(57)【要約】【課題】  複数種類のパターンが混在するマスクに対して光源形状を最適に設定し、各パターンを有効に解像する。【解決手段】  半導体装置製造のための露光プロセスで、投影露光装置を用いて、２種類以上の異なるパターンが配された１枚のマスク上にあるパターンを基板上に塗布した感光性材料に転写する際に、照明光学系の照明形状を点光源の集合として設計する照明形状の設計方法であって、光源位置に対する要求が最も厳しい第１のパターンが必要焦点深度と必要露光量マージンをもって形成されるために必要な光学像を得られる点光源の集合１６を先に選択した後、第１のパターンに対するマージンを保持できる範囲内で、第１のパターン以外の第２，第３…のパターンが必要焦点深度と必要露光量マージンをもって形成されるために必要な光学像を得られる点光源の集合１７を付加する。【選択図】      図５
2007080947.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置製造のための露光プロセスで、投影露光装置を用いて、２種類以上の異なるパターンが配された１枚のマスク上にあるパターンを基板上に塗布した感光性材料に転写する際に、照明光学系の照明形状を点光源の集合として設計する照明形状の設計方法であって、
光源位置に対する要求が最も厳しい第１のパターンが必要焦点深度と必要露光量マージンをもって形成されるために必要な光学像を得られる点光源の集合を先に選択した後、第１のパターンに対するマージンを保持できる範囲内で、第１のパターン以外の第２，第３…のパターンが必要焦点深度と必要露光量マージンをもって形成されるために必要な光学像を得られる点光源の集合を付加することを特徴とする照明形状の設計方法。
【請求項２】
半導体装置製造のための露光プロセスで、投影露光装置を用いて、２種類以上の異なるパターンが配された１枚のマスク上にあるパターンを基板上に塗布した感光性材料に転写する際に、照明光学系の照明形状を点光源の集合として設計する照明形状の設計方法であって、
前記照明光学系の照明可能領域を分割し、その最小単位である１つの微小光源による各パターンへの形成に寄与する効果を評価し、照明可能領域の全ての微小光源に関して評価量をマッピングした後に、評価量の大きい順に微小光源を選択して最終的な照明形状を設定することを特徴とする照明形状の設計方法。
【請求項３】
有効な照明領域が小さいパターンに対して評価量に重み付けすることを特徴とする請求項２記載の照明形状の設計方法。
【請求項４】
半導体装置製造のための露光プロセスで、投影露光装置を用いて、２種類以上の異なるパターンが配された１枚のマスク上にあるパターンを基板上に塗布した感光性材料に転写する際に、コンピュータ制御により照明光学系の照明形状を点光源の集合として設計するためのプログラムであって、
光源位置に対する要求が最も厳しい第１のパターンが必要焦点深度と必要露光量マージンをもって形成されるために必要な光学像を得られる点光源の集合を先に選択する手順と、
第１のパターンに対するマージンを保持できる範囲内で、第１のパターン以外の第２，第３…のパターンが必要焦点深度と必要露光量マージンをもって形成されるために必要な光学像を得られる点光源の集合を付加する手順と、
をコンピュータ制御によって実行させるためのコンピュータ読み取り可能な照明形状設計プログラム。
【請求項５】
半導体装置製造のための露光プロセスで、投影露光装置を用いて、２種類以上の異なるパターンが配された１枚のマスク上にあるパターンを基板上に塗布した感光性材料に転写する際に、コンピュータ制御により照明光学系の照明形状を点光源の集合として設計するためのプログラムであって、
前記照明光学系の照明可能領域を分割し、その最小単位である１つの微小光源による各パターンへの形成に寄与する効果を評価する手順と、
前記照明可能領域の全ての微小光源に関して評価量をマッピングする手順と、
前記マッピングされた評価量の大きい順に微小光源を選択して最終的な照明形状を設定する手順と、
