(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のパターンを有するフォトマスクを形成する工程と、調整可能な開口数を有する投影レンズと前記フォトマスクとを介して、レジスト膜に照射光を照射する工程を有し、
前記フォトマスクを形成する工程は、集積回路の設計パターン全体を前記投影レンズの第１の開口数に基づいて光近接効果補正して第２のパターンを生成する工程と、前記第２のパターン全体を更に縮小して第３のパターンを生成する工程と、前記第３のパターンを用いて前記第１のパターンを前記フォトマスクに形成する工程とを有し、
前記レジスト膜に前記照射光を照射する時の前記投影レンズの開口数は、前記第１の開口数より大きい第２の開口数である
露光方法。
【請求項２】
請求項１に記載の露光方法において、
前記投影レンズの第２の開口数は、光近接効果補正された前記設計パターンを縮小する倍率で前記第１の開口数を割った開口数であることを
特徴とする露光方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の露光方法において、
光近接効果補正された前記設計パターンを縮小する倍率は、１.０未満０．６以上であ
ることを
特徴とする露光方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の露光方法において、
前記光近接効果補正は、前記照射光を照射する時のパーシャル・コヒーレンス・ファクタに基づいて行われることを
特徴とする露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
LSI（Large Scale Integration）等の集積回路の製造工程では、フォトマスクに形成された集積回路の設計パターンを、投影露光装置（例えば、ステッパー）によりレジスト膜（フォトレジスト膜）に転写する。
【０００３】
微細化の進んだ集積回路では、投影露光装置の解像度限界に近いパターンが、レジスト膜に投影される。すると、光近接効果(Optical Proximity Effect)により、レジスト膜に転写されるパターン（レジストパターン）が、設計パターンに一致しなくなる。
【０００４】
そこで、レジストパターンの形状が設計パターンの形状と略一致するように、マスクパターンの形状を予め補正する光近接効果補正が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３１０８５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
設計パターンの最小寸法が小さくなるほど、光近接効果は大きくなる。このため、素子や配線の最小寸法を規定するデザインルールが新たに定められる度に、光近接効果補正（Optical Proximity Effect Correction; OPC）に用いられるＯＰＣパラメータも新たに生成される。
【０００７】
しかし、ＯＰＣパラメータは、露光実験に基づく膨大な作業により生成される。このため、設計パターンを縮小して集積回路を微細化しようとすると、新たなＯＰＣパラメータの生成に多大な労力が割かれるという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の問題を解決するために、本方法の一観点によれば、第１のパターンを有するフォトマスクを形成する工程と、調整可能な開口数を有する投影レンズと前記フォトマスクとを介してレジスト膜に照射光を照射する工程を有し、前記フォトマスクを形成する工程は、集積回路の設計パターンを前記投影レンズの第１の開口数に基づいて光近接効果補正し更に縮小して第２のパターンを生成する工程と、前記第２のパターンに対応するマスクパターンを前記フォトマスクに形成する工程とを有し、前記レジスト膜に前記照射光を照射する時の前記投影レンズの開口数は、前記第１の開口数より大きい第２の開口数であることが提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本方法によれば、既存のＯＰＣパラメータに基づくマスクパターンにより、縮小された集積回路の設計パターンを、パターン形状を殆ど崩さずにレジスト膜に転写することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態の露光方法に用いる投影露光装置の構造図である。
【図２】マスクパターンの生成方法を説明するフローチャートである。
【図３】マスクパターンの生成方法を説明するパターン図である。
【図４】マスクパターンの生成方法を説明するパターン図である。
