(57)【要約】      （修正有）【課題】リソグラフィーシミュレータにおける計算精度を向上させる。【解決手段】照明光学系に設定可能な複数の条件を変更しながら有効光源形状を算出し、前記有効光源形状を表す初期データベースを生成するステップＳ１００２と、前記複数の条件のうち任意の条件を前記照明光学系に設定して有効光源形状を計測するステップＳ１００４と、前記計測ステップで計測された有効光源形状と前記生成ステップで生成された初期データベースに含まれる前記任意の条件に対応する有効光源形状とに基づいて、前記複数の条件のそれぞれを前記照明光学系に設定した場合の有効光源形状と前記データベースに含まれる有効光源形状との残差量を算出するステップＳ１００６と、前記算出ステップで算出された残差量を用いて前記初期データベースに含まれる有効光源形状を補正して実データベースとするステップＳ１０１０と、を有することを特徴とする生成方法を提供する。【選択図】図１７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を用いて原版を照明する照明光学系と、前記原版のパターンを基板に投影する投影光学系とを備える露光装置において前記照明光学系に形成される有効光源形状のデータベースを生成する生成方法であって、
前記照明光学系に設定可能な複数の条件を変更しながら有効光源形状を算出し、前記複数の条件のそれぞれに対応する前記有効光源形状を表す初期データベースを生成する生成ステップと、
前記複数の条件のうち任意の条件を前記照明光学系に設定して有効光源形状を計測する計測ステップと、
前記計測ステップで計測された有効光源形状と前記生成ステップで生成された初期データベースに含まれる前記任意の条件に対応する有効光源形状とに基づいて、前記複数の条件のそれぞれを前記照明光学系に設定した場合の有効光源形状と前記データベースに含まれる有効光源形状との残差量を算出する算出ステップと、
前記算出ステップで算出された残差量を用いて前記初期データベースに含まれる有効光源形状を補正して実データベースとする補正ステップと、
を有することを特徴とする生成方法。
【請求項２】
前記算出ステップでは、前記残差量を直交関数として算出することを特徴とする請求項１に記載の生成方法。
【請求項３】
前記計測ステップでは、前記複数の条件のうち少なくとも２つの条件を前記照明光学系に設定して、前記少なくとも２つの条件のそれぞれに対応する有効光源形状を計測することを特徴とする請求項１に記載の生成方法。
【請求項４】
光源からの光を用いて原版を照明する照明光学系と、前記原版のパターンを基板に投影する投影光学系とを備える第１の露光装置及び第２の露光装置のうち前記第２の露光装置において照明光学系に形成される有効光源形状のデータベースを生成する生成方法であって、
前記第１の露光装置の照明光学系に設定可能な複数の条件のそれぞれに対応する有効光源形状を表すデータベースを初期データベースとして取得する取得ステップと、
前記第２の露光装置の照明光学系に設定可能な複数の条件のうち任意の条件を前記第２の露光装置の前記照明光学系に設定して有効光源形状を計測する計測ステップと、
前記計測ステップで計測された有効光源形状と前記取得ステップで取得された初期データベースに含まれる前記任意の条件に対応する有効光源形状とに基づいて、前記複数の条件のそれぞれを前記第２の露光装置の照明光学系に設定した場合の有効光源形状と前記データベースに含まれる有効光源形状との残差量を算出する算出ステップと、
前記算出ステップで算出された残差量を用いて前記初期データベースに含まれる有効光源形状を補正して実データベースとする補正ステップと、
を有することを特徴とする生成方法。
【請求項５】
光源からの光を用いて原版を照明する照明光学系と、前記原版のパターンを基板に投影する投影光学系とを備える露光装置において前記基板の上に形成される光学像を算出する算出方法であって、
前記照明光学系に形成される有効光源形状のデータベースを生成するデータベース生成ステップと、
前記データベース生成ステップで生成されたデータベースに含まれる有効光源形状、前記原版のパターン及び前記投影光学系に関する情報を入力情報とし、前記入力情報に基づいて前記基板の上に形成される光学像を算出する算出ステップと、
を有し、
前記データベース生成ステップは、
前記照明光学系に設定可能な複数の条件を変更しながら有効光源形状を算出し、前記複数の条件のそれぞれに対応する前記有効光源形状を表す初期データベースを生成する生成ステップと、
前記複数の条件のうち任意の条件を前記照明光学系に設定して有効光源形状を計測する計測ステップと、
前記計測ステップで計測された有効光源形状と前記生成ステップで生成された初期データベースに含まれる前記任意の条件に対応する有効光源形状とに基づいて、前記複数の条件のそれぞれを前記照明光学系に設定した場合の有効光源形状と前記データベースに含まれる有効光源形状との残差量を算出する算出ステップと、
前記算出ステップで算出された残差量を用いて前記初期データベースに含まれる有効光源形状を補正して実データベースとする補正ステップと、
を含むことを特徴とする算出方法。
【請求項６】
光源からの光を用いて原版を照明する照明光学系と、前記原版のパターンを基板に投影する投影光学系とを備える露光装置において前記基板の上に形成される光学像をコンピュータに算出させるプログラムであって、
前記コンピュータに、
前記照明光学系に形成される有効光源形状のデータベースを生成するデータベース生成ステップと、
前記データベース生成ステップで生成されたデータベースに含まれる有効光源形状、前記原版のパターン及び前記投影光学系に関する情報を入力情報とし、前記入力情報に基づいて前記基板の上に形成される光学像を算出する算出ステップと、
を実行させ、
前記データベース生成ステップは、
前記照明光学系に設定可能な複数の条件を変更しながら有効光源形状を算出し、前記複数の条件のそれぞれに対応する前記有効光源形状を表す初期データベースを生成する生成ステップと、
前記複数の条件のうち任意の条件を前記照明光学系に設定して有効光源形状を計測する計測ステップと、
前記計測ステップで計測された有効光源形状と前記生成ステップで生成された初期データベースに含まれる前記任意の条件に対応する有効光源形状とに基づいて、前記複数の条件のそれぞれを前記照明光学系に設定した場合の有効光源形状と前記データベースに含まれる有効光源形状との残差量を算出する算出ステップと、
前記算出ステップで算出された残差量を用いて前記初期データベースに含まれる有効光源形状を補正して実データベースとする補正ステップと、
を含むことを特徴とするプログラム。
【請求項７】
光源からの光を用いて原版を照明する照明光学系と、前記原版のパターンを基板に投影する投影光学系とを備える露光装置における露光方法であって、
前記照明光学系に形成される有効光源形状のデータベースを生成するデータベース生成ステップと、
前記データベース生成ステップで生成されたデータベースに含まれる有効光源形状、前記原版のパターン及び前記投影光学系に関する情報を入力情報とし、前記入力情報に基づいて前記基板の上に形成される光学像を算出する算出ステップと、
前記算出ステップで算出された光学像の評価に基づいて、前記露光装置の露光条件を設定する設定ステップと、
前記設定ステップで設定された露光条件で前記原版を照明する照明ステップと、
前記照明ステップで照明された原版のパターンの像を前記投影光学系を介して前記基板に投影する投影ステップと、
を有し、
前記データベース生成ステップは、
前記照明光学系に設定可能な複数の条件を変更しながら有効光源形状を算出し、前記複数の条件のそれぞれに対応する前記有効光源形状を表す初期データベースを生成する生成ステップと、
前記複数の条件のうち任意の条件を前記照明光学系に設定して有効光源形状を計測する計測ステップと、
前記計測ステップで計測された有効光源形状と前記生成ステップで生成された初期データベースに含まれる前記任意の条件に対応する有効光源形状とに基づいて、前記複数の条件のそれぞれを前記照明光学系に設定した場合の有効光源形状と前記データベースに含まれる有効光源形状との残差量を算出する算出ステップと、
前記算出ステップで算出された残差量を用いて前記初期データベースに含まれる有効光源形状を補正して実データベースとする補正ステップと、
