JP4804294B2 - 原版データ作成プログラム、原版データ作成方法、原版作成方法、露光方法及びデバイスの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、原版データ作成プログラム、原版データ作成方法、原版作成方法、露光方法及びデバイスの製造方法に関する。

原版（マスク、レチクル）に描画された回路パターンを投影光学系によってウェハ等に露光する投影露光装置は従来から使用されており、高解像度を実現可能な露光装置が益々要求されている。高解像度を実現する露光方法として、投影光学系の開口数（ＮＡ）を増加する方法、露光波長（λ）を短波長化する方法、及びｋ１ファクタを小さくする方法が知られている。

回路パターンを大別すると、配線パターン（ラインパターン）とコンタクトホールパターンとに分けることができる。一般的に、細いラインパターンを露光するより微細なコンタクトホールパターンを露光するほうが困難であると言われる。

そこで、露光方法を工夫して微細なコンタクトホールパターンを露光する様々な試みがなされている。代表的な技術は、転写すべきコンタクトホールパターンが描画された原版に、解像しない大きさの補助パターンを挿入する方法である。この方法は、ｋ１ファクタを小さくする方法の１つである。

特許文献１及び特許文献２に示す技術では、どのように補助パターンを挿入すべきかを数値計算で導出する方法が示されている。これらの技術によれば、近似的な像面強度（振幅）の分布を数値計算で求め、インターフェレンスマップ（Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｍａｐ、以下、干渉マップと呼ぶ）を導出している。すなわち、干渉マップは、近似的な像面強度（振幅）の分布を示すマップである。

具体的には、Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｒｏｓｓ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ（以下、ＴＣＣと呼ぶ）を導出する。そして、ＴＣＣの結果により、空中像をＮ種類の像（固有関数と呼ばれる）に分解（特異値分解（Ｓｉｎｇｕｌａｒ ｖａｌｕｅ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ； ＳＶＤ））する。この手法は、Ｓｕｍ ｏｆ Ｃｏｈｅｒｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ（以下、ＳＯＣＳと呼ぶ）と呼ばれる。

ＳＯＣＳで分解したＮ種類の固有関数は、それぞれ正負の値を持つ。Ｎ種類の固有関数を強度にして足し合わせて、空中像を得る。より厳密には、ｉ番目の固有関数に対応した固有値（ｉ番目の固有値）と、ｉ番目の固有関数の強度とを掛け合わせて得られたＮ種類の関数を足し合わせて、空中像を得る。

ここで、一番大きい固有値を第一の固有値とし、対応する固有関数を第一の固有関数とすれば、第一の固有関数は空中像の形成に対する寄与が一番大きい。そこで、第一の固有関数を空中像であると近似する。この近似により像面強度（振幅）の分布を導出することが可能となる。すなわち、干渉マップを求めることができる。

干渉マップで正の値を持つ箇所には、コンタクトホールパターンを透過した露光光の位相と、補助パターンを透過した露光光の位相とが等しくなるような補助パターンを挿入する。干渉マップで負の値を持つ箇所には、コンタクトホールパターンを透過した露光光の位相と、補助パターンを透過した露光光の位相との差が１８０度になるように補助パターンを配置する。
特開２００４−２２１５９４号公報 特開２００５−１８３９８１号公報

しかしながら、特許文献１及び特許文献２に示す技術では、干渉マップを導出するために、ＴＣＣや固有関数を求める必要があり、数値計算が全体的に複雑になりやすい。これにより、原版のデータの作成時間が長くなることがある。

そこで、本発明の目的は、原版のデータの作成時間を短縮することにある。

本発明の第１側面に係る原版データ作成プログラムは、照明光学系により照明され投影光学系を介して感光剤に潜像を形成するのに用いられる原版のデータをコンピュータに作成させる原版データ作成プログラムであって、有効光源の強度分布を示す関数をフーリエ変換して、前記原版が配置される前記投影光学系の物体面における可干渉性の分布を示すコヒーレントマップを生成するマップ生成ステップと、前記コヒーレントマップにおいて、原点に主パターンを配置し、原点に対する可干渉性が設定された値以上の領域に補助パターンを配置する配置ステップとを前記コンピュータに行わせることを特徴とする。

本発明の第２側面に係る原版データ作成方法は、照明光学系により照明され投影光学系を介して感光剤に潜像を形成するのに用いられる原版のデータを作成する原版データ作成方法であって、有効光源の強度分布を示す関数をフーリエ変換して、前記原版が配置される前記投影光学系の物体面における可干渉性の分布を示すコヒーレントマップを生成するマップ生成ステップと、前記コヒーレントマップにおいて、原点に主パターンを配置し、原点に対する可干渉性が設定された値以上の領域に補助パターンを配置する配置ステップとを備えることを特徴とする。

本発明によれば、原版のデータの作成時間を短縮することができる。

本発明は、特に、ＩＣ、ＬＳＩなどの半導体チップ、液晶パネルなどの表示素子、磁気ヘッドなどの検出素子、ＣＣＤなどの撮像素子といった各種デバイスやマイクロメカニクスで用いる原版のデータを作成する際に適用可能である。ここで、マイクロメカニクスは、半導体集積回路製造技術を微細構造体の製作に応用し、高度な機能を持ったミクロン単位の機械システムやそれを作る技術をいう。本発明は、例えば、液体を介して感光剤に潜像を形成するいわゆる液浸露光に好適である。

本発明で開示する概念は、数学的にモデル化することができる。そのため、コンピュータ・システムのソフトウェア機能として実装可能である。ここで、コンピュータ・システムのソフトウェア機能は、実行可能なコードを含んだプログラミングを含み、補助パターン挿入を実施することができる。ソフトウェア・コードは、汎用コンピュータで実行可能である。ソフトウェア・コード動作中に、コード、もしくは、関連データ記録は、汎用コンピュータ・プラットフォーム内に格納される。しかし、その他の場合、ソフトウェアは他の場所に格納されるか、もしくは、適切な汎用コンピュータ・システムにロードされることもある。したがって、ソフトウェア・コードは、１つまたは複数のモジュールとして、少なくとも１つの機械可読媒体で保持可能である。以下に述べる発明は、上述のコードという形式で記述され、１つまたは複数のソフトウェア製品として機能させることができる。ソフトウェア・コードは、コンピュータ・システムのプロセッサにより実行される。コンピュータ・プラットフォームは、本明細書で述べ、かつ、実施例で示す方法、カタログ、または、ソフトウェア・ダウンロード機能を実施することができる。

次に、本発明の実施形態に係る原版データ作成プログラムを実行するためのコンピュータの構成を、図１を用いて説明する。

コンピュータ１は、バス配線１０、制御部２０、表示部３０、記憶部４０、入力部６０及び媒体インターフェース７０を備える。

制御部２０、表示部３０、記憶部４０、入力部６０及び媒体インターフェース７０は、バス配線１０を介して相互に接続されている。媒体インターフェース７０は、記録媒体８０を接続可能に構成されている。

記憶部４０には、パターンデータ４１、コヒーレントマップ４２、マスクのデータ４３、有効光源情報４４、ＮＡ情報４５が記憶されている。記憶部４０には、λ情報４６、及び、マスクのデータを作成するプログラムである原版データ作成プログラム４７が記憶されている。パターンデータ４１は、集積回路などの設計においてレイアウト設計されたパターン（以下、レイアウトパターンと呼ぶ）のデータである。コヒーレントマップ４２は、後述のように、マスクが配置される面（投影光学系の物体面）における可干渉性の分布を示したものである。マスクのデータ４３は、マスクにＣｒ等のパターンが描画されるためのデータである。有効光源情報４４は、後述の露光装置１００（図２８参照）の投影光学系の瞳面１４２（図２８参照）に形成される光の強度分布に関する情報である。ＮＡ情報４５は、露光装置１００の投影光学系の像側開口数ＮＡに関する情報である。λ情報４６は、露光装置１００の露光光の波長λに関する情報である。原版データ作成プログラム４７は、マスク（原版）のデータを作成するためのプログラムである。