をコンピュータ制御によって実行させるためのコンピュータ読み取り可能な照明形状設計プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造のリソグラフィプロセスに係わり、特に照明光学系の照明形状を最適に設計するための照明形状の設計方法、更にはこの設計方法をコンピュータにより実行させるための設計プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造に用いられる投影露光装置において、所望パターンに対し、二次光源上の各点光源が形成する像のコントラストや強度を基に、必要なＤＯＦと露光量マージンを保持できる点光源を選択し、所望パターンに対する照明形状を設計する手法がある（ＮＩＬＳ：Normalised Image Log Slope）。
【０００３】
単一のパターンであれば照明形状は一意に決定されるので問題とならないが、コストを考慮して複数種類のパターンが混在したマスクを用意してレジストパターン形成を行う必要があるとき、各パターンに有効な光源形状は一般にそれぞれ異なっている。特にｌｏｗ−ｋ１のリソグラフィプロセスが必要な場合は、孤立パターンと周期パターンのそれぞれに適した照明が重ならないことが多い。
【０００４】
両者を解像するためにＡＮＤをとろうとすると点光源の共通部分がないので、照明設計できない。また、ＯＲで全ての範囲を含めると、一方のパターンに適した照明が他方に対して副作用として働き、結局両者共に解像できないことになる。
【０００５】
また、照明絞りの形状を最適化するため、有効光源を多数の微細な領域に分割して、光強度分布のベストフォーカス及びデフォーカスのそれぞれで像強度で規格化された像強度勾配を指標とする方法もある（例えば、特許文献１参照）。さらに、有効光源をメッシュに分割して、メッシュ毎に半導体基板上の格子点の光強度を計算し、光強度の分散度に基づいて照明絞りの形状を最適化する方法もある（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００４−１２８１０８号公報
【特許文献２】特開２００４−  ７９７１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように従来、複数種類のパターンが混在するマスクを用いて基板上にパターンを露光する際には、各々のパターンに有効な光源形状が異なるために、各パターンを有効に解像できない問題があった。
【０００７】
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、複数種類のパターンが混在するマスクに対して光源形状を最適に設定し、各パターンを有効に解像することのできる照明形状の設計方法及び設計プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明は、次のような構成を採用している。
【０００９】
即ち、本発明の一態様は、半導体装置製造のための露光プロセスで、投影露光装置を用いて、２種類以上の異なるパターンが配された１枚のマスク上にあるパターンを基板上に塗布した感光性材料に転写する際に、照明光学系の照明形状を点光源の集合として設計する照明形状の設計方法であって、光源位置に対する要求が最も厳しい第１のパターンが必要焦点深度と必要露光量マージンをもって形成されるために必要な光学像を得られる点光源の集合を先に選択した後、第１のパターンに対するマージンを保持できる範囲内で、第１のパターン以外の第２，第３…のパターンが必要焦点深度と必要露光量マージンをもって形成されるために必要な光学像を得られる点光源の集合を付加することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の別の一態様は、半導体装置製造のための露光プロセスで、投影露光装置を用いて、２種類以上の異なるパターンが配された１枚のマスク上にあるパターンを基板上に塗布した感光性材料に転写する際に、照明光学系の照明形状を点光源の集合として設計する照明形状の設計方法であって、