JPH11204397A

JPH11204397A - パターン決定方法および露光装置に用いられるアパーチャ

Info

Publication number: JPH11204397A
Application number: JP10002505A
Authority: JP
Inventors: Koichiro Tsujita; 好一郎辻田; Jiyunjirou Sakai; 淳二郎坂井; Teruhiro Nakae; 彰宏中江
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1998-01-08
Filing date: 1998-01-08
Publication date: 1999-07-30
Also published as: KR19990066869A; KR100284154B1; US5955227A

Abstract

(57)【要約】【課題】半導体装置の配線パターンを設定するにあた
り、その配線パターンの光学像の結像可否の判断が容易
に行なえるパターン決定方法を提供する。また、光近接
効果の低減が図られるアパーチャを提供する。【解決手段】配線の幅等を設定するステップＳ１と、
マスクパターンおよびアパーチャの形状を関数表現する
ステップＳ２と、露光光の振幅分布を計算するステップ
Ｓ３、Ｓ４と、像面における露光光の強度分布を計算す
るステップＳ５と、露光光の最大、最小および基準強度
を計算するステップＳ６、Ｓ７と、露光マージンおよび
フォーカスマージンを判断するステップＳ８と、光学像
の結像可否のデータを蓄積するステップＳ９と、テーブ
ルを表示するステップＳ１０とを備えている。アパーチ
ャの形状として、４つの開口部を備えた形状を設定す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パターン決定方法
および露光装置に用いられるアパーチャに関し、特に、
半導体装置の配線パターンにおける配線の幅と隣接する
配線の間隔とを設定する際に、配線パターンの光学像が
結像するか否かの判断が容易に行なえるパターン決定方
法と、配線パターンにおける光近接効果の低減が図られ
る露光装置に用いられるアパーチャに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路における高集積化および
微細化に対応するために、パターンの微細化が急速に進
んでいる。特に、フォトリソグラフィ技術がパターン形
成における基本技術となっている。フォトリソグラフィ
技術とは、露光装置によりウェハ面上に塗布されたフォ
トレジストに、マスク上のパターンを転写する技術であ
る。

【０００３】まず、露光装置の基本的な光学系について
図を用いて説明する。図２７を参照して、たとえばＫｒ
Ｆエキシマレーザなどの光源（図示せず）から発せられ
た露光光は、微小レンズの集合からなるフライアイレン
ズ２（光源面）によって、コンデンサレンズ４を透過し
てマスク６に照射される。

【０００４】このとき、個々の微小レンズから発せられ
た露光光は、コンデンサレンズ４を透過して、マスク６
の全面に照射される。特に、光軸の中心付近の微小レン
ズを透過した露光光は、マスク６の面に対してほぼ垂直
に照射される。一方、周辺の微小レンズを透過した露光
光は、マスク６の面に対して斜めに照射される。このた
め、フライアイレンズ２の近傍には、マスク６面に露光
光が適切な入射角度をもって照射されるように、所定の
位置に開口部が形成されたアパーチャが設置される。

【０００５】マスク６に照射された露光光は、マスク６
上のパターンによって回折する。回折した露光光は、投
影レンズ８によりフーリエ変換されて瞳面１０上にその
変換像が形成される。その変換像は、逆フーリエ変換さ
れて、像面１２（ウェハ面）にパターンの光学像が結像
する。

【０００６】像面１２にパターンの光学像が結像するか
否かは、露光光のマスク面６への照射角度や露光光の回
折角度に依存する。これについて、マスク６のパターン
として、ラインとスペースのパターンが形成され、その
マスクへ露光光がほぼ垂直にのみ照射される場合につい
て、図２８（ａ）〜図２８（ｆ）を用いて説明する。

【０００７】まず、ラインとスペースのパターンを透過
した露光光の回折角度θは、ｓｉｎθ＝ｎλ／ピッチ、（ｎ＝０、±１、…）と表わされる。ここで、ピッチとはラインの幅とスペー
スとの和である。λは光源の波長である。

【０００８】この式より、ピッチの値が小さいほどその
回折角度は大きく、反対にピッチの値が大きいほど、そ
の回折角度は小さくなることがわかる。

【０００９】したがって、図２８（ａ）、（ｂ）のよう
に、マスク６ａ、６ｂのラインとスペースのパターンが
比較的粗である場合には、露光光の回折角度は比較的小
さく、±１次回折光１４ｂ、１４ｃが瞳面１０を通過す
ることができる。

【００１０】その結果、０次回折光１４ａおよび±１次
回折光１４ｂ、１４ｃの干渉により、図２３（ｄ）、
（ｅ）にそれぞれ示すように、像面１２にパターンの光
学像１６ａ、１６ｂを結像することができる。

【００１１】しかしながら、図２８（ｃ）のように、マ
スク６ｃのラインとスペースのパターンが微細である場
合には、露光光の回折角度がより大きくなる。このた
め、±１次回折光１４ｂ、１４ｃが瞳面１０を通過する
ことができず、０次回折光１４ａのみが瞳面１０を通過
する。

【００１２】その結果、図２８（ｆ）に示すように、像
面１２にパターンの光学像を結像することができなくな
る。すなわち、露光光をマスクに垂直にのみ照射する方
法では、微細なパターンに対しては、そのパターンの光
学像を結像することができなくなる。

【００１３】そこで、微細なパターンに対しても光学像
を結像することができるように、露光光のマスクへの照
射角度に幅を持たせた方法がある。この場合には、アパ
ーチャとして、フライアイレンズ２の周辺から発せられ
る露光光がマスクへ照射されるように、より開口径の大
きいアパーチャが用いられる。

【００１４】図２９（ａ）〜（ｃ）にそれぞれ示すよう
に、アパーチャ５２によって、露光光３ａ、３ｂ、３ｃ
はそれぞれ異なる角度をもってマスクに照射される。図
２９（ａ）、（ｂ）のように、マスク６ａ、６ｂのライ
ンとスペースのパターンが比較的粗である場合には、い
ずれの露光光３ａ、３ｂ、３ｃの±１次回折光も瞳面１
０を通過することができる。その結果、図２９（ｄ）、
（ｅ）に示すように、像面１２にパターンの光学像１６
ａ、１６ｂをそれぞれ結像することができる。

【００１５】図２９（ｃ）のように、マスク６ｃのライ
ンとスペースのパターンがより密になった場合には、露
光光３ｃの０次回折光１４ａおよび＋１次回折光１４ｂ
の一部と露光光３ｂの０次回折光１４ａおよび−１次回
折光１４ｃの一部が瞳面１０を通過することができる。
その結果、図２９（ｆ）に示すように、像質は完全では
ないが、パターンの光学像１６ｄを結像することができ
る。

【００１６】すなわち、微細なパターンの場合には、露
光光をマスクに垂直にのみ照射される方法では、パター
ンの光学像を結像することができなかったのに対し、マ
スクに斜めに照射される露光光を含ませる方法をとるこ
とによって、そのパターンの光学像を結像することがで
きるのである。

【００１７】ところで上述した２つの露光光のマスクへ
の照射方法では、光学像の結像に寄与するのは、０次回
折光と±１次回折光である。つまり、その３光束が干渉
することによって像面に光学像が結像する。しかしなが
ら、図２８（ｃ）、図２９（ｃ）のような微細なパター
ンでは、図３０（ａ）に示すように、マスク６ｃに垂直
に照射される露光光３ａの±１次回折光１４ｂ、１４ｃ
は瞳面１０を通過することができず、０次回折光１４ａ
のみが通過する。０次回折光は１次回折光に比べて、そ
の強度が大きく、結果として、図３０（ｂ）に示すよう
に、光学像のコントラストを下げてしまう。

【００１８】そこで、マスクに垂直に照射される露光光
を遮り、マスクに斜めに照射される露光光のみによって
露光する方法が、今後の微細化に対応するための露光方
法として挙げられている。

【００１９】この場合には、図３１（ａ）に示すよう
に、マスク６ｃに垂直に照射される露光光を遮るため
に、中央付近が遮蔽されたアパーチャ５３が用いられ
る。このようなアパーチャ５３を用いた照射方法は、変
形照明と呼ばれるが、特にアパーチャの形状から輪帯照
明と呼ばれている。これに対し、既に説明した２つの方
法は通常照明と呼ばれている。

