(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
設計パターンデータに基づいて基板上に塗布されたレジスト膜に電子線を選択的に照射した後、レジスト膜を現像してレジストパターンを形成する電子線描画用パターンデータの作成方法であって、
（ａ）設計パターンデータを入力するステップと、
（ｂ）入力した設計パターンデータから、電子線のエネルギー照射パターンとエネルギー閾値判定パターンとを発生させるステップと、
（ｃ）エネルギー照射パターンに対して電子線による近接効果補正の補正値を割り当てるステップと、
（ｄ）補正値を割り当てられたエネルギー照射パターンで描画した場合の蓄積エネルギー分布を算出するステップと、
（ｅ）あらかじめ求めたレジスト現像閾値エネルギーを基にして、前記算出した蓄積エネルギー分布よりレジスト現像閾値エネルギー等高線を抽出するステップと、
（ｆ）抽出したレジスト現像閾値エネルギー等高線と前記エネルギー閾値判定パターンとのエッジの差分を算出し、エッジの差分が所定の判定値以下であるかどうかを判定するステップと、
（ｇ）エッジの差分が所定の判定値以下と判定した場合、前記補正値を割り当てられたエネルギー照射パターンを電子線描画用パターンデータとして出力するステップと、
を有することを特徴とする電子線描画用パターンデータの作成方法。
【請求項２】
前記ステップ（ｂ）において、前記エネルギー照射パターンが、サイジングされたパターンであることを特徴とする請求項１に記載の電子線描画用パターンデータの作成方法。
【請求項３】
前記ステップ（ｆ）において、前記算出したエッジの差分が所定の判定値を超えると判定した場合には、前記ステップ（ｃ）〜（ｆ）を繰り返し、前記算出したエッジの差分を所定の判定値以下とすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電子線描画用パターンデータの作成方法。
【請求項４】
前記所定の判定値が、近接効果補正の収束判定値であ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項に記載の電子線描画用パターンデータの作成方法。
【請求項５】
前記電子線が、加速電圧５０ｋＶ以上の電子線描画装置によるもの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項に記載の電子線描画用パターンデータの作成方法。
【請求項６】
入力した設計パターンデータに基づいて基板上に塗布されたレジスト膜に電子線を選択的に照射した後、レジスト膜を現像してレジストパターンを形成する際に用いられる電子線描画用パターンデータの近接効果補正方法であって、
入力した設計パターンデータから、電子線のエネルギー照射パターンとエネルギー閾値判定パターンとを発生させるステップと、
エネルギー照射パターンに対して電子線による近接効果補正の補正値を割り当てるステップと、
補正値を割り当てられたエネルギー照射パターンで描画した場合の蓄積エネルギー分布を算出するステップと、
あらかじめ求めたレジスト現像閾値エネルギーを基にして、前記算出した蓄積エネルギー分布よりレジスト現像閾値エネルギー等高線を抽出するステップと、
抽出したレジスト現像閾値エネルギー等高線と前記エネルギー閾値判定パターンとのエッジの差分を算出し、エッジの差分が所定の判定値以下であるかどうかを判定するステップとを有し、
前記エッジの差分が所定の判定値以下と判定した場合、前記補正値を割り当てられたエネルギー照射パターンを近接効果補正済みの電子線描画用パターンデータとすることを特徴とする近接効果補正方法。
【請求項７】
前記入力した設計パターンデータから発生させた前記エネルギー照射パターンが、サイジングされたパターンであることを特徴とする請求項６に記載の近接効果補正方法。
【請求項８】
前記算出したエッジの差分が所定の判定値を超えると判定した場合には、前記エネルギー照射パターンに対して電子線による近接効果補正の補正値を割り当てるステップ以降のステップを繰り返し、前記算出したエッジの差分を所定の判定値以下とすることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の近接効果補正方法。
【請求項９】
前記所定の判定値が、近接効果補正の収束判定値であることを特徴とする請求項６乃至請求項８のいずれか１項に記載の近接効果補正方法。
【請求項１０】
前記電子線が、加速電圧５０ｋｅＶ以上の電子線描画装置によるものであることを特徴とする請求項６乃至請求項９のいずれか１項に記載の近接効果補正方法。
【請求項１１】
前記請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の電子線描画用パターンデータの作成方法によって作成された電子線描画用パターンデータを用いて、基板上に塗布されたレジスト膜に電子線を選択的に照射した後、レジスト膜を現像してレジストパターンを形成することを特徴とするパターン形成方法。
【請求項１２】
前記基板が、半導体素子、フォトマスク、ナノインプリント用テンプレート、光学関連素子およびバイオチップのなかのいずれか１つの基板であることを特徴とする請求項１１に記載のパターン形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子線描画装置を用いてパターンを描画する際の電子線描画用パターンデータの作成方法、及びそれに用いる近接効果補正方法、そのデータを用いたパターン形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体集積回路装置の集積度の向上に伴い、形成すべきパターンが微細化され、微細なパターンを形成するために、電子線を用いたパターン描画方法が実用されている。電子線描画方法としては、スポットビーム電子線描画法、可変成形電子線描画法が代表的な描画方法であり、スポットビーム電子線描画法は、点状のビームスポットを持つ電子線で描画すべき領域を走査し、高い解像度を得ることができるので、微細パターンを形成する描画方法としてよく用いられている。
