(57)【要約】【課題】最適化の対象となるパターンのフォーカス変動マージン及び露光量変動マージンを拡大することができる投影露光装置のアパーチャ形状の最適化方法を提供する。【解決手段】投影露光装置の有効光源をアパーチャ絞りによって制限する場合において、有効光源を多数の同一な形状と大きさを持つ微小な領域に分割し、この分割された微小な領域の中央に一個の点光源を置き、各点光源に対しての複数のパターンを対象として前記投影露光装置のフォーカス変動を考慮してウエハ上での規格化像強度勾配を求め、前記投影露光装置の露光量変動とは一次の関数で関連付けられる光強度の規格化像強度勾配を指標として用い、各々のパターンに対して最適化されたアパーチャ形状の共通開口部を選択し、この共通開口部を複数のパターンに対して最適なアパーチャ形状とする。【選択図】　　図１
2004128108.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影露光装置の有効光源をアパーチャ絞りによって制限する場合において、前記有効光源を多数の同一な形状と大きさを持つ微小な領域に分割し、該分割された微小な領域の中央に一個の点光源を置き、各点光源に対しての複数のパターンを対象として前記投影露光装置のフォーカス変動を考慮してウエハ上での規格化像強度勾配を求め、前記投影露光装置の露光量変動とは一次の関数で関連付けられる光強度の規格化像強度勾配を指標として用い、各々のパターンに対して最適化されたアパーチャ形状の共通開口部を選択し、該共通開口部を複数のパターンに対して最適なアパーチャ形状とすることを特徴とする投影露光装置のアパーチャ形状の最適化方法。
【請求項２】
投影露光装置の有効光源をアパーチャ絞りによって制限する場合において、前記有効光源を多数の同一な形状と大きさを持つ微小な領域に分割し、該分割された微小な領域の中央に一個の点光源を置き、前記投影露光装置のフォーカス変動と露光量変動に対して高いマージンを持つ点光源を選び、前記点光源の集合と該点光源の持つ規格化像強度勾配を得た後、有効光源座標上の第一から第四までの各象限において、前記規格化像強度勾配の最大値を持つ点光源から有効光源座標上の最小区間もしくは最小区間の√２倍で点光源の集合上をたどって行ったときに到達不可能である点光源を取り除き、前記有効光源座標上において、原点に最も近い点光源を通る円をアパーチャ開口部の内径とし、最も遠い点光源を通る円をアパーチャ開口部の外径とし、前記有効光源座標上の各象限において前記規格化像強度勾配の最大値を持つ点光源位置を各象限の扇型アパーチャ形状の中心とし、該扇型アパーチャの中心と原点とを結ぶ第一の直線から方位角が正の方向に最も離れた点光源を通る、第一の直線に平行な直線を第二の直線とし、前記扇型アパーチャの中心と原点とを結ぶ第一の直線から方位角が負の方向に最も離れた点光源を通り、第一の直線に平行な直線を第三の直線とし、前記アパーチャ開口部の内径と外径と第二の直線と第三の直線とにより囲まれる領域を各象限のアパーチャ開口部とすることを特徴とする投影露光装置のアパーチャ形状の最適化方法。
【請求項３】
投影露光装置の有効光源をアパーチャ絞りによって制限する場合において、前記有効光源を多数の同一な形状と大きさを持つ微小な領域に分割し、該分割された微小な領域の中央に一個の点光源を置き、前記投影露光装置のフォーカス変動と露光量変動に対して高いマージンを持つ点光源を選び、前記点光源の集合と該点光源の持つ規格化像強度勾配を得た後、有効光源座標上の第一から第四までの各象限において、前記規格化像強度勾配の最大値を持つ点光源から有効光源座標上の最小区間もしくは最小区間の√２倍で点光源の集合上をたどって行ったときに到達不可能である点光源を取り除き、前記規格化像強度勾配が最大値を持つ点光源位置を各象限の円の中心とし、かつ該円の中心点から各象限において最も離れた点光源とを結ぶ線分を半径とした円と、前記投影露光装置の最大σの描く円とで囲まれる領域を各象限のアパーチャ開口部とすることを特徴とする投影露光装置のアパーチャ形状の最適化方法。
【請求項４】
