JP4881074B2 - 荷電ビーム描画装置の描画回路自己診断方法および荷電ビーム描画装置 - Google Patents
荷電ビーム描画装置の描画回路自己診断方法および荷電ビーム描画装置Info
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Description
可変成形型電子ビーム描画装置(EB(Electron Beam)描画装置)における第1のアパーチャ700には電子ビームを成形するための矩形、例えば長方形の開口702が形成されている。また、第2のアパーチャ704には、第1のアパーチャの開口702を通過した電子ビームを所望の矩形形状に成形するための、例えば、矢印状の可変成形開口706が形成されている。荷電粒子ソース708から照射され、第1のアパーチャの開口702を通過した電子ビーム710は、ビーム寸法可変用偏向器(図示せず)により偏向され、第2のアパーチャ704の可変成形開口706の一部を通過して、所定の一方向(例えば、X方向とする)に連続的に移動するステージ上に搭載された試料712に照射される。すなわち、第1のアパーチャ700の開口702と第2のアパーチャ704の可変成形開口706との両方を通過できる矩形形状がX方向に連続的に移動するステージ上に搭載された試料712の描画領域に描画される。第1のアパーチャ700の開口702と第2のアパーチャ704の可変成形開口706との両方を通過させ、任意形状を作成する方式を可変成形ビーム方式という。
そして、スループットを増大させる技術として、ステージ連続移動方式も提案されている。この技術は、試料の載ったステージを停止させずに描画を進める方式である。この方式によれば、描画可能領域の描画中はステージを停止させる従前のステップ&リピート方式に比べ、ステージの移動に伴う露光を行わない時間が削減することが可能となる。
さらに、ベクタ走査方式という、描画する領域をサブフィールドとよばれる小領域に分割し、描画の必要な部分のみに可変成形ビームを偏向照射する方式も提案されている。この方式によれば、従前の1次元走査方式のように描画の不必要な部分にオフしたビームを走査する動作がなくなるため、やはり、スループットの増大を図ることができる(例えば、特許文献1参照)。
ユーザーが設計した通りのパターンが試料上に描画されない描画エラー(パターンエラー)を生じさせる主要な原因のひとつとして、描画回路における処理異常がある。すなわち、描画回路を構成する回路基板や素子の不具合・動作不良等により、描画回路から正常な出力(処理結果)が得られない場合である。
もっとも、実際にマスクを描画して描画エラーの有無を検査する以外に、描画回路に生じている異常を把握する有効な手段がなく、常に電子ビーム描画装置の正常性を維持していることが困難であるという問題があった。
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的とするところは、荷電ビーム描画装置の正常性を維持することを可能にする荷電ビーム描画装置の描画回路自己診断方法および荷電ビーム描画装置を提供することにある。
試料上に荷電ビームを照射して所望パターンを描画する荷電ビーム描画装置の描画回路自己診断方法であって、
あらかじめ準備されたレイアウト情報と描画条件を描画回路に入力し、回路処理を行い、その結果、出力される描画回路の処理結果データを回収するステップと、
回収した前記描画回路の処理結果データを正解データと比較し、前記描画回路の診断を行うステップを有し、
前記あらかじめ準備されたレイアウト情報と描画条件は、
前記描画回路の内部構成に沿って設計され、描画回路診断用に最適化された描画回路異常検知専用のレイアウト情報と描画条件であることを特徴とする。
試料上に荷電ビームを照射して所望パターンを描画する荷電ビーム描画装置であって、
あらかじめ準備されたレイアウト情報と描画条件を描画回路に入力し、回路処理を行い、その結果、出力される描画回路の処理結果データを回収する機能と、
回収した前記描画回路の処理結果データを正解データと比較し、前記描画回路を診断する機能を有し、
前記あらかじめ準備されたレイアウト情報と描画条件は、
前記描画回路の内部構成に沿って設計され、描画回路診断用に最適化された描画回路異常検知専用のレイアウト情報と描画条件であることを特徴とする。
(電子ビーム描画装置)
図2に本実施の形態に係る電子ビーム描画装置の概略構成図を示す。
電子ビーム描画装置200は、描画部202と、この描画部202の描画動作を制御する描画制御部204から構成されている。そして、電子ビーム描画装置200内には描画される半導体集積回路のレイアウトデータ206(設計データ)が入力され記憶されている。
レイアウトデータ206は制御計算機250内の処理により本電子ビーム描画装置固有の内部制御フォーマットデータへと変換される。この時サブフィールド306の領域が作成される。その後内部制御フォーマットデータは描画パラメータファイル114と共に描画回路252へと渡される。