を含むことを特徴とする露光方法。
【請求項８】
請求項７に記載の露光方法を用いて基板を露光するステップと、
露光された前記基板を現像するステップと、
を有することを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有効光源形状のデータベースの生成方法、光学像の算出方法、プログラム、露光方法及びデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトリソグラフィー（焼き付け）技術を用いて半導体デバイスを製造する際に、原版（レチクル又はマスク）に形成された回路パターンを投影光学系によってウエハ等の基板に投影して回路パターンを転写する投影露光装置が使用されている。近年の投影露光装置においては、半導体デバイスの微細化に対応する（即ち、高解像度化を実現する）ために、超解像技術（Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）が用いられている。
【０００３】
超解像技術としては、変形照明や斜入射照明と呼ばれるＯＡＩ（Ｏｆｆ  Ａｘｉｓ  Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ）技術や光近接効果補正と呼ばれるＯＰＣ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ  Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）技術などがある（非特許文献１参照）。ここで、ＯＡＩ技術は、照明形状（照明条件）を輪帯形状や多重極形状（例えば、２重極形状、４重極形状）などにして、レチクルに対して斜めに光を入射させる技術である。また、ＯＰＣ技術は、原版のパターンを設計する際に、パターンの一要素ごとに、その形状や周囲の要素の影響を考慮して、ルールベースや光学シミュレーションを用いたモデルベースで原版のパターン形状を補正する技術である。
【０００４】
原版のパターンは、一般的には、照明形状や投影光学系の開口数（ＮＡ）等を含む露光条件に応じて設計される。但し、ＯＰＣ技術を用いて原版のパターン形状を補正することで、原版からの光の回折方向や強度が変化するため、ウエハ上により高精度な光学像を形成するために（ウエハ上に所望の形状が形成されるように）、照明形状を調整することもある。従って、原版のパターン設計においては、ＯＰＣ技術によるパターン形状の補正（即ち、原版のパターンの評価）と照明形状の調整とが繰り返され、照明形状を解析的に導出するシミュレータなど（特許文献１及び２参照）が利用されている。特に、特許文献２は、ＯＰＣ技術を考慮した照明形状の最適化を実現するための技術を開示しており、原版のパターン設計にかかる負荷を軽減することに寄与する。
【０００５】
このようなシミュレータは、リソグラフィーシミュレータと呼ばれ、光学的要素に関する演算を行う光学算出部と、非光学的要素に関する演算を行う非光学算出部とを含む（特許文献３及び非特許文献２参照）。光学算出部は、露光光学系がウエハ上に形成する光学像を予測する。また、非光学算出部は、光学算出部によって算出された光学像からウエハ上に塗布された感光剤（レジスト）が現像される工程を予測する現像算出部と、現像されたレジストがエッチングされた後のパターンの寸法変化を予測する寸法算出部とを含む。
【０００６】
ウエハに形成されるパターンの寸法を高精度に予測するためには、光学算出部及び非光学算出部のそれぞれにおいて、より高精度な計算モデルが必要である。例えば、光学算出部では、ベクトル計算モデルが採用されている。また、現像算出部においては、モデリングされている各工程のモデル精度を向上する努力がなされている。
【特許文献１】特許第３３４２６３１号公報
【特許文献２】特開２００５−１８３９８１号公報
【特許文献３】特開２００５−６２７５０号公報
【非特許文献１】日経マイクロデバイス  ２００４年１０月号  Ｐ１０４〜Ｐ１０９
【非特許文献２】Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ  ａｎｄ  ＣＡＤ  Ｆｒａｍｅｗｏｒｋ  ｆｏｒ  Ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ  Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ  （１９９６  ＳＰＩＥ  Ｖｏｌ．２７２６  Ｐ２０８−２２２、Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｍｉｃｒｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ウエハに形成されるパターンの精度を向上させるためには、ＯＰＣ技術による原版の設計や照明形状の厳密な管理が要求されると共に、リソグラフィーシミュレータにおける計算精度の向上も要求される。従って、リソグラフィーシミュレータの光学算出部において、高精度な光学像を得る（算出する）ことが必要であり、そのためには、リソグラフィーシミュレータに入力する有効光源形状として、投影露光装置における実際の有効光源形状を用いることが好ましい。
【０００８】
しかしながら、従来のリソグラフィーシミュレータでは、照明光学系を構成する光学素子の設計値やかかる光学素子の配置などから算出される有効光源形状を入力としていた。具体的には、照明光学系（を構成する光学素子）に設定可能な条件（光学素子の選択や配置など）毎に有効光源形状を算出してデータベース化し、かかるデータベースから実際に設定される条件に応じて１つの有効光源形状を選択して入力としていた。但し、投影露光装置における実際の有効光源形状は、露光光学系の設計的要因（例えば、製造誤差や配置誤差など）によって変化しているため、照明光学系に設定可能な条件から算出される有効光源形状と異なる。
【０００９】
なお、照明光学系に設定可能な条件毎に、投影露光装置における実際の有効光源形状を計測してデータベース化することも考えられるが、照明光学系に設定可能な条件は数多く、有効光源形状の計測に著しく時間がかかってしまうため現実的ではない。
【００１０】
また、照明光学系に設定可能な条件のうち実際に設定される条件に対する有効光源形状のみを計測することも考えられる。但し、例えば、ＯＰＣ技術を用いた原版のパターン設計においては、頻繁に照明形状等の条件（即ち、照明光学系の条件）が変更されるため、かかる条件の変更毎に有効光源形状を計測することが必要となる。従って、照明光学系に実際に設定される条件に対する有効光源形状のみを計測したとしても、有効光源形状の計測回数を極端に低減させることはできない（即ち、有効光源形状の計測に時間がかかる）ため、現実的ではない。
【００１１】
そこで、本発明は、このような従来技術の課題に鑑みて、リソグラフィーシミュレータにおける計算精度を向上させることが可能な有効光源形状のデータベースを容易に生成することができる生成方法を提供することを例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明の第１の側面としての生成方法は、光源からの光を用いて原版を照明する照明光学系と、前記原版のパターンを基板に投影する投影光学系とを備える露光装置において前記照明光学系に形成される有効光源形状のデータベースを生成する生成方法であって、前記照明光学系に設定可能な複数の条件を変更しながら有効光源形状を算出し、前記複数の条件のそれぞれに対応する前記有効光源形状を表す初期データベースを生成する生成ステップと、前記複数の条件のうち任意の条件を前記照明光学系に設定して有効光源形状を計測する計測ステップと、前記計測ステップで計測された有効光源形状と前記生成ステップで生成された初期データベースに含まれる前記任意の条件に対応する有効光源形状とに基づいて、前記複数の条件のそれぞれを前記照明光学系に設定した場合の有効光源形状と前記データベースに含まれる有効光源形状との残差量を算出する算出ステップと、前記算出ステップで算出された残差量を用いて前記初期データベースに含まれる有効光源形状を補正して実データベースとする補正ステップと、を有することを特徴とする。
【００１３】