投影露光装置の有効光源をアパーチャ絞りによって制限する場合において、前記有効光源を多数の同一な形状と大きさを持つ微小な領域に分割し、該分割された微小な領域の中央に一個の点光源を置き、前記投影露光装置のフォーカス変動と露光量変動に対して高いマージンを持つ点光源を選び、前記点光源の集合と該点光源の持つ規格化像強度勾配を得た後、有効光源座標上の第一から第四までの各象限において、前記規格化像強度勾配の最大値を持つ点光源から有効光源座標上の最小区間もしくは最小区間の√２倍で点光源の集合上をたどって行ったときに到達不可能である点光源を取り除き、各象限において原点に最も近い点光源を通り中心が原点にある円を扇の内径とし、各象限において原点から最も遠い点光源を通り中心が原点にある円を扇の外径とし、各象限において各点光源と原点とを結ぶ直線のうち、該直線の傾きが最大となる点光源と原点とを結ぶ直線を第一の直線とし、各象限において点光源と原点とを結ぶ直線のうち、該直線の傾きが最小となる点光源と原点とを結ぶ直線を第二の直線とし、前記扇の内径、外径、前記第一の直線、第二の直線とで囲まれる領域を各象限のアパーチャ開口部とすることを特徴とする投影露光装置のアパーチャ形状の最適化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、投影露光装置のアパーチャ形状の最適化方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
下記特許文献１によれば、大開口の投影光学系における結像分布の３次元ベクトル成分を、単純素朴な方法で計算できる投影光学像のシミュレーションを行うために、マスクおよび瞳面を格子状に分割し、これに整合させて、マスク面から発生する光線、および瞳面上に投影される光源の回折像から発生する光線を追跡し、結像面上の電磁界および強度の和を計算するようにしている。
【０００３】
また、下記特許文献２によれば、交換の手間をかけずに種々のパターンに適用できる変形照明用のアパーチャ、露光装置およびパターン形成を実現するために、金属板を重ね合わせて帯形状の中央遮蔽部を構成し、その両端には端遮蔽部を配置する。第１、第２のつまみを回すことにより、中央遮蔽部の幅および端遮蔽部の相互間隔が変化する。これにより、中央遮蔽部と端遮蔽部の間に幅寸法可変のスリットを有する可変式アパーチャが得られ、一つの可変式アパーチャで種々のパターンに適用させるようにしている。
【０００４】
ところで、半導体プロセスのリソグラフィ工程において、光の波長によって決まる理論的解像度よりも微細なパターンを形成するために、いわゆる斜入射照明と呼ばれる照明方法が用いられることがある。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−３７７６９号公報、（第４−７頁、図２，図３）
【特許文献２】
特開平１１−１９５５９２号公報（第３頁、図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ＬＳＩのリソグラフィ工程においては、空間周波数の大きい（繰り返しの周期が小さい）パターンと、空間周波数の小さい（繰り返しの周期が大きい）パターンを一回の露光で同時に形成する必要があることが多い。リソグラフィ工程において、パターンの寸法を変動させる様々な要因があるが、主に露光機のフォーカス変動マージンと露光量変動マージンを用いて、寸法の精度を保証するためのリソグラフィ工程の代表的なマージンとしている。
【０００７】
しかしながら、最適化される対象のパターンの種類は、最小寸法を持つライン・アンド・スペース（Ｌ／Ｓ）の繰り返しパターンに特化されている。すなわち、投影レンズに入ることができる最大の空間周波数を持つパターンの解像特性を上げるためにアパーチャの形状最適化が行われている。
【０００８】
本発明は、上記状況に鑑みて、最適化の対象となるパターンのフォーカス変動マージン及び露光量変動マージンを拡大することができる投影露光装置のアパーチャ形状の最適化方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕投影露光装置のアパーチャ形状の最適化方法において、投影露光装置の有効光源をアパーチャ絞りによって制限する場合において、前記有効光源を多数の同一な形状と大きさを持つ微小な領域に分割し、この分割された微小な領域の中央に一個の点光源を置き、各点光源に対しての複数のパターンを対象として前記投影露光装置のフォーカス変動を考慮してウエハ上での規格化像強度勾配を求め、前記投影露光装置の露光量変動とは一次の関数で関連付けられる光強度の規格化像強度勾配を指標として用い、各々のパターンに対して最適化されたアパーチャ形状の共通開口部を選択し、この共通開口部を複数のパターンに対して最適なアパーチャ形状とすることを特徴とする。
【００１０】