内部制御フォーマットデータ112(図1)は、所定のパターンを含むレイアウトデータが、電子ビーム描画装置用のデータに変換されたものである。具体的には、例えば、所定のパターンを含むフレーム304(図3)およびサブフィールド306(図3)を特定する主偏向位置データ、サブフィールド(図3)内での各パターン図形の描画位置を特定する副偏向位置データである。
描画回路252を構成する図形データ演算回路部254にてパターン図形分割パラメータに従って内部制御フォーマットデータ中のユーザーが任意のサイズ/形状を指定することのできるパターン図形307から、一回の可変成形ビーム308の照射により試料表面上に照射可能なサイズ/形状へと分割される。照射量制御回路部256は図形データ演算回路部254にて分割されたパターン図形307一つ一つに対して試料により正確なパターンを描画するために行われる近接効果補正/かぶり効果補正等の結果から算出される照射時間を付加し、偏向制御演算回路部258は照射量制御回路部256の出力結果(処理結果)と主偏向歪み補正係数、副偏向歪み補正係数等の補正係数から描画部202を制御するための制御データを生成する。図形データ演算回路部254、照射量制御回路部256および偏向制御演算回路部258は、さらに機能に応じた複数の回路に分割されている。
これら描画回路はそれぞれの回路で行われた処理結果データを一時的に保存するメンテナンスメモリと呼ばれるメモリを有している。
レイアウトデータと描画パラメータを指定することにより、回路が正常であれば、描画回路の動作は常に同一になり、その処理結果も同一になる、逆に同一でなければ、異常であることになる。また、処理結果は、レイアウトデータと描画パラメータを用いてシミュレーションで求めることも出来る(シミュレーション結果データ)。
次に、本実施の形態に係る電子ビーム描画装置の描画回路自己診断方法について記述する。
本実施の形態に係る電子ビーム描画装置の描画回路自己診断方法は、あらかじめ準備されたレイアウト情報と描画条件を描画回路に入力し、その結果、出力される描画回路の処理結果データを回収するステップと、回収した描画回路の処理結果データを事前に同じレイアウトデータを加工し、同じ描画条件で描画回路に流して出力された正常性の確認されている正解データと比較し、描画回路の診断を行うステップを有することを特徴とする。
描画回路自己診断機能は、回路診断準備モジュール102、回路診断モジュール106の2つのモジュールから構成される。このように、描画回路自己診断機能を2つのモジュールに分けることによって、各モジュールの役割を明確化し、描画回路自己診断の簡易化を図っている。
ここで、回路診断準備モジュール102は、描画回路自己診断機能の本体である回路診断モジュール106を実行するための準備をユーザー100からの命令に従い自動的に行うモジュールである。また、回路診断モジュール106の描画回路自己診断結果を出力する機能も有する。
そして、描画回路自己診断機能の本体である回路診断モジュール106は、ユーザー100により選択されたレイアウトデータを使って、ユーザーが所望する箇所における描画回路の処理結果データ(メンテナンスメモリデータ118)の回収を行い、描画回路の異常の有無を診断するモジュールである。入力データであるレイアウトデータには、様々なフォーマットが存在するが、本描画回路自己診断機能による描画回路の自己診断処理はそれらフォーマットの種別に依存しない。
これらの描画回路自己診断機能は、具体的には、図2に示す、描画制御部204内の制御計算機250に格納されたソフトウェア、あるいはソフトウェアと描画制御部204に設けられたハードウェアとの組み合わせによって実行される。
ユーザー100が描画回路の自己診断を実行しようとする場合、ユーザー100は、まず始めに、回路診断準備モジュール102に対し、描画回路自己診断の実行命令が送られる。ユーザー100は、回路診断準備モジュール102が表示した描画回路診断に用いるレイアウトデータを指定する。回路診断モジュール106は、描画回路111を起動してこのレイアウトデータを流し、ユーザー100に指定された箇所の座標で回路処理を停止することにより、正解データと比較するためのメンテナンスメモリデータ118の回収が可能となる。このようにして、得られたメンテナンスメモリデータ118と、事前に同一のレイアウトデータを描画回路に流し、その正常性を確認して保存されている描画回路の処理結果データ(事前実行済描画回路処理結果データ130)を正解データとして比較を行う。これにより、描画回路111の正常性の診断が可能となる。そして、この比較結果をレポートファイル122に編集し、記憶させるとともに、ユーザー100へ報告する。
