荷電粒子ビーム描画装置及びＤＡＣアンプの安定化方法
【課題】帰還抵抗に対して予め当該帰還抵抗が設けられているＤＡＣアンプに対して設定される最大値の電圧を印加しその発熱状態を標準状態とすることで、出力電圧の変化が生じても電子ビームに対する影響を最小限に抑え高精度な描画処理を行うことができる荷電粒子ビーム描画装置及びＤＡＣアンプの安定化方法を提供する。
【解決手段】荷電粒子ビームＢを用いて移動可能なステージ上に載置される試料にパターンを描画する描画部２と、荷電粒子ビームＢの光路に沿って配置される偏向器に電圧を印加するＤＡＣアンプ３４，３５と、ＤＡＣアンプ３４，３５に対する制御を行うＤＡＣアンプ制御部３１ｊを備える制御計算機３１と、から構成される制御部３と、を備え、ＤＡＣアンプ制御部３１ｊは、ＤＡＣアンプ３４，３５に印加する電圧を当該ＤＡＣアンプ３４，３５に対して設定される最大値で継続して印加する。
【解決手段】荷電粒子ビームＢを用いて移動可能なステージ上に載置される試料にパターンを描画する描画部２と、荷電粒子ビームＢの光路に沿って配置される偏向器に電圧を印加するＤＡＣアンプ３４，３５と、ＤＡＣアンプ３４，３５に対する制御を行うＤＡＣアンプ制御部３１ｊを備える制御計算機３１と、から構成される制御部３と、を備え、ＤＡＣアンプ制御部３１ｊは、ＤＡＣアンプ３４，３５に印加する電圧を当該ＤＡＣアンプ３４，３５に対して設定される最大値で継続して印加する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子ビーム描画装置及びＤＡＣアンプの安定化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスに所望の回路パターンを形成するために、リソグラフィー技術が用いられる。リソグラフィー技術では、マスク（レチクル）と称される原画パターンを使用したパターンの転写が行われる。この際、高精度なレチクルを製造するために、優れた解像度を備える電子ビーム（電子線）描画技術が用いられる。
【０００３】
レチクルに電子ビーム描画を行う荷電粒子ビーム描画装置の一方式として、例えば以下のような可変成形方式を挙げることができる。すなわち、ここでは図示しないが、この可変成形方式は、第１成形アパーチャの開口と、第２成形アパーチャの開口とを通過することで成形された電子ビームによって移動可能なステージ上に載置された試料上に図形パターンが描画される。
【０００４】
このように例えば、可動ステージ上の試料に図形パターンを描画する際には、電子ビームを移動させる制御、或いは、電子ビームの形状やサイズの制御の必要が生じる。上述した荷電粒子ビーム描画装置では、荷電粒子ビームを偏向させて移動させる。このようなビームの偏向には偏向アンプが用いられており、そのために荷電粒子ビーム描画装置には、単数または複数の偏向アンプが利用される。このビーム偏向制御は、偏向アンプと偏向器によって行われ、それぞれの偏向制御は独立して行われることが一般的である。
【０００５】
ここで近年はさらに、描画処理そのものが高速、かつ、高精度に行われることが求められる。この高速化、高精度化については、上述した偏向アンプの速度、精度に大きく依存する。そのため偏向アンプでは、高精度を得るために、偏向アンプのオープンループゲインを大きくするとともに、偏向アンプの出力から負帰還を行うことで高精度を得ている。但し、偏向アンプの出力から負帰還をかけると、増幅素子の時間遅れ、負荷からの反射等によりセトリング時間が長くなる傾向にある。
【０００６】
そこで、以下に示す特許文献１においては、偏向アンプの温度を直接測定せず、代わりに偏向アンプのオフセット電圧を測定し、当該オフセットから偏向アンプのゲイン、オフセットの温度補正を行うことにより、偏向アンプを高精度で、かつオシロスコープなみの周波数をもたせ、荷電粒子ビーム描画装置のスループットを向上させることで、上述した弊害の解消を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許４０１０７１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した特許文献１では、以下の点についての配慮がなされていない。すなわち、偏向アンプの出力から負帰還を行うと、帰還抵抗には、その両端に略出力電圧と同等の電圧が印加されることになり、印加される電圧に応じた電力消費、つまり、自己発熱が生ずることになる。この帰還抵抗の自己発熱量は、出力電圧として印加される電圧値が、例えば０Ｖの場合と当該偏向アンプの出力として設定されている最大値の電圧である場合とでは、自然と差異が生ずる。具体的には、出力電圧として印加される電圧が０Ｖのときよりも最大値の電圧が印加された方が自己発熱量は多くなる。
【０００９】
従って、帰還抵抗について自己発熱が発生しない状態となった後、フルスケールの出力電圧が印加される状態で偏向アンプが使用されると、帰還抵抗の自己発熱によって、抵抗器の温度が徐々に上昇し、抵抗値が熱定数に応じて変化することで、アンプゲインが変化してしまう。このような現象が生ずると出力電圧のドリフトに伴う、描画処理における電子ビームのドリフトを誘発してしまい、描画処理において求められる精度を低下させることになる。
【００１０】
このような弊害を回避するには、例えば、熱定数の小さな抵抗器を使用することも考えられるが、この場合には描画処理の精度が抵抗器の性能に左右されることになり、コストも掛かる場合がある。また、抵抗器周辺を冷却することで発熱を抑えることも考えられるが、例えば、空冷の場合、抵抗器周辺の他の部品の発熱や空気の流れ等、非常に多くの事項を考慮した上で設計しなければならず、さらには空冷用の空気の準備が必要となる。一方水冷の場合であっても、水冷用の液体の準備が必要となる上に、抵抗器周辺に金属等で形成される冷却板の設定が必要となるが、この冷却板が帰還抵抗とグランドとの間の浮遊容量を増加させることになりかねず、例えば、セトリング時間への悪影響が懸念される。
【００１１】
また、帰還抵抗の自己発熱に対する温度制御において、上述した空冷、或いは水冷の方法では、抵抗器そのものではなくその周辺から帰還抵抗に対する温度制御を行うことになるため、その温度変化に迅速に対処できないことも考えられる。
【００１２】
その他、例えば、温度検出器を帰還抵抗に取り付ける、或いは、帰還抵抗の上流に設けられる抵抗器と帰還抵抗とを熱的に結合する等して、その温度に応じた補正値を偏向アンプに入力することで対応することも考えられるが、温度検出器や熱結合したものが帰還抵抗とグランドとの間の浮遊容量を増加させることになりかねない。
【００１３】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、帰還抵抗に対して予め当該帰還抵抗が設けられているＤＡＣアンプに対して設定される最大値の電圧を印加しその発熱状態を標準状態とすることで、出力電圧の変化が生じても電子ビームに対する影響を最小限に抑え高精度な描画処理を行うことができる荷電粒子ビーム描画装置及びＤＡＣアンプの安定化方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の一態様に係る特徴は、荷電粒子ビーム描画装置において、荷電粒子ビームを用いて移動可能なステージ上に載置される試料にパターンを描画する描画部と、荷電粒子ビームの光路に沿って配置される偏向器に電圧を印加するＤＡＣアンプと、ＤＡＣアンプに対する制御を行うＤＡＣアンプ制御部を備える制御計算機と、から構成される制御部と、を備え、ＤＡＣアンプ制御部は、ＤＡＣアンプに印加する電圧を当該ＤＡＣアンプに対して設定される最大値で継続して印加する。
【００１５】
また、上記荷電粒子ビーム描画装置において、ＤＡＣアンプ制御部によるＤＡＣアンプへの最大値での電圧の印加は、描画部における試料への描画処理中を除きなされることが望ましい。
【００１６】
本発明の一態様に係る特徴は、ＤＡＣアンプの安定化方法において、暖機運転が終了したＤＡＣアンプに対して、ＤＡＣアンプに対して設定される最大値の電圧を印加するステップと、最大値の電圧の印加から所定の時間が経過したか否かを確認するステップと、所定の時間が経過したことが確認された場合に、当該状態を標準状態として維持するステップとを備える。
【００１７】
また、ＤＡＣアンプの安定化方法において、標準状態は、ＤＡＣアンプが搭載される荷電粒子ビーム描画装置が描画処理を行う時間を除いて継続的に維持されることが望ましい。
【００１８】
