(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光データをアナログ信号に変換し、該アナログ信号に従って駆動を行なう電子ビーム露光装置の障害検出方法であって、
前記露光データの検査したい箇所を指示するトリガデータを付加してトリガ付加露光データを発生させる工程を行った後、
前記トリガ付加露光データに従って順次パターンを描画する工程を開始し、
前記トリガデータが付加されているかを判定する工程と、
前記トリガデータが付加されている時には、前記露光データを変換したアナログ信号をサンプリングし、サンプリングしたアナログ信号をディジタル信号に変換する工程とを備えることを特徴とする電子ビーム露光装置の障害検出方法。
【請求項２】
請求項１に記載の電子ビーム露光装置の障害検出方法であって、
前記トリガデータを付加する前に、
露光データに従って順次パターンを描画する工程と、
描画されたパターンに前記露光データと異なる欠陥箇所があるかを調べる工程とを行い、前記検査したい箇所として前記欠陥箇所を指示する電子ビーム露光装置の障害検出方法。
【請求項３】
請求項１に記載の電子ビーム露光装置の障害検出方法であって、
前記サンプリングしたアナログ信号を変換したディジタル信号を記憶する工程と、
記憶したディジタル信号を表示する工程とを更に備える電子ビーム露光装置の障害検出方法。
【請求項４】
請求項１に記載の電子ビーム露光装置の障害検出方法であって、
前記トリガデータが付加されている時には、アナログ信号に変換される前の前記露光データを記憶する工程と、
前記変換したディジタル信号と、対応する前記露光データを比較する工程とを更に備える電子ビーム露光装置の障害検出方法。
【請求項５】
電子ビームを発生する電子ビーム発生器と、
該電子ビーム発生器の発生した前記電子ビームを露光するかしないかの制御を行なうオン・オフ制御手段と、
前記電子ビームを偏向する電子ビーム偏向手段と、
前記電子ビームを露光面上に収束させる電磁レンズと、
露光データに対応するパターンを描画するように前記オン・オフ制御手段と前記電子ビーム偏向手段とを制御する制御手段とを備え、
該制御手段は、前記露光データをアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換回路を備え、前記露光データを変換したアナログ信号を前記電子ビーム偏向手段に印加する電子ビーム露光装置において、
前記露光データの指示された部分にトリガデータを付加してトリガ付加露光データを発生するトリガデータ付加手段と、
前記トリガ付加露光データの露光処理中に、前記トリガデータを検出してトリガ信号を発生するトリガ発生回路と、
前記トリガ信号に応じて、前記Ｄ／Ａ変換回路の出力するアナログ信号をサンプリングするサンプルホールド回路と、
該サンプルホールド回路にサンプリングされた前記アナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路とを備えることを特徴とする電子ビーム露光装置。
【請求項６】
請求項５に記載の電子ビーム露光装置であって、
前記トリガ信号に応じて、前記露光データを記憶する記憶回路と、
前記Ａ／Ｄ変換回路の出力するディジタル信号と、前記記憶回路に記憶された前記露光データを比較する比較回路とを更に備える電子ビーム露光装置。
【請求項７】
請求項６に記載の電子ビーム露光装置であって、
前記比較回路の出力する比較結果を記憶する比較結果記憶回路と、
該比較結果記憶回路に記憶された前記比較結果を表示する表示手段とを更に備える電子ビーム露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、露光データをアナログ信号に変換して偏向手段を駆動する電子ビーム露光装置における障害検出方法及び障害の検出を容易にした電子ビーム露光装置に関し、特に露光データをアナログ信号に変換するディジタル−アナログ（Ｄ／Ａ）変換回路における障害を検出する方法及びそのような障害の検出を容易にした電子ビーム露光装置に関する。
【０００２】
半導体集積回路は微細加工技術の進歩に伴って一層高集積化される傾向にあり、微細加工技術に要求される性能は益々厳しいものになってきている。とりわけ露光技術においては、従来使用されているステッパなどに用いられる光露光技術の限界が予想されている。電子ビーム露光技術は、光露光技術に代わって微細加工の次世代を担う可能性の高い技術である。
