正量として補正用のＤ／Ａ変換器に設定する。【００５６】
（２）温度補償について
次に、温度補償について説明する。Ｄ／Ａ変換器を構成する素子は電子ビームの照射などによる温度変動に依存して特性が変化し、電流源の値等に変化が生じる。温度変化が生じた場合であってもＤ／Ａ変換の出力値の変動が小さくなるように補正を行う。【００５７】
本実施形態では、温度変化に相当する電圧信号を温度依存信号抽出部において検出する。【００５８】
温度補償を実施するにあたり、まず、温度依存信号抽出部のゼロ調整を行う。これは、基準温度（例えば、２３℃）のときに温度依存信号抽出部から出力される温度依存信号を“０”[Ｖ]に調整するものである。そのために、基準温度のときに検出された電圧（温度依存信号）が０になるように、温度依存信号調整用Ｄ／Ａ変換器にデジタルコードを設定する。検出された電圧と０[Ｖ]とを誤差検出処理部に交互に入力して、その差が０になるように温度依存信号調整用Ｄ／Ａ変換器に設定するデジタルコードを調整する。【００５９】
図６は、温度依存信号抽出部の一例を示す回路構成図である。温度に依存する抵抗値の変動が既知のものを使用して、温度変化に応じた電圧の変動を抽出する。例えば、図６のノードＮ１−Ｎ２間の配線Ｌ１をアルミニウム配線とする。ノードＮ２からは配線Ｌ３がオペアンプＯＰ１のマイナス端子に接続されている。電流源ＩをグラウンドとノードＮ２間に接続し、ノードＮ２の向きに精密電流を流す。【００６０】
アルミニウムは温度に依存した抵抗値の変化率が０．３％／℃であることが知られている。従って、ノードＮ１に供給される電流は、配線Ｌ１の温度係数に従って電流値が変化する。ノードＮ１に供給される電流と、電流源Ｉの電流値がともに１ｍＡとしたとき、温度変化による電流値Ｉ１の変化分が配線Ｌ３に流れ込む。この電流を、ＩＶ変換回路ＩＶ１によって、例えば０．４Ｖ／℃の関係で電圧に変換する。【００６１】
温度依存信号を抽出し、変動電圧を検出した後、この電圧に応じて電流源の値を調整する。直線性校正を実施した後、直線性校正と同様な校正を実施することによって温度依存信号に応じた温度補正用Ｄ／Ａ変換器に設定するアッテネート量を取得する。【００６２】
例えば、基準温度（例えば２３℃）に対して５℃上がった状態において直線性校正と同様に、ビット電流源に対する校正を行う。すなわち、セグメント部の電流源のうちの一つのビット電流源の電流値を比較対象信号とし、下位ビットをすべてオンにしたときの出力電流にＬＳＢに相当する補助ビットの出力電流を加えた電流を基準信号とし、この基準信号と比較対象信号とを比較し、その差を０にするように温度補償用Ｄ／Ａ変換器にデジタルコードを設定するようにしている。この値は、温度補償アッテネート量に相当する。なお、ここで設定されるデジタルコードは基準温度から５℃上がった場合に対応するが、温度変化に対するデジタルコードの値の変化を線形の範囲内で他の温度変化に対してデジタルコードを算出するようにしてもよい。【００６３】
（３）誤差検出処理部
次に、上位ビットのセグメント部を構成する電流源の誤差検出等を行う誤差検出処理部について説明する。【００６４】
図７は、誤差検出処理部３３の概略を示すブロック構成図である。また、図８は誤差検出処理部３３の一部を示す回路構成図である。誤差検出処理部３３は、入力選択部４５、交流増幅部４６、同期整流部４７、比較部４８、コード生成部４９、メモリ部５０、データ生成部５１で基本構成される。【００６５】
入力選択部４５では、誤差検出の対象に応じて比較対象とする信号を選択する。【００６６】
交流増幅部４６では、データ生成部５１によって生成され、入力選択部４５から入力された交流信号を交流増幅する。【００６７】
同期整流部４７では、交流増幅部４６によって増幅された誤差に対応する交流信号を、誤差に応じた直流信号に変換する。【００６８】
比較部４８では、比較対象信号と基準信号との大小判定を行う。コンパレータによる判定が大のときは、比較対象信号が小になるようにデジタルデータを生成し、比較対象信号が小となった段階で終了する。また、比較対象信号が小と判定されたときに大となるようにデジタルデータを生成する。【００６９】
