(57)【要約】【課題】本発明は、波形測定機器自体の持つ歪を取り除き、高い精度で出力波形を評価することが可能な出力波形の評価方法を提供する。【解決手段】本発明の出力波形の評価方法は、被測定出力を波形測定機器に入力して得られた第１の出力波形と、基準パルスを波形測定機器に入力して得られた第２の出力波形の差分波形を求め、この差分波形を観測することにより、波形測定器の持つ波形歪を除いた被測定出力の波形を評価することを特徴とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定出力を波形測定機器に入力して得られた第１の出力波形と、基準パルスを前記波形測定機器に入力して得られた第２の出力波形の差分波形を求め、
この差分波形を観測することにより、前記波形測定器の持つ波形歪を除いた前記被測定出力の波形を評価することを特徴とする出力波形の評価方法。
【請求項２】
前記被測定出力と前記基準パルスを、それぞれ異なるチャンネルで、同時に前記波形測定機器に入力することを特徴とする請求項１に記載の出力波形の評価方法。
【請求項３】
前記第２の出力波形を、前記波形測定機器の内部に記憶させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の出力波形の評価方法。
【請求項４】
前記被測定出力の要求測定時間幅および／または要求電圧振幅に応じて、前記基準パルスを選択することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の出力波形の評価方法。
【請求項５】
前記基準パルスの立ち上がり速度は、前記被測定出力の立ち上がり速度の３倍以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の出力波形の評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高速かつ高精度な波形の測定、例えば電子線描画装置において、半導体素子パターンなどを描画する電子線の制御に用いられるＤＡＣ−ＡＭＰのセトリング波形の測定に用いられる出力波形の評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体デバイスの微細化に伴い、マスク加工精度の向上が要求されており、高精度のマスク加工が可能な電子線描画装置が用いられている。
【０００３】
このような電子線描画装置において、電子線を偏向器によって所望の位置に制御して描画することにより、所望のパターンが形成されるが、この偏向器に用いられる制御回路において、デジタルデータをアナログデータに変換するＤＡ変換器とその出力を増幅するアンプから構成されるＤＡＣ−ＡＭＰが用いられている。
【０００４】
このＤＡＣ−ＡＭＰにおいて、電子線の高速制御を実現するために、例えば、１６ビットの変化を与えて１ＬＳＢ（Ｌｅａｓｔ  Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ  Ｂｉｔ）以下に収束するセトリング時間が５μｓ以下といった高速動作が要求されている。このようなセトリング特性を評価するために、デジタルオシロスコープなどの波形測定機器が用いられている（例えば特許文献１参照）。しかしながら、ＤＡＣ−ＡＭＰの分解能２０ｂｉｔ（ＬＳＢ：ｍＶ相当）に対して、その測定精度が著しく低いという問題がある。
【０００５】
特に、オシロスコープなど波形測定器には波形測定の標準が無く、基準となるパルス源及びパルス波形が存在しないため、波形測定機器個体間のばらつきは大きく、同じ型、同じ設定のオシロスコープであっても、違う個体を用いた測定では、オシロスコープ起因の歪により、例えば３０Ｖｐｐのパルスの測定で、１００ｍＶ程度異なる波形が観測されるという問題が生じている。
【特許文献１】特開２００４−２５９８１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、ＤＡＣ−ＡＭＰのセトリング特性を評価する際に、ＤＡＣ−ＡＭＰ出力波形測定に用いられるオシロスコープなど波形測定機器自体の持つ歪により測定精度が低下する、という問題がある。
【０００７】
本発明は、波形測定機器自体の持つ歪を取り除き、高い精度で出力波形を評価することが可能な出力波形の評価方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、被測定出力を波形測定機器に入力して得られた第１の出力波形と、基準パルスを波形測定機器に入力して得られた第２の出力波形の差分波形を求め、この差分波形を観測することにより、波形測定器の持つ波形歪を除いた被測定出力の波形を評価することを特徴とする出力波形の評価方法が提供される。
【０００９】
本発明の出力波形の評価方法において、被測定出力と基準パルスを、それぞれ異なるチャンネルで、同時に波形測定機器に入力することが望ましい。
【００１０】