【０００３】
【従来の技術】
図１は、ステージを移動しながら連続して露光する連続移動露光方式の電子ビーム露光装置の構成を示す図である。図１において、参照番号１はプロセッサを、２は磁気ディスクを、３は磁気テープ装置を示し、これらの装置はバス４を介して互いに接続され、且つバス４及びインターフェイス回路５をそれぞれ介してデータメモリ６及びステージ制御回路７に接続されている。
【０００４】
一方、８は筐体で、内部には電子銃９、レンズ１０、ブランキング電極１１、レンズ１２、ビーム整形デフレクタ用コイル１３、サブデフレクタ用コイル１４、レンズ１５、メインデフレクタ用コイル１６、ステージ１７及び試料１８が配置されている。試料１８はステージ１７上に載置されており、ステージ１７はステージ制御回路７の出力信号によりＸ方向及びＹ方向へ移動制御される。
【０００５】
電子銃９により放射された電子ビームは、レンズ１０を通過し、ブランキング電極１１により透過又は遮断され、ビーム整形デフレクタ用コイル１３で例えば３μｍ以下の平行な任意のショットサイズの矩形ビームに整形された後、サブデフレクタ用コイル１４及びメインデフレクタ用コイル１６により偏向されると共に、更に投影レンズ１５を通過して試料表面に収束される。露光パターンを正確に描画するためには、各デフレクタ用コイルに供給する偏向信号に応じて電子ビームが所望の位置に正確に偏向されて照射されることが必要である。
【０００６】
露光データは、例えば、パターン平面上に設定された直交するＸ、Ｙ２軸に対して、頂点の座標、辺の長さを組み合わせてディジタル表示され、磁気ディスク２や磁気テープ装置３などに記憶されている。パターンを描画する時にはこれらの装置から所望の露光データを読み出し、インターフェース回路５を介してデータメモリ６に記憶する。データメモリ６の露光データは、パターン発生回路１９において露光処理単位とする画素の組合せに分解される。この画素は通常矩形とされる。この分解された各画素のデータは、パターン補正回路２０において、照射位置の照射軸からの距離などに応じてレンズ１５の収差によるパターンの歪みを補正するための座標変換が行なわれて、ブランキング電極１１、ビーム整形デフレクタ用コイル１３、サブデフレクタ用コイル１４、及びメインデフレクタ用コイル１６に印加される１組のデータが決定される。
【０００７】
ビーム整形デフレクタ用コイル１３、サブデフレクタ用コイル１４、及びメインデフレクタ用コイル１６に印加されるデータは、それぞれ、ＤＡコンバータ（ＤＡＣ）２２、２４及び２６でアナログデータに変換され、アンプ２３、２５及び２７を介してコイル１３、１４及び１６へ印加される。コイル１３、１４及び１６へのアナログ信号の印加に同期してブランキング電極１１を動作させ、出射された電子ビームの整形、偏向、及び収束が行なわれて、所要の露光が実施される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような電子ビームの露光処理において、露光データに対応した露光が行なわれないことがある。この原因は、補正演算の誤り、回路相互間のタイミングのずれ、雑音の混入などであると考えられる。露光データに対応した露光が行なわれないと、そのショットで露光されるべき画素が誤った場所に露光され、いわゆるパターン跳びとなり、露光されたパターンの欠陥となる。そのため、このような故障が発生した場合には、その故障原因を究明して、正常な状態に復旧させる必要がある。しかも、量産工程で使用されている電子ビーム露光装置では、装置の稼働時間の減少は生産コストの増加に直結するため、短時間のうちに復旧させることが要求される。そのため、故障の原因がどこにあるかを短時間の内に故障原因を究明することが必要である。
【０００９】
