(57)【要約】【課題】デザインルールで許されている全てのパターンに対して適切な露光を行うことができる光源形状を算出すること。【解決手段】本発明の一つの実施形態によれば、半導体装置を作製する際に用いるデザインルールで規定された少なくとも２つのパターンレイアウトに基づいて、第１の光源形状を算出する。第１の光源形状は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に対称な光源形状領域を有している。また、第１の光源形状は、前記少なくとも２つのパターンレイアウトに応じた基板上パターンを形成する際のプロセス裕度が最適化される光源形状である。前記第１の光源形状に点光源を付加した第２の光源形状を算出する。第２の光源形状は、前記半導体装置に形成するパターンレイアウトおよび前記少なくとも２つのパターンレイアウトに応じた基板上パターンを形成する際のプロセス裕度が最適化される光源形状である。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光照明の光源形状として、半導体装置を作製する際に用いるデザインルールで規定された少なくとも２つのパターンレイアウトに基づいて、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に対称な光源形状領域を有するとともに前記少なくとも２つのパターンレイアウトに応じた基板上パターンを形成する際のプロセス裕度が最適化される第１の光源形状を算出する第１の光源形状算出ステップと、
露光照明の光源形状として、前記半導体装置に形成するパターンレイアウトおよび前記少なくとも２つのパターンレイアウトに応じた基板上パターンを形成する際のプロセス裕度が最適化されるよう、前記第１の光源形状に点光源を付加した第２の光源形状を算出する第２の光源形状算出ステップと、
を含むことを特徴とする光源形状算出方法。
【請求項２】
前記第１の光源形状は、光源形状の少なくとも一部に輪帯光源形状または４つ目光源形状を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の光源形状算出方法。
【請求項３】
前記第１の光源形状は、前記第１の光源形状の領域内で連続した均一な光強度分布を有していることを特徴とする請求項１または２に記載の光源形状算出方法。
【請求項４】
前記第２の光源形状を算出する前に、前記第１の光源形状の光強度を、所定量だけ減らすか又は所定の割合で減らすことによって前記第１の光源形状の光強度を補正する補正ステップをさらに含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の光源形状算出方法。
【請求項５】
露光照明の光源形状として、半導体装置を作製する際に用いるデザインルールで規定された少なくとも２つのパターンレイアウトに基づいて、点光源の集合で構成されるとともに前記少なくとも２つのパターンレイアウトに応じた基板上パターンを形成する際のプロセス裕度が最適化される第１の光源形状を算出する第１の光源形状算出ステップと、
前記点光源の分布に応じた領域に輪帯光源形状の領域を設定する領域設定ステップと、
露光照明の光源形状として、前記輪帯光源形状のうち第１の光強度よりも小さな光強度しか有していない領域に前記第１の光強度よりも大きな第２の光強度を設定することによって第２の光源形状を算出する第２の光源形状算出ステップと、
を含むことを特徴とする光源形状算出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、光源形状算出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置を製造する際に行われるプロセスの１つとして、光リソグラフィ工程がある。光リソグラフィ工程では、露光に用いる照明の照明条件（光源形状など）を最適化することは重要である。例えば、照明条件を最適化する方法の１つに、照明の光源形状をシミュレーションによって最適化する技術がある。この方法の一例であるＳＭＯ（Source  Mask  Optimization)では、デザインルールの範囲内の種々のパターンを入力し、入力したパターンのプロセス裕度が最も高くなる光源形状とマスク形状をシミュレーションで算出している。
【０００３】
しかしながら、ＳＭＯを用いた照明条件の最適化方法では、入力したパターンへの光源形状（点光源集合）を最適化しているにすぎない。このため、デザインルールで許されている全てのパターンに対して、光源形状を最適化できていなかった。光源形状は、デザインルールで許されている全てのパターンに対して最適化されることが望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１６７２５３号公報