【図５】マスクパターンの生成方法を説明するパターン図である。
【図６】露光工程のフローチャートである。
【図７】縮小設計パターンの転写に用いる別のマスクパターンの生成方法を説明するフローチャートである。
【図８】図４のVIIIA-VIIIA線に沿った、ＯＰＣパターンの透過率を説明する図である。
【図９】ＯＰＣパターンの回折光を説明する図である。
【図１０】縮小ＯＰＣパターンの回折光を説明する図である。
【図１１】投影レンズの開口数を大きくした場合の回折光を説明する図である。
【図１２Ａ】投影レンズが第１の開口数を有する場合の、ＯＰＣパターンのＩａ（ｘ）の一例である。
【図１２Ｂ】投影レンズが第１の開口数を有する場合の、縮小ＯＰＣパターンのＩ（ｘ）の一例である。
【図１３Ａ】投影レンズが第１の開口数を有する場合の、ＯＰＣパターンのＩａ（ｘ）の一例である。
【図１３Ｂ】投影レンズが第２の開口数を有する場合の、縮小ＯＰＣパターンのＩ（ｘ）の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面にしたがって本発明の実施の形態について説明する。但し、本発明の技術的範囲はこれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。尚、図面が異なっても対応する部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
【００１２】
（１）露光装置
図１は、実施の形態の露光方法に用いる投影露光装置２（例えば、ステッパー）の構造図である。投影露光装置２は、図１に示すように、光源（例えば、ＡｒＦエキシマレーザ）４と、照明系の絞り６と、コンデンサレンズ８と、投影レンズ（例えば、縮小投影レンズ）１０と、開口絞り１２とを有している。
【００１３】
図１には、レジスト膜（フォトレジスト膜）１４が塗布された基板１６とフォトマスク１８も示されている。基板１６は、例えば、未加工の半導体基板またはトランジスタや層間絶縁膜が形成された半導体基板である。フォトマスク１８の一面には、マスクパターン（第１のパターン）２２が設けられている。
【００１４】
照明系の絞り６は、光源４とコンデンサレンズ８の間に配置され、コンデンサレンズ８と光源４を含む照明システム７のパーシャル・コヒーレンス・ファクタ（所謂、σ値）を調整する。パーシャル・コヒーレンス・ファクタは、光源４の可干渉性を表すパラメータ（助変数）である。以後、変数としてのパーシャル・コヒーレンス・ファクタとその値（パラメータ値）の両方を総括して、パーシャル・コヒーレンス・ファクタσと表す。
【００１５】
開口絞り１２は、その開口部が投影レンズ１０の内部（または、投影レンズ１０のフォトマスク１８側または基板１６側）に配置され、投影レンズ１０の開口数を調整する。すなわち、開口絞り１２は、投影レンズ１０の可変開口絞りである。
【００１６】
コンデンサレンズ８は、光源４で生成され照明系の絞り６を透過した照射光（露光光）を、平行光線に変換する。平行光線に変換された照射光２０ａは、第１のパターン２２を有するフォトマスク１８と投影レンズ１０とを介して、レジスト膜１４に照射される。投影レンズ１０の開口数の調整可能範囲は、例えば０．６〜０．９３である。
【００１７】
（２）マスクパターン
図２は、マスクパターン２２の生成方法を説明するフローチャートである。図３〜５は、マスクパターン２２の生成方法を説明するパターン図である。
【００１８】
（i）設計パターンの生成(ステップＳ２)
まず第１のデザインルールに基づいて、集積回路のレイアウトを設計する。このレイアウト設計により、設計パターンがレイヤーごとに生成される（Ｓ２）。図３は、設計パターン２４の一部を拡大した図の一例である。図３のパターンは、配線層の設計パターンである。
【００１９】
デザインルールに規定されるＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタのゲート長の最小値は、例えば９０ｎｍである。ここでレイアウトとは、集積回路の構成要素（素子や配線等）の配置のことである。また、デザインルールとは、素子の構成要素（例えば、トランジスタのゲート）や配線の、寸法と間隔の最小値を規定する設計ルールのことである。したがってデザインルールは、集積回路の最小線幅（例えば、ゲート長の最小値）が細くなる度に新たに作成される。
【００２０】
本実施の形態の設計パターン２４のレイアウト設計は、既存のデザインルールに基づいて行われる。すなわち第１のデザインルールは、既存のデザインルールである。
【００２１】
図３に示すように、この段階では、設計パターン２４は光近接効果補正されていない。