電子ビーム露光装置は、デフレクタに印加する電圧を高精度に制御することで電子ビームの照射位置を制御しており、少しの誤差でもパターンの欠陥を引き起こす。そのため、デフレクタに印加する電圧を発生させる部分が故障原因であることが多いが、この部分はアナログ信号処理を含む部分であり、故障原因の究明が難しい部分でもある。そのため、故障原因の究明は、オペレータが露光されたパターンを観察することで故障原因を推定し、推定した故障原因を確認するための露光パターンを入力してその時の出力をオシロスコープなどで観察するなど、経験に頼ることが多かった。しかし、この方法ではベテランのオペレータでも故障原因の究明に長時間を要し、経験の浅いオペレータでは容認できないような長時間を要していた。そのため、より簡易な方法で故障原因が究明できることが求められていた。
【００１０】
特開昭６１−１５４０３０号公報は、上記のような故障の発生を検出するため、露光データからデフレクタに印加するアナログ信号を発生するのと同じ構成のダミー系を設け、ＤＡＣ２２、２５及び２７の出力するアナログ信号とダミー系の出力を比較し、一致しない時に露光エラーが発生したと判定する電子ビーム露光装置を開示している。この装置であれば、デフレクタに印加する電圧が正常であるかが検出できる。しかし、故障原因の究明には、単にデフレクタに印加する電圧が正常でないとうことを検出するだけでなく、どの位の誤差があるかまで検出できることが必要であるが、この装置ではそのような検出は行なえない。また、この装置では、比較はアナログ信号で行なわれるため、正確な比較が難しいという問題もある。
【００１１】
更に、特開昭６１−１８５９６８号公報は、デフレクタに印加するアナログ信号は所定範囲の領域を順次走査している時には変化が小さいことに着目して、アナログ信号の変化量が所定値以上の時には露光異常が発生したと判定する電子ビーム露光装置を開示している。大きな誤差が発生した場合にはこの装置でも故障の発生を検出可能であるが、この装置では検出できないが十分にパターンの欠陥を生じるような誤差については検出できないという問題があった。また、走査する領域を変更する場合などには、アナログ信号の変化量が大きく変化するため、このような時には判定動作を行なわないようにする必要があるが、それでは走査領域を変更する時の誤差については検出できないとい問題がある。一般的には、走査領域を変更する時に誤差が発生しやすく、実際の故障原因の究明には不十分である。
【００１２】
デフレクタに印加されるアナログ信号は１６ビット程度のディジタルデータをアナログ変換した信号であり、十分な精度での故障原因の究明には、０．０１％以下の精度で比較する必要がある。しかも、このアナログ信号は高速な信号であり、高速で上記のような精度でのアナログ信号の検出は実際には非常に難しいのが現状である。
【００１３】
アナログ信号をディジタル信号の変換して記憶し、露光終了後に解析することも考えられるが、高速で高精度のアナログ−ディジタル変換（Ａ／Ｄ変換）を行なうことは難しいのが現状である。また、そのようなＡ／Ｄ変換が可能であっても、露光データは膨大なデータ量であり、それを解析するには多くの労力と時間を要する。
【００１４】
本発明は、電子ビーム露光装置の故障原因が容易に究明できる障害検出方法、及びそのような方法が実行可能な電子ビーム露光装置の実現を目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を実現するため、本発明の電子ビーム露光装置の障害検出方法では、検査したい部分を指示する露光データにトリガデータを付加し、露光データに従ってパターンを露光する処理を行い、その露光中にトリガデータを検出した時には、デフレクタに印加されるアナログ信号をサンプリングし、その後サンプリングしたアナログ信号をディジタル信号に変換する。
【００１６】
すなわち、本発明の電子ビーム露光装置の障害検出方法は、露光データをアナログ信号に変換し、該ナログ信号に従って駆動を行なう電子ビーム露光装置の障害検出方法であって、露光データに、検査したい部分を指示するトリガデータを付加してトリガ付加露光データを発生させる工程とを行った後、トリガ付加露光データに従って順次パターンを描画する工程を開始し、トリガデータが付加されているかを判定する工程と、トリガデータが付加されている時には、露光データを変換したアナログ信号をサンプリングし、サンプリングしたアナログ信号をディジタル信号に変換する工程とを備えることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の電子ビーム露光装置は、電子ビームを発生する電子ビーム発生器と、電子ビーム発生器の発生した電子ビームを露光するかしないかの制御を行なうオン・オフ制御手段と、電子ビームを偏向する電子ビーム偏向手段と、電子ビームを露光面上に収束させる電磁レンズと、露光データに対応するパターンを描画するようにオン・オフ制御手段と電子ビーム偏向手段とを制御する制御手段とを備え、制御手段は、露光データをアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換回路を備え、露光データを変換したアナログ信号を電子ビーム偏向手段に印加する電子ビーム露光装置において、露光データの指示された部分にトリガデータを付加してトリガ付加露光データを発生するトリガデータ付加手段と、トリガ付加露光データの露光処理中に、トリガデータを検出してトリガ信号を発生するトリガ発生回路と、トリガ信号に応じて、Ｄ／Ａ変換回路の出力するアナログ信号をサンプリングするサンプルホールド回路と、サンプルホールド回路にサンプリングされたアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路とを備えることを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、欠陥箇所に対応した信号のみが検出されるので、検出したデータを記憶するデータ容量が少なくて済み、解析も容易である。
トリガデータを付加する部分を決定するには、一旦露光したパターンの欠陥箇所を調べ、その箇所にトリガデータを付加する。
前述のように、電子ビーム露光装置では、デフレクタに印加する電圧を高精度に制御することで電子ビームの照射位置を制御しており、少しの誤差でもパターンの欠陥を引き起こす。そのため、デフレクタに印加する電圧を発生させる部分の故障原因を究明するには、露光データを変換したアナログ信号の強度を正確に検出し、露光データに対応する強度であるかを調べる必要がある。例えば、露光データは１６ビット程度のデータであり、Ｄ／Ａ変換回路では分解能が最大強度の０．００２％のディジタル−アナログ変換が行なわれる。従って、アナログ信号の強度もこれに相当するような精度で検出する必要がある。しかし、高精度のアナログ−ディジタル変換は、一般的にディジタル−アナログ変換に比べて長い変換時間が必要である。そのため、Ｄ／Ａ変換回路で行なわれるディジタル−アナログ変換の速度で、アナログ−ディジタル変換を行なうのは非常に難しく、可能であっても非常に高コストである。そこで、本発明では、アナログ信号の強度を検出する必要があるのは誤差が生じた時であることに着目して、一旦露光したパターンの欠陥箇所を調べ、欠陥箇所に対応する露光データにトリガデータを付加し、トリガデータを検出した時にアナログ信号をサンプリングして保持（ホールド）するようにした。アナログ−ディジタル変換は、保持されたアナログ信号に対して行なうので変換時間を長くできる。
【００１９】
解析作業を容易にするために、比較回路の出力する比較結果を記憶する比較結果記憶回路と、比較結果記憶回路に記憶された比較結果を表示する表示手段とを備え、アナログ−ディジタル変換した検出データを記憶して表示することが望ましい。
更に、トリガ信号に応じて、露光データを記憶する記憶回路と、Ａ／Ｄ変換回路の出力するディジタル信号と、記憶回路に記憶された露光データを比較する比較回路とを備え、アナログ信号に変換される前のトリガデータが付加されている露光データを記憶してアナログ信号を変換したディジタル信号と比較することが望ましい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図２は、本発明の実施例の電子ビーム露光装置の構成を示す図である。図示のように、図１の従来の構成に、トリガ発生回路３１と、サンプルホールド回路３２と、アナログ−ディジタル変換回路（ＡＤＣ）３３と、ラッチ３４と、一致検出回路３５と、逆露光データメモリ３６と、比較結果メモリ３７とが加えられている。表示インターフェース回路３８とディスプレイ３９とキーボード・マウス４０は、従来から設けられていたが、図１では示していなかったものである。また、アンプ２３、２５及び２７の出力を観察するためのオシロスコープ４１が接続されている。
【００２１】
