CN110517954B - 电子束照射方法、电子束照射装置及记录有程序的计算机可读的非易失性存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电子束照射方法、电子束照射装置及记录程序的计算机可读的非易失性存储介质。本发明的一个方式的电子束照射方法包括：使用表示在基板上形成的图案的复杂度的指标，运算基板上被照射电子束时的带电量分布；使用所得到的带电量分布，运算因电子束的照射而形成的照射图案的错位量；使用错位量校正照射位置；向被校正后的照射位置照射电子束。

Description

电子束照射方法、电子束照射装置及记录有程序的计算机可 读的非易失性存储介质
技术领域
本发明涉及电子束照射方法、电子束照射装置及记录有程序的计算机可读的非易失性存储介质，例如涉及使用电子束对试样描绘图案的电子束描绘装置及方法。
背景技术
支持半导体装置的细微化的发展的光刻技术就是在半导体制造工艺中，也是生成唯一图案用的极其重要的工艺。近年来，随着LSI的高度集成化，对半导体装置所要求的电路线宽在逐年地细微化。为了对这些半导体装置形成期望的电路图案，需要高精度的原画图案(也称为光罩或者掩膜)。其中，电子束(EB：Electron beam)描绘技术具有实质上良好的分辨率，被用于高精度的原画图案的生产中。
图13是用于说明可变成形式电子束描绘装置的动作的概念图。可变成形式电子束描绘装置按照以下所述进行动作。在第1光圈410形成有成形电子束330用的矩形的开口411。并且，在第2光圈420形成有可变成形开口421，用于使在第1光圈410的开口411通过的电子束330成形为期望的矩形形状。从带电粒子源430照射并在第1光圈410的开口411通过的电子束330，通过偏转器而偏转并在第2光圈420的可变成形开口421的局部通过后照射到试样340上，试样340被放置在沿规定的一个方向(例如设为X方向)连续移动的载物台上。即，可以在第1光圈410的开口411和第2光圈420的可变成形开口421双方通过的矩形形状，被描绘成试样340 的描绘区域，试样340被放置在沿X方向连续移动的载物台上。将使在第1光圈410的开口411和第2光圈420的可变成形开口421双方通过来生成任意形状的方式称为可变成形方式(VSB方式)。
在对掩膜等基板照射电子束的情况下，过去照射位置或其周围通过照射的电子束而带电。以往，作为校正该光束照射位置偏差的方法之一，已知有在基板上形成带电防止膜(CDL：Charge Dissipation Layer)，防止基板表面的带电的方法。但是，该带电防止膜基本上具有酸的特性，当在基板上涂覆有化学放大型抗蚀剂的情况下等，相容性不好。并且，为了形成带电防止膜，需要设置新的设备，例如在制造光掩膜的情况下等，其制造成本进一步增大。因此，期望在不使用带电防止膜的情况下进行带电效应校正(CEC:charging effectcorrection)。另外，因带电现象引起的照射位置的错位不限于电子束描绘装置，在利用通过向所瞄准的位置照射带电粒子束而得到的结果的带电粒子束照射装置中，如用电子束等带电粒子束检查图案的检查装置等中，同样有可能产生。
因此，针对这种因带电现象引起的错位，申请人提出了使用带电效应校正的方法的描绘装置，求出带电量分布并计算光束照射位置的校正量，向根据该校正量被校正后的位置照射光束(例如，参照日本专利第5525936 号公报、日本专利公开公报2015年第138882号)。但是，要求与近来的细微化对应的更高的尺寸精度，在这种带电效应校正中产生有时校正不充分的问题。
发明内容
本发明提供一种电子束照射方法、电子束照射装置及记录程序的计算机可读的非易失性存储介质，在照射电子束的情况下，能够比以往提高带电效应校正的精度。
本发明的一个方式的电子束照射方法包括：
使用表示在基板上形成的图案的复杂度的指标，运算基板上被照射电子束时的带电量分布；
使用所得到的带电量分布，运算因电子束的照射而形成的照射图案的错位量；
使用错位量校正照射位置；
向被校正后的照射位置照射电子束。
本发明的一个方式的电子束照射装置具有：
带电量分布运算电路，使用表示在基板上形成的图案的复杂度的指标，运算基板上被照射电子束时的带电量分布；
错位量运算电路，使用所得到的带电量分布，运算因电子束的照射而形成的照射图案的错位量；
校正电路，使用错位量校正照射位置；以及
电子束照射机构，向被校正后的照射位置照射电子束。
本发明的一个方式的计算机可读的非易失性存储介质记录程序，该程序用于使控制照射电子束的电子束照射装置的计算机执行以下处理：
从存储表示在基板上形成的图案的复杂度的指标的存储装置读出所述指标，使用所读出的所述指标运算基板上被照射电子束时的带电量分布，
使用所得到的所述带电量分布，运算因所述电子束的照射而形成的照射图案的错位量。
附图说明
图1是表示实施方式1的描绘装置的主要部分结构的一例的概念图。
图2是用于说明实施方式1的载物台移动的状态的图。
图3A和图3B是表示实施方式1的比较例中的评价基板的图案区域的一例和被使用于产品中的基板的实际图案区域的一例的图。
图4A～图4C是表示实施方式1的比较例中的评价图案的带电量的一例和在产品基板的实际图案中所选定的模拟图案的因带电而形成的错位量的一例的图。
图5A～图5C是表示实施方式1的比较例中的评价图案的一例和在产品基板的实际图案中所选定的模拟图案的一例的图。