さらに、本発明の一態様に係る特徴は、ＤＡＣアンプの安定化方法において、ＤＡＣアンプに対してキャリブレーション処理を行う前の暖機運転は、ＤＡＣアンプに対して設定される最大値の電圧を印加するステップと、最大値の電圧の印加から所定の時間が経過したか否かを確認するステップと、所定の時間が経過したことが確認された場合に、当該状態を標準状態として維持するステップと、を備え、キャリブレーション処理は、標準状態の下にて行われる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、帰還抵抗に対して予め当該帰還抵抗が設けられているＤＡＣアンプに対して設定される最大値の電圧を印加しその発熱状態を標準状態とすることで、出力電圧の変化が生じても電子ビームに対する影響を最小限に抑え高精度な描画処理を行うことができる荷電粒子ビーム描画装置及びＤＡＣアンプの安定化方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態における荷電粒子ビーム描画装置の内部構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態における制御計算機の内部構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態におけるＤＡＣアンプの内部構成の一部を示す回路図である。
【図４】本発明の実施の形態におけるＤＡＣアンプの安定化方法の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２２】
図１は、本発明の実施の形態における荷電粒子ビーム描画装置１の全体構成を示すブロック図である。なお、以下の実施の形態においては、荷電粒子ビームの一例として電子ビームを用いた構成について説明する。但し、荷電粒子ビームは電子ビームに限られるものではなく、イオンビーム等の荷電粒子を用いたビームであっても良い。
【００２３】
荷電粒子ビーム描画装置１は、試料に所定のパターンを描画する装置であり、特に可変成形型の描画装置の一例である。図１に示すように、荷電粒子ビーム描画装置１は、大きく描画部２と制御部３を備えている。
【００２４】
描画部２は、電子鏡筒４と描画室６を備えている。電子鏡筒４内には、電子銃４１と、この電子銃４１から照射される電子ビームの光路に沿って、照明レンズ４２と、ブランキング偏向器４３と、ブランキングアパーチャ４４と、第１の成形アパーチャ４５と、投影レンズ４６と、成形偏向器４７と、第２の成形アパーチャ４８と、対物レンズ４９と、位置偏向器５０とが順に配置されている。
【００２５】
描画室６の中には、ＸＹステージ６１が配置される。ＸＹステージ６１上には、描画時には描画対象となるマスク等の試料が配置されることになるが、ここでは図示を省略している。ＸＹステージ６１上には、試料が配置される位置とは異なる位置にファラデーカップ６２が配置される。
【００２６】
ブランキング偏向器４３は、例えば、２極、或いは、４極等の複数の電極によって構成される。また、成形偏向器４７、位置偏向器５０は、例えば、４極、或いは、８極等の複数の電極によって構成される。図１では、成形偏向器４７、位置偏向器５０、それぞれの偏向器ごとに１つのＤＡＣアンプしか記載していないが、各電極にそれぞれ少なくとも１つのＤＡＣアンプが接続される。なお、ＤＡＣアンプにいう「ＤＡＣ」は、「Ｄｉｇｉｔａｌ ｔｏ Ａｎａｌｏｇ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ」の頭文字である。
【００２７】
制御部３は、制御計算機３１と、偏向制御部３２と、ブランキングアンプ３３と、偏向アンプ（ＤＡＣアンプ）３４，３５と、ステージ制御部３６とを備えている。制御計算機３１、偏向制御部３２、ステージ制御部３６は、図示しないバスを介して互いに接続されている。また、偏向制御部３２、ブランキングアンプ３３、ＤＡＣアンプ３４，３５は、図示しないバスを介して互いに接続されている。
【００２８】
ブランキングアンプ３３は、ブランキング偏向器４３に接続される。また、ＤＡＣアンプ３４は、成形偏向器４７に接続される。ＤＡＣアンプ３５は、位置偏向器５０に接続される。ブランキングアンプ３３、ＤＡＣアンプ３４，３５に対しては、偏向制御部３２から、それぞれ独立した制御用のデジタル信号が出力される。デジタル信号が入力されたブランキングアンプ３３、ＤＡＣアンプ３４，３５は、それぞれのデジタル信号をアナログ電圧信号に変換し、増幅させて偏向電圧として接続された各偏向器に出力する。このようにして、各偏向器には、それぞれ接続されるＤＡＣアンプから偏向電圧が印加される。かかる偏向電圧によって電子ビームが偏向させられる。
【００２９】
なお、ＤＡＣアンプ３４，３５の内部構成（の一部）については、後述する。また、荷電粒子ビーム描画装置１には、上述したように電子ビームを取り囲むように成形偏向器４７、位置偏向器５０が４極、或いは、８極設けられており、電子ビームを挟んで各々一対（４極の場合は２対、８極の場合は４対）配置されている。そして成形偏向器４７、位置偏向器５０ごとにそれぞれＤＡＣアンプが接続されている。但し、図１には成形偏向器４７、位置偏向器５０に接続されているＤＡＣアンプそれぞれ１つずつのみを示し、その他のＤＡＣアンプを示していない。
【００３０】
ステージ制御部３６は、ファラデーカップ６２と制御計算機３１とに接続し、ファラデーカップ６２の動きを検出している。
【００３１】
図２は、本発明の実施の形態における制御計算機３１の内部構成を示すブロック図である。制御計算機３１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３１ａと、ＲＯＭ(Read Only Memory)３１ｂと、ＲＡＭ（Random Access Memory）３１ｃ及び入出力インターフェイス３１ｄがバス３１ｅを介して接続されている。入出力インターフェイス３１ｄには、入力部３１ｆと、表示部３１ｇと、通信制御部３１ｈと、記憶部３１ｉと、ＤＡＣアンプ制御部３１ｊとが接続されている。
【００３２】
ＣＰＵ３１ａは、入力部３１ｆからの入力信号に基づいてＲＯＭ３１ｂから荷電粒子ビーム描画装置１を起動するためのブートプログラムを読み出して実行し、記憶部３１ｉに格納されている各種オペレーティングシステムを読み出す。またＣＰＵ３１ａは、入力部３１ｆや入出力インターフェイス３１ｄを介して、図１において図示していないその他の外部機器からの入力信号に基づいて各種装置の制御を行う。さらにＣＰＵ３１ａは、ＲＡＭ３１ｃや記憶部３１ｉ等に記憶されたプログラム及びデータを読み出してＲＡＭ３１ｃにロードするとともに、ＲＡＭ３１ｃから読み出されたプログラムのコマンドに基づいて、データの計算、加工等、一連の処理を実現する処理装置である。
【００３３】
入力部３１ｆは、荷電粒子ビーム描画装置１の操作者が各種の操作を入力するキーボード、ダイヤル等の入力デバイスにより構成されており、操作者の操作に基づいて入力信号を作成しバス３１ｅを介してＣＰＵ３１ａに送信される。
【００３４】
表示部３１ｇは、例えば液晶ディスプレイである。この表示部３１ｇは、ＣＰＵ３１ａからバス３１ｅを介して出力信号を受信し、例えば、ＣＰＵ３１ａの処理結果等を表示する。
【００３５】
通信制御部３１ｈは、ＬＡＮカードやモデム等の手段であり、荷電粒子ビーム描画装置１をインターネットやＬＡＮ等の通信ネットワークに接続することを可能とする手段である。通信制御部３１ｈを介して通信ネットワークと送受信したデータは入力信号または出力信号として、入出力インターフェイス３１ｄ及びバス３１ｅを介してＣＰＵ３１ａに送受信される。
【００３６】
記憶部３１ｉは、半導体や磁気ディスクで構成されている。記憶部３１ｉには、描画データの基となるレイアウトデータや描画データ、ＣＰＵ３１ａで実行されるプログラムやデータが記憶されている。
【００３７】
ＤＡＣアンプ制御部３１ｊは、ＤＡＣアンプ３４，３５自体の制御を行う。試料への描画処理を実際に制御するのは、偏向制御部３２であるが、例えば、ＤＡＣアンプ３４，３５の暖機運転やアイドリング状態の維持等、ＤＡＣアンプ３４，３５が適切に機能するように制御するのがＤＡＣアンプ制御部３１ｊである。
【００３８】
なお、図２には示されていないが、ＤＡＣアンプ制御部３１ｊの内部には、ＤＡＣアンプ３４，３５の運転制御を行うに際して必要とされる、判断部や計時部が設けられている。
【００３９】
また、制御計算機３１は、ここではハードウェアとして構成した例を挙げて説明しているが、プログラムといったソフトウェアで構成されても良い。また、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせで構成されても良い。制御計算機３１が上述したようにソフトウェアを含んで構成される場合、制御計算機３１に入力される入力データ、或いは、演算された結果は、都度図１には示されていない、例えばメモリに記憶される。
【００４０】