〔２〕投影露光装置のアパーチャ形状の最適化方法において、投影露光装置の有効光源をアパーチャ絞りによって制限する場合において、前記有効光源を多数の同一な形状と大きさを持つ微小な領域に分割し、この分割された微小な領域の中央に一個の点光源を置き、前記投影露光装置のフォーカス変動と露光量変動に対して高いマージンを持つ点光源を選び、前記点光源の集合とこの点光源の持つ規格化像強度勾配を得た後、有効光源座標上の第一から第四までの各象限において、前記規格化像強度勾配の最大値を持つ点光源から有効光源座標上の最小区間もしくは最小区間の√２倍で点光源の集合上をたどって行ったときに到達不可能である点光源を取り除き、前記有効光源座標上において、原点に最も近い点光源を通る円をアパーチャ開口部の内径とし、最も遠い点光源を通る円をアパーチャ開口部の外径とし、前記有効光源座標上の各象限において前記規格化像強度勾配の最大値を持つ点光源位置を各象限の扇型アパーチャ形状の中心とし、この扇型アパーチャの中心と原点とを結ぶ第一の直線から方位角が正の方向に最も離れた点光源を通る、第一の直線に平行な直線を第二の直線とし、前記扇型アパーチャの中心と原点とを結ぶ第一の直線から方位角が負の方向に最も離れた点光源を通り、第一の直線に平行な直線を第三の直線とし、前記アパーチャ開口部の内径と外径と第二の直線と第三の直線とにより囲まれる領域を各象限のアパーチャ開口部とすることを特徴とする。
【００１１】
〔３〕投影露光装置のアパーチャ形状の最適化方法において、投影露光装置の有効光源をアパーチャ絞りによって制限する場合において、前記有効光源を多数の同一な形状と大きさを持つ微小な領域に分割し、この分割された微小な領域の中央に一個の点光源を置き、前記投影露光装置のフォーカス変動と露光量変動に対して高いマージンを持つ点光源を選び、前記点光源の集合とこの点光源の持つ規格化像強度勾配を得た後、有効光源座標上の第一から第四までの各象限において、前記規格化像強度勾配の最大値を持つ点光源から有効光源座標上の最小区間もしくは最小区間の√２倍で点光源の集合上をたどって行ったときに到達不可能である点光源を取り除き、前記規格化像強度勾配が最大値を持つ点光源位置を各象限の円の中心とし、かつこの円の中心点から各象限において最も離れた点光源とを結ぶ線分を半径とした円と、前記投影露光装置の最大σの描く円とで囲まれる領域を各象限のアパーチャ開口部とすることを特徴とする。
【００１２】
〔４〕投影露光装置のアパーチャ形状の最適化方法において、投影露光装置の有効光源をアパーチャ絞りによって制限する場合において、前記有効光源を多数の同一な形状と大きさを持つ微小な領域に分割し、この分割された微小な領域の中央に一個の点光源を置き、前記投影露光装置のフォーカス変動と露光量変動に対して高いマージンを持つ点光源を選び、前記点光源の集合とこの点光源の持つ規格化像強度勾配を得た後、有効光源座標上の第一から第四までの各象限において、前記規格化像強度勾配の最大値を持つ点光源から有効光源座標上の最小区間もしくは最小区間の√２倍で点光源の集合上をたどって行ったときに到達不可能である点光源を取り除き、各象限において原点に最も近い点光源を通り中心が原点にある円を扇の内径とし、各象限において原点から最も遠い点光源を通り中心が原点にある円を扇の外径とし、各象限において各点光源と原点とを結ぶ直線のうち、この直線の傾きが最大となる点光源と原点とを結ぶ直線を第一の直線とし、各象限において点光源と原点とを結ぶ直線のうち、この直線の傾きが最小となる点光源と原点とを結ぶ直線を第二の直線とし、前記扇の内径、外径、前記第一の直線、第二の直線とで囲まれる領域を各象限のアパーチャ開口部とすることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【００１４】
まず、本発明の第１実施例について図を参照しながら説明する。
【００１５】
図１は本発明の第１実施例を示す投影露光装置の模式図であり、図１（ａ−１）は光源部の模式図、図１（ａ−２）は図１（ａ−１）の部分拡大図、図１（ｂ）はその投影露光装置の全体構成を示す模式図である。
【００１６】
これらの図において、１０１は１で規格化された有効光源座標上の半径１の円、１０２は露光装置の最大σ内に配置された点光源、１０３は有効光源座標（ｘ−ｙ座標）、１０４は配置された１個の点光源のイメージ、１０５はレチクルへの入射光、１０６はレチクル、１０７はレチクル上のパターン、１０８はレチクル上のパターンによる回折光、１０９は投影レンズ、１１０はウエハ、１１１はレジストに転写されたパターンのイメージである。
【００１７】