图6是表示实施方式1中对评价基板描绘的评价图案的布局的一例的图。
图7是表示实施方式1中因图案的复杂度引起的带电量的测定结果的图。
图8是表示实施方式1中因图案的复杂度引起的带电衰减强度的测定结果的图。
图9是表示实施方式1中的描绘方法的主要部分工序的一例的流程图。
图10是表示实施方式1中的描绘方法的主要部分工序的另一例的流程图。
图11是表示实施方式1的比较例中进行带电效应校正的结果的错位量的一例的图。
图12是表示实施方式1中进行带电效应校正的结果的错位量的一例的图。
图13是用于说明可变成形式电子束描绘装置的动作的概念图。
具体实施方式
下面，在实施方式1中，对在照射电子束的情况下能够比以往提高带电效应校正的精度的方法及装置进行说明。
实施方式1
图1是表示实施方式1的描绘装置的主要部分结构的一例的概念图。在图1中，描绘装置100具有描绘机构150及控制系统电路160。描绘装置 100是电子束描绘装置的一例。并且，描绘装置100是电子束照射装置的一例。描绘机构150具有电子镜筒1和描绘室14。在电子镜筒1内配置有电子枪5、照明透镜7、第1成形光阑基板8、投影透镜9、偏转器10、第2 成形光阑基板11、物镜12、偏转器13及静电透镜15。并且，在描绘室14 内配置有XY载物台3。在XY载物台3上配置有成为描绘对象的试样2。试样2包括在半导体制造的曝光时使用的光掩膜或形成半导体装置用的半导体晶片等基板。并且，被描绘的光掩膜包括尚未描绘任何东西的掩膜坯料。当然在描绘时在试样上形成有通过电子束而感光的抗蚀剂膜。并且，在XY载物台3上，在与配置有试样2的位置不同的位置配置有载物台位置测定用的反射镜4。
控制系统电路160具有控制计算机110、120、载物台位置检测机构45、载物台控制机构46、偏转控制电路130、存储器142、磁盘装置等存储装置 140、143、144、以及外部接口(I/F)电路146。控制计算机110、120、载物台位置检测机构45、载物台控制机构46、偏转控制电路130、存储器142、存储装置140、143、144以及外部I/F电路146通过未图示的总线相互连接。偏转控制电路130与偏转器10、13连接。
在控制计算机110内配置有描绘控制部30、图案密度分布计算部31、剂量分布计算部32、照射量分布计算部33、雾电子量分布计算部34、带电量分布计算部35、描绘经过时间运算部37、累计时间运算部38、错位量分布计算部36以及外周距离取得部39这样的功能。描绘控制部30、图案密度分布计算部31、剂量分布计算部32、照射量分布计算部33、雾电子量分布计算部34、带电量分布计算部35、描绘经过时间运算部37、累计时间运算部38、错位量分布计算部36以及外周距离取得部39这样的各个“～部”包括处理电路，在该处理电路中包括电气电路、计算机、处理器、电路基板、量子电路或者半导体装置等。并且，各个“～部”可以使用共同的处理电路(相同的处理电路)。或者，还可以使用不同的处理电路(单独的处理电路)。在描绘控制部30、图案密度分布计算部31、剂量分布计算部32、照射量分布计算部33、雾电子量分布计算部34、带电量分布计算部35、描绘经过时间运算部37、累计时间运算部38、错位量分布计算部36以及外周距离取得部39中所需要的输入数据或者运算的结果被随时存储在存储器 142中。
在控制计算机120中配置有照射数据生成部41及错位校正部42这样的功能。照射数据生成部41及错位校正部42这样的各个“～部”包括处理电路，在该处理电路中包括电气电路、计算机、处理器、电路基板、量子电路或者半导体装置等。并且，各个“～部”可以使用共同的处理电路(相同的处理电路)。或者，还可以使用不同的处理电路(单独的处理电路)。在照射数据生成部41及错位校正部42中所需要的输入数据或者运算的结果被随时存储在未图示的存储器中。
在偏转控制电路130中配置有成形偏转器控制部43及物镜偏转器控制部44这样的功能。成形偏转器控制部43及物镜偏转器控制部44这样的各个“～部”包括处理电路，在该处理电路中包括电气电路、计算机、处理器、电路基板、量子电路或者半导体装置等。并且，各个“～部”可以使用共同的处理电路(相同的处理电路)。或者，还可以使用不同的处理电路(单独的处理电路)。在成形偏转器控制部43及物镜偏转器控制部44中所需要的输入数据或者运算的结果被随时存储在未图示的存储器中。
并且，从描绘装置100的外部输入被定义了描绘用的多个图形图案的描绘数据(布局数据)，并存储中存储装置140中。
在图1中，对在说明本实施方式1时需要的构成部分以外的部分省略记载。对于描绘装置100而言，当然还包括通常所需要的其它结构。
从电子枪5放射的电子束6，通过照明透镜7对具有矩形的孔的第1 成形光阑基板8整体进行照明。在此，首先使电子束6成形为矩形。并且，在第1成形光阑基板8通过的第1光阑像的电子束6，通过投影透镜9被投影在第2成形光阑基板11上。在该第2成形光阑基板11上的第1光阑像的位置，能够通过由成形偏转器控制部43控制的偏转器10进行偏转控制，从而改变光束形状和尺寸(可变成形)。并且，在第2成形光阑基板11通过的第2光阑像的电子束6，通过物镜12使焦点一致，并通过由物镜偏转器控制部44控制的例如静电式的偏转器13进行偏转后，照射到被可移动地配置的XY载物台3上的试样2的期望的位置。XY载物台3通过载物台控制机构46进行驱动控制。并且，通过载物台位置检测机构45检测XY 载物台3的位置。载物台位置检测机构45包括例如激光测长装置，向反射镜4照射激光，根据入射光和反射光的干扰测定位置。静电透镜15根据试样2表面的凹凸动态地校正电子束6的焦点位置(动态聚焦)。