【００２０】輪帯照明では、露光光３ｃの０次回折光１
４ａと１次回折光１４ｂとが瞳面１０を通過する。その
結果、図３１（ｂ）に示すように、像面１２に光学像１
６ｅを結像することができる。

【００２１】この場合には、０次回折光１４ａと１次回
折光１４ｂとが干渉することにより光学像が結像するた
め、特に２光束干渉と呼ばれている。

【００２２】２光束干渉において、２つの光束が干渉す
るためには、図３２に示すように、ホイヘンスの原理に
より、マスク６ｄのパターンの隣接する開口部から透過
する露光光の位相がπだけずれていればよい。露光光の
位相差をπだけずらす方法としては、たとえば図３３に
示すように、露光光をマスクに照射する際に、隣接する
マスク６ｄの開口部に到達する露光光３ｄの光路差が位
相πだけずれるように、マスクに照射する角度を調整す
る方法がある。ただし、この場合にはパターンに応じ
て、露光光の入射角度を変える必要がある。

【００２３】また、図３４に示すように、位相シフトマ
スク６ｅを用いる方法もある。位相シフトマスク６ｅで
は、隣接するマスク６ｅの開口部に１つおきに位相シフ
タ６ｆを設けることにより、位相シフタ６ｆを透過した
露光光とそうでない露光光との間に位相差πが生じる。

【００２４】ところで、輪帯照明に用いられるアパーチ
ャとしては、アパーチャの全面積に占める露光光を遮る
遮蔽部の面積の割合によって、５０％輪帯、６０％輪帯
などと呼ばれるアパーチャがある。その割合は、微細な
パターンに適用するアパーチャほど大きくなる。しかし
ながら、輪帯照明に用いられるアパーチャは、特定のパ
ターンの解像性を向上させることを意図したものではな
く、不特定のパターンの解像性を多少向上させるもので
ある。

【００２５】次にまとめとして、上述した変形照明によ
る露光法の特徴を通常照明による露光法と対比させなが
ら説明する。

【００２６】図３５を参照して、ピッチの値が比較的小
さい場合における通常照明では、マスク６ｃに垂直に照
射された露光光３ａの±１次回折光１４ｂ、１４ｃの回
折角度が比較的大きい。このため、±１次回折光１４
ｂ、１４ｃが瞳面１０を通過することができない。その
結果、像面においてパターンの光学像を結像することが
できない。

【００２７】一方、変形照明では、マスク６ｃに斜めに
照射された露光光３ｃの±１次回折光１４ｂ、１４ｃの
うち、−１次回折光１４ｃは瞳面１０を通過することが
できない。しかし、＋１次回折光１４ｂと０次回折光１
４ａとが瞳面１０を通過することができる。その結果、
像面においてパターンの光学像を結像することができ
る。

【００２８】次に、ピッチの値が比較的大きい場合にお
ける通常照明では、マスク６ａに垂直に照射された露光
光３ａの回折光の回折角度は、比較的小さい。このた
め、±１次回折光を含む高次の回折光が瞳面１０を通過
することができる。その結果、像面においてパターンの
光学像を結像することができる。

【００２９】一方、変形照明では、マスク６ａに斜めに
照射された露光光３ｃの回折光の回折角度も比較的小さ
い。このため、＋１次回折光を含む高次の回折光が瞳面
１０を通過することができ、その結果、像面においてパ
ターンの光学像を結像することができる。

【００３０】特に、ピッチの値が大きい場合では、通常
照明と変形照明とにおける瞳面を通過する回折光の分布
に差があまり認められない。このため、変形照明は、微
細なラインとスペースのパターンに対して有効であっ
て、比較的大きなラインとスペースのパターンに対して
はあまり効果がなく、通常照明の場合と同レベルである
といえる。

【００３１】

【発明が解決しようとする課題】上述した変形照明によ
る露光方法では、たとえラインの幅が一定であっても、
ピッチの大きさが変化すると、ラインとスペースのパタ
ーンの解像性が損なわれるという問題があった。また、
光近接効果によるラインの仕上がり寸法の変化量が、変
形照明に依存して変動するという問題があった。光近接
効果とは、ライン（配線）の仕上がり寸法が、そのライ
ンの横に位置するスペース（間隔）に依存して変化する
現象である。

【００３２】まず、前者の問題について説明する。変形
照明では、図３６（ａ）に示すように、マスク６ｃに斜
めに照射された露光光３ｃの０次回折光と＋１次回折光
とが瞳面１０を通過する。これによって図３６（ｄ）に
示すように、像面において光学像１６ｅが結像する。

【００３３】ラインの幅を一定にして、スペースを広げ
た場合（ピッチを大きくした場合）には、露光光の回折
角度が小さくなる。この場合には、図３６（ｂ）に示す
ように、１次回折光を含む高次の回折光も瞳面１０を通
過する。瞳面１０を通過した回折光は、投影レンズ８に
よって像面１２に照射される。このとき、瞳面１０の近
傍を通過した回折光の像面１２への入射角度θ₁が大き
くなる。回折光の入射角度θと焦点深度ＤＯＦ（Ｄｅｐ
ｔｈＯｆＦｏｃｕｓ）とには、ＤＯＦ＝ｋ・λ／（ｓｉｎθ）²、ｋは比例定数という関係がある。このため、θの値が大きくなれば焦
点深度が小さくなる。

【００３４】焦点深度とは、一定の結像性能を維持でき
る焦点範囲をいう。したがって、焦点深度の値が小さく
なることは、その焦点範囲が狭まることになるため、光
学像の解像性が悪化する。その結果、特に、デフォーカ
ス時には、図３６（ｅ）に示すように、光学像が結像さ
れなくなることがある。

【００３５】一方、ラインの幅を一定にしてスペースを
さらに狭めた場合（ピッチを小さくした場合）には、露
光光の回折角度はさらに大きくなる。この場合には、図
３６（ｃ）に示すように、＋１次回折光１４ｂはより瞳
面１０の近傍を通過することになり、＋１次回折光１４
ｂの像面１２への入射角度θ₂がより大きくなる。この
ため、図３６（ｂ）の場合と同様に焦点深度が小さくな
る。その結果、特に、デフォーカス時には、図３６
（ｆ）に示すように、光学像が結像されなくなることが
ある。

【００３６】反対に、スペースを一定にしてラインの幅
を変化させた場合にも、ピッチが変化するため、回折光
の回折角度が変化する。このため、同様の現象が生じ
る。

【００３７】以上のことは、半導体装置の配線パターン
において最小の配線の幅を設定しても、配線のパターン
ニングにおいて変形照明を適用した場合には、配線と配
線とのスペースがある値より大きな値となるようなパタ
ーンでは、そのパターンを結像することができないこと
を意味している。

【００３８】また、最小のスペースを設定しても、スペ
ースの横に位置する配線の幅がある値より大きな値とな
るようなパターンでは、そのパターンを結像することが
できないことを意味している。

【００３９】このため、半導体装置の設計にあたり、特
に配線パターンの配線の幅等を容易に決定することがで
きないことがあった。

【００４０】次に、後者の問題について説明する。図３
７（ａ）は、図３７（ｂ）に示す配線パターンにおい
て、配線の幅Ｌを一定にして、スペースＳを変化させた
ときの配線の幅の仕上がり寸法の変化をシミュレーショ
ンにより評価した結果を示したものである。なお、配線
の幅を０．２２μｍとした。１／２輪帯正面および２／
３輪帯照明のいずれの場合も、スペースの増加ととも
に、配線の仕上がり寸法が、光近接効果を最も強く受け
て所定の寸法よりも一旦短くなる。さらにスペースが増
加すると、徐々に所定の寸法に近づく傾向を示すもの
の、所定の寸法との間には依然として差が生じているこ
とがわかる。しかも、その差は１／２輪帯照明と２／３
輪帯照明とを用いた場合で異なり、アパーチャの形状に
依存していることがわかった。

【００４１】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであり、１つの目的は半導体装置の配線パター
ンにおける配線の幅や隣接する配線間の間隔を設定する
にあたり、配線パターンの光学像が結像するか否かの判
断が容易に行なえるパターン決定方法を提供することで
ある。