さらに、図１に示す本発明の実施の形態における荷電粒子ビーム描画装置１には、本発明の実施の形態を説明する上で必要な構成のみを示している。従って、その他の構成、例えば、各レンズを制御する制御回路等が付加されていても良い。また、ここでは電子ビームの位置偏向に１段の偏向器を用いるが、これに限られるものではなく、例えば、主副２段の多段偏向器によって位置偏向を行うようにされていても良い。
【００４１】
荷電粒子ビーム描画装置１は、以下のように動作して試料へ描画を行う。電子銃４１（放出部）から放出された電子ビームＢは、ブランキング偏向器４３内を通過する際、ブランキング偏向器４３によってＯＮの状態にされている場合に電子ビームＢがブランキングアパーチャ４４を通過するように制御される。一方、ＯＦＦの状態では、電子ビームＢ全体がブランキングアパーチャ４４で遮蔽されるように偏向される（図１において破線で示している）。ブランキングアンプ３３からの偏向電圧がＯＦＦからＯＮとなり、その後再度ＯＦＦになるまでにブランキングアパーチャ４４を通過した電子ビームＢが１回の電子ビームのショットとなる。
【００４２】
かかる電子ビームＢがブランキングアパーチャ４４を通過する状態、ブランキングアパーチャ４４によって遮蔽される状態を交互に生成する偏向電圧がブランキングアンプ３３から出力される。そしてブランキング偏向器４３は、ブランキングアンプ３３から出力された偏向電圧によって、通過する電子ビームＢの向きを制御して、電子ビームＢがブランキングアパーチャ４４を通過する状態、ブランキングアパーチャ４４によって遮蔽される状態を交互に生成する。
【００４３】
以上のようにブランキング偏向器４３とブランキングアパーチャ４４とを通過することによって生成された各ショットの電子ビームＢは、照明レンズ４２により矩形、例えば、長方形の孔を持つ第１の成形アパーチャ４５全体を照明する。ここで電子ビームＢをまず矩形、例えば長方形に成形する。そして、第１の成形アパーチャ４５を通過した第１のアパーチャ像の電子ビームＢは、投影レンズ４６により第２の成形アパーチャ４８上に投影される。第１の成形アパーチャ４５を通過した電子ビームＢの向きを制御するための偏向電圧がＤＡＣアンプ３４から印加された成形偏向器４７によって、かかる第２の成形アパーチャ４８上での第１のアパーチャ像は偏向制御され、ビーム形状と寸法を変化させることができる。
【００４４】
第２の成形アパーチャ４８を通過した電子ビームＢの照射位置を制御するための偏向電圧がＤＡＣアンプ３５から位置偏向器５０に対して出力される。第２の成形アパーチャ４８を通過し第２のアパーチャ像とされた電子ビームＢは、対物レンズ４９により焦点を合わせられ、連続的に移動するＸＹステージ６１に配置された試料の所望する位置に照射される。
【００４５】
図３は、本発明の実施の形態におけるＤＡＣアンプ３４，３５の内部構成の一部を示す回路図である。なお、以下においてはＤＡＣアンプ３４を例に挙げてその構成の説明を行うが、ＤＡＣアンプ３５も同じ構成である。
【００４６】
ＤＡＣアンプ３４は、偏向制御部３２と成形偏向器４７とに接続される。偏向制御部３２から入力部３４ａを介してＤＡＣアンプ３４に入力されたディジタル信号は、ＤＡＣアンプ３４内にてアナログ信号へと変換されて、出力部３４ｅから成形偏向器４７へと印加される。
【００４７】
ＤＡＣアンプ３４は、ディジタル部３４ｂと、ＤＡＣ（ＤＡコンバータ）３４ｃ及び、アナログ部３４ｄを備えている。ディジタル部３４ｂには、上述したように偏向制御部３２からディジタル信号が入力される。入力されたディジタル信号は、例えば、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）によって構成されるロジック部（図３では図示せず）により、所定の処理（例えば、補正処理）が行われる。
【００４８】
図示しないロジック部から出力されたディジタル信号は、ＤＡＣ３４ｃに入力されたアナログ信号へと変換される。このアナログ信号は、アナログ部３４ｄに入力される。アナログ部３４ｄは、アンプ回路によって構成されており、このアンプ回路によってアナログ信号が増幅される。増幅されたアナログ信号は、出力部３４ｅを介して成形偏向器４７へと出力される。
【００４９】
アナログ部３４ｄは、ＤＡＣ３４ｃと出力部３４ｅとの間に設けられ、第１の抵抗器４ａと、ＯＰアンプ４ｂと、ＯＰアンプ４ｂと接地部との間に設けられる第２の抵抗器４ｃと、ＯＰアンプ４ｂの入力側と出力側とを並列につなぐ帰還抵抗４ｄとから構成される。この帰還抵抗４ｄの両端には、出力電圧と略同じ電圧が印加される。また、電圧が印加されると、帰還抵抗４ｄに掛かる電圧に応じた電力消費、すなわち自己発熱が生ずる。発熱量は、印加される電圧値をＶとし、帰還抵抗４ｄの抵抗値をＲとした場合、Ｖの二乗をＲで除することで求められる。
【００５０】
次に、このＤＡＣアンプ３４，３５を安定化させるための制御について説明する。図４は、本発明の実施の形態におけるＤＡＣアンプの安定化方法の流れを示すフローチャートである。このＤＡＣアンプの安定化は、帰還抵抗４ｄの自己発熱による、例えば、出力電圧のドリフト、ひいては描画処理における電子ビームのドリフトが生ずることを防止するために行われる。なお、以下においてはＤＡＣアンプ３４を例に挙げてその動きを説明するが、ＤＡＣアンプ３５も同じ動きをとる。
【００５１】
まず、ＤＡＣアンプ制御部３１ｊは、ＤＡＣアンプ３４に対して指示し、ＤＡＣアンプ３４の暖機運転を行う（ＳＴ１）。ＤＡＣアンプが十分に暖まらないうちに描画処理等を行うと、電子ビームの偏向を所望の通り行うことが困難となるからである。そこでＤＡＣアンプ３４の暖機運転を行う（ＳＴ２）。ＤＡＣアンプ３４の暖機運転が終了したか否かについては、予め時間を設定しておき、当該時間を基に判断しても良い。この「時間」については、各ＤＡＣアンプごとにその特性に合わせて設定されても良い。この「時間」は、ＤＡＣアンプ制御部３１ｊ内に設けられる時間を計測する計時部（図２において図示せず）において計時され、暖機運転を終了させるか否かの判断材料とされる。
【００５２】
予め設定されている時間が経過し、暖機運転が終了した場合（ＳＴ２のＹＥＳ）、ＤＡＣアンプ制御部３１ｊは当該ＤＡＣアンプ３４に対してフルスケールの電圧を印加するよう指示する（ＳＴ３）。つまり、ＤＡＣアンプ制御部３１ｊがＤＡＣアンプ３４に与えるデータ（偏向量を示すデータ。以下、当該データを適宜「ＤＡＣデータ」と表わす。）内にフルスケールのデータを書き込んで指示する。ここで「フルスケール」とは、当該ＤＡＣアンプ３４が成形偏向器４７へ印加する電圧値の最大幅を示す。従って、例えば、−２５０Ｖから２５０Ｖまでの範囲をもって成形偏向器４７に電圧を印加する場合には、−２５０Ｖから２５０Ｖまでの５００Ｖの幅がフルスケールということになる。
【００５３】
ＤＡＣアンプの自己発熱による温度変化は印加される電圧値に合わせて変化するので、暖機運転終了後すぐにフルスケールの電圧をＤＡＣアンプ３４に印加することによって、ＤＡＣアンプ３４の自己発熱を促す。そしてＤＡＣアンプ３４がこれ以上発熱しない状態、すなわち、温度変化が少なく熱的に安定した状態を作出し、この状態を基準にして（成形）偏向器に印加する電圧の値を調整することにする。
【００５４】
熱的に安定した状態を作出するには、例えば、まず、予めＤＡＣアンプ３４の自己発熱による温度変化の量がある範囲に収束する時間を確認しておく。ここでの「時間」は、ＤＡＣアンプ３４にフルスケールの電圧が印加されて自己発熱した場合に達する温度（ＤＡＣアンプ３４における最大の発熱温度）であって、当該温度が予め設定されているある範囲内に収まるまでの時間を指す。なお、当該「時間」は、ＤＡＣアンプごとに異なることも考えられることから、ＤＡＣアンプごとに確認しても良い。
【００５５】
そこで、ＤＡＣアンプ制御部３１ｊがＤＡＣアンプ３４に対してフルスケールの電圧を印加する指示を出した後、ＤＡＣアンプ制御部３１ｊ内に設けられる計時部において計時を開始する（ＳＴ４）。この計時部は、上述した「時間」を計測するものであり、当該時間を計測することで、ＤＡＣアンプ３４にフルスケールの電圧を印加した場合の最大発熱量（温度）を推測することができる。
【００５６】
ここで帰還抵抗４ｄの温度を直接、間接を問わず計測しないのは、温度を計測するための計測器の存在が帰還抵抗４ｄとの間で浮遊容量を増加させる等の不都合が生ずる可能性があるからである。そのため、予め確認されている所定の時間フルスケールの電圧を印加することで、ＤＡＣアンプ３４にフルスケールの電圧を印加した場合の最大発熱量（温度）を推測することで対応する。
【００５７】
計時部は所定の時間が経過するか否かを計時し（ＳＴ５）、所定の時間が経過した後は（ＳＴ５のＹＥＳ）、ＤＡＣアンプ３４が熱的に安定した状態に達したとして、当該状態を維持する（ＳＴ６）。以下においては、便宜上当該状態を「標準状態」と表わす。
【００５８】
このＤＡＣアンプ３４の標準状態は、描画処理において描画パターンに応じた偏向出力がなされる場合以外、荷電粒子ビーム描画装置１が稼働している間、全ての間において維持される。