图2是用于说明实施方式1的载物台移动的状态的图。在对试样2进行描绘的情况下，一面使XY载物台3沿例如X方向连续移动，一面在试样2的一个带状区域上照射电子束6，试样2的描绘区域(R)被假想分割为多个长方形状的带状区域(SR)，在带状区域中电子束6可以在描绘(曝光)面上进行偏转。XY载物台3的X方向的移动例如设为连续移动，同时电子束6的照射位置也追随载物台移动而移动。通过使连续移动，能够缩短描绘时间。并且，在对一个带状区域描绘结束后，沿Y方向步进输送 XY载物台3，沿X方向(此次是反向)进行下一个带状区域的描绘动作。通过使各带状区域的描绘动作蛇形地进行，能够缩短XY载物台3的移动时间。并且，在描绘装置100中，在对布局数据(描绘数据)进行处理时，将描绘区域假想分割为多个长方形状的帧区域，对每个帧区域进行数据处理。并且，例如在不进行多重曝光的情况下，通常帧区域和上述的带状区域成为相同的区域。在进行多重曝光的情况下，帧区域和上述的带状区域根据多重度而偏移。或者，描绘区域被假想分割为形成为和与多重度对应的带状区域相同的区域的多个带状区域，对每个帧区域进行数据处理。这样，试样2的描绘区域被假想分割为形成为多个的描绘单位区域的帧区域 (带状区域)，描绘机构150对该每个帧区域(带状区域)进行描绘。
图3A和图3B是表示实施方式1的比较例中的评价基板的图案区域的一例和被使用于产品中的基板的实际图案区域的一例的图。在图3A中示出比较例中的评价基板的图案区域的一例。在评价基板的图案区域中配置有多个评价图案20。各评价图案20例如被配置成使图案密度不同的简单图案。例如，接触孔图案(矩形图案)是根据图案密度改变尺寸配置的。与此相对，在图3B中示出比较例的被使用于产品中的基板的实际图案区域的一例。在产品基板的实际图案区域中配置有复杂的电路布局的实际图案21，而非如评价图案20那样的简单图案。在使用以往的带电量校正的方法实际描绘这些图案时，可知两种图案的错位量产生差异。设想这种针对带电量的这些差异是因图案的复杂度而产生的，并进行了它们的评价。
图4A～图4C是表示实施方式1的比较例中的评价图案的带电量的一例和在产品基板的实际图案中所选定的模拟图案的因带电而形成的错位量的一例的图。
图5A～图5C是表示实施方式1的比较例中的评价图案的一例和在产品基板的实际图案中所选定的模拟图案的一例的图。在图5A中，作为评价图案20，示出了将图案密度U为25％的简单图案连接成最大照射尺寸0.25μm 的照射图形进行描绘时的矩形图案。在图4A中，作为评价图案20，示出了将图案密度U为25％的简单图案连接成矩形形状的最大照射尺寸0.25μm 的照射图形进行描绘时的、评价图案20及其周边的因带电而形成的错位量的一例。与此相对，在图5B中，作为评价图案20，示出了将照射图形连接成复杂形状的照射图形进行描绘的、代替实际图案的密度U为25％的模拟图案，该复杂形状是指比将图案密度U为25％的简单图案连接成最大照射尺寸0.25μm的照射图形进行描绘时的矩形图案复杂。在图4B中，作为评价图案20，示出了在实际图案21中所选定的代替模拟图案的实际图案 21及其周边的因带电而形成的错位量的一例，该模拟图案是将图案密度U 为25％的模拟图案(复杂图案)连接成复杂形状的最大照射尺寸0.25μm的照射图形进行描绘得到的图案。在图4A的例子和图4B的例子中，都是以图案密度U为25％进行描绘，因而认为在两种图案中产生的带电量相同，然而如图4A及图4B所示可知，其带电量分布产生差异。对于该差异研究了照射尺寸的影响。在图5C中，作为评价图案20，示出了将图案密度U 为25％的简单图案连接成最大照射尺寸0.1μm的照射图形进行描绘时的矩形图案。图4C示出了改变该照射尺寸进行描绘的带电结果。在图4C中，作为评价图案20，示出了将图案密度U为25％的简单图案连接成矩形形状的最大照射尺寸0.1μm的照射图形进行描绘时的评价图案20、以及其周边的因带电而形成的错位量的一例。但是，如图4A及图4C所示，其带电量分布未产生实质的差异。因此，由此点发现，针对带电量的这些差异是起因于图案的复杂度的。
图6是表示实施方式1中对评价基板描绘的评价图案的布局的一例的图。在图6中，对评价基板配置有使图案密度和图案的复杂度可以变化的多个评价图案。在实施方式1中，作为表示图案的复杂度的指标，使用每单位面积的图案的外周距离W。当在每单位面积内配置有多个图案的情况下，使用每单位面积的图案的外周距离的合计值W。因此，在图6的例子中构成多个图案布局，以便可以对多个图案密度U改变每单位面积的图案的外周距离W。
在图6的例子中，关于图案密度5％，配置单纯的矩形图案(5％)、线宽0.4μm的线条-间隔图案(C5-2)、尺寸0.45μm的接触孔图案(C5-3)、尺寸0.25μm的接触孔图案(C5-4)、线宽0.1μm的线条-间隔图案(C5-5)、和尺寸0.1μm的接触孔图案(C5-6)。
同样地，关于图案密度15％，配置单纯的矩形图案(15％)、线宽0.4μm 的线条-间隔图案(C15-2)、尺寸0.45μm的接触孔图案(C15-3)、尺寸0.25μm 的接触孔图案(C15-4)、线宽0.1μm的线条-间隔图案(C15-5)、和尺寸0.1μm 的接触孔图案(C15-6)。