本発明の第２の側面としての生成方法は、光源からの光を用いて原版を照明する照明光学系と、前記原版のパターンを基板に投影する投影光学系とを備える第１の露光装置及び第２の露光装置のうち前記第２の露光装置において照明光学系に形成される有効光源形状のデータベースを生成する生成方法であって、前記第１の露光装置の照明光学系に設定可能な複数の条件のそれぞれに対応する有効光源形状を表すデータベースを初期データベースとして取得する取得ステップと、前記第２の露光装置の照明光学系に設定可能な複数の条件のうち任意の条件を前記第２の露光装置の前記照明光学系に設定して有効光源形状を計測する計測ステップと、前記計測ステップで計測された有効光源形状と前記取得ステップで取得された初期データベースに含まれる前記任意の条件に対応する有効光源形状とに基づいて、前記複数の条件のそれぞれを前記第２の露光装置の照明光学系に設定した場合の有効光源形状と前記データベースに含まれる有効光源形状との残差量を算出する算出ステップと、前記算出ステップで算出された残差量を用いて前記初期データベースに含まれる有効光源形状を補正して実データベースとする補正ステップと、を有することを特徴とする。
【００１４】
本発明の第３の側面としての算出方法は、光源からの光を用いて原版を照明する照明光学系と、前記原版のパターンを基板に投影する投影光学系とを備える露光装置において前記基板の上に形成される光学像を算出する算出方法であって、前記照明光学系に形成される有効光源形状のデータベースを生成するデータベース生成ステップと、前記データベース生成ステップで生成されたデータベースに含まれる有効光源形状、前記原版のパターン及び前記投影光学系に関する情報を入力情報とし、前記入力情報に基づいて前記基板の上に形成される光学像を算出する算出ステップと、を有し、前記データベース生成ステップは、前記照明光学系に設定可能な複数の条件を変更しながら有効光源形状を算出し、前記複数の条件のそれぞれに対応する前記有効光源形状を表す初期データベースを生成する生成ステップと、前記複数の条件のうち任意の条件を前記照明光学系に設定して有効光源形状を計測する計測ステップと、前記計測ステップで計測された有効光源形状と前記生成ステップで生成された初期データベースに含まれる前記任意の条件に対応する有効光源形状とに基づいて、前記複数の条件のそれぞれを前記照明光学系に設定した場合の有効光源形状と前記データベースに含まれる有効光源形状との残差量を算出する算出ステップと、前記算出ステップで算出された残差量を用いて前記初期データベースに含まれる有効光源形状を補正して実データベースとする補正ステップと、を含むことを特徴とする。
【００１５】
本発明の第４の側面としてのプログラムは、光源からの光を用いて原版を照明する照明光学系と、前記原版のパターンを基板に投影する投影光学系とを備える露光装置において前記基板の上に形成される光学像をコンピュータに算出させるプログラムであって、前記コンピュータに、前記照明光学系に形成される有効光源形状のデータベースを生成するデータベース生成ステップと、前記データベース生成ステップで生成されたデータベースに含まれる有効光源形状、前記原版のパターン及び前記投影光学系に関する情報を入力情報とし、前記入力情報に基づいて前記基板の上に形成される光学像を算出する算出ステップと、を実行させ、前記データベース生成ステップは、前記照明光学系に設定可能な複数の条件を変更しながら有効光源形状を算出し、前記複数の条件のそれぞれに対応する前記有効光源形状を表す初期データベースを生成する生成ステップと、前記複数の条件のうち任意の条件を前記照明光学系に設定して有効光源形状を計測する計測ステップと、前記計測ステップで計測された有効光源形状と前記生成ステップで生成された初期データベースに含まれる前記任意の条件に対応する有効光源形状とに基づいて、前記複数の条件のそれぞれを前記照明光学系に設定した場合の有効光源形状と前記データベースに含まれる有効光源形状との残差量を算出する算出ステップと、前記算出ステップで算出された残差量を用いて前記初期データベースに含まれる有効光源形状を補正して実データベースとする補正ステップと、を含むことを特徴とする。
【００１６】
本発明の第５の側面としての露光方法は、光源からの光を用いて原版を照明する照明光学系と、前記原版のパターンを基板に投影する投影光学系とを備える露光装置における露光方法であって、前記照明光学系に形成される有効光源形状のデータベースを生成するデータベース生成ステップと、前記データベース生成ステップで生成されたデータベースに含まれる有効光源形状、前記原版のパターン及び前記投影光学系に関する情報を入力情報とし、前記入力情報に基づいて前記基板の上に形成される光学像を算出する算出ステップと、前記算出ステップで算出された光学像の評価に基づいて、前記露光装置の露光条件を設定する設定ステップと、前記設定ステップで設定された露光条件で前記原版を照明する照明ステップと、前記照明ステップで照明された原版のパターンの像を前記投影光学系を介して前記基板に投影する投影ステップと、を有し、前記データベース生成ステップは、前記照明光学系に設定可能な複数の条件を変更しながら有効光源形状を算出し、前記複数の条件のそれぞれに対応する前記有効光源形状を表す初期データベースを生成する生成ステップと、前記複数の条件のうち任意の条件を前記照明光学系に設定して有効光源形状を計測する計測ステップと、前記計測ステップで計測された有効光源形状と前記生成ステップで生成された初期データベースに含まれる前記任意の条件に対応する有効光源形状とに基づいて、前記複数の条件のそれぞれを前記照明光学系に設定した場合の有効光源形状と前記データベースに含まれる有効光源形状との残差量を算出する算出ステップと、前記算出ステップで算出された残差量を用いて前記初期データベースに含まれる有効光源形状を補正して実データベースとする補正ステップと、を含むことを特徴とする。
【００１７】
本発明の第６の側面としてのデバイス製造方法は、上述の露光方法を用いて基板を露光するステップと、露光された前記基板を現像するステップと、を有することを特徴とする。
【００１８】
本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、例えば、リソグラフィーシミュレータにおける計算精度を向上させることが可能な有効光源形状のデータベースを容易に生成できる生成方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【００２１】
図１は、露光装置１の構成を示す概略断面図である。露光装置１は、本実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式でレチクル３０のパターンをウエハ５０に転写する投影露光装置である。但し、露光装置１は、ステップ・アンド・リピート方式やその他の露光方式も適用することができる。
【００２２】
露光装置１は、光源１０と、照明光学系２０と、レチクル３０を載置するレチクルステージ３５と、投影光学系４０と、ウエハ５０を載置するウエハステージ５５と、検出部６０と、制御部７０とを備える。
【００２３】
光源１０は、例えば、光源としてエキシマレーザーを使用する。エキシマレーザーは、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザー、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザーなどを含む。但し、光源１０はエキシマレーザーに限定されず、例えば、超高圧水銀ランプや波長約１５７ｎｍのＦ２レーザーなどを使用してもよい。
【００２４】
照明光学系２０は、光源１０からの光を用いてレチクル３０を照明する光学系である。照明光学系２０は、整形光学系２０２と、回折光学素子２０４と、フーリエ変換レンズ２０６と、照明形状変換部２１０と、ズーム光学系２１２とを含む。更に、照明光学系２０は、ハエの目レンズ２１４と、絞り部材２１６と、照明レンズ２１８と、視野絞り２２０と、結像レンズ２２２及び２２４と、偏向ミラー２２６とを含む。
【００２５】
整形光学系２０２は、光源１０からの光を所望の形状に変換して回折光学素子２０４に導光する。
【００２６】