始めに、アパーチャの座標系を有効光源座標１０３であるとして、図１（ａ−１）に示すように、有効光源を網目状の領域に分割し、各領域が一つの点光源１０４であると仮定する。ここで、有効光源とは投影露光装置のコヒーレンスがσの場合、図１のｘ−ｙ座標１０３上において、半径σの円内の領域のことである。この各点光源１０４は有効光源座標１０３の分割された微小領域を十分小さく取れば微小なアパーチャ開口部とみなせる。そして、多数の点光源１０４が集まってできた領域は、全体として一つのアパーチャ開口部とみなすことができる。
【００１８】
本実施例においては、有効光源座標１０３の分割数は、｜ｘ｜＝＜１、｜ｙ｜＝＜１の領域をそれぞれ５０ずつに分割している。図１（ｂ）はパターンの幅とピッチ寸法が変わった場合を示している。
【００１９】
次に、図を参照しながらアパーチャ最適化方法の流れを説明する。
【００２０】
図２は本発明にかかるアパーチャ最適化方法のフローチャートである。
【００２１】
この図において、〔１〕まず、アパーチャ形状の最適化に用いるパターンを指定する（ステップＳ２０１）。本実施例では、一次元方向に繰り返しを持つＬ／Ｓパターンを用い、図３（ａ）に示すウエハ上座標のＸ軸方向に繰り返しピッチＰ１＝０．３２μｍでライン幅ｗ１＝０．１３μｍを持つＬ／Ｓパターン１と、図３（ｂ）に示すウエハ上座標のＸ軸方向に繰り返しピッチＰ２＝１μｍでライン幅ｗ２＝０．１３μｍを持つＬ／Ｓパターン２を指定する。
【００２２】
上記のピッチとラインの幅の異なる二種類のＬ／Ｓパターンを図２のステップＳ２０１において指定すると、本実施例のアパーチャ形状の最適化においては、図３（ａ）に示すパターン１を９０度回転させたＹ軸方向に繰り返しを持つ図３（ｃ）に示すパターン３と、図３（ｂ）に示すパターン２を９０度回転させたＹ軸方向に繰り返しを持つ図３（ｄ）のパターン４も含めた、合計４パターンに対しての最適化を行う。
【００２３】
ただし、図２に示すステップＳ２０６において、パターン３に対してはパターン１、パターン４に対してはパターン２の計算結果を利用してパターン３及びパターン４の計算結果を算出できるため、ステップＳ２０１においてはパターン１及びパターン２を指定するだけでよい。
【００２４】
〔２〕次に、ステップＳ２０２において、アパーチャ形状の最適化を行うに当たり、考慮する投影露光装置のデフォーカス量を指定する。本実施例では、ベストフォーカスと、プロセスに必要なデフォーカス量０．３μｍの２つとする。本実施例においては、考慮するデフォーカス量を２つとしたが、異なるデフォーカス量を３つ以上指定してアパーチャ形状の最適化を行っても良い。また、本実施例においては、パターン１とパターン２で同一のデフォーカス量、すなわちベストフォーカスと、プロセスに必要なデフォーカス量０．３μｍの２つとしているが、それぞれのパターンに対して異なるデフォーカス量を指定してアパーチャ最適化を行っても良い。
【００２５】
〔３〕次に、ステップＳ２０３において、パターンの繰り返し方向がウエハ上座標のＸ軸方向の場合と、Ｙ軸方向の場合について、それぞれ計算を行う。すなわち、パターン１でステップＳ２０３に来たとすると、パターン１の繰り返し方向はウエハ上座標でＸ軸方向であるから、ｘ軸方向において、ステップＳ２０４とステップＳ２０５の計算を行った後、この計算結果を元にステップＳ２０３に戻り、繰り返し方向がウエハ上座標でＹ軸方向であるパターン３に対して、ステップＳ２０４とステップＳ２０５の計算を行う。
【００２６】
〔４〕次に、ステップＳ２０４において、式（１）によって有効光源座標上での各点に配置された光源について、ウエハ上でパターンの目標寸法となる位置（Ｘ，Ｙ）での光振幅強度を求める。これは式（１）のように二次元行列Ａ（Ｘ，Ｙ，ｆ）で表すことができる。
【００２７】
Ａ（Ｘ，Ｙ，ｆ）＝ΣＦ（Ｎ，ｓ）Ｋ（Ｎ，ｓ，ｆ）ｅｘｐ［２π（Ｎ／Ｐ）＋（ｘＮＡ／λ）］Ｘ｝　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（１）
ここで、ＸとＹはウエハ上の座標、ｆは露光装置のデフォーカス量を表しており、Σは有効光源座標上の点（ｘ，ｙ）に位置する点光源ｓ（ｘ，ｙ）について和を取ることを意味する。
【００２８】
Ｆ（Ｎ，ｓ）は、各点光源ｓ（ｘ，ｙ）からレチクルによって回折され、投影レンズに入ることのできる回折次数Ｎを持つフーリエ成分を表す。Ｋ（Ｎ，ｓ，ｆ）はデフォーカス量ｆのときのいわゆる瞳関数であり、Ｐはパターンの繰り返し周期、ＮＡは投影レンズの開口数、λは露光波長である。
【００２９】