同样地，关于图案密度25％，配置单纯的矩形图案(25％)、线宽0.4μm 的线条-间隔图案(C25-2)、尺寸0.45μm的接触孔图案(C25-3)、尺寸0.25μm 的接触孔图案(C25-4)、线宽0.1μm的线条-间隔图案(C25-5)、和尺寸0.1μm 的接触孔图案(C25-6)。
同样地，关于图案密度35％，配置单纯的矩形图案(35％)、线宽0.4μm 的线条-间隔图案(C35-2)、尺寸0.45μm的接触孔图案(C35-3)、尺寸0.25μm的接触孔图案(C35-4)、线宽0.1μm的线条-间隔图案(C35-5)、和尺寸0.1μm 的接触孔图案(C35-6)。
同样地，关于图案密度50％，配置单纯的矩形图案(50％)、线宽0.4μm 的线条-间隔图案(C50-2)、尺寸0.45μm的接触孔图案(C50-3)、尺寸0.25μm 的接触孔图案(C50-4)、线宽0.1μm的线条-间隔图案(C50-5)、和尺寸0.1μm 的接触孔图案(C50-6)。
同样地，关于图案密度75％，配置单纯的矩形图案(75％)、线宽0.4μm 的线条-间隔图案(C75-2)、尺寸0.45μm的接触孔图案(C75-3)、尺寸0.25μm 的接触孔图案(C75-4)、线宽0.1μm的线条-间隔图案(C75-5)、和尺寸0.1μm 的接触孔图案(C75-6)。
图7是表示实施方式1中因图案的复杂度引起的带电量的测定结果的图。在图7中，纵轴表示静态带电量(单位是a.u.)，横轴表示每单位面积的外周距离W(单位是a.u.)。在图7中示出了描绘对图6所示的评价基板描绘的评价图案时的带电量的测定结果。如图7所示可知，随着每单位面积的外周距离W增大，无论哪种图案密度U都具有如下倾向，即带电量暂且减少(正带电减少)，在每单位面积的外周距离W继续增大时，带电量转变为平缓上升。在用多项式来拟合该图7的结果时，因图案的复杂度引起的带电量Cw近似为下面的式(1)。
(1)Cw(U，W)＝a(U)·W/U+b(U){1-exp(-c·W/U)}
函数a(U)表示依赖于图案密度U的函数。函数b(U)表示依赖于与函数a(U)不同的图案密度U的函数。c表示系数。这样，因图案的复杂度引起的带电量Cw能够通过应用模型式(1)进行运算来求出，该模型式(1)使用了图案的面积密度U、每单位面积的外周距离W、依赖于图案的面积密度U的函数a(U)、依赖于与函数a(U)不同的图案的面积密度 U的函数b(U)、和系数c。
这里，在试样2产生的带电量除因图案的复杂度引起的带电量Cw以外，还可以分离为由照射电子提供的变量CE(E)、由雾电子提供的变量 CF(F)、和由经过时间提供的带电衰减量CT(T、t)。对于其中的带电衰减量CT，验证因图案的复杂度引起的成分。
图8是表示实施方式1中因图案的复杂度引起的带电衰减强度的测定结果的图。在图8中，纵轴表示带电衰减强度(单位是a.u.)，横轴表示每单位面积的外周距离W(单位是a.u.)。在图8中示出了描绘对图6所示的评价基板描绘的评价图案时的带电衰减强度的测定结果。如图8所示可知，随着每单位面积的外周距离W增大，无论哪种图案密度U都具有带电衰减强度增大(衰减发展)并收敛(饱和)的倾向。在用多项式来拟合该图8 的结果时，因图案的复杂度引起的带电衰减强度kw近似为下面的式(2)。
(2)kw＝kw1(U)·W/U+kw2(U)·{1-exp(-kw3·W/U)}
函数kw1(U)表示依赖于图案密度U的函数。函数kw2(U)表示依赖于与函数kw1(U)不同的图案密度U的函数。kw3表示系数。这样，因图案的复杂度引起的带电衰减强度kw(U、W)能够通过应用模型式(2) 进行运算来求出，该模型式(2)使用了图案的面积密度U、每单位面积的图案的外周距离W、依赖于图案的面积密度U的函数kw1(U)、依赖于与函数kw1(U)不同的图案的面积密度U的函数kw2(U)、和系数kw3。
式(2)如果将kw1(U)替换为函数a(U)、将kw2(U)替换为函数b(U)、将系数kw3替换为系数c，则与上述的模型式(1)相同。换言之，因图案的复杂度引起的带电量和因图案的复杂度引起的带电衰减强度可以用相同的模型式(1)表述。根据以上所述，在实施方式1中，考虑这样因图案的复杂度引起的带电量求出带电量分布C。同样地，在实施方式1 中，考虑这样因图案的复杂度引起的带电衰减强度求出带电量分布C。
图9是表示实施方式1中的描绘方法的主要部分工序的一例的流程图。在图9中，实施方式1中的描绘方法实施图案面积密度分布U(x、y)运算工序(S100)、剂量分布D(x、y)计算工序(S102)、照射量分布E(x、 y)计算工序(S104)、雾电子量分布F(x、y、U)计算工序(S106)、描绘经过时间T(x、y)运算工序(S107)、累计时间t运算工序(S108)、带电量分布C(x、y)计算工序(S109)、错位量分布P(x、y)运算工序(S110)、偏转位置校正工序(S112)、和描绘工序(S114)这样一系列的工序。
作为图案面积密度分布U(x、y)运算工序(S100)，图案密度分布计算部31从存储装置140读出描绘数据，对将描绘区域(或者帧区域)按照规定尺寸(格栅尺寸)假想分割为网格状的多个网格区域中的每个网格区域，运算表示由描绘数据定义的图形图案的配置比率的图案密度U(x、y)。并且，生成每个网格区域的图案密度的分布U(x、y)。