回折光学素子２０４は、平行光が入射された場合に、フーリエ変換の関係となる面に所望の光強度分布を形成するように設計されている。本実施形態では、回折光学素子２０４からの光は、フーリエ変換レンズ２０６を介して、第１の面に第１の光強度分布を形成する。回折光学素子２０４は、投影光学系４０の瞳面に形成する有効光源形状に応じて切り替え可能に構成される。
【００２７】
照明形状変換部２１０は、照明条件（例えば、円形照明、輪帯照明、２重極照明、４重極照明など）に応じて、第１の面（第１の光強度分布）からの光を輪帯形状や４重極形状に変換する光学素子（例えば、複数のプリズムなど）を含む。照明形状変換部２１０からの光は、第２の面に第２の光強度分布を形成する。なお、照明形状変換部２１０の具体的な構成については、後で詳細に説明する。
【００２８】
ズーム光学系２１２は、ハエの目レンズ２１４（詳細には、ハエの目レンズ２１４の入射面２１４ａ）に対して光学的に共役の関係に配置され、ハエの目レンズ２１４の入射面２１４ａに所定の倍率で第２の光強度分布を結像させる。ズーム光学系２１２は、本実施形態では、倍率可変のズームレンズで構成され、ハエの目レンズ２１４に入射する光の領域を調整することが可能である。
【００２９】
ハエの目レンズ２１４は、複数の微小レンズを２次元的に配置して構成される。本実施形態では、ハエの目レンズ２１４の射出面２１４ｂは、照明光学系２０の瞳面に相当する。ハエの目レンズ２１４は、射出面２１４ｂに瞳面分布を形成する。
【００３０】
絞り部材２１６は、ハエの目レンズ２１４の射出面２１４ｂの近傍に配置され、不要光を遮光して瞳面分布の形状を調整する（即ち、瞳面分布の形状を所望の形状にする）。絞り部材２１６は、図示しない駆動機構を介して、開口の大きさ及び形状が変更可能なように構成される。なお、絞り部材２１６は、例えば、ハエの目レンズ２１４の入射面２１４ａの近傍や照明光学系２０の瞳面と共役の関係にある第１の光強度分布や第２の光強度分布が形成される面に配置してもよい。また、複数の絞り部材２１６を配置してもよい。
【００３１】
照明レンズ２１８は、ハエの目レンズ２１４の射出面２１４ｂの近傍に形成された瞳面分布を視野絞り２２０上に重畳照明する。
【００３２】
視野絞り２２０は、複数の可動遮光板で構成され、被照明面としてのレチクル３０（更には、ウエハ５０）上における照明範囲（露光範囲）を制限する。
【００３３】
結像レンズ２２２及び２２４は、偏向ミラー２２６を介して、視野絞り２２０の開口を通過した光をレチクル３０上に結像する。
【００３４】
レチクル３０は、ＯＰＣ技術を用いて作製され、ウエハ５０に転写するパターン（回路パターン）を有する原版である。レチクル３０は、レチクルステージ３５に支持及び駆動される。レチクル３０から発せられた回折光は、投影光学系４０を介して、ウエハ５０に投影される。レチクル３０とウエハ５０とは、光学的に共役の関係に配置される。露光装置１は、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置であるため、レチクル３０とウエハ５０とを同期走査することによって、レチクル３０のパターンをウエハ５０に転写する。例えば、投影光学系４０の縮小倍率を１／β、ウエハ５０（ウエハステージ５５）の走査速度をＶ［ｍｍ／ｓｅｃ］とすると、レチクル３０（レチクルステージ３５）の走査速度は、βＶ［ｍｍ／ｓｅｃ］となる。なお、レチクル３０（レチクルステージ３５）及びウエハ５０（ウエハステージ５５）と同期して、視野絞り２２０も走査される。
【００３５】
レチクルステージ３５は、レチクルチャックを介してレチクル３０を支持し、レチクル３０を駆動（走査）する機能を有する。
【００３６】
投影光学系４０は、レチクル３０のパターンをウエハ５０に投影する光学系である。投影光学系４０は、屈折系、反射屈折系、或いは、反射系を使用することができる。
【００３７】
ウエハ５０は、レチクル３０のパターンが投影（転写）される基板であって、露光面（投影光学系４０の結像面）に配置される。但し、ウエハ５０は、ガラスプレートやその他の基板に置換することもできる。ウエハ５０には、レジストが塗布されている。
【００３８】
ウエハステージ５５は、ウエハチャックを介してウエハ５０を支持し、投影光学系４０の光軸方向及び投影光学系４０の光軸に直交する平面に沿って２次元的にウエハ５０を駆動（走査）する機能を有する。
【００３９】
検出部６０は、例えば、照度計を含み、ウエハ５０に入射する光（露光光）の光量を検出する。検出部６０は、受光面がウエハ面と一致するように、ウエハステージ５５上に配置され、ウエハステージ５５によって駆動される。検出部６０は、ウエハ５０に入射する光を受光して、それに応じた信号（検出結果）を制御部７０に送信する。また、検出部６０は、照明光学系２０（詳細には、照明光学系２０の瞳面）に形成される有効光源形状を計測することもできる。
【００４０】
制御部７０は、露光装置１の全体の動作を制御する。制御部７０は、例えば、レチクルステージ３５及びウエハステージ５５と電気的に接続し、レチクルステージ３５とウエハステージ５５との同期走査を制御する。
【００４１】
制御部７０は、例えば、汎用のコンピュータなどの処理装置で構成され、本実施形態では、照明光学系２０に形成される有効光源形状のデータベースを生成する生成方法等を実行するためのプログラムがインストールされている。なお、制御部７０は、有効光源形状のデータベースを生成する生成方法を実行するだけではなく、かかる生成方法で生成された有効光源形状のデータベースを用いたリソグラフィーシミュレータとして機能する。具体的には、制御部７０は、生成されたデータベースに含まれる有効光源形状、レチクル３０のパターン、投影光学系４０に関する情報を入力情報とし、かかる入力情報に基づいてウエハ５０の上に形成される光学像を算出する。また、制御部７０は、算出された光学像を評価し、かかる評価に基づいて、露光装置１に最適な露光条件を設定する機能（即ち、露光条件の最適化処理を実行する機能）も備えている。
【００４２】
制御部７０は、図２に示すように、ＣＰＵ７１と、メモリ７２と、入力部７３と、出力部７４と、記憶部７５とを有する。ＣＰＵ７１は、本実施形態では、メモリ７２に記憶されたプログラム７２ａに基づいて、後述する有効光源形状のデータベースを生成する生成方法、光学像の算出や露光条件の最適化を実行する。メモリ７２は、例えば、ＲＯＭやＲＡＭで構成される。入力部７３は、例えば、キーボード、通信インターフェース、メディアリーダなどを含む。出力部７４は、例えば、ディスプレイ、メモリ、通信インターフェースなどを含む。記憶部７５は、例えば、ハードディスクなどの大容量記憶装置で構成され、有効光源形状のデータベースなどを格納する。なお、プログラム７２ａは、例えば、入力部７３を介して制御部７０に取り込まれ、メモリ７２に所定の形式で書き込まれる。なお、有効光源形状のデータベースを生成する機能、かかるデータベースを用いたリソグラフィーシミュレータとしての機能（光学像算出、露光条件最適化）、露光装置１の全体の動作を制御する機能を制御部７０が全て行っているが、これに限定されない。つまり、複数の情報処理装置（制御部）を設け、各情報処置装置が１つの機能を実行して、それぞれの機能を分担させてもよい。
【００４３】
以下、有効光源を形成する（有効光源形状を規定する）照明光学系２０について詳細に説明すると共に、制御部７０によって実行される有効光源形状のデータベースを生成する生成方法について説明する。なお、本実施形態では、回折光学素子２０４及びフーリエ変換レンズ２０６を含むユニットを第１の光学ユニットＯＵ１、照明形状変換部２１０を含むユニットを第２の光学ユニットＯＵ２、ズーム光学系２１２を含むユニットを第３の光学ユニットＯＵ３と称する。従って、第１の光学ユニットＯＵ１は「第１の光強度分布」を形成し、第２の光学ユニットＯＵ２は「第２の光強度分布」を形成し、第３の光学ユニットＯＵ３は「瞳面分布」を形成する。絞り部材２１６によって不要光が遮光された瞳面分布が有効光源（有効光源形状）となる。有効光源形状は、被照明面における光の角度分布と同義である。
【００４４】
第１の光学ユニットＯＵ１、第２の光学ユニットＯＵ２及び第３の光学ユニットＯＵ３は、光源１０からの光を所望の形状に変換し、ハエの目レンズ２１４に入射する光の光強度分布及び角度分布を所望の分布に制御する。これにより、有効光源形状が調整可能となる。
【００４５】