【００５９】
すなわち、荷電粒子ビーム描画装置１において描画処理が開始されると（ＳＴ７）、ＤＡＣアンプ３４における標準状態は一旦解除される（ＳＴ８）。ＤＡＣアンプ３４には、描画処理において必要とされる偏向量が入力される。この標準状態の下、ＤＡＣアンプ３４に対して入力されるＤＡＣデータが書き込まれる。
【００６０】
例えばフルスケール付近（例えば、−２５０Ｖ付近、或いは、２５０Ｖ付近）のデータを書き込む場合、この場合はもともと標準状態として維持されているＤＡＣアンプ３４に入力されるＤＡＣデータであるフルスケールの電圧に近い値が書き込まれることから、帰還抵抗４ｄにおける発熱量の変化は少ない。従って、帰還抵抗４ｄの抵抗値の変化に伴って生ずる出力電圧のドリフト、及び描画処理における電子ビームのドリフトは発生しにくいことになる。
【００６１】
一方、例えば、０Ｖ付近のデータを書き込む場合、フルスケールの電圧が印加される場合に比べて帰還抵抗４ｄの自己発熱量は低下し、従ってその温度も下がることになる。上述したように抵抗値の変化は温度変化に応ずるため、温度が下がるということは、抵抗値の変化はより小さなものとなり、特に０Ｖ付近の場合、出力電圧のドリフト、及び描画処理における電子ビームのドリフトの発生は無視できるほど小さくなる。
【００６２】
さらに、例えば、フルスケールの１／２のデータを書き込む場合であっても、帰還抵抗４ｄの抵抗値の変化に伴う出力電圧及び電子ビームのドリフトは発生するものの、これまでのＤＡＣアンプのように標準状態を維持しない状態で同様のデータを書き込む場合よりも改善される。すなわち、まず帰還抵抗４ｄの発熱量については、印加される電圧値をＶとし、帰還抵抗４ｄの抵抗値をＲとした場合、Ｖの二乗をＲで除することで求められるが、フルスケールの１／２のデータを書き込むことになるためこのＶが１／２Ｖとなる。従って、発熱量はＶに１／２Ｖを代入すると、フルスケールの１／２のデータを書き込む場合、発熱量は３／４の値へと改善される。
【００６３】
特に、従来は０Ｖを標準状態としてＤＡＣアンプの制御を行っていたため、フルスケールの電圧を印加した場合に最も抵抗値の変化が大きくなり、それに伴って出力電圧のドリフト、及び描画処理における電子ビームのドリフトも最も大きく現われていた。しかしながら、本発明の実施の形態においては、フルスケールの電圧を印加した場合を標準状態としてＤＡＣアンプの制御を行うこととするため、従来最も大きく出力電圧のドリフト、及び描画処理における電子ビームのドリフト量が現われていたことと比較すると、印加される電圧はフルスケールの１／２となるため、発熱量との関係で示せば、出力電圧、或いは、電子ビームのドリフト量も３／８と抑えられる。
【００６４】
以上例を挙げて説明したように、ＤＡＣデータにフルスケールの電圧を書き込んでその状態（標準状態）を維持することによって、帰還抵抗４ｄの自己発熱に起因する出力電圧及び電子ビームのドリフト量を抑制することができ、より高精度な描画処理を行うことができる。
【００６５】
描画処理が終了するか否か、ＤＡＣアンプ制御部３１ｊが確認し（ＳＴ９）、終了した場合には、ＤＡＣアンプ３４を標準状態へと復帰させ、その状態を維持させる（ＳＴ１０）。いわば、ＤＡＣアンプ３４はこの状態でアイドリングし続けることになる。
【００６６】
なお、上述したように、描画処理が行われる場合以外は、標準状態が維持されるが、例えば、このほかに、荷電粒子ビーム描画装置１自体が所定の時間以上停止する場合もある。その場合、ＤＡＣアンプ制御部３１ｊは、所定時間以上荷電粒子ビーム描画装置１が停止するか否かを確認し（ＳＴ１１）、停止する場合には、当然当該ＤＡＣアンプの稼働も停止することになるため、フルスケールの電圧の印加を停止させる（ＳＴ１２）。
【００６７】
さらに、これまで説明した本発明の実施の形態におけるＤＡＣアンプの安定化方法は、例えば、アンプキャリブレーションの制御（キャリブレーション処理）を行う場合にも有効である。
【００６８】
キャリブレーション処理とは、一言で言うならば位置の補正処理のことである。すなわち、荷電粒子ビーム描画装置において、実際に描画処理を行う前にＤＡＣアンプを用いて試料に電子ビームを照射し、目的の場所と試料上において実際に電子ビームがある位置との誤差を確認する。その上で、当該誤差を基に補正マップを作成し、実際に描画処理を行う場合には、測定した誤差分を差し引いた値を偏向量としてＤＡＣアンプに送信することで試料上において生ずる誤差を減らすこととしている。このような作業をキャリブレーション処理という。
【００６９】
これまでのキャリブレーション処理においては、ＤＡＣアンプの暖機運転を行う前におけるＤＡＣデータに関しては何らの制御も行われておらず、暖機運転中にＤＡＣアンプに送信されるＤＡＣデータとしては０Ｖのデータが書き込まれていた。但しこのような状態でフルスケール（付近）の電圧を印加した状態でのキャリブレーション処理が行われると、帰還抵抗が自己発熱することによる温度変化に起因して電子ビームのドリフトが発生することになってしまう。キャリブレーション処理という位置補正を行う場合にこのような状態が作出されるのは補正の精度に悪影響を及ぼしかねず、好ましくない。
【００７０】
そこで、キャリブレーション処理を行う前のＤＡＣアンプの暖機運転においても、ＤＡＣデータとしてフルスケールの電圧を印加するデータを書き込み、フルスケールの電圧印加における帰還抵抗の熱的に安定した状態を標準状態としてキャリブレーション処理を行う。このようにキャリブレーション処理を行うことによって、帰還抵抗の温度変化に応じた抵抗値の変化が生ずることも減少し、それだけ電子ビームのドリフト発生という現象が生ずることも回避することができる。標準状態の作出の流れは、上述した通りである。
【００７１】
以上説明したような流れをもってＤＡＣアンプを制御することによって、帰還抵抗に対して予め当該帰還抵抗が設けられているＤＡＣアンプに対して設定される最大値の電圧を印加しその発熱状態を標準状態とすることで、出力電圧の変化が生じても電子ビームに対する影響を最小限に抑え高精度な描画処理を行うことができる荷電粒子ビーム描画装置及びＤＡＣアンプの安定化方法を提供することができる。
【００７２】
なお、ＤＡＣアンプにフルスケールの電圧を印加してＤＡＣアンプの安定化を図る方法とキャリブレーション処理の際の方法と、標準状態を用いた方法を２種説明したが、これらはそれぞれ独立して行われても、或いは、両者を組み合わせて行われても良い。
【００７３】
本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図していない。この実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７４】
１ 荷電粒子ビーム描画装置
２ 描画部
３ 制御部
３１ 制御計算機
３１ｊ ＤＡＣアンプ制御部
３４ ＤＡＣアンプ
３４ａ 入力部
３４ｂ ディジタル部
３４ｃ ＤＡコンバータ
３４ｄ アナログ部
３４ｅ 出力部
４ａ 第１の抵抗器
４ｂ ＯＰアンプ
４ｃ 第２の抵抗器
４ｄ 帰還抵抗
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子ビーム描画装置及びＤＡＣアンプの安定化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスに所望の回路パターンを形成するために、リソグラフィー技術が用いられる。リソグラフィー技術では、マスク（レチクル）と称される原画パターンを使用したパターンの転写が行われる。この際、高精度なレチクルを製造するために、優れた解像度を備える電子ビーム（電子線）描画技術が用いられる。
【０００３】
レチクルに電子ビーム描画を行う荷電粒子ビーム描画装置の一方式として、例えば以下のような可変成形方式を挙げることができる。すなわち、ここでは図示しないが、この可変成形方式は、第１成形アパーチャの開口と、第２成形アパーチャの開口とを通過することで成形された電子ビームによって移動可能なステージ上に載置された試料上に図形パターンが描画される。
【０００４】
このように例えば、可動ステージ上の試料に図形パターンを描画する際には、電子ビームを移動させる制御、或いは、電子ビームの形状やサイズの制御の必要が生じる。上述した荷電粒子ビーム描画装置では、荷電粒子ビームを偏向させて移動させる。このようなビームの偏向には偏向アンプが用いられており、そのために荷電粒子ビーム描画装置には、単数または複数の偏向アンプが利用される。このビーム偏向制御は、偏向アンプと偏向器によって行われ、それぞれの偏向制御は独立して行われることが一般的である。
【０００５】