【００２２】
（ii）光近接効果補正(ステップＳ４)
次に、投影レンズ１０の第１の開口数ＮＡ１（例えば、０．８）に基づいて集積回路の設計パターン２４を、光近接効果補正する（Ｓ４）。これにより、ＯＰＣパターンが生成される。
【００２３】
図４は、ＯＰＣパターン２６の一部を拡大した図の一例である。
【００２４】
光近接効果補正では、例えば図４に示すように、設計パターン２４に含まれる部分パターン２４ａ（図３参照）の角部分に、補正パターンが追加される。更に、図４に示すように、補正された設計パターン２４の周りに、補助パターン２８が追加されてもよい。
【００２５】
光近接効果補正では、レジスト膜１４に結像されるパターン像（以下、結像パターンと呼ぶ）が、シミュレーションにより算出される。さらに、算出された結像パターンに基づいて、露光光により感光されるレジスト膜１４の領域がシミュレーションされる。これらのシミュレーションに基づき、レジスト膜１４に形成されるレジストパターンが予測される。
【００２６】
この予測されたレジストパターンの形状が設計パターン２４に略一致するように、補正パターンの配置位置やサイズ等が調整される。
【００２７】
―ＯＰＣパラメータ―
レジストパターンの形状は、投影レンズ１０の開口数を含むＯＰＣパラメータに基づいて予測される。
【００２８】
投影レンズ１０の開口数が大きくなるほど、投影露光装置２の解像度は高くなる。一方、開口数が大きくなると、投影露光装置２の焦点深度は浅くなる。そこで、デザインルールに規定される最小寸法（ゲート長や配線間隔などの最小値）の実現し易さと焦点の合わせのし易さのバランスを考慮して、デザインルーツごとに投影レンズ１０の開口数が定められる。
【００２９】
設計パターン２４(図３参照)の光近接効果補正（Ｓ４）は、設計パターン２４のデザインルール（第１のデザインルール）のために定められた第１の開口数ＮＡ１に基づいて行われる。
【００３０】
レジストパターンの形状予測は、投影レンズ１０の開口数だけでなく、投影露光装置２の焦点ズレや光源４のパーシャル・コヒーレンス・ファクタσなど他のパラメータにも基づいて行われる。これらのパラメータは、ＯＰＣパラメータに含まれる。
【００３１】
ＯＰＣパラメータは、トランジスタや配線の最小寸法を規定するデザインルールごとに定められる。上述したように、設計パターン２４の生成に用いられる第１のデザインルールは、既存のデザインルールである。したがって、設計パターン２４の光近接効果補正に用いられる第１のＯＰＣルールも、既存のＯＰＣルールである。
【００３２】
尚、第１のデザインルールおよび第１のＯＰＣルールに基づいて生成されたＯＰＣパターン２６が既に存在する場合には、ステップ２及び４は省略してもよい。
【００３３】
（iii）ＯＰＣパターンの縮小(ステップＳ６)
次に、ＯＰＣパターン２６を縮小（シュリンク）する（Ｓ６）。これにより、縮小ＯＰＣパターン（第２のパターン）が生成される。図５は、縮小ＯＰＣパターン３０の一部を拡大した図の一例である。
【００３４】
ＯＰＣパターン２６は、例えば０.９２倍に縮小される。これにより９０ｎｍのラインが、８２．８ｎｍ（＝９０ｎｍ×０．９２）になる。
【００３５】
縮小率（シュリンク率）ｓは、好ましくは０．６以上１未満であり、更に好ましくは０．８５以上０．９５以下である。縮小率ｓがこれらの範囲内にあれば、設計パターン２４（図３参照）をｓ倍に縮小したパターンが、その形状を殆ど崩さずにレジスト膜１４に転写される（後述する「露光工程」参照）。
【００３６】
（iv）フォトマスクの製作(ステップＳ８、ステップＳ１０)
投影レンズ１０が縮小投影レンズの場合には、縮小ＯＰＣパターン３０（図５参照）を、投影レンズ１０の倍率に応じて拡大する（Ｓ８）。例えば、投影レンズ１０の倍率が０．２５倍の場合、縮小ＯＰＣパターン３０を４倍に拡大する。これにより、マスクパターン２２のデータが生成される。
【００３７】
次に、生成されたデータに基づいて電子線描画により、縮小ＯＰＣパターン３０に対応するマスクパターン２２をフォトマスク基板に形成する（Ｓ１０）。
【００３８】
一方、投影レンズ１０が等倍投影レンズの場合には、縮小ＯＰＣパターン３０と等倍のマスクパターン２２を、電子線描画によりフォトマスク基板に形成する。
【００３９】
以上により、マスクパターン２２を有するフォトマスク１８が製作される。尚、設計データ２４、ＯＰＣパターン２６、および縮小ＯＰＣパターン３０は、図形データである。マスクパターン２２は、フォトマスク１８に形成される遮光膜（例えば、Ｃｒ膜）のパターンである。
【００４０】