コード生成部４９は例えばＵ／Ｄカウンタ部やバイナリサーチ部で構成され、補正用Ｄ／Ａ変換器に設定するコードを生成する。Ｕ／Ｄカウンタ部及びバイナリサーチ部は、コンパレータ部の大小判定に従って補正データを生成する。Ｕ／Ｄカウンタ部では、比較対象信号に付随するデータをメモリ部５０より読み出してカウンタにプリセットし、コンパレータの判定に従って補正データを生成する。【００７０】
データ生成部５１は直線性校正の場合に動作し、基準信号と比較対象信号を交互に発生させる。このタイミングは、例えば５ｋＨｚである。【００７１】
メモリ部５０には、誤差検出処理部によって生成される補正データ等が蓄積される。【００７２】
制御部３４は、入力選択部４５、交流増幅部４６、同期整流部４７、比較部４８、コード生成部４９、データ生成部５１、補正ＤＡＣ部３８の各部を制御して、補正用Ｄ／Ａ変換器に設定する最適なコードを生成する。【００７３】
（動作説明）
次に、誤差検出処理部３３の動作について直線性の校正を例として説明する。【００７４】
入力選択部４５において、直線性の校正を対象とするスイッチＳ１をオンにして、ＩＶ変換出力を選択する。これにより、Ｄ／Ａ変換後の信号がデータ受信部（不図示）を介して誤差検出処理部３３に入力される。【００７５】
データ生成部５１において、Ｄ／Ａ変換基本部３５の１４ビットフル出力にＬＳＢの値を加えた値である基準信号と、セグメント部の一つの電流源に対応する比較対象信号とを交互に発生させて誤差検出処理部３３に入力する。【００７６】
入力された基準信号と比較対象信号によって交流信号が発生し、交流増幅部４６において増幅される。基準信号と比較対象信号との誤差はナノオーダーのように微小であり、後の比較部４８において判定基準値との比較が可能になる程度、例えばマイクロオーダまで増幅する。【００７７】
増幅された誤差分は同期整流部４７において誤差分に応じた直流信号に変換される。【００７８】
比較動作を開始する前は、スイッチＳ５，Ｓ６をオンにして、コンデンサＣ３をショート状態にする。比較動作を開始し、基準信号が入力される期間は、スイッチＳ５をオンにし、スイッチＳ６をオフにしてホールド状態にする。比較対象信号が入力される期間はスイッチＳ５をオフにし、スイッチＳ６をオンにしてサンプル状態にする。比較動作の期間、上記スイッチ動作を繰り返すことにより交流変化分がコンデンサＣ３に蓄えられ、直流電圧に変換される。【００７９】
次に、この誤差分が０となるように比較部４８で値を比較し、コード生成部４９のＵ／Ｄカウンタ部で補正データを生成する。【００８０】
比較対象信号が基準信号よりも大きくなったとすると、誤差分に相当する電流値を減らすようなデータを生成する。例えば、補正用Ｄ／Ａ変換器が１６ビット分解能で±１６μＡ出力とすると、誤差分が１ｎＡであれば、“００００  ００００  ００００  ００１０”の補正データを生成する。【００８１】
比較部４８では、同期整流部４７において変換された直流信号を基に、比較対象信号が基準信号に対して大か小かが判定される。直流信号がプラスのとき、比較対象信号が大と判定され、コード生成部４９のＵ／Ｄカウンタ部で比較対象信号が小になるようにデータを生成する。【００８２】
このデータを再度、誤差検出処理部３３に入力し、基準信号と比較する。比較対象信号が小と判定された場合は、比較対象信号が大と判定されるまで繰り返し行われ、比較対象信号が大と判定された場合は、比較対象信号が小と判定されるまで繰り返し行われる。【００８３】
最終的に、コード生成部４９で得られるデータが、比較対象信号に対する直線性補正用Ｄ／Ａ変換器にセットされる値となる。【００８４】
以上説明した処理をＤ／Ａ変換器のセグメント部を構成するすべての電流源に対して行う。さらに、露光装置に使用される他のすべてのＤ／Ａ変換器に対して行う。【００８５】
次に、温度依存信号ゼロ調整を例として誤差検出処理部３３の動作について説明する。【００８６】
温度依存信号ゼロ調整では、図８の入力選択部４５のスイッチＳ２とＳ４を交互にオンオフするように切換える。スイッチＳ２がオンのときは、温度依存信号抽出部から抽出した温度依存信号（比較対象信号、０．４Ｖ／℃）が入力され、スイッチＳ４がオンのときは、基準信号となるグラウンド電位（０Ｖ）が入力される。【００８７】