ここで近年はさらに、描画処理そのものが高速、かつ、高精度に行われることが求められる。この高速化、高精度化については、上述した偏向アンプの速度、精度に大きく依存する。そのため偏向アンプでは、高精度を得るために、偏向アンプのオープンループゲインを大きくするとともに、偏向アンプの出力から負帰還を行うことで高精度を得ている。但し、偏向アンプの出力から負帰還をかけると、増幅素子の時間遅れ、負荷からの反射等によりセトリング時間が長くなる傾向にある。
【０００６】
そこで、以下に示す特許文献１においては、偏向アンプの温度を直接測定せず、代わりに偏向アンプのオフセット電圧を測定し、当該オフセットから偏向アンプのゲイン、オフセットの温度補正を行うことにより、偏向アンプを高精度で、かつオシロスコープなみの周波数をもたせ、荷電粒子ビーム描画装置のスループットを向上させることで、上述した弊害の解消を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許４０１０７１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した特許文献１では、以下の点についての配慮がなされていない。すなわち、偏向アンプの出力から負帰還を行うと、帰還抵抗には、その両端に略出力電圧と同等の電圧が印加されることになり、印加される電圧に応じた電力消費、つまり、自己発熱が生ずることになる。この帰還抵抗の自己発熱量は、出力電圧として印加される電圧値が、例えば０Ｖの場合と当該偏向アンプの出力として設定されている最大値の電圧である場合とでは、自然と差異が生ずる。具体的には、出力電圧として印加される電圧が０Ｖのときよりも最大値の電圧が印加された方が自己発熱量は多くなる。
【０００９】
従って、帰還抵抗について自己発熱が発生しない状態となった後、フルスケールの出力電圧が印加される状態で偏向アンプが使用されると、帰還抵抗の自己発熱によって、抵抗器の温度が徐々に上昇し、抵抗値が熱定数に応じて変化することで、アンプゲインが変化してしまう。このような現象が生ずると出力電圧のドリフトに伴う、描画処理における電子ビームのドリフトを誘発してしまい、描画処理において求められる精度を低下させることになる。
【００１０】
このような弊害を回避するには、例えば、熱定数の小さな抵抗器を使用することも考えられるが、この場合には描画処理の精度が抵抗器の性能に左右されることになり、コストも掛かる場合がある。また、抵抗器周辺を冷却することで発熱を抑えることも考えられるが、例えば、空冷の場合、抵抗器周辺の他の部品の発熱や空気の流れ等、非常に多くの事項を考慮した上で設計しなければならず、さらには空冷用の空気の準備が必要となる。一方水冷の場合であっても、水冷用の液体の準備が必要となる上に、抵抗器周辺に金属等で形成される冷却板の設定が必要となるが、この冷却板が帰還抵抗とグランドとの間の浮遊容量を増加させることになりかねず、例えば、セトリング時間への悪影響が懸念される。
【００１１】
また、帰還抵抗の自己発熱に対する温度制御において、上述した空冷、或いは水冷の方法では、抵抗器そのものではなくその周辺から帰還抵抗に対する温度制御を行うことになるため、その温度変化に迅速に対処できないことも考えられる。
【００１２】
その他、例えば、温度検出器を帰還抵抗に取り付ける、或いは、帰還抵抗の上流に設けられる抵抗器と帰還抵抗とを熱的に結合する等して、その温度に応じた補正値を偏向アンプに入力することで対応することも考えられるが、温度検出器や熱結合したものが帰還抵抗とグランドとの間の浮遊容量を増加させることになりかねない。
【００１３】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、帰還抵抗に対して予め当該帰還抵抗が設けられているＤＡＣアンプに対して設定される最大値の電圧を印加しその発熱状態を標準状態とすることで、出力電圧の変化が生じても電子ビームに対する影響を最小限に抑え高精度な描画処理を行うことができる荷電粒子ビーム描画装置及びＤＡＣアンプの安定化方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の一態様に係る特徴は、荷電粒子ビーム描画装置において、荷電粒子ビームを用いて移動可能なステージ上に載置される試料にパターンを描画する描画部と、荷電粒子ビームの光路に沿って配置される偏向器に電圧を印加するＤＡＣアンプと、ＤＡＣアンプに対する制御を行うＤＡＣアンプ制御部を備える制御計算機と、から構成される制御部と、を備え、ＤＡＣアンプ制御部は、ＤＡＣアンプに印加する電圧を当該ＤＡＣアンプに対して設定される最大値で継続して印加する。
【００１５】
また、上記荷電粒子ビーム描画装置において、ＤＡＣアンプ制御部によるＤＡＣアンプへの最大値での電圧の印加は、描画部における試料への描画処理中を除きなされることが望ましい。
【００１６】
本発明の一態様に係る特徴は、ＤＡＣアンプの安定化方法において、暖機運転が終了したＤＡＣアンプに対して、ＤＡＣアンプに対して設定される最大値の電圧を印加するステップと、最大値の電圧の印加から所定の時間が経過したか否かを確認するステップと、所定の時間が経過したことが確認された場合に、当該状態を標準状態として維持するステップとを備える。
【００１７】
また、ＤＡＣアンプの安定化方法において、標準状態は、ＤＡＣアンプが搭載される荷電粒子ビーム描画装置が描画処理を行う時間を除いて継続的に維持されることが望ましい。
【００１８】
さらに、本発明の一態様に係る特徴は、ＤＡＣアンプの安定化方法において、ＤＡＣアンプに対してキャリブレーション処理を行う前の暖機運転は、ＤＡＣアンプに対して設定される最大値の電圧を印加するステップと、最大値の電圧の印加から所定の時間が経過したか否かを確認するステップと、所定の時間が経過したことが確認された場合に、当該状態を標準状態として維持するステップと、を備え、キャリブレーション処理は、標準状態の下にて行われる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、帰還抵抗に対して予め当該帰還抵抗が設けられているＤＡＣアンプに対して設定される最大値の電圧を印加しその発熱状態を標準状態とすることで、出力電圧の変化が生じても電子ビームに対する影響を最小限に抑え高精度な描画処理を行うことができる荷電粒子ビーム描画装置及びＤＡＣアンプの安定化方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態における荷電粒子ビーム描画装置の内部構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態における制御計算機の内部構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態におけるＤＡＣアンプの内部構成の一部を示す回路図である。
【図４】本発明の実施の形態におけるＤＡＣアンプの安定化方法の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２２】
図１は、本発明の実施の形態における荷電粒子ビーム描画装置１の全体構成を示すブロック図である。なお、以下の実施の形態においては、荷電粒子ビームの一例として電子ビームを用いた構成について説明する。但し、荷電粒子ビームは電子ビームに限られるものではなく、イオンビーム等の荷電粒子を用いたビームであっても良い。
【００２３】
荷電粒子ビーム描画装置１は、試料に所定のパターンを描画する装置であり、特に可変成形型の描画装置の一例である。図１に示すように、荷電粒子ビーム描画装置１は、大きく描画部２と制御部３を備えている。
【００２４】
描画部２は、電子鏡筒４と描画室６を備えている。電子鏡筒４内には、電子銃４１と、この電子銃４１から照射される電子ビームの光路に沿って、照明レンズ４２と、ブランキング偏向器４３と、ブランキングアパーチャ４４と、第１の成形アパーチャ４５と、投影レンズ４６と、成形偏向器４７と、第２の成形アパーチャ４８と、対物レンズ４９と、位置偏向器５０とが順に配置されている。
【００２５】
描画室６の中には、ＸＹステージ６１が配置される。ＸＹステージ６１上には、描画時には描画対象となるマスク等の試料が配置されることになるが、ここでは図示を省略している。ＸＹステージ６１上には、試料が配置される位置とは異なる位置にファラデーカップ６２が配置される。
【００２６】
ブランキング偏向器４３は、例えば、２極、或いは、４極等の複数の電極によって構成される。また、成形偏向器４７、位置偏向器５０は、例えば、４極、或いは、８極等の複数の電極によって構成される。図１では、成形偏向器４７、位置偏向器５０、それぞれの偏向器ごとに１つのＤＡＣアンプしか記載していないが、各電極にそれぞれ少なくとも１つのＤＡＣアンプが接続される。なお、ＤＡＣアンプにいう「ＤＡＣ」は、「Ｄｉｇｉｔａｌ ｔｏ Ａｎａｌｏｇ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ」の頭文字である。