制御部２０は、例えば、ＣＰＵ，ＧＰＵ，ＤＳＰ又はマイコンなどであり、一時記憶のためのキャッシュメモリをさらに含む。表示部３０は、例えば、ＣＲＴディスプレイや液晶ディスプレイなどの表示デバイスである。記憶部４０は、例えば、メモリやハードディスクなどである。入力部６０は、例えば、キーボードやマウスなどである。媒体インターフェース７０は、例えば、フロッピー（登録商標）ディスクドライブ、ＣＤ−ＲＯＭドライブやＵＳＢインターフェースなどである。記録媒体８０は、フロッピー（登録商標）ディスク、ＣＤ−ＲＯＭやＵＳＢメモリなどである。

次に、本発明の実施形態におけるコヒーレントマップ４２の構成を説明する。

露光装置１００（図２８参照）の露光光の波長をλとし、投影光学系の像側開口数をＮＡとする。照明光学系よりマスク面に入射する光束がなす開口数と投影光学系の物体側開口数との比をσとする。

露光装置では様々なＮＡとλとを取りうるため、パターンの寸法を（λ／ＮＡ）で規格化すると便利である。例えば、λが２４８ｎｍでＮＡが０．７３のとき、１００ｎｍを上述のように規格化すると０．２９となる。このような規格化を本明細書ではｋ１換算と呼ぶことにする。

なお、マスクに描画されたＣｒ等のパターン（以下、マスクパターンとする）の大きさと、ウェハ面上に結像されるパターン（以下、ウェハパターンとする）の大きさとは、投影光学系の倍率分だけ異なる。以下では、話を簡単にするため、マスクパターンの大きさに投影光学系の倍率をかけたウェハパターンの大きさに換算した大きさでマスク面上の長さ（座標）を表し、マスクパターンの大きさとウェハパターンの大きさとを１：１で対応させる。ここで、マスク面とは投影光学系の物体面を表し、この面にマスクが配置される。

半導体露光装置におけるマスクパターンとウェハパターンとの関係は、部分コヒーレント結像の関係にある。部分コヒーレント結像では、マスク面での可干渉性を知るために、有効光源の情報（有効光源情報４４）が必要となる。ここで、可干渉性とは、マスク面上の距離に応じた干渉の度合いである。例えば、マスクパターンにおける２つの要素を可干渉性が０の距離に配置すれば、２つの要素で回折された光は干渉することがない。

可干渉性は、Ｖａｎ Ｃｉｔｔｅｒｔ−Ｚｅｒｎｉｋｅの定理により、有効光源の強度分布をフーリエ変換することで得ることができる。より厳密には、可干渉性は、有効光源の強度分布をフーリエ変換したものの絶対値で与えられる。以下では、有効光源の強度分布をフーリエ変換しその絶対値を取ったものを、便宜的に、コヒーレントマップと呼ぶ。

コヒーレントマップ４２は、マスク面における可干渉性の分布を示したものであり、常に正の値を持つ。それに対して、背景技術の欄で説明した干渉マップは、近似的な像面強度（振幅）を示したものであり、正負の値をもつ。そのため、コヒーレントマップ４２と干渉マップとは、全く異なる物理量を扱ったものであり、その性質も全く異なるものである。

図３に有効光源の強度分布（有効光源情報４４）の例を示し、図４にコヒーレントマップ４２の例を示す。

図３は、マスクがないときに、照明光学系が投影光学系の瞳面上に形成する光の強度分布を示す。図３では、投影光学系の瞳の半径を１に正規化している。白抜き部は光照射領域を表し、白線で描かれた半径１の円はσ＝１を示している。ここで、露光装置のＮＡ（投影光学系の像側開口数）を０．７３、波長を２４８ｎｍとする。

図４は、図３の有効光源の強度分布を示す関数をフーリエ変換して求められたコヒーレントマップ４２を示している。図４の横軸は、マスク面のｘ座標をｎｍ単位で表し、縦軸は、マスク面のｙ座標をｎｍ単位で表している。原点を（０ｎｍ，０ｎｍ）としたとき、図４は、マスク面における原点に対する可干渉性を表す。

図４では、最も明るい所を１とした場合における値（色の濃淡で表される値）が１に近いほど原点との可干渉性が高いことを意味し、その値が０に近いほど原点との可干渉性が低いことを意味する。例えば、マスク面で（±３１０ｎｍ，０ｎｍ）、（０ｎｍ，±３１０ｎｍ）、（±３１０ｎｍ，±３１０ｎｍ）の位置では原点との可干渉性が高い。

次に、上記のコヒーレントマップ４２を用いて作成するマスクのデータ４３について説明する。

例えば、パターンデータ４１の一例として、図５に示す（微細な）孤立した正方形のコンタクトホールのパターンデータを考える。露光装置のＮＡを０．７３、露光光の波長λを２４８ｎｍとする。コンタクトホールの寸法を１２０ｎｍとする。コンタクトホールを露光する際、通常、図５に示すように遮光部と開口部（透光部）とからなるマスクパターンを使用する。図５は、遮光部と開口部（透光部）とからなるバイナリーマスク（黒塗りした部分が遮光部を示し、白抜きした部分が透光部を示す）で、開口部の１辺の長さは１２０ｎｍである。

ここで、仮に、図５に示すパターンデータ４１（レイアウトパターンのデータ）をそのままマスクのデータ４３として、マスクにＣｒ等のパターンを描画するとする。そして、露光の際、マクスパターンで回折された光がウェハ面の感光剤に結像されるが、光強度分布の勾配がなだらかになることがある。これにより、微細パターンを精度良く形成できないおそれがある。

それに対して、本実施形態では、図５に示すパターンデータ４１（レイアウトパターンのデータ）を処理対象として、その要素であるコンタクトホールのパターンを注目要素として選択する。そして、図４に示すコヒーレントマップ４２の原点を図５に示すパターンデータ４１のコンタクトホールの位置へ重ね合わせて、コンタクトホールのパターンを主パターンとする。さらに、例えば、可干渉性が設定された値（例えば、０．７）以上の領域である（±３１０ｎｍ，０ｎｍ）、（０ｎｍ，±３１０ｎｍ）及び（±３１０ｎｍ，±３１０ｎｍ）の近傍領域のそれぞれに補助パターンを配置する。すなわち、図６に示すように、コンタクトホールのパターンである主パターンＭＰ１の周りに補助パターンＳＰ１〜ＳＰ８を配置する。ここで、主パターンＭＰ１と補助パターンＳＰ２，ＳＰ４，ＳＰ５，ＳＰ７との間隔ｄ＝３１０ｎｍとなるようにする。また、補助パターンＳＰ１，ＳＰ３，ＳＰ６，ＳＰ８と、隣接した補助パターンＳＰ２，ＳＰ５，ＳＰ４，ＳＰ７との間隔ｄ＝３１０ｎｍとなるようにする。そして、図６に示すデータをマスクのデータ４３として、マスクにＣｒ等のパターンを描画する（原版作成）。このとき、露光の際、マスクパターン（主パターン及び補助パターン）で回折された光が可干渉性の強い状態でウェハ面の感光剤に結像される。これにより、結像した光強度分布の勾配が急になる。そのため、微細パターンを精度良く形成できる。

