JP2010160442A - 原版データ生成プログラムおよび方法 - Google Patents

Abstract

【課題】目標パターンにより忠実なパターンを基板に形成するために有利な原版データ生成プログラムおよび方法を提供する。
【解決手段】原版を照明してパターンを基板に投影する露光装置において用いられる原版を製作するための原版データ生成プログラムは、基板に形成すべき目標パターンを複数の方向グループに分類する分類ステップと、前記複数の方向グループのそれぞれについて、前記照明光学系によって前記投影光学系の瞳に形成される有効光源分布から該当する方向グループに属する目標パターンの解像に適した領域を抽出しその抽出した領域を部分光源として決定する部分光源決定ステップと、複数の部分光源のいずれか１つを照明条件として、原版に配置するべきパターンを決定する処理を前記複数の部分光源のそれぞれについて実行するパターン決定ステップと、前記パターン決定ステップで決定されたパターンを合成する合成ステップとを含む。
【選択図】図３Ａ

Description

本発明は、露光装置において使用される原版を製作するための原版データを生成する原版データ生成プログラムおよび方法に関する。

半導体デバイスは、フォトリソグラフィー工程を繰り返すことによって製造されうる。フォトリソグラフィー工程は、回路パターンが形成された原版（マスクまたはレチクルとも呼ばれる）を露光光で照明し、投影光学系を介して該回路パターンを基板（例えば、ウエハ）に投影して該基板を露光する露光工程を含む。近年、半導体デバイスの微細化が進み、露光光の波長よりも小さい寸法を有するパターンの形成が求められている。しかしながら、このような微細なパターンの形成においては、光の回折の影響が顕著に現れて原版のパターンの輪郭がそのまま基板に形成されず、パターンの角部が丸くなったり、長さが短くなったり、形状精度が大幅に劣化したりしうる。そこで、この劣化が小さくなるように、原版のパターンの形状を補正することがなされている。このような補正は、光近接効果補正（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ；以下「ＯＰＣ」という）と呼ばれている。

従来のＯＰＣでは、原版のパターンの一図形ごとに、その形状や周囲のパターンの影響が考慮されて、ルールベースや光シミュレーションを用いたモデルベースで補正がなされる。

光シミュレーションを用いたモデルベースでは、目標パターンが得られるまで原版のパターンの変形が繰り返される。この変形の進め方として様々な方法が提案されている。例えば、光学像が部分的に膨らんでいたらその分を細らせ、また細っていたらその分太らせ、その状態で光学像を再計算して形成されるパターンを次第に目標パターンに近づける方法（いわゆる逐次改善法）などがある。また、遺伝的アルゴリズムを用いる方法も提案されている。また、解像しない大きさの補助パターンを挿入する方法もよく用いられている。

特許文献１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決定する方法を開示している。この技術によれば、インターフェレンスマップ（以下では干渉マップと呼ぶ）を数値計算で求め、これに基づいて原版上で互いに干渉するところと干渉を打ち消しあうところを決定する。干渉マップで干渉する箇所には、主パターンの開口部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が等しくなるような補助パターンが挿入される。干渉マップで干渉を打ち消しあう箇所には、主パターンとしてのコンタクトホールパターンの開口部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度になるような補助パターンが挿入される。その結果、主パターンと補助パターンとが強く干渉し合い、結果として目標パターンに近いパターンを基板に形成することができる。原版面と基板面とは結像の関係にあるので、干渉マップは、像面における振幅を求めているとみなすこともできる。

特許文献２においても、数値的に補助パターンの情報を得る方法が開示されている。半導体露光装置におけるマスクパターンとウエハパターンの関係は、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、有効光源の情報からマスク面での可干渉性を求め、マスクのスペクトル分布（回折光分布）とからフーリエ積分し、空中像を求めることができる。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。また、有効光源とは、マスクがないときに、投影光学系の瞳に形成される光強度分布である。

有効光源の可干渉性は、相互透過係数（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｒｏｓｓ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ； ＴＣＣ）を用いて考慮することができる。ＴＣＣは投影光学系の瞳面で定義され、有効光源、投影光学系の瞳関数、そして、投影光学系の瞳関数の複素共役の重なり部分である。

特許文献２に開示された方法、瞳の位置を固定しＴＣＣ関数を二次元的に表して空中像を求め、その空中像に基づいて解像パターン以外のピーク位置付近に補助パターンを配置する方法である。

特許文献１のインターフェレンスマップも２乗すると空中像となるので、インターフェレンスマップも空中像と考えることもできる。
特開２００４−２２１５９４号公報 特開２００８−０４０４７０号公報

回路パターンは、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。パターンが微細になり、解像限界付近になると、それぞれ解像することが難しくなる。

解像限界付近ではコントラストが悪化し、また、フォーカス特性が悪く深度が得られないためである。更に、ラインパターンに固有の問題として、近接効果が大きくなり形状がひずみ、任意の形状を再現できなくなる、という問題がある。したがって、ラインパターンでは近接効果による形状のひずみを補正すること（近接効果補正：ＯＰＣ）が重要になってくる。また、ＳＲＡＦ（ｓｕｂ−ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ａｓｓｉｓｔ ｆｅａｔｕｒｅｓ）といわれるいわゆる補助パターンが挿入されることもある。

補助パターンとは、それ自身は像面において解像されないが、解像するべきパターン（主パターンによって像面に形成されるパターン）と干渉して、該解像するべきパターンの像性能を改善するものである。

このような原版のパターンを生成するためには、近接効果補正がなされた主パターンに対して、特許文献１や２の方法によって補助パターンを挿入する方法が簡便で有効である。

特許文献１や２の方法では、与えられた目標パターンと照明条件（光源形状、偏光）、露光条件（波長、ＮＡ、収差、倍率）などに基づいて原版のパターンを生成することができる。

しかしながら、照明条件は、原版のパターンを構成する個々のパターンに対して必ずしも最適なものではない。したがって、パターンの中で最適な照明条件で照明される部分は、高い解像性能で解像されるが、最適な照明条件で照明されない部分は、低い解像性能でしか解像されない。

更に、近接効果補正がなされた任意のラインパターンの空中像は、照明条件によっては、複雑に入り組んでうねった形状をしている。このような空中像に基づいて補助パターンを求めると、補助パターンの形状が複雑になる場合がある。

したがって、原版のパターンを計算によって決定したとしても、微細な補助パターンの形状が複雑過ぎて、実際には原版を作製できなくない場合もありうる。

本発明は、上記の背景に鑑みてなされたものであり、例えば、目標パターンにより忠実なパターンを基板に形成するために有利な原版データ生成プログラムおよび方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の側面は、原版を照明光学系によって照明して該原版のパターンを投影光学系によって基板に投影する露光装置において用いられる原版を製作するための原版データをコンピュータに生成させるための原版データ生成プログラムに係り、前記原版データ生成プログラムは、前記コンピュータに、基板に形成すべき目標パターンを複数の方向グループに分類する分類ステップと、前記複数の方向グループのそれぞれについて、前記照明光学系によって前記投影光学系の瞳に形成される有効光源分布から該当する方向グループに属する目標パターンの解像に適した領域を抽出しその抽出した領域を部分光源として決定する部分光源決定ステップと、前記部分光源決定ステップで決定された複数の部分光源のいずれか１つを照明条件として、原版に配置するべきパターンを決定する処理を前記複数の部分光源のそれぞれについて実行するパターン決定ステップと、前記パターン決定ステップで決定されたパターンを合成する合成ステップとを含む処理を実行させる。

本発明の第２の側面は、原版を照明光学系によって照明して該原版のパターンを投影光学系によって基板に投影する露光装置において用いられる原版を製作するための原版データを生成する原版データ生成方法に係り、前記原版データ生成方法は、基板に形成すべき目標パターンを複数の方向グループに分類する分類ステップと、前記複数の方向グループのそれぞれについて、前記照明光学系によって前記投影光学系の瞳に形成される有効光源分布から該当する方向グループに属する目標パターンの解像に適した領域を抽出しその抽出した領域を部分光源として決定する部分光源決定ステップと、前記部分光源決定ステップで決定された複数の部分光源のいずれか１つを照明条件として、原版に配置するべきパターンを決定する処理を該複数の部分光源のそれぞれについて実行するパターン決定ステップと、前記パターン決定ステップで決定されたパターンを合成する合成ステップとを含む。