【００４２】他の目的は、光近接効果に伴う配線パター
ンの仕上がり寸法のばらつきが低減されるアパーチャを
提供することである。

【００４３】さらに他の目的は、そのようなアパーチャ
の開口部形状を決定する方法を提供することである。

【００４４】

【課題を解決するための手段】本発明の１つの局面にお
けるパターン決定方法は、テーブル作成手段を用いる。
テーブル作成手段は、以下のステップを備えている。配
線の幅およびその配線と配線との間隔を設定する。幅お
よび間隔に基づいたマスクのパターンと、そのマスクへ
所定の角度で露光光を入射させるためのアパーチャの形
状とを設定する。光源面から発せられ、アパーチャおよ
びマスクを透過した露光光のウェハ面における露光光強
度分布を計算する。露光光強度分布における最大露光光
強度または最小露光光強度を計算する。基準露光光強度
を設定する。基準露光光強度に対するデフォーカス量を
計算する。基準露光光強度、最大露光光強度、最小露光
光強度およびデフォーカス量により、ウェハ面における
マスクのパターンの光学像の結像の可否を判断する。結
像の可否のデータを、幅および間隔と対応させて、パタ
ーン形成可否テーブルを作成する。そのテーブル作成手
段によって得られたパターン形成可否テーブルに基づ
き、半導体装置の配線の幅および配線と配線との間隔を
決定する。

【００４５】好ましくは、テーブル作成手段に用いるア
パーチャとして、露光光の光軸に対応する位置を交点と
して、互いに直交する仮想の第１の軸および第２の軸に
よって区切られる４つの領域のそれぞれに形成され、第
１の軸にそれぞれ平行な、第１の軸に近い方に位置する
第１の開口端および第１の軸から遠い方に位置する第２
の開口端と、第２の軸にそれぞれ平行な、第２の軸に近
い方に位置する第３の開口端および第２の軸から遠い方
に位置する第４ま開口端と少なくとも有した開口部を備
えたアパーチャの形状を設定する。

【００４６】本発明の他の局面におけるアパーチャは、
露光装置に用いられるアパーチャであって、第１〜第４
の開口端を少なくとも有する開口部を備えている。開口
部は、露光装置の露光光の光軸に対応する位置を交点と
して、互いに直交する仮想の第１の軸および第２の軸に
よって区切られる４つの領域のそれぞれに形成されてい
る。第１の開口端は、第１の軸に平行であり、第１の軸
に近い方に位置している。第２の開口端は、第１の軸に
平行に、第１の軸から遠い方に位置している。第３の開
口端は、記第２の軸に平行であり、第２の軸に近い方に
位置している。第４の開口端は、第２の軸に平行であ
り、第２の軸から遠い方に位置している。そして、半導
体装置の配線の幅に対して、その配線と配線との間隔を
変数として、複数の配線および間隔のパターンを設定す
るとともに、第１〜第４の開口端の位置をそれぞれ変数
として、複数のアパーチャの開口部形状を設定し、各配
線および間隔のパターンと各開口部形状とを組合せて、
ウェハ面上における露光光の強度分布をそれぞれ求め、
露光光の各強度分布と、基準の強度分布とを比較して、
ウェハ面上のレジストの仕上がり寸法を求め、幅と間隔
との和であるピッチが、最小ピッチの２倍以上のピッチ
を有する各配線および間隔のパターンに対して、各仕上
がり寸法と、対応する設計寸法との寸法差が最も小さく
なるように、第１〜第４の開口端が設定されている。

【００４７】好ましくは、露光装置の開口数を１とした
ときに、アパーチャの第１の開口端または第３の開口端
の位置に対応する瞳面における位置は０．２２±０．０
２であり、第２の開口端または第４の開口端の位置に対
応する瞳面における位置は、０．６２±０．０２であ
る。

【００４８】本発明のさらに他の局面におけるアパーチ
ャの開口部形状を決定する方法は、露光光の光軸に対応
する位置を交点として、互いに直交する仮想の第１の軸
および第２の軸によって区切られる４つの領域のそれぞ
れに形成され、第１の軸にそれぞれ平行な、第１の軸に
近い方に位置する第１の開口端および第１の軸から遠い
方に位置する第２の開口端と、第２の軸にそれぞれ平行
な、第２の軸に近い方に位置する第３の開口端および第
２の軸から遠い方に位置する第４開口端とを少なくとも
有する開口部に対して、仕上がり寸法計算手段を用い、
対応する設計寸法との寸法差が最も小さくなるように、
第１〜第４の開口端の位置を設定する。その仕上がり寸
法計算手段は、以下のステップを含んでいる。半導体装
置の配線の幅に対して、その配線と配線との間隔を変数
として、複数の配線および間隔のパターンを設定する。
第１〜第４の開口端の位置を変数として、複数のアパー
チャの開口部形状を設定する。各配線および間隔のパタ
ーンと各開口部形状とを組合せて、ウェハ面上における
露光光の強度分布をそれぞれ計算する。露光光の各強度
分布と基準の強度分布とにより、ウェハ面上のレジスト
の仕上がり寸法を計算する。幅と間隔との和であるピッ
チが、最小ピッチの２倍以上のピッチを有する各配線お
よび間隔のパターンに対して、各仕上がり寸法と対応す
る設計寸法との寸法差を計算する。

【００４９】

【発明の実施の形態】実施の形態１本発明の実施の形態１に係るパターン決定方法について
図を用いて説明する。デバイスのパターンを設計する際
には、まず、配線に注目するとともに、その配線パター
ンの光学像が結像できるか否かを予め見極めておく必要
がある。このため、その結像ができるか否かを判断する
ためのテーブルを作成しておくことが便利である。

【００５０】そこで、そのようなテーブルを作成するた
めの手法について図を用いて説明する。図１は、テーブ
ルを作成するための、露光光の強度分布計算を含むシミ
ュレーションのフローを示しものである。

【００５１】図１および図２７を参照して、ステップＳ
１において、配線の幅、配線と配線との間隔およびデフ
ォーカス量を設定する。次に、ステップＳ２において、
配線の幅等に基づくマスクのパターンを関数として表わ
す。また、フライアイレンズ２（光源面）から所定の露
光光をマスク６に照射するためのアパーチャの形状を関
数として表わす。

【００５２】次に、ステップＳ３において、フライアイ
レンズ２（光源面）から発せられ、アパーチャを透過
し、マスク６のパターンによって回折した露光光の投影
レンズ８の瞳面１０における振幅分布を計算する。回折
した露光光は、投影レンズ８によりフーリエ変換され
て、その変換像が瞳面１０に形成される。

【００５３】次にステップＳ４において、回折した露光
光の像面１２（ウェハ面）における振幅分布を計算す
る。像面１２では、変換像が逆フーリエ変換される。次
にステップＳ５において、像面１２における露光光の振
幅分布により、露光光の強度分布を計算する。露光光の
強度分布は、振幅分布の２乗に比例する。

【００５４】次にステップＳ６において、露光光強度の
最大強度Ｉmax または最小強度Ｉmin を計算する。ここ
でいう最大強度Ｉmax または最小強度Ｉmin は、ジャス
トフォーカスおよびデフォーカスのそれぞれの場合にお
ける最大強度または最小強度を意味している。

【００５５】次にステップＳ７において、基準となる配
線の幅と間隔が所定の寸法に仕上がる露光光の基準強度
Ｉslice を計算する。この基準強度Ｉslice が、像面１
２にマスク６のパターンの光学像が結像するか否かの判
断の基準となる。

【００５６】その判断がステップＳ８において行なわれ
る。ステップＳ８において、露光マージンとフォーカス
マージンが判断される。

【００５７】まず、露光マージンの判断について説明す
る。実際の露光工程では、露光装置の露光量が一定であ
っても、デフォーカス等のさまざまな要因によりレジス
トへの露光量が変動する。たとえば、図２は、パターン
として孤立した透過ラインを有するマスクを透過した露
光光の像面における強度分布を示している。露光光の最
大強度Ｉmax は、ジャストフォーカスの場合Ａの最大強
度が最も大きい。