図２に示す例では、縮小ＯＰＣパターン３０を投影レンズ１０の倍率に応じて拡大する。しかし、投影レンズ１０の倍率に応じたパターンの拡大は、どの段階で行ってもよい。
【００４１】
例えば、ステップＳ２において、投影レンズ１０の倍率に応じて拡大された設計パターンを生成してもよい。この場合、光近接効果補正（Ｓ４）は、設計パターンが拡大されていることを考慮して行う。一方、縮小ＯＰＣパターンの拡大（Ｓ８）は行わない。
【００４２】
これにより、図２のステップＳ２〜Ｓ１０により生成されるマスクパターン２２と同じものが形成される。フォトマスク１８に形成されるマスクパターンは、ステップＳ２〜Ｓ６により生成される縮小ＯＰＣパターン３０を投影レンズ１０の倍率に応じて拡大または等倍することで得られるという関係で、縮小ＯＰＣパターン３０に対応している。但し、フォトマスク１８に形成されるマスクパターンを実際に形成する手順は、どうようなものであってもよい。
【００４３】
（３）露光工程
図６は、露光工程のフローチャートである。
【００４４】
図１に示すように、投影露光装置２に、上記マスクパターン２２を有するフォトマスク１８と、レジスト膜１４が塗布された基板１６を装着する（Ｓ１２）。
【００４５】
次に、開口絞り１２の開口率を調整して、投影レンズ１０の開口数を、第１の開口数（光近接効果補正が基づく開口数）より大きい第２の開口数に設定する（Ｓ１４）。
【００４６】
第２の開口数としては、ＯＰＣパターンを縮小する縮小率ｓ（例えば、０．９２）で第１の開口数（例えば、０．８）を割った開口数（例えば、０．８７）が好ましい（後記「（４）レジストパターン」参照）。
【００４７】
ところで投影レンズ１０は、対物開口数（フォトマスク側の開口数）と像側開口数（レジスト膜側の開口数）を有している。投影レンズ１０の開口数とは、像側開口数のことである。すなわち第１及び第２の開口数は、投影レンズ１０の像側開口数のことである。
【００４８】
尚、投影レンズ１０の倍率は一定なので、対物開口数と像側開口数の比率は一定である。したがって、投影レンズ１０の像側開口数を大きくすると、投影レンズ１０の対物開口数も大きくなる。
【００４９】
パーシャル・コヒーレンス・ファクタσは、有限の大きさを有する光源が生成する照射光の干渉性を表すパラメータである。上述したように、光近接効果補正(ステップＳ４)は、投影レンズ１０の第１の開口数に基づいて行われる。露光に際し投影レンズ１０の開口数が第１の開口数より大きい第２の開口数に設定されると、照射光２０のパーシャル・コヒーレンス・ファクタσは、光近接効果補正に用いられるパーシャル・コヒーレンス・ファクタσ（例えば、約０．５）より小さくなる。
【００５０】
そこで、照明系の絞り６を調整して、照射光２０ａのパーシャル・コヒーレンス・ファクタσ（以下、σと呼ぶ）を光近接効果補正に用いるσに近付ける（Ｓ１６）。好ましくは、照射光２０のσを、光近接効果補正に用いるσに一致させる。
【００５１】
次に、第１のパターン２２を有するフォトマスク１８と、投影レンズ１０を介して、光源４が生成する照射光２０をレジスト膜１４に照射する（Ｓ１８）。
【００５２】
その後、レジスト膜１４を現像する。すると、設計パターン３０をｓ倍（例えば、０．９２倍）にしたパターン（以下、縮小設計パターンと呼ぶ）と略同じ形状のレジストパターンが生成される。尚、ステップＳ１２〜Ｓ１６を実行する順番は、適宜変更してもよい。
【００５３】
―別のマスクパターン―
図７は、縮小設計パターンの転写に用いる別のマスクパターンの生成方法を説明するフローチャートである。図７に示す方法で生成されるマスクパターンを用いても、設計パターン２４を縮小したパターン（縮小設計パターン）をレジスト膜に正確に転写することができる。但し、図７に示す方法を実行するには、図２に示す方法に比べ格段の労力がかかる。
【００５４】
このマスクパターンを生成するには、まず図２のステップ２と同様に、第１のデザインルールに基づいて集積回路の設計パターンを生成する（Ｓ２２）。次に、生成された設計パターンをｓ倍（例えば０．９２倍）に縮小する（Ｓ２４）。
【００５５】
設計パターンの縮小（Ｓ２２〜Ｓ２４）と並行して、光近接効果補正のシミュレーションに用いるパラメータを、露光実験により取得する（Ｓ２６）。
【００５６】
ステップＳ２２〜Ｓ２４により生成されるパターンは、第１のデザインルールの最小寸法をｓ倍（＜１）にした第２のデザインルールに基づいて生成される集積回路の設計パターンと同じである。したがって、ステップＳ２６で取得するパラメータは、この第２のデザインルールに対応する第２のＯＰＣパラメータである。
【００５７】
ＯＰＣパラメータは、シミュレーションに用いられる第１のパラメータと、光近接効果補正のルールを規定する第２のパラメータとを有している。