本発明によれば、例えば、目標パターンにより忠実なパターンを基板に形成するために有利な原版データ生成プログラムおよび方法が提供される。

本発明は、例えば、ＩＣ、ＬＳＩ、ＣＣＤ等の半導体デバイス、液晶パネル等の表示デバイス、磁気ヘッド等の磁気デバイス、マイクロメカニクスといった各種デバイスの製造において使用される原版を製作するための原版データを生成するために好適である。ここで、マイクロメカニクスは、半導体デバイスの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、投影光学系の最終面と基板の表面とを液体に浸漬し、投影光学系および液体を介して感光剤に潜像を形成する液浸露光にも有用である。あるいは、本発明は、ｋ１ファクターを小さくする方法において好適である。

本明細書で開示する概念は、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、原版パターンを決定し、原版データを生成することができる。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・コードの実行中に、コード、もしくは、関連データの記録は、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。

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、同一の部材には同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、本発明の好適な実施形態の原版データ生成方法を実行する処理装置（コンピュータ）１の構成を示す概略ブロック図である。処理装置１は、例えば、汎用のコンピュータで構成され、図１に示すように、バス配線１０と、制御部２０と、表示部３０と、記憶部４０と、入力部５０と、媒体インターフェース６０とを有する。

バス配線１０は、制御部２０、表示部３０、記憶部４０、入力部５０および媒体インターフェース６０を相互に接続する。制御部２０は、ＣＰＵ、ＧＰＵ、ＤＳＰ又はマイコンで構成され、一次記憶のためのキャッシュメモリなどを含む。制御部２０は、入力部５０を介してユーザから入力される原版データ生成プログラム４１１の起動命令に基づいて、記憶部４０に記憶された原版データ生成プログラム４１１を実行する。

表示部３０は、例えば、液晶ディスプレイなどの表示デバイスを含みうる。表示部３０は、例えば、原版データ生成プログラム４１１の実行に関連する情報（例えば、空中像４０３、原版データ４０４、有効光源データ４０５など）を表示する。

記憶部４０は、例えば、半導体メモリおよびハードディスクを含みうる。記憶部４０は、媒体インターフェース６０に接続された記憶媒体７０から提供される原版データ生成プログラム４１１や像評価プログラム４１２を記憶する。

記憶部４０には、更に、目標パターンデータ４０１、変形パターンデータ４０２、空中像４０３、原版データ４０４、有効光源データ４０５、ＮＡ情報４０６、λ情報４０７、収差情報４０８、偏光情報４０９、レジスト情報４１０が記憶されうる。

目標パターンデータ４０１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（レイアウトパターン、もしくは、目標パターンと呼ばれうる）のデータである。目標パターンデータ４０１は、原版パターンを決定するための入力情報である。

変形パターンデータ４０２は、目標パターンを形成することができるように目標パターンを変形することによって得られた主パターンを含むデータである。また、変形パターンデータ４０２は、補助パターンを含みうる。変形パターンデータ４０２は、原版データ生成プログラム４１１を実行することで生成される。主パターンは、目標パターンそのものである場合もありうるが、典型的には、原版データ生成プログラム４１１の実行により生成されるパターン、即ち変形された目標パターンでありうる。主パターンと、補助パターンとの違いは、パターンとして解像されるか否かであり、それ自身が解像されるものを主パターンと呼び、それ自身が解像されないものを補助パターンと呼ぶ。

原版データ４０４は、原版プレートにＣｒ等のパターンを描画するためのデータである。原版データ４０４は、原版データ生成プログラム４１１を実行し、像評価プログラム４１２による像評価を経て決定された最終的なパターンデータであり、変形された主パターンおよび挿入された補助パターンのデータを含む。

なお、目標パターンデータ４０１、変形パターンデータ４０２および原版データ４０４は、主パターンおよび補助パターンの位置、大きさ、形状、透過率、位相情報などを含みうる。また、目標パターンデータ４０１、変形パターンデータ４０２および原版データ４０４は、主パターンおよび補助パターンの存在しない領域（背景）の透過率や位相情報なども含む。

空中像４０３は、後述のように、基板の表面において、光の干渉によって形成される空中像（３次元的な光強度分布）である。有効光源データ４０５は、露光装置の投影光学系の瞳面に形成される光の強度分布に関するデータである。ＮＡ情報４０６は、露光装置の像側開口数（ＮＡ）に関する情報である。λ情報４０７は、露光装置の露光光の波長λに関する情報である。収差情報４０８は、露光装置の投影光学系の収差に関する情報である。露光装置の投影光学系に複屈折がある場合、複屈折に応じて位相ずれが生じるが、この位相ずれも収差の一種として考えることができる。偏光情報４０９は、露光装置の照明装置によって形成される照明光の偏光状態に関する情報である。レジスト情報４１０は、基板に塗布されるレジストに関する情報である。

原版データ生成プログラム４１１は、処理装置（コンピュータ）１に原版データ生成方法を実行させて、与えられた目標パターンデータ４０１に基づいて原版データ４０４を生成するためのプログラムである。像評価プログラム４１２は、計算された空中像４０３の像性能を評価するためのプログラムである。像評価プログラム４１２は、例えば、線幅（ＣＤ）やコントラストなどの像性能を評価する。

入力部５０は、例えば、キーボードやマウスなどを含む。ユーザは、入力部５０を介して、原版データ生成プログラム４１１に対する入力情報などを入力することが可能である。媒体インターフェース６０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、ＵＳＢインターフェースなどを含み、記憶媒体７０と接続可能に構成される。なお、記憶媒体７０は、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＵＳＢメモリなどであり、原版データ生成プログラム４１１、像評価プログラム４１２のほか、処理装置１が実行するその他のプログラムを処理装置１に提供するために使用されうる。

図２Ａは、比較例としての原版データ生成処理を示す図である。図２Ａにおいて、左向きの矢印はパラメータの入力を示し、右向きの矢印はデータ（原版データ）の出力を示している。

まず、ステップＳ２０１では、入力情報に基づいて投影光学系の像面に形成される空中像が計算される。ここで、入力情報には、例えば、目標パターンデータ４０１、有効光源データ４０５、ＮＡ情報４０６、λ情報４０７、収差情報４０８、偏光情報４０９、レジスト情報４１０が含まれうる。

次に、ステップＳ２００において原版の主パターンおよび補助パターンが決定される。ステップＳ２００は、ステップＳ２０２〜Ｓ２０５を含む。ステップＳ２０２では、目標パターンデータによって与えられる目標パターンの形状に近づけるように空中像に基づいて主パターンが決定され、当該主パターンのデータが変形パターンデータとされる。ステップＳ２０２が２回目以降に実行されるときは、既に決定された変形パターンデータによって与えられる主パターンが目標パターンの形状に近づくように主パターンが変形される。

次に、ステップＳ２０３では、空中像において、主パターンと重ならない領域における光強度のピーク位置が求められて、当該ピーク位置が補助パターンの位置として決定される。また、ステップ２０３では、空中像における光強度に基づいて補助パターンの形状が決定されうる。決定された補助パターンの位置および形状は、変形パターンデータの中に追加される。

ステップＳ２０４では、現在の変形パターンデータによって与えられる主パターンおよび補助パターンによって形成される空中像が計算される。ステップＳ２０５では、目標パターンとステップＳ２０４で計算された空中像とが比較され、それらの間の差が許容範囲内であるかどうか判定される。そして、当該差が許容範囲内であれば、処理がステップＳ２０６に進められ、そうでなければ、処理がステップＳ２０２に戻される。ステップＳ２０２では、主パターンの変形がやり直される。ステップＳ２０６では、変形パターンデータに基づいて原版データが生成される。

なお、空中像を用いて補助パターンを決定する場合、補助パターンの位置は、主パターンに対して一意的に決まる。しかし、補助パターン配置することによって、主パターンによって形成される像が影響を受けるので、最初に決定された主パターンでは過補正になる場合がある。そのために、ステップＳ２０２に処理が戻される場合があるが、ステップＳ２００における繰り返し回数は、通常は１、２回で十分である。