作为剂量分布D(x、y)计算工序(S102)，剂量分布计算部32使用图案密度分布U(x、y)，计算每个网格区域的剂量的分布D(x、y)。对剂量的运算进行基于反向散射电子的邻近效应校正比较合适。剂量D可以用下面的式(3)进行定义。
(3)D＝D0×{(1+2×η)/(1+2×η×U)}
在式(3)中，D0表示基准剂量，η表示反向散射率。
这些基准剂量D0及反向散射率η由该描绘装置100的用户设定。反向散射率η可以考虑电子束6的加速电压、试样2的抗蚀剂膜厚或基底基板的种类、工艺条件(例如PEB条件或显影条件)等进行设定。
作为照射量分布E(x、y)计算工序(S104)，照射量分布计算部33 通过将图案密度分布U(x、y)的各网格值和剂量分布D(x、y)的对应网格值相乘，运算每个网格区域的照射量分布E(x、y)(也称为“照射强度分布”)。
作为雾电子量分布F(x、y、U)计算工序(S106)，雾电子量分布计算部34(雾带电粒子量分布计算部)对雾电子的分布函数g(x、y)、和通过上述的照射量分布E(x、y)计算工序而计算出的照射量分布E(x、y) 进行卷积积分，由此运算雾电子量分布F(x、y、U)(雾带电粒子量分布) (＝E·g)。下面进行具体说明。
首先，表示雾电子的扩散分布的分布函数g(x、y)可以使用雾效应的影响半径σ，用下面的式(4-1)进行定义。在此，作为一例，使用高斯分布。
(4-1)g(x、y)＝(1/πσ2)×exp{-(x2+y2)/σ2}
雾电子量分布F(x、y、σ)可以用下面的式(4-2)进行定义。
(4-2)F(x、y、σ)＝∫∫g(x-x’，y-y’)E(x’、y’)dx’dy’
作为描绘经过时间T(x、y)运算工序(S107)，描绘经过时间运算部37对试样2上的各位置运算从描绘开始时刻(开始布局开头或者开头帧的描绘的时刻)到实际进行描绘的时刻的经过时间T(x、y)。例如，在相应的帧区域(带状区域)是第i个的第i帧区域的情况下，运算从开始在描绘开始位置的描绘的描绘开始时刻到描绘前一个的第i-1帧区域(带状区域)的各位置(x、y)的预想时间，作为经过时间T(x、y)。
作为累计时间t运算工序(S108)，累计时间运算部38运算将成为已经描绘结束的描绘单位区域的例如帧区域(带状区域)的描绘所需的描绘时间进行累计得到的累计时间t。例如，在当前相应的帧区域是第i个的第 i帧区域的情况下，计算将描绘第1帧区域用的时间t(1)、描绘第2帧区域用的时间t(2)、…一直到描绘第i帧区域用的时间t(i)进行累计相加得到的相加值。由此，能够得到一直到相应的帧区域的累计时间t。
这里，在实际描绘当前进行处理中的相应帧区域内部的情况下，截止到前一个的帧区域的描绘已经完成，因而在截止到前一个的帧区域内部被电子束6照射的部位成为带电部分。因此，由相应帧区域的累计时间t减去截止到带电部分所在的前一个的帧区域内的各位置(x、y)的描绘经过时间T(x、y)得到的差分值(t-T)，成为描绘带电部分后的经过时间。
作为带电量分布C(x、y)计算工序(S109)，带电量分布计算部35 使用照射量分布E(x、y)、雾电子量分布F(x、y、σ)、伴随时间的经过的带电衰减量、和由上述的图案的复杂度提供的带电量，计算带电量分布 C(x、y)。
首先，作为成为内部工序的外周距离取得工序，外周距离取得部39从存储装置144取得每单位面积的图案的外周距离W。关于被存储在存储装置140中的由描绘数据定义的多个图形图案，按照规定的单位面积，以离线方式运算每单位面积的图案的外周距离W，将该每单位面积的图案的外周距离W数据存储在存储装置144中。或者，也可以是，外周距离取得部 39读出被存储在存储装置140中的描绘数据，按照规定的单位面积，运算每单位面积的图案的外周距离W。当在描绘装置100内部进行运算的情况下，与图案密度分布U(x、y)运算工序(S100)并行地进行运算处理比较合适。由此，能够避免带电量分布C(x、y)的计算处理等待用于运算每单位面积的图案的外周距离W的处理时间。并且，作为用于运算每单位面积的图案的外周距离W的单位面积的区域，使用在运算图案密度U时使用的网格区域比较合适。
在此，假设用于求出带电量分布C(x、y)的函数C(E、F、T、t、U、 W)。具体地，分离为由照射电子提供的变量CE(E)、由雾电子提供的变量CF(F)、由经过时间提供的带电衰减量CT(T、t、U、W)、和由上述的图案的复杂度提供的带电量成分CW(U、W)。并且，关于带电衰减量CT(T、t、U、W)，由也依赖于图案密度U以及每单位面积的图案的外周距离W可知，考虑由上述的图案的复杂度提供的成分。函数C(E、F、T、t、 U、W)用下面的式(5)进行定义。
(5)C(x，y)＝C(E，F，T，t，U，W)
＝CE(E)+CFe(F)+CF(F)+CT(T，t，U，W) +Cw(U，W)
＝(d0+d1×U+d2×D +d3×(UD)+d4×(1-exp(d5×(UD))) +d6×(UD)·exp(d7×(UD)) +(e1×F+e2×F2+e3×F3) +(f1×F+f2×F2+f3×F3) +κ(U)·exp{-(t-T)/λ(U)} +kw(U，W)·exp{-(t-T)/λ(U)} +a(U)·W/U+b(U){1-exp(-c·W/U)}
＝(d0+d1×U+d2×D +d3×(UD)+d4×(1-exp(d5×(UD))) +d6×(UD)·exp(d7×(UD)) +(e1×F+e2×F2+e3×F3) +κ(U)·exp{-(t-T)/λ(U)} +{kw1(U)·W/U+kw2(U) ·{1-exp(-kw3·W/U)}} ·exp{-(t-T)/λ(U)} +a(U)·W/U+b(U){1-exp(-c·W/U)}