入力された基準信号と比較対象信号によって交流信号が発生し、交流増幅部４６において増幅される。増幅された誤差分は同期整流部４７において誤差分に応じた直流信号に変換される。【００８８】
次に、この誤差分が０となるように比較部４８で値を比較し、コード生成部４９で補正データを生成する。【００８９】
比較部４８では、同期整流部４７において変換された直流信号が判定基準値（０Ｖ）と比較される。直流信号がプラスのとき、比較対象データが大と判定され、コード生成部４９で比較対象データが小になるようなデータを生成する。【００９０】
このデータを再度、誤差検出処理部３３に入力し、基準値と比較する。【００９１】
最終的に、コード生成部４９で得られるデータが、比較対象信号に対する温度依存信号ゼロ校正用Ｄ／Ａ変換器にセットされる値となる。【００９２】
次に、温度補償を例として誤差検出処理部３３の動作について説明する。【００９３】
入力選択部４５において、温度補償を対象とするスイッチＳ１をオンにして、ＩＶ変換出力を選択する。これにより、誤差検出処理部３３にはＤ／Ａ変換後の信号が入力される。【００９４】
データ生成部５１において、（比較対象−１）ビット以下のすべてのビットをオンにしたときの出力値にＬＳＢに相当する補助ビットの値を加えた値（基準信号）と、比較対象ビットの電流源に対応する比較対象信号とを交互に発生させて誤差検出処理部３３に入力する。【００９５】
入力された基準信号と比較対象信号によって交流信号が発生し、交流増幅部４６において増幅される。増幅された誤差分は同期整流部４７において誤差分に応じた直流信号に変換される。【００９６】
次に、この誤差分が０となるように比較部４８で値を比較し、コード生成部４９で補正データを生成する。この補正されたデータを再度、誤差検出処理部３３に入力し、基準信号と比較する。【００９７】
このように、温度補償における誤差検出処理部における動作は直線性校正の場合と同様であるが、その結果は、温度補償用Ｄ／Ａ変換器にデジタルコードとして入力される温度補償用のアッテネータ量となる。【００９８】
以上説明したように、本実施形態では、誤差検出処理部３３を設け、基準信号と比較対象信号との比較を行い、差分が０になるようにしている。誤差検出処理部３３では、基準信号と比較対象信号とを交互に入力して交流信号を生成することにより差分のみを抽出し、差分が０になるようなデジタルコードを生成して補正用のＤ／Ａ変換器に設定するようにしている。これにより、直流信号分を排除でき、微小な差分を増幅して検出する際に信号が飽和することなく正確な差分を検出することが可能になり、正確な補正量を算出することが可能になる。【００９９】
（論理回路部）
次に、Ｄ／Ａ変換部３１に伝送されたデジタルデータが正確であるか否かを確認する機能について説明する。【０１００】
記憶部（不図示）に記憶された露光データはデジタルデータに変換され、各Ｄ／Ａ変換部に伝送される。Ｄ／Ａ変換部３１にデータが伝送されるまでには、正確にデータが伝送されることを保証するためにＥＣＣやＣＲＣ等のエラー訂正機能を付加した伝送が行われる。本実施形態では、この伝送されたデータの正確性を判定する機能をＤ／Ａ変換部３１に備えている。【０１０１】
図９（ａ）は、アンプボックスＡＢＸ内のデータ送信部７２及びＤ／Ａ変換部３１を示している。データ送信部７２では、受信したデータに変調をかけ、Ｄ／Ａ変換部３１に送信する。Ｄ／Ａ変換部３１では元のデータと変調データからクロックを再生する。【０１０２】
電子ビームを発生するコラム部は、例えば直径６００ｍｍ、高さ１２００ｍｍの円筒状になっている。この周囲に数百個の１９ビットＤ／Ａ変換器を搭載して、アナログ信号をコラム部へシリアル伝送する。伝送速度を２０ＭＨｚとし、ビット数を２４ビットとすると、シリアル伝送をするための速度は４８０Ｍｂｐｓになり、タイミングをとることが困難になる。【０１０３】
そこで、データ送信部７２においてデータに変調をかけ、元のデータＩＤＴと変調データＭＤＴとをＤ／Ａ変換部３１に送信する。ＭＤＴ信号はＩＤＴ信号が変化しないときに状態を反転させるように変調する。Ｄ／Ａ変換部では、元データＩＤＴと変調データＭＤＴとの排他的論理和をとることにより２４０ＭＨｚクロックを再生することができる。このようにＤ／Ａ変換部内でクロック再生をしているので、タイミングが取りやすく、データ受信の信頼性を高めることができる。【０１０４】