図２Ｂは、他の比較例としての原版データ生成処理を示す図である。図２Ｂに示す原版データ生成処理は、図２Ａに示す原版データ生成処理の変形例である。補助パターンの位置は主パターンに対して一意的に決まるので、図２Ｂに示すように、ステップＳ２００’において主パターンの変形を高精度に追い込んでから、ステップＳ２０３において補助パターンを決定してもよい。ここで、ステップＳ２００’は、ステップＳ２０２、Ｓ２０４、Ｓ２０５を含む。

以下、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃを参照しながら本発明の好適な実施形態の原版データ生成処理を説明する。原版データ生成処理は、原版を照明光学系によって照明して該原版のパターンを投影光学系によって基板に投影する露光装置において用いられる原版を製作するための原版データを生成する処理である。図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃにおいて、左向きの矢印はパラメータの入力を示し、右向きの矢印はデータの出力を示している。図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃにおいて、”方向１のパターン０１”から”部分光源１”に向かう矢印は、”方向１のパターン０１”に対して適合した部分光源が”部分光源１”であることを示している。他の下向きの矢印についても同様であり、ある方向のパターンに適合する部分光源を示している。

まず、図３Ａに示す原版データ生成処理について説明する。この原版データ生成処理は、原版データ生成プログラム４１１に基づいて制御部２０によって実行される。図３Ａに示す原版データ生成処理では、目標パターンをその長手方向に応じて複数の方向グループに分類する。そして、方向グループごとに方向に対応する部分光源を照明条件として主パターンおよび補助パターンを決定し、その後に、複数のグループの主パターンおよび補助パターンを合成して原版パターンを得る。ここで、１つの部分光源は、有効光源の１又は複数の部分を意味する。例えば、１つの部分光源は、有効光源が４重極である場合において、２つの極でありうる。

ステップＳ３０１（分類ステップ）では、目標パターンデータによって与えられる各目標パターンが、その長手方向に応じて複数の方向グループに分類される。ここでは、複数の方向グループは、方向１のパターン０１からなるグループ、方向２のパターン０２からなるグループ、・・・・、方向ｎのパターン０ｎからなるグループである。

ステップＳ３０２（部分光源決定ステップ）では、それぞれの方向グループに属する目標パターンの解像に適した部分光源が決定される。例えば、方向１のパターン０１からなるグループに対しては、それに適合した部分光源１が決定される。方向２のパターン０２からなるグループに対しては、それに適合した部分光源２が決定される。方向ｎのパターン０ｎからなるグループに対しては、それに適合した部分光源ｎが決定される。ここで、部分光源１〜ｎの一部は、相互に共通していてもよい。

図２５は、方向グループの定義を例示する図である。パターンの長手方向（より簡単に”パターンの方向”と表現されうる）は、原版上に定義されるｘｙ座標系におけるｘ軸に対する角度θ（０≦θ＜π）として定義されうる。１つの方向グループは、長手方向がθ±Δθの角度範囲に属する長手方向を有するパターンで構成されうる。

より具体的には、θ＝２（ｊ−１）Δθに対して±Δθの角度範囲に属する長手方向を有するパターンが属する方向グループを方向ｊの方向グループとして定義することができる。なお、ｊ＝１，…，π／（２Δθ）である。

図２６（Ａ）、（Ｂ）は、部分光源を例示する図である。特定方向のラインパターンの解像には、例えば、図２６（Ａ）の２重極照明が適している。つまり、θ±Δθの角度範囲のパターンに適合する部分光源は、その中心線（対称軸）とｘ軸とがなす角度がθ±π/２であり、かつ、当該中心線に対する開き角が±αの領域を有する。なお、αは、Δθと等しくする必要はなく、最大９０度まで任意に設定できる。

目標パターンの配列における最小のハーフピッチをＨＰ、露光光の波長をλ、露光装置の投影光学系のＮＡ（開口数）とすると、ｋ１＝ＨＰ／（λ／ＮＡ）が成り立つ。この式より、２重極照明の中心を１／（４ｋ１）として、図２６（Ｂ）のような狭い幅を持つような部分光源を、最小のハーフピッチを有する部分の解像に適した部分光源として設定することが好ましいことが分かる。

ここで、有効光源分布における光強度が所定値以上の領域から目標パターンの解像に適した領域を抽出しその抽出した領域が部分光源として決定される。適切な領域を部分光源として有効光源分布から抽出することができない場合には、有効光源（照明条件）を変更する必要がある。あるいは、ある方向のグループのパターンについてのみ光源の最適化をおこない、得られた最適光源と有効光源分布とが重なる部分を部分光源として決定してもよい。

部分光源の決定において、図２６（Ａ）または図２６（Ｂ）において矢印の向きで示されるような最適な偏光方向が考慮されることが好ましい。部分光源の偏光方向は、有効光源を決定する照明条件に従うので、部分光源の偏光方向が不適切な場合には照明条件を変更する必要がある。

ステップＳ３０３では、ステップＳ３０２で決定された複数の部分光源のいずれか１つが以降の計算の条件として設定される。

ステップＳ３０４では、目標パターンデータ４０１、ＮＡ情報４０６、λ情報４０７、収差情報４０８、偏光情報４０９、レジスト情報４１０に基づいて、投影光学系の像面に形成される空中像が計算される。この空中像の計算は、ステップＳ３０３で設定された部分光源を照明条件として実行される。ここで、ステップＳ３０４において、目標パターンデータ４０１によって与えられる全ての目標パターンについて空中像を計算してもよいが、ステップＳ３０３で設定された部分光源に適合した目標パターンのみの空中像を計算してもよい。後者の例を挙げれば、例えば、部分光源１を照明条件として設定されている場合には、その部分光源１に適合した方向１のグループに属する目標パターンのみの空中像が計算されうる。全ての目標パターンの空中像を計算すると、目標パターン間の近接効果が考慮される。一方、目標パターン間の近接効果を考慮する必要がない場合（例えば、目標パターン間の距離が大きいときや、多重露光プロセスにおいて一度の露光で同じ方向のパターンしか転写しないような場合などである。）には、部分光源に適合した方向ｊのパターンのみについて空中像を計算すればよい。

ステップＳ３０４に次いで、図２ＡにおけるステップＳ２００（Ｓ２０２〜Ｓ２０５）と同様の処理が実行されうる。ただし、図２Ａに示す処理では、有効光源データ４０５で与えられる有効光源を照明条件として全ての目標パターンについて計算が実行される。一方、図３Ａに示す処理では、ステップＳ３０３で設定された部分光源を照明条件として当該部分光源に適合したグループに属する目標パターンについてのみ計算が実行される。

ステップ２０２では、ステップＳ３０３で設定された部分光源（例えば、部分光源１）に適合した方向グループに属する目標パターン（例えば、パターン０１）を対象として、空中像に基づいて主パターン（例えば、主パターン１１）が決定または変形される。そして、このようにして決定または変形された主パターンのデータが変形パターンデータとされる。主パターンの決定および変形のための処理は、近接効果補正を含みうる。ここで、２以上の主パターンが重なりあう場合には、当該２以上の主パターンを合成して新たな主パターンとしてもよい。

ステップＳ２０３では、主パターン（例えば、主パターン１１）と干渉する補助パターン（例えば、補助パターン２１）が決定される。例えば、空中像のピーク位置を求め、それらのピーク位置から補助パターンの位置として採用できるものを抽出し、その位置に解像しない線幅を有する補助パターンを配置することができる。

補助パターンに対しても角度制限を設けておき、補助パターンの位置として採用できるかどうか判定してもよい。より具体的には、目標パターンの方向に対してある範囲でのずれを許容し、それ以外の方向に伸びる補助パターンを除くことができる。角度制限を設けておくことによって、ノイズを除去したり、複雑になりがちな補助パターンの形状を単純化したりすることができる。