トリガ発生回路３１は、露光データのうち後述するトリガデータが付加されたデータの組がパターン補正回路から出力され時にトリガ信号を発生する回路である。サンプルホールド回路３２は、トリガ信号に応じて、ＤＡＣ２２、２４、２６で変換されたトリガデータが付加された組のデータに対応するアナログ信号をサンプリングして保持する。従って、少なくとも３つのアナログ信号をサンプリングして保持することができるようになっている。ＡＤＣ３３は、サンプルホールド回路３２に保持されたアナログ信号をディジタル信号に変換し、逆露光データを出力する。従って、ＡＤＣ３３は、サンプルホールド回路３２に保持された少なくとも３つのアナログ信号をディジタル信号に変換する必要があり、例えば、１個のＡ／Ｄ変換回路で、アナログスイッチで入力を切り換えるマルチプレクサ方式を使用する。ＡＤＣ３３で変換するアナログ信号はサンプルホールド回路３２に保持されているので、変換時間は長くてよい。従って、高精度の変換方式の回路が使用できる。ＡＤＣ３３の出力する逆露光データは、逆露光データメモリ３６に記憶される。
【００２２】
ラッチ３４、トリガ信号に応じて、ＤＡＣ２２、２４、２６に入力されるトリガデータが付加された組のデータを保持する。一致検出回路３５は、ＡＤＣ３３の出力する逆露光データとラッチ３４に保持された露光データを比較し、比較結果を出力する。比較結果は、比較結果メモリ３７に記憶される。
ディスプレイ３９は、表示インターフェース３８を介して、ＣＰＵ１から制御される。ディスプレイ３９は、パターン発生回路１９において露光データから生成された露光パターンが表示できるようになっている。オペレータは、キーボード・マウス４０を介してディスプレイ３９上のパターンを指示できるようになっている。
【００２３】
次に、実施例における障害原因の究明処理を図３のフローチャートを参照して説明する。
ステップ１０１では、パターンを描画処理する。次に、ステップ１０２で、描画したパターンの欠陥を検査する。この検査は、目視により行なわれる場合もあるが、ＴＶカメラなどで描画したパターンを撮影し、その画像信号と設計パターンとの比較を行なって欠陥箇所を探すようにする。ステップ１０３で、欠陥箇所があるかないか判定する。欠陥箇所がなければ、障害原因の究明の必要はないので、以下の処理は行なわず、欠陥箇所があれば、障害原因の究明処理を行なう。
【００２４】
ステップ１０４では、上記のようにして検出した欠陥箇所を、ディスプレイ３９上のパターンをキーボード・マウス４０を介して指示することにより行なう。ステップ１０５では、指示された欠陥箇所に応じて、ＣＰＵ１が露光データにトリガデータを付加する処理を行なう。ここで、図４を参照してこの処理を説明する。
【００２５】
図４において、参照番号２０１は表示されるパターンであり、２０２はパターンに対応する露光データであり、２０３はトリガデータである。パターン２０１の×で示した部分が欠陥がある部分であり、ディスプレイ３９上に表示されるパターン２０１の欠陥箇所をキーボード・マウス４０を介して入力する。欠陥箇所として入力された部分に対応する露光データのトリガデータとして「１」が付加される。他の部分のトリガデータは「０」である。なお、欠陥箇所は逆露光データメモリ３６の容量分入力できるが、トリガデータで指示された隣接する露光データは、Ａ／Ｄ変換に要する時間以上離れていることが必要である。
【００２６】
図５は、露光データにトリガデータを付加したトリガ付加露光データの構成を示す図である。
再び図３のフローチャートに戻って、ステップ１０６では、トリガ付加露光データに基づく描画処理が開始される。この描画処理中、トリガ発生回路３１は、トリガデータが付加された露光データであるかを検出し、付加されていなければそのまま従来通りの処理を繰り返す。トリガデータが付加されている場合には、ステップ１０８でラッチ３４が露光データをラッチし、ステップ１０９でサンプルホールド回路３２がアンプ２３、２５及び２７の出力するアナログ信号をサンプリングして保持し、ステップ１１０でＡＤＣ３３がサンプリンされたアナログ信号をディジタル信号に変換して逆露光データメモリ３６に記憶し、ステップ１１１で一致検出回路３５がＡＤＣ３３とラッチ３４の出力が一致するかを比較して比較結果を比較結果メモリ３７に記憶する。このような処理をすべての露光データの処理が終了するまで行なう。
【００２７】