図６に示すようなマスクのデータ４３において、補助パターンの寸法は、解像しない程度に小さいことが好ましく、例えば、主パターン（コンタクトホールのパターン）の寸法の７５％近傍がよい。ここで、寸法とは、面積ではなく、パターンの一辺の長さである。図５の場合、主パターン（コンタクトホールのパターン）の寸法は、例えば、１２０ｎｍである。すなわち、１辺が１２０ｎｍの正方形のパターンを主パターンとしてマスクのデータ４３に含める。よって、補助パターンの寸法（１辺の長さ）は、１２０ｎｍ×７５％＝９０ｎｍ程度がよい。しかしながら、本実施形態では、補助パターンが可干渉性が高い領域に追加して配置されている。そのため、補助パターンが配置されれば、少なからず解像力向上につながる。その意味で、補助パターンの寸法は、主パターン（コンタクトホールのパターン）の寸法の７５％近傍に限定されない。本発明者が調べたところ、補助パターンの寸法を主パターン（コンタクトホールのパターン）の寸法の５０〜８５％にした場合も、十分な効果を得ることができる。すなわち、この場合も、補助パターンを、解像させずに、主パターンが精度よくウェハ面上に結像されるように補助させることができる。

なお、補助パターンは、長さの異なる１２０ｎｍ×５０〜８５％の辺と１２０ｎｍ×５０〜８５％の辺とを有する長方形状のパターンであっても良い。

例えば、パターンデータ４１の別の一例として、（微細な）孤立した長方形のコンタクトホールのパターンデータを考える。このとき、長方形の補助パターンを追加して配置すればよい。例えば、主パターン（コンタクトホールのパターン）の寸法は、長辺がＡであり、短辺がＢ（＜Ａ）であるとする。このとき、補助パターンの寸法は、長辺がＡ×５０〜８５％であり、短辺がＢ×５０〜８５％であることが好ましい。

例えば、パターンデータ４１のさらに別の一例として、（微細な）孤立したラインのパターンデータを考える。このとき、ラインの補助パターンを追加して配置すればよい。例えば、主パターン（ラインのパターン）の寸法は、長さがＣであり、幅がＤ（＜＜Ｃ）であるとする。このとき、ラインのパターンがコンタクトホールのパターンに比べて解像しやすいので、補助パターンの寸法は、幅がＤ×３５〜７０％であることが好ましく、長さに関してはＣと同程度でよい。

マスクのデータ４３において、補助パターンの形状は、主パターンの形状と略相似であることが好ましい。例えば、主パターン（例えば、コンタクトホールのパターン）が正方形のとき、略正方形の補助パターンをマスクのデータに追加して配置することが好ましい。主パターン（コンタクトホールのパターン）が長方形のとき、長方形の補助パターンをマスクのデータに追加して配置することが好ましい。別の補助パターン形状の決定方法は後述の実施例で明らかにされる。

次に、原版データ作成プログラムを実行してマスクのデータを作成する処理の流れを、図２に示すフローチャートを用いて説明する。

ステップＳ１では、コンピュータ１の制御部２０は、有効光源の強度分布を決定する。

すなわち、入力部６０には、利用者により、あらかじめ、有効光源の強度分布（例えば、図３）に関する情報が入力される。制御部２０は、有効光源の強度分布に関する情報を、受け取り、有効光源情報４４として記憶部４０に記憶させる。同様に、パターンデータ４１、ＮＡ情報４５、λ情報４６も、利用者によりあらかじめ入力部６０に入力され、制御部２０を介して記憶部４０に記憶される。

また、原版データ作成プログラム４７が記録された記録媒体８０が、媒体インターフェース７０に接続される。そして、原版データ作成プログラム４７は、インストールされ、制御部２０を介して記憶部４０に記憶される。

入力部６０には、利用者により、原版データ作成プログラム４７の起動命令が入力される。制御部２０は、原版データ作成プログラム４７の起動命令を受け取り、その起動命令に基づいて、記憶部４０を参照し、原版データ作成プログラム４７を起動する。制御部２０は、原版データ作成プログラム４７に従い、有効光源情報４４を表示部３０に表示させる。有効光源情報４４を閲覧した利用者により、有効光源の強度分布を選択する命令が入力部６０に入力される。制御部２０は、有効光源情報４４と有効光源の強度分布を選択する命令とに基づいて、有効光源の強度分布（図３参照）を決定し、決定した有効光源の強度分布の情報を保持する。

ステップＳ２では、コンピュータ１の制御部２０は、コヒーレントマップ４２を生成する。

すなわち、入力部６０には、利用者により、コヒーレントマップ４２の生成命令が入力される。制御部２０は、コヒーレントマップ４２の生成命令を受け取り、コヒーレントマップ４２の生成命令に基づいて、記憶部４０を参照し、ＮＡ情報４５及びλ情報４６を受け取る。制御部２０は、有効光源の強度分布の情報に基づいて、有効光源の強度分布を示す関数を生成する。制御部２０は、ＮＡ情報４５及びλ情報４６に基づいて、有効光源の強度分布を示す関数をフーリエ変換して、コヒーレントマップ４２（図４参照）を生成する。さらに、制御部２０は、コヒーレントマップ４２を表示部３０に表示させる。

ステップＳ３では、コンピュータ１の制御部２０は、コヒーレントマップ４２の原点をシフトする。

すなわち、入力部６０には、利用者により、パターンデータ４１の表示命令が入力される。制御部２０は、パターンデータ４１の表示命令を受け取り、パターンデータ４１の表示命令に基づいて、記憶部４０を参照し、パターンデータ４１を表示部３０に表示させる。これにより、表示部３０は、パターンデータ４１とコヒーレントマップ４２とを同時に表示している。パターンデータ４１とコヒーレントマップ４２とを閲覧した利用者により、入力部６０には、（パターンデータ４１における）注目要素の選択命令が入力される。制御部２０は、注目要素の選択命令を受け取り、注目要素の選択命令に基づいて、コヒーレントマップ４２の原点をパターンデータ４１の注目要素の中心へシフトして重ね合わせる。さらに、制御部２０は、パターンデータ４１と、原点をシフトさせたコヒーレントマップ４２とを、表示部３０に表示させる。また、制御部２０は、注目要素を主パターンとしてマスクのデータ４３を生成し、そのマスクのデータ４３を記憶部４０に記憶させる。

ステップＳ４では、コンピュータ１の制御部２０は、補助パターンを配置する。

すなわち、パターンデータ４１と原点をシフトさせたコヒーレントマップ４２とを閲覧した利用者により、入力部６０には、補助パターンの配置命令が入力される。制御部２０は、補助パターンの配置命令を受け取り、補助パターンの配置命令に基づいて、可干渉性が設定された値以上の領域に補助パターンを追加して配置する。制御部２０は、記憶部４０を参照し、マスクのデータ４３に補助パターンの情報を含めたものを新たにマスクのデータ４３とする。そして、制御部２０は、パターンデータ４１に代えて、マスクのデータ４３を表示部３０に表示させる。また、制御部２０は、マスクのデータ４３を記憶部４０に記憶させる。

以上のように、本実施形態の原版データ作成プログラム４７による処理では、コヒーレントマップ４２を用いて補助パターンを適切な位置に配置したマスクのデータ４３を作成できる。すなわち、ＴＣＣや固有関数を求めることなく、補助パターンを適切な位置に配置したマスクのデータ４３を作成できるので、数値計算を全体的に簡素化できる。これにより、マスクデータ４３の作成時間を短縮することができる。

また、ＥＢ描画装置にマスクのデータ４３を入力として与えれば、マスクのデータ４３に応じたＣｒ等のパターンをマスク１３０に描画することができる。これにより、マスク１３０を作成することができる。