例えば、図３に示すような輪帯形状の発光部を有する有効光源を形成する場合を考える。この場合、第２の光学ユニットＯＵ２を構成する照明形状変換部２１０として、図４に示すように、入射側に凹形状の円錐面（又は平面）を有し、射出側に凸形状の円錐面を有するプリズム２１０Ａを用いればよい。ここで、図３は、有効光源形状の一例（輪帯形状の有効光源）を示す図である。図４は、図３に示す有効光源形状を形成するための照明形状変換部２１０としてのプリズム２１０Ａを示す図である。
【００４６】
また、図５に示すような４重極形状の発光部を有する有効光源を形成する場合を考える。この場合、第２の光学ユニットＯＵ２を構成する照明形状変換部２１０として、図６に示すように、入射側に凹形状の四角錐面（又は平面）を有し、射出側に凸形状の四角錐面を有するプリズム２１０Ｂを用いればよい。なお、プリズム２１０Ｂにおいて、入射側と射出側における四角錐面の稜線と光軸とがなす角度は等しくてもよいし、照明効率を向上させるために、入射側と射出側における四角錐面の稜線と光軸とがなす角度を異ならせてもよい。また、第１の光学ユニットＯＵ１（回折光学素子２０４）によって形成される第１の光強度分布を４重極形状とし、入射側に凹形状の円錐面（又は平面）を有し、射出側に凸形状の円錐面を有するプリズムを照明形状変換部２１０として用いてもよい。ここで、図５は、有効光源形状の一例（４重極形状の有効光源）を示す図である。図６は、図５に示す有効光源形状を形成するための照明形状変換部２１０としてのプリズム２１０Ｂを示す図である。
【００４７】
また、照明形状変換部２１０として、光軸方向に相対移動可能な一対のプリズムを用いれば、より多様な有効光源形状を形成することが可能となる。換言すれば、有効光源形状の形成自由度を向上させることができる。
【００４８】
例えば、照明形状変換部２１０として、図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、光軸方向に相対移動可能な一対のプリズム２１０Ｃａ及び２１０Ｃｂを含む光学部材２１０Ｃを用いる場合を考える。なお、プリズム２１０Ｃａは、入射側に凹形状の円錐面を有し、射出側に平面を有する。また、プリズム２１０Ｃｂは、入射側に平面を有し、射出側に凸形状の円錐面を有する。ここで、図７（ａ）及び（ｂ）は、照明形状変換部２１０として、一対のプリズム２１０Ｃａ及び２１０Ｃｂで構成される光学部材２１０Ｃを示す図である。
【００４９】
光学部材２１０Ｃは、プリズム２１０Ｃａとプリズム２１０Ｃｂとの間隔が小さい場合（図７（ａ））には、図８（ａ）に示すように、発光部の幅が大きい（輪帯率が小さい）輪帯形状の有効光源を形成する。一方、光学部材２１０Ｃは、プリズム２１０Ｃａとプリズム２１０Ｃｂとの間隔が大きい場合（図７（ｂ））には、図８（ｂ）に示すように、発光部の幅が小さい（輪帯率が大きい）輪帯形状の有効光源を形成する。ここで、図８（ａ）及び（ｂ）は、照明形状変換部２１０としての光学部材２１０Ｃによって形成される有効光源形状を示す図である。
【００５０】
更に、第２の光学ユニットＯＵ２を構成する照明形状変換部２１０と第３の光学ユニットＯＵ３を構成するズーム光学系２１２とを組み合わせることで、輪帯率を維持したまま、有効光源形状の大きさを調整することが可能となる。例えば、輪帯形状の有効光源を形成する場合、第３の光学ユニットＯＵ３のズーム光学系２１２を駆動することで、発光部の幅である輪帯形状の外径と内径の比（輪帯率）を調整することができる。この際、第１の光学ユニットＯＵ１で円形形状の第１の光強度分布を形成し、第２の光学ユニットＯＵ２で輪帯形状の第２の光強度分布を形成しているものとする。
【００５１】
有効光源（有効光源形状）を表現する場合、一般的に、σ値が用いられる。なお、σ値は、照明光学系の開口数／投影光学系の開口数で表される。例えば、図９（ａ）に示される輪帯形状の有効光源では、σａを外σ、σｂを内σと呼ぶことが多い。また、図９（ｂ）に示される２重極形状の有効光源では、σａを外σ、σｂを内σ、θ１を開口角と呼ぶことが多い。図９（ａ）及び（ｂ）は、有効光源（有効光源形状）の表現について説明するための図である。
【００５２】
露光装置１における結像は、部分コヒーレント結像である。換言すれば、露光装置１は、部分コヒーレント照明でレチクル３０を照明して、レチクル３０のパターンをウエハ５０に投影する。部分コヒーレント照明をインコヒーレントな点光源に分割して、ウエハ５０の上に形成される光学像（光強度分布）を算出する際には、アッベ（Ａｂｂｅ）の方法が用いられる。図１０は、光源１０の一点から射出する光がレチクル３０（物体面）を通ってウエハ５０（像面）の上に形成する光強度分布を模式的に示す図である。図１１は、アッベの方法を用いた光学像の算出方法を模式的に示す図である。なお、アッベの方法は、光学シミュレーションで一般的に採用されているアルゴリズムであり、ここでの詳細な説明は省略する。
【００５３】
制御部７０において光学像を算出する際には、レチクル３０のパターン情報、投影光学系４０に関する情報、照明光学系２０によって形成される有効光源形状の情報などの入力情報を入力する必要がある。レチクル３０のパターン情報とは、ウエハ５０に転写される（即ち、露光対象となる）パターンの情報であり、一般的には、ＧＤＳ形式で表される。レチクル３０のパターン情報は、レチクル３０のパターンデータであってもよいし、設計中のパターンデータであってもよい。また、投影光学系４０に関する情報とは、投影光学系４０の開口数（ＮＡ）などの光学シミュレーションにおいて必要となる投影光学系４０のパラメータである。なお、厳密な光学像を算出するためには、投影光学系４０に関する情報として、収差分布情報、瞳透過率分布情報、偏光光分布情報等の瞳関数を入力することが好ましい。
【００５４】
制御部７０では、レチクル３０のパターンを実際にウエハ５０に転写して解析する代わりに、光学シミュレーションを用いて光学像を評価することができる。そして、制御部７０に入力されるレチクル３０のパターン情報、投影光学系４０に関する情報、照明光学系２０によって形成される有効光源形状の情報などの露光条件を逐次変化させながら光学像を評価する。これにより、露光装置１に最適な露光条件を設定することが可能となる。
【００５５】
露光条件に含まれる有効光源形状は、以下の（１）乃至（５）によって決定される。
（１）第１の光学ユニットＯＵ１における回折光学素子２０４の選択
（２）第２の光学ユニットＯＵ２における照明形状変換部２１０の選択及び照明形状変換部２１０に設定された条件
（３）第３の光学ユニットＯＵ３におけるズーム光学系２１２に設定された条件
（４）絞り２１６の選択
（５）その他の要因
但し、その他の要因とは、例えば、回折光学素子２０４よりも後段の照明光学系２０において、光源１０からの光の通過経路によって局所的、且つ、非対称に発生する光強度分布などである。これは、照明光学系２０を構成する光学素子の表面形状の歪みや屈折率の変化、反射防止膜の劣化、付着物による透過率の劣化などに起因し、装置毎に変わる要素である。
【００５６】
図１２（ａ）乃至（ｃ）は、第１の光学ユニットＯＵ１、第２の光学ユニットＯＵ２、第３の光学ユニットＯＵ３、ハエの目レンズ２１４及び絞り部材２１６による有効光源の形成を模式的に示す図である。有効光源形状は、上述したように、第１の光学ユニットＯＵ１における回折光学素子２０４、第２の光学ユニットＯＵ２における照明形状変換部２１０及び絞り部材２１６の選択に依存する。図１２（ａ）乃至（ｃ）では、第１の光学ユニットＯＵ１を構成する回折光学素子２０４として、輪帯形状の有効光源を形成するための回折光学素子を用いている。第２の光学ユニットＯＵ２を構成する照明形状変換部２１０として、一対のプリズム２１０Ｃａ及び２１０Ｃｂを含む光学部材２１０Ｃを用いている。また、照明形状変換部２１０に設定された条件、本実施形態では、光学部材２１０Ｃにおけるプリズム２１０Ｃａとプリズム２１０Ｃｂとの距離（の設定量）によって、図１２（ａ）乃至（ｃ）に示すように、輪帯形状の有効光源の輪帯率を調整することができる。同様に、ズーム光学系２１２に設定された条件、即ち、ズームレンズ間の距離（の設定量）によって、図１２（ａ）乃至（ｃ）に示すように、輪帯形状の有効光源の大きさを調整することができる。
【００５７】