如上所述，在实施方式1中，带电量分布计算部35使用表示图案的复杂度的指标，运算向试样2上照射电子束时的照射区域的带电量分布C(x、 y)。换言之，使用图案的面积密度U、每单位面积的图案的外周距离W、和依赖于图案的面积密度U的函数，运算带电量分布C(x、y)。由此，能够提高因图案的复杂度而有可能产生错位的部位的近似精度。
并且，在式(5)中使用的依赖于图案面积密度U的带电衰减量κ(U)，例如可以近似为下面的式(6)。在此，式(6)成为二次函数，但不限于此，还可以是高次的函数，也可以是低次的函数。
(6)κ(U)＝κ0+κ1U+κ2U2
并且，在式(5)中使用的依赖于图案面积密度U的带电衰减时间常数λ(U)，例如可以近似为下面的式(7)。在此，式(7)成为二次函数，但不限于此，还可以是高次的函数，也可以是低次的函数。
(7)λ(U)＝λ0+λ1U+λ2U2
另外，关于式(5)～式(7)的各系数d0、d1、d2、d3、d4、d5、d6、d7、 e1、e2、e3、f1、f2、f3、κ0、κ1、κ2、λ0、λ1、λ2、kw3、c以及函数kw1(U)、 kw2(U)、a(U)、b(U)，可以与上述的日本专利第5525936号公报、日本专利公开公报2015年第138882号一样地，对实验结果及/或模拟结果进行拟合(近似)而求出。
在实施方式1中，通过对以往由照射电子提供的变量CE(E)、由雾电子提供的变量CF(F)、和由经过时间提供的带电衰减量CT(T、t)，追加上述的由图案的复杂度提供的带电量成分CW(U、W)进行校正。并且，通过对带电衰减量CT(T、t)追加上述的由图案的复杂度提供的成分进行校正。因此，关于以往由照射电子提供的变量CE(E)、由雾电子提供的变量CF(F)、和由经过时间提供的带电衰减量CT(T、t)，可以与以往一样地进行求出。例如，可以按照以下所述来求出。
首先，使用带电衰减量κ和带电衰减时间常数λ和描绘经过时间t，各图案面积密度U的带电量C的衰减曲线，可以近似为用指数函数表示的下面的式(8)。
(8)C＝κ·exp(-t/λ)
并且，关于图案面积密度U(图案面积率U)为25％、50％、75％及 100％的各情况，通过拟合规定的带电用图案的刚刚描绘后的测定位置与自描绘起50分钟后的测定位置之差，能够得到依赖于近似为式(5)的图案面积密度U的带电衰减量κ(U)。带电用图案可以使用如上所述的简单图案。
并且，关于图案面积密度U(图案面积率U)为25％、50％、75％及 100％的各情况，通过拟合在自规定的带电用图案的刚刚描绘后起50分钟后的多个定时的测定位置与自描绘起50分钟后的测定位置的各个差，能够得到依赖于近似为式(7)的图案面积密度U的带电衰减时间常数λ(U)。
根据以上的结果，被描绘了这种规定的带电用图案的的照射部的各位置(坐标(x、y))的带电量C(x、y)可以近似为下面的式(9)。
(9)C(x、y)＝κ(U)·exp(-t/λ(U))
并且，如上所述，差分值(t-T)成为描绘带电部分后的经过时间，因而使用式(9)的CT(T、t)可以变形为下面的式(10)。
(10)CT(T、t)＝κ(U)·exp{(-(t-T)/λ(U))}
另外，在式(10)中，根据带电用的评价图案20内的带电衰减量κ(U) 在所有位置都一样这样的假设进行估算。随着图案面积密度U从25％增加至75％，负的电荷衰减κ(U)的尺寸增加，而在100％的图案面积密度U 时，负的电荷衰减κ(U)再次减少。实际上，在描绘诸如跨越多个帧区域的规定尺寸的带电用图案的情况下，在最先被描绘的部位和最后被描绘的部位经过相当的时间。相对于针对根据所观测的错位量Y假设一样的分布而求出的带电量衰减κ(U)，在根据应用带电衰减的带电衰减时间常数λ而设定的校正后的带电量衰减κ”(U)求出错位量Y”时，Y”小于Y。因此，也可以使用诸如错位量Y”与原来的错位量Y相同的校正式κ”＝L(λ)·κ，校正带电量衰减κ(U)。
例如，通过拟合使用多个带电衰减时间常数λ绘制各带电衰减时间常数λ的κ”/κ的结果，能够得到校正式κ”＝L(λ)·κ。例如，能够得到κ”＝ (1+3.1082·λ-1.0312)·κ。
例如，在图案面积密度U为75％的情况下和100％的情况下，存在带电衰减量反转的情况，但通过这样的校正，该反转现象消除，校正后的带电衰减量κ”(U)按照图案面积密度U为25％、50％、75％、100％的顺序而减小。
并且，在实施方式1的模型中，首先忽视带电衰减量CT(T、t)，关于照射区域的函数，假设变量CF(F)＝0，即C(E、F、T、t)＝CE(E)。另一方面，关于非照射区域的函数，假设变量CE(E)＝0，即C(E、F)＝ CF(F)。并且，假设在照射区域内均匀地带电。即，假设CE(E)＝co。该co是常数，例如是1。
因此，首先利用如下式(11)那样的多项式函数表示非照射区域的带电量分布CF(F)和雾电子量强度F的关系。在下式(11)中，f1、f2、f3是常数。
(11)CF(F)＝f1×F+f2×F2+f3×F3
然后，对各图案密度计算y＝0时的带电量分布C(x、0)。另外，不限于y＝0，通过计算二元的带电量分布C(x、y)，能够提高以下进行的拟合的精度。