次に、本発明の実施例を説明する。

例えば、パターンデータ４１の一例として、図５に示す（微細な）孤立した正方形のコンタクトホールのパターンデータを考える。露光装置１００（図２８参照）のＮＡを０．７３、露光光の波長λを２４８ｎｍとする。コンタクトホールの寸法を１２０ｎｍとする。有効光源の強度分布は図７のようであるとする。図７の白線で描かれた半径１の円は、σ＝１を表している。白抜き部は光照射部で、本明細書ではポールと呼ぶ。σ＝０から各ポール中心への距離は、横軸ｘ方向の距離ｂｘ＝０．５５（σ換算）、縦軸ｙ方向の距離ｂｙ＝０．５５（σ換算）である。各ポールの直径ａはσ換算で０．２とする。ここで、σ換算の値は、投影光学系の瞳の半径を１に正規化したときの大きさを表す。

まず、制御部２０は、図９に示すようなコヒーレントマップ４２を生成する。図９の目盛は図４に示した目盛と同様である。次に、制御部２０は、可干渉性の閾値（設定された値）を決める。制御部２０は、例えば、可干渉性の設定された値を０．５とする。コヒーレントマップ４２において、可干渉性が０．５（設定された値）を超えている領域を図示すれば、図１０に示すようになる。可干渉性が閾値（設定された値）を超えていて、かつ、ピークをとる位置は、マスク上で（±３１０ｎｍ，０ｎｍ）、（０ｎｍ，±３１０ｎｍ）、（±３１０ｎｍ，±３１０ｎｍ）の位置である。そこで、制御部２０は、図８に示すマスクのデータ４３において、原点に主パターンＭＰ１０１を配置し、間隔ｄ＝３１０ｎｍとして補助パターンＳＰ１０１〜ＳＰ１０８を配置する。

次に、補助パターンがないマスクと、本実施例の補助パターン挿入方法によるマスクとの結像特性のシミュレーション結果を比較する。

図１１は、結像特性のシミュレーション結果である。図１１の横軸はデフォーカス量であり、縦軸はホール径（ＣＤ；Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）である。補助パターンがないマスクによる結像性能と、本実施例のマスクデータ作成方法によるマスクによる結像性能とを比較すれば、本実施例のマスクデータ作成方法によるマスクのほうがデフォーカスに対してホール径の変動が劇的に少なくなっている。すなわち、結像特性が向上しており、微細パターンを精度よく形成するのに有利になっている。

したがって、本実施例において、コヒーレントマップ４２を求め、可干渉性が閾値（設定された値）を超え、かつ、ピークになる位置に補助パターンを配置すれば、結像特性が向上する。これにより、微細パターンを精度よく形成することができる。

実施例１では、パターンデータ４１に含まれる要素が１つの場合を説明したが、実施例２では、パターンデータ４１に含まれる要素が複数の場合を説明する。

例えば、パターンデータ４１においてｎ個のコンタクトホールのパターンが点在する場合を考える。

コヒーレントマップ４２は、原点との干渉の度合いを見積もったものである。すなわち、ある点と原点との可干渉性を表すものである。このコヒーレントマップ４２を利用すれば、結像性能を向上できることは実施例１に示したとおりである。

複数個（ここではｎ個とする。ｎは２以上の自然数とする。）のコンタクトホールのパターンがあるときは、ｎ個のコンタクトホールのそれぞれを注目要素として処理を行う。すなわち、原版データ作成プログラムを実行してマスクのデータを作成する処理の流れが、図１２に示すように、次の点で図２に示す処理の流れと異なる。図１２は、原版データ作成プログラムを実行してマスクのデータを作成する処理の流れを示すフローチャートである。

ステップＳ１３では、パターンデータ４１とコヒーレントマップ４２とを閲覧した利用者により、入力部６０には、ｎ個のコンタクトホールのうち未選択のコンタクトホールを注目要素とする注目要素の選択命令が入力される。また、制御部２０は、注目要素の中心へ原点をシフトさせたコヒーレントマップ４２を合成コヒーレントマップ４２ｉ（ｉは自然数）に足し合わせて新たな合成コヒーレントマップ４２ｉ＋１を生成する。ここで、合成コヒーレントマップ４２ｉは、ｉ個の注目要素についてコヒーレントマップ４２を足し合わせたものである。他の点は、図２に示すステップＳ３と同様である。

ステップＳ１５では、制御部２０は、パターンデータ４１の全ての要素、すなわち、ｎ個のコンタクトホールの全てを選択したか否かを判断する。制御部２０は、ｎ個のコンタクトホールの全てを選択したと判断した場合、処理をステップＳ４へ進め、ｎ個のコンタクトホールの全てを選択していないと判断した場合、処理をステップＳ１３へ進める。

図１２の処理を数式で表すと数式１のようになる。すなわち、コヒーレントマップ４２をｆ（ｘ，ｙ）、ｉ番目のコンタクトホールパターンの中心座標を（ｘｉ，ｙｉ）としたとき、
Ｆ１（ｘ，ｙ）＝Σｆ（ｘ−ｘｉ，ｙ−ｙｉ）・・・数式１
としてｉ＝１〜ｎについて合計したＦ１（ｘ，ｙ）を合成コヒーレントマップ４２ｎにすればよい。後は実施例１で述べたように、Ｆ１（ｘ，ｙ）が一定の閾値を超え、かつ、ピークになる位置に補助パターンを配置すれば結像特性が向上する。

このように、複数の要素に対応した合成コヒーレントマップを生成して、その合成コヒーレントマップを用いて補助パターンを配置するので、複数の要素を含む微細パターンを精度よく形成することができる。

実施例１では、パターンデータ４１に含まれる要素が正方形状のパターンである場合を説明したが、実施例３では、パターンデータ４１に含まれる要素が長方形状又はライン状のパターンである場合を説明する。

まず、長方形状又はライン状のパターンを正方形状のパターンの集まりとして捉えて、補助パターンを配置する方法を説明する。

制御部２０が選択する注目要素は、正方形のコンタクトホールのパターンに限定されない。注目要素は、例えば、長方形のコンタクトホールのパターンやラインパターンであってもよい。

例えば、注目要素が長方形のコンタクトホールのパターンである場合、コンタクトホールのパターンを線とみなせばよい。ただし、線はパターンの短手方向の中央を通り、かつ、長手方向に伸びているとする。線の長さは、マスクパターンの長手方向の長さと等しいとする。

例えば、図１３のような長方形のコンタクトホールのパターンＭＰ２０１に対しては、制御部２０は、図１４のような線Ｌを作成する。こうして求めた線Ｌに沿って、制御部２０は、コヒーレントマップ４２を足し合わせて、合成コヒーレントマップ４２Ｌを生成する。

すなわち、線Ｌを関数ｌ（ｘ，ｙ）で表す。ただし、ｌ（ｘ，ｙ）は線上で１であるが、線以外の場所では０である関数とする。コヒーレントマップ４２をｆ（ｘ，ｙ）とすれば、合成コヒーレントマップ４２Ｌは
Ｆ２（ｘ，ｙ）＝∬ｆ（ｌｘ、ｌｙ）ｄｌｘｄｌｙ・・・数式２
となる。数式２では、線Ｌを示す関数ｌ（ｘ，ｙ）において重積分している。

後は実施例１で述べたように、Ｆ２（ｘ，ｙ）が一定の閾値を超え、かつ、ピークになる位置に補助パターンを挿入すれば結像特性が向上する。

次に、長方形状又はライン状のパターンに適した有効光源の強度分布に基づいて、補助パターンを配置する方法を説明する。

例えば、露光装置１００（図２８参照）のＮＡを０．７３、露光光の波長λを２４８ｎｍとする。コンタクトホールの短辺は１１０ｎｍであるとする。制御部２０は、図１５のようなダイポールタイプの有効光源を決定する。白抜き部は光照射領域を表し、白線で描かれた半径１の円はσ＝１を示している。σ＝０から各ポールの中心までの距離は横軸方向にσ換算で０．８、ポールの直径はσ換算で０．３である。