【００２７】
制御部３は、制御計算機３１と、偏向制御部３２と、ブランキングアンプ３３と、偏向アンプ（ＤＡＣアンプ）３４，３５と、ステージ制御部３６とを備えている。制御計算機３１、偏向制御部３２、ステージ制御部３６は、図示しないバスを介して互いに接続されている。また、偏向制御部３２、ブランキングアンプ３３、ＤＡＣアンプ３４，３５は、図示しないバスを介して互いに接続されている。
【００２８】
ブランキングアンプ３３は、ブランキング偏向器４３に接続される。また、ＤＡＣアンプ３４は、成形偏向器４７に接続される。ＤＡＣアンプ３５は、位置偏向器５０に接続される。ブランキングアンプ３３、ＤＡＣアンプ３４，３５に対しては、偏向制御部３２から、それぞれ独立した制御用のデジタル信号が出力される。デジタル信号が入力されたブランキングアンプ３３、ＤＡＣアンプ３４，３５は、それぞれのデジタル信号をアナログ電圧信号に変換し、増幅させて偏向電圧として接続された各偏向器に出力する。このようにして、各偏向器には、それぞれ接続されるＤＡＣアンプから偏向電圧が印加される。かかる偏向電圧によって電子ビームが偏向させられる。
【００２９】
なお、ＤＡＣアンプ３４，３５の内部構成（の一部）については、後述する。また、荷電粒子ビーム描画装置１には、上述したように電子ビームを取り囲むように成形偏向器４７、位置偏向器５０が４極、或いは、８極設けられており、電子ビームを挟んで各々一対（４極の場合は２対、８極の場合は４対）配置されている。そして成形偏向器４７、位置偏向器５０ごとにそれぞれＤＡＣアンプが接続されている。但し、図１には成形偏向器４７、位置偏向器５０に接続されているＤＡＣアンプそれぞれ１つずつのみを示し、その他のＤＡＣアンプを示していない。
【００３０】
ステージ制御部３６は、ファラデーカップ６２と制御計算機３１とに接続し、ファラデーカップ６２の動きを検出している。
【００３１】
図２は、本発明の実施の形態における制御計算機３１の内部構成を示すブロック図である。制御計算機３１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３１ａと、ＲＯＭ(Read Only Memory)３１ｂと、ＲＡＭ（Random Access Memory）３１ｃ及び入出力インターフェイス３１ｄがバス３１ｅを介して接続されている。入出力インターフェイス３１ｄには、入力部３１ｆと、表示部３１ｇと、通信制御部３１ｈと、記憶部３１ｉと、ＤＡＣアンプ制御部３１ｊとが接続されている。
【００３２】
ＣＰＵ３１ａは、入力部３１ｆからの入力信号に基づいてＲＯＭ３１ｂから荷電粒子ビーム描画装置１を起動するためのブートプログラムを読み出して実行し、記憶部３１ｉに格納されている各種オペレーティングシステムを読み出す。またＣＰＵ３１ａは、入力部３１ｆや入出力インターフェイス３１ｄを介して、図１において図示していないその他の外部機器からの入力信号に基づいて各種装置の制御を行う。さらにＣＰＵ３１ａは、ＲＡＭ３１ｃや記憶部３１ｉ等に記憶されたプログラム及びデータを読み出してＲＡＭ３１ｃにロードするとともに、ＲＡＭ３１ｃから読み出されたプログラムのコマンドに基づいて、データの計算、加工等、一連の処理を実現する処理装置である。
【００３３】
入力部３１ｆは、荷電粒子ビーム描画装置１の操作者が各種の操作を入力するキーボード、ダイヤル等の入力デバイスにより構成されており、操作者の操作に基づいて入力信号を作成しバス３１ｅを介してＣＰＵ３１ａに送信される。
【００３４】
表示部３１ｇは、例えば液晶ディスプレイである。この表示部３１ｇは、ＣＰＵ３１ａからバス３１ｅを介して出力信号を受信し、例えば、ＣＰＵ３１ａの処理結果等を表示する。
【００３５】
通信制御部３１ｈは、ＬＡＮカードやモデム等の手段であり、荷電粒子ビーム描画装置１をインターネットやＬＡＮ等の通信ネットワークに接続することを可能とする手段である。通信制御部３１ｈを介して通信ネットワークと送受信したデータは入力信号または出力信号として、入出力インターフェイス３１ｄ及びバス３１ｅを介してＣＰＵ３１ａに送受信される。
【００３６】
記憶部３１ｉは、半導体や磁気ディスクで構成されている。記憶部３１ｉには、描画データの基となるレイアウトデータや描画データ、ＣＰＵ３１ａで実行されるプログラムやデータが記憶されている。
【００３７】
ＤＡＣアンプ制御部３１ｊは、ＤＡＣアンプ３４，３５自体の制御を行う。試料への描画処理を実際に制御するのは、偏向制御部３２であるが、例えば、ＤＡＣアンプ３４，３５の暖機運転やアイドリング状態の維持等、ＤＡＣアンプ３４，３５が適切に機能するように制御するのがＤＡＣアンプ制御部３１ｊである。
【００３８】
なお、図２には示されていないが、ＤＡＣアンプ制御部３１ｊの内部には、ＤＡＣアンプ３４，３５の運転制御を行うに際して必要とされる、判断部や計時部が設けられている。
【００３９】
また、制御計算機３１は、ここではハードウェアとして構成した例を挙げて説明しているが、プログラムといったソフトウェアで構成されても良い。また、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせで構成されても良い。制御計算機３１が上述したようにソフトウェアを含んで構成される場合、制御計算機３１に入力される入力データ、或いは、演算された結果は、都度図１には示されていない、例えばメモリに記憶される。
【００４０】
さらに、図１に示す本発明の実施の形態における荷電粒子ビーム描画装置１には、本発明の実施の形態を説明する上で必要な構成のみを示している。従って、その他の構成、例えば、各レンズを制御する制御回路等が付加されていても良い。また、ここでは電子ビームの位置偏向に１段の偏向器を用いるが、これに限られるものではなく、例えば、主副２段の多段偏向器によって位置偏向を行うようにされていても良い。
【００４１】
荷電粒子ビーム描画装置１は、以下のように動作して試料へ描画を行う。電子銃４１（放出部）から放出された電子ビームＢは、ブランキング偏向器４３内を通過する際、ブランキング偏向器４３によってＯＮの状態にされている場合に電子ビームＢがブランキングアパーチャ４４を通過するように制御される。一方、ＯＦＦの状態では、電子ビームＢ全体がブランキングアパーチャ４４で遮蔽されるように偏向される（図１において破線で示している）。ブランキングアンプ３３からの偏向電圧がＯＦＦからＯＮとなり、その後再度ＯＦＦになるまでにブランキングアパーチャ４４を通過した電子ビームＢが１回の電子ビームのショットとなる。
【００４２】
かかる電子ビームＢがブランキングアパーチャ４４を通過する状態、ブランキングアパーチャ４４によって遮蔽される状態を交互に生成する偏向電圧がブランキングアンプ３３から出力される。そしてブランキング偏向器４３は、ブランキングアンプ３３から出力された偏向電圧によって、通過する電子ビームＢの向きを制御して、電子ビームＢがブランキングアパーチャ４４を通過する状態、ブランキングアパーチャ４４によって遮蔽される状態を交互に生成する。
【００４３】
以上のようにブランキング偏向器４３とブランキングアパーチャ４４とを通過することによって生成された各ショットの電子ビームＢは、照明レンズ４２により矩形、例えば、長方形の孔を持つ第１の成形アパーチャ４５全体を照明する。ここで電子ビームＢをまず矩形、例えば長方形に成形する。そして、第１の成形アパーチャ４５を通過した第１のアパーチャ像の電子ビームＢは、投影レンズ４６により第２の成形アパーチャ４８上に投影される。第１の成形アパーチャ４５を通過した電子ビームＢの向きを制御するための偏向電圧がＤＡＣアンプ３４から印加された成形偏向器４７によって、かかる第２の成形アパーチャ４８上での第１のアパーチャ像は偏向制御され、ビーム形状と寸法を変化させることができる。
【００４４】
第２の成形アパーチャ４８を通過した電子ビームＢの照射位置を制御するための偏向電圧がＤＡＣアンプ３５から位置偏向器５０に対して出力される。第２の成形アパーチャ４８を通過し第２のアパーチャ像とされた電子ビームＢは、対物レンズ４９により焦点を合わせられ、連続的に移動するＸＹステージ６１に配置された試料の所望する位置に照射される。
【００４５】
図３は、本発明の実施の形態におけるＤＡＣアンプ３４，３５の内部構成の一部を示す回路図である。なお、以下においてはＤＡＣアンプ３４を例に挙げてその構成の説明を行うが、ＤＡＣアンプ３５も同じ構成である。
【００４６】
ＤＡＣアンプ３４は、偏向制御部３２と成形偏向器４７とに接続される。偏向制御部３２から入力部３４ａを介してＤＡＣアンプ３４に入力されたディジタル信号は、ＤＡＣアンプ３４内にてアナログ信号へと変換されて、出力部３４ｅから成形偏向器４７へと印加される。
【００４７】