【０００３】
電子線描画法においては、フォトマスク基板やシリコン基板などの基板上のレジスト膜に電子線を照射してパターンを描画する場合、レジスト膜に入射した電子線の一部がレジスト膜を構成する原子と衝突して前方散乱されると共に、レジスト膜を透過した電子線の一部が基板を構成する原子と衝突して後方散乱されて再びレジスト膜に入射する。このため、電子線をレジスト膜上の一点に入射させても前方散乱と後方散乱による影響のために、パターンの寸法精度が低下する近接効果という現象が生ずる。近接効果現象は、レジスト膜に入射した電子がレジスト中に蓄積するエネルギー（以後、蓄積エネルギーという。）の分布を計算することにより解析することができる。
【０００４】
図１０は、レジスト膜の１点に入射した電子の照射中心からの距離におけるエネルギー強度を示す。図１０に示すように、電子線のレジスト膜中でのエネルギー分布は、前方散乱と後方散乱との２つのガウス分布の和で表され、レジスト膜上の一点（ｘ，ｙ）に電子線を入射させた時のレジスト膜の露光強度分布（Energy Intensity Distribution）関数
（以下、「ＥＩＤ関数」と呼ぶ。）であるＥＩＤ（ｘ、ｙ）は、前方散乱の項と後方散乱の項とをそれぞれガウス分布で近似した式（１）で表される（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００５】
【数１】
0005110294.tif 000002
【０００６】
ここで、αは前方散乱径、βは後方散乱径、ηは後方散乱係数である。式（１）の右辺の第１項は前方散乱項、第２項は後方散乱項と呼ばれる。前方散乱は、比較的狭い範囲に（大きな）影響を与え、後方散乱は、前方散乱に比べて広い範囲に（小さな）影響を及ぼす。これらの影響の比率が後方散乱係数ηである。これらの値は、電子線のエネルギー、レジストの膜厚、基板の材料などに依存し、描画による評価実験やコンピュータを用いたシミュレーションにより定められる。近年、微細パターン描画に適した５０ｋｅＶ以上の高加速電圧の電子線描画装置が用いるようになり、加速電圧の増大に従い前方散乱径αが小さくなることより電子線の解像力が向上する一方、後方散乱径βが大きくなることによって、近接効果補正の影響によるパターン精度の低下、寸法分布の悪化が微細パターン形
成で問題となっていた（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
図１１は、近接効果を説明するために、電子線描画で得られた現像後のレジストパターンを示す平面模式図である。図１１に示すように、通常、周囲のパターンを描画する電子線の後方散乱などの影響で、設計パターンに対してレジストパターンに変形が起こる。この後方散乱などの電子線の散乱状況を予測し、描画パターンの形状や大きさ、露光量を変えることにより設計値どおりのパターンを得る手法が近接効果補正である。
【０００８】
一方、描画するパターンの微細化に伴い、設計パターン寸法が小さくなり、隣り合うパターンとの間隔が狭くなると、電子線照射したレジスト膜のパターンエッジ部の蓄積エネルギーのコントラストが悪くなり、レジスト現像後、レジストパターンの断面形状の悪化や所望のパターン寸法が得られないなどの現象が生じて問題となっていた。
【０００９】
そのため、近年、半導体素子の設計が完了した後に出力されるＧＤＳＩＩなどの設計パターンデータに、あらかじめサイジングを施すことにより電子線によるレジスト膜の蓄積エネルギーコントラストを上げるようにし、そのサイジングしたパターンデータに対して近接効果補正を施すことにより、描画し現像後に、所望のレジストパターン寸法形状を得る描画方法が行われている。用いられるレジスト膜のネガ型・ポジ型の相違、適用するプロセスによる寸法変動などにより、サイジングはアンダーサイジングだけでなくオーバーサイジングをする場合もある。
【特許文献１】特開２００１−６４８１２号公報
【非特許文献１】藤野毅、“近接効果補正”；ＵＬＳＩリソグラフィ技術の革新、滝川忠宏他編、サイエンスフォーラム、p.205-215、1994
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記のように、近年の微細パターンの電子線描画においては、パターンの目標寸法であるターゲットＣＤ（Critical Dimension）にサイジングを施し、そのデータを用いて描画されており、近接効果補正計算は、そのサイジングを施したデータを用いて実施される。このサイジング量はユーザの経験に大きく依存しており、事前描画などでサイジング量の最適化の必要がある。サイジング量が設計寸法であるデザインＣＤに比べて十分小さく、かつ、隣り合うパターンとの間隔が電子線の前方散乱径やビームブラー（Beam Blur：ビ
ームボケ）より十分大きい場合には、比較的容易にサイジング量を最適化することができる。
【００１１】
しかしながら、パターンの微細化の進展に伴い、次第にパターンのサイジング量が大きくなり、隣り合うパターンとの間隔も小さくなるに従い、サイジング量の最適化が困難となってきており、デザインＣＤに施すサイジング量が大きい場合には、電子線描画後のレジスト像を制御することが難しいという問題が生じていた。
【００１２】