前記照明光学系の照明可能領域を分割し、その最小単位である１つの微小光源による各パターンへの形成に寄与する効果を評価し、照明可能領域の全ての微小光源に関して評価量をマッピングした後に、評価量の大きい順に微小光源を選択して最終的な照明形状を設定することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の別の一態様は、半導体装置製造のための露光プロセスで、投影露光装置を用いて、２種類以上の異なるパターンが配された１枚のマスク上にあるパターンを基板上に塗布した感光性材料に転写する際に、コンピュータ制御により照明光学系の照明形状を点光源の集合として設計するためのコンピュータ読み取り可能な照明形状設計プログラムであって、光源位置に対する要求が最も厳しい第１のパターンが必要焦点深度と必要露光量マージンをもって形成されるために必要な光学像を得られる点光源の集合を先に選択する手順と、第１のパターンに対するマージンを保持できる範囲内で、第１のパターン以外の第２，第３…のパターンが必要焦点深度と必要露光量マージンをもって形成されるために必要な光学像を得られる点光源の集合を付加する手順と、をコンピュータ制御によって実行させることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の別の一態様は、半導体装置製造のための露光プロセスで、投影露光装置を用いて、２種類以上の異なるパターンが配された１枚のマスク上にあるパターンを基板上に塗布した感光性材料に転写する際に、コンピュータ制御により照明光学系の照明形状を点光源の集合として設計するためのコンピュータ読み取り可能な照明形状設計プログラムであって、前記照明光学系の照明可能領域を分割し、その最小単位である１つの微小光源による各パターンへの形成に寄与する効果を評価する手順と、前記照明可能領域の全ての微小光源に関して評価量をマッピングする手順と、前記マッピングされた評価量の大きい順に微小光源を選択して最終的な照明形状を設定する手順と、をコンピュータ制御によって実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、各パターンに対して有効な照明形状を単にＡＮＤやＯＲするのではなく、解像に寄与する点光源が少ないパターンに対する照明から優先的に選択することにより、複数種類のパターンが混在するマスクに対して光源形状を最適に設定することができ、これにより各パターンを有効に解像することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の詳細を図示の実施形態によって説明する。
【００１５】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に用いた投影露光装置の一例を示す概略構成図である。
【００１６】
図中の１１１は光源、１１２は照明レンズ系、１１３はフライアレイレンズ、１１４は絞り（二次光源面）、１１５は第１のレンズ、１１６は第２のレンズ、１１７は第３のレンズ、１１８は補正フィルタ付き絞りであり、これら１１１〜１１８から照明光学系１１０が構成されている。また、図中の１２１はマスク、１２２は投影レンズ、１２３は絞り（瞳面）、１２４はウェハ（基板）である。
【００１７】
本実施形態では、照明光学系１１０の絞り１１４のところに照明形状絞りをセットするが、これが光源形状を規定する二次光源面となる。また、投影露光装置における解像度Ｒは、
Ｒ＝ｋ１×λ／ＮＡ
で定義される。ここで、ｋ１はプロセス係数、λは露光波長、ＮＡは開口率をそれぞれ示している。
【００１８】
解像度に関するプロセス係数ｋ１が光学限界に近い場合、ライン＆スペース（Ｌ／Ｓ）パターンと孤立のラインパターン（孤立パターン）のレジストパターンを１枚のマスクを用いて同時に露光するとき、それぞれのパターンについて、所望のＤＯＦと露光量マージンを保持しつつ、照明面積が最大になるように得た照明形状は、図２（ａ）（ｂ）のようになる。（ａ）はＬ／Ｓパターン（第１のパターン）、（ｂ）は孤立パターン（第２のパターン）の場合である。なお、図中の１１はパターン解像に有効な光源、１２はパターン解像に有効ではないが、露光量を大きくするために有効な光源、１３はパターン解像に悪影響のある光源を示している。