補助パターンの決定について、より具体的に説明する。まず、空中像におけるピーク位置を求める。そして、それぞれのピーク位置を順に注目ピーク位置とし、該注目ピーク位置とそれに最も近い位置に存在するピーク位置とを線で接続して、その線がｘ軸とのなす角度を求める。中心線（対称軸）とｘ軸とがなす角度がθ±π/２である部分光源に対しては、ピーク位置を接続する線の方向がθ±Δθ’の角度範囲にあるもののみが補助パターンの位置として決定される。

図２７（Ａ）には、抽出されたピーク位置と補助パターン位置として選択されたピーク位置とが例示されている。図２７（Ａ）では、抽出されたピーク位置が白抜きの円で示され、角度制限を満たすピーク位置（即ち、補助パターンの位置として選択されたピーク位置）が黒の点で示されている。図２７Ａ（Ａ）中の点線の丸で囲まれた部分が図２７（Ｂ）に拡大して示されている。

図２７（Ｂ）におけるピーク位置Ｐ１に注目すると、その注目ピーク位置Ｐ１に対して最も近い位置に存在するピーク位置はＰ２である。Ｐ１とＰ２とを接続する線がｘ軸とのなす角度は、θ−Δθ’とθ−Δθ’の角度範囲に含まれているので、Ｐ２は補助パターン位置として選択される。次に、ピーク位置Ｐ２に注目すると、その注目ピーク位置Ｐ２に対して最も近い位置に存在するピーク位置はＰ３である。Ｐ２とＰ３とを接続する線がｘ軸とのなす角度は、θ±Δθ’の角度範囲に含まれないので、Ｐ３は補助パターンの位置として選択されない。なお、Δθ’は、Δθと同一値である必要はなく、０＜Δθ’≦π／２の範囲で任意に設定できる。Δθ、Δθ’、αは、任意に設定することができる。

最後に、以上のようにして決定された補助パターンの位置に解像しない線幅を有するパターンを補助パターンとして決定する。ここで、２以上の補助パターンが重なり合う場合には、それらを合成して新たな補助パターンとしてもよい。

ステップＳ２０４では、ステップＳ３０３で設定された部分光源を照明条件として、現在の変形パターンデータによって与えられる主パターンおよび補助パターンによって形成される空中像が計算される。

ステップＳ２０５では、目標パターンとステップＳ２０４で計算された空中像とが比較され、それらの間の差が許容範囲内であるかどうか判定される。そして、当該差が許容範囲内であれば、処理がステップＳ２０６に進められ、そうでなければ、処理がステップＳ２０２に戻される。ステップＳ２０２では、主パターンの変形がやり直される。

ステップＳ３０５では、ステップＳ３０２で決定された全ての部分光源について、ステップＳ３０３、Ｓ３０４、Ｓ２００（Ｓ２０２〜Ｓ２０５）の処理がなされたか否かを判断し、全ての部分光源について当該処理が終了している場合にはステップＳ３０６に進む。一方、全ての部分光源について当該処理が終了していない場合には、ステップＳ３０３に戻り、当該処理がなされていない部分光源が設定される。

図３Ａに示す原版データ生成処理では、ステップＳ３０３、Ｓ３０４、Ｓ２００、Ｓ３０５によってパターン決定ステップが構成される。

ステップＳ３０６では、主パターン（主パターン１１〜主パターン１ｎ）と補助パターン（補助パターン２１〜補助パターン２ｎ）とが合成されて原版パターンが生成される。ステップＳ３０７では、原版パターンに基づいて原版データが生成される。なお、ここでいう原版パターンと原版データとは、フォーマットが異なるが、論理的には等価な情報である。

次いで、図３Ｂに示す原版データ生成処理について説明する。この原版データ生成処理は、原版データ生成プログラム４１１に基づいて制御部２０によって実行される。図３Ｂに示す原版データ生成処理では、有効光源分布を照明条件として全ての目標パターンに基づいて主パターンを決定し、その後に、各部分光源を照明条件として補助パターンを決定する。

まず、ステップＳ３０１（分類ステップ）では、目標パターンデータによって与えられる各目標パターンが、その長手方向に応じて複数の方向グループに分類される。複数の方向グループは、方向１のパターン０１からなるグループ、方向２のパターン０２からなるグループ、・・・・、方向ｎのパターン０ｎからなるグループである。

ステップＳ３０２（部分光源決定ステップ）では、それぞれの方向グループに適合した部分光源が決定される。例えば、方向１のパターン０１からなるグループに対しては、それに適合した部分光源１が決定される。方向２のパターン０２からなるグループに対しては、それに適合した部分光源２が決定される。方向ｎのパターン０ｎからなるグループに対しては、それに適合した部分光源ｎが決定される。ここで、部分光源１〜ｎの一部は、相互に共通していてもよい。

ステップＳ３１０では、目標パターンデータ４０１、有効光源データ４０５、ＮＡ情報４０６、λ情報４０７、収差情報４０８、偏光情報４０９、レジスト情報４１０に基づいて、投影光学系の像面に形成される空中像が計算される。この空中像の計算は、部分光源ではなく、有効光源データ４０５によって与えられる有効光源に基づいてなされる。また、ステップＳ３１０では、目標パターンデータ４０１によって与えられる全ての目標パターンについて空中像が計算される。ステップＳ３１０に次いで、図２ＢにおけるステップＳ２００’（Ｓ２０２、Ｓ２０４、Ｓ２０５）と同様の処理が実行されて、主パターンが決定される。図３Ｂに示す原版データ生成処理では、ステップＳ３１０およびＳ２００’によって主パターン決定ステップが構成される。

次に、ステップＳ３１１では、ステップＳ３０２で決定された複数の部分光源のいずれか１つが以降の計算の条件として設定される。次に、ステップＳ３１２では、ステップＳ３１１で設定された部分光源を照明条件として、主パターンの空中像が計算される。

次に、ステップＳ３１３では、ステップＳ３１１で設定された部分光源を照明条件として、主パターンと干渉する補助パターンが決定される。例えば、空中像のピーク位置を求め、それらのピーク位置から補助パターンの位置として採用できるものを抽出し、その位置に解像しない線幅を有する補助パターンを決定することができる。例えば、部分光源１が設定されている場合には、補助パターン２１が決定され、部分光源２が設定されている場合には、補助パターン２２が決定され、部分光源ｎが設定されている場合には、補助パターン２ｎが決定される。

ステップＳ３１５では、ステップＳ３０２で決定された全ての部分光源について、ステップＳ３１２、Ｓ３１３の処理がなされたか否かを判断し、全ての部分光源について当該処理が終了している場合には、ステップＳ３０６に進む。一方、全ての部分光源について当該処理が終了していない場合には、ステップＳ３１１に戻り、当該処理がなされていない部分光源が設定される。

図３Ｂに示す原版データ生成処理では、ステップＳ３１１〜Ｓ３１５によってパターン決定ステップ（補助パターン決定ステップとして考えてもよい）が構成される。

ステップＳ３０６では、主パターンと補助パターン（補助パターン２１〜補助パターン２ｎ）とが合成されて原版パターンが生成される。ステップＳ３０７では、原版パターンに基づいて原版データが生成される。なお、ここでいう原版パターンと原版データとは、フォーマットが異なるが、等価な情報である。

次いで、図３Ｃに示す原版データ生成処理について説明する。この原版データ生成処理は、原版データ生成プログラム４１１に基づいて制御部２０によって実行される。図３Ｃに示す原版データ生成処理では、有効光源を照明条件として全ての目標パターンを変形して主パターンを決定し、その後に、各部分光源を照明条件として補助パターンを決定する。この補助パターンの決定においては、部分光源ｊに適合した主パターン１ｊの周辺領域にのみ補助パターンを配置する。補助パターンを配置する領域は、予め定めておくことができる。

ステップＳ３０１〜Ｓ２００’の処理は、図３Ｂに示す原版データ生成処理と同一である。図３Ｃに示す原版データ生成処理では、ステップＳ３１０およびＳ２００’によって主パターン決定ステップが構成される。

次に、ステップＳ３２０では、ステップＳ３０２で決定された複数の部分光源のいずれか１つが以降の計算の条件として設定される。次に、ステップＳ３２１では、ステップＳ３２０で設定された部分光源を照明条件として主パターンの空中像が計算される。例えば、ステップ３２０で部分光源１が設定された場合には、それを照明条件として空中像１が計算される。同様に、ステップＳ３２０で部分光源２が設定された場合には、それを照明条件として空中像２が計算される。同様に、ステップＳ３２０で部分光源ｎが設定された場合には、それを照明条件として空中像ｎが計算される。