制御部２０は、ＮＡ情報４５及びλ情報４６に基づいて、図１５に示す有効光源の強度分布を示す関数をフーリエ変換して、図１６に示すコヒーレントマップ４２を生成する。図１６の目盛は図４に示した目盛と同様である。図１６のコヒーレントマップ４２では、横軸ｘ方向に周期２１３ｎｍで可干渉性のピークが平行な線状に現れている。

制御部２０は、図１６に示すコヒーレントマップ４２の原点を図１３に示すパターンデータ４１の注目要素（コンタクトホールのパターンＭＰ２０１）の位置へ重ね合わせる。そして、制御部２０は、マスクのデータ４３において、原点に主パターンＭＰ２０１を配置し、可干渉性が設定された値以上の領域に補助パターンＳＰ２０１〜ＳＰ２０４を配置する。これにより、図１７に示すように、マスクのデータ４３では、主パターンＭＰ２０１の両側に周期ｄ＝２１３ｎｍで補助パターンＳＰ２０１〜ＳＰ２０４が配置されたものとなる。

このように、長方形状又はライン状の要素に対応したコヒーレントマップを生成して、そのコヒーレントマップを用いて補助パターンを配置するので、長方形状又はライン状の微細なパターンを精度よく形成することができる。

数式１と数式２で定義されるコヒーレントマップ４２は、点又は線に対して導出されている。すなわち、上記の実施例では、正方形のコンタクトホールのパターンを点とみなし、長方形のコンタクトホールのパターン又はラインパターンを線とみなして、コヒーレントマップ４２を導出している。この方法は、対象とするコンタクトホールの大きさが小さいとき、もしくは、ラインの幅が細いときに有効な手段である。

しかしながら、実際にはコンタクトホールは有限の大きさを持っているし、ラインも有限の幅を持っている。そこで、有限の大きさを考慮したコヒーレントマップ４２（以下では、有限サイズコヒーレントマップと呼ぶ）の導出方法について説明する。

初めに、１辺の長さがｅの正方形のコンタクトホールのパターンを考える。正方形のコンタクトホールのパターンは、Ｒｅｃｔ（ｘ／ｅ，ｙ／ｅ）で表現できる。ここで、Ｒｅｃｔ（ｘ，ｙ）は、｜ｘ｜＜＝１／２、かつ、｜ｙ｜＜＝１／２のとき１で、それ以外では０になる関数であり、正方形のコンタクトホールのパターンを示す関数である。

正方形のコンタクトホールのパターンに対する有限サイズコヒーレントマップ４２を示すＦ３（ｘ，ｙ）を導出するには、コヒーレントマップ４２を示す関数をｆ（ｘ，ｙ）として、
Ｆ３（ｘ，ｙ）＝∬Ｒｅｃｔ（ｘ／ｅ，ｙ／ｅ）ｆ（ｘ，ｙ）ｄｘｄｙ・・・数式３
とすればよい。すなわち、制御部２０は、点に対して定義されていたコヒーレントマップ４２を、正方形のコンタクトホールのパターンを示す関数と掛け合わせて積分して、有限サイズコヒーレントマップ４２を示す関数Ｆ３（ｘ，ｙ）を求める。

正方形のコンタクトホールのパターンがｎ個あるときは、制御部２０は、数式１でｆ（ｘ，ｙ）をＦ３（ｘ，ｙ）に置き換えた演算を行う。これにより、Ｆ１（ｘ，ｙ）で示されるコヒーレントマップ４２、すなわち、ｎ個の正方形のコンタクトホールのパターンからなる有限サイズコヒーレントマップ４２を得ることができる。

制御部２０は、長方形のコンタクトホールのパターンに対する有限サイズコヒーレントマップ４２を示すＦ３（ｘ，ｙ）を導出してもよい。このとき、長方形のｘ方向の辺の長さをｅ１、ｙ方向の辺の長さをｅ２とすれば、数式３のＲｅｃｔ（ｘ／ｅ，ｙ／ｅ）をＲｅｃｔ（ｘ／ｅ１，ｙ／ｅ２）に置き換えて、Ｆ３（ｘ，ｙ）を導出する。これにより、長方形のコンタクトホールのパターンに対する有限サイズコヒーレントマップ４２を求めることができる。

長方形のコンタクトホールのパターンがｎ個あるときは、制御部２０は、数式１でｆ（ｘ，ｙ）をＦ３（ｘ，ｙ）に置き換えた演算を行う。これにより、Ｆ１（ｘ，ｙ）で示されるコヒーレントマップ４２、すなわち、ｎ個の長方形のコンタクトホールのパターンからなる有限サイズコヒーレントマップ４２を得ることができる。

制御部２０は、長方形のコンタクトホールのパターンを正方形のコンタクトホールのパターンの集まりとして、有限サイズコヒーレントマップ４２を求めても良い。すなわち、制御部２０は、仮にｅ１がｅ２より短いとしたとき、数式３で、Ｒｅｃｔ（ｘ／ｅ，ｙ／ｅ）をＲｅｃｔ（ｘ／ｅ１，ｙ／ｅ１）に置き換える。そして、制御部２０は、正方形のコンタクトホールのパターンに対する有限サイズコヒーレントマップ４２を示すＦ４（ｘ，ｙ）を求める。次に、制御部２０は、パターンの短手方向の中央を通り、かつ、長手方向に伸びている長さｅ２の線を用意する。制御部２０は、数式２で、ｌ（ｘ，ｙ）を長さｅ２の線を示す関数とし、ｆ（ｘ，ｙ）をＦ４（ｘ，ｙ）に置き換え、長方形のコンタクトホールのパターンに対する有限サイズコヒーレントマップ４２を示すＦ２（ｘ，ｙ）を求める。

制御部２０は、同様にして、ラインパターンを正方形のコンタクトホールのパターンの集まりとして、有限サイズコヒーレントマップ４２を求めても良い。

別の形態として、制御部２０は、レイアウトパターンの辺を示す関数とコヒーレントマップ４２を示す関数とを掛け合わせて積分することにより、マスクパターンの辺を強調することができる有限サイズコヒーレントマップ４２を導出してもよい。

このように、要素の有限の大きさを考慮した場合でも、有限の大きさの要素に対応したコヒーレントマップを用いて補助パターンを配置するので、ウェハ上に微細なパターンを精度よく形成することができる。

通常のｖａｎ Ｃｉｔｔｅｒｔ−Ｚｅｒｎｉｋｅの定理では偏光の影響は考慮されていない。しかしながら、近年、ｋ１が小さいパターンを露光する際には偏光の影響が無視できなくなっている。

そこで、本発明者は、ｖａｎ Ｃｉｔｔｅｒｔ−Ｚｅｒｎｉｋｅの定理に偏光の効果を組み込む方法を提案する。具体的には、制御部２０は、有効光源のσに投影光学系のＮＡを対応させ、集光する偏光を３次元的に表現してｖａｎ Ｃｉｔｔｅｒｔ−Ｚｅｒｎｉｋｅの定理を導出する。すなわち、制御部２０は、有効光源の強度分布を示す関数に偏光に起因する因子をかけて、フーリエ変換する。偏光に起因する因子は、ｘ偏光がｘ偏光になる効果の因子、ｘ偏光がｙ偏光なる効果の因子、ｘ偏光がｚ偏光になる効果の因子、ｙ偏光がｘ偏光になる効果の因子、ｙ偏光がｙ偏光なる効果の因子、及びｙ偏光がｚ偏光になる効果の因子を含んでいる。ここで、有効光源の強度分布を示す関数に偏光に起因する因子をかけて得られる関数において、有効光源の強度分布の特徴は維持されている。