【特許文献２】特開２００４−２４７７３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の一つの実施形態は、デザインルールで許されている全てのパターンに対して適切な露光を行うことができる光源形状を算出する光源形状算出方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一つの実施形態によれば、光源形状算出方法が、第１の光源形状算出ステップと、第２の光源形状算出ステップと、を含んでいる。第１の光源形状算出ステップでは、露光照明の光源形状として、半導体装置を作製する際に用いるデザインルールで規定された少なくとも２つのパターンレイアウトに基づいて、第１の光源形状を算出する。第１の光源形状は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に対称な光源形状領域を有している。また、第１の光源形状は、前記少なくとも２つのパターンレイアウトに応じた基板上パターンを形成する際のプロセス裕度が最適化される光源形状である。第２の光源形状算出ステップでは、露光照明の光源形状として、前記第１の光源形状に点光源を付加した第２の光源形状を算出する。第２の光源形状は、前記半導体装置に形成するパターンレイアウトおよび前記少なくとも２つのパターンレイアウトに応じた基板上パターンを形成する際のプロセス裕度が最適化される光源形状である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、第１の実施の形態に係る光源形状算出装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、第１の実施の形態に係る光源形状算出処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図３】図３は、許容パターンとしてのコンタクトホールパターンのパターン例を示す図である。
【図４】図４は、光源に設定される光強度を説明するための図である。
【図５】図５は、第１の実施の形態に係る光源形状算出装置によって算出される輪帯光源形状の一例を示す図である。
【図６】図６は、許容パターンとしてのラインアンドスペースパターンのパターン例を示す図である。
【図７】図７は、光源形状算出装置によって算出される４つ目光源形状の一例を示す図である。
【図８】図８は、輪帯光源形状を含んで構成される他の光源形状の一例を示す図である。
【図９】図９は、４つ目光源形状を含んで構成される他の光源形状の一例を示す図である。
【図１０】図１０は、第２の実施の形態に係る光源形状算出装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】図１１は、第２の実施の形態に係る光源形状算出処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、第２の実施の形態に係る光源形状算出装置によって算出される輪帯光源形状の一例を示す図である。
【図１３】図１３は、光源形状算出装置のハードウェア構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に添付図面を参照して、実施の形態に係る光源形状算出方法を詳細に説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。
【０００９】
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係る光源形状算出装置の構成を示すブロック図である。光源形状算出装置１は、リソグラフィ工程の露光装置（露光工程）で用いられる露光照明の光源形状を導出するコンピュータなどである。
【００１０】
本実施の形態の光源形状算出装置１は、デザインルールで許容されている少なくとも２つのパターンレイアウト（許容パターン）で、全方位に対称な第１の光源形状を算出する。その後、光源形状算出装置１は、集積回路において重要なパターンレイアウト（重要パターン）を、許容パターンに追加する。そして、光源形状算出装置１は、第１の光源形状に、重要パターンに応じた新たな点光源を追加し、これにより第２の光源形状を算出する。なお、本実施の形態で説明する光源形状には、光源の位置、形状および光強度が含まれている。
【００１１】
光源形状算出装置１は、入力部１１、パターン選択部１２Ａ、光源形状算出部１３Ａ、光強度補正部１４Ａ、重要パターン付加部１５、点光源追加部１６、出力部１７、許容パターンレイアウト記憶部Ｍ１、重要パターンレイアウト記憶部Ｍ２を備えている。
【００１２】
入力部１１は、デザインルールで許容されている種々の許容パターン、集積回路において重要なパターンレイアウトである重要パターン、露光に関する制約条件などを入力する。入力部１１は、入力した許容パターンを、許容パターンレイアウト記憶部Ｍ１に送り、入力した重要パターンを、重要パターンレイアウト記憶部Ｍ２に送る。また、入力部１１は、入力した制約条件を光源形状算出部１３Ａと点光源追加部１６に送る。
【００１３】
許容パターンレイアウト記憶部Ｍ１は、許容パターンを記憶するメモリなどであり、重要パターンレイアウト記憶部Ｍ２は、重要パターンを記憶するメモリなどである。基板上に転写する許容パターンや重要パターンは、コンタクトホールパターンであってもよいし、ラインアンドスペースパターンであってもよい。
【００１４】
許容パターンがコンタクトホールパターンの場合、許容パターンの中には、デザインルールで許容されている種々のサイズ、種々の配置間隔（スペース）を有したコンタクトホールパターンが含まれている。
【００１５】
また、許容パターンがラインアンドスペースパターンの場合、許容パターンの中には、デザインルールで許容されている種々の幅、種々の配置間隔（スペース）を有したラインパターンが含まれている。