并且，求出诸如非照射区域的带电量分布C(x、0)和上式(11)的 CF(F)最适合时的最佳的雾半径σ。在雾半径σ过小的情况下和雾半径σ过大的情况下，不能得到良好的拟合结果。即，在雾半径σ过小或者过大时，各图案密度的数据相互分离，不能求出上述参数f1、f2、f3。与此相对，在求出最佳的雾半径σ时，能够得到良好的拟合结果，并求出上述参数f1、f2、f3。
然后，使用上述求出的最佳的雾半径σ，求出照射区域的雾电子量分布 F。并且，使用照射量分布E和雾电子量分布F，利用如下式(12)那样的多项式函数表示照射区域的带电量分布C(E、F)。在下式(12)中，考虑了由雾电子提供的带电量分布CFe(F)。
(12)C(E，F)＝CE(E)+CFe(F)
＝(d0+d1×U+d2×D+d3×E) +d4×(1-exp(d5×E)) +d6×E·exp(d7E) +(e1×F+e2×F2+e3×F3)
并且，求出照射区域的带电量分布C(x、0)和上式(12)的带电量分布C(E、F)最适合的参数d0、d1、d2、d3、d4、d5、d6、d7、e1、e2、e3。
然后，使用将用上式(12)表示的照射区域的带电量分布C(E、F)、与因带电衰减引起的带电量分布相加得到的带电量分布C(x、y)，进行上述的与图案的复杂度对应的评价。并且，拟合所得到的测定结果，求出由图案的复杂度提供的带电量成分Cw(U、W)的参数。并且，对带电衰减量也进行上述的与图案的复杂度对应的评价。然后，拟合与不考虑图案的复杂度时的偏差，求出由图案的复杂度提供的带电衰减强度kw(U、W) 的参数。并且，对将照射区域的带电量分布C(E、F)与因带电衰减引起的带电量分布相加得到的带电量分布C(x、y)，再和所得到的带电量成分 Cw(U、W)、以及将带电衰减强度kw(U、W)与exp{-(t-T)/λ(U)} 相乘的成分相加，由此得到上述的式(5)。由此，能够校正带电衰减量。
这些系数、函数及后述的响应函数r(x、y)预先存储在存储装置143 中。
作为错位量分布P(x、y)运算工序(S110)，错位量分布计算部36(错位量运算部)使用所得到的带电量分布C(x、y)，运算因电子束6的照射而形成的照射图案的错位量。具体地，错位量分布计算部36将带电量分布C(x、y)的各带电量C与响应函数r(x、y)进行卷积积分，由此运算带电量分布C(x、y)的各位置(x、y)的因带电量引起的描绘位置(x、 y)的错位量P。假设将该带电量分布C(x、y)转换成错位量分布P(x、 y)的响应函数r(x、y)。在此，用(x’、y’)表示带电量分布C(x、y) 的用各位置示出的带电位置，用(x、y)表示在当前进行数据处理中的相应的帧区域(例如第i帧区域)的光束照射位置。其中，光束的位置偏差能够表示为从光束照射位置(x、y)到带电位置(x’、y’)的距离的函数，因而能够将响应函数记述为r(x-x’、y-y’)。响应函数r(x-x’、y-y’)可以预先进行实验，以适合实验结果的方式预先求出。下面，在实施方式1 中，(x、y)表示在当前进行数据处理中的相应的帧区域的光束照射位置。
并且，错位量分布计算部36根据相应的帧区域的将要描绘的各位置(x、 y)的错位量P计算错位量分布Pi(x、y)(或者，也称为错位量图Pi(x、 y))。所运算出的错位量图Pi(x、y)例如被存储在存储装置143中，同时被输出给控制计算机120。
另一方面，在控制计算机120中，照射数据生成部41从存储装置140 读出描绘数据，进行多个阶段的数据转换处理，生成描绘装置100固有的格式的照射数据。由描绘数据定义的图形图案的尺寸通常大于描绘装置100 在一次照射中可以形成的照射尺寸。因此，在描绘装置100中将各图形图案分割为多个照射图形(照射分割)，使得成为描绘装置100在一次照射中可以形成的尺寸。并且，对每个照射图形，将表示图形类型的图形代码、坐标及尺寸这样的数据定义为照射数据。
作为偏转位置校正工序(S112)(错位校正工序)，错位校正部42(校正部)使用错位量校正照射位置。在此，校正各位置的照射数据。具体地，将照射数据的各位置(x、y)与校正错位量图Pi(x、y)示出的错位量用的校正值相加。校正值例如使用将错位量图Pi(x、y)示出的错位量的正负的符号颠倒得到的值比较合适。由此，在照射电子束6的情况下，其照射地点的坐标被校正，因而通过物镜偏转器13进行偏转的偏转位置被校正。照射数据被定义成按照照射顺序排列而成的数据文件。
作为描绘工序(S114)，在偏转控制电路130中，按照照射顺序，成形偏转器控制部43对每个照射图形，根据由照射数据定义的图形类型及尺寸运算用于可变成形电子束6的成形偏转器10的偏转量。同时，物镜偏转器控制部44运算使该照射图形偏转到所照射的试样2上的位置用的位置偏转器13的偏转量。换言之，物镜偏转器控制部44(偏转量运算部)运算使电子束偏转到被校正后的照射位置的偏转量。并且，电子镜筒1(摄像机)向被校正后的照射位置照射电子束。具体地，被配置在电子镜筒1(摄像机) 内的偏转器13根据所运算的偏转量使电子束偏转，由此向被校正后的照射位置照射电子束。由此，描绘机构150在试样2的被实施带电校正后的位置描绘图案。
图10是表示实施方式1中的描绘方法的主要部分工序的另一例的流程图。在图10中，使用与图案密度分布U(x、y)无关的、固定的剂量分布 D(x、y)，替代图9的剂量分布D(x、y)计算工序(S102)，除此之外与图9相同。