微細パターン形成に優れたスポットビーム型電子線描画装置においても、ビームブラーやスポットビーム径などの描画寸法を広げる要因が存在するため、電子線による描画寸法（以下、ＥＢ描画ＣＤと記す。）をレジスト像の寸法とすることは困難であり、更なる高解像力を目的として近年開発された加速電圧１００ｋＶのスポットビーム型電子線描画装置においても、ＥＢ描画ＣＤとして数ｎｍの極小の線幅を描画しても、現像後のレジスト線幅は数十ｎｍとなってしまう。このような状況の下で、サイジングデータのみで近接効果補正を実施すると、充分な精度のパターン補正を施すことが困難であるという問題があった。
【００１３】
上記のように、描画するパターンの微細化と共に、パターンに施すサイジング量が増大
し、仕上げたい寸法を得るために必要なパターンのサイジング量や基準となる露光量の経験による推測が困難となっている。現状では、電子線による微細パターン描画においては、テスト描画の試行錯誤の繰り返しで電子線描画におけるサイジングの最適条件を導出する方法が行われている。しかし、このテスト描画の繰り返しによる方法の場合、実際に描画テストを行う必要があるために、最適サイジング量や基準となる露光量を導出するまでに、描画テスト回数の増加などで相当な時間を要し、さらにサイジング量の最適値が見つからない場合もあるなどの問題があった。
【００１４】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、電子線描画装置を用いて極小なパターンを描画する際、テスト描画による試行錯誤無しに、描画準備時間が短縮され、良好な極小パターンが描画できる電子線描画用パターンデータの作成方法及びそれに用いる近接効果補正方法、そのデータを用いたパターン形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の課題を解決するために、請求項１の発明に係る電子線描画用パターンデータの作成方法は、設計パターンデータに基づいて基板上に塗布されたレジスト膜に電子線を選択的に照射した後、レジスト膜を現像してレジストパターンを形成する電子線描画用パターンデータの作成方法であって、（ａ）設計パターンデータを入力するステップと、（ｂ）入力した設計パターンデータから、電子線のエネルギー照射パターンとエネルギー閾値判定パターンとを発生させるステップと、（ｃ）エネルギー照射パターンに対して電子線による近接効果補正の補正値を割り当てるステップと、（ｄ）補正値を割り当てられたエネルギー照射パターンで描画した場合の蓄積エネルギー分布を算出するステップと、（ｅ）あらかじめ求めたレジスト現像閾値エネルギーを基にして、前記算出した蓄積エネルギー分布よりレジスト現像閾値エネルギー等高線を抽出するステップと、（ｆ）抽出したレジスト現像閾値エネルギー等高線と前記エネルギー閾値判定パターンとのエッジの差分を算出し、エッジの差分が所定の判定値以下であるかどうかを判定するステップと、（ｇ）エッジの差分が所定の判定値以下と判定した場合、前記補正値を割り当てられたエネルギー照射パターンを電子線描画用パターンデータとして出力するステップと、を有することを特徴とするものである。
【００１６】
請求項２の発明に係る電子線描画用パターンデータの作成方法は、請求項１に記載の電子線描画用パターンデータの作成方法において、前記ステップ（ｂ）において、前記エネルギー照射パターンが、サイジングされたパターンであることを特徴とするものである。
【００１７】
請求項３の発明に係る電子線描画用パターンデータの作成方法は、請求項１または請求項２に記載の電子線描画用パターンデータの作成方法において、前記ステップ（ｆ）において、前記算出したエッジの差分が所定の判定値を超えると判定した場合には、前記ステップ（ｃ）〜（ｆ）を繰り返し、前記算出したエッジの差分を所定の判定値以下とすることを特徴とするものである。
【００１８】
請求項４の発明に係る電子線描画用パターンデータの作成方法は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の電子線描画用パターンデータの作成方法において、前記所定の判定値が、近接効果補正の収束判定値であることを特徴とするものである。
【００１９】
請求項５の発明に係る電子線描画用パターンデータの作成方法は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の電子線描画用パターンデータの作成方法において、前記電子線が、加速電圧５０ｋＶ以上の電子線描画装置によるものであることを特徴とするものである。
【００２０】
請求項６の発明に係る近接効果補正方法は、入力した設計パターンデータに基づいて基板上に塗布されたレジスト膜に電子線を選択的に照射した後、レジスト膜を現像してレジストパターンを形成する際に用いられる電子線描画用パターンデータの近接効果補正方法であって、入力した設計パターンデータから、電子線のエネルギー照射パターンとエネルギー閾値判定パターンとを発生させるステップと、エネルギー照射パターンに対して電子線による近接効果補正の補正値を割り当てるステップと、補正値を割り当てられたエネルギー照射パターンで描画した場合の蓄積エネルギー分布を算出するステップと、あらかじめ求めたレジスト現像閾値エネルギーを基にして、前記算出した蓄積エネルギー分布よりレジスト現像閾値エネルギー等高線を抽出するステップと、抽出したレジスト現像閾値エネルギー等高線と前記エネルギー閾値判定パターンとのエッジの差分を算出し、エッジの差分が所定の判定値以下であるかどうかを判定するステップとを有し、前記エッジの差分が所定の判定値以下と判定した場合、前記補正値を割り当てられたエネルギー照射パターンを近接効果補正済みの電子線描画用パターンデータとすることを特徴とするものである。
【００２１】