【００１６】
このように、許容パターンには、パターンピッチが大きなパターン（密集パターン）やパターンピッチが小さなパターン（孤立パターン）などがある。換言すると、許容パターンには、パターン密度が疎なパターンレイアウトやパターン密度が密なパターンレイアウトが含まれている。本実施の形態では、少なくとも２種類以上のパターンピッチを有したパターンレイアウトを許容パターンとして用いる。
【００１７】
パターン選択部１２Ａは、許容パターンレイアウト記憶部Ｍ１内の許容パターン内から光源形状の最適化に用いるパターンレイアウトを選択する。パターン選択部１２Ａは、例えば、許容パターンの中から、最大のパターンピッチを有したパターンレイアウト、最小のパターンピッチを有したパターンレイアウト、平均的なパターンピッチを有したパターンレイアウト、最も多く適用されるパターンピッチを有したパターンレイアウトなどを選択する。パターン選択部１２Ａは、選択したパターンレイアウトを、光源形状算出部１３Ａと重要パターン付加部１５に送る。
【００１８】
光源形状算出部１３Ａは、制約条件に基づいて、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に対称な光源形状領域を有した光源形状（例えば、輪帯光源形状や４つ目光源形状など）を算出する。光源形状算出部１３Ａは、パターン選択部１２Ａが選択したパターンレイアウト（許容パターン）に共通のプロセス裕度（パターンを形成する際のプロセス裕度）を最適化するよう、光強度が均一で面内で連続した光源形状を有する輪帯光源形状をシミュレーションによって算出する。換言すると、光源形状算出部１３Ａは、ウエハ上に形成されるパターンの寸法ばらつきが最小となる輪帯光源形状を算出する。光源形状算出部１３Ａは、算出した輪帯光源形状を光強度補正部１４Ａに送る。
【００１９】
光強度補正部１４Ａは、算出された輪帯光源形状の光強度を補正する。例えば、光強度補正部１４Ａは、輪帯光源形状の光強度を１．０から０．５に落とすことによって、輪帯光源形状の光強度を補正する。光強度補正部１４Ａは、光強度を補正した輪帯光源形状を、補正後輪帯光源形状Ｐとして点光源追加部１６に送る。
【００２０】
重要パターン付加部１５は、重要パターンレイアウト記憶部Ｍ２から重要パターンを読み出す。重要パターンは、頻出するパターンレイアウト、回路上重要なパターンレイアウト、ロジック回路よりも小さなパターンが形成される可能性のあるＳＲＡＭのような内蔵メモリパターンなどである。重要パターン付加部１５は、パターン選択部１２Ａから送られてくる許容パターンのパターンレイアウトに重要パターンのパターンレイアウトを付加する。重要パターン付加部１５は、重要パターンを付加した許容パターン（以下、付加後許容パターンという）を点光源追加部１６に送る。
【００２１】
点光源追加部１６は、制約条件と、補正後輪帯光源形状Ｐと、付加後許容パターンと、に基づいて、新たな輪帯光源形状（最適化輪帯光源形状Ｑ）を算出する。点光源追加部１６は、補正後輪帯光源形状Ｐに点光源を付加することによって重要パターンのプロセス裕度を最適化することができる点光源の位置と光強度をシミュレーションによって算出する。点光源追加部１６は、算出した点光源を付加した補正後輪帯光源形状Ｐを、最適化輪帯光源形状Ｑとして出力部１７に送る。出力部１７は、最適化輪帯光源形状Ｑを露光装置などの外部装置などに出力する。
【００２２】
つぎに、光源形状の算出処理手順について説明する。図２は、第１の実施の形態に係る光源形状算出処理の処理手順を示すフローチャートである。光源形状算出装置１の入力部１１へは、許容パターン、重要パターン、露光に関する制約条件などが入力される。
【００２３】
入力部１１は、許容パターンを許容パターンレイアウト記憶部Ｍ１に送り、許容パターンレイアウト記憶部Ｍ１に記憶させる。また、入力部１１は、重要パターンを重要パターンレイアウト記憶部Ｍ２に送り、重要パターンレイアウト記憶部Ｍ２に記憶させる。また、入力部１１は、入力した制約条件を光源形状算出部１３Ａと点光源追加部１６に送る。
【００２４】
パターン選択部１２Ａは、許容パターンレイアウト記憶部Ｍ１内の許容パターン内から光源形状の最適化に用いるパターンレイアウト（インプットパターン）を選択する（ステップＳ１０）。
【００２５】
パターン選択部１２Ａは、例えば、許容パターンの中から、種々（例えば、数〜数十種類）のパターンピッチを有したパターンレイアウトを選択する。パターン選択部１２Ａは、選択したパターンレイアウトを、光源形状算出部１３Ａと重要パターン付加部１５に送る。
【００２６】
ここで、許容パターンについて説明する。ここでは、許容パターンが、コンタクトホールパターンである場合について説明する。図３は、許容パターンとしてのコンタクトホールパターンのパターン例を示す図である。図３では、コンタクトホールパターンのパターンレイアウトを示している。
【００２７】
図３の（ａ）は、パターンピッチが小さなコンタクトホールパターン５１を示し、図３の（ｃ）は、パターンピッチが大きなコンタクトホールパターン５３を示している。また、図３の（ｂ）は、平均的なパターンピッチを有したコンタクトホールパターン５２を示している。
【００２８】