なお、上記描画回路診断においては、必ずしも実際の試料に描画する必要はなく、描画回路のみを起動させるいわゆる空描画によって行なわれてもかまわない。
また、上記正解データの正常性の確認は、例えば、正解データを取得した際に描画したマスクを、マスク欠陥検査で異常が生じていないか調べること、あるいは、シミュレーションの結果データ比較すること等によって行なうことが可能である。
まず、ユーザー100は、描画回路の自己診断を実行しようとする場合、回路診断準備モジュール102に描画回路自己診断を行う実行命令を発する。回路診断準備モジュール102は、ユーザー100の実行命令を受けて、制御計算機250(図2)内の作業ディレクトリの空き容量チェックなどのシステム初期化を行う(S402)。
次に、回路診断準備モジュール102は、ユーザー100に描画回路自己診断用に既に登録された正解データを持つレイアウトデータを一覧表示する(S404)。
ここで描画回路自己診断に用いられるレイアウトデータは、そのデータフォーマット形式やパターンにおいて特に限定されるものではないが、描画回路の自己診断用として適切なレイアウトデータであることが望ましい。すなわち、電子ビーム描画装置の限界条件を備えたパターンから構成されたレイアウトデータや、過去に描画エラーが発生したパターンを含むレイアウトデータであることが、描画回路自己診断の感度があがるため望ましい。
次に、ユーザー100は表示された登録済みの正解データ一覧から、使用するレイアウトデータを選択する(S406)。
次に、回路診断モジュール106に対して、起動指示を発する(S418)。
最後に、回路診断モジュール106の実行結果を読み取りディスプレイに表示して(S420)、動作を終了する(S422)。
まず、回路診断準備モジュール102の指示に従いユーザー100が選択したレイアウトデータをもとに、描画回路に描画条件を与える描画パラメータとレイアウト情報を与える内部制御フォーマットデータ(あわせて評価データとも称する)を作成する(S502、S504)。また既に制御計算機250や外部ストレージ等に内部制御フォーマットデータ112や描画パラメータ114がある場合は、それを直接回路診断モジュール106の入力データとすることも可能である。
回路診断準備モジュール102は内部制御フォーマットデータ112を作成する際にデータ内部に記録されている各パターンの位置座標の調査を行い、以前に内部制御フォーマットデータを流して正解データである事前実行済描画回路処理結果データ130(図1)を作成した際の描画回路停止座標ないしはユーザーが指定した座標のパターンよりも前に描画する部分のデータを抜き出す。このような処理を行うことによって、任意の座標付近で描画回路の処理を停止し、描画回路のメンテナンスメモリより描画回路処理結果データであるメンテナンスメモリデータ118を得る。
初期化後に、評価データである描画パラメータファイルと内部制御フォーマットデータのセット(S508)を行い、描画回路111を起動する(S510)。
そして、描画パラメータファイルと内部制御フォーマットデータが描画回路111に流れたら、描画回路111のメンテナンスメモリデータ118を回収する(S512)。このメンテナンスメモリデータ118は、あらかじめ入力された停止座標付近で描画処理を止めているため、事前に取得された事前実行済描画回路処理結果データ130(図1)と同一箇所におけるメンテナンスメモリデータである。ここで、メンテナンスメモリデータ118を保管するメンテナンスメモリは、描画回路111に包含される図形データ演算回路部254、照射量制御演算回路部256、偏向制御演算回路部258(図2)を構成する複数の回路毎に設けるのが通常であり、夫々の回路基板での処理結果データを一時的に保管する。
次に、回収されたメンテナンスメモリデータ118と正解データである事前実行済描画回路処理結果データを比較(S516)する。そして、その比較結果をユーザーが容易に把握できるように、レポートファイルを作成し(S518)、動作を終了する(S522)。レポートファイルには、描画回路111を構成する回路基板ごとの個々のデータ比較結果が出力され、万が一比較結果に相違が見られた場合は、その回路基板に異常があることをユーザーに通知する。
また、電子ビーム描画装置が扱うレイアウトデータには様々なデータフォーマットが存在するが本実施の形態はそれらデータフォーマットの種別に対して動作は依存しない。
従来技術では、描画回路に生じている異常を把握する有効な手段がなく、常に電子ビーム描画装置の正常性を維持することが困難であった。
本実施の形態によれば、あらかじめ、準備された描画回路評価に適したパターンについての評価データを用いて、得られたメンテナンスメモリデータを、あらかじめ正常と確認されている、メンテナンスメモリから回収された事前実行済描画回路処理結果データと自動的に比較することにより、描画回路の異常の有無を迅速に評価することができる。また、描画回路を構成するそれぞれの回路から出力されるメンテナンスメモリデータを検証する。したがって、異常があった場合も、その異常が具体的にどの回路基板に生じているかまで特定することが可能となるため、異常対策も迅速に行うことが可能となる。