請求項７の発明に係る近接効果補正方法は、請求項６に記載の近接効果補正方法において、前記入力した設計パターンデータから発生させた前記エネルギー照射パターンが、サイジングされたパターンであることを特徴とするものである。
【００２２】
請求項８の発明に係る近接効果補正方法は、請求項６または請求項７に記載の近接効果補正方法において、前記算出したエッジの差分が所定の判定値を超えると判定した場合には、前記エネルギー照射パターンに対して電子線による近接効果補正の補正値を割り当てるステップ以降のステップを繰り返し、前記算出したエッジの差分を所定の判定値以下とすることを特徴とするものである。
【００２３】
請求項９の発明に係る近接効果補正方法は、請求項６乃至請求項８のいずれか１項に記載の近接効果補正方法において、前記所定の判定値が、近接効果補正の収束判定値であることを特徴とするものである。
【００２４】
請求項１０の発明に係る近接効果補正方法は、請求項６乃至請求項９のいずれか１項に記載の近接効果補正方法において、前記電子線が、加速電圧５０ｋＶ以上の電子線描画装置によるものであることを特徴とするものである。
【００２５】
請求項１１の発明に係るパターン形成方法は、前記請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の電子線描画用パターンデータの作成方法によって作成された電子線描画用パターンデータを用いて、基板上に塗布されたレジスト膜に電子線を選択的に照射した後、レジスト膜を現像してレジストパターンを形成することを特徴とするものである。
【００２６】
請求項１２の発明に係るパターン形成方法は、請求項１１に記載のパターン形成方法において、前記基板が、半導体素子、フォトマスク、ナノインプリント用テンプレート、光学関連素子およびバイオチップのなかのいずれか１つの基板であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の電子線描画用パターンデータの作成方法によれば、設計パターンからエネルギー照射パターンとエネルギー閾値判定パターンとを発生させ、エネルギー照射パターンに近接効果補正をすることによって、テスト描画を実施することなく、プロセス裕度が高くエネルギーコントラストの高い近接効果補正及び露光条件を設定することができ、従来よりも短い時間で高精度の微細パターン描画が可能となる。
【００２８】
本発明の近接効果補正方法によれば、電子線描画におけるパターンの近接効果の補正精度を向上させることができ、特に、蓄積エネルギー分布の勾配が異なり面積密度が異なる複雑なパターンなどに本発明の方法を適用することにより、近接効果の補正精度を高めることができる。
【００２９】
本発明のパターン形成方法によれば、従来、プロセスに依存することの大きかった現像後のレジスト仕上がり寸法制御を、補正計算にて合わせることが可能になり、高精度の極小パターンを実描画の試行錯誤なしに形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施形態に係る電子線描画用パターンデータの作成方法及びそれに用いる近接効果補正方法、そのデータを用いたパターン形成方法について、図面に基づいて詳細に説明する。
【００３１】
（電子線描画用パターンデータの作成方法）
図１は、本発明の電子線描画用パターンデータの作成方法を説明するための一実施形態を示すフローチャートである。各ステップを順に説明する。
【００３２】
図１に示すように、先ず、（ａ）設計パターンデータを入力する（Ｓ０１）。入力される設計パターンデータとしては、例えば、半導体用のフォトマスクの設計パターンデータとしては、通常、半導体素子の設計が完了した後に出力されるレイアウトデータを多角形（ポリゴン）で表現したＧＤＳＩＩデータが用いられるが、ＧＤＳＩＩ以外のデータ形式に変換されていてもよく、特にデータ形式に限定されない。
【００３３】
次に、（ｂ）入力された設計パターンデータからエネルギー照射パターン（Ａ）と、エネルギー閾値判定パターン（Ｂ）を発生させる（Ｓ０２）。
【００３４】
エネルギー照射パターン（Ａ）は、電子線描画装置にて電子線を照射する形状を有し、描画パターンの基となるものである。
本発明において、上記の（ｂ）のステップ（Ｓ０２）において、エネルギー照射パターン（Ａ）を、初めからサイジングされたエネルギー照射パターンとして発生させるのが好ましい形態として挙げられる。サイジングはアンダーサイジングする場合とオーバーサイジングする場合との両方の場合があり、また、サイジングしない場合もある。サイジングの大きさは経験値として所定の数値で設定される。
【００３５】
設計パターンデータから発生させるエネルギー閾値判定パターン（Ｂ）は、目標とされるパターン寸法を得るため後述のレジスト現像閾値エネルギー等高線との対比を行い、描画用パターンデータとしての適否を判定するのに用いるパターンであり、エネルギー閾値判定パターン（Ｂ）には、使用するレジストの種別、ドライエッチング加工などのプロセス条件、使用する加工装置などによる相違を、あらかじめ条件として盛り込んだデータベースを用い、必要に応じて使用条件を選択して作成するものである。
【００３６】
次に、（ｃ）エネルギー照射パターン（Ａ）に対して電子線近接効果補正を行い、補正値を割り当てる（Ｓ０３）。このステップ（Ｓ０３）で用いる近接効果補正方法としては、従来公知の近接効果補正方法を適用することができ、例えば、逐次計算法、面積密度法、代表図形法などを用いることができる。近接効果補正方法によりエネルギー照射パターン（Ａ）に露光量補正を施し、用いているレジストのレジスト溶解エネルギー閾値の分布が、エネルギー閾値判定パターン（Ｂ）のパターンエッジと一致するか、もしくは近づくように近接効果補正を実施する。
【００３７】