光源形状算出部１３Ａは、露光に関する制約条件を設定する（ステップＳ２０）。露光に関する制約条件は、例えば、露光装置に適用する露光条件、露光装置の特性、マスクルールなどである。露光条件は、ＮＡ（開口数）などである。また、露光装置の特性は、ウエハを載置するステージの上下方向の移動精度などである。また、マスクルールは、マスク寸法の製造限界などである。なお、制約条件の設定は、インプットパターンを選択する前に行ってもよい。
【００２９】
光源形状算出部１３Ａは、制約条件に基づいて、許容パターン内から選択された各パターンレイアウトが全て所定値以上のプロセス裕度となるような、最適な輪帯光源形状をシミュレーションによって算出する（ステップＳ３０）。このとき、光源形状算出部１３Ａは、光強度が均一で面内で連続した形状となるよう、輪帯光源形状を算出する。光源形状算出部１３Ａは、算出した輪帯光源形状を光強度補正部１４Ａに送る。
【００３０】
光強度補正部１４Ａは、算出された輪帯光源形状の光強度を補正する。例えば、光強度補正部１４Ａは、輪帯光源形状の各光強度を所定の割合だけ減らすことによって、輪帯光源形状の光強度を補正する。なお、光強度補正部１４Ａは、輪帯光源形状の各光強度を所定値だけ減らすことによって、輪帯光源形状の光強度を補正してもよい。光強度補正部１４Ａは、光強度を補正した輪帯光源形状を、補正後輪帯光源形状Ｐとして点光源追加部１６に送る。
【００３１】
重要パターン付加部１５は、重要パターンレイアウト記憶部Ｍ２から重要パターンを読み出す。重要パターン付加部１５は、パターン選択部１２Ａから送られてくる許容パターンのパターンレイアウトに重要パターンのパターンレイアウト（デバイスパターン）を付加する（ステップＳ４０）。重要パターン付加部１５は、重要パターンを付加した許容パターン（付加後許容パターン）と、重要パターンを点光源追加部１６に送る。
【００３２】
点光源追加部１６は、制約条件と、重要パターンと、補正後輪帯光源形状Ｐと、付加後許容パターンと、に基づいて、最適化輪帯光源形状Ｑ（最適な照明光源形状）を算出する（ステップＳ５０）。点光源追加部１６は、補正後輪帯光源形状Ｐに点光源を付加することによって重要パターンのプロセス裕度を所定値以上値（最適値）とすることができる点光源の位置と光強度をシミュレーションによって算出する。このとき、補正後輪帯光源形状Ｐの光強度を保ちつつ、光強度を追加する点光源が算出される。
【００３３】
換言すると、何れの位置に何れの光強度を有した点光源を追加すれば、重要パターンのプロセス裕度を最適値とすることができるかが算出される。このように、本実施の形態では、算出された補正後輪帯光源形状Ｐに点光源を付加する形で必要な光強度を強調する。これにより、露光処理で用いられる照明の光源形状が構築される。
【００３４】
点光源追加部１６は、算出した点光源を付加した後の補正後輪帯光源形状Ｐを、最適化輪帯光源形状Ｑとして出力部１７に送る。出力部１７は、最適化輪帯光源形状Ｑを露光装置などの外部装置などに出力する。
【００３５】
ここで、光源形状算出装置１によって算出される輪帯光源形状の一例について説明する。図４は、光源に設定される光強度を説明するための図であり、図５は、第１の実施の形態に係る光源形状算出装置によって算出される輪帯光源形状の一例を示す図である。
【００３６】
光源に設定される光強度は、例えば「０」〜「１．０」の間の何れかの強度に設定される。光強度の「１．０」は、光源に設定できる最大強度であり、光強度の「０」は、光源に設定できる最小強度（光源なし）である。本実施の形態では、説明の便宜上、光強度を図４に示した光強度２０Ａ〜２０Ｅの何れかに設定する場合について説明する。ここでの光強度２０Ａは、「０」〜「０．２」の間の光強度である。また、光強度２０Ｂは、「０．２」〜「０．４」の間の光強度であり、光強度２０Ｃは、「０．４」〜「０．６」の間の光強度である。また、光強度２０Ｄは、「０．６」〜「０．８」の間の光強度であり、光強度２０Ｅは、「０．８」〜「１．０」の間の光強度である。
【００３７】
図５の（ａ）に示すように、光源形状算出部１３Ａは、所定の内径と所定の外径を有した、輪帯光源（Annular）３Ｘとしての輪帯光源形状２２Ｅを算出する。輪帯光源形状２２Ｅは、リング状領域であり、光強度２０Ｅの光強度を有している。また、領域２１は、光源を配置可能な円形領域である。なお、光源形状算出部１３Ａが算出する輪帯光源形状の光強度には、光強度２０Ａ〜２０Ｄが含まれていてもよい。
【００３８】
図５の（ｂ）に示すように、光強度補正部１４Ａは、輪帯光源３Ｙの輪帯光源形状２２Ｃを算出する。具体的には、光強度補正部１４Ａは、輪帯光源形状２２Ｅの光強度を、例えば半分に低減する。これにより、光強度補正部１４Ａは、光強度２０Ｅの半分の光強度である光強度２０Ｃを有した輪帯光源形状２２Ｃを算出する。輪帯光源形状２２Ｃは、輪帯光源形状２２Ｅと同じ形状を有している。輪帯光源形状２２Ｃが、前述の補正後輪帯光源形状Ｐに対応している。
【００３９】
図５の（ｃ）に示すように、点光源追加部１６は、輪帯光源３Ｚの輪帯光源形状２３Ｃ〜２３Ｅを算出する。具体的には、点光源追加部１６は、重要パターンのプロセス裕度を最適値とすることができる点光源の集合として点光源形状２３Ｄ，２３Ｅを算出する。点光源形状２３Ｄ，２３Ｅが輪帯光源形状２２Ｃに付加されることにより、輪帯光源形状２２Ｃは輪帯光源形状２３Ｃになる。点光源形状２３Ｄは、光強度２０Ｄであり、点光源形状２３Ｅは、光強度２０Ｅである。また、輪帯光源形状２３Ｃは、輪帯光源形状２２Ｃと同じく光強度２０Ｃである。輪帯光源形状２３Ｃ〜２３Ｅが、前述の最適化輪帯光源形状Ｑに対応している。