次に、ステップＳ３２２では、主パターンがその長手方向に応じて複数の方向グループに分類される。複数の方向グループは、方向１の主パターン１１からなるグループ、方向２の主パターン１２からなるグループ、・・・・、方向ｎの主パターン０ｎからなるグループである。

ステップＳ３２３では、ステップＳ３２１で計算された空中像に基づいて主パターンと干渉する補助パターンが決定される。ここで、部分光源１を照明条件としてステップＳ３２１で計算された空中像１に基づいて、部分光源１に適合する方向を有する主パターン１１の周辺領域においてのみ補助パターン２１が配置される。また、部分光源２を照明条件のとしてステップＳ３２１で計算された空中像２に基づいて、部分光源２に適合する方向を有する主パターン１２の周辺領域においてのみ補助パターン２２が配置される。また、部分光源ｎを照明条件としてステップＳ３２１で計算された空中像ｎに基づいて、部分光源ｎに適合する方向を有する主パターン１ｎの周辺領域においてのみ補助パターン２ｎが配置される。

図３Ｃに示す原版データ生成処理では、ステップＳ３２１〜Ｓ３２３によってパターン決定ステップ（補助パターン決定ステップとして考えてもよい）が構成される。

ステップＳ３２４では、ステップＳ３０２で決定された全ての部分光源について、ステップＳ３２１〜Ｓ３２３の処理がなされたか否かを判断し、全ての部分光源について当該処理が終了している場合には、ステップＳ３０６に進む。一方、全ての部分光源について当該処理が終了していない場合には、ステップＳ３２０に戻り、当該処理がなされていない部分光源が設定される。

次に、ステップＳ３０６では、主パターンと補助パターン（補助パターン２１〜補助パターン２ｎ）とが合成されて原版パターンが生成される。ステップＳ３０７では、原版パターンに基づいて原版データが生成される。なお、ここでいう原版パターンと原版データとは、フォーマットが異なるが、等価な情報である。

ここで、明細書中で使用されている用語について説明する。露光装置１００（図２８参照）で使用される露光光の波長をλとし、投影光学系１４０の像側開口数をＮＡとする。照明光学系１２０から原版１３０（投影光学系１４０の物体面）に入射する光束がなす開口数と投影光学系１４０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を取りうるため、パターンサイズを（λ／ＮＡ）で規格化すると便利である。例えば、λが１９３ｎｍでＮＡが１．３５のとき、４５ｎｍは上述の規格化で０．３１５となる。このような規格化をこの明細書ではｋ１換算と呼ぶことにする。

原版面上におけるパターンの大きさと基板面上におけるパターンの大きさとは、投影光学系の倍率分だけ異なるが、以下では、説明の簡単化のために、投影光学系の倍率を１：１として考える。原版面における座標系と基板面における座標系は１：１で対応する。

以下に、いくつかの実施例を挙げる。

［実施例１］
図３Ａに示された原版データ生成処理の実施例を説明する。この実施例では、目標パターンを複数の方向グループに分類し、方向グループごとに方向に対応する部分光源の下で近接効果補正によって主パターンを決定し、その主パターンと干渉する補助パターンを決定する。

露光装置は、波長が１９３ｎｍの露光光を発生するＡｒＦ光源を有し、投影光学系は、ＮＡが１．３５で、無収差光学系である。レジストは考慮しない。

目標パターンは、図４のようなラインパターンで、線幅が４５ｎｍ、長さが６７５ｎｍである。図４において、白抜き部は光透過部で、ラインパターンは、透過率がゼロの遮光パターンであり、背景の透過率は１である。位相はすべてゼロである。単位はｎｍである。

露光に用いる有効光源は、図５のような輪帯照明とする。図５において、灰色の円はσ≦１を表し、白抜き部は光照射部である。図５における矢印の向きは偏光方向であり、いわゆるｔａｎｇｅｎｔｉａｌ偏光であることが示されている。

まず、図４の目標パターンを方向ごとに分類すると、図６（Ａ）と図６（Ｂ）のように分類される。ここで、パターンの角度範囲Δθを１５度とし、θ＝０，３０，６０，９０，１２０，１５０として分類を行った。図４の目標パターンは、９０度と０度のパターンに分類される。

次に、ぞれぞれのパターンに適した部分光源を図５の光源光源から抽出する。その結果、図６（Ａ）のパターンに適した部分光源は図７（Ａ）のように抽出され、図６（Ｂ）のパターンに適した部分光源は図７（Ｂ）のように抽出される。光源の中心線の方向は、図７（Ａ）では０度と１８０度、図７（Ｂ）では９０度と−９０度で、開き角αは１５度である。動径方向の中心は、瞳の半径を１として、目標パターンのハーフピッチ（ＨＰ）＝４５（ｎｍ）をＫ１換算してｋ１＝０．３１５から求めた０．７９とした。

図６（Ａ）と図６（Ｂ）の目標パターンを解像するための変形した主パターンと、それを補助する補助パターンとを求める。目標パターンと等しいパターンの全体を図７（Ａ）の部分光源で照明した場合に投影光学系の像面に得られる空中像は、図８（Ａ）のようになる。目標パターンと等しいパターンの全体をパターン全体を図７（Ｂ）の部分光源で照明した場合に投影光学系の像面に形成される空中像は、図８（Ｂ）のようになる。図７（Ａ）の部分光源を照明条件として図６（Ａ）の目標パターンのみの空中像を計算してもよいが、パターンの全体について空中像を計算することで、異なる方向のパターンの近接効果を考慮することができる。

空中像に基づいて主パターンおよび補助パターンを決定すると、図６（Ａ）と図６（Ｂ）の目標パターンに対して、それぞれ図９（Ａ）と図９（Ｂ）のパターンが得られた。補助パターンの角度範囲は、最大（すなわち設定していないに等しい）とした。図９（Ａ）では、パターンの方向が９０度、Δθ’＝９０度、図９（Ｂ）では、パターンの方向が０度、Δθ’＝９０度である。

図９（Ａ）、図９（Ｂ）のパターンを結合して、重なったパターンなどを除去すると図１１の原版パターンとなる。図１１の原版パターンは、実際には、露光装置の投影光学系の倍率で割った寸法であるが、図１１では、像面上の大きさに換算して示されている。

一方、図５の露光光源を照明条件として図４のパターンの全体から原版パターンを求めると、図１０のような原版パターンとなる。図１０と図１１とを比較すると、主パターンの形状や、補助パターンの形状が異なっていることがわかる。

この原版パターンのデータに従って原版を作製し、これを用いて基板が露光される。露光によって基板に形成される像が目標とする像になっているかを確認する。

原版データを評価するために、それによって形成される空中像を評価した。具体的には、図１０、図１１の原版パターンを同じ照明条件（図５の輪帯照明）で照明して基板を露光するシミュレーションを行った。図１２は、このシミュレーションの結果を示す図であり、図１０の原版パターンによって得られた像がケース２として、図１１の原版パターンによって得られた像がケース１として示されている。

図１２より、同じ照明条件で露光された結果であるにもかかわらず、結果が異なっていることがわかる。露光に使用される光源分布（輪帯照明）そのもので最適化された原版パターンは、形状再現性がよいが、ＮＩＬＳが若干悪い。それに対して、本発明に従ってパターンを分類して、光源分布から抽出された部分光源である二重極照明で最適化された原版パターンは、形状再現性が劣るが、ＮＩＬＳが非常によい。これらのパターンは、輪帯照明と二重極照明で照明された像の特徴をよく表している。

したがって、光源分布から抽出される部分光源で原版パターンを最適化すると、その部分光源と強い干渉状態を引き起こすパターンが得られる。微細パターンにとって必ずしも最適なものではない照明条件においても、本発明の適用により、微細パターンに適した照明条件における性能に近づけることができることが分かる。