次に、（ｄ）上記のエネルギー照射パターン（Ａ）を割り当てられた補正値で描画した場合の蓄積エネルギー分布を算出する（Ｓ０４）。
【００３８】
次に、（ｅ）あらかじめ求めたレジスト現像閾値エネルギーを基にして、前記算出した蓄積エネルギー分布よりレジスト現像閾値エネルギー等高線を抽出する（Ｓ０５）。基板上のレジストにおけるエネルギー蓄積量が望ましいものであるかどうかは、閾値モデルにより判断される。現像プロセスに対応して、レジスト現像におけるあるエネルギー蓄積量を閾値として定め、この値をエネルギー蓄積量が超えた領域においてはパターンが形成され、越えない領域についてはパターンが形成されないとして、形成されたパターンが設計したパターンに近いほど望ましいと判断するものである。
【００３９】
レジスト現像閾値エネルギー（Ｅｔｈ）とは、レジストを現像したときに、レジストがパターンを形成するエネルギー蓄積量を示すものであり、レジストを現像したとき、電子線照射されたレジストを溶解消失させたり（ポジ型レジストの場合）、重合・架橋させて残したり（ネガ型レジストの場合）するために必要な蓄積エネルギー値を示し、使用するレジストと適用する現像条件との組み合わせによってあらかじめ求められているものである。このパターンが形成されるエネルギー蓄積量の閾値を指定することにより、レジスト現像閾値エネルギー  等高線を抽出することができる。
【００４０】
次に、（ｆ）抽出したレジスト現像閾値エネルギー等高線とエネルギー閾値判定パターン（Ｂ）とのエッジの差分を算出し、算出で得られたエッジの差分（δe）が所定の判定
値（δ）以下であるかどうかを判定する（Ｓ０６）。
【００４１】
この判定において、（ｇ）エッジの差分（δe）が所定の判定値（δ）以下と判定した
場合、補正値を割り当てられたエネルギー照射パターンを使用可能な電子線描画用パターンデータとして出力する（Ｓ０７）。
【００４２】
エッジの差分（δe）が所定の判定値（δ）以下とは、目標とするパターン寸法に対し
て、エッジの差分（δe）があらかじめ定めた許容範囲内の数値であることを示すもので
ある。本発明においては、判定値（δ）としては、あらかじめ設定した値を設けることが可能であり、例えば、要求されているパターン寸法の仕様値から得られた数値などを設けることもできるが、上記の判定値（δ）を近接効果補正の収束判定値とするのが、高精度のパターンを実際に形成する上でより好ましい形態として挙げられる。
【００４３】
図１は、判定値を近接効果補正の収束判定値（δ）とした実施形態であり、上記の算出したエッジの差分（δe）が所定の判定値（δ）を超えると判定した場合には、上記の（
ｃ）〜（ｆ）のステップＳ０３〜Ｓ０６を繰り返し、算出したエッジの差分を所定の判定値（δ）以下とするまで近接効果補正の値をエネルギー閾値判定パターン（Ｂ）に近づけることができ、高精度の電子線描画用パターンデータを作成することが可能となる。
【００４４】
図２は、図１に示すフローチャートをグラフィツクに示した模式図である。先ず、入力した設計パターンデータ（Ｓ０１）から、エネルギー照射パターンとエネルギー閾値判定パターンとを発生させる（Ｓ０２）。図２では、アンダーサイジングしたエネルギー照射パターンを発生させる場合を示しており、エネルギー照射パターンに近接効果補正をし、パターン内の照射電子線エネルギー強度比を数値で示す（Ｓ０３）。
【００４５】
次に、エネルギー照射パターン（Ａ）を割り当てられた補正値で描画した場合の蓄積エネルギー分布を算出し（Ｓ０４）、あらかじめ求めたレジスト現像閾値エネルギーを基にして、上記の算出した蓄積エネルギー分布よりレジスト現像閾値エネルギー等高線を抽出する（Ｓ０５）。
【００４６】
次に、抽出したレジスト現像閾値エネルギー等高線とエネルギー閾値判定パターン（Ｂ）とのエッジの差分（δe）を算出し、エッジの差分（δe）が所定の判定値（δ）以下であるかどうかを判定する（Ｓ０６）。エッジの差分（δe）が所定の判定値（δ）以下と
判定した場合（δe≦δ）、補正値を割り当てられたエネルギー照射パターンを近接効果
補正付き描画フォーマットパターン（電子線描画用パターンデータ）として出力する（Ｓ０７）。
【００４７】
上記のステップＳ０６において、もしも、算出したエッジの差分（δe）が所定の判定
値（δ）を超えると判定した場合には（δe＞δ）、上記のステップＳ０３〜Ｓ０６を繰
り返し、算出したエッジの差分（δe）を所定の判定値（δ）以下とするまで近接効果補
正の値をエネルギー閾値判定パターン（Ｂ）に近づけるものである。
【００４８】
図３は、本発明の電子線描画用パターンデータの作成方法と、従来のサイジングによる電子線描画用パターンデータの作成方法と比較して説明するための一実施形態と比較例を示す図である。図３右端の図３（Ｄ）は本発明の一実施形態を示し、図３（Ｄ１）は設計パターンの平面図を示し、図３（Ｄ２）は、エネルギー照射パターン（Ａ）とエネルギー閾値判定パターン（Ｂ）との平面的な関係を示す模式図であり、本実施形態では、サイジングはアンダーサイジングを行っている。図３（Ｄ３）は、エネルギー閾値判定パターン（Ｂ）のエッジに合わせるように近接効果補正を行うときの断面模式図、図３（Ｄ４）はエネルギー照射パターン（Ａ）に補正値を割り当てたときの、補正計算に用いた露光条件におけるシミュレーションによる蓄積エネルギー断面分布図である。
【００４９】
図３左端の図３（Ｆ）は、従来のサイジングを行わずに設計ルールの小さいパターンを形成しようとしたときの模式図である。図３（Ｆ１）は設計パターンの設計パターンの平面図を示し、図３（Ｆ２）はエネルギー照射パターン（Ｄ）の照射領域を示す平面図であり、図３（Ｆ３）は、パターン（Ｄ）のエッジにレジスト現像閾値エネルギーを合わせるように近接効果補正を行うときの断面模式図、図３（Ｆ４）は補正計算に用いた露光条件におけるシミュレーションによる蓄積エネルギー断面分布図である。隣り合うパターンとの間隔が小さいために、前方散乱や電子線描画装置のビームブラーの影響によって、十分なエネルギーコントラストを得ることができず、所望のパターン寸法が得られない、レジスト断面形状の悪化などが生じる。