【００４０】
なお、輪帯光源形状２２Ｃに付加する点光源は、輪帯光源形状２２Ｃと同じ領域に限らず、領域２１内の何れの位置に配置してもよい。また、輪帯光源形状２２Ｃに付加する点光源は、何れの光強度であってもよい。
【００４１】
また、本実施の形態では、許容パターンがコンタクトホールパターンである場合について説明したが、許容パターンは、ラインアンドスペースパターンであってもよい。この場合、光源形状算出部１３Ａは、最適な光源形状が４つ目光源形状をベースとした光源形状となるよう、光源形状を算出する。
【００４２】
図６は、許容パターンとしてのラインアンドスペースパターンのパターン例を示す図である。図６では、ラインアンドスペースパターンのパターンレイアウトを示している。図６の（ａ）は、パターンピッチが小さなラインアンドスペースパターン６１を示し、図６の（ｃ）は、パターンピッチが大きなラインアンドスペースパターン６３を示している。また、図６の（ｂ）は、平均的なパターンピッチを有したラインアンドスペースパターン６２を示している。
【００４３】
図６の（ｄ）は、ライン幅とスペース幅との比が１：３のラインアンドスペースパターン６４を示し、図６の（ｅ）は、ライン幅とスペース幅との比が３：１のラインアンドスペースパターン６５を示している。
【００４４】
ここで、光源形状算出装置１によって算出される４つ目光源形状の一例について説明する。図７は、光源形状算出装置によって算出される４つ目光源形状の一例を示す図である。
【００４５】
図７の（ａ）に示すように、光源形状算出部１３Ａは、所定の内径、所定の外径、内径側の円弧長、外径側の円弧長を有した、４つ目光源（C-quad.）４Ｘとしての４つ目光源形状３１Ｅを算出する。４つ目光源形状３１Ｅは、４つ目光源形状３１Ｅの中心位置を原点とした場合に、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に対して対称性を有している。また、４つ目光源形状３１Ｅは、光強度２０Ｅの光強度を有している。なお、光源形状算出部１３Ａが算出する４つ目光源形状の光強度には、光強度２０Ａ〜２０Ｄが含まれていてもよい。
【００４６】
図７の（ｂ）に示すように、光強度補正部１４Ａは、４つ目光源４Ｙの４つ目光源形状３１Ｃを導出する。具体的には、光強度補正部１４Ａは、４つ目光源形状３１Ｅの光強度を、例えば半分に低減する。これにより、光強度補正部１４Ａは、光強度２０Ｅの半分の光強度である光強度２０Ｃを有した４つ目光源形状３１Ｃを算出する。４つ目光源形状３１Ｃは、４つ目光源形状３１Ｅと同じ形状を有している。
【００４７】
図７の（ｃ）に示すように、点光源追加部１６は、４つ目光源４Ｚの４つ目光源形状３２Ｃ〜３２Ｅを導出する。具体的には、点光源追加部１６は、重要パターンのプロセス裕度を所定値以上の値（最適値）とすることができる点光源の集合として点光源形状３２Ｄ，３２Ｅを算出する。点光源形状３２Ｄは、光強度２０Ｄであり、点光源形状３２Ｅは、光強度２０Ｅである。また、輪帯光源形状３２Ｃは、輪帯光源形状３１Ｃと同じく光強度２０Ｃである。
【００４８】
なお、４つ目光源形状３１Ｃに付加する点光源は、４つ目光源形状３１Ｃとは異なる領域に限らず、４つ目光源形状３１Ｃと同じ領域内であってもよい。また、４つ目光源形状３１Ｃに付加する点光源は、何れの光強度であってもよい。
【００４９】
また、本実施の形態では、光源形状算出部１３Ａが輪帯光源形状または４つ目光源形状を算出する場合について説明したが、光源形状算出部１３Ａは、これら以外の形状を有した光源形状を算出してもよい。
【００５０】
図８は、輪帯光源形状を含んで構成される他の光源形状の一例を示す図である。輪帯光源形状を含んで構成される他の光源形状としては、例えば、光源５Ｘの光源形状がある。光源５Ｘは、Soft  Annularであり、輪帯光源形状８２の内側に円形光源形状８１を配置した形状を有している。光源形状算出部１３Ａは、許容パターンに基づいて、光源５Ｘの光源形状を算出してもよい。
【００５１】
図９は、４つ目光源形状を含んで構成される他の光源形状の一例を示す図である。４つ目光源形状を含んで構成される他の光源形状としては、例えば、光源６Ｘ、光源７Ｘ、光源８Ｘなどがある。
【００５２】
図９の（ａ）に示すように、光源６Ｘは、Soft  C-quad.であり、４つ目光源形状８３の内側に円形光源形状８１を配置した形状を有している。また、図９の（ｂ）に示すように、光源７Ｘは、Quasarであり、４つ目光源形状８４を有している。４つ目光源形状８４は、４つ目光源形状８３の中心位置を軸として４つ目光源形状８３を４５度だけ面内方向に回転させた配置位置となっている。このため、４つ目光源形状８４は、４つ目光源形状８３と、面内方向の配置位置が異なっている。
【００５３】
図９の（ｃ）に示すように、光源８Ｘは、Soft  Quasarであり、４つ目光源形状８４の内側に円形光源形状８１を配置した形状を有している。光源形状算出部１３Ａは、許容パターンに基づいて、光源５Ｘ〜８Ｘのうちの何れかの光源形状を算出してもよい。