［実施例２］
図３Ａに示された原版データ生成処理の実施例を説明する。この実施例では、目標パターンを複数の方向グループに分類し、方向グループごとに方向に対応する部分光源の下で近接効果補正によって主パターンを決定し、その主パターンと干渉する補助パターンを決定する。

露光装置は、実施例１と同様とする。即ち、露光光の波長が１９３ｎｍのＡｒＦ光源を有し、投影光学系は、ＮＡが１．３５で、無収差光学系である。レジストは考慮しない。

目標パターンは、図１３のような５本バーラインパターンで、線幅が４５ｎｍ、長さが中央の長い部分は１３５０ｎｍ、その他は６７５ｎｍである。図１３において、白抜き部は光透過部分で、ラインパターンは、透過率がゼロの遮光パターンであり、背景の透過率は１である。位相はすべてゼロである。単位はｎｍである。

露光に用いる有効光源は、図１４のような四重極照明とする。図１４において、灰色の円はσ≦１を表し、白抜き部は光照射部である。図４における矢印の向きは偏光方向であり、いわゆるｔａｎｇｅｎｔｉａｌ偏光であることが示されている。

実施例１と同様にパターンを分類し、部分光源を抽出する。図１３のようなパターンは一方向のみなので、分類により、図１３のような１組のパターンのみが抽出される。このようなパターンに適した部分光源としては、図１５のような部分光源が抽出される。

図１３の目標パターンを実際の露光に使用される光源と同じ四重極照明の下で最適化して得られる原版パターンと、図１５のような部分光源の下で最適化して得られる原版パターンとを比較するシミュレーションを行った。図１６は、このシミュレーションの結果を示す図である。実際の光源分布で最適化された原版パターン（ケース３）、部分光源で最適化された原版パターン（ケース４）、部分光源で最適化された原版パターンにおける補助パターンを単純化した原版パターン（ケース５）が示されている。

ケース４の原版パターンでは、補助パターン導出の際に角度範囲をθ’＝９０度とした。ケース５の原版パターンでは、補助パターン導出の際に角度範囲をθ’＝３０度として補助パターンを単純化した。図１６において、基板面上のベストフォーカスにおける二次元像が中段に、７５ｎｍデフォーカスにおける二次元像が下段に示されている。

図１６によると、ベストフォーカスの近辺では、それぞれ線幅が均一で長さの短縮のない像が得られ、目標パターンに近い像が得られることがわかる。しかし、部分光源で最適化された原版パターン（ケース４）では、実際に使用される光源分布で最適化された原版パターン（パターン３）よりもフォーカス特性が優れていることがわかる。また、補助パターンを単純化したケース５は、単純化していないケース４と比較してもフォーカス特性が劣化していないことがわかる。

［実施例３］
図３Ｂに示された原版データ生成処理の実施例を説明する。この実施例では、有効光源を照明条件として全ての目標パターンに基づいて主パターンを決定し、その後に、各部分光源を照明条件として補助パターンを決定する。

露光装置は、波長が１９３ｎｍの露光光を発生するＡｒＦ光源を有し、投影光学系は、ＮＡが１．３５で、無収差光学系である。レジストは考慮しない。

目標パターンは、図１７のようなＬ字型のラインパターンで、線幅が４５ｎｍ、縦方向および横方向ともに長さが６７５ｎｍである。図１７において、白抜き部は光透過部で、ラインパターンは、透過率がゼロの遮光パターンであり、背景の透過率は１である。位相はすべてゼロである。単位はｎｍである。

露光に用いる有効光源は、図１８のような四重極照明とする。図１８において、灰色の円はσ≦１を表し、白抜き部は光照射部である。図１８における矢印の向きは偏光方向であり、いわゆるｔａｎｇｅｎｔｉａｌ偏光であることが示されている。

まず、露光に使用する光源分布の下で全ての目標パターンを変形して主パターンを決定する。図１９は、変形された主パターンを示す図である。次に、実施例１と同様な方法で、図２０（Ａ）、（Ｂ）のような部分光源を抽出する。図２０（Ａ）、（Ｂ）は、部分光源の抽出のために目標パターンを２つの方向グループに分類し、方向とピッチに適合した部分光源を抽出したものである。

図２１（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ、変形された主パターンを図２０（Ａ），（Ｂ）のような部分光源で照明した場合に投影光学系の像面に形成される空中像を計算した結果を示す図である。これらの空中像に基づいて全ての目標パターンの周辺領域におけるピーク位置を求めて、θ’＝３０度の角度範囲にあるものを、補助パターンの位置として抽出する。

図２２（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ図２１（Ａ）、（Ｂ）の空中像に基づいて決定された補助パターンを示す。なお、図２２（Ａ）、（Ｂ）では、補助パターンのほかに、参考のため目標パターンも示されている。

その後、変形された主パターンとこれらの補助パターンとを合成して原版パターンを決定する。このようにして得られる原版パターンが図２４に示されている。これについては、実施例４の結果とともに後述する。

［実施例４］
図３Ｃに示された原版データ生成処理の実施例を説明する。この実施例では、有効光源を照明条件として全ての目標パターンに基づいて主パターンを決定し、その後に、各部分光源を照明条件として補助パターンを決定する。この補助パターンの決定においては、部分光源に適合した主パターンの周辺領域においてのみ補助パターンを配置する。

露光装置は、波長が１９３ｎｍの露光光を発生するＡｒＦ光源を有し、投影光学系は、ＮＡが１．３５で、無収差光学系である。レジストは考慮しない。

目標パターンは、実施例３と同様、図１７のようなＬ字型のラインパターンで、線幅が４５ｎｍ、縦方向および横方向とも長さが６７５ｎｍである。

露光に用いる有効光源は、図１８のような四重極照明とする。図１８において、灰色の円はσ≦１を表し、白抜き部は光照射部である。図１８における矢印の向きは偏光方向であり、いわゆるｔａｎｇｅｎｔｉａｌ偏光であることが示されている。

まず、露光に使用する光源分布の下で全ての目標パターンを変形して、実施例３と同様に、図１９のような変形された主パターンを得る。部分光源は、実施例３と同様、図２０（Ａ）、（Ｂ）のようなものになる。空中像は、図２１（Ａ）、（Ｂ）のようになる。

ここで、主パターンを方向ごとに分類する。部分光源の方向に対応する方向に分類された主パターンの一部をとりだす。実施例４では、補助パターンの決定時に部分光源に対応する主パターンの一部を用いる。即ち、部分光源の下で計算した空中像に基づいて、当該部分光源に対応した主パターンの周辺領域のみにおいてピーク位置を求める。そのうち、θ’＝４５度の角度範囲にあるものを補助パターンの位置として決定する。

図２３（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ図２１（Ａ）、（Ｂ）の空中像に基づいて得られた補助パターンを示す。図２３（Ａ）、（Ｂ）では、補助パターンのほかに、参考のため部分光源に対応した方向の目標パターンが示されている。

その後、変形された主パターンとこれらの補助パターンを合成して原版パターンを決定する。

図２４は、実施例３と実施例４の原版パターンを同じ光源分布で照明したときに形成される二次元像をシミュレーションした結果を示す。図２４では、実際に使用される光源分布の下で最適化された原版パターン（ケース６）、実施例３で得られた原版パターン（ケース７）、実施例４で得られた原版パターン（ケース８）が上段に示されている。ベストフォーカスにおける二次元像が中段に、７５ｎｍデフォーカスでの二次元像が下段に示されている。

図２４に示す結果によると、ベストフォーカスの近辺では、それぞれ線幅が均一で長さの短縮のない像が得られ、目標パターンにより近い像であることがわかる。

しかし、ケース６とケース８では補助パターンの線がクロスしている部分が像として形成されることがわかる。ケース７では、補助パターンによって像が形成されることなく、原版パターンも単純化されている。

ケース８では、原版パターンは単純化されているが、異なる方向の線が連結しているようなパターンでは補助パターンの線もクロスしてしまうので、補助パターンの像が形成されることが懸念される。しかしながら、この程度の像の形成が許されるようなら、形状再現性などが良好であるので、原版パターンとして採用することができる。

次に、図２８を参照して、露光装置１００について説明する。図２８は、露光装置１００の概略構成を示すブロック図である。ここで、原版１３０として、上述の原版データ生成プログラムの実行により生成された原版データに基づいて製作された原版が使用される。