また、本発明の出力波形の評価方法において、第２の出力波形を、波形測定機器の内部に記憶させることが望ましい。
【００１１】
また、本発明の出力波形の評価方法において、被測定出力の要求測定時間幅および／または要求電圧振幅に応じて、基準パルスを選択することが望ましい。
【００１２】
そして、本発明の出力波形の評価方法において、基準パルスの立ち上がり速度は、被測定出力の立ち上がり速度の３倍以上であることが望ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、波形測定機器自体の持つ歪を取り除き、高い精度で出力波形を評価することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１５】
図１に、本実施形態の出力波形の評価方法において、基準パルスを発生させる標準パルス発生器のブロック図を示す。図１に示すように、電荷を供給するための充電電源１１と、充電電源１１から供給される電荷を貯めるためのキャパシタ１２、キャパシタ１２に貯められた電荷を放電するための機械式リレーとして水銀リレー１３が接続されている。ここで、キャパシタ１２は、図２に示すように、それぞれ異なる周波数−インピーダンス特性を有する複数のキャパシタ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ〜１２ｎが並列接続されて構成されている。そして、水銀リレー１３は、波形測定機器であるオシロスコープ１４と接続される。
【００１６】
図３に、このようなオシロスコープと接続された標準パルス発生器の回路図を示す。ここで、
Ｒ１、Ｌ１：キャパシタ全体のＥＳＲ（寄生抵抗）、ＥＳＬ（寄生インダクタンス）と、配線インダクタンス
Ｃ０      ：配線間の浮遊容量
Ｒ２、Ｃ３：オシロスコープの入力インピーダンス
Ｒ３、Ｌ２：充電電源の出力インダクタンス、配線の持つ抵抗、インダクタンスの総和（Ｒ３は充電回路が出力波形回路に影響しないようＲ１に対して十分大きくしておく）
このような標準パルス発生器は、例えば以下のように作成される。
【００１７】
先ず、キャパシタの種類と数を選定する。このとき、キャパシタとして複数のコンデンサを用意し、これらを並列に接続したものを、水銀リレー１３に接続する。そして、リレーを閉じ、オシロスコープと充電電源を接続しない状態で、周波数−出力インピーダンス特性（以下Ｆ−Ｚ特性と記す）をネットワークアナライザで測定する。
【００１８】
これらコンデンサは、それぞれ規格の容量を有するとともに、それぞれ個別のＥＳＲ、ＥＳＬを有し、Ｆ−Ｚ特性が異なるものであるが、これらを複数組合せることにより、インピーダンスを低下させることができる。そして、このような複数のコンデンサの組合せのうち、なるべく広範囲の周波数帯域でインピーダンスが一定となるように、インピーダンス値のピーク周波数がなるべく高くなり、インピーダンス値が一番大きなピーク以外にピークを持たないように、カットアンドトライで選択する。
【００１９】
以下に、コンデンサの内訳の一例を示す。
【００２０】
電解コンデンサ      １００μＦ×２
４７μＦ×１
１０μＦ×１
フィルムコンデンサ    １０μＦ×１
マイカコンデンサ      ４３μＦ×２
１５０μＦ×２
セラミックコンデンサ    １μＦ×１
０．５μＦ×１
３３ｐＦ×１
選択されたこれらのコンデンサを、全て並列に接続する。そして、並列に接続されたコンデンサを、水銀リレー１３と接続することにより、標準パルス発生器を構成する。このようにして構成された標準パルス発生器の出力は、標準パルス発生器の等価回路定数を予測し、予測された等価回路定数に基づきシミュレートされる。そして、例えばＤＡＣ−ＡＭＰなど被測定出力のセトリング時間が、例えば１０μｓｅｃ程度のとき、その１／１００以下の例えば２０ｎｓｅｃでセトリングすること、セトリング後の電圧上昇（テール）がなく、例えば発振が５００ｍＶｐｐ以下と十分小さく、安定であることが確認される。
【００２１】
このようにして構成された標準パルス発生器において、充電電源から印加される充電電圧を例えば１０Ｖとし、並列接続された上述のコンデンサに電荷を供給する。そして、コンデンサに貯められた電荷を、水銀リレーを用いてオシロスコープ、Ａ／Ｄコンバータなど波形測定機器に対して放電することにより、標準パルスを発生させる。
【００２２】
そして、発生させた標準パルスを基準パルスとして、例えばＤＡＣ−ＡＭＰなどの被測定出力の測定に供する波形測定機器であるオシロスコープにおいて測定する。そして、この出力波形をリファレンスとして、被測定出力であるＤＡＣ−ＡＭＰの出力波形を測定する。
【００２３】
このとき、
Ｐａ：ＤＡＣ−ＡＭＰの真の出力波形
Ｐｏ：オシロスコープ起因の歪
Ｐｓ：基準パルスの真の波形
とすると、
オシロスコープで観測されたＤＡＣ−ＡＭＰの出力波形Ｐａｏ：Ｐａ＋Ｐｏ
オシロスコープで観測された基準パルス波形Ｐｓｏ：Ｐｓ＋Ｐｏ
となる。
【００２４】
従って、その差分波形を求めることにより、