【００５０】
一方、図３中央の図３（Ｅ）は、図３（Ｆ）を改善するための従来の電子線描画用パターンデータの作成方法を示し、図３（Ｅ１）は、設計パターンの平面図を示し、図３（Ｅ２）は、従来のサイジングによる方法によるエネルギー照射パターン（Ｃ）の照射領域を示す平面図である。図３（Ｅ３）は、パターン（Ｃ）のエッジにレジスト現像閾値を合わせるように近接効果補正を行うときの断面模式図、図３（Ｅ３’）は、従来の描画テストを繰り返し、図３（Ｅ１）のエッジに合うように露光量を合わせ込んだときの蓄積エネルギーの様子を示したものであり、図３（Ｅ４）は、合わせ込んだ露光条件におけるシミュレーションによる蓄積エネルギー分布である。従来のサイジングを行う方法においては、事前に基準となる露光量を変化させ、所望の寸法となる条件を出すなどの準備が必要となるだけではなく、エネルギー照射パターン（Ｃ）に施すサイジング量が大きくなると、基準露光量の変化による後方散乱エネルギーの蓄積分布によってパターン全体の寸法分布に悪影響を起こしてしまう。
【００５１】
これに対し、本発明の方法は、設計パターンからエネルギー照射パターン（Ａ）とエネルギー閾値判定パターン（Ｂ）とを発生させ、エネルギー閾値判定パターン（Ｂ）にエネルギー照射パターン（Ａ）を合わせ込むように補正することにより、図３（Ｄ３）、及び、図３（Ｄ４）に示すようにエネルギーコントラストが高く、設計寸法に即した高解像の
レジストパターンを形成することが可能となる。
【００５２】
ここで、蓄積エネルギー分布とレジスト現像閾値エネルギーについて、本発明をさらに詳しく説明する。
一例として、後方散乱径の３倍以上の十分広い領域に並べられたライン＆スペースのパターンについて説明する。図４（ａ）は、パターンの平面模式図であり、図４（ａ）のパターンの中心部（拡大図を図４（ｂ−０）に示す）と外周部（拡大図を図４（ｃ−０）に示す）の電子線による蓄積エネルギーを模式的に表現すると図４（ｂ−１）、図４（ｃ−１）のようになり、いずれの図も前方散乱による蓄積エネルギーと後方散乱による蓄積エネルギーが足し合わされている。
【００５３】
図５は、図４に示したパターン中心部とパターン外周部の２箇所の近接効果補正前の蓄積エネルギー（図５上段（ｂ−１）、（ｃ−１））に対して、近接効果補正を施した後の蓄積エネルギーの様子を図５中段（（ｂ−２）、（ｃ−２））に模式的に示すものである。ここで、この補正に用いた近接効果補正アルゴリズムは、各パターンに蓄積する前方散乱の強度の１／２がレジスト現像閾値と一致し、かつパターンエッジに合わせるというものであり、パターン中央部３本、パターン外周部３本それぞれの強度の１／２がレジスト現像閾値（破線）と一致、かつ幅が一定となっている。一方で、後方散乱によるエネルギーバックグラウンドは異なっている（ΔEb）。これは、蓄積エネルギー分布の傾き（等高線幅）が異なり、近接効果補正計算において入力図形エッジに一致させた蓄積エネルギー分布等高線以外に現像プロセス条件合わせると、均一な寸法を得ることができないことを意味する。図５下段は、上記図５中段の蓄積エネルギー（（ｂ−２）、（ｃ−２））を有するパターンを、現像した時のシミュレーションによる蓄積エネルギー分布を示す平面模式図（（ｂ−３）、（ｃ−３））である。
【００５４】
図６は、図５（ｂ−０）、（ｃ−０）にサイジングを施す従来の方法を示す。図６（ｂ−４）、（ｃ−４）はそれぞれ、図６（ｂ−０）、（ｃ−０）にその幅の３分の１程度のアンダーサイジングをおこなったものであり、アンダーサイジング後のパターンエッジを実線にて示し、破線にて、サイジングを行う前のパターンエッジを示している。この図６（ｂ−４）、（ｃ−４）のエッジにレジスト現像閾値エネルギーが一致するように近接効果補正を実施し、その補正値を用いてシミュレーション計算した蓄積エネルギー平面分布を図６（ｂ−５）（ｃ−５）に示す。当然のことながら、下向き黒三角印にて示す図６（ｂ−４）、（ｃ−４）のパターンエッジにレジスト閾値エネルギーのエッジが合っている。これに対し、図６（ｂ）のレジスト現像閾値エネルギーが図６（ｂ−０）のエッジに合うように、基準露光量を調節し、その露光エネルギーを用いてシミュレーションにて計算した蓄積エネルギー平面分布が図６（ｂ−６）、（ｃ−６）であり、露光条件を合わせたパターン中心部である図６（ｂ−６）は図６（ｂ−０）のパターンエッジに合っているのに対し、パターン外周部である図６（ｃ−６）では合わない。これは、パターン中心部（ｂ−４）と外周部（ｃ−４）とで寸法が異なることを意味する。
【００５５】
従来のサイジングを用いた方法では、近接効果補正時に設定したプロセス現像閾値エネルギー分布以外のエネルギー分布が不明であり、それらのエネルギー等高線がパターンエッジとどの程度の差があるのか分からない。そのため、従来のサイジングを用いる方法の場合には、事前に基準となる露光量を変化させ、所望の寸法となる条件を導出するなどの事前準備が必要となっている。サイジング量が小さい場合、すなわち、パターンエッジとプロセス現像閾値エネルギーの差分が小さければ経験則などから比較的容易に露光条件を導き出すことができるが、近年の超微細化に伴うサイジング量の増大により、テスト描画などの事前準備の回数の増加、サイジング量の最適値が見つからないなどの弊害が生じている。
【００５６】