【００５８】しかしながら、デフォーカスを起こした場
合Ｂでは、その最大強度Ｉmax はＡの場合の最大強度よ
りも減少する。強度が減少してもある強度よりも大きい
値であれば結像に寄与することができる。そのような強
度として、基準強度Ｉsliceの１．５倍以上の強度が必
要であることが、実験等により見積もられた。

【００５９】そこで、この場合には、Ｉmax ／Ｉslice
の値を計算するとともに、その値が１．５以上であるか
否か（第１の条件）を判断する。

【００６０】次に、図３は、パターンとして孤立した遮
蔽ラインを有するマスクを透過した露光光の像面におけ
る強度分布を示したものである。露光光の最小強度Ｉmi
n は、ジャストフォーカスの場合Ａの最小強度が最も小
さい。しかしながら、デフォーカスを起こした場合Ｂで
は、その最小強度Ｉmin は、Ａの場合の最小強度よりも
増大する。強度が増大しても、ある強度よりも小さい値
であれば結像に寄与することができる。この場合には、
そのような強度として、基準強度Ｉslice の０．６７
（１／１．５）倍以下の強度が必要であることが、実験
等により見積もられた。

【００６１】そこで、このような場合には、Ｉmin ／Ｉ
slice の値を計算するとともに、その値が０．６７倍以
下であるか否か（第２の条件）を判断する。

【００６２】次に、フォーカスマージンの判断について
説明する。前述したように、デフォーカスによってレジ
ストへの露光量が変動する。図４は、図２の場合におい
て、デフォーカス量を変化させたときの露光光の像面に
おける強度分布を示したものである。なお、横軸は透過
ラインパターンのエッジに相当する位置からの距離（位
置）を示している。また、透過ラインの幅を０．２５μ
ｍに設定した。図５は、図４を部分的に拡大したもので
ある。

【００６３】図４および図５に示されているように、デ
フォーカス量が０μｍの場合（Ｄ０）から１．０ミクロ
の場合（Ｄ１０）へと増えるに従い、露光光の強度が減
少していることがわかる。このため、実際のパターンの
仕上がり寸法も変動する。

【００６４】そこで、予めパターンの寸法変動に対し
て、どこまで許容し得るか、その許容範囲を定める。次
に、図５に示すように、基準強度Ｉslice に対して、各
デフォーカス量における仕上がり寸法を求める。そし
て、許容範囲内にある仕上がり寸法のうち、対応する最
も大きいデフォーカス量Ｄを求める。デフォーカス量と
しては、像面に対して、焦点が上方側または下方側にず
れる場合があるので、実際のデフォーカス量としては、
求められたデフォーカス量Ｄの２倍の値となる。

【００６５】しかしながら、このようにして求めたデフ
ォーカス量２Ｄも、露光装置やウェハ等によって決まる
焦点深度ＤＯＦよりも大きい値でないと、結像しなくな
ることがある。そこで、デフォーカス量２Ｄの値がその
焦点深度ＤＯＦよりも大きいか否か（第３の条件）を判
断する。

【００６６】以上により、ステップＳ８では、第１の条
件〜第３の条件をすべて満足する場に、そのラインおよ
びスペースのパターンの光学像を像面に結像することが
できると判断する。一方、第１の条件〜第３の条件を１
つでも満足しないものがある場合には、そのラインおよ
びスペースのパターンの光学像を像面に結像することが
できないと判断する。

【００６７】ステップＳ９では、ステップ８で得られた
光学像の結像の可否のデータを、配線の幅および間隔と
対応させて蓄積する。そして、配線の幅および間隔を変
数として、上述した一連の計算を行ない、それぞれの場
合における光学像の結像の可否のデータを蓄積する。

【００６８】そして、ステップＳ１０において、ステッ
プＳ９で得られたデータを配線の幅および間隔と対応さ
せてテーブルを作成し、それを表示する。

【００６９】次に、上述したシミュレーションにより得
られた結果について説明する。まず、データを表示する
ためのテーブルの一例を図６に示す。テーブルにおい
て、縦方向はライン（配線）の幅を表わし、横方向はス
ペースを表わしている。たとえば、領域Ａでは、ライン
の幅は０．３０μｍから０．３２μｍまでの範囲を示
し、スペースは、０．２４μｍから０．２６μｍまでの
範囲を示している。

【００７０】次に、アパーチャとして、通常照明用のも
のを設定した場合における計算結果を図７に示す。通常
照明用のアパーチャの場合、像面にラインとスペースの
パターンの光学像が結像可能な領域は、斜線部分の領域
Ａ１となる。つまり、単純に最小のライン幅より大きい
幅を有するラインと、最小のスペースより大きいスペー
スとを有するラインおよびスペースのパターンに対し
て、その光学像を結像することができる。

【００７１】このような最小のラインの幅および最小の
スペースとして、たとえば、露光光の波長λを２４８．
７ｎｍ、開口数ＮＡを０．５５、シグマ（σ）を０．８
と設定した場合には、いずれも０．３μｍ程度であるこ
とが見積もられる。なお、シグマは、投影レンズの開口
数ＮＡの値を１としたときの照明系の大きさを表わして
いる。

【００７２】これに対して、アパーチャとして、図８に
示す輪帯照明用のものを設定した場合における計算結果
を図９に示す。輪帯照明用のアパーチャを用いた場合に
は、光学像の結像が可能な領域として、領域Ａ１に領域
Ａ２が加わる。これは、既に説明したように、露光光が
マスクに対して斜めに照射されるため、０次回折光と１
次回折光とが瞳面を通過することができ、その両者の干
渉によって、光学像の結像が可能となるからである。

【００７３】このようにして、図９に示すようなテーブ
ルにより、ラインとスペースのパターンの光学像が結像
可能であるか否かの判断が容易になることから、本テー
ブルは、半導体装置の配線の幅や配線と配線との間隔を
決定する際に有効な判断材料となる。

【００７４】ところで、輪帯照明用のアパーチャでは、
図９に示された領域Ａ２の境界（範囲）を明確に特定で
きないという欠点を有している。

【００７５】これについて、パターンの一例を挙げて説
明する。パターンとして、図１０に示すように、ｙ軸に
平行なラインとスペースのパターンＬＹを考える。な
お、ｙ軸およびこれに直交するｘ軸は、ウェハが載置さ
れた露光装置のステージの並進方向と一致する。つま
り、像面の並進方向と一致する。

【００７６】図１１に示すように、輪帯照明用のアパー
チャ５３では、露光光は、開口部５３ａを透過する。そ
こで、開口部５３ａを点光源の集合と考えてその座標を
（ｘ、ｙ）とする。ｙ軸に平行なラインとスペースのパ
ターンの場合、ｙ軸方向に並んだ点光源の列は、パター
ンの解像性に影響を与えず、ｘ軸方向に並んだ点光源の
列が影響を与える。ｘ軸方向の任意の位置ｘ₁に存在す
る点光源によって、最も解像性のよい光学像が得られる
ラインとスペースのパターンのピッチをＰとすると、ｘ
₁は、ｘ₁＝κλ／Ｐとなる。（κは係数）したがって、ｙ軸からより離れたところに位置する点光
源ほど、ピッチのより小さいパターンの解像に寄与する
ことができる。

【００７７】ｘ軸方向に並んだ点光源の列に注目した場
合、ｙ軸方向の位置によって、たとえば、点光源の集合
Ｒ１を含む点光源集合Ｒ２や点光源集合Ｒ３などが存在
する。これらのうち、点光源の集合Ｒ３は、座標ｘの値
が比較的大きい値であるため、ピッチのより小さいパタ
ーンの解像に寄与することができる。

【００７８】しかしながら、点光源の集合Ｒ１は、座標
ｘの値が小さい値である点光源の集合Ｒ２を含んでい
る。このため、点光源のＲ２から発せられた露光光は、
ピッチの小さいパターンの解像性を阻害することにな
る。

【００７９】したがって、開口部５３ａ全体の点光源を
考えた場合には、ｙ軸の近傍に位置する点光源から発せ
られる露光光によって、ｙ軸に平行なラインとスペース
のパターンＬＹの解像性が劣化する。その結果、領域Ａ
２の境界を明確に特定することができないことになる。
なお、ｘ軸方向に平行なラインとスペースのパターンに
ついても同様のことがいえる。