次に、偏光の効果を組み込んだコヒーレントマップ４２の例を説明する。

露光装置のＮＡを０．７３、露光光の波長λが２４８ｎｍの場合を考える。図１８のようなダイポールタイプの有効光源を仮定する。白抜き部は光照射領域を表し、白線で描かれた半径１の円はσ＝１を示している。σ＝０から各ポール中心までの距離は横軸方向にσ換算で０．８、ポールの直径はσ換算で０．３である。

例えば、制御部２０は、有効光源の強度分布を示す関数にｙ偏光（Ｓ偏光）に起因する因子をかけてフーリエ変換して、図１９に示すコヒーレントマップ４２を生成する。図１９の目盛は図４に示した目盛と同様である。例えば、制御部２０は、有効光源の強度分布を示す関数にｘ偏光（Ｐ偏光）に起因する因子をかけてフーリエ変換して、図２０に示すコヒーレントマップ４２を生成する。図２０の目盛は図１９に示した目盛と同様である。図１９に示すコヒーレントマップ４２と図２０に示すコヒーレントマップ４２とを比較すると、可干渉性が高い領域と低い領域とは、ｙ偏光のときにはっきりしているのに対し、ｘ変更のときにはっきりしない。これにより、ｙ偏光に対して、可干渉性が高い領域に補助パターンを配置すれば、微細パターンを精度よく形成することができる。一方、ｘ偏光に対して、補助パターンを配置することは効果的でないことがわかる。

なお、偏光状態には、無偏光状態（すなわち、偏光がランダムに変化している）も含む。さらに、従来のスカラー近似によるコヒーレントマップ４２は、偏光を含まないとして偏光の効果を組み込んだコヒーレントマップ４２とみなすこともできる。

このように、本実施例では、偏光の影響を考慮してコヒーレントマップを生成し、そのコヒーレントマップを用いて補助パターンを配置するので、ウェハ上に微細なパターンを精度よく形成することができる。

制御部２０は、さらに、有効光源の強度分布を最適化してもよい。すなわち、制御部２０は、コヒーレントマップ４２のピーク（設定された値以上の領域）がパターンデータ４１の要素の位置に重なるように、有効光源の強度分布を決定する。これにより、有効光源の強度分布が、微細パターンを精度よく形成するのに適したものになる。

例えば、露光装置１００（図２８参照）のＮＡを０．７３、露光光の波長λを２４８ｎｍとする。図２２に示すような間隔ｄ＝３１０ｎｍのレイアウトパターン（パターンデータ４１）に対する最適な有効光源の強度分布を求める場合を考える。図２２は、本発明の実施例６におけるパターンデータを示す図である。図２３の白線で描かれた半径１の円は、σ＝１を表し、白抜き部は光照射部を示す。σ＝０から各ポール中心への距離を、横軸ｘ方向にはσ換算で０．５５（図２３に示すｂｘ）、縦軸ｙ方向にはσ換算で０．５５（図２３に示すｂｙ）に設定し、各ポールの直径ａをσ換算で０．２と設定する。

制御部２０は、図２３のような有効光源の強度分布を示す関数をフーリエ変換して、図２４に示すように、マスク面における原点に対するコヒーレントマップ４２を生成する。図２４の目盛は図４に示した目盛と同様である。図２４のコヒーレントマップ４２では、周期３１０ｎｍで可干渉性が高い領域が現れている。図２２のコヒーレントマップは、図２０のマスクパターンに好適であることは明らかである。なぜならば、図２０のマスクパターンは、隣合うコンタクトホールの間隔ｄ＝３１０ｎｍだからである。

制御部２０は、コヒーレントマップ４２の原点をパターンデータ４１の注目要素ＭＰ３０１〜ＭＰ３０３のいずれかの位置へシフトして重ね合わせる。制御部２０は、コヒーレントマップ４２が設定された値以上でピークを持つ位置に補助パターンを配置する。そして、これをＭＰ３０１〜ＭＰ３０３の全てについて行い、補助パターンＳＰ３０１〜ＳＰ３１２を配置すれば、図２５に示すような最適なマスクのデータ４３を求めることができる。これにより、図２５に示すマスクのデータ４３を用いれば、微細パターンを精度良く形成することができる。

また、原版データ作成プログラムを実行してマスクのデータを作成する処理の流れが、図２１に示すように、次の点で、図２に示す処理の流れと異なる。

ステップＳ２１では、制御部２０が、有効光源の強度分布を設定する。制御部２０は、有効光源の強度分布を示す関数のデータベース（図示せず）を参照して、有効光源の強度分布を示す関数を選択して設定する。

ステップＳ２４において、制御部２０は、可干渉性が設定された値以上となる領域が主パターンＭＰ３０１〜ＭＰ３０３の位置に重なるか否かを判定する。重なると判定した場合は、ステップＳ２５において、制御部２０は、可干渉性が設定された値以上となる領域で且つＭＰ３０１〜ＭＰ３０３と重ならない位置に、補助パターンＳＰ３０１〜ＳＰ３１２を配置する。そして、マスクのデータ４３を生成する。例えば、制御部２０は、図２５に示すマスクのデータ４３を生成する。

ステップＳ２４において、重ならないと判定した場合、処理をＳ２１へ進め、改めて有効光源の強度分布を設定する。

なお、最適な有効光源を求めるにあたっては、図２１に示すステップＳ２１〜Ｓ２４を繰り返す必要がある。このループを速く終わらせるには有効光源の強度分布の初期設定値が重要である。そこで、以下では、簡易に、かつ、高速に有効光源の強度分布の初期設定値を求める方法を説明する。

マスクパターンで回折された光は、投影光学系の瞳面上で回折光分布を形成する。回折光分布をＯ（ｆｘ，ｆｙ）とする。なお、瞳面での座標（ｆｘ，ｆｙ）は、瞳半径が１になるように規格化されているとする。ｃｉｒｃ（ｆｘ−ａ，ｆｙ−ｂ）は、（ａ，ｂ）を中心に半径１以内では１で、それ以外では０の関数とする。さらに回折光の重み関数をｗ（ｆｘ，ｆｙ）とする。まず、制御部２０は、
Ｓｒａｗ（ｆｘ，ｆｙ）＝∬ｗ（ｆｘ，ｆｙ）Ｏ（ｆｘ，ｆｙ）ｃｉｒｃ（ｆｘ−ａ，ｆｙ−ｂ）ｄａｄｂ・・・数式４
の重積分を、｜ａ｜≦２、｜ｂ｜≦２の範囲で演算する。さらに、制御部２０は、
Ｓ（ｆｘ，ｆｙ）＝Ｓｒａｗ（ｆｘ，ｆｙ）ｃｉｒｃ（ｆｘ，ｆｙ）・・・数式５
を演算する。制御部２０は、数式５で求めたＳ（ｆｘ，ｆｙ）を、有効光源の強度分布の設定値とする。

例えば、パターンデータ４１において、図２６のように、５行５列のコンタクトホールが縦横方向に周期３１０ｎｍで並んでいるとする。図２６は、本発明の実施例６における別のパターンデータを示す図である。図２６の縦軸はマスク面のｙ座標であり、横軸はマスク面のｘ座標であり、それぞれの単位はｎｍである。露光装置１００（図２８参照）のＮＡを０．７３、露光光の波長を２４８ｎｍとする。このとき、制御部２０は、数式４及び数式５に従い、有効光源の強度分布を示す関数Ｓ（ｆｘ，ｆｙ）を演算する。制御部２０が求めた関数Ｓ（ｆｘ，ｆｙ）により示される有効光源の強度分布は、図２７に示すような分布になる。ただし、重み関数ｗ（ｆｘ，ｆｙ）は２次関数的なものとした。図２７では、投影光学系の瞳の半径を１に正規化して横軸及び縦軸を示し、濃淡は光強度の大小を示す。図２７では、光強度が連続的に変わっている。図２７の有効光源の強度分布は、図２３の有効光源の強度分布に近い。すなわち、有効光源を最適化するループＳ２１〜Ｓ２４におけるステップＳ２１の初期値（有効光源の強度分布の設定値）として好適である。