【００５４】
光源形状の算出処理は、例えばウエハプロセスのレイヤ毎に行われる。そして、レイヤ毎に算出された光源形状を用いて半導体装置（半導体集積回路）が製造される。具体的には、算出された光源形状で、レジストの塗布されたウエハにマスクを用いて露光を行ない、その後ウエハを現像してウエハ上にレジストパターンを形成する。そして、レジストパターンをマスクとしてウエハの下層側をエッチングする。これにより、レジストパターンに対応する実パターンをウエハ上に形成する。半導体装置を製造する際には、上述した光源形状の算出処理、露光処理、現像処理、エッチング処理などがレイヤ毎に行われる。
【００５５】
本実施の形態では、有限のインプットパターンに対してプロセス裕度を最適化しているわけではないので、算出される光源形状は点光源の集合形とはならない。また、許容パターンに対して、輪帯光源形状または４つ目光源形状を算出するので、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に対称性を有した光源形状を算出できる。このため、算出される光源形状には、光強度の弱い角度は存在せず、ホットスポットの発生を抑えることが可能となる。したがって、デザインルールで許されているパターンに対してプロセス裕度が弱くなるパターンレイアウトは存在しなくなる。
【００５６】
また、重要パターンに基づいて点光源を追加しているので、デバイス／プロセス／設計に重要なパターン形状に対して光強度を強調することが可能となる。したがって、半導体装置を製造する際の工程能力を増大させることが可能となる。
【００５７】
このように、許容パターンと重要パターンを用いて光源形状を算出しているので、少ないパターンバリエーションでロバストに光源形状を最適化することが可能となる。また、光源形状の算出処理の際に、算出処理の後戻り（繰り返し）を減少させることが可能となる。したがって、光源形状の最適化処理の処理ＴＡＴを短縮することが可能となる。
【００５８】
また、許容パターンに基づいて、光源形状を算出しているので、製品毎の設計レイアウトに左右されることなく、照明形状数を最小限にすることが可能となる。
【００５９】
以上のように、許容パターンおよび重要パターンに基づいて光源形状を算出しているので、重要パターンのプロセス裕度を向上させ、かつ、算出に使用していないピッチや方位のパターンのプロセス裕度を低下させることなく集積回路パターンをウエハ上に転写させることが可能となる。したがって、解像されなかったりプロセス裕度が足りなかったりするパターンの発生を抑制でき、パターンの形状不良を減少させることが可能となるので、製品歩留まり向上させることが可能となる。
【００６０】
このように第１の実施の形態によれば、許容パターンに基づいて光源形状を算出した後、算出した光源形状に重要パターンに応じた点光源を付加しているので、デザインルールで許されている全てのパターンに対して適切な露光を行うことができる光源形状を算出することが可能となる。
【００６１】
（第２の実施の形態）
つぎに、図１０〜図１３を用いてこの発明の第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態では、許容パターンおよび重要パターンに基づいて、点光源の集合で構成される光源形状を算出する。そして、算出した光源形状に応じた所定領域（円環領域）の光強度を底上げすることによって輪帯光源形状を導出する。
【００６２】
図１０は、第２の実施の形態に係る光源形状算出装置の構成を示すブロック図である。図１０の各構成要素のうち図１に示す第１の実施の形態の光源形状算出装置１と同一機能を達成する構成要素については同一番号を付しており、重複する説明は省略する。
【００６３】
光源形状算出装置２は、入力部１１、パターン選択部１２Ｂ、光源形状算出部１３Ｂ、光強度補正部１４Ｂは、高光強度領域設定部１８、出力部１７、許容パターンレイアウト記憶部Ｍ１、重要パターンレイアウト記憶部Ｍ２を備えている。
【００６４】
パターン選択部１２Ｂは、許容パターンレイアウト記憶部Ｍ１内の許容パターン内から光源形状の最適化に用いるパターンレイアウトを選択する。また、パターン選択部１２Ｂは、重要パターンレイアウト記憶部Ｍ２内の重要パターン内から光源形状の最適化に用いるパターンレイアウトを選択する。パターン選択部１２Ｂは、選択したパターンレイアウトを光源形状算出部１３Ｂに送る。
【００６５】
光源形状算出部１３Ｂは、光源形状算出部１３Ａと同様の機能を有している。また、光強度補正部１４Ｂは、光強度補正部１４Ａと同様の機能を有している。光源形状算出部１３Ｂは、制約条件に基づいて、パターン選択部１２Ｂが選択したパターンレイアウトに共通のプロセス裕度を最適化するよう点光源形状をシミュレーションによって算出する。本実施の形態の光源形状算出部１３Ｂは、許容パターンおよび重要パターンに基づいて、点光源からなる光源形状を算出する。光源形状算出部１３Ｂは、算出した点光源形状を高光強度領域設定部１８に送る。
【００６６】
高光強度領域設定部１８は、光源形状算出部１３Ｂが算出した点光源形状のうち、所定値（例えば０．８）以上の光強度が分布している位置（座標）を抽出する。高光強度領域設定部１８は、抽出した位置が輪帯領域に含まれるよう、輪帯光源形状の領域（以下、輪帯領域という）を設定する。