ＤＡＣアンプ３４は、ディジタル部３４ｂと、ＤＡＣ（ＤＡコンバータ）３４ｃ及び、アナログ部３４ｄを備えている。ディジタル部３４ｂには、上述したように偏向制御部３２からディジタル信号が入力される。入力されたディジタル信号は、例えば、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）によって構成されるロジック部（図３では図示せず）により、所定の処理（例えば、補正処理）が行われる。
【００４８】
図示しないロジック部から出力されたディジタル信号は、ＤＡＣ３４ｃに入力されたアナログ信号へと変換される。このアナログ信号は、アナログ部３４ｄに入力される。アナログ部３４ｄは、アンプ回路によって構成されており、このアンプ回路によってアナログ信号が増幅される。増幅されたアナログ信号は、出力部３４ｅを介して成形偏向器４７へと出力される。
【００４９】
アナログ部３４ｄは、ＤＡＣ３４ｃと出力部３４ｅとの間に設けられ、第１の抵抗器４ａと、ＯＰアンプ４ｂと、ＯＰアンプ４ｂと接地部との間に設けられる第２の抵抗器４ｃと、ＯＰアンプ４ｂの入力側と出力側とを並列につなぐ帰還抵抗４ｄとから構成される。この帰還抵抗４ｄの両端には、出力電圧と略同じ電圧が印加される。また、電圧が印加されると、帰還抵抗４ｄに掛かる電圧に応じた電力消費、すなわち自己発熱が生ずる。発熱量は、印加される電圧値をＶとし、帰還抵抗４ｄの抵抗値をＲとした場合、Ｖの二乗をＲで除することで求められる。
【００５０】
次に、このＤＡＣアンプ３４，３５を安定化させるための制御について説明する。図４は、本発明の実施の形態におけるＤＡＣアンプの安定化方法の流れを示すフローチャートである。このＤＡＣアンプの安定化は、帰還抵抗４ｄの自己発熱による、例えば、出力電圧のドリフト、ひいては描画処理における電子ビームのドリフトが生ずることを防止するために行われる。なお、以下においてはＤＡＣアンプ３４を例に挙げてその動きを説明するが、ＤＡＣアンプ３５も同じ動きをとる。
【００５１】
まず、ＤＡＣアンプ制御部３１ｊは、ＤＡＣアンプ３４に対して指示し、ＤＡＣアンプ３４の暖機運転を行う（ＳＴ１）。ＤＡＣアンプが十分に暖まらないうちに描画処理等を行うと、電子ビームの偏向を所望の通り行うことが困難となるからである。そこでＤＡＣアンプ３４の暖機運転を行う（ＳＴ２）。ＤＡＣアンプ３４の暖機運転が終了したか否かについては、予め時間を設定しておき、当該時間を基に判断しても良い。この「時間」については、各ＤＡＣアンプごとにその特性に合わせて設定されても良い。この「時間」は、ＤＡＣアンプ制御部３１ｊ内に設けられる時間を計測する計時部（図２において図示せず）において計時され、暖機運転を終了させるか否かの判断材料とされる。
【００５２】
予め設定されている時間が経過し、暖機運転が終了した場合（ＳＴ２のＹＥＳ）、ＤＡＣアンプ制御部３１ｊは当該ＤＡＣアンプ３４に対してフルスケールの電圧を印加するよう指示する（ＳＴ３）。つまり、ＤＡＣアンプ制御部３１ｊがＤＡＣアンプ３４に与えるデータ（偏向量を示すデータ。以下、当該データを適宜「ＤＡＣデータ」と表わす。）内にフルスケールのデータを書き込んで指示する。ここで「フルスケール」とは、当該ＤＡＣアンプ３４が成形偏向器４７へ印加する電圧値の最大幅を示す。従って、例えば、−２５０Ｖから２５０Ｖまでの範囲をもって成形偏向器４７に電圧を印加する場合には、−２５０Ｖから２５０Ｖまでの５００Ｖの幅がフルスケールということになる。
【００５３】
ＤＡＣアンプの自己発熱による温度変化は印加される電圧値に合わせて変化するので、暖機運転終了後すぐにフルスケールの電圧をＤＡＣアンプ３４に印加することによって、ＤＡＣアンプ３４の自己発熱を促す。そしてＤＡＣアンプ３４がこれ以上発熱しない状態、すなわち、温度変化が少なく熱的に安定した状態を作出し、この状態を基準にして（成形）偏向器に印加する電圧の値を調整することにする。
【００５４】
熱的に安定した状態を作出するには、例えば、まず、予めＤＡＣアンプ３４の自己発熱による温度変化の量がある範囲に収束する時間を確認しておく。ここでの「時間」は、ＤＡＣアンプ３４にフルスケールの電圧が印加されて自己発熱した場合に達する温度（ＤＡＣアンプ３４における最大の発熱温度）であって、当該温度が予め設定されているある範囲内に収まるまでの時間を指す。なお、当該「時間」は、ＤＡＣアンプごとに異なることも考えられることから、ＤＡＣアンプごとに確認しても良い。
【００５５】
そこで、ＤＡＣアンプ制御部３１ｊがＤＡＣアンプ３４に対してフルスケールの電圧を印加する指示を出した後、ＤＡＣアンプ制御部３１ｊ内に設けられる計時部において計時を開始する（ＳＴ４）。この計時部は、上述した「時間」を計測するものであり、当該時間を計測することで、ＤＡＣアンプ３４にフルスケールの電圧を印加した場合の最大発熱量（温度）を推測することができる。
【００５６】
ここで帰還抵抗４ｄの温度を直接、間接を問わず計測しないのは、温度を計測するための計測器の存在が帰還抵抗４ｄとの間で浮遊容量を増加させる等の不都合が生ずる可能性があるからである。そのため、予め確認されている所定の時間フルスケールの電圧を印加することで、ＤＡＣアンプ３４にフルスケールの電圧を印加した場合の最大発熱量（温度）を推測することで対応する。
【００５７】
計時部は所定の時間が経過するか否かを計時し（ＳＴ５）、所定の時間が経過した後は（ＳＴ５のＹＥＳ）、ＤＡＣアンプ３４が熱的に安定した状態に達したとして、当該状態を維持する（ＳＴ６）。以下においては、便宜上当該状態を「標準状態」と表わす。
【００５８】
このＤＡＣアンプ３４の標準状態は、描画処理において描画パターンに応じた偏向出力がなされる場合以外、荷電粒子ビーム描画装置１が稼働している間、全ての間において維持される。
【００５９】
すなわち、荷電粒子ビーム描画装置１において描画処理が開始されると（ＳＴ７）、ＤＡＣアンプ３４における標準状態は一旦解除される（ＳＴ８）。ＤＡＣアンプ３４には、描画処理において必要とされる偏向量が入力される。この標準状態の下、ＤＡＣアンプ３４に対して入力されるＤＡＣデータが書き込まれる。
【００６０】
例えばフルスケール付近（例えば、−２５０Ｖ付近、或いは、２５０Ｖ付近）のデータを書き込む場合、この場合はもともと標準状態として維持されているＤＡＣアンプ３４に入力されるＤＡＣデータであるフルスケールの電圧に近い値が書き込まれることから、帰還抵抗４ｄにおける発熱量の変化は少ない。従って、帰還抵抗４ｄの抵抗値の変化に伴って生ずる出力電圧のドリフト、及び描画処理における電子ビームのドリフトは発生しにくいことになる。
【００６１】
一方、例えば、０Ｖ付近のデータを書き込む場合、フルスケールの電圧が印加される場合に比べて帰還抵抗４ｄの自己発熱量は低下し、従ってその温度も下がることになる。上述したように抵抗値の変化は温度変化に応ずるため、温度が下がるということは、抵抗値の変化はより小さなものとなり、特に０Ｖ付近の場合、出力電圧のドリフト、及び描画処理における電子ビームのドリフトの発生は無視できるほど小さくなる。
【００６２】
さらに、例えば、フルスケールの１／２のデータを書き込む場合であっても、帰還抵抗４ｄの抵抗値の変化に伴う出力電圧及び電子ビームのドリフトは発生するものの、これまでのＤＡＣアンプのように標準状態を維持しない状態で同様のデータを書き込む場合よりも改善される。すなわち、まず帰還抵抗４ｄの発熱量については、印加される電圧値をＶとし、帰還抵抗４ｄの抵抗値をＲとした場合、Ｖの二乗をＲで除することで求められるが、フルスケールの１／２のデータを書き込むことになるためこのＶが１／２Ｖとなる。従って、発熱量はＶに１／２Ｖを代入すると、フルスケールの１／２のデータを書き込む場合、発熱量は３／４の値へと改善される。
【００６３】
特に、従来は０Ｖを標準状態としてＤＡＣアンプの制御を行っていたため、フルスケールの電圧を印加した場合に最も抵抗値の変化が大きくなり、それに伴って出力電圧のドリフト、及び描画処理における電子ビームのドリフトも最も大きく現われていた。しかしながら、本発明の実施の形態においては、フルスケールの電圧を印加した場合を標準状態としてＤＡＣアンプの制御を行うこととするため、従来最も大きく出力電圧のドリフト、及び描画処理における電子ビームのドリフト量が現われていたことと比較すると、印加される電圧はフルスケールの１／２となるため、発熱量との関係で示せば、出力電圧、或いは、電子ビームのドリフト量も３／８と抑えられる。
【００６４】
以上例を挙げて説明したように、ＤＡＣデータにフルスケールの電圧を書き込んでその状態（標準状態）を維持することによって、帰還抵抗４ｄの自己発熱に起因する出力電圧及び電子ビームのドリフト量を抑制することができ、より高精度な描画処理を行うことができる。
【００６５】