また、実際の描画エラーが描画後の試料の検査によって発見される前に描画回路の異常を検知できるため、迅速な装置異常の診断が可能になり、例え、装置に異常が生じたとしても損害の量を抑えることが可能になる。
以上のように描画回路自己診断を行うことによって、電子ビーム描画装置の正常性を維持することを可能にする電子ビーム描画装置の描画回路自己診断方法および電子ビーム描画装置を提供することが可能となる。
次に、実施の形態1の変形例1について説明する。回収したメンテナンスメモリデータを、事前に準備されていた事前実行済描画回路処理結果データ130(図1)を正解データとしてとしてではなく、シミュレーション結果データ120(図1)を正解データとして用意し比較する点で実施の形態1と異なっている。
図6は本変形例における回路診断モジュール106の動作ステップの説明図である。
ユーザー100は、あらかじめ所望のパターンの位置、すなわち、描画回路処理を停止したい位置座標を入力しておく。そして、回路診断モジュール106は、選択された評価データをセット(S508)する際に、あらかじめユーザー100によって指定された停止座標位置近辺で描画回路処理が停止するようレイアウトデータを切り出す。
メンテナンスメモリデータ118を回収するステップ(S512)までは、実施の形態1と同様であるので省略する。
メンテナンスメモリデータ118回収(S512)後、回路診断モジュール106は、ユーザーに選択されたレイアウトデータをもとに、正解データを作成するため、描画回路111における描画処理のシミュレーションを実行する(S514)。この際、シミュレーションはメンテナンスメモリデータ118との比較に最低限必要なメンテナンスメモリのサイズに合わせ、かつ指定された停止座標位置近辺で処理が停止するように回路診断準備モジュール102にてレイアウトデータまたは内部制御フォーマットデータのうち必要な部分を抜き出す。そして、描画回路111を構成する回路の出力のシミュレーション結果データを、実際のメンテナンスメモリデータ118と同一データフォーマットで出力する。次に、回収されたメンテナンスメモリデータ118とシミュレーション結果データを比較する(S516)。
その後、比較結果をユーザーが容易に把握できるように、レポートファイルを作成し(S518)、動作を終了する(S520)点については実施の形態と同様である。
上記以外についての、電子ビーム描画装置および描画回路自己診断方法については、実施の形態1と同様であるので記載を省略する。
なお、正解データを得るためのシミュレーションは、必ずしも、図6のようにメンテナンスメモリデータ回収後に行なわれなくとも、例えば描画回路起動前、あるいは起動中に並行して行なわれるものであっても構わない。
本変形例においては、レイアウト情報を与える内部制御フォーマットデータと描画条件を与える描画パラメータファイルを描画回路の内部構成に沿って設計された、すなわち内部構成や制御フローを踏まえて設計された描画回路診断用に最適化された描画回路異常検知専用のレイアウト情報と描画条件とすることを特徴とする。この特徴以外は、実施の形態1と同様であるので記述を省略する。
ここで、描画回路診断用に最適化された描画回路異常検知専用のレイアウト情報と描画条件とは、例えば、描画回路内部の処理分岐経路の全てを満遍なく通過するものや、描画回路に搭載されているメモリの全アドレスを満遍なく読み書きするものなどがある。
このような、描画回路異常検知専用のレイアウト情報と描画条件を評価データとして描画回路に流すことにより、描画回路に生ずる可能性のある問題を効率よく抽出することが可能となる。
次に、本発明の実施の形態2について説明する。
本実施の形態は、後述するように定期的に描画回路自己診断を行う点以外は、実施の形態1および実施の形態1の変形例と同様であるので記述を省略する。
本実施の形態においては、描画回路診断を定期的に行うことを特徴とする。例えば、あらかじめ定めた描画回数の終了時や、あらかじめ定めた積算描画時間経過後に、予めユーザーによって準備された評価データ、すなわち、内部制御フォーマットデータおよび描画パラメータファイルを流す。そして、メンテナンスメモリデータ118(図1)と、正解データである事前実行済描画回路処理結果データ130(図1)またはシミュレーション結果データ120を自動的に比較することにより、描画回路の異常の有無を診断する。特に、異常を早期に発見する観点からは、1試料の描画処理毎に描画回路自己診断を行うことが好適である。