【００５８】
第１のパラメータは、例えば、投影レンズ１０の開口数ＮＡ、光源４の波長λ、光源４のパーシャル・コヒーレンス・ファクタσ、化学増倍型レジストの酸の拡散距離、投影露光装置２の焦点ズレ、フレア（迷光）量、レジスト膜１４の厚さ、基板１６の表面構造などである。第２のパラメータは、被補正図形の最小間隔、最小幅、切断長、最大移動距離などである。
【００５９】
ステップＳ２６では、テストパターンをレジスト膜１４に転写する露光実験に基づいて、実際に得られるレジストパターンとシミュレーションで得られるレジストパターンが一致するように、第１のパラメータをフィッティングする。ただし、開口数ＮＡ、波長λ、およびパーシャル・コヒーレンス・ファクタσは、既知の値を用いる。或いは、これら既知の値を、フィッティングにより微調整する。
【００６０】
次に、第１のパラメータに基づいて、光近接効果補正のルールを規定する第２のパラメータを作成する（Ｓ２８）。
【００６１】
次に、ステップＳ２６及びＳ２８で得た第２のＯＰＣパラメータに基づいて、ステップＳ２２〜Ｓ２４で生成した縮小設計パターンを、光近接効果補正する（Ｓ３０）。
【００６２】
光近接効果補正されたパターンを、投影レンズ１０の縮小率に応じて拡大する（Ｓ３２）。最後に電子線描画により、拡大されたパターンをマスクパターンとして有するフォトマスクを製作する（Ｓ３４）。
【００６３】
以上の手順により作製されるフォトマスクを用いても、設計パターン２４を縮小した縮小設計パターンと略同じ形状のレジストパターンを生成することができる。露光時の投影レンズの開口数は、ＯＰＣパラメータに含まれる開口数である。しかし、ＯＰＣパラメータを生成するステップＳ２６〜２８では、膨大な露光実験などが実行され、多大な労力が費やされる。
【００６４】
一方、本実施の形態の光近接効果補正（ステップＳ４）は、上述したように、既存のＯＰＣパラメータに基づいて行われる。したがって、本実施の形態によればマスクパターン２２を容易に生成することができる。
【００６５】
（４）レジストパターン
図８（Ａ）〜８（Ｃ）は、図４のVIIIA-VIIIA線に沿った、ＯＰＣパターン２６の透過率３２を説明する図である。以下の説明では説明を簡単にするため、投影レンズ１０は等倍投影レンズとする。
【００６６】
図８（Ａ）に示すように、ＯＰＣパターン２６の透過率３２は、図８（Ｂ）に示す第１の部分透過率３２ａと、図８（Ｃ）に示す第２の部分透過率３２ｂに分解できる。
【００６７】
第１の部分透過率３２ａは、一定のピッチｐで周期的に変化するパターンである。ピッチｐは、例えば第１のデザインルールにおける最小線幅（例えば、ゲート長の最小寸法）の２倍である。一方、第２の部分透過率３２ｂは、図８（Ｃ）に示すように、不規則に変化するパターンである。
【００６８】
ここで、図４に示すＯＰＣパターン２６を縮小せずに、直接マスク化した場合を考える。このマスクに照射光２０を照射すると、第１の部分透過率３２ａの周期性により照射光２０は、マスク化されたＯＰＣパターン２６のVIIIA-VIIIA線に沿って回折される。さらに照射光２０は、第２の部分透過率３２ｂにより散乱される。
【００６９】
第１の部分透過率３２ａに基づく回折光に第２の部分透過率３２ｂに基づく散乱光が重畳されて、マスク化されたＯＰＣパターン２６の透過光(以下、ＯＰＣパターン２６の透過光と呼ぶ)が生成される。
【００７０】
第２の部分透過率３２ｂにより散乱された照射光は、ブロードで微弱である。したがって、ＯＰＣパターン２６の透過光は、第１の部分透過率３２ａによる回折光と略同じものになる。マスク化されたＯＰＣパターン２６は、VIIIA-VIIIA線に垂直な方向についても、同様に回折光を生成する。
【００７１】
図９は、マスク化されたＯＰＣパターン２６の回折光３４ａを説明する図である。フォトマスク１８ａには、ＯＰＣパターン２６（正確には、ＯＰＣパターン２６に対応する遮光膜）が形成されている。投影レンズ１０の開口数は、光近接効果補正（ステップＳ４）に用いられる第１の開口数である。
【００７２】
ＯＰＣパターン２６の回折光３４ａは投影レンズ１０に入射し、その一部が開口絞り１２を通過し投影レンズ１０を透過する。開口絞り１２を通過した回折光３４ａは、レジスト膜（図示せず）上で結像され、ＯＰＣパターン２６の像を生成する。ＯＰＣパターン２６の像は、開口絞り１２を通過する回折光３４ａが多くなるほど鮮明になる。
【００７３】
図１０は、図５に示す縮小ＯＰＣパターン３０の回折光３４を説明する図である。フォトマスク１８ｂには、縮小ＯＰＣパターン３０が形成されている。フォトマスク１８ｂは、図１を参照して説明した本実施の形態のフォトマスク１８に相当する。