【００８０】実施の形態２輪帯照明用のアパーチャでは、テーブル上において、微
細なラインとスペースのパターンの光学像の結像が可能
な領域が不明確になるという欠点があった。実施の形態
２では、このような欠点を克服する開口形状を有するア
パーチャとそのアパーチャに基づいて得られたテーブル
について説明する。

【００８１】図１２は、４つの開口部５ａ、５ｂ、５
ｃ、５ｄを有するアパーチャの平面図である。各開口部
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄは、ｘ軸にそれぞれ平行な内側
開口端５１ａおよび外側開口端５１ｂと、ｙ軸にそれぞ
れ平行な内側開口端５１ｃおよび外側開口端５１ｄとを
有している。ｘ軸と内側開口端５１ａまたは外側開口端
５１ｂとの距離は、ｙ軸と内側開口端５１ｃまたは外側
開口端５１ｄとの距離とそれぞれ等しい。

【００８２】次に、上述したアパーチャの形状を設定し
て、シミュレーションにより得られたテーブルを図１３
に示す。アパーチャ５の場合では、光学像の結像が可能
な領域として、領域Ａ１に領域Ａ３が加わる。

【００８３】露光光の波長λを２４８．７ｎｍ、開口数
ＮＡを０．５５、アパーチャ５の内側開口端５１ａに対
応するσの値を０．２２、外側開口端５１ｂに対応する
σの値を０．６２と設定した場合には、領域Ａ１の最小
のラインの幅とスペースとは、いずれも０．３μｍ程度
と見積もられる。また、領域Ａ３の最小のラインの幅と
スペースとは、いずれも０．２μｍと見積もられる。さ
らに、領域Ａ３の最大のラインの幅とスペースとは、い
ずれも０．５μｍ程度と見積もられる。

【００８４】ところで、領域Ａ３のテーブル上に表現さ
れた形状と、図９に示された領域Ａ２の場合の形状と比
較すると、領域Ａ３はほぼ矩形になっている。このこと
について、図１１の場合と同様な考え方を用いて説明す
る。

【００８５】図１４に示すように、ｘ軸方向に並んだ点
光源の列に注目すると、点光源の集合Ｒ４、Ｒ５などが
存在する。各開口部５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄの内側開口
端５１ｃと外側開口端５１ｄとは、それぞれｙ軸に平行
である。このため、ｙ軸方向の位置によらず、ｙ軸から
ある一定の距離を隔てられた範囲に位置する点光源によ
って露光光がマスクに照射される。言い換えると、ｙ軸
から一定の距離内にある点光源については、その点光源
から発せられる露光光が遮られてマスクには照射されな
い。

【００８６】したがって、図１１に示されたアパーチャ
５３では、ｙ軸の近傍に位置する点光源から発せられた
露光光がマスクに照射されるのに対して、アパーチャ５
では、ｙ軸から一定範囲内に位置する点光源から発せら
れる露光光がすべて遮られて、マスクには照射されな
い。これによって、特に、ｙ軸方向に平行で微細なライ
ンとスペースのパターンの解像性が劣化するのを防止す
ることができる。なお、ｘ軸方向に平行なラインとスペ
ースのパターンについても同様である。

【００８７】以上説明したように、アパーチャ５では、
ｙ軸の近傍の点光源から発せられる露光光を含まない
分、ｙ軸に平行で微細なラインとスペースのパターンの
解像性を劣化させるのを防止することができる。つま
り、結像の可否の境界が明確になる。その結果、テーブ
ル上に表現される領域３の形状が矩形状になる。

【００８８】領域Ａ３が矩形になることにより、図１５
に示すように、一定の幅より小さいラインと、一定のス
ペースより大きいスペースとを有するパターンに対応す
る領域Ｂ１では、そのパターンの光学像を結像すること
ができないことを明確に判断することができる。

【００８９】また、一定の幅より大きいラインと、一定
のスペースより小さいスペースとを有するパターンに対
応する領域Ｂ２でも、そのパターンの光学像を結像する
ことをできないことを明確に判断することができる。

【００９０】実施の形態３実施の形態２において、アパーチャ５を用いたテーブル
により、ラインとスペースのパターンの光学像が結像で
きるか否かの判断が極めて容易になることがわかった。

【００９１】次に、そのようなアパーチャの開口形状の
設定方法の一例について、ダイナミック・ランダム・ア
クセス・メモリ（以下「ＤＲＡＭ」と記する）のメモリ
セル領域の配線パターンを例に挙げて説明する。

【００９２】図１６は、ＤＲＡＭのメモリセルの等価回
路を示し、図１７、図１８はメモリセル領域の平面構造
および断面構造の一例をそれぞれ示したものである。

【００９３】図１６〜図１８に示すように、ＤＲＡＭの
メモリセルは、１組のＭＯＳＦＥＴ１０１とキャパシタ
素子１０２とからなる。ＭＯＳＦＥＴ１０１は、１対の
ソース・ドレイン領域１０１ａ、１０１ｂを有し、素子
分離酸化膜によって囲まれた半導体基板１００の活性領
域１００ａに形成されている。キャパシタ素子１０２
は、ストレージノード１０２ａ、キャパシタ絶縁膜１０
２ｂおよびセルプレート１０２ｃを有している。

【００９４】ストレージノード１０２ａがコンタクト１
０２ｄにて、ソース・ドレイン領域１０１ｃに電気的に
接続されている。ビット線１０４が、ソース・ドレイン
領域１０１ｂに電気的に接続されている。ＭＯＳＦＥＴ
１０１のゲート電極１０１ａは、ワード線１０３に電気
的に接続されている。ワード線１０３は、ビット線１０
４と実質的に直交する方向に形成されている。

【００９５】次に、各メモリセルを電気的に接続するビ
ット線とワード線のピッチについて説明する。図１９
は、メモリセル領域におけるワード線１０３のパターン
を、ストレージノードコンタクト１０２ｄとの位置関係
とともに示した平面図であり、図２０は、ビット線１０
４のパターンを、ストレージノードコンタクト１０２ｄ
との位置関係とともに示した平面図である。

【００９６】まず、図１９において点線で示された矩形
の領域Ｍに注目する。この領域Ｍは、ワード線１０３の
繰返しパターンにおける基本パターンの領域を表わして
いる。ストレージノードコンタクトとワード線の距離を
Ｘ、ワード線の幅をＴＧ、ストレージノードコンタクト
の径をＨｏｌｅとすると、領域Ｍの長辺の長さは、２．
５ＴＧ＋１．５Ｈｏｌｅ＋３Ｘとなる。この長辺に直交
するように２本のワード線１０３が形成されている。

【００９７】次に、図２０において、図１９に示された
領域Ｍと同一位置におけるビット線の領域Ｍに注目す
る。領域Ｍは、この場合、ビット線１０４の繰返しパタ
ーンにおける基本パターンの領域を表わしている。ビッ
ト線１０４の幅をＢＬとすると、領域Ｍの短辺の長さ
は、ＢＬ＋Ｈｏｌｅ＋２Ｘとなる。この短辺に直交する
ように１本のビット線１０４が形成されている。

【００９８】以上より、ＤＲＡＭのワード線とビット線
という配線を考えた場合には、矩形の長辺に直交するよ
うに２本の配線が形成され、短辺に直交するように１本
の配線が形成されていることになる。

【００９９】ここで、長辺の長さと短辺の長さとを比較
する。配線の幅としては、ワード線の幅もビット線の幅
も事実上同じである。このため、長辺の長さは短辺の長
さの約２倍となる。このことから、ＤＲＡＭでは、平均
的に１本の配線が短辺に直交するように形成されている
ことになる。短辺の長さとは、配線の幅と配線と配線と
の間隔とを合わせた長さとなる。すなわち、短辺の長さ
はピッチに相当する。

【０１００】したがって、ＤＲＡＭの配線のパターニン
グにおいては、このピッチに対して最も良好な解像性が
得られるように露光光をマスクに照射する必要がある。

【０１０１】そこで、配線のピッチに対して、焦点深度
が最も大きく得られる条件について考える。この条件
は、露光光のマスクへの照射角度をα、配線のピッチの
Ｐとすると、ｓｉｎα＝λ／２Ｐという関係から得られる。