【００６７】
具体的には、所定値以上の光強度を有している点光源形状のうち、最外周（領域２１の中心部から最も遠い座標）に位置している点光源が輪帯光源形状の外径上または外径よりも内側となり、最内周（領域２１の中心部から最も近い座標）に位置している点光源が輪帯光源形状の内径上または内径よりも内側となるよう、輪帯領域が設定される。
【００６８】
換言すると、輪帯領域は、点光源の中心からの距離のうち最小距離をｒ１とし最大距離をｒ２とした場合に、（ｒ，θ）＝（（ｒ１，ｒ２），（０≦θ＜２π））で示される範囲である。高光強度領域設定部１８は、設定した輪帯領域を光強度補正部１４Ｂに送る。
【００６９】
本実施の形態の光強度補正部１４Ｂは、高光強度領域設定部１８が設定した輪帯領域のうち、第１の所定値（例えば０．５）以下の光強度しか有していない位置の光強度を、第２の所定値（例えば０．５）以上の光強度に補正する。これにより、輪帯光源形状の全領域は、第２の所定値以上の光強度を有することとなる。光強度補正部１４Ｂは、光強度を補正した輪帯光源形状を出力部１７に送る。
【００７０】
つぎに、光源形状の算出処理手順について説明する。図１１は、第２の実施の形態に係る光源形状算出処理の処理手順を示すフローチャートである。なお、図１１に示す処理手順のうち、図２で説明した処理と同様の処理についてはその説明を省略する。
【００７１】
入力部１１は、入力した制約条件を光源形状算出部１３Ｂに送る。パターン選択部１２Ｂは、許容パターンレイアウト記憶部Ｍ１内の許容パターン内から光源形状の最適化に用いるパターンレイアウト（インプットパターン）を選択する（ステップＳ１１０）。また、パターン選択部１２Ｂは、重要パターンレイアウト記憶部Ｍ２内の重要パターン内から光源形状の最適化に用いるパターンレイアウト（インプットパターン）を選択する（ステップＳ１１０）。
【００７２】
パターン選択部１２Ｂは、選択したパターンレイアウトを、光源形状算出部１３Ｂに送る。光源形状算出部１３Ｂは、露光に関する制約条件を設定する（ステップＳ１２０）。光源形状算出部１３Ｂは、制約条件に基づいて、選択された各パターンレイアウトが全て所定値以上のプロセス裕度となるような、最適な点光源形状をシミュレーションによって算出する（ステップＳ１３０）。光源形状算出部１３Ｂは、算出した点光源形状を高光強度領域設定部１８に送る。
【００７３】
高光強度領域設定部１８は、光源形状算出部１３Ｂが算出した点光源形状（点光源の集合）のうち、所定値（例えば０．８）以上の光強度を有している点光源を抽出する。高光強度領域設定部１８は、抽出した点光源が輪帯領域に含まれるよう、輪帯領域（内径と外径）を設定する。これにより、点光源のうち高い光強度を有した輪帯領域（高光強度領域）の領域幅が設定される（ステップＳ１４０）。高光強度領域設定部１８は、設定した輪帯領域を光強度補正部１４Ｂに送る。
【００７４】
光強度補正部１４Ｂは、高光強度領域設定部１８が設定した輪帯領域内に光強度を加算する（ステップＳ１５０）。これにより、光強度補正部１４Ｂは、最適な照明光源形状を算出する（ステップＳ１６０）。
【００７５】
具体的には、光強度補正部１４Ｂは、高光強度領域設定部１８が設定した輪帯領域のうち、第１の所定値（例えば０．５）以下の光強度しか有していない位置の光強度を、第２の所定値（例えば０．５）以上の光強度に底上げする。これにより、輪帯光源形状の全領域は、第２の所定値以上の光強度を有することとなる。光強度補正部１４Ｂは、光強度を補正した輪帯光源形状を出力部１７に送る。出力部１７は、光強度を補正した輪帯光源形状を露光装置などの外部装置などに出力する。
【００７６】
ここで、光源形状算出装置２によって算出される輪帯光源形状の一例について説明する。図１２は、第２の実施の形態に係る光源形状算出装置によって算出される輪帯光源形状の一例を示す図である。
【００７７】
図１２の（ａ）に示すように、光源形状算出部１３Ｂは、光源９Ｘの点光源形状４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄ，４１Ｅを算出する。具体的には、光源形状算出部１３Ｂは、許容パターンおよび重要パターンに応じた点光源形状４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄ，４１Ｅを算出する。点光源形状４１Ｂは、光強度２０Ｂを有し、点光源形状４１Ｃは、光強度２０Ｃを有している。また、点光源形状４１Ｄは、光強度２０Ｄを有し、点光源形状４１Ｅは、光強度２０Ｅを有している。
【００７８】
図１２の（ｂ）に示すように、高光強度領域設定部１８は、光源９Ｙを設定する。具体的には、高光強度領域設定部１８は、光源形状算出部１３Ｂが算出した点光源形状４１Ｂ〜４１Ｅのうち、例えば光強度２０Ｄ以上の光強度を有している点光源４１Ｄ，４１Ｅを抽出する。そして、高光強度領域設定部１８は、抽出した全ての点光源４１Ｄ，４１Ｅが輪帯光源形状の最小領域（輪帯領域４０）に含まれるよう、輪帯領域４０を設定する。このとき、高光強度領域設定部１８は、例えば輪帯領域４０が最小面積となるよう、輪帯領域４０を設定する。
【００７９】