光学部材２１０Ｃを構成するプリズム２１０Ｃａ及び２１０Ｃｂ、ズーム光学系２１２を構成するズームレンズは、図示しないパルスモータによって駆動される。また、プリズム２１０Ｃａとプリズム２１０Ｃｂとの距離やズームレンズ間の距離は、制御部７０において、パルス信号数で制御されている。プリズム２１０Ｃａ及び２１０Ｃｂやズーム光学系２１２を構成するズームレンズの駆動範囲は装置毎に異なり、例えば、プリズム２１０Ｃａ及び２１０Ｃｂの駆動範囲は０乃至１０００パルス、ズームレンズの駆動範囲は０乃至２０００パルスなどと規定されている。従って、光学部材２１０Ｃ及びズーム光学系２１２のみを考えると、条件の組み合わせによって、１０００×２０００＝２００万通りの輪帯形状の有効光源を形成することができる。但し、照明光学系２０に設定可能な条件は、プリズム２１０Ｃａとプリズム２１０Ｃｂとの距離やズームレンズ間の距離に限定されず、有効光源の形成に関連する複数の設定条件を含む。
【００５８】
有効光源形状は、図１３に示すように、第１の光学ユニットＯＵ１、第２の光学ユニットＯＵ２及び第３の光学ユニットＯＵ３によって形成された照明形状に対して、絞り部材２１６の開口形状を重ね合わせることで導出される。図１３は、第１の光学ユニットＯＵ１、第２の光学ユニットＯＵ２及び第３の光学ユニットＯＵ３によって形成された照明形状及び絞り部材２１６の開口形状から導出される有効光源形状を説明するための図である。
【００５９】
絞り部材２１６としては、図１４（ａ）に示すような迷光を遮光するための可変絞りだけではなく、図１４（ｂ）に示すような２重極形状の有効光源を形成するための絞りを用いることができる。また、図１４（ｃ）に示すような位相板を用いることで、有効光源における偏光状態を制御することも可能である。この場合、有効光源形状は、偏光状態も含むことになる。図１４（ａ）乃至（ｃ）は、絞り部材２１６の構成を示す図である。なお、図１４（ｃ）における矢印は各位相板における進相軸を示している。
【００６０】
ここで、露光装置１において照明光学系２０に形成される有効光源形状のデータベース化について説明する。
【００６１】
有効光源形状をデータベース化するための方法として、照明光学系２０の情報（回折光学素子２０４の選択や照明光学系２０に設定可能な複数の条件）に基づく光線追跡の結果を用いる方法がある。
【００６２】
具体的には、図１５に示すように、回折光学素子２０４を含む第１の光学ユニットＯＵ１によって形成される第１の光強度分布を有限領域の画素に分割する。そして、各画素に点光源が存在すると仮定し、かかる点光源からの光が第２の光学ユニットＯＵ２及び第３の光学ユニットＯＵ３をどのように通過するかを求める光線追跡を行うことで、第１の光強度分布が形成する有効光源（有効光源形状）を得ることができる。なお、光線追跡は、基本的には、第１の光強度分布における画素の分割数と照明光学系２０に設定可能な設定条件との積の数だけ必要である。例えば、本実施形態において、第１の光強度分布における画素の分割数を６４×６４とすると、４０９６×１０００×２０００回の光線追跡が必要となる。但し、照明光学系２０の設計の対称性等を考慮すれば、全ての画素に対して光線追跡を行う必要はなく、光線追跡の効率化を図ることが可能である。ここで、図１５は、有効光源形状をデータベース化する際に用いられる光線追跡を説明するための図である。
【００６３】
このような光線追跡を照明光学系２０に設定可能な複数の条件のそれぞれに対して行うことで、複数の条件に対応する有効光源形状を求めることができ、図１６に示すように、露光装置１において形成される有効光源形状をデータベース化することができる。図１６は、第２の光学ユニットＯＵ２に設定可能な条件をＰ２とし、第３の光学ユニットＯＵ３における設定可能なＺ３とした場合の有効光源形状のデータベースを示す図である。ここで、条件Ｐ２は、光学部材２１０Ｃにおけるプリズム２１０Ｃａとプリズム２１０Ｃｂとの距離（の設定値）をパルス数で表し、条件Ｚ３は、ズーム光学系２１２におけるズームレンズ間の距離（の設定値）をパルス数で表している。なお、図１６では、有効光源形状は、ＢＭＰ形式で可視化されているが、例えば、上述したσ値などを用いて有効光源形状を表現してもよい。
【００６４】
図１６に示す有効光源形状のデータベースは、照明光学系２０に設定された条件（理想値又は設計値）に基づいて生成されている。但し、露光装置１において実際に形成される有効光源形状は、上述したように、その他の要因や設定された条件に含まれる誤差（例えば、光学素子の製造誤差や駆動誤差）によって、図１６に示すデータベースの有効光源形状と異なっている。
【００６５】
照明光学系２０に実際に形成される有効光源形状のデータベースを生成するために、照明光学系２０に設定可能な複数の条件の全てを設定して有効光源形状を計測し、かかる計測結果に基づいて有効光源形状のデータベースを生成することは現実的ではない。
【００６６】
例えば、輪帯形状の有効光源のデータベースを生成する場合には、絞り部材２１６による光の絞り量が最も少ない状態で、第２の光学ユニットＯＵ２及び第３の光学ユニットＯＵ３における各条件に対応する有効光源形状を計測することが必要となる。この際、プリズム２１０Ｃａとプリズム２１０Ｃｂとの距離の設定値やズーム光学系２１２のズームレンズ間の距離を連続的に変更しながら（即ち、微少量駆動しながら）有効光源形状の計測を繰り返さなければならない。更に、有効光源形状の計測は、選択可能な回折光学素子２０４の数と照明光学系２０に設定可能な条件の数との積だけ必要となってしまう。
【００６７】
そこで、本実施形態では、光線追跡の結果を用いる方法と有効光源形状を計測する方法とを併用して、照明光学系２０に実際に形成される有効光源形状に近い有効光源形状のデータベースを生成する。
【００６８】
図１７は、露光装置１おいて照明光学系２０に形成される有効光源形状のデータベースを生成する生成方法（データベース生成処理）を説明するためのフローチャートである。
【００６９】
ステップＳ１００２において、照明光学系２０に設定可能な複数の条件を変更しながら有効光源形状を算出して、照明光学系２０に設定可能な複数の条件のそれぞれに対応する有効光源形状を表す初期データベースを生成する。具体的には、上述した光線追跡などを用いて、照明光学系２０に設定可能な複数の条件のそれぞれに対応する有効光源形状を求めてデータベース化する。これにより、初期データベースとして、図１６に示すようなデータベースが得られる。但し、照明光学系２０に設定される条件に基づいて算出される有効光源形状の初期データベースは、予め（或いは、別途）生成していてもよい。
【００７０】
次いで、ステップＳ１００４において、照明光学系２０に設定可能な複数の条件のうち任意の条件を照明光学系２０に実際に設定して有効光源形状を計測する。具体的には、例えば、第２の光学ユニットＯＵ２における条件としてＰ２＝９９０、第３の光学ユニットＯＵ３における条件としてＺ３＝１９９０を照明光学系２０に設定し、検出部６０を用いて有効光源形状を計測する。
【００７１】
次に、ステップＳ１００６において、ステップＳ１００２で生成された初期データベースにおける有効光源形状とステップＳ１００４で計測した有効光源形状とを比較する。そして、ステップＳ１００２で生成された初期データベースにおける有効光源形状とステップＳ１００４で計測した有効光源形状との残差量を算出する。具体的には、図１６に示すデータベースに含まれる有効光源形状のうち第２の光学ユニットＯＵ２に設定された条件Ｐ２＝９９０、第３の光学ユニットＯＵ３に設定された条件Ｚ３＝１９９０に対応する有効光源形状と計測した有効光源形状とを比較する。この際、例えば、有効光源形状に相当する光強度の面積積分の値を双方であわせるような規格化処理を行う。そして、２次元の光強度の差を算出することで、第２の光学ユニットＯＵ２に設定された条件Ｐ２＝９９０、第３の光学ユニットＯＵ３に設定された条件Ｚ３＝１９９０に対応する有効光源形状の残差量を算出することができる。
【００７２】