【０１０２】したがって、マスクに照射する露光光の角
度が、上の式によって得られた角度を含むようにアパー
チャの開口部の位置を設定することが重要である。

【０１０３】たとえば、配線のピッチＰを０．８μｍ、
λを２４８ｎｍ、開口数ＮＡを０．５５とすると、シグ
マ（σ）の値は、 σ＝ｓｉｎα／ＮＡの関係により、０．２８と見積もられる。

【０１０４】以上のようにして、配線のピッチに基づい
て、アパーチャの開口部の位置を設定するとともに、そ
のアパーチャを用いることによって、配線のパターンの
解像性が最も良好になる。

【０１０５】実施の形態４実施の形態４では、光近接効果によって変動する配線の
幅の仕上がり寸法について、その変動の幅を最小限に抑
えることのできる手法について説明する。

【０１０６】そこで、まず配線の仕上がり寸法を求める
手法について説明する。図２１は、露光光の強度計算お
よび光近接効果を含むシミュレーションのフローを示し
たものである。図２１を参照して、ステップＴ１におい
て、配線の幅および配線と配線との間隔を設定する。

【０１０７】次にステップＴ２において、配線の幅等に
基づくマスクのパターンを関数として表わす。また、ア
パーチャの形状を関数として表わす。アパーチャとし
て、図２２に示すアパーチャ５を設定した。この際に、
たとえば開口部５ａの内側開口端５１ａに対応するシグ
マとしてσ₁を、外側開口端５１ｂに対応するシグマと
してσ₂を設定した。

【０１０８】次にステップＴ３において、露光光の瞳面
における振幅分布を計算する。次にステップＴ４におい
て、露光光の像面における振幅分布を計算する。次にス
テップＴ５において、像面における露光光の強度分布を
計算する。そして、配線の幅、間隔およびアパーチャの
形状を変数として、上述した一連の計算を行なう。

【０１０９】次にステップＴ６において、基準となる配
線の幅と間隔が設計寸法どおりに仕上がる露光光の基準
強度Ｉslice を計算する。次にステップＴ７において、
基準強度Ｉslice に基づき、他の配線の幅の仕上がり寸
法を計算する。

【０１１０】次に、上述したシミュレーションにより得
られた結果について説明する。図２３〜図２５は、配線
の幅を一定にして、間隔を変化させたときの配線の幅の
仕上がり寸法をそれぞれ示したものである。なお、配線
の幅を０．２５μｍとした。また、最小のピッチを０．
４８μｍとした。また、図２３の場合ではσ₁を０．２
２、σ₂を０．６２とし、図２４の場合ではσ₁を０．
３２、σ₂を０．６２とし、図２５の場合ではσ₁を
０．２２、σ₂を０．５２とした。

【０１１１】図２３〜図２５に示されているように、仕
上がり寸法の値は、最小ピッチからピッチの値が増加す
るに伴って、光近接効果により一旦減少する。そして、
あるピッチ（このピッチをＰ_Oとする）より大きいピッ
チに対しては、仕上がり寸法の変動が小さくなっている
ことがわかる。このため、仕上がり寸法の変化を抑える
という点からは、このピッチＰ_oの値は、より小さいこ
とが好ましい。

【０１１２】ピッチＰ_Oは、図２３と図２４とを比較す
ることにより、σ₁の値を小さくすることによってその
値はより小さくなる。つまり、アパーチャ５の内側開口
端の位置をよりｘ軸に近い方に設定することによって、
ピッチＰ_Oの値はより小さくなる。

【０１１３】しかしながら、ｘ軸により近い位置に内側
開口端を設定することは、ｘ軸の近傍を透過する露光光
がマスクに照射されることになる。このことは、既に説
明したように、ラインとスペースのパターンの解像性を
悪化することになる。したがって、その解像性が悪化し
ない範囲で、ピッチＰ_Oの値が最も小さくなるようにσ
₁の値を決定する必要がある。

【０１１４】また、図２３と図２５とを比較することに
よって、σ₁の値が同じであっても、σ₂の値によっ
て、ピッチＰ_Oより大きいピッチに対する仕上がり寸法
と設計寸法との寸法差が大きくなっていることがわか
る。このため、σ₁とσ₂の種々の組合せに対して、そ
の寸法差が最も小さくなるようにσ₁とσ₂とを決定す
る必要がある。

【０１１５】このような観点から、図２３は、最適なσ
₁とσ₂とについて得られた結果である。この場合に
は、ピッチＰ_Oの値は、最小ピッチの値０．４８μｍの
約２倍であることがわかった。また、ピッチＰ_Oの値
（０．９６μｍ）より大きいピッチに対しては、仕上が
り寸法と設計寸法との寸法差は０．００３μｍと見積も
られた。この寸法差の値は、図２４や図２５に示す場合
と比較すると、一桁小さく、設計寸法により近い仕上が
り寸法が得られると考えられる。

【０１１６】以上のようにして、アパーチャの開口形状
を最適に設定することにより、最小ピッチの２倍のピッ
チよりも大きいピッチを有する配線のパターンに対し
て、光近接効果を最も低減することができる。その結
果、所望の幅を有する配線のパターンを形成することが
できる。

【０１１７】このような配線のパターンを有する具体的
な例として、ＤＲＡＭの配線パターンについて説明す
る。

【０１１８】実施の形態３において説明したように、Ｄ
ＲＡＭのワード線とビット線の配線のパターンは、メモ
リセル領域では、最小ピッチをもって設定される。とこ
ろが、図２６に示すように、メモリセル領域においてそ
れぞれ隣接するワード線１０３またはビット線１０４
は、一方の周辺領域１０６と他方の周辺領域１０６とに
向かって交互に延びる。このため、周辺領域１０６にお
ける配線のピッチＰ_Sは、メモリセル領域１０５におけ
る配線のピッチＰ_mの２倍となる。

【０１１９】したがって、ピッチＰ_Sの値がピッチＰ_m
の値の２倍であることから、σ₁の値として０．２２、
σ₂の値として０．６２を有するアパーチャを用いるこ
とにより、周辺領域１０６における配線のパターンで
は、光近接効果をほとんど受けずに、より設計寸法に近
い仕上がり寸法が得られることになる。

【０１２０】なお、実際の露光装置では、σ₁およびσ
₂の値の許容範囲として、σ₁に対して、０．２２±
０．０２、σ₂に対して、０．６２±０．０２であるこ
とが望ましい。

【０１２１】今回開示された実施の形態はすべての点で
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記で説明した範囲ではなく、特
許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の
意味および範囲でのすべての変更が含まれることが意図
される。

【０１２２】

【発明の効果】本発明の１つの局面におけるパターン決
定方法は、テーブル作成手段を用いる。テーブル作成手
段は、以下のステップを備えている。配線の幅およびそ
の配線と配線との間隔を設定する。幅および間隔に基づ
いたマスクのパターンと、そのマスクへ所定の角度で露
光光を入射させるためのアパーチャの形状とを設定す
る。光源面から発せられ、アパーチャおよびマスクを透
過した露光光のウェハ面における露光光強度分布を計算
する。露光光強度分布における最大露光光強度または最
小露光光強度を計算する。基準露光光強度を設定する。
基準露光光強度に対するデフォーカス量を計算する。基
準露光光強度、最大露光光強度、最小露光光強度および
デフォーカス量により、ウェハ面におけるマスクのパタ
ーンの光学像の結像の可否を判断する。結像の可否のデ
ータを、幅および間隔と対応させて、パターン形成可否
テーブルを作成する。そのテーブル作成手段によって得
られたパターン形成可否テーブルに基づき、半導体装置
の配線の幅および配線と配線との間隔を決定する。

【０１２３】この方法によれば、配線と間隔のパターン
に対して、光学像を結像することができるパターンの範
囲がテーブルにより視覚化される。このため、半導体装
置の設計において、配線の幅と隣接する配線の間隔とを
設定する際に、配線のパターンの光学像が結像されるか
否かの判断を容易に行なうことができる。