【００１９】
この際、点光源の採用の仕方は像コントラストや像強度の大きさ順などで決定する。必ずしもこの方法に限らず、他の方法でもよい。
【００２０】
両者のＡＮＤ，ＯＲを取ったものが、図３（ａ）（ｂ）となる。（ａ）のＡＮＤをとったものは両者の共通範囲がなく適切な照明が得られない。（ｂ）のＯＲをとったものは、孤立パターン，Ｌ／Ｓパターンそれぞれについて必要なマージンを取り得る限界の照明を選択しているため、互いの照明はそのマージンを減少させる作用を生じる。従って、孤立パターン，Ｌ／Ｓパターン共に必要なマージンを保持したまま解像することはできない。
【００２１】
ここで、解像に積極的に寄与する照明を比較してみると、Ｌ／Ｓパターンの方が周期性から決定される光源位置の範囲が限定されていることが分かる。そこで本実施形態では、図４に示すフローチャートのように、Ｌ／Ｓパターンに必要な光源を第１に採用する。そして、Ｌ／Ｓパターンが必要なマージンを持って解像できる範囲で他の点光源を採用していくが、このときに孤立パターンに適した照明を優先的に選択する。
【００２２】
具体的には、まず図５（ａ）に示すように、光源位置に対する要求が厳しいＬ／Ｓパターンが必要焦点深度と必要露光量マージンを持って形成されるために必要な光学像を得られる点光源の集合１６を先に選択する（ステップＳ１）。次いで、図５（ｂ）に示すように、Ｌ／Ｓパターンに対するマージンを保持できる範囲内で、孤立パターンが必要焦点深度と必要露光量マージンをもって形成されるために必要な光学像を得られる点光源の集合１７を付加する（ステップＳ２）。また、パターンの解像に余裕があれば、図５（ｃ）に示すように、露光量を大きくするために光源形状を大きくする（ステップＳ３）。
【００２３】
上記のようにして設定した光源形状は、照明形状絞りとして図１の投影露光装置の二次光源面１１４にセットする。また、上記の点光源の選択及び光源形状の拡大は、照明絞りの形状をカットアンドトライで調整し、実際にパターンを露光した結果に基づいて決定すればよい。さらに、実際にパターンを露光するのではなく、コンピュータを用いたシミュレーションによって決定するようにしても良い。
【００２４】
このように本実施形態によれば、光源位置に対する要求が厳しいＬ／Ｓパターンが必要焦点深度と必要露光量マージンをもって形成されるために必要な光学像を得られる点光源の集合１６を先に選択した後、Ｌ／Ｓパターンに対するマージンを保持できる範囲内で、孤立パターンが必要焦点深度と必要露光量マージンをもって形成されるために必要な光学像を得られる点光源の集合１７を付加することにより、Ｌ／Ｓパターン及び孤立パターンの両方を有効に解像することができる。
【００２５】
（第２の実施形態）
ｋ１が光学限界に近い場合、Ｌ／Ｓパターンと孤立のラインパターン（孤立パターン）のレジストパターンを１枚のマスクを用いて同時に露光するとき、それぞれのパターンについて、所望のＤＯＦと露光量マージンを保持しつつ、照明面積が最大になるように得た照明形状の別の例は、図６（ａ）（ｂ）のようになる。（ａ）はＬ／Ｓパターン、（ｂ）は孤立パターンの場合である。なお、図中の２１はパターン解像に有効な光源、２２はパターン解像に有効ではないが、露光量を大きくするために有効な光源、２３はパターン解像に悪影響のある光源を示している。
【００２６】
この際、点光源の採用の仕方は像コントラストや像強度の大きさ順などで決定する。必ずしもこの方法に限らず、他の方法でもよい。
【００２７】
両者のＡＮＤ，ＯＲを取ったものが、図７（ａ）（ｂ）となる。（ａ）のＡＮＤをとったものは両者の共通範囲はあるものの、Ｌ／Ｓパターンの解像に必要な範囲が含まれず、Ｌ／Ｓパターンの解像ができない。（ｂ）のＯＲをとったものは、孤立パターン，Ｌ／Ｓパターンそれぞれについて必要なマージンを取り得る限界の照明を選択しているため、互いの照明はそのマージンを減少させる作用を生じる。