このように、本実施例によれば、パターンデータに適した有効光源の強度分布を設定することができるので、ウェハ上に微細なパターンを精度良く形成することができる。

次に、前述の実施例１〜６のいずれかにより作成されたマスクを用いて、ウェハ上にマスクのパターンの像を投影する露光装置１００の実施形態について、図２８を用いて説明する。ここで、図２８は、露光装置１００の概略ブロック図である。

露光装置１００は、照明装置１１０と、マスクステージ１３２と、投影光学系１４０と、主制御ユニット１５０と、モニタ及び入力装置１５２と、ウェハステージ１７６とを備える。マスク１３０は、前述の実施例１〜６のいずれかにより作成されたマスクである。この露光装置１００は、投影光学系１４０の最終面とウェハ１７０が液体１８０に浸漬し、液体１８０を介してマスクパターンをウェハ１７０に露光する液浸露光装置である。露光装置１００は、ステップアンドスキャン方式の投影露光装置であるが、ステップアンドリピート方式その他の露光方式を適用してもよい。

照明装置１１０は、転写用の回路パターンが形成されたマスク１３０を照明し、光源部と照明光学系とを有する。

光源部は、光源としてのレーザー１１２と、ビーム整形系１１４とを含む。本実施形態では、レーザー１１２として、波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザーを使用している。ただし、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー、波長約１５７ｎｍのＦ２エキシマレーザーを使用することができる。

ビーム整形系１１４は、レーザー１１２からの平行光の断面形状を整形し、その整形した光を後述するオプティカルインテグレーター１１８に導く。

照明光学系は、マスク１３０を照明する光学系である。本実施形態では、照明光学系は、集光光学系１１６、偏光制御手段１１７、オプティカルインテグレーター１１８、開口絞り１２０、集光レンズ１２２、折り曲げミラー１２４、マスキングブレード１２６、結像レンズ１２８を含む。照明光学系は、通常照明、図７又は図１８に示す変形照明など様々な照明モードも実現することができる。

集光光学系１１６は、複数の光学素子から構成され、オプティカルインテグレーター１１８に所望の形状の光束を効率よく導入する。例えば、集光光学系１１６はズームレンズシステムを含み、オプティカルインテグレーター１１８への入射ビームの形および角度の分配をコントロールする。

集光光学系１１６は、マスク１３０への照明光の露光量を照明毎に変更可能な露光量調整部を含む。

偏光制御手段１１７は、例えば、偏光素子を含み、投影光学系１４０の瞳１４２とほぼ共役な位置に配置される。偏光制御手段１１７は、図７で説明したように、瞳１４２に形成される有効光源の所定の領域の偏光状態を制御する。複数種類の偏光素子からなる偏光制御手段１１７が図示しないアクチュエータによって回転可能なターレット上に設けられて主制御ユニット１５０がかかるアクチュエータの駆動を制御してもよい。

オプティカルインテグレーター１１８はマスク１３０に照明される照明光を均一化するための部材である。本実施形態では、オプティカルインテグレーター１１８としてハエの目レンズを用いる。但し、オプティカルインテグレーター１１８としては、光学ロッド、回折光学素子、マイクロレンズアレイなどを用いることができる。

オプティカルインテグレーター１１８の出射面の直後には、形状及び径が固定された開口絞り１２０が設けられている。開口絞り１２０は、投影光学系１４０の瞳１４２とほぼ共役な位置に配置される。開口絞りの１２０の開口形状は、投影光学系１４０の瞳面１４２に形成される図７、または、図１８などに示される有効光源の強度分布に相当する。開口絞り１２０は有効光源の強度分布を制御する。

開口絞り１２０は、照明条件に応じて絞り交換機構（アクチュエータ）１２１によって、開口絞りが光路中に位置するように切り替え可能となっている。アクチュエータ１２１の駆動は、主制御ユニット１５０によって制御される駆動制御ユニット１５１によって制御される。なお、開口絞り１２０は、偏光制御手段１１７と一体に構成されてもよい。

集光レンズ１２２はオプティカルインテグレーター１１８の射出面近傍の２次光源から射出し、開口絞り１２０を透過した複数の光束を集光し、ミラー１２４で反射させて被照斜面としてのマスキングブレード１２６面を均一にケーラー照明する。

マスキングブレード１２６は、複数の可動遮光板より構成され、矩形の開口形状を有する視野絞りである。

結像レンズ１２８は、マスキングブレード１２６の開口形状をマスク１３０面上に照射する。

マスク１３０は、転写されるべきパターンと補助パターンが形成され、マスクステージ１３２に支持及び駆動される。マスク１３０から発せられた回折光は投影光学系１４０を通りウェハ１７０に投影される。マスク１３０とウェハ１７０とは光学的に共役の関係に配置される。マスク１３０は、バイナリーマスク、ハーフトーンマスク、位相シフトマスクのいずれも使用することができる。

投影光学系１４０は、マスク１３０に形成されたパターンをウェハ１７０上に投影する。投影光学系１４０としては、複数のレンズ素子のみからなる屈折光学系、複数のレンズ素子と少なくとも一枚の凹面鏡とを有する反射屈折光学系を使用することができる。

主制御ユニット１５０は、各部の駆動制御を行うが、特に、モニタ及び入力装置１５２の入力装置から入力される情報、照明装置１１０からの情報に基づいて照明制御を行う。主制御ユニット１５０による制御情報やその他の情報はモニタ及び入力装置１５２のモニタに表示される
ウェハ１７０ではフォトレジスト１７２が基板１７４上に塗布されている。なお、ウェハ１７０は、液晶基板その他の被露光体に置き換えられても良い。

ウェハ１７０はウェハステージ１７６に支持される。

液体１８０には、露光波長の透過率がよく、投影光学系に汚れを付着させず、レジストプロセスとのマッチングが良い物質が選択される。本実施形態では純水を使用している。

露光において、レーザー１１２から発せられた光束は、ビーム整形系１１４によりそのビーム形状が整形された後で、集光光学系１１６を介して、オプティカルインテグレーター１１８に導入される。オプティカルインテグレーター１１８は照明光を均一化し、開口絞り１２０は、図７又は図１８に示すような有効光源の強度分布を設定する。かかる照明光は集光レンズ１２２、折り曲げミラー１２４、マスキングブレード１２６、結像レンズ１２８を介してマスク１３０を最適な照明条件で照明する。マスク１３０を通過した光束は投影光学系１４０によって、ウェハ１７０上に所定倍率で縮小投影される。

投影光学系１４０の最終面とウェハ１７０とは空気よりも屈折率の高い液体１８０に浸漬されているので、投影光学系１４０のＮＡは高くなり、ウェハ１７０に形成される解像度も微細になる。また、偏光制御により、レジスト１７２上にはコントラストの高い像が形成される。ただし、本実施形態では、液体１８０を用いた液浸露光装置について説明したが、液体１８０がない場合でもよい。

次に、前述の実施例１〜６のいずれかに作成されたマスク１３０が適用される露光装置１００を利用したデバイスの製造方法を、図２９及び図３０を用いて説明する。図２９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。具体的には、機能仕様を基に、スケマティックレベルの設計を行い、その後、レイアウト設計を行う。レイアウト設計では、ＣＡＤソフトを用いて、上記のようなレイアウトパターンを設計し、パターンデータ４１を生成する。