描画処理が終了するか否か、ＤＡＣアンプ制御部３１ｊが確認し（ＳＴ９）、終了した場合には、ＤＡＣアンプ３４を標準状態へと復帰させ、その状態を維持させる（ＳＴ１０）。いわば、ＤＡＣアンプ３４はこの状態でアイドリングし続けることになる。
【００６６】
なお、上述したように、描画処理が行われる場合以外は、標準状態が維持されるが、例えば、このほかに、荷電粒子ビーム描画装置１自体が所定の時間以上停止する場合もある。その場合、ＤＡＣアンプ制御部３１ｊは、所定時間以上荷電粒子ビーム描画装置１が停止するか否かを確認し（ＳＴ１１）、停止する場合には、当然当該ＤＡＣアンプの稼働も停止することになるため、フルスケールの電圧の印加を停止させる（ＳＴ１２）。
【００６７】
さらに、これまで説明した本発明の実施の形態におけるＤＡＣアンプの安定化方法は、例えば、アンプキャリブレーションの制御（キャリブレーション処理）を行う場合にも有効である。
【００６８】
キャリブレーション処理とは、一言で言うならば位置の補正処理のことである。すなわち、荷電粒子ビーム描画装置において、実際に描画処理を行う前にＤＡＣアンプを用いて試料に電子ビームを照射し、目的の場所と試料上において実際に電子ビームがある位置との誤差を確認する。その上で、当該誤差を基に補正マップを作成し、実際に描画処理を行う場合には、測定した誤差分を差し引いた値を偏向量としてＤＡＣアンプに送信することで試料上において生ずる誤差を減らすこととしている。このような作業をキャリブレーション処理という。
【００６９】
これまでのキャリブレーション処理においては、ＤＡＣアンプの暖機運転を行う前におけるＤＡＣデータに関しては何らの制御も行われておらず、暖機運転中にＤＡＣアンプに送信されるＤＡＣデータとしては０Ｖのデータが書き込まれていた。但しこのような状態でフルスケール（付近）の電圧を印加した状態でのキャリブレーション処理が行われると、帰還抵抗が自己発熱することによる温度変化に起因して電子ビームのドリフトが発生することになってしまう。キャリブレーション処理という位置補正を行う場合にこのような状態が作出されるのは補正の精度に悪影響を及ぼしかねず、好ましくない。
【００７０】
そこで、キャリブレーション処理を行う前のＤＡＣアンプの暖機運転においても、ＤＡＣデータとしてフルスケールの電圧を印加するデータを書き込み、フルスケールの電圧印加における帰還抵抗の熱的に安定した状態を標準状態としてキャリブレーション処理を行う。このようにキャリブレーション処理を行うことによって、帰還抵抗の温度変化に応じた抵抗値の変化が生ずることも減少し、それだけ電子ビームのドリフト発生という現象が生ずることも回避することができる。標準状態の作出の流れは、上述した通りである。
【００７１】
以上説明したような流れをもってＤＡＣアンプを制御することによって、帰還抵抗に対して予め当該帰還抵抗が設けられているＤＡＣアンプに対して設定される最大値の電圧を印加しその発熱状態を標準状態とすることで、出力電圧の変化が生じても電子ビームに対する影響を最小限に抑え高精度な描画処理を行うことができる荷電粒子ビーム描画装置及びＤＡＣアンプの安定化方法を提供することができる。
【００７２】
なお、ＤＡＣアンプにフルスケールの電圧を印加してＤＡＣアンプの安定化を図る方法とキャリブレーション処理の際の方法と、標準状態を用いた方法を２種説明したが、これらはそれぞれ独立して行われても、或いは、両者を組み合わせて行われても良い。
【００７３】
本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図していない。この実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７４】
１ 荷電粒子ビーム描画装置
２ 描画部
３ 制御部
３１ 制御計算機
３１ｊ ＤＡＣアンプ制御部
３４ ＤＡＣアンプ
３４ａ 入力部
３４ｂ ディジタル部
３４ｃ ＤＡコンバータ
３４ｄ アナログ部
３４ｅ 出力部
４ａ 第１の抵抗器
４ｂ ＯＰアンプ
４ｃ 第２の抵抗器
４ｄ 帰還抵抗
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子ビームを用いて移動可能なステージ上に載置される試料にパターンを描画する描画部と、
前記荷電粒子ビームの光路に沿って配置される偏向器に電圧を印加するＤＡＣアンプと、前記ＤＡＣアンプに対する制御を行うＤＡＣアンプ制御部を備える制御計算機と、から構成される制御部と、を備え、
前記ＤＡＣアンプ制御部は、前記ＤＡＣアンプに印加する電圧を当該ＤＡＣアンプに対して設定される最大値で継続して印加することを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項２】
前記ＤＡＣアンプ制御部による前記ＤＡＣアンプへの最大値での電圧の印加は、前記描画部における前記試料への描画処理中を除きなされることを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項３】
暖機運転が終了したＤＡＣアンプに対して、前記ＤＡＣアンプに対して設定される最大値の電圧を印加するステップと、
前記最大値の電圧の印加から所定の時間が経過したか否かを確認するステップと、
前記所定の時間が経過したことが確認された場合に、当該状態を標準状態として維持するステップと、
を備えることを特徴とするＤＡＣアンプの安定化方法。
【請求項４】
前記標準状態は、前記ＤＡＣアンプが搭載される荷電粒子ビーム描画装置が描画処理を行う時間を除いて継続的に維持されることを特徴とする請求項３に記載のＤＡＣアンプの安定化方法。
【請求項５】
ＤＡＣアンプに対してキャリブレーション処理を行う前の暖機運転は、
前記ＤＡＣアンプに対して設定される最大値の電圧を印加するステップと、
前記最大値の電圧の印加から所定の時間が経過したか否かを確認するステップと、
前記所定の時間が経過したことが確認された場合に、当該状態を標準状態として維持するステップと、を備え、
前記キャリブレーション処理は、前記標準状態の下にて行われることを特徴とするＤＡＣアンプの安定化方法。
【請求項１】
荷電粒子ビームを用いて移動可能なステージ上に載置される試料にパターンを描画する描画部と、
前記荷電粒子ビームの光路に沿って配置される偏向器に電圧を印加するＤＡＣアンプと、前記ＤＡＣアンプに対する制御を行うＤＡＣアンプ制御部を備える制御計算機と、から構成される制御部と、を備え、
前記ＤＡＣアンプ制御部は、前記ＤＡＣアンプに印加する電圧を当該ＤＡＣアンプに対して設定される最大値で継続して印加することを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項２】
前記ＤＡＣアンプ制御部による前記ＤＡＣアンプへの最大値での電圧の印加は、前記描画部における前記試料への描画処理中を除きなされることを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項３】
暖機運転が終了したＤＡＣアンプに対して、前記ＤＡＣアンプに対して設定される最大値の電圧を印加するステップと、
前記最大値の電圧の印加から所定の時間が経過したか否かを確認するステップと、
前記所定の時間が経過したことが確認された場合に、当該状態を標準状態として維持するステップと、
を備えることを特徴とするＤＡＣアンプの安定化方法。
【請求項４】
前記標準状態は、前記ＤＡＣアンプが搭載される荷電粒子ビーム描画装置が描画処理を行う時間を除いて継続的に維持されることを特徴とする請求項３に記載のＤＡＣアンプの安定化方法。
【請求項５】
ＤＡＣアンプに対してキャリブレーション処理を行う前の暖機運転は、
前記ＤＡＣアンプに対して設定される最大値の電圧を印加するステップと、
前記最大値の電圧の印加から所定の時間が経過したか否かを確認するステップと、
前記所定の時間が経過したことが確認された場合に、当該状態を標準状態として維持するステップと、を備え、
前記キャリブレーション処理は、前記標準状態の下にて行われることを特徴とするＤＡＣアンプの安定化方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−１２５１２（Ｐ２０１３−１２５１２Ａ）
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４２５７３（Ｐ２０１１−１４２５７３）
【出願日】平成２３年６月２８日（２０１１．６．２８）
【出願人】（５０４１６２９５８）株式会社ニューフレアテクノロジー (669)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２８日（２０１１．６．２８）
【出願人】（５０４１６２９５８）株式会社ニューフレアテクノロジー (669)
【Ｆターム（参考）】
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