なお、描画回路自己診断は、必ずしも、電子ビーム描画装置全体が停止している時でなくとも、例えば、マスクを装置本体へのローディング中またはアンローディング中など、描画回路が動作していない時を見計らって、評価データを流すことで、電子ビーム描画装置の稼働率を落とすことなく描画回路の自己診断が可能となる。
本発明の実施の形態2の変形例は、描画回路にエラーが生じやすい複数の異なる評価データ(内部制御ファーマットデータおよび描画パラメータファイル)あるいは評価データセットをあらかじめ準備し、これらを定期的な描画回路自己診断時に、1個あるいは1セットずつ順次流すことを特徴とする。
しかし、すべての評価データを流すには時間を要し、電子ビーム描画装置の装置稼働率を落とすことになる。
そこで本実施の形態の変形例のように、描画回路にエラーが生じやすい複数の異なる評価データあるいは評価データセットをあらかじめ準備し、これらを定期的な描画回路自己診断で、1個あるいは1セットずつ順次流すことによって、装置稼働率の低下を抑制できる。そして、複数回の定期的な描画回路自己診断ですべての評価データによる診断を網羅することができ、異常検知の精度も維持することができるという効果がある。
次に、本発明の実施の形態3について説明する。
実施の形態3は、データパス系を2重化、すなわち、2つの同一の描画回路を電子ビーム描画装置内に有することを特徴とする。
図7は、実施の形態3の電子ビーム描画装置の概略構成図である。
図に示すように、電子ビーム描画装置200の描画制御部204に、第1の描画回路780と第2の描画回路790を有することを特徴とする。
描画回路自己診断において、描画回路自己診断を第1の描画回路780に評価データを流し、描画回路の異常が判明したとする。その場合、もう一方の等価な第2の描画回路790にも同一の評価データを流して描画回路自己診断を行い、正常性が確認された場合には、第1の描画回路780を切り離し、第2の描画回路790を用いて実際のマスク描画処理を行う。
102 回路診断準備モジュール
106 回路診断モジュール
111 描画回路
112 内部制御フォーマットデータ
114 描画パラメータファイル
118 メンテナンスメモリデータ
120 シミュレーション結果データ
130 事前実行済描画回路処理結果データ
200 電子ビーム描画装置
202 描画部
204 描画制御部
206 レイアウトデータ
208 試料室
212 ステージ
214 電子ビーム光学系
216 電子銃
232 主偏向器
234 副偏向器
236 第1のアパーチャ
238 第2のアパーチャ
250 制御計算機
300 試料
304 フレーム
306 サブフィールド
308 可変成形ビーム
780 第1の描画回路
790 第2の描画回路
Claims (5)
- 試料上に荷電ビームを照射して所望パターンを描画する荷電ビーム描画装置の描画回路自己診断方法であって、
あらかじめ準備されたレイアウト情報と描画条件を描画回路に入力し、回路処理を行い、その結果、出力される描画回路の処理結果データを回収するステップと、
回収した前記描画回路の処理結果データを正解データと比較し、前記描画回路の診断を行うステップを有し、
前記あらかじめ準備されたレイアウト情報と描画条件は、
前記描画回路の内部構成に沿って設計され、描画回路診断用に最適化された描画回路異常検知専用のレイアウト情報と描画条件であることを特徴とする荷電ビーム描画装置の描画回路自己診断方法。 - 前記処理結果データを回収するステップの前に、前記回路処理を停止することを特徴とする請求項1記載の荷電ビーム描画装置の描画回路自己診断方法。
- 前記正解データは、あらかじめ実行された前記描画回路の処理結果データ、または、レイアウトデータと描画パラメータを用いて作成されたシミュレーション結果データであることを特徴とする請求項1または請求項2記載の荷電ビーム描画装置の描画回路自己診断方法。
- 前記あらかじめ準備されたレイアウト情報と描画条件を描画回路に入力し、回路処理を行い、その結果、出力される描画回路の処理結果データを回収するステップと、
前記回収した前記描画回路の処理結果データを正解データと比較し、前記描画回路の診断を行うステップは、
定期的に行われることを特徴とする請求項1乃至3いずれか記載の荷電ビーム描画装置の描画回路自己診断方法。 - 試料上に荷電ビームを照射して所望パターンを描画する荷電ビーム描画装置であって、
あらかじめ準備されたレイアウト情報と描画条件を描画回路に入力し、回路処理を行い、その結果、出力される描画回路の処理結果データを回収する機能と、
回収した前記描画回路の処理結果データを正解データと比較し、前記描画回路を診断する機能を有し、
前記あらかじめ準備されたレイアウト情報と描画条件は、
前記描画回路の内部構成に沿って設計され、描画回路診断用に最適化された描画回路異常検知専用のレイアウト情報と描画条件であることを特徴とする荷電ビーム描画装置。
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