次いで、ステップＳ１００８において、ステップＳ１００６で算出された残差量に基づいて、照明光学系２０に設定可能な複数の条件に関する残差関数（即ち、照明光学系２０に設定可能な複数の条件の全てに対する残差量）を算出する。具体的には、残差量を、例えば、以下の数式１に示すように、第２の光学ユニットＯＵ２における条件Ｐ２及び第３の光学ユニットＯＵ３における条件Ｚ３の多項式関数Ｉｉｊとして表すことで、残差関数を算出する。なお、残差関数を高精度に算出するためには、ステップＳ１００４において、照明光学系２０に設定可能な複数の条件のうち少なくとも２つの条件を照明光学系２０に実際に設定して、かかる条件に対応する有効光源形状を計測した結果を用いることが好ましい。
【００７３】
【数１】
2009194107.tif 000003
【００７４】
但し、ｉ、ｊは、有効光源を格子状に分割した場合のｘ方向ｉ番目、ｙ方向ｊ番目を表す。
【００７５】
また、残差関数は、以下に示すように、Ｚｅｒｎｉｋｅ多項式などの直交関数として算出することができる。
ｚ１＝１
ｚ２＝ρｃｏｓθ
ｚ３＝ρｓｉｎθ
ｚ４＝−１＋２ρ２
ｚ５＝ρ２ｃｏｓ２θ
ｚ６＝ρ２ｓｉｎ２θ
ｚ７＝ρ（−２＋３ρ２）ｃｏｓθ
ｚ８＝ρ（−２＋３ρ２）ｓｉｎθ
ｚ９＝１−６ρ２＋６ρ４
ｚ１０＝ρ３ｃｏｓ３θ
ｚ１１＝ρ３ｓｉｎ３θ
ｚ１２＝ρ２（−３＋４ρ２）ｃｏｓ２θ
ｚ１３＝ρ２（−３＋４ρ２）ｓｉｎ２θ
ｚ１４＝ρ（３−１２ρ２＋１０ρ４）ｃｏｓθ
ｚ１５＝ρ（３−１２ρ２＋１０ρ４）ｓｉｎθ
ｚ１６＝−１＋１２ρ２−３０ρ４＋２０ρ６
ｚ１７＝ρ４ｃｏｓ４θ
ｚ１８＝ρ４ｓｉｎ４θ
ｚ１９＝ρ３（−４＋５ρ２）ｃｏｓ３θ
ｚ２０＝ρ３（−４＋５ρ２）ｓｉｎ３θ
ｚ２１＝ρ２（６−２０ρ２＋１５ρ４）ｃｏｓ２θ
ｚ２２＝ρ２（６−２０ρ２＋１５ρ４）ｓｉｎ２θ
ｚ２３＝ρ（−４＋３０ρ２−６０ρ４＋３５ρ６）ｃｏｓθ
ｚ２４＝ρ（−４＋３０ρ２−６０ρ４＋３５ρ６）ｓｉｎθ
ｚ２５＝１−２０ρ２＋９０ρ４−１４０ρ６＋７０ρ８
ｚ２６＝ρ５ｃｏｓ５θ
ｚ２７＝ρ５ｓｉｎ５θ
ｚ２８＝ρ４（−５＋６ρ２）ｃｏｓ４θ
ｚ２９＝ρ４（−５＋６ρ２）ｓｉｎ４θ
ｚ３０＝ρ３（１０−３０ρ２＋２１ρ４）ｃｏｓ３θ
ｚ３１＝ρ３（１０−３０ρ２＋２１ρ４）ｓｉｎ３θ
ｚ３２＝ρ２（−１０＋６０ρ２−１０５ρ４＋５６ρ６）ｃｏｓ２θ
ｚ３３＝ρ２（−１０＋６０ρ２−１０５ρ４＋５６ρ６）ｓｉｎ２θ
ｚ３４＝ρ（５−６０ρ２＋２１０ρ４−２８０ρ６＋１２６ρ８）ｃｏｓθ
ｚ３５＝ρ（５−６０ρ２＋２１０ρ４−２８０ρ６＋１２６ρ８）ｓｉｎθ
ｚ３６＝−１＋３０ρ２−２１０ρ４＋５６０ρ６−６３０ρ８＋２５２ρ１０
次に、ステップＳ１０１０において、ステップＳ１００８で算出された残差関数を用いて、ステップＳ１００２で生成された初期データベースに含まれる有効光源形状を補正して実データベースとする。これにより、実際の有効光源形状を計測する回数を大幅に削減しながら、実際に形成される有効光源形状に近い有効光源形状のデータベースを生成することができる。
【００７６】
なお、ステップＳ１００６で算出される残差量は、第２の光学ユニットＯＵ２における条件Ｐ２＝９９０、第３の光学ユニットＯＵ３における条件Ｚ３＝１９９０付近の条件では一定とみなすこともできる。従って、ステップＳ１００４で実際に照明光学系２０に設定した条件付近に対応する有効光源形状のみのデータベースが必要である場合には、残差関数を算出することなく、残差量を用いて有効光源形状を補正して実データベースとしてもよい。
【００７７】
また、本実施形態では、残差量又は残差関数を有効光源形状に相当する光強度の差としている。但し、残差量又は残差関数は、図１８（ａ）に示すように、輪帯形状の有効光源における光強度のピークσ値（ａ値）及びピークσ値の１／３以上の光強度を有するσ値の範囲（ｂ値）を用いてもよい。
【００７８】
図１８（ｂ）は、第２の光学ユニットＯＵ２における条件Ｐ２を一定とし、第３の光学ユニットＯＵ３における条件Ｚ３を０乃至２０００パルスまで変化させた場合のａ値及びｂ値を示すグラフである。換言すれば、図１８（ｂ）は、輪帯形状の有効光源の輪帯率を固定しながら、有効光源の大きさを変化させた場合に、有効光源形状が変化する様子を示している。なお、図１８（ｂ）は、照明光学系２０に設定される条件に基づいて有効光源形状を算出した結果である。
【００７９】
図１８（ｂ）を参照するに、輪帯率を変える条件であるＰ２が一定であるにもかかわらず、ｂ値は一定値になっていない。これは、照明光学系２０に設定可能な複数の条件に対して、有効光源形状が連続的に変化することを示している。
【００８０】
第３の光学ユニットＯＵ３に任意の条件を設定して実際の有効光源形状を計測し、かかる有効光源形状における光強度のピークσ値（ａ’値）及びピークσ値の１／３以上の光強度を有するσ値の範囲（ｂ’値）を抽出する。そして、ピークσ値の残差量Δａ（ａ値−ａ’値）及びピークσ値の１／３以上の光強度を有するσ値の範囲の残差量Δｂ（ｂ値−ｂ’値）を算出する。そして、残差量Δａ及びΔｂを用いて、図１８（ｂ）に示すグラフのａ値及びｂ値を補正して実データベースとすることによって、実際に形成される有効光源形状に近い有効光源形状のデータベースを生成することができる。なお、残差量Δａ及びΔｂは、第２の光学ユニットＯＵ２における条件Ｐ２及び第３の光学ユニットＯＵ３における条件Ｚ３の関数（残差関数）として表すこともできる。ここでは、σの大きさを光強度のピークを示す場所に設定し、σの広がりをピークの１／３の強度の場所に設定したが、σの大きさと広がりの定義はこれに限定されない。また、光強度をσの大きさの指標にしたが、光強度分布を半径方向に積分した面積積分値をσの大きさの指標にしてもよい。
【００８１】
このように、本実施形態によれば、実際に形成される有効光源形状に近い有効光源形状のデータベースを容易に生成することが可能であり、かかるデータベースを用いることでリソグラフィーシミュレータにおける計算精度を向上させることができる。
【００８２】
具体的には、制御部７０において光学像を算出する際に、本実施形態で生成されたデータベースに含まれる有効光源形状を入力情報として入力すれば、ウエハ５０の上に形成される実際の光学像を高精度に算出することができる。また、有効光源形状やその他の露光条件を変化させながら光学像の算出を繰り返して有効光源形状を含む露光条件を設定する際に、本実施形態で生成されたデータベースにおける有効光源形状を入力情報として入力する。これにより、従来よりも高精度に露光条件を最適化（設定）することが可能となる。
【００８３】
露光において、光源１０から発せられた光束は、照明光学系２０によりレチクル３０を照明する。レチクル３０を通過して回路パターンを反映する光束は、投影光学系４０により、ウエハ５０に結像される。露光装置１は、上述したように、従来よりも高精度に露光条件を最適化することが可能であり、高いスループットで経済性よくデバイス（半導体素子、ＬＣＤ素子、撮像素子（ＣＣＤなど）、薄膜磁気ヘッドなど）を提供することができる。
【００８４】
なお、本実施形態における有効光源形状のデータベースの生成方法（データベース生成）は、同じ機種の露光装置の間において、機差の影響を除去して実際に形成される有効光源形状に近い有効光源形状のデータベースを容易に生成することを可能とする。
【００８５】
例えば、第１の露光装置で用いられていた有効光源形状のデータベースを用いて第２の露光装置において照明光学系に形成される有効光源形状のデータベースを生成する場合を考える。但し、第１の露光装置及び第２の露光装置は、同じ機種であり、照明光学系に設定可能な条件も同じであるものとする。
【００８６】
まず、第１の露光装置の照明光学系に設定可能な複数の条件のそれぞれに対応する有効光源形状を表すデータベースを初期データベースとして取得する。
【００８７】
次に、第２の露光装置に設定可能な複数の条件のうち任意の条件を第２の露光装置の照明光学系に実際に設定して有効光源形状を計測する。
【００８８】
次いで、初期データベースに含まれる有効光源形状と計測した有効光源形状とに基づいて、複数の条件のそれぞれを第２の露光装置の照明光学系に実際に設定した場合の有効光源形状と初期データベースに含まれる有効光源形状との残差量を算出する。
【００８９】
そして、算出された残差量を用いて初期データベースに含まれる有効光源形状を補正して実データベースとする。
【００９０】