【０１２４】好ましくは、テーブル作成手段に用いるア
パーチャとして、露光光の光軸に対応する位置を交点と
して、互いに直交する仮想の第１の軸および第２の軸に
よって区切られる４つの領域のそれぞれに形成され、第
１の軸にそれぞれ平行な、第１の軸に近い方に位置する
第１の開口端および第１の軸から遠い方に位置する第２
の開口端と、第２の軸にそれぞれ平行な、第２の軸に近
い方に位置する第３の開口端および第２の軸から遠い方
に位置する第４の開口端と少なくとも有した開口部を備
えたアパーチャの形状を設定する。

【０１２５】このアパーチャでは、第１の軸および第２
の軸に対応する位置から第１の開口端または第３の開口
端までの範囲の露光光が遮られて、マスクには照射され
ない。ここで、第１の軸および第２の軸は、ウェハ面の
並進方向（Ｘ方向、Ｙ方向）に対応している。

【０１２６】これにより、特に第１の軸または第２の軸
に平行な微細な配線と間隔のパターンの解像性がより向
上する。このため、光学像を結像することができるパタ
ーンの範囲が広がるとともに、その範囲がテーブル上に
おいて矩形状に表現される。その結果、半導体装置の配
線の幅等の設定に際して、その判断がさらに容易にな
る。

【０１２７】本発明の他の局面におけるアパーチャは、
露光装置に用いられるアパーチャであって、第１〜第４
の開口端を少なくとも有する開口部を備えている。開口
部は、露光装置の露光光の光軸に対応する位置を交点と
して、互いに直交する仮想の第１の軸および第２の軸に
よって区切られる４つの領域のそれぞれに形成されてい
る。第１の開口端は、第１の軸に平行であり、第１の軸
に近い方に位置している。第２の開口端は、第１の軸に
平行に、第１の軸から遠い方に位置している。第３の開
口端は、記第２の軸に平行であり、第２の軸に近い方に
位置している。第４の開口端は、第２の軸に平行であ
り、第２の軸から遠い方に位置している。そして、半導
体装置の配線の幅に対して、その配線と配線との間隔を
変数として、複数の配線および間隔のパターンを設定す
るとともに、第１〜第４の開口端の位置をそれぞれ変数
として、複数のアパーチャの開口部形状を設定し、各配
線および間隔のパターンと各開口部形状とを組合せて、
ウェハ面上における露光光の強度分布をそれぞれ求め、
露光光の各強度分布と、基準の強度分布とを比較して、
ウェハ面上のレジストの仕上がり寸法を求め、幅と間隔
との和であるピッチが、最小ピッチの２倍以上のピッチ
を有する各配線および間隔のパターンに対して、各仕上
がり寸法と、対応する設計寸法との寸法差が最も小さく
なるように、第１〜第４の開口端が設定されている。

【０１２８】この構成によれば、第１の軸および第２の
軸に対応する位置から第１の開口端または第３の開口端
までの範囲の露光光が遮られて、マスクには照射されな
い。さらに、最小ピッチの２倍以上のピッチのを有する
配線および間隔のパターンに対して、光近接効果が最も
低減される。その結果、所定のピッチ以上に対して、半
導体装置における第１の軸または第２の軸に平行な配線
パターンに対応するレジストの仕上がり寸法精度が向上
する。なお、仮想の第１の軸および第２の軸は、露光さ
れるウェハ面の並進方向（Ｘ方向、Ｙ方向）に対応して
いる。

【０１２９】好ましくは、露光装置の開口数を１とした
ときに、アパーチャの第１の開口端または第３の開口端
の位置に対応する瞳面における位置は０．２２±０．０
２であり、第２の開口端または第４の開口端の位置に対
応する瞳面における位置は、０．６２±０．０２であ
る。

【０１３０】この場合には、最小ピッチの値０．４８μ
ｍに対して、０．９６μｍ以上のピッチを有する配線お
よび間隔のパターンの仕上がり寸法と設計寸法との寸法
差が最も小さくなる。実際の露光装置においては、これ
ら２つの位置の値は、それぞれ±０．０２内にあれば許
容範囲内と考えられる。

【０１３１】本発明のさらに他の局面におけるアパーチ
ャの開口部形状を決定する方法は、露光光の光軸に対応
する位置を交点として、互いに直交する仮想の第１の軸
および第２の軸によって区切られる４つの領域のそれぞ
れに形成され、第１の軸にそれぞれ平行な、第１の軸に
近い方に位置する第１の開口端および第１の軸から遠い
方に位置する第２の開口端と、第２の軸にそれぞれ平行
な、第２の軸に近い方に位置する第３の開口端および第
２の軸から遠い方に位置する第４の開口端とを少なくと
も有する開口部に対して、仕上がり寸法計算手段を用
い、対応する設計寸法との寸法差が最も小さくなるよう
に、第１〜第４の開口端の位置を設定する。その仕上が
り寸法計算手段は、以下のステップを含んでいる。半導
体装置の配線の幅に対して、その配線と配線との間隔を
変数として、複数の配線および間隔のパターンを設定す
る。第１〜第４の開口端の位置を変数として、複数のア
パーチャの開口部形状を設定する。各配線および間隔の
パターンと各開口部形状とを組合せて、ウェハ面上にお
ける露光光の強度分布をそれぞれ計算する。露光光の各
強度分布と基準の強度分布とにより、ウェハ面上のレジ
ストの仕上がり寸法を計算する。幅と間隔との和である
ピッチが、最小ピッチの２倍以上のピッチを有する各配
線および間隔のパターンに対して、各仕上がり寸法と対
応する設計寸法との寸法差を計算する。

【０１３２】この方法によれば、半導体装置の配線のパ
ターンにおける最小ピッチの２倍以上のピッチを有する
配線と間隔のパターンに対して、光近接効果が最も低減
されるアパーチャが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係る配線パターンを
決定する方法に用いるテーブルを作成するためのシミュ
レーションのフローを示す図である。

【図２】同実施の形態において、露光マージンの判断
を説明するための第１の図である。

【図３】同実施の形態において、露光マージンの判断
を説明するための第２の図である。

【図４】同実施の形態において、フォーカスマージン
の判断を説明するための第１の図である。

【図５】同実施の形態において、フォーカスマージン
の判断を説明するための第２の図である。

【図６】同実施の形態において、テーブルの一例を示
す図である。

【図７】同実施の形態において、シミュレーションに
よる第１の結果を示す図である。

【図８】同実施の形態において、シミュレーションに
適用するアパーチャの一平面図である。

【図９】同実施の形態において、シミュレーションに
よる計算結果を示す第２の図である。

【図１０】同実施の形態において、輪帯照明用のアパ
ーチャの欠点を説明するための第１の図である。

【図１１】同実施の形態において、輪帯照明用のアパ
ーチャの欠点を説明するための第２の図である。

【図１２】本発明の実施の形態２に係るシミュレーシ
ョンに適用する４つの開口部を有するアパーチャの平面
図である。

【図１３】同実施の形態において、図１２に示すアパ
ーチャを適用した場合における計算結果を示す図であ
る。

【図１４】同実施の形態において、図１２に示すアパ
ーチャの特徴を説明するための図である。

【図１５】同実施の形態において、図１２に示すアパ
ーチャを適用することによって得られた計算結果のテー
ブル表示における有意性を説明するための図である。

【図１６】本発明の実施の形態３に係る配線パターン
を決定する半導体装置としてのＤＲＡＭのメモリセルの
等価回路を示す図である。

【図１７】同実施の形態における、ＤＲＡＭのメモリ
セルの一平面図である。

【図１８】同実施の形態における、ＤＲＡＭのメモリ
セルの一断面図である。

【図１９】同実施の形態における、ＤＲＡＭのメモリ
セル領域のワード線のパターンの一平面図である。

【図２０】同実施の形態における、ＤＲＡＭのメモリ
セル領域のビット線のパターンを示す一平面図である。

【図２１】本発明の実施の形態４に係るアパーチャの
開口形状を決定するために用いる配線の仕上がり寸法を
求めるためのシミュレーションのフローを示した図であ
る。

【図２２】同実施の形態において、シミュレーション
に適用されるアパーチャの開口部の位置関係を示す図で
ある。

【図２３】同実施の形態において、シミュレーション
による得られた第１の結果を示す図である。

【図２４】同実施の形態において、シミュレーション
により得られた第２の結果を示す図である。

【図２５】同実施の形態において、シミュレーション
により得られた第３の結果を示す図である。

【図２６】ＤＲＡＭの周辺領域における配線のパター
ンを示す一平面図である。

【図２７】露光装置における光学系を示す図である。

【図２８】（ａ）は、通常照明における回折光の光路
を示す第１の図であり、（ｂ）は、その回折光の光路を
示す第２の図であり、（ｃ）は、その回折光の光路を示
す第３の図であり、（ｄ）は、（ａ）の場合における光
学像を示す図であり、（ｅ）は、（ｂ）の場合における
光学像を示す図であり、（ｆ）は、（ｃ）の場合におけ
る光学像を示す図である。