【００２８】
具体的には、図７（ｂ）に示した点線の円２４が図６（ａ）の露光量を稼ぐために選択した最低マージンを満足する光源領域を示しているが、ＯＲで選択した光軸を中心とした光源領域（中央の実線の円）２５がそれ以上の面積を持っているため、Ｌ／Ｓパターンは必要なマージンで解像することはできない。同様に、孤立パターンに対して必要マージンを満足する最大の光源の他に、Ｌ／Ｓ用の照明が光源端部に存在するため、孤立パターンも必要マージンで解像することはできない。
【００２９】
ここで、解像に積極的に寄与する照明を比較してみると、Ｌ／Ｓパターンの方が周期性から決定される光源位置の範囲が限定されていることが分かる。そこで、図８に示すようにＬ／Ｓパターンに必要な光源を第１に採用し、Ｌ／Ｓパターンが必要なマージンを持って解像できる範囲で他の点光源を採用していくが、このときに孤立パターンに適した照明を優先的に選択する。
【００３０】
具体的には、まず図８（ａ）に示すように、光源位置に対する要求が厳しいＬ／Ｓパターンが必要焦点深度と必要露光量マージンを持って形成されるために必要な光学像を得られる点光源の集合２６を先に選択する。次いで、図８（ｂ）に示すように、Ｌ／Ｓパターンに対するマージンを保持できる範囲内で、孤立パターンが必要焦点深度と必要露光量マージンをもって形成されるために必要な光学像を得られる点光源の集合２７を付加する。また、パターンの解像に余裕があれば、図８（ｃ）に示すように、露光量を大きくするために光源形状を大きくする。
【００３１】
このように本実施形態によれば、先に説明した第１実施形態と同様に、Ｌ／Ｓパターンが必要焦点深度と必要露光量マージンをもって形成されるために必要な光学像を得られる点光源の集合２６を先に選択した後、Ｌ／Ｓパターンに対するマージンを保持できる範囲内で、孤立パターンが必要焦点深度と必要露光量マージンをもって形成されるために必要な光学像を得られる点光源の集合２７を付加している。従って、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００３２】
（第３の実施形態）
ｋ１が光学限界に近い場合、図９に示すようなｘ方向に周期的でｙ方向には孤立的な所望レジストパターンを１枚のマスクで露光するとき、ｘ，ｙ方向それぞれについて、所望のＤＯＦと露光量マージンを保持しつつ、照明面積が最大になるように得た照明形状の別の例は、図１０（ａ）（ｂ）のようになる。（ａ）はｘ方向、（ｂ）はｙ方向の場合である。なお、図中の３１はパターン解像に有効な光源、３２はパターン解像に有効ではないが、露光量を大きくするために有効な光源、３３はパターン解像に悪影響のある光源を示している。
【００３３】
この際、点光源の採用の仕方は像コントラストや像強度の大きさ順などで決定する。必ずしもこの方法に限らず、他の方法でもよい。
【００３４】
両者のＡＮＤ，ＯＲを取ったものが図１１（ａ）（ｂ）となる。（ａ）のＡＮＤをとったものは両者の共通範囲はあるものの、Ｌ／Ｓパターンの解像に必要な範囲が含まれず、Ｌ／Ｓパターンの解像ができない。（ｂ）のＯＲをとったものは、孤立パターン，Ｌ／Ｓパターンそれぞれについて必要なマージンを取り得る限界の照明を選択しているため、互いの照明はそのマージンを減少させる作用を生じる。
【００３５】
具体的には、図１１（ｂ）に示した点線の円３４が図１０（ａ）の必要最低限のマージンを満足しつつ露光量を最大にするよう選択した光源領域を示しているが、ｙ方向パターンに適した光源形状の範囲３５がそれ以上の面積を持っており、不要照明範囲が拡大しているため、ｘ方向パターンは必要なマージンで解像することはできない。同様に、ｙ方向パターンの必要最低限のマージンを満足しつつ露光量を最大にする光源領域の他に、ｘ方向パターンに適した照明が存在するため、ｙ方向パターンも必要マージンで解像することはできない。
【００３６】