式（１）を用いて、デフォーカスがｆのときの各々の点光源によるウエハ上の光強度分布Ｉ（Ｘ，Ｙ，ｆ）は、式（２）のように表される。
【００３０】
Ｉ（Ｘ，Ｙ，ｆ）＝Ａ＊　（Ｘ，Ｙ，ｆ）Ａ（Ｘ，Ｙ，ｆ）　　　…（２）
ここで、Ａ＊　（Ｘ，Ｙ，ｆ）はＡ（Ｘ，Ｙ，ｆ）の複素共役を表す。
【００３１】
〔５〕次に、ステップＳ２０５においては、ウエハ上のパターンのエッジ部での、いわゆる規格化像強度勾配（ＮＩＬＳ）を各点光源について求める。これは、Ｌ／Ｓのラインパターンのエッジ位置を（ｗ１／２，０）とすると、式（３）のようにして求められる。
【００３２】
ＮＩＬＳｓ（ｗ１／２，０，ｆ）＝ｗ１・ｄ［ｌｎ［Ｉ（ｗ１／２，０，ｆ）］］／ｄＸ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（３）
ここで、ＮＩＬＳｓは有効光源座標上の点（ｘ，ｙ）に位置する点光源ｓ（ｘ，ｙ）についてのＮＩＬＳ値であることを表し、ｆはデフォーカス量を表している。また、ｗ１はパターン１のライン幅であり、ｌｎ［］は自然対数を取ることを意味し、ｄ［］／ｄＸはウエハ上座標（Ｘ，Ｙ）において、Ｘについての微分を取ることを表している。
【００３３】
〔６〕次に、ステップＳ２０６において、ステップＳ２０５で求めたパターン繰り返し方向がＸ軸方向であるかＹ軸方向であるかに対するＮＩＬＳ値の平均値を求める。これは各々の点光源に対して行う。図４にステップＳ２０６で計算されたパターン１及びパターン３に対して平均化された各点光源の持つＮＩＬＳを示す。図４（ａ）はｆ＝０すなわちベストフォーカスの時、図４（ｂ）はｆ＝０．３μｍの時の結果である。白色の領域にある点光源が大きなＮＩＬＳを持つことを示している。
【００３４】
〔７〕次に、ステップＳ２０７では有効光源座標上の各点光源に対して、ある閾値ＮＩＬＳｔｈ以上のＮＩＬＳ値を持つ点光源だけを選び出す計算を行う。本実施例においては、閾値ＮＩＬＳｔｈを以下のようにして決定する。ＮＩＬＳと露光量マージンＥＬ（％）は式（４）の一次関数で関連付けられる〔例えば、参考文献「Ｉｎｓｉｄｅ　ＰＲＯＬＩＴＨ」，ｐｐ１４４−１５１，１９９７，リソテックジャパン株式会社（Ｃ．Ａ．Ｍａｃｋ著　松澤　敏晴訳）参照〕。
【００３５】
ＥＬ（％）＝ａ・（ＮＩＬＳ−ｂ）　　　　　　　　　　　　　…（４）
この式から、露光量マージンＥＬを大きくするためには、光強度分布のＮＩＬＳが大きくなくてはならないということが分かる。定数ａとｂはレジストプロセス等によって変わるが、本発明の検証に用いたプロセスにおいては、図５に示すＥＬとＮＩＬＳの関係を一次関数でフィッティングしたグラフの傾きと切片から、近似的にａ＝３．１、ｂ＝−０．３１となる。この値を式（４）に代入すると、６％のＥＬを得るためには、１．６のＮＩＬＳが必要となることが分かる。本実施例に用いたＮＩＬＳｔｈは、すべてのパターンに対して同じ値を用いているが、パターン毎に異なる値を用いてもよい。
【００３６】
上述した閾値ＮＩＬＳｔｈを用いて、ステップＳ２０７において、各点光源に属するＮＩＬＳ値が閾値ＮＩＬＳｔｈ＝１．６以上であるか否かの判定を各点光源について行い、ステップＳ２０８，２０９において、採用、不採用の分類を行うと、ステップＳ２１０において各パターンで各デフォーカス量に対する点光源の集合体が得られる。
【００３７】
図６（ａ）は図４（ａ）、すなわちパターン１及びパターン３に対してベストフォーカスのとき、ステップＳ２１０で計算された出力結果である。図６（ｂ）は同様に図４（ｂ）、すなわちパターン１及びパターン３に対してデフォーカス量が０．３μｍのとき、ステップＳ２１０で計算された出力結果である。白色の部分に１．６以上のＮＩＬＳを持つ点光源が位置している。
【００３８】
〔８〕次に、ステップＳ２１１において、パターン１およびパターン３に対して、図６（ａ）に示すようなベストフォーカスの時と、図６（ｂ）に示すような０．３μｍデフォーカスのそれぞれの場合に対して、閾値ＮＩＬＳｔｈ以上のＮＩＬＳ値を持つ点光源のマップの論理積（論理的ＡＮＤ）を取ることにより、各々のＬ／Ｓパターンに対する点光源のマップとして出力する（ステップＳ２１２）。ここで論理積を取っているのは、ベストフォーカスと０．３μｍデフォーカスのどちらの場合においても、共通に閾値以上のＮＩＬＳ値を持つ点光源を抽出するためである。
【００３９】
図７はステップＳ２１２までの計算を図６（ａ）と図６（ｂ）を用いて行ったときの結果であり、白色の部分が１．６以上のＮＩＬＳを持つ点光源である。
【００４０】