図１２の（ｃ）に示すように、光強度補正部１４Ｂは、光源９Ｚを算出する。具体的には、光強度補正部１４Ｂは、輪帯領域４０のうち、例えば光強度２０Ｃ以下の光強度しか有していない位置の光強度を、光強度２０Ｃに設定する。これにより、輪帯領域４０の全領域内が、光強度２０Ｃ以上の光強度となる。また、輪帯領域４０内には、光強度２０Ｄ，２０Ｅの点光源形状４１Ｄ，４１Ｅが含まれることとなる。
【００８０】
このように光源形状を最適化することにより、集積回路パターンに必要なプロセス裕度を通常の輪帯光源より向上させることができる。また、最初に選択したパターンレイアウトのみで最適化した光源形状よりも選択していないパターンレイアウトのプロセス裕度の低下を防止させることができる。このため、最初に選択するパターンレイアウト（インプットパターン）の数を増やす必要がなくなる。
【００８１】
つぎに、光源形状算出装置１，２のハードウェア構成について説明する。なお、光源形状算出装置１，２は、それぞれ同様のハードウェア構成を有しているので、ここでは光源形状算出装置１のハードウェア構成について説明する。
【００８２】
図１３は、光源形状算出装置のハードウェア構成を示す図である。光源形状算出装置１は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）９１、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）９２、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）９３、表示部９４、入力部９５を有している。光源形状算出装置１では、これらのＣＰＵ９１、ＲＯＭ９２、ＲＡＭ９３、表示部９４、入力部９５がバスラインを介して接続されている。
【００８３】
ＣＰＵ９１は、コンピュータプログラムである光源形状算出プログラム９７を用いて照明の光源形状を算出する。表示部９４は、液晶モニタなどの表示装置であり、ＣＰＵ９１からの指示に基づいて、許容パターン、重要パターン、光源形状算出部１３Ａが算出した輪帯光源形状、光強度補正部１４Ａが光強度を補正した輪帯光源形状、点光源追加部１６が算出した輪帯光源形状などを表示する。入力部９５は、マウスやキーボードを備えて構成され、使用者から外部入力される指示情報（光源形状の算出に必要なパラメータ等）を入力する。入力部９５へ入力された指示情報は、ＣＰＵ９１へ送られる。
【００８４】
光源形状算出プログラム９７は、ＲＯＭ９２内に格納されており、バスラインを介してＲＡＭ９３へロードされる。図１３では、光源形状算出プログラム９７がＲＡＭ９３へロードされた状態を示している。
【００８５】
ＣＰＵ９１はＲＡＭ９３内にロードされた光源形状算出プログラム９７を実行する。具体的には、光源形状算出装置１では、使用者による入力部９５からの指示入力に従って、ＣＰＵ９１がＲＯＭ９２内から光源形状算出プログラム９７を読み出してＲＡＭ９３内のプログラム格納領域に展開して各種処理を実行する。ＣＰＵ９１は、この各種処理に際して生じる各種データをＲＡＭ９３内に形成されるデータ格納領域に一時的に記憶させておく。
【００８６】
光源形状算出装置１で実行される光源形状算出プログラム９７は、パターン選択部１２Ａ、光源形状算出部１３Ａ、光強度補正部１４Ａ、重要パターン付加部１５、点光源追加部１６を含むモジュール構成となっており、これらが主記憶装置上にロードされ、これらが主記憶装置上に生成される。
【００８７】
なお、第２の実施の形態で説明した光源形状算出装置２も光源形状算出装置１と同様のハードウェア構成を有している。光源形状算出装置２で実行される光源形状算出プログラム９７は、パターン選択部１２Ｂ、光源形状算出部１３Ｂ、光強度補正部１４Ｂ、高光強度領域設定部１８を含むモジュール構成となっている。
【００８８】
なお、本実施の形態では、高光強度領域設定部１８が輪帯領域を設定する場合について説明したが、高光強度領域設定部１８は、４つ目光源形状の領域を設定してもよい。この場合、光強度補正部１４Ｂは、４つ目光源形状の光強度を所定値以上に底上げする。また、本実施の形態では、許容パターンおよび重要パターンに基づいて点光源形状を算出したが、許容パターンに基づいて点光源形状を算出してもよい。
【００８９】
このように第２の実施の形態によれば、許容パターンおよび重要パターンに基づいて点光源形状を算出した後、点光源形状に応じた形状の輪帯光源形状を設定しているので、デザインルールで許されている全てのパターンに対して適切な露光を行うことができる光源形状を算出することが可能となる。
【００９０】
このように第１および第２の実施の形態によれば、デザインルールで許されている全てのパターンに対して適切な露光を行うことができる光源形状を算出することが可能となる。
【００９１】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００９２】
１，２…光源形状算出装置、３Ｘ〜３Ｚ…輪帯光源、４Ｘ〜４Ｚ…４つ目光源、５Ｘ〜８Ｘ，９Ｘ〜９Ｚ…光源、１２Ａ，１２Ｂ…パターン選択部、１３Ａ，１３Ｂ…光源形状算出部、１４Ａ，１４Ｂ…光強度補正部、１５…重要パターン付加部、１６…点光源追加部、１８…高光強度領域設定部、２０Ａ〜２０Ｅ…光強度。
【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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