ここで、解像に積極的に寄与する照明を比較してみると、ｘ方向パターンの方が周期性から決定される光源位置の範囲が限定されていることが分かる。そこで、ｘ方向パターンに必要な光源を第１に採用し、ｘ方向パターンが必要なマージンを持って解像できる範囲で他の点光源を採用していくが、このときにｙ方向パターンに適した照明を優先的に選択する。
【００３７】
具体的には、まず図１２（ａ）に示すように、光源位置に対する要求が厳しいｘ方向パターンが必要焦点深度と必要露光量マージンを持って形成されるために必要な光学像を得られる点光源の集合３６を先に選択する。次いで、図１２（ｂ）に示すように、ｘ方向パターンに対するマージンを保持できる範囲内で、ｙ方向パターンが必要焦点深度と必要露光量マージンをもって形成されるために必要な光学像を得られる点光源の集合３７を付加する。また、必要な露光量マージン、ＤＯＦに余裕があれば、図１２（ｃ）に示すように、露光量を大きくするために光源形状を大きくする。即ち、前記図１０（ａ）（ｂ）の光源のうちコントラスト低下しにくい点光源から順に選択、光源形状を決定していく。
【００３８】
このように本実施形態によれば、光源位置に対する要求が厳しいｘ方向パターンが必要焦点深度と必要露光量マージンをもって形成されるために必要な光学像を得られる点光源の集合３６を先に選択した後、ｘ方向パターンに対するマージンを保持できる範囲内で、ｙ方向パターンが必要焦点深度と必要露光量マージンをもって形成されるために必要な光学像を得られる点光源の集合３７を付加することにより、ｘ方向パターン及びｙ方向パターンの両方を有効に解像することができる。
【００３９】
なお、第１〜第３の実施形態共に、同一マスク上に載せる最適照明の形状が異なるパターン、方向はそれぞれ２通りとして説明したが、３通り以上の場合でも同様に、必要不可欠の光源から選択すればよい。さらに、必要不可欠の光源は具体的にはピッチの小さいものから選ぶようにすればよい。
【００４０】
（第４の実施形態）
本実施形態は、先の第１〜第３の実施形態とは異なり、照明可能領域の全ての微小光源に関して評価量をマッピングした後に、評価量の大きい順に微小光源を選択して最終的な照明形状を設定する方法である。図１３に、本実施形態による照明形状の設定のためのフローチャートを示す。
【００４１】
異なる２種類のパターンを同時に露光して被露光基板上の感光性材料へ転写するとき、
取り得る照明領域全てをグリッドに分割し、その最小単位であるところの微小光源を順に１つずつ光らせて、前記のパターンを照射した場合に、それぞれの着目箇所毎に形成される空間像、又はレジスト像を考慮して評価量を求める（ステップＳ１）。
【００４２】
そして、各々の微小光源を点数付けする（ステップＳ２）。この際、評価量の算出の仕方は、着目箇所での像コントラストや像強度の大きさ順などで決定する。また、この他にＮＩＬＳなど、着目箇所に対する寄与を表す評価量であれば、どの量を用いてもよい。
【００４３】
全ての領域にわたって点数付けが終了したとき、光源領域に対する解像性能（感度）のマッピングができる（ステップＳ３）。そして、この点数が高い順に、予め必要なマージンが下回らない範囲で点光源を選択することにより、前記のマスクに適した照明形状を得ることができる（ステップＳ４）。
【００４４】
このように照明形状を設計することで、予め各点光源が作る、着目する全てのパターンに対する像への効果を、点光源に一括して取り込んでいるので、複雑かつ着目箇所が非常に多いマスクを露光する場合でも、確実に必要不可欠かつ無駄のない照明形状を選択することができる。
【００４５】
なお、本実施形態では、取り得る照明領域の範囲で、グリッドに分割した微小光源を１つの単位としたが、これに限定されることなく、例えば、この微小光源はフライアイレンズによって作成される二次光源に一致させてもよい。また、微小光源の評価量は、複数のパターンに対する寄与の割合をパターン毎に重み付けを変えて得られるのが望ましい。さらに、微小光源の評価量を求める際に、少なくとも１つの着目パターンに対する寄与量が予め指定した寄与量に対して不足する場合は、全体の評価量にかかわりなく微小光源を評価の対象外とすればよい。