図８は、同様に、パターン２及びパターン４に対してステップＳ２１２までの計算を行った時の出力結果である。
【００４１】
〔９〕次に、ステップＳ２１３においては、ステップＳ２１２で得られたそれぞれの繰り返し周波数を持つパターンに対する点光源のマップの合成を行う。具体的には図７と図８の点光源のマップを用いて論理積（論理的ＡＮＤ）を取ることにより、白色の部分が重なる点を抽出する。ステップＳ２１３において二つの点光源マップ（図７，図８）の論理積を取っているのは、最適化の対象となっているパターン１〜４の全てにおいて、共通して閾値ＮＩＬＳｔｈ以上のＮＩＬＳ値を持つ点光源を選択するためである。
【００４２】
〔１０〕最後に、ステップＳ２１４において、ステップＳ２１３で出力された点光源のマップが必要な点光源数を満たしていて、かつ形状補正が必要でない時には、最適化された点光源のマップすなわち最適化されたアパーチャ形状として出力され計算を終了する。必要な点光源数に達していない時や形状補正が必要な時には、ステップＳ２０１に戻り、ステップＳ２０７においてＮＩＬＳの閾値ＮＩＬＳｔｈを変更して、ステップＳ２１４において条件を満たす結果が得られるまで計算を行う。必要な点光源数としては、コヒーレンスσが０．１５以上であれば良いとする。本実施例において、有効光源座標の半径が１の円内に入る最大の点光源数は２６０１個であるから、ステップＳ２１４において２６０１×０．１５≒３９０（個）の点光源数があれば良いことになる。
【００４３】
このように第１実施例によれば、最適化されたアパーチャ形状は、最適化の対象となるパターンに対して、投影露光装置のデフォーカス変動と露光量変動の両方に対してマージンを大きく取ることができるようなアパーチャ形状となっている。このため、本実施例によって最適化されたアパーチャを用いると、最適化の対象となるパターンのフォーカス変動マージン及び露光量変動マージンを拡大することができる。
【００４４】
次に、本発明の第２実施例について説明する。
【００４５】
上記した第１実施例によって最適化されたアパーチャ形状は、有効光源座標上の閾値ＮＩＬＳｔｈ以上のＮＩＬＳ値を持つ点光源の集合をアパーチャ開口部とみなして形状を決めているため、得られた最適アパーチャ形状には非常に微小な開口部が発生したり、開口部の端部に著しい凹凸が発生し、形状補正を行わなければならない可能性がある。そこで、第２実施例においては、ステップＳ２１４で出力された最適アパーチャ形状に対して形状補正を行うようにしたものである。
【００４６】
図９は本発明の第２実施例のアパーチャの最適化方法としてのアパーチャ形状の補正方法の説明図である。
【００４７】
アパーチャ形状の補正方法として、本実施例においては４点照明型のアパーチャを仮定して第一象限だけを考慮し、第二象限から第四象限のアパーチャ形状は第一象限と同様な方法で決定する。
【００４８】
図９に示すように、最適化アパーチャを形成する点光源の集合の中で、規格化像強度勾配の最大値を持つ点光源位置から有効光源座標上の最小区間もしくは最小区間の√２倍で点光源の集合上をたどって行ったときに到達不可能である点光源を取り除いた後、原点Ｏに最も近い点光源Ｑ３を通る円Ｃ３をアパーチャ開口部の内径とし、最も遠い点光源Ｑ４を通る円Ｃ４をアパーチャ開口部の外径とし、規格化像強度勾配の最大値を持つ点光源位置を各扇形アパーチャの中心Ｐ２とする。
【００４９】
直線ＯＰ２からθが正の方向に最も離れた点光源Ｑ２を通る直線ＯＰ２に平行な直線を直線１１とし、直線ＯＰ２からθが負の方向に最も離れた点光源Ｑ５を通り、直線ＯＰ２に平行な直線を直線１２として引く。そして、円Ｃ３，Ｃ４，直線１１，１２によって囲まれる領域をアパーチャ開口部とする。
【００５０】
図１０は本発明の第２実施例の形状補正手法によって得られた製造が容易な形状を持つ最適アパーチャの形状を示す図である。
【００５１】
このように、第２実施例の結果として最適化されたアパーチャを用いてプロセスマージンを求めた結果を図１１に示す。
【００５２】
従来の方法として、ＮＡ＝０．７３、コヒーレンスσ＝０．８５の投影露光装置に外半径σｏｕｔ＝０．８５、内半径σ＝０．６４を持つ輪帯状のアパーチャを用いたときの結果を比較のために示した。
【００５３】
図１１（ａ）はパターン繰り返しピッチが０．３２μｍで０．１３μｍのライン幅を持つＬ／ＳパターンのいわゆるＥ−Ｄウインドウであり、図１１（ｂ）は繰り返しピッチが１μｍで０．１３μｍのライン幅を持つＬ／Ｓパターンの結果である。横軸はウインドウＤＯＦ（μｍ）〔デフォーカスマージン〕を表し、縦軸は露光裕度（％）〔各デフォーカスにおける露光量マージンＥＬの大きさ〕を表している。