これに対し、本発明の電子線描画用パターンデータの作成方法は、設計パターンデータから、電子線のエネルギー照射パターンとエネルギー閾値判定パターンとを発生させ、エネルギー照射パターンに対して電子線による近接効果補正の補正値を割り当て、補正値を割り当てられたエネルギー照射パターンで描画した場合の蓄積エネルギー分布を算出し、あらかじめ求めたレジスト現像閾値エネルギーを基にして、算出した蓄積エネルギー分布よりレジスト現像閾値エネルギー等高線を抽出し、抽出したレジスト現像閾値エネルギー等高線とエネルギー閾値判定パターンとのエッジの差分を算出し、エッジの差分が所定の判定値以下であるかどうかを判定する方法であり、エッジの差分が所定の判定値以下と判定した場合、上記の補正値を割り当てられたエネルギー照射パターンを近接効果補正済みの電子線描画用パターンデータとするものである。
【００５７】
本発明の方法により、テスト描画を実施することなく、電子線描画におけるパターンの近接効果の補正精度を向上させることが可能となり、プロセス裕度が高くエネルギーコントラストの高い近接効果補正及び露光条件を設定することができ、従来よりも短い時間で高精度の微細パターン描画が可能となる。
【００５８】
本発明の電子線描画用パターンデータの作成方法を適用し得る電子線描画装置としては、スポットビーム電子線描画装置、可変成形電子線描画装置、マルチビーム電子線描画装置などが挙げられ、特に、超微細パターン作成に用いられることの多い加速電圧５０ｋＶ以上の電子線描画装置に適用するのが効果が大きくより好ましい。
【００５９】
（近接効果補正方法）
本発明の電子線描画用パターンデータの近接効果補正方法は、一実施形態を示す図１および図２のフローチャートおよび模式図の黒線で囲まれた部分に示される。
各ステップを順に説明すると、入力した設計パターンデータから、電子線のエネルギー照射パターンとエネルギー閾値判定パターンとを発生させるステップ（Ｓ０２）と、エネルギー照射パターンに対して電子線による近接効果補正の補正値を割り当てるステップ（Ｓ０３）と、補正値を割り当てられたエネルギー照射パターンで描画した場合の蓄積エネルギー分布を算出するステップ（Ｓ０４）と、あらかじめ求めたレジスト現像閾値エネルギーを基にして、前記算出した蓄積エネルギー分布よりレジスト現像閾値エネルギー等高線を抽出するステップ（Ｓ０５）と、抽出したレジスト現像閾値エネルギー等高線とエネルギー閾値判定パターンとのエッジの差分（δｅ）を算出し、エッジの差分（δｅ）が所定の判定値以下であるかどうかを判定するステップ（Ｓ０６）を有し、エッジの差分（δｅ）が所定の判定値以下と判定した場合には、補正値を割り当てられたエネルギー照射パターンを近接効果補正が収束したとして電子線描画用パターンデータとして出力するものである。
【００６０】
上記のステップＳ０６において、もしも、算出したエッジの差分（δe）が所定の判定
値（δ）を超えると判定した場合には（δe＞δ）、上記のステップＳ０３〜Ｓ０６を繰
り返し、算出したエッジの差分（δe）を所定の判定値（δ）以下とするまで近接効果補
正の値をエネルギー閾値判定パターン（Ｂ）に近づけるものである。
【００６１】
上記のように、本発明における近接効果補正方法は、レジスト膜中のレジスト現像閾値エネルギーが目標とするパターンエッジにできるだけ一致する（エッジの差分δｅ≦判定値δ）ように電子線エネルギー照射パターンに露光変調をかける補正方法である、と言い換えることもできる。
【００６２】
上記のステップ（Ｓ０３）で用いる近接効果補正方法としては、従来公知の近接効果補正方法を適用することができ、例えば、逐次計算法、面積密度法、代表図形法などを用いることができる。本発明の近接効果補正方法の特徴は、従来公知の近接効果補正方法によ
りエネルギー照射パターン（Ａ）に露光量補正を施し、用いているレジストのレジスト溶解エネルギー閾値の分布が、エネルギー閾値判定パターン（Ｂ）のパターンエッジと一致するか、もしくは近づくように近接効果補正を実施することにある。
【００６３】
本発明の近接効果補正方法は、電子線描画におけるパターンの近接効果の補正精度を向上させることができ、特に、蓄積エネルギー分布の勾配が異なり面積密度が異なる複雑なパターンなどに本発明の方法を適用することにより、近接効果の補正精度を高めることができ、従来のようにテスト描画を実施することなく、プロセス裕度が高くエネルギーコントラストの高い近接効果補正を設定することができ、従来よりも短い時間で高精度の微細パターン描画が可能となる。
【００６４】
（パターン形成方法）
本発明のパターン形成方法は、上記の電子線描画用パターンデータの作成方法に記載の電子線描画用パターンデータを用いて、基板上に塗布されたレジスト膜に電子線を選択的に照射した後、レジスト膜を現像してレジストパターンを形成するものである。
【００６５】
本発明のパターン形成方法は、微細パターンの形成に適するものであり、本発明のパターン形成方法が用いられる基板としては、半導体素子、フォトマスク、ナノインプリント用テンプレート、光学関連素子、バイオチップなどが挙げられる。
以下、実施例によりさらに詳しく説明する。
【実施例】
【００６６】
（実施例１）
シリコンウェハ基板にレジストの超微細パターンを形成するために、先ず電子線描画のための設計パターンデータをコンピュータに入力した。次に、入力した設計パターンデータから、アンダーサイジングした電子線のエネルギー照射パターンとエネルギー閾値判定パターンとを発生させ、エネルギー照射パターンに対して電子線近接効果補正の補正値を割り当てた。電子線近接効果補正には、公知の面積密度法を用いた。
【００６７】
次に、補正値を割り当てられたエネルギー照射パターンで描画した場合の蓄積エネルギー分布を算出し、あらかじめ用意したレジスト現像閾値エネルギーを基にして、算出した蓄積エネルギー分布よりレジスト現像閾値エネルギー等高線を抽出した。