【００４６】
次に、本実施形態をより具体的に説明する。
【００４７】
ｋ１が光学限界に近い場合、Ｌ／Ｓパターンと孤立のラインパターンのレジストパターンを１枚のマスクを用いて同時に露光するとき、それぞれのパターンについて、所望のＤＯＦと露光量マージンを保持しつつ、照明面積が最大になるように得た照明形状は、前記図２（ａ）（ｂ）のようになる。この際、点光源の採用の仕方は像コントラストや像強度の大きさ順などで決定する。他の方法でもよい。
【００４８】
単純に両者のＡＮＤ，ＯＲを取ったものが、前記図３（ａ）（ｂ）となる。（ａ）のＡＮＤをとったものは両者の共通範囲がなく適切な照明が得られない。（ｂ）のＯＲをとったものは、孤立パターン，Ｌ／Ｓパターンそれぞれについて必要なマージンをとりうる限界の照明を選択しているため、互いの照明はそのマージンを減少させる作用を生じる。従って、孤立パターン，Ｌ／Ｓパターン共に必要なマージンを保持したまま解像することはできない。
【００４９】
ここで、解像に積極的に寄与する照明をみると、Ｌ／Ｓパターンと孤立パターンの両方に共通点はないが、いずれもそれぞれのパターンを解像するに必要な光源であり、両者のうちいずれかのみを選択することは困難である。
【００５０】
本実施形態では、予め各点光源が作る、着目する全てのパターンに対する像への効果を、点光源に一括して取り込んでいるので、複雑かつ着目箇所が非常に多いマスクを露光する場合でも、確実に必要不可欠かつ無駄のない照明形状を選択することができる。
【００５１】
従って、照明領域全てをグリッドに分割し（又はフライアイに従って分割し）、その１つ１つを光らせた点光源で前記のマスクを照射した場合に形成される空間像、又はレジスト像を考慮し、着目するパターン、箇所の寸法やコントラスト、マージンを評価量として、その点光源を点数付けする。
【００５２】
全ての領域にわたって点数付けが終了したとき、図１４（ａ）に示すように、光源領域に対する解像性能（感度）のマッピングができる。なお、図１４中の符号は評価量の高い順に“１”から“７”までとなっている。そして、上記のマッピング図から、マージンが確保できる範囲で、上位の点光源から順に選択（例えば、１から３まで選択）することにより、図１４（ｂ）に示すような最終的な照明形状が得られる。
【００５３】
ここで、必要な孤立パターンがＬ／Ｓパターンに比較して大きい場合、Ｌ／Ｓパターンに対する有効な照明領域の範囲が孤立パターンに対する有効な照明領域の範囲よりも一般的に小さくなる。従って、相対的に有効な照明領域が小さいと予め分かっているパターン（この場合はＬ／Ｓパターン）については、点数付けの際に孤立パターンに対するよりも重み付けを加えて、必ずその領域が採用できるように点数付けを行ってやればよい。また、相対的にマージンが小さいと予め分かっているパターンの解像が必要な場合についても、点数付けの際に重み付けを加えてみてもよい。
【００５４】
このような重み付けした場合のマッピング結果の一例が、図１５（ａ）に示す通りである。なお、図１５中の符号は評価量の高い順に“１”から“７”までとなっている。そして、このマッピング図からマージンが確保できる範囲で、上位の点光源から順に選択することにより、図１５（ｂ）に示すような最終的な照明形状が得られる。この結果は、第１の実施形態に示した図５（ｂ）の結果とほぼ一致している。
【００５５】
このように本実施形態よれば、マッピングの結果で得られた点数が高い順に、点光源を選択することにより、複数のパターン全てに適した照明形状を得ることができ、第１の実施形態と同様の効果が得られる。また、本実施形態では、マッピングの結果に基づき点光源を順次選択することにより、特にマージンのとりやすさに依存しない照明形状が得られる。採用する点光源と採用しない点光源との境界は、上位から順に採用した微小光源の集合による照明の結果得られるマージンが予め設定値より下回らない範囲かどうかを判断して定められる。
【００５６】
（変形例）