【００７４】
投影レンズ１０の開口数は、光近接効果補正（ステップＳ４）に用いられる第１の開口数である。すなわち、図９の投影レンズと図１０の投影レンズの開口数は同じである。
【００７５】
縮小ＯＰＣパターン３０のピッチは、ＯＰＣパターン２６（図９参照）のピッチより狭い。回折光の回折角は、回折格子のピッチに反比例する。したがって、縮小ＯＰＣパターン３０による回折光３４の回折角θは、ＯＰＣパターン２６による回折光３４ａの回折角θａより大きい。
【００７６】
このため図１０に示すように、縮小ＯＰＣパターン３０の回折光３４のうち次数の高い回折光は、開口絞り１２により進路が遮られ投影レンズ１０を透過しない。このため、図１０の投影露光レンズ１０により結像される縮小ＯＰＣパターン３０は不鮮明である。
【００７７】
図１１は、投影レンズ１０の開口数を大きくした場合の回折光３４を説明する図である。図１０と同様にフォトマスク１８ｂには、縮小ＯＰＣパターン３０が形成されている。
【００７８】
図１１の投影レンズ１０は、開口数が大きいぶん高い次数の回折光３４を透過させる。したがって、図１１の投影露レンズ１０により結像される縮小ＯＰＣパターン３０は鮮明である。すなわち投影レンズ１０の開口数を大きくすることで、パターン縮小による結像パターンのボケを防止または抑制することができる。
【００７９】
本実施の形態の露光工程（Ｓ１８）では、レジスト膜１４に照射光２０を照射する時の投影レンズ１０の開口数を、第１の開口数より大きい第２の開口数にする。
【００８０】
したがって本実施の形態によれば、パターン縮小による、縮小ＯＰＣパターン３０の結像パターンのボケを防止または抑制することができる。このため縮小された設計パターンを、その形状を殆ど崩さずにレジスト膜に転写することができる。
【００８１】
尚、レジストパターンは、結像パターンのボケ以外の要因（例えば、フォトマスクの製造誤差や化学増倍レジストの酸の拡散）によってもボケける。しかし、ＯＰＣパターンの縮小率が０．６以上１未満（好ましくは、０．８５以上１未満）であれば、これらの要因によるボケは無視できることがシミュレーションにより確認される。
【００８２】
―レジストパターン形状の定量的解析―
今、投影レンズ１０の第２の開口数ＮＡ２が、式（１）に示すように、ＯＰＣパラメータの第１の開口数ＮＡ１を縮小率ｓ（＜１）で割った値に等しい場合を考える。さらに光源４は、説明のため点光源で近似できる状態を仮定する。
【００８３】
【数１】
0006003068.tif 000002
【００８４】
ｓは１より小さい倍率である。したがって、ＮＡ２はＮＡ１より大きい。
【００８５】
上述したように、投影レンズ１０のレジスト側開口数（すなわち、投影レンズの開口数）とフォトマスク側開口数の比率は一定である。したがって式（１）から、直ちに式（２）が導かれる。
【００８６】
【数２】
0006003068.tif 000003
【００８７】
ｎａ１は、第１の開口数ＮＡ１に対応する投影レンズ１０のフォトマスク側開口数である。ｎａ２は、第２の開口数に対応する投影レンズ１０のフォトマスク側開口数ＮＡ２である。
【００８８】
ここで図１１に示すように縮小ＯＰＣパターン３０により回折され、投影レンズ１０を透過する回折光３４の次数をｎ（＝０、±１、±２・・・）とする。するとｎ次の回折光の回折角θｎは、式（３）及び式（４）を満たす。
【００８９】
【数３】
0006003068.tif 000004
【００９０】
【数４】
0006003068.tif 000005
【００９１】
ここでλ（例えば、１９３ｎｍ）は、照射光２０の波長である。ｐ（例えば、９０ｎｍ）は、ＯＰＣパターン２６のピッチである。式（３）は、回折格子の回折条件から導かれる。式（４）は、開口数の定義から導かれる。
【００９２】
式（４）に、式（２）及び式（３）を代入すると式（５）が得られる。
【００９３】
【数５】
0006003068.tif 000006
【００９４】
式（５）は、第２の開口数ＮＡ２を有する投影レンズ１０を透過する回折光３４の次数ｎを示している。
【００９５】
式（６）は、光近接効果補正（Ｓ４）のシミュレーションにおいて、第１の開口数ＮＡ１を有する投影レンズ１０を透過する回折光３４ａ（図９参照）の次数ｎを示している。
【００９６】
【数６】
0006003068.tif 000007
【００９７】
式（５）と式（６）から明らかなように、式（５）と式（６）は等価である。
【００９８】
従って、第２の開口数ＮＡ２（＞ＮＡ１）を有する投影レンズ１０を透過する縮小ＯＰＣパターン３０の回折光３４の最高次数と、第１の開口数ＮＡ１を有する投影レンズ１０を透過するＯＰＣパターン２６の回折光３４ａの最高次数は同じである。