【００６８】
次で、抽出したレジスト現像閾値エネルギー等高線と上記のエネルギー閾値判定パターンとのエッジの差分（δe）を算出し、エッジの差分が所定の判定値以下であるかどうか
を判定した。判定値としては、面積密度法による近接効果補正の収束値（δ）を用いた。その結果、エッジの差分（δe）が収束値（δ）以下と判定されたので、上記の補正値を
割り当てたエネルギー照射パターンを電子線描画用パターンデータとして出力した。
【００６９】
次に、シリコンウェハ基板を洗浄後、ポジ型電子線レジストを塗布し、次に、このレジスト塗布基板を上記の電子線描画用パターンデータを用い、加速電圧１００ｋＶのスポットビーム型電子線描画装置ＪＢＸ９３００ＦＳ（日本電子（株）製）を用いて、幅数ｎｍの１本のスペースをビーム径４ｎｍ、スキャンピッチ４ｎｍにて描画した。図７は、描画の部分的なイメージ図である。図８は、描画後、ポジ型電子線レジストの所定の現像液で現像し、シリコンウェハ基板上に形成されたレジストパターン幅について、本実施例の電子線描画における露光量（μＣ／ｃｍ2）と寸法変動（ｎｍ）との関係を示す図であり、
寸法変動は基準点（本実施例における最低露光量）における寸法からの差分を示している。図８が示すように、露光量を上げることにより線幅を太くすることができ、入力データ幅を変更せずとも露光量調節だけである程度の線幅制御が可能であった。
【００７０】
（実施例２）
シリコンウェハ基板にレジストの微細パターンを形成するために、先ず設計パターンデータをコンピュータに入力した。次に、入力した設計パターンデータから、アンダーサイジングした電子線のエネルギー照射パターンとエネルギー閾値判定パターンとを発生させ、エネルギー照射パターンに対して電子線近接効果補正の補正値を割り当てた。電子線近接効果補正には、実施例１と同じく、公知の面積密度法を用いた。
【００７１】
次に、補正値を割り当てられたエネルギー照射パターンで描画した場合の蓄積エネルギー分布を算出し、あらかじめ用意したレジスト現像閾値エネルギーを基にして、算出した蓄積エネルギー分布よりレジスト現像閾値エネルギー等高線を抽出した。
【００７２】
次で、抽出したレジスト現像閾値エネルギー等高線と上記のエネルギー閾値判定パターンとのエッジの差分（δe）を算出し、エッジの差分が所定の判定値以下であるかどうか
を判定した。判定値としては、面積密度法による近接効果補正の収束値（δ）を用いた。その結果、エッジの差分（δe）が収束値（δ）以下と判定されたので、上記の補正値を
割り当てたエネルギー照射パターンを電子線描画用パターンデータとして出力した。
【００７３】
次に、実施例１と同様に、シリコンウェハ基板を洗浄後、ポジ型電子線レジストを塗布し、次に、上記の電子線描画用パターンデータを用い、図９に描画模式図を示すように、幅数ｎｍの２本のライン９１を隙間部９２を与えて、加速電圧１００ｋＶの電子線描画装置ＪＢＸ９３００ＦＳ（日本電子（株）製）を用いて、ビーム径４ｎｍ、スキャンピッチ４ｎｍにて描画し、１本のスペースを形成した。この場合、隙間部９２は、レジスト現像閾値エネルギーを超えていさえすればよく、蓄積エネルギー分布が一様になっている必要はなく、ある程度細い線幅であれば隙間部９２を全て電子ビームで埋め尽くさずに、露光量を調節することで同じ結果をもたらすことができる。
【００７４】
描画後、ポジ型電子線レジストの所定の現像液で現像し、レジストパターン９３を形成した。この方法により、２０ｎｍから５０ｎｍ程度までのスペースを形成することができた。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の電子線描画用パターンデータの作成方法を説明するための一実施形態を示すフローチャートである。
【図２】図１に示すフローチャートをグラフィツクに示した模式図である。
【図３】本発明の電子線描画用パターンデータの作成方法と、従来のサイジングによる電子線描画用パターンデータの作成方法とを比較して説明するための図である。
【図４】パターンの中心部と外周部の電子線による蓄積エネルギーを模式的に表現した図である。
【図５】図４に示したパターン中心部と外周部の近接効果補正前の蓄積エネルギーと、近接効果補正を施した後の蓄積エネルギーと、現像した時のシミュレーションによる蓄積エネルギー分布を示す図である。
【図６】図５の現像した時のシミュレーションによる蓄積エネルギー分布の拡大図である。
【図７】実施例１のレジスト塗布基板に幅数ｎｍの１本のスペースを描いた場合の部分的なイメージ図である。
【図８】実施例１の電子線描画における露光量（μＣ／ｃｍ2）と寸法変動（ｎｍ）との関係を示す図である。
【図９】実施例２における電子線描画の部分模式図である。
【図１０】レジスト膜の１点に入射した電子の照射中心からの距離におけるエネルギー強度を示す図である。
【図１１】近接効果を説明するために、電子線描画で得られた現像後のレジストパターンを示す平面模式図である。
【符号の説明】
【００７６】
９１・・・スポットビーム
９２・・・隙間部
９３・・・レジストパターン
【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】
0005110294.tif 000007
【図６】
0005110294.tif 000008
【図７】
0005110294.tif 000009
【図８】
0005110294.tif 000010
【図９】
0005110294.tif 000011
【図１０】
0005110294.tif 000012
【図１１】
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