図９（ｂ）は元のデータに上記変調をかける回路の一例を示した図であり、図９（ｃ）はそのタイミングチャートである。【０１０５】
また、Ｄ／Ａ変換部３１に入力されるデータが不正確であると、描画パターンが意図しないものになり、不良製造になってしまうため、信頼性の高いものであることが必要である。しかし、現状では、受信データの信頼性のチェックにおいて、受信データを送信部へ戻して照合をとったり、チェックの時間がかかる等の問題が生じている。【０１０６】
そこで、本実施形態では、生成多項式符号理論を採用して、受信データのチェックを行うようにしている。【０１０７】
データを予め決められた生成多項式で符号化し、巡回符号語を作成して検査する。例えば、１６ビットのデータの場合、生成多項式Ｘ１５＋Ｘ１４＋１は巡回符号の生成多項式となる。これにより、受信データを送信部に戻す必要がなく、テストデータのランダム性も確保される。【０１０８】
以上説明したように、本実施形態の露光装置では、１９ビットの分解能を有するセグメント構成のＤ／Ａ変換器を搭載している。このＤ／Ａ変換器では、上位ビットと下位ビットに分けている。例えば、１９ビットのＤ／Ａ変換器において、上位ビットを５ビットとしている。これらの上位ビットをデコードした数の電流源を備えている。また、下位ビットのビット数に応じた数のビット電流源及び最下位ビットと同一の補助ビットに対する補助用最下位電流源を備えている。下位ビットをすべてオンにしたときの出力電流と補助ビットの出力電流とを加えた値（基準信号）と比較し、その差が０になるように直線性補正用のＤ／Ａ変換器に入力するデジタルコードを決定している。この処理を、上位ビットを構成するすべての電流源に対して行う。これにより、下位ビットのＤ／Ａ変換部にあわせて上位ビットのＤ／Ａ変換部が較正され、Ｄ／Ａ変換後のアナログ値が不連続にならず直線性が保証される。【０１０９】
また、本実施形態のＤ／Ａ変換器では、温度補償機能を備えている。Ｄ／Ａ変換器に温度依存信号抽出部を設けて装置内の温度変化に依存した電圧信号を検出し、その信号に応じて直線性の校正と同様な校正を行い、所定の温度に対する温度補償用Ｄ／Ａ変換器に設定するアッテネート値を求めている。この値を基に、電圧信号の変化に対して温度補償用Ｄ／Ａ変換器によるアッテネータ値を求めておくことで、出力変動を０にするように帰還している。これにより、温度が変動した場合であっても、Ｄ／Ａ変換値の変動をなくすことができる。また、出荷時に温度補償用Ｄ／Ａ変換器のデジタルコードを設定することで、装置搭載語の温度変化に対して常に補償することが可能となる。【０１１０】
上記の直線性の校正及び温度補償はＤ／Ａ変換器を装置に実装した後でも実施することができるため、長期間、Ｄ／Ａ変換器を高精度に使用することが可能となる。【０１１１】
なお、本実施形態では、Ｄ／Ａ変換器がマルチコラム型電子ビーム露光装置に搭載される場合について説明したが、シングルタイプの電子ビーム露光装置に搭載してもよいことは勿論である。【０１１２】
また、本実施形態では、誤差検出処理において基準信号と比較対象信号との差分を交流増幅して検出する場合について説明したが、直流増幅を使用するようにしてもよい。図１０はその一例を示す図である。誤差増幅部には高精度のオペアンプＯＰ５を使用する。誤差増幅部の入力は、偏向用のＤ／Ａ変換器８１及びメモリ用Ｄ／Ａ変換器８２が接続されている。誤差増幅部の出力側はコンパレータＯＰ６が接続されている。【０１１３】
このような構成の誤差検出処理部において、まず、基準となる１４ビット以下のフル出力を偏向用のＤ／Ａ変換器８１にセットする。次に、誤差増幅部の出力が０になるようにメモリ用Ｄ／Ａ変換器８２の値を制御する。次に、比較対象となるセグメント部のビット出力データを偏向用のＤ／Ａ変換器８１にセットする。次に、誤差増幅出力が０になるようにして、ビット出力の電流源を補正するＤ／Ａ変換器の値を取得する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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