ステップ２（マスク製作）では、設計した回路パターン形成に適したマスクを製作する。具体的には、本発明の方法により、マスクのデータ４３を作成する。そして、ＥＢ描画装置にマスクのデータ４３を入力として与え、マスクのデータ４３に応じたＣｒ等のパターンをマスク１３０に描画する。これにより、マスク１３０を作成する。

ステップ３（ウェハ製造）では、シリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は、前工程と呼ばれ、マスクとウェハとを用いて本発明のリソグラフィー技術によってウェ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ェ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、この半導体デバイスが出荷（ステップ７）される。

図３０は、ステップ４のウェ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、ウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウェ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、ウェハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）では、ウェハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置１００によってマスクの回路パターンをウェハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウェハを現像する。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ェハ上に多重に回路パターンが形成される。

このデバイス製造方法によれば、デバイスの製造における歩留まりを向上させることができる。

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例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。例えば、本実施例ではバイナリーマスクによる露光方法を紹介したが、ハーフトーンマスクでも同様の補助パターン挿入方法が適用可能である。ここで、ハーフトーンマスクとは、バイナリーマスクの遮光部が半透光部材になっていて、かつ、開口部に対して位相差１８０度を設ける種類のマスクである。ただし、ハーフトーンマスクを使用する場合は、マスクパターンのサイズは、露光すべきパターンのサイズよりも大きくする必要がある。

本発明の実施形態におけるコンピュータの構成図。 原版データ作成プログラムを実行してマスクのデータを作成する処理の流れを示すフローチャート（実施例１）。 本発明の実施形態における有効光源の強度分布を示す図。 本発明の実施形態におけるコヒーレントマップを示す図。 本発明の実施形態におけるパターンデータを示す図。 本発明の実施形態におけるマスクのデータを示す図。 本発明の実施例１における有効光源の強度分布を示す図。 本発明の実施例１におけるマスクのデータを示す図。 本発明の実施例１におけるコヒーレントマップを示す図。 本発明の実施例１におけるコヒーレントマップで設定された値以上の領域を示す図。 本発明の実施例１における結像特性のシミュレーション結果を示す図。 原版データ作成プログラムを実行してマスクのデータを作成する処理の流れを示すフローチャート（実施例２）。 本発明の実施例３におけるパターンデータを示す図。 本発明の実施例３におけるパターンデータを示す図。 本発明の実施例３における有効光源の強度分布を示す図。 本発明の実施例３におけるコヒーレントマップを示す図。 本発明の実施例３におけるマスクのデータを示す図。 本発明の実施例５における有効光源の強度分布を示す図。 本発明の実施例５におけるコヒーレントマップを示す図。 本発明の実施例５におけるコヒーレントマップを示す図。 原版データ作成プログラムを実行してマスクのデータを作成する処理の流れを示すフローチャート（実施例６）。 本発明の実施例６におけるパターンデータを示す図。 本発明の実施例６における有効光源の強度分布を示す図。 本発明の実施例６におけるコヒーレントマップを示す図。 本発明の実施例６におけるマスクのデータを示す図。 本発明の実施例６におけるパターンデータを示す図。 本発明の実施例６における有効光源の強度分布の初期設定値を示す図。 露光装置の概略ブロック図。 露光装置を利用したデバイスの製造方法を示すフローチャート。 露光装置を利用したデバイスの製造方法を示すフローチャート。

符号の説明

１ コンピュータ
４１ パターンデータ
４２ コヒーレントマップ
４３ マスクのデータ
４７ 原版データ作成プログラム

Claims (8)

1. 照明光学系により照明され投影光学系を介して感光剤に潜像を形成するのに用いられる原版のデータをコンピュータに作成させる原版データ作成プログラムであって、
   有効光源の強度分布を示す関数をフーリエ変換して、前記原版が配置される前記投影光学系の物体面における可干渉性の分布を示すコヒーレントマップを生成するマップ生成ステップと、
   １以上の要素を有するパターンデータを処理対象として、ある要素を注目要素として選択し、前記マップ生成ステップで生成されたコヒーレントマップの原点を前記パターンデータの注目要素へ重ね合わせたときに前記コヒーレントマップによって与えられる、原点に対する可干渉性が設定された値以上である領域を決定し、前記決定された領域に補助パターンを配置することにより、前記原版のデータを得る配置ステップと、
   を前記コンピュータに行わせることを特徴とする原版データ作成プログラム。
2. 前記マップ生成ステップでは、有効光源の強度分布を示す関数に偏光に起因する因子をかけてフーリエ変換する
   ことを特徴とする請求項１に記載の原版データ作成プログラム。
3. 前記注目要素は、コンタクトホールのパターンであり、
   前記補助パターンの寸法は、前記コンタクトホールのパターンの寸法の５０％から８５％の範囲内の値である
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の原版データ作成プログラム。
4. 照明光学系により照明され投影光学系を介して感光剤に潜像を形成するのに用いられる原版のデータを作成する原版データ作成方法であって、
   コンピュータが、有効光源の強度分布を示す関数をフーリエ変換して、前記原版が配置される前記投影光学系の物体面における可干渉性の分布を示すコヒーレントマップを生成するマップ生成ステップと、
   前記コンピュータが、１以上の要素を有するパターンデータを処理対象として、ある要素を注目要素として選択し、前記マップ生成ステップで生成されたコヒーレントマップの原点を前記パターンデータの注目要素へ重ね合わせたときに前記コヒーレントマップによって与えられる、原点に対する可干渉性が設定された値以上である領域を決定し、前記決定された領域に補助パターンを配置することにより、前記原版のデータを得る配置ステップと、
   を備えることを特徴とする原版データ作成方法。
5. 前記パターンデータは、複数の要素を有し、
   前記原版データ作成方法は、
   前記コンピュータが、前記マップ生成ステップで用いるべき有効光源の強度分布を示す関数を設定する設定ステップと、
   前記コンピュータが、前記パターンデータを処理対象として、前記マップ生成ステップで生成された前記コヒーレントマップの原点を前記パターンデータの前記複数の要素における注目要素へ重ね合わせたときに前記コヒーレントマップによって与えられる、原点に対する可干渉性が前記設定された値以上である複数の領域を決定し、前記決定された複数の領域におけるいずれかの領域が前記複数の要素における他の要素の位置に重なるか否かを判定する判定ステップと、
   をさらに備え、
   前記設定ステップでは、前記コンピュータが、前記決定された複数の領域におけるいずれかの領域が前記複数の要素における前記他の要素の位置に重ならないと前記判定ステップで判定された場合、新たな有効光源の強度分布を示す関数を設定し、
   前記マップ生成ステップでは、前記コンピュータが、前記新たな有効光源の強度分布を示す関数をフーリエ変換して、新たなコヒーレントマップを生成し、
   前記配置ステップでは、前記コンピュータが、前記決定された複数の領域におけるいずれかの領域が前記複数の要素における前記他の要素の位置に重なると前記判定ステップで判定された場合、前記決定された複数の領域のうち前記他の要素と重ならない領域に前記補助パターンを配置することにより、前記原版のデータを得る
   ことを特徴とする請求項４に記載の原版データ作成方法。
6. 請求項４又は５に記載の原版データ作成方法により作成された原版のデータを用いて原版を作成することを特徴とする原版作成方法。
7. 請求項６に記載の原版作成方法により作成された原版を照明する照明ステップと、
   投影光学系を介して前記原版のパターンの像を感光剤に露光して、前記感光剤に潜像を形成する形成ステップと、
   を備えることを特徴とする露光方法。
8. 請求項７に記載された露光方法により前記原版のパターンの像を前記感光剤に露光する露光ステップと、
   前記潜像を現像する現像ステップと、
   を備えることを特徴とするデバイスの製造方法。