このように、上述した生成方法によれば、第１の露光装置で用いられていた有効光源形状のデータベースを初期データベースとして用いながらも、第１の露光装置と第２の露光装置との間の機差の影響による有効光源形状の差異を除去することが可能となる。従って、第２の露光装置において照明光学系に実際に形成される有効光源形状に近い有効光源形状のデータベースを容易に生成することができる。
【００９１】
次に、図１９及び図２０を参照して、露光装置１、或いは、露光装置１で実行可能な露光方法を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図１９は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ１（回路設計）では、デバイスの回路設計を行う。ステップ２（レチクル製作）では、設計した回路パターンを形成したレチクルを製作する。ステップ３（ウエハ製造）では、シリコンなどの材料を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は、前工程と呼ばれ、レチクルとウエハを用いてリソグラフィー技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。ステップ５（組み立て）は、後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）では、ステップ５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００９２】
図２０は、ステップ４のウエハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）では、ウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウエハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウエハ上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）では、ウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）では、ウエハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置１、或いは、露光装置１で実行可能な露光方法によってレチクルの回路パターンをウエハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウエハを現像する。ステップ１８（エッチング）では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによってウエハ上に多重の回路パターンが形成される。かかるデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。このように、露光装置１、或いは、露光装置１で実行可能な露光方法を使用するデバイス製造方法、並びに結果物としてのデバイスも本発明の一側面を構成する。
【００９３】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】露光装置の構成を示す概略断面図である。
【図２】図１に示す露光装置の制御部の構成を示す図である。
【図３】有効光源形状の一例（輪帯形状の有効光源）を示す図である。
【図４】図３に示す有効光源形状を形成するための照明形状変換部としてのプリズムを示す図である。
【図５】有効光源形状の一例（４重極形状の有効光源）を示す図である。
【図６】図５に示す有効光源形状を形成するための照明形状変換部としてのプリズムを示す図である。
【図７】照明形状変換部として、一対のプリズムで構成される光学部材を示す図である。
【図８】図７に示す光学部材によって形成される有効光源形状を示す図である。
【図９】有効光源（有効光源形状）の表現について説明するための図である。
【図１０】光源の一点から射出する光がレチクル（物体面）を通ってウエハ（像面）の上に形成する光強度分布を模式的に示す図である。
【図１１】アッベ（Ａｂｂｅ）の方法を用いた光学像の算出方法を模式的に示す図である。
【図１２】第１の光学ユニット、第２の光学ユニット、第３の光学ユニット、ハエの目レンズ及び絞り部材による有効光源の形成を模式的に示す図である。
【図１３】第１の光学ユニット、第２の光学ユニット及び第３の光学ユニットによって形成された照明形状及び絞り部材の開口形状から導出される有効光源形状を説明するための図である。
【図１４】絞り部材の構成を示す図である。
【図１５】有効光源形状をデータベース化する際に用いられる光線追跡を説明するための図である。
【図１６】有効光源形状のデータベースを示す図である。
【図１７】図１に示す露光装置における照明光学系に形成される有効光源形状のデータベースを生成する生成方法を説明するためのフローチャートである。
【図１８】図１７に示すステップＳ１００６で算出される残差量及びステップＳ１００８で算出される残差関数の別の例を説明するための図である。
【図１９】デバイスの製造を説明するためのフローチャートである。
【図２０】図１９に示すステップ４のウエハプロセスの詳細なフローチャートである。
【符号の説明】
【００９５】
１                          露光装置
１０                        光源
２０                        照明光学系
２０４                      回折光学素子
２０６                      フーリエ変換レンズ
２１０                      照明形状変換部
２１０Ａ及び２１０Ｂ        プリズム
２１０Ｃ                    光学部材
２１０Ｃａ及び２１０Ｃｂ    プリズム
２１２                      ズーム光学系
２１６                      絞り部材
３０                        レチクル
３５                        レチクルステージ
４０                        投影光学系
５０                        ウエハ
５５                        ウエハステージ
６０                        検出部
７０                        制御部
７１                        ＣＰＵ
７２                        メモリ
７２ａ                      プログラム
７３                        入力部
７４                        出力部
７５                        記憶部
ＯＵ１                      第１の光学ユニット
ＯＵ２                      第２の光学ユニット
ＯＵ３                      第３の光学ユニット
【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１４】
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【図１５】
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【図１７】
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【図１９】
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【図２０】
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【図１３】
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【図１６】
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【図１８】
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