図６は、ステップ１０７からステップ１０９までの処理を説明するタイムチャートである。露光データがクロックサイクルで変化し、トリガデータが付加された露光データが供給されると、トリガ信号が発生する。これに応じて露光データがラッチされる。トリガデータが付加された露光データは、次のサイクルでアナログ信号に変換されて出力されるので、サンプルホールド回路３２は次のサイクルの安定した時点のアナログ信号をサンプリングする。例えば、ｎ番目の露光データに誤差があれば、アナログ出力は図示のように変化するので、誤差の生じたアナログ信号がサンプリングされる。
【００２８】
ステップ１１２では、ステップ１０２で検出した欠陥箇所と同じ位置に欠陥が発生したかを検出する。異なる箇所に欠陥が発生した場合には、今回の処理で検出した逆露光データでは故障原因は究明できないので、究明方法を再検討する必要がある。同じ箇所に欠陥が発生した場合には、ステップ１１３で、比較結果メモリ３７に記憶された比較結果を調べる。一致した場合には、この部分に問題はないと考えられるので、他の故障原因を究明する。また、一致しない場合には、この部分に故障原因があると考えられるので、ステップ１１４で逆露光データメモリ３６に記憶した逆露光データを解析する。以上のようにして、故障原因のある部分を切り分けることが可能になるので、故障原因の究明は非常に容易になる。
【００２９】
なお、従来から故障原因の究明にはアナログ信号の観察にオシロスコープが使用されていたが、表示は露光データに応じて短い周期の間にも大きく変化する上、誤差が生じるのは一瞬であるため、オシロスコープを観察して誤差を見つけ出すのは非常に難しい作業であった。図２に示した実施例では、アンプ２３、２５及び２７の出力を観察するようにオシロスコープ４１が接続されている。本実施例では、トリガ発生回路３１の出力するトリガ信号がオシロスコープ４１に入力され、トリガ信号が入力された時のオシロスコープ４１の表示が保持されるようにしている。これによりアナログ信号の観察は非常に容易になる。
【００３０】
以上、本発明の実施例を説明したが、トリガデータの付加はパターンの欠陥箇所に付加するだけでなく、任意の箇所に付加することができる。例えば、パターンからあらかじめ誤差の発生が予想される部分に付加するようにしてもよい。
また、露光したパターンから欠陥箇所を探すのではなく、特開昭６１−１５４０３０号公報に開示されたアナログ信号とダミー系の出力を比較し、一致しない時に露光エラーが発生したと判定する構成を利用して、露光エラーが発生した時の露光データにトリガデータを付加するようにすることも可能である。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電子ビーム露光装置の故障原因の究明が容易になり、故障からの復旧が迅速に行なえるようになる。これにより電子ビーム露光装置のスループットが改善される。
【図面の簡単な説明】
【図１】電子ビーム露光装置の従来例の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例の電子ビームの照射位置の構成を示す図である。
【図３】１実施例に於ける障害原因の究明の処理を示すフローチャートである。
【図４】実施例における欠陥箇所の入力方法を説明する図である。
【図５】トリガデータを付加した露光データの構成を示す図である。
【図６】トリガ信号に応答して行なわれるラッチ及びサンプリング処理を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
８…筐体（コラム）
９…電子銃
１０、１２、１５…レンズ
１１…ブランキング電極
１３…フィードバックコイル
１４…サブデフレクタ
１６…メインデフレクタ
１７…ステージ
１８…ウエハ
１９…パターン発生回路
２０…パターン補正回路
２１、２３、２５、２７…アンプ
２２、２４、２６…ディジタル−アナログ変換回路（ＤＡＣ）
３１…トリガ発生回路
３２…サンプルホールド回路
３３…アナログ−ディジタル変換回路（ＤＡＣ）
３４…ラッチ
３５…一致検出回路
３６…逆露光データメモリ
３７…比較結果メモリ
【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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