【００５４】
図１１（ａ）に用いたパターンはＮＡ＝０．７３、コヒーレンスσ＝０．８５の投影露光装置の最高解像度付近の寸法とピッチを持つＬ／Ｓであり、図１１（ｂ）に用いたパターンは投影露光装置の最高解像度付近の寸法を持つが、図１１（ａ）とは異なりほぼ孤立とみなせる繰り返しピッチを持つＬ／Ｓパターンである。
【００５５】
このように第２実施例によれば、最適化アパーチャを用いることで、従来型と比較して、投影露光装置の最高解像度付近の寸法とピッチを持つＬ／Ｓと、投影露光装置の最高解像度付近の寸法を持つが、ほぼ孤立とみなせる繰り返しピッチを持つＬ／Ｓの、両方のパターンのＥ−Ｄウインドウを拡大させ、プロセスのマージンを向上させることができる。
【００５６】
次に、本発明の第３実施例として別のアバーチャ形状補正方法について説明する。
【００５７】
本実施例においても、４点照明型のアパーチャを仮定して第一象限だけを考慮し、第二象限から第四象限のアパーチャ形状は第一象限と同様な方法で決定する。
【００５８】
図１２に示すように、最適化アパーチャを形成する点光源の集合の中で、規格化像強度勾配の最大値をもつ点光源位置から有効光源座標上の最小区間もしくは最小区間の√２倍で点光源の集合上をたどって行ったときに到達不可能である点光源を取り除いた後、規格化像強度勾配の最大値をもつ点光源位置を円の中心Ｐ１とし、Ｐ１から最も離れた点光源Ｑ１を結ぶ線分Ｐ１Ｑ１を半径とした円Ｃ２と、露光装置の最大σの描く円Ｃ１とで囲まれる領域をアパーチャ開口部とする。
【００５９】
図１３に示す本実施例の結果として最適化されたアパーチャ形状を用いてプロセスマージンを求めた結果を図１４に示す。従来の方法として、ＮＡ＝０．７３、コヒーレンスσ＝０．８５の投影露光装置に外半径σｏｕｔ＝０．８５、内半径σ＝０．６４を持つ輪帯状のアパーチャを用いたときの結果を比較のために示した。
【００６０】
図１４（ａ）に用いたパターンは繰り返しピッチが０．３２μｍで０．１３μｍのライン幅を持つＬ／ＳパターンのいわゆるＥ−Ｄウインドウであり、図１４（ｂ）は繰り返しピッチが１μｍで０．１３μｍのライン幅を持つＬ／Ｓパターンの結果である。横軸はウインドウＤＯＦ（μｍ）〔デフォーカスマージン〕を表し、縦軸は露光裕度（％）〔各デフォーカスにおける露光量マージンＥＬの大きさ〕を表している。
【００６１】
図１４（ａ）に用いたパターンはＮＡ＝０．７３、コヒーレンスσ＝０．８５の投影露光装置の最高解像度付近の寸法とピッチを持つＬ／Ｓであり、図１４（ｂ）に用いたパターンは投影露光装置の最高解像度付近の寸法を持つが、ほぼ孤立とみなせる繰り返しピッチを持つＬ／Ｓパターンである。
【００６２】
このように第３実施例によれば、最適化アパーチャを用いることで、従来型と比較して、投影露光装置の最高解像度付近の寸法とピッチを持つＬ／Ｓと、投影露光装置の最高解像度付近の寸法を持つが、ほぼ孤立とみなせる繰り返しピッチを持つＬ／Ｓの、両方のパターンのＥ−Ｄウインドウを拡大させ、プロセスのマージンを向上させることができる。
【００６３】
次に、本発明の第４実施例についてとして更に別のアバーチャ形状補正方法について説明する。
【００６４】
本実施例においても同様に４点照明型のアパーチャを仮定して第一象限だけを考慮し、第二象限から第四象限のアパーチャ形状は第一象限と同様な方法で決定する。
【００６５】
図１５に示すように、最適化アパーチャを形成する点光源の集合の中で、規格化像強度勾配の最大値をもつ点光源位置から有効光源座標上の最小区間もしくは最小区間の√２倍で点光源の集合上をたどって行ったときに到達不可能である点光源を取り除いた後、原点Ｏに最も近い点光源Ｑ３を通る円Ｃ３を扇の内径とし、最も遠い点光源Ｑ４を通る円Ｃ４を扇の外径とし、各象限において点光源Ｑと原点Ｏとを結ぶ直線のうち、ｘ軸となす角θが最大となる点光源Ｑ２と原点Ｏとを結ぶ直線ＯＱ２を第一の直線とし、ｘ軸となす角θが最小となる点光源Ｑ５と原点Ｏとを結ぶ直線ＯＱ５を第二の直線とする。そして円Ｃ３、Ｃ４、第一の直線ＯＱ２、第二の直線ＯＱ５によって囲まれる領域をアパーチャ開口部とする。
【００６６】
図１６に示す本実施例の結果として最適化されたアパーチャ形状を用いてプロセスマージンを求めた結果を図１７に示す。従来の方法として、ＮＡ＝０．７３、コヒーレンスσ＝０．８５の投影露光装置に外半径σｏｕｔ＝０．８５、内半径σ＝０．６４を持つ輪帯状のアパーチャを用いたときの結果を比較のために示した。
【００６７】