露光装置１００は、液浸露光装置として構成されている。投影光学系１４０と基板１５０との間には、液体ＬＷが供給される。原版１３０のパターンは、投影光学系１４０および液体ＬＷを介して基板１５０に投影され、これにより基板１５０が露光される。露光装置１００は、ここではステップ・アンド・スキャン方式の露光装置として構成されているものとして説明するが、ステップ・アンド・リピート方式または他の方式の露光装置としても構成されうる。

露光装置１００は、図２８に示すように、光源１１０と、照明光学系１２０と、原版１３０を保持する原版ステージ１３５と、投影光学系１４０と、基板１５０を保持する基板ステージ１５５と、液体供給回収部１６０と、主制御システム１７０とを備える。なお、光源１１０および照明光学系１２０は、原版１３０を照明する照明装置を構成する。

光源１１０としては、例えば、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザーまたは波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザーのようなエキシマレーザーが使用されうる。ただし、光源１１０の種類および構成に制限はなく、例えば、波長約１５７ｎｍのＦ_２レーザーを光源１１０として使用することもできる。

照明光学系１２０は、光源１１０から供給される光を用いて原版１３０を照明する。照明光学系１２０は、変形照明（例えば、４重極照明）等の様々な照明モード（照明条件）で原版１３０を照明することができるように構成される。照明光学系１２０は、例えば、ビーム整形光学系１２１と、集光光学系１２２と、偏光制御部１２３と、オプティカルインテグレーター１２４と、開口絞り１２５とを含む。更に、照明光学系１２０は、集光レンズ１２６と、折り曲げミラー１２７と、マスキングブレード１２８と、結像レンズ１２９とを含む。

ビーム整形光学系１２１は、例えば、複数のシリンドリカルレンズを含むビームエクスパンダ等を含みうる。ビーム整形光学系１２１は、光源１１０からの平行光の断面形状の縦横比率を所定の値に変換する（例えば、断面形状を長方形から正方形にする）。ビーム整形光学系１２１は、例えば、光源１１０から供給される光を、オプティカルインテグレーター１２４を照明するために必要な大きさ及び発散角を有する光に整形する。

集光光学系１２２は、複数の光学素子を含み、ビーム整形光学系１２１で整形された光をオプティカルインテグレーター１２４に効率よく導光する。集光光学系１２２は、例えば、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１２４に入射する光の形状および角度の分配を調整する。

偏光制御部１２３は、例えば、偏光素子を含み、投影光学系１４０の瞳面１４２と略共役な位置に配置される。偏光制御部１２３は、投影光学系１４０の瞳面１４２に形成される有効光源の所定領域の偏光状態を制御する。

オプティカルインテグレーター１２４は、原版１３０を照明する照明光を均一化し、入射光の角度分布を位置分布に変換して射出する機能を有する。オプティカルインテグレーター１２４は、例えば、入射面と射出面とがフーリエ変換の関係に維持されたハエの目レンズを使用する。なお、ハエの目レンズは、複数のロッドレンズ（即ち、微小レンズ素子）を組み合わせることによって構成される。但し、オプティカルインテグレーター１２４は、ハエの目レンズに限定されず、光学ロッド、回折格子、各組が直交するように配置されたシリンドリカルレンズアレイ板などを使用してもよい。

開口絞り１２５は、オプティカルインテグレーター１２４の射出面の直後の位置であって、投影光学系１４０の瞳面１４２に形成される有効光源と略共役な位置に配置される。開口絞り１２５の開口形状は、投影光学系１４０の瞳面１４２に形成される有効光源の光強度分布（即ち、有効光源形状）に相当する。換言すれば、開口絞り１２５は、有効光源の光強度分布を制御する。開口絞り１２５は、照明モードに応じて切り替え可能に構成される。なお、開口絞りを使用せずに、あるいは、併用して、オプティカルインテグレーター１２４よりも光源側に回折光学素子（ＣＧＨ）やプリズムを配置して有効光源の形状を調整してもよい。

集光レンズ１２６は、オプティカルインテグレーター１２４の射出面近傍に形成される２次光源から射出して開口絞り１２５を通過した光を集光し、折り曲げミラー１２７を介して、マスキングブレード１２８を均一に照明する。

マスキングブレード１２８は、原版１３０と略共役な位置に配置され、複数の可動遮光板で構成される。マスキングブレード１２８は、投影光学系１４０の有効面積に対応する略矩形形状の開口を形成する。マスキングブレード１２８を通過した光は、原版１３０を照明する照明光として使用される。結像レンズ１２９は、マスキングブレード１２８の開口を通過した光を原版１３０に結像させる。

原版１３０は、上述した処理装置１によって生成された原版データに基づいて製作され、基板に転写すべき回路パターン（主パターン）と補助パターンとを有する。原版１３０は、原版ステージ１３５に支持及び駆動される。原版１３０から出た回折光は、投影光学系１４０および液体ＬＷを介して基板１５０に投影される。原版１３０と基板１５０とは、光学的に共役の関係に配置される。露光装置１００は、原版１３０と基板１５０とを同期走査することによって、原版１３０の回路パターンを基板１５０に転写する。なお、露光装置１００がステップ・アンド・リピート方式の露光装置として構成される場合には、原版１３０と基板１５０とを静止させた状態で基板１５０が露光される。

原版ステージ１３５は、原版チャックを介して原版１３０を支持し、図示しない駆動機構に接続されている。図示しない駆動機構は、例えば、リニアモーターなどで構成され、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｘ軸方向及び各軸の回転方向に原版ステージ１３５を駆動する。なお、原版１３０または基板１５０の面内で走査方向をＹ軸、それに垂直な方向をＸ軸、原版１３０または基板１５０の面に垂直な方向をＺ軸とする。

投影光学系１４０は、原版１３０の回路パターンを基板１５０に投影する。投影光学系１４０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。投影光学系１４０の最終光学素子（最終面）には、液体供給回収部１６０から供給される液体ＬＷによる影響を低減（保護）するためのコーティングが施されている。

基板１５０は、原版１３０の回路パターンが投影（転写）される基板である。但し、基板１５０は、ガラスプレートやその他の基板で置換することもできる。基板１５０には、レジストが塗布されている。

基板ステージ１５５は、基板１５０を支持し、原版ステージ１３５と同様に、リニアモーターを利用して、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向及び各軸の回転方向に基板１５０を移動させる。

液体供給回収部１６０は、投影光学系１４０の最終光学素子（最終面）と基板１５０との間の空間に液体ＬＷを供給する機能を有する。また、液体供給回収部１６０は、投影光学系１４０の最終光学素子と基板１５０との間の空間に供給された液体ＬＷを回収する機能を有する。液体ＬＷには、露光光に対して高い透過率を有し、投影光学系１４０（の最終レンズ）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よい物質を選択する。

主制御システム１７０は、ＣＰＵやメモリを有し、露光装置１００の動作を制御する。例えば、主制御システム１７０は、原版ステージ１３５、基板ステージ１５５及び液体供給回収部１６０と電気的に接続し、原版ステージ１３５と基板ステージ１５５との同期走査を制御する。また、主制御システム１７０は、露光時の基板ステージ１５５の走査方向及び速度などに基づいて、液体ＬＷの供給と回収、或いは、停止の切り替えを制御する。主制御システム１７０は、特に、モニタ及び入力装置から入力される情報、照明装置からの情報に基づいて照明制御を行う。例えば、主制御システム１７０は、駆動機構を介して開口絞り１２５を駆動制御する。主制御システム１７０による制御情報やその他の情報はモニタ及び入力装置のモニタに表示される。主制御システム１７０には、上述の実施例における有効光源の情報が入力され、開口絞りや回折光学素子、プリズム等を制御して、有効光源を形成する。

露光において、光源１１０から発せられた光束は、照明光学系１２０により原版１３０を照明する。原版１３０を通過して回路パターンを反映する光束は、投影光学系１４０により、液体ＬＷを介して基板１５０に結像される。露光装置１００は、優れた結像性能を有し、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。