【００９９】
このため式（１）が満たされれば、縮小ＯＰＣパターン３０の結像パターンは、ＯＰＣパターン２６の結像パターンと同程度に鮮明になる。
【０１００】
この結論を、解析的に導くことは可能である。しかし、全てのＯＰＣパターンについて説明しようとすると、数式が複雑になる。そこで、ＯＰＣパターン２６が、図８（Ｂ）に示すように、一方向に周期的に変化する場合について説明する。この場合、設計パターンは、一定のピッチで繰り返されるパターンを有している。
【０１０１】
式（７）は、ＯＰＣパターン２６（図９参照）が生成する結像パターンの光強度分布Ｉａ（ｘ）である（飯塚啓吾、光工学、pｐ.101-120、共立出版株式会社）。ｘは、レジスト膜上の位置座標である。
【０１０２】
【数７】
0006003068.tif 000008
【０１０３】
ここで、ｎは回折光の次数である。Ｎｍａｘは、投影レンズ１０を透過する回折光３４ａの最高次数である。*は、複素共役を表す。ｄｎは、ｎ次の回折光３４ａの電界強度である。ｄｎは、ＯＰＣパターン２６のフーリエ係数（正確には、ＯＰＣパターン２６の透過率のフーリエ係数）に比例する。フーリエ係数は、フーリエ積分により得られる。
【０１０４】
式（８）は、縮小ＯＰＣパターン３０（図１０及び１１参照）が生成する結像パターンの光強度分布Ｉ（ｘ）である。
【０１０５】
【数８】
0006003068.tif 000009
【０１０６】
ｄｎは、ｎ次の回折光３４の電界強度であり、縮小ＯＰＣパターン３０のフーリエ係数（正確には、縮小ＯＰＣパターン３０の透過率のフーリエ係数）に比例する。
【０１０７】
図１２Ａは、投影レンズ１０が第１の開口数を有する場合のＯＰＣパターン２６のＩａ（ｘ）の一例である。横軸は、座標ｘである（下記図１２Ｂ〜図１３Ｂにおいても、同様）。縦軸は、光強度分布である（図１２Ｂ〜図１３Ｂにおいても、同様）。
【０１０８】
ここでＯＰＣパターン２６は、図９に示すように、投影レンズ１０を透過する多数の回折光３４ａを生成する。このためＩａ（ｘ）は、図１２Ａに示すように、ＯＰＣパターン２６に類似した鮮明な像になる。但し、全ての回折光が投影レンズ１０を透過する訳はないので、Ｉａ（ｘ）はＯＰＣパターン２６よりある程度不鮮明になる。
【０１０９】
図１２Ｂは、投影レンズ１０が第１の開口数ＮＡ１を有する場合（図１０参照）の縮小ＯＰＣパターン３０のＩ（ｘ）の一例である。
【０１１０】
縮小ＯＰＣパターン３０のピッチは、ＯＰＣパターン２６のピッチｐのｓ倍（＜１）である。したがって、回折光３４の回折角θは大きくなる。このため、投影レンズ１０の開口数が第１の開口数ＮＡ１のままだと、投影レンズ１０を透過する回折光の最高次数Ｎｍａｘが減少する。このためＩ（ｘ）は、図１２Ｂに示すように不鮮明になる。
【０１１１】
図１２Ａおよび図１２Ｂには、レジスト膜１４の感光レベル３８が示されている。照射光の強度が感光レベル３８を超えると、レジスト膜は感光され現像液により除去されるようになる。図１２Ａおよび図１２Ｂには、現像液により除去されるレジスト膜の領域（以下、現像領域と呼ぶ）４０ａ,４０ｂも示されている。
【０１１２】
上述したように、開口絞り１２の開口数を第１の開口数ＮＡ１に保ったままだと、縮小ＯＰＣパターン３０のＩ（ｘ）が不鮮明になる。すると図１２Ｂに示すように、Ｉ（ｘ）により感光され除去される現像領域４０ｂは、ＯＰＣパターン２６に対応するＩａ（ｘ）の現像領域４０ａ（図１２Ａ参照）をｓ倍（＜１）にした領域４０ｃより狭くなる。
【０１１３】
すなわち、投影レンズ１０の開口数を第１の開口数ＮＡ１に保ったまま、縮小ＯＰＣパターン３０（図１０参照）をレジスト膜１４に結像しても、設計パターン（図３参照）を縮小したレジストパターンは生成されない。
【０１１４】
図１３Ａは、図１２Ａと同様、投影レンズ１０が第１の開口数ＮＡ１を有する場合(図９参照)のＩａ（ｘ）の一例である。図１３Ｂは、投影レンズ１０が第２の開口数ＮＡ２を有する場合（図１０参照）の縮小ＯＰＣパターン３０のＩ（ｘ）の一例である。
【０１１５】
マスクパターンのフーリエ積分は、マスクパターンの透過部分（透過率が１の部分）と非透過部分（透過率が０の部分）の比が一定であれば、その周期（ピッチ）によらず一定である。例えば、透過部分と非透過部分の比が１：１であれば、０次のフーリエ係数は常に０．５であり、±１次のフーリエ係数は常に１／πである。
【０１１６】
パターンを縮小しても透過部分と非透過部分の比は変わらないので、ＯＰＣパターン２６の結像パターンＩａ（ｘ）中のｄｎと、縮小ＯＰＣパターン３０の結像パターンＩ（ｘ）中のｄｎは等しい。