图11是表示实施方式1的比较例中进行带电效应校正的结果的错位量的一例的图。
图12是表示实施方式1中进行带电效应校正的结果的错位量的一例的图。
在图11中，在比较例中示出了在带电量分布C(x、y)的运算中没有考虑上述的由图案的复杂度提供的带电量成分Cw(U、W)的结果。并且，同时示出了在带电衰减量CT(T、t)中没有考虑上述的由图案的复杂度提供的成分的结果。在图11的例子中，示出了图6所示的评价图案中图案密度U为5％、15％时的图案的测定结果。如图11所示可知，x方向的错位量(Xresidual)和y方向的错位量(Yresidual)随着每单位面积的外周距离W增大而增大。与此相对，在如实施方式1的带电效应校正那样考虑上述的由图案的复杂度提供的带电量成分Cw(U、W)、并且同时在带电衰减量CT(T、t)中考虑上述的由图案的复杂度提供的成分时，其结果如图 12所示，x方向的错位量(Xresidual)和y方向的错位量(Yresidual)可以校正成与每单位面积的外周距离W无关的大致相同的程度。因此，可以消除或者降低因图案的复杂度而产生的校正精度的差异。
如上所述，根据实施方式1，在照射电子束的情况下，能够比以往提高带电效应校正的精度。其结果是，能够向高精度的照射位置照射光束。
以上参照具体例对实施方式进行了说明。但是，本发明不限于这些具体例。因带电现象引起的照射位置的错位不限于电子束描绘装置。本发明也可以适用于在利用通过向所瞄准的位置照射电子束而得到的结果的电子束装置，如用电子束检查图案的检查装置等。
并且，关于装置结构和控制方法等非本发明的说明所直接需要的部分等省略了记载，但能够适当选择使用所需要的装置结构和控制方法。例如，关于控制描绘装置100的控制部结构，虽然省略了记载，但是当然可以适当选择使用所需要的控制部结构。例如，图1等中的控制计算机110、120 还可以通过未图示的总线，与作为存储装置的一例的RAM(随机存取存储器)、ROM、磁盘(HD)装置、作为输入单元的一例的键盘(K/B)、鼠标、作为输出单元的一例的监视器、打印机、或者作为输入输出单元的一例的 FD、DVD、CD等进行连接。
另外，具备本发明的要素、由本领域技术人员适当进行设计变更得到的所有的电子束照射方法及电子束照射装置，都包含在本发明的范围中。

Claims (10)

1.一种电子束照射方法，其特征在于，包括：
使用表示在基板上形成的图案的形状边界的复杂度的指标，对基板上被照射电子束时的带电量分布进行运算；
使用所得到的所述带电量分布，对因所述电子束的照射而形成的照射图案的错位量进行运算；
使用所述错位量校正照射位置；
向被校正后的照射位置照射电子束。
2.根据权利要求1所述的电子束照射方法，其特征在于，
使用每单位面积的图案的外周距离作为表示所述图案的复杂度的指标。
3.根据权利要求2所述的电子束照射方法，其特征在于，
使用图案的面积密度U、所述每单位面积的图案的外周距离W和依赖于所述图案的面积密度U的函数，运算所述带电量分布。
4.根据权利要求2所述的电子束照射方法，其特征在于，
通过运算模型式来运算所述带电量分布，所述模型式用使用图案的面积密度U、所述每单位面积的图案的外周距离W、依赖于所述图案的面积密度U的函数a(U)、依赖于与所述函数a(U)不同的所述图案的面积密度U的函数b(U)、和系数c的下式表示，
a(U)·W/U+b(U){1-exp(-c·W/U)}。
5.根据权利要求2所述的电子束照射方法，其特征在于，
所述带电量分布除使用表示所述复杂度的指标以外，还使用照射量分布、雾电子量分布、和伴随时间的经过的带电衰减量进行运算。
6.一种电子束照射装置，其特征在于，具有：
带电量分布运算电路，使用表示在基板上形成的图案的形状边界的复杂度的指标，对基板上被照射电子束时的带电量分布进行运算；
错位量运算电路，使用所得到的所述带电量分布，对因所述电子束的照射而形成的照射图案的错位量进行运算；
校正电路，使用所述错位量校正照射位置；以及
电子束照射机构，具有放射电子束的放射源和使所述电子束偏转的偏转器，向被校正后的照射位置照射电子束。
7.根据权利要求6所述的电子束照射装置，其特征在于，
所述带电量分布运算电路使用每单位面积的图案的外周距离，作为表示所述图案的复杂度的指标。
8.根据权利要求7所述的电子束照射装置，其特征在于，
所述带电量分布运算电路使用图案的面积密度U、所述每单位面积的图案的外周距离W、和依赖于所述图案的面积密度U的函数，对带电量分布进行运算。
9.根据权利要求7所述的电子束照射装置，其特征在于，
所述带电量分布运算电路通过运算模型式来运算所述带电量分布，所述模型式用使用图案的面积密度U、所述每单位面积的图案的外周距离W、依赖于所述图案的面积密度U的函数a(U)、依赖于与所述函数a(U)不同的所述图案的面积密度U的函数b(U)、和系数c的下式表示，
a(U)·W/U+b(U){1-exp(-c·W/U)}。
10.一种记录有程序的计算机可读的非易失性存储介质，该程序用于使控制照射电子束的电子束照射装置的计算机执行以下处理：
从存储表示在基板上形成的图案的形状边界的复杂度的指标的存储装置读出所述指标，使用所读出的所述指标对基板上被照射电子束时的带电量分布进行运算；
使用所得到的所述带电量分布，对因所述电子束的照射而形成的照射图案的错位量进行运算。
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