本発明の好適な実施形態のデバイス製造方法は、例えば、半導体デバイス、液晶デバイス等のデバイスの製造に好適である。前記方法は、感光剤が塗布された基板を、上記の露光装置を用いて露光する工程と、前記露光された基板を現像する工程とを含みうる。さらに、前記デバイス製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含みうる。

本発明の好適な実施形態の原版データ生成方法を実行する処理装置の構成を示す概略ブロック図である。 比較例としての原版データ生成処理を示す図である。 比較例としての原版データ生成処理を示す図である。 本発明の好適な実施形態の原版データ生成処理を説明する。 本発明の好適な実施形態の原版データ生成処理を説明する。 本発明の好適な実施形態の原版データ生成処理を説明する。 目標パターンを例示する図である。 光源分布を例示する図である。 方向グループに分類された目標パターンを例示する図である。 光源分布から抽出された部分光源を例示する図である。 変形された主パターンを部分光源で照明した場合に投影光学系の像面に形成される空中像を例示する図である。 変形された主パターンと空中像とに基づいて得られた補助パターンを例示する図である。 光源分布と全ての目標パターンに基づいて得られた原版パターンを例示する図である。 部分光源とある方向グループに分類された目標パターンに基づいて得られたパターンを合成して得られた原版パターンを例示する図である。 露光光源と図１０、図１１の原版パターンから得られた空中像の二次元像を例示する図である。 目標パターンの例示する図である。 光源分布を例示する図である。 光源分布から抽出された部分光源を例示する図である。 実施例２の原版パターン、および、原版パターンと光源分布とに基づいて計算された空中像の二次元像を例示する図である。 目標パターンを例示する図である。 光源分布を例示する図である。 変形された主パターンを例示する図である。 光源分布から抽出された部分光源を例示する図である。 変形された主パターンを部分光源で照明した場合に投影光学系の像面に形成される空中像を例示する図である。 実施例３で変形された主パターンと空中像とに基づいて得られた補助パターンを例示する図である。 実施例４で変形された主パターンと空中像とに基づいて得られた補助パターンを例示する図である。 実施例３と実施例４の原版パターン、および、原版パターンと光源分布とに基づいて得られた空中像の二次元像を例示する図である。 パターンの方向の定義を示す図である。 ある方向のパターンに対応する部分光源を例示する図である。 抽出されたピーク位置と補助パターンの位置として選択された位置とを例示する図である。 露光装置の概念構成を示す図である。

Claims (10)

1. 原版を照明光学系によって照明して該原版のパターンを投影光学系によって基板に投影する露光装置において用いられる原版を製作するための原版データをコンピュータに生成させるための原版データ生成プログラムであって、前記コンピュータに、
   基板に形成すべき目標パターンを複数の方向グループに分類する分類ステップと、
   前記複数の方向グループのそれぞれについて、前記照明光学系によって前記投影光学系の瞳に形成される有効光源分布から該当する方向グループに属する目標パターンの解像に適した領域を抽出しその抽出した領域を部分光源として決定する部分光源決定ステップと、
   前記部分光源決定ステップで決定された複数の部分光源のいずれか１つを照明条件として、原版に配置するべきパターンを決定する処理を前記複数の部分光源のそれぞれについて実行するパターン決定ステップと、
   前記パターン決定ステップで決定されたパターンを合成する合成ステップと、
   を含む処理を実行させることを特徴とする原版データ生成プログラム。
2. 原版に配置するべきパターンは、主パターンおよび補助パターンを含み、
   前記パターン決定ステップでは、前記部分光源決定ステップで決定された複数の部分光源のいずれか１つを照明条件として、原版に配置するべき主パターンおよび補助パターンを決定する処理を前記複数の部分光源のそれぞれについて実行する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の原版データ生成プログラム。
3. 原版に配置するべきパターンは、主パターンおよび補助パターンを含み、
   前記原版データ生成プログラムは、更に、前記有効光源分布を照明条件として原版に配置するべき主パターンを決定する主パターン決定ステップをコンピュータに実行させ、
   前記パターン決定ステップでは、前記部分光源決定ステップで決定された複数の部分光源のいずれか１つを照明条件として、前記主パターン決定ステップで決定された主パターンによって形成される空中像を計算し、その空中像に基づいて補助パターンを決定する処理を前記複数の部分光源のそれぞれについて実行する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の原版データ生成プログラム。
4. 原版に配置するべきパターンは、主パターンおよび補助パターンを含み、
   前記原版データ生成プログラムは、更に、前記有効光源分布を照明条件として、原版に配置するべき主パターンを決定する主パターン決定ステップをコンピュータに実行させ、
   前記パターン決定ステップでは、
   前記主パターン決定ステップで決定された主パターンを前記複数の方向グループに分類し、
   前記部分光源決定ステップで決定された複数の部分光源のいずれか１つを照明条件として、前記主パターン決定ステップで決定された主パターンによって形成される空中像を計算し、その空中像に基づいて、当該照明条件として決定された部分光源に対応する方向グループに属する主パターンの周辺領域においてのみ補助パターンを決定する処理を該複数の部分光源のそれぞれについて実行する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の原版データ生成プログラム。
5. 主パターンは、目標パターンを近接効果補正することによって決定される、
   ことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の原版データ生成プログラム。
6. 補助パターンは、主パターンによって形成される空中像における光強度のピーク位置に基づいて決定される、
   ことを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の原版データ生成プログラム。
7. 前記分類ステップでは、
   目標パターンの長手方向が原版面上に定義されるｘｙ座標系におけるｘ軸となす角度をθ（０≦θ＜π、θ＝２（ｊ−１）Δθ、ｊ＝１，…，π／（２Δθ））としたときに、θ＝２（ｊ−１）Δθ±Δθの角度範囲にある目標パターンを方向ｊの方向グループとして分類する、
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の原版データ生成プログラム。
8. 前記部分光源決定ステップでは、方向ｊの方向グループに属する目標パターンの解像に適した部分光源として、その中心線がｘ軸となす角度がθ±π/２であり、かつ、該中心線に対する開き角が±α（α＜π/２）である領域と前記有効光源分布とが重なる領域を決定する、
   ことを特徴とする請求項７に記載の原版データ生成プログラム。
9. 前記分類ステップでは、目標パターンの長手方向が原版面上に定義されるｘｙ座標系におけるｘ軸となす角度をθ（０≦θ＜π、θ＝２（ｊ−１）Δθ、ｊ＝１，…，π／（２Δθ））としたときに、θ＝２（ｊ−１）Δθ±Δθの角度範囲にある目標パターンを方向ｊの方向グループとして分類し、
   前記部分光源決定ステップでは、方向ｊの方向グループに属する目標パターンの解像に適した部分光源として、その中心線がｘ軸となす角度がθ±π/２であり、かつ、該中心線に対する開き角が±α（α＜π/２）である領域と前記有効光源分布とが重なる領域を決定し、
   前記パターン決定ステップでは、中心線がｘ軸となす角度がθ±π/２である部分光源を照明条件として計算された空中像における光強度の注目ピーク位置とそれに最も近い位置に存在するピーク位置とを接続する線がｘ軸となす角度がθ±Δθ’（０＜Δθ’≦π／２）の角度範囲を満たすとき、該注目ピーク位置を補助パターンの位置として決定する
   ことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の原版データ生成プログラム。
10. 原版を照明光学系によって照明して該原版のパターンを投影光学系によって基板に投影する露光装置において用いられる原版を製作するための原版データを生成する原版データ生成方法であって、
    基板に形成すべき目標パターンを複数の方向グループに分類する分類ステップ、
    前記複数の方向グループのそれぞれについて、前記照明光学系によって前記投影光学系の瞳に形成される有効光源分布から該当する方向グループに属する目標パターンの解像に適した領域を抽出しその抽出した領域を部分光源として決定する部分光源決定ステップと、
    前記部分光源決定ステップで決定された複数の部分光源のいずれか１つを照明条件として、原版に配置するべきパターンを決定する処理を該複数の部分光源のそれぞれについて実行するパターン決定ステップと、
    前記パターン決定ステップで決定されたパターンを合成する合成ステップと、
    を含むことを特徴とする原版データ生成方法。