【０１１７】
さらに式（５）及び式（６）が示すように、第１の開口数ＮＡ１を有する投影レンズ１０を透過する回折光の最高次数Ｎｍａｘと、第２の開口数ＮＡ２（＝ＮＡ１／ｓ）を有する投影レンズ１０を透過する回折光の最高次数Ｎｍａｘは等しい。
【０１１８】
したがって、投影レンズ１０が第２の開口数ＮＡ２を有する場合のＩ（ｘ）の振幅４２ｂと、投影レンズ１０が第１の開口数ＮＡ１を有する場合のＩａ（ｘ）の振幅４２ａは等しい（図１３Ａ及び図１３Ｂ参照）。すなわち、縮小ＯＰＣパターン３０の結像パターンＩ（ｘ）は、ＯＰＣパターン２６の結像パターンＩａ（ｘ）と同程度に鮮明になる。
【０１１９】
これにより、縮小ＯＰＣパターン３０に対応する現像領域４０ｄ（図１３Ｂ参照）は、ＯＰＣパターン２６の現像領域４０ａ（図１３Ａ参照）をｓ倍（＜１）にした領域４０ｃ（図１３Ｂ参照）に一致する。すなわち、パターン形状を崩さずに、集積回路の縮小された設計パターンをレジスト膜１４に転写することができる。
【０１２０】
以上の説明は、光源４は点光源である。しかし、光源４が有限の大きさを有する場合でも、縮小ＯＰＣパターン３０をレジスト膜に投影する際（すなわち、露光工程Ｓ１８）の照射光２０のσに基づいて光近接効果補正が行われるならば、略同じ結論が得られる。これは、シミュレーションで確認できる。
【０１２１】
以上の実施の形態に関し、更に以下の付記を開示する。
【０１２２】
（付記１）
第１のパターンを有するフォトマスクを形成する工程と、調整可能な開口数を有する投影レンズと前記フォトマスクとを介して、レジスト膜に照射光を照射する工程を有し、
前記フォトマスクを形成する工程は、集積回路の設計パターンを前記投影レンズの第１の開口数に基づいて光近接効果補正し更に縮小して第２のパターンを生成する工程と、前記第２のパターンに対応するマスクパターンを前記フォトマスクに形成する工程とを有し、
前記レジスト膜に前記照射光を照射する時の前記投影レンズの開口数は、前記第１の開口数より大きい第２の開口数である
露光方法。      
【０１２３】
（付記２）
付記１に記載の露光方法において、
前記投影レンズが縮小投影レンズの場合、前記第１のパターンは、前記第２のパターンを前記投影レンズの倍率に応じて拡大したマスクパターンであり、
前記投影レンズが等倍投影レンズの場合、前記第１のパターンは、前記第２のパターンと等倍のマスクパターンであることを
特徴とする露光方法。
【０１２４】
（付記３）
付記１又は２に記載の露光方法において、
前記投影レンズの第２の開口数は、光近接効果補正された前記設計パターンを縮小する倍率で前記第１の開口数を割った開口数であることを
特徴とする露光方法。
【０１２５】
（付記４）
付記１乃至３のいずれか１項に記載の露光方法において、
光近接効果補正された前記設計パターンを縮小する倍率は、１.０未満０．６以上であることを
特徴とする露光方法。  
【０１２６】
（付記５）
付記１乃至４のいずれか１項に記載の露光方法において、
前記近接効果補正は、前記照射光を照射する時のパーシャル・コヒーレンス・ファクタに基づいて行われることを
特徴とする露光方法。  
【０１２７】
（付記６）
付記１乃至５のいずれか１項に記載の露光方法において、
前記設計パターンは、一定のピッチで繰り返されるパターンを含むことを
特徴とする露光方法。
【符号の説明】
【０１２８】
２・・・投影露光装置
４・・・光源
１０・・・投影レンズ
１２・・・開口絞り
１４・・・レジスト膜
１６・・・基板
１８・・・フォトマスク
２０・・・照射光
２２・・・第１のパターン
２４・・・設計パターン
２６・・・ＯＰＣパターン
３０・・・縮小ＯＰＣパターン（第２のパターン）
【図１】
0006003068.tif 000010
【図２】
0006003068.tif 000011
【図６】
0006003068.tif 000012
【図７】
0006003068.tif 000013
【図８】
0006003068.tif 000014
【図９】
0006003068.tif 000015
【図１０】
0006003068.tif 000016
【図１１】
0006003068.tif 000017
【図１２Ａ】
0006003068.tif 000018
【図１２Ｂ】
0006003068.tif 000019
【図１３Ａ】
0006003068.tif 000020
【図１３Ｂ】
0006003068.tif 000021
【図３】
0006003068.tif 000022
【図４】
0006003068.tif 000023
【図５】
0006003068.tif 000024