【図２９】（ａ）は、変形照明における回折光の光路
を示す第１の図であり、（ｂ）は、その回折光の光路を
示す第２の図であり、（ｃ）は、その回折光の光路を示
す第３の図であり、（ｄ）は、（ａ）の場合における光
学像を示す図であり、（ｅ）は、（ｂ）の場合における
光学像を示す図であり、（ｆ）は、（ｃ）の場合におけ
る光学像を示す図である。

【図３０】（ａ）は、マスクに垂直に入射した露光光
の回折光の光路を示す図であり、（ｂ）は、その光学像
を示す図である。

【図３１】（ａ）は、マスクに斜めに入射した露光光
の回折光の光路を示す図であり、（ｂ）は、その光学像
を示す図である。

【図３２】位相差πを有する露光光の干渉を示す図で
ある。

【図３３】位相差πを生じさせるための露光光の照射
方法を示す一断面図である。

【図３４】位相差πを生じさせるための位相シフトマ
スクの一断面図である。

【図３５】ピッチの大きさに対する通常照明と変形照
明の特徴を示す図である。

【図３６】（ａ）は、従来の問題点を説明するため
の、輪帯照明における回折光の光路を示す第１の図であ
り、（ｂ）は、その回折光の光路を示す第２の図であ
り、（ｃ）は、その回折光の光路を示す第３の図であ
り、（ｄ）は、（ａ）の場合における光学像を示す図で
あり、（ｅ）は、（ｂ）の場合における光学像を示す図
であり、（ｆ）は、（ｃ）の場合における光学像を示す
図である。

【図３７】（ａ）は、従来の問題点を説明するための
光近接効果による配線の寸法変化を示すグラフであり、
（ｂ）は、その配線パターンを示す平面図である。

【符号の説明】

２フライアイレンズ、４コンデンサレンズ、５ア
パーチャ、６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｇマス
ク、６ｆ位相シフタ、８投影レンズ、１０瞳面、１
２像面、１４ａ０次回折光、１４ｂ＋１次回折
光、１４ｃ −１次回折光、１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，
１６ｄ，１６ｅ光学像、５１ａ，５１ｃ内側開口
端、５１ｂ，５１ｄ外側開口端、５１，５２，５３，
５３ａアパーチャ、１０５メモリセル領域、１０６
周辺回路領域。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】配線の幅および該配線と該配線との間隔
を設定するステップと、前記幅および前記間隔に基づいたマスクのパターンと、
前記マスクへ所定の角度で露光光を入射させるためのア
パーチャの形状とを設定するステップと、光源面から発せられ、前記アパーチャおよび前記マスク
を透過した露光光のウェハ面における露光光強度分布を
計算するステップと、前記露光光強度分布における最大露光光強度または最小
露光光強度を計算するステップと、基準露光光強度を設定するステップと、前記基準露光光強度に対するデフォーカス量を計算する
ステップと、前記基準露光光強度、前記最大露光光強度、前記最小露
光光強度および前記デフォーカス量により、前記ウェハ
面における前記マスクのパターンの光学像の結像の可否
を判断するステップと、前記結像の可否のデータを、前記幅および前記間隔と対
応させて、パターン形成可否テーブルを作成するステッ
プとを有するテーブル作成手段を用い、該テーブル作成手段によって得られた前記パターン形成
可否テーブルに基づき、半導体装置の配線の幅および配
線と配線との間隔を決定する、パターン決定方法。
【請求項２】前記テーブル作成手段に用いるアパーチ
ャとして、露光光の光軸に対応する位置を交点として、互いに直交
する仮想の第１の軸および第２の軸によって区切られる
４つの領域のそれぞれに形成され、前記第１の軸にそれ
ぞれ平行な、前記第１の軸に近い方に位置する第１の開
口端および前記第１の軸から遠い方に位置する第２の開
口端と、前記第２の軸にそれぞれ平行な、前記第２の軸に近い方
に位置する第３の開口端および前記第２の軸から遠い方
に位置する第４の開口端と、を少なくとも有した開口部を備えたアパーチャの形状を
設定する、請求項１記載のパターン決定方法。
【請求項３】露光装置に用いられるアパーチャであっ
て、露光装置の露光光の光軸に対応する位置を交点として、
互いに直交する仮想の第１の軸および第２の軸によって
区切られる４つの領域のそれぞれに形成され、前記第１
の軸にそれぞれ平行な、前記第１の軸に近い方に位置す
る第１の開口端および前記第１の軸から遠い方に位置す
る第２の開口端と、前記第２の軸にそれぞれ平行な、前
記第２の軸に近い方に位置する第３の開口端および前記
第２の軸から遠い方に位置する第４の開口端とを少なく
とも有した開口部を備え、半導体装置の配線の幅に対して、該配線と該配線との間
隔を変数として、複数の配線および間隔のパターンを設
定するとともに、前記第１〜第４の開口端の位置をそれぞれ変数として、
複数のアパーチャの開口部形状を設定し、各前記配線および間隔のパターンと各前記開口部形状と
を組合せて、ウェハ面上における露光光の強度分布をそ
れぞれ求め、露光光の各前記強度分布と、基準の強度分布とを比較し
て、ウェハ面上のレジストの仕上がり寸法を求め、前記幅と前記間隔との和であるピッチが、半導体装置に
おける配線パターンの最小ピッチの２倍以上のピッチを
有する各配線および間隔のパターンに対して、各仕上が
り寸法と、対応する設計寸法との寸法差が最も小さくな
るように、前記第１〜第４の開口端が設定された、アパ
ーチャ。
【請求項４】露光装置の開口数を１としたときに、前記アパーチャの前記第１の開口端または第３の開口端
の位置に対応する露光装置の瞳面における位置は０．２
２±０．０２であり、前記第２の開口端または前記第４の開口端の位置に対応
する前記瞳面における位置は、０．６２±０．０２であ
る、請求項３に記載のアパーチャ。
【請求項５】露光装置に用いられるアパーチャの開口
部形状を決定する方法であって、露光光の光軸に対応する位置を交点として、互いに直交
する仮想の第１の軸および第２の軸によって区切られる
４つの領域のそれぞれに形成され、前記第１の軸にそれ
ぞれ平行な、前記第１の軸に近い方に位置する第１の開
口端および前記第１の軸から遠い方に位置する第２の開
口端と、前記第２の軸にそれぞれ平行な、前記第２の軸
に近い方に位置する第３の開口端および前記第２の軸か
ら遠い方に位置する第４の開口端とを少なくとも有する
開口部に対して、半導体装置の配線幅に対して、該配線と該配線の間隔を
変数として、複数の配線および間隔のパターンを設定す
るステップと、前記第１〜第４の開口端の位置を変数として、複数のア
パーチャの開口部形状を設定するステップと、各前記配線および間隔のパターンと各前記開口部形状と
を組合せて、ウェハ面上における露光光の強度分布をそ
れぞれ計算するステップと、露光光の各前記強度分布と基準の強度分布とにより、ウ
ェハ面上のレジストの仕上がり寸法を計算するステップ
と、前記幅と前記間隔との和であるピッチが、半導体装置に
おける配線パターンの最小ピッチの２倍以上のピッチを
有する各配線および間隔のパターンに対して、各仕上が
り寸法と対応する設計寸法との寸法差を計算するステッ
プと、を有する仕上がり寸法計算手段を用い、前記第１〜第４の開口端の位置を、前記寸法差が最も小
さくなるように設定する、アパーチャの開口部形状を決
定する方法。