差分波形：Ｐａｏ−Ｐｓｏ＝（Ｐａ＋Ｐｏ）−（Ｐｓ＋Ｐｏ）
＝Ｐａ−Ｐｓ
となり、オシロスコープ起因の歪を除去することができる。このとき、基準パルスは、ＤＡＣ−ＡＭＰ出力に対して十分大きいセトリング速度と高い安定性を有しているため、得られた差分波形により、セトリング時間などＤＡＣ−ＡＭＰ出力の評価を行うことができる。
【００２５】
図４にこれら出力波形とその差分波形の一例を示す。図に示すように、測定された基準パルス波形２１には、５０μｓｅｃ程度かけて１００ｍＶ程度電圧が上昇するオシロスコープ起因の歪によるテールが含まれている。一方、被測定出力であるＤＡＣ−ＡＭＰの出力波形を測定し、同じレンジで表示すると、測定されたＤＡＣ−ＡＭＰ出力波形２２には、同様に、オシロスコープ起因の歪によるテールが含まれていることがわかる。
【００２６】
次いで、これらの出力波形の差分を取り、同様に同じレンジで表示する。このように、出力波形の差分を取ることにより、オシロスコープ起因の歪を除去した差分波形２３を得ることができる。そして、この差分波形２３より、セトリング時間Δｔが１０μｓｅｃであることが測定される。
【００２７】
このようにして、ＤＡＣ−ＡＭＰなど出力波形測定において、オシロスコープなどの波形測定機器自体がそれぞれ持つ歪を除去した差分波形を用いることにより、高い精度で被測定出力波形を評価することが可能となる。そして、これまで同じ型、同じ設定のオシロスコープであっても、違うオシロスコープ個体を用いた測定では、例えば３０Ｖｐｐのパルスの測定で、１００ｍＶ程度異なる波形が観測されていたが、波形測定機器の個体差に起因する測定のばらつきを抑えることが可能となる。
【００２８】
また、この差分波形は、ＤＡＣ−ＡＭＰの出力波形のうち、基準パルスの立ち上がりの段差部分を除いたＤＡＣ−ＡＭＰのセトリング波形のみが含まれている。セトリング評価を行う際にはＤＡＣ−ＡＭＰ出力波形の振幅全ては、観測には不要であるため、これが除かれた差分波形を用いることにより、セトリング特性の評価が容易になる。
【００２９】
そして、電子線描画装置における電子線の高速制御を実現するために、５μｓ以下のセトリング時間、１０ｍＶ以下のセトリングといった高速高精度動作が要求されるＤＡＣ−ＡＭＰのセトリング特性を、高い精度で測定することが可能となる。
【００３０】
本実施形態において、基準パルスとＤＡＣ−ＡＭＰ出力を、それぞれオシロスコープで測定した後、これらの出力波形の差分を取っているが、必ずしも別々に測定する必要はない。オシロスコープなど波形測定機器において、複数の入力チャンネルを設けることにより、それぞれ異なるチャンネルで、基準パルスと被測定出力を同時に波形測定機器に入力することも可能である。
【００３１】
また、歪は波形測定機器自体が持つものであるため、基準パルス波形を予め波形測定機器内部にメモリーさせておくことにより、被測定出力のみを入力して出力波形を評価することが可能となる。
【００３２】
また、標準パルス発生器製作の際、基準パルスを予めシミュレートすることによって、基準パルスは、適宜被測定出力に応じて選択することができる。例えば、要求される測定時間幅、電圧振幅に応じて、標準パルス発生器のキャパシタなどを変動させることにより、出力波形が最適化された基準パルスを用いることができる。
【００３３】
さらに、本実施形態においては、ＤＡＣ−ＡＭＰ出力の１／１００以下でセトリングする基準パルスを用いたが、セトリング速度を評価する場合、基準パルスの立ち上がり速度（セトリング速度）は、被測定出力の３倍以上であることが好ましい。３倍未満であると、被測定出力の立ち上がり波形と基準パルスとの立ち上がり波形の分離が困難であり、測定や評価の精度の向上が望めないからである。
【００３４】
また、被測定出力として、ＤＡＣ−ＡＭＰ出力を挙げたが、これに限定されるものではなく、高速、高精度のパルス発生器や階段波形発生器、ステップ波形発生器などの出力についても同様に適用することが可能である。
【００３５】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。その他要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一態様における標準パルス発生器のブロック図。
【図２】本発明の一態様におけるキャパシタの並列接続を示す図。
【図３】本発明の一態様におけるオシロスコープと接続された標準パルス発生器の回路図。
【図４】本発明の一態様における出力波形とその差分波形の一例を示す図
【符号の説明】
【００３７】
１１…充電電源
１２…キャパシタ
１３…水銀リレー
１４…オシロスコープ
２１…基準パルス波形
２２…ＤＡＣ−ＡＭＰ出力波形
２３…差分波形
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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