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。実施形態では、Ｌ／Ｓパターンと孤立パターンなどの２種類のパターンを有する例について説明したが、３種類以上のパターンを有する場合にも適用することができる。この場合は、光源位置に対する要求が最も厳しい第１のパターンを最初に選択し、次に第１のパターン以外で光源位置に対する要求が厳しい第２，第３…のパターンを選択するようにすればよい。ここで、周期パターンと孤立パターン以外では、第１及び第２のパターンの選択は、次のようにすればよい。例えば、ピッチが異なる場合は、ピッチの小さい方を第１のパターンとし、照明したときの回折光の角度が異なる場合は、回折光の角度が大きい方を第１のパターンとすればよい。
【００５７】
また、投影露光装置の構成は前記図１に何ら限定されるものではなく、本発明は各種の投影露光装置に適用可能である。例えば、光源形状を決めるσ絞りの位置は適宜変更することができる。さらに、反射型の露光装置に適用することも可能である。
【００５８】
また、実施形態において記載した手法は、コンピュータに実行させることのできるプログラムとして、例えば磁気ディスク（フロッピー（登録商標）ディスク，ハードディスク等）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ等）、半導体メモリなどの記録媒体に書き込んで適用したり、通信媒体により伝送して各種装置に適用することも可能である。本発明を実現するコンピュータは、記録媒体に記録されたプログラムを読み込み、このプログラムによって動作が制御されることにより、上述した処理を実行するものであればよい。
【００５９】
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の一実施形態方法に使用した投影露光装置の一例を示す概略構成図。
【図２】第１の実施形態を説明するためのもので、Ｌ／Ｓパターン及び孤立パターンに有効な光源の例を示す図。
【図３】図２（ａ）（ｂ）のＡＮＤ及びＯＲを示す図。
【図４】第１の実施形態に係わる照明形状の設計方法を説明するためのフローチャート。
【図５】第１の実施形態により得られた照明形状を示す図。
【図６】第２の実施形態を説明するためのもので、Ｌ／Ｓパターン及び孤立パターンに有効な光源の例を示す図。
【図７】図６（ａ）（ｂ）のＡＮＤ及びＯＲを示す図。
【図８】第２の実施形態により得られた照明形状を示す図。
【図９】第３の実施形態を説明するためのもので、ｘ方向に周期的でｙ方向に孤立のパターンを示す図。
【図１０】第３の実施形態を説明するためのもので、ｘ方向パターン及びｙ方向パターンに有効な光源の例を示す図。
【図１１】図１０（ａ）（ｂ）のＡＮＤ及びＯＲを示す図。
【図１２】第３の実施形態により得られた照明形状を示す図。
【図１３】第４の実施形態に係わる照明形状の設計方法を説明するためのフローチャート。
【図１４】第４の実施形態を説明するためのもので、微小光源でマッピングした結果及び最終的な照明形状を示す図。
【図１５】第４の実施形態を説明するためのもので、重み付けを加えて微小光源でマッピングした結果及び最終的な照明形状を示す図。
【符号の説明】
【００６１】
１１，２１，３１…パターン解像に有効な光源
１２，２２，３２…露光量を大きくするために有効な光源
１３，２３，３３…パターン解像に悪影響のある光源
１６，２６，３６…最初に選択される点光源の集合
１７，２７，３７…次に選択される点光源の集合
２４，２５，３４，３５…光源領域
１１０…照明光学系
１１１…光源
１１２…照明レンズ系
１１３…フライアレイレンズ
１１４…絞り（二次光源面）
１１５，１１６，１１７…レンズ
１１８…補正フィルタ付き絞り
１２１…マスク
１２２…投影レンズ
１２３…絞り（瞳面）
１２４…ウェハ（基板）
【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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