図１７（ａ）に用いたパターンは繰り返しピッチが０．３２μｍで０．１３μｍのライン幅を持つＬ／ＳパターンのいわゆるＥ−Ｄウインドウであり、図１７（ｂ）は繰り返しピッチが１μｍで０．１３μｍのライン幅を持つＬ／Ｓパターンの結果である。横軸はウインドウＤＯＦ（μｍ）〔デフォーカスマージン〕を表し、縦軸は露光裕度（％）〔各デフォーカスにおける露光量マージンＥＬの大きさ〕を表している。
【００６８】
図１７（ａ）に用いたパターンはＮＡ＝０．７３、コヒーレンスσ＝０．８５の投影露光装置の最高解像度付近の寸法とピッチを持つＬ／Ｓであり、図１７（ｂ）に用いたパターンは投影露光装置の最高解像度付近の寸法を持つが、ほぼ孤立とみなせる繰り返しピッチを持つＬ／Ｓのパターンである。
【００６９】
このように第４実施例によれば、最適化アパーチャを用いることで、従来型と比較して、投影露光装置の最高解像度付近の寸法とピッチを持つＬ／Ｓと、投影露光装置の最高解像度付近の寸法を持つが、ほぼ孤立とみなせる繰り返しピッチを持つＬ／Ｓの、両方のパターンのＥ−Ｄウインドウを拡大させ、プロセスのマージンを向上させることができる。
【００７０】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００７１】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、最適化されたアパーチャを用いることにより、最適化の対象となるパターンのフォーカス変動マージン及び露光量変動マージンを拡大することができる。
【００７２】
また、従来型と比較して、投影露光装置の最高解像度付近の寸法とピッチを持つＬ／Ｓと、投影露光装置の最高解像度付近の寸法を持ち、ほぼ孤立とみなせる繰り返しピッチを持つＬ／Ｓの、両方のパターンのＥ−Ｄウインドウを拡大させ、プロセスのマージンを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す投影露光装置の模式図である。
【図２】本発明にかかるアパーチャ最適化方法のフローチャートである。
【図３】本発明にかかる一次元繰り返しパターンを示す図である。
【図４】本発明にかかるパターン１及びパターン３に対して平均化された各点光源の持つＮＩＬＳを示す図である。
【図５】本発明にかかるＥＬとＮＩＬＳの関係を一次関数でフィッティングした図である。
【図６】本発明にかかる各種の条件で抽出された点光源を示す図である。
【図７】図６に共通する点光源を選んだ場合の点光源を示す図である。
【図８】パターン２とパターン４を対象とした、ＢＦと０．３μｍの共通の点光源を示す図である。
【図９】本発明の第２実施例のアパーチャの最適化方法としてのアパーチャ形状の補正方法の説明図である。
【図１０】本発明の第２実施例の形状補正手法によって得られた製造が容易な形状を持つ最適アパーチャ形状を示す図である。
【図１１】本発明の第２実施例の最適アパーチャを用いた場合の各種パターンのプロセスウインドウを示す図である。
【図１２】本発明の第３実施例のアパーチャの最適化方法としてのアパーチャ形状の補正方法の説明図である。
【図１３】本発明の第３実施例の形状補正手法によって得られた最適アパーチャ形状を示す図である。
【図１４】本発明の第３実施例の最適アパーチャを用いた場合の各種パターンのプロセスウインドウを示す図である。
【図１５】本発明の第４実施例のアパーチャの最適化方法としてのアパーチャ形状の補正方法の説明図である。
【図１６】本発明の第４実施例の形状補正手法によって得られた最適アパーチャ形状を示す図である。
【図１７】本発明の第４実施例の最適アパーチャを用いた場合の各種パターンのプロセスウインドウを示す図である。
【符号の簡単な説明】
１０１　　１で規格化された有効光源座標上の半径１の円
１０２　　露光装置の最大σ内に配置された点光源
１０３　　有効光源座標
１０４　　配置された１個の点光源のイメージ
１０５　　レチクルへの入射光
１０６　　レチクル
１０７　　レチクル上のパターン
１０８　　レチクル上のパターンによる回折光
１０９　　投影レンズ
１１０　　ウエハ
１１１　　レジストに転写されたパターンのイメージ
【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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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