2025-100143 露光方法、露光装置、および物品製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025100143

(43)【公開日】2025-07-03

(54)【発明の名称】露光方法、露光装置、および物品製造方法

(51)【国際特許分類】

   G03F 7/20 20060101AFI20250626BHJP

【ＦＩ】

G03F7/20 501

G03F7/20 521

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023217295

(22)【出願日】2023-12-22

(71)【出願人】

【識別番号】000001007

【氏名又は名称】キヤノン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003281

【氏名又は名称】弁理士法人大塚国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】荒井 禎

(72)【発明者】

【氏名】漆原 宏亮

【テーマコード（参考）】

2H197

【Ｆターム（参考）】

2H197AA05

2H197BA05

2H197BA09

2H197BA10

2H197CA03

2H197CA05

2H197CA07

2H197CB16

2H197CB19

2H197CC16

2H197CC22

2H197CD12

2H197CD13

2H197CD15

2H197CD17

2H197CD41

2H197DB03

2H197DB06

2H197DB07

2H197DB11

2H197DB23

2H197DC02

2H197DC06

2H197DC12

2H197HA03

2H197JA22

(57)【要約】

【課題】多重焦点露光を精度よく制御するために有利な技術を提供する。
【解決手段】投影光学系を有する露光装置において、基板と前記投影光学系の焦点との間の距離を複数の距離のそれぞれに変更して前記基板上のフォトレジスト層を露光する多重焦点露光を行う露光方法は、現像後の前記フォトレジスト層に形成される開口の断面形状を評価するための評価指標が許容範囲に収まるように、前記複数の距離のそれぞれにおいて前記フォトレジスト層に照射する光の光量を前記複数の距離のそれぞれに応じて異ならせる。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

投影光学系を有する露光装置において、基板と前記投影光学系の焦点との間の距離を複数の距離のそれぞれに変更して前記基板上のフォトレジスト層を露光する多重焦点露光を行う露光方法であって、
現像後の前記フォトレジスト層に形成される開口の断面形状を評価するための評価指標が許容範囲に収まるように、前記複数の距離のそれぞれにおいて前記フォトレジスト層に照射する光の光量を前記複数の距離のそれぞれに応じて異ならせる、ことを特徴とする露光方法。

【請求項2】

前記投影光学系の焦点が前記フォトレジスト層の表面にあるときの前記距離を第１距離とし、前記投影光学系の焦点が前記フォトレジスト層と前記基板との界面にあるときの前記距離を第２距離とした場合、前記距離と前記光量との関係が前記第１距離と前記第２距離との平均距離に対して非対称になるように、前記複数の距離のそれぞれに応じて前記光量を異ならせる、ことを特徴とする請求項１に記載の露光方法。

【請求項3】

前記距離に対して前記光量を一定とした場合に得られる前記断面形状を示す情報に基づいて、前記評価指標を前記許容範囲に収めることができる前記距離と前記光量との関係を決定し、前記関係に基づいて前記光量を異ならせる、ことを特徴とする請求項１に記載の露光方法。

【請求項4】

前記多重焦点露光において前記距離が狭くなるほど前記光量を増加または減少させる、ことを特徴とする請求項１に記載の露光方法。

【請求項5】

前記多重焦点露光において前記光量を部分的に変更する、ことを特徴とする請求項１に記載の露光方法。

【請求項6】

前記評価指標は、前記断面形状のテーパ角、前記開口の側面の角度、前記フォトレジスト層の表面における前記開口の幅、前記基板と前記フォトレジスト層との界面における前記開口の幅、および、前記表面と前記界面とでの前記開口の幅の比率のうち少なくとも１つを含む、ことを特徴とする請求項１に記載の露光方法。

【請求項7】

前記基板と前記投影光学系との相対的な駆動、前記基板に転写されるパターンを有する原版と前記投影光学系との相対的な駆動、および、前記投影光学系の光学素子の駆動のうち少なくとも１つによって前記距離が制御される、ことを特徴とする請求項１に記載の露光方法。

【請求項8】

前記投影光学系から射出される光の波長を変更することによって前記距離が制御される、ことを特徴とする請求項１に記載の露光方法。

【請求項9】

前記フォトレジスト層に照射する光の強度、前記フォトレジスト層に光を照射する時間、および、前記距離を変更する速度のうち少なくとも１つによって前記光量が制御される、ことを特徴とする請求項１に記載の露光方法。

【請求項10】

前記多重焦点露光は、前記距離が互いに異なる複数の状態の各々において前記フォトレジスト層を露光する、ことを特徴とする請求項１に記載の露光方法。

【請求項11】

前記多重焦点露光は、前記距離を変更しながら前記フォトレジスト層を露光する、ことを特徴とする請求項１に記載の露光方法。

【請求項12】

請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の露光方法を用いて基板を露光する露光工程と、
露光工程で露光された前記基板を加工する加工工程と、
前記加工工程で加工された前記基板から物品を製造する製造工程と、
を含むことを特徴とする物品製造方法。

【請求項13】

基板上のフォトレジスト層を露光する露光装置であって、
投影光学系と、
前記基板と前記投影光学系の焦点との間の距離を変更する変更部と、
前記変更部により前記距離を複数の距離のそれぞれに変更して前記基板上のフォトレジスト層を露光する多重焦点露光を制御する制御部と、
前記制御部は、現像後の前記フォトレジスト層に形成される開口の断面形状を評価するための評価指標が許容範囲に収まるように、前記複数の距離のそれぞれにおいて前記フォトレジスト層に照射する光の光量を前記複数の距離のそれぞれに応じて異ならせる、ことを特徴とする露光装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、露光方法、露光装置、および物品製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体デバイス等の製造工程（リソグラフィ工程）では、投影光学系を介して基板上のフォトレジスト層を露光することにより原版のパターンを当該フォトレジスト層に転写する露光装置が用いられうる。露光装置では、基板上のフォトレジスト層を露光する方法の１つとして、基板と投影光学系の焦点との距離を変更して基板上のフォトレジスト層を露光する多重焦点露光が知られている（例えば特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開昭６４－２２４４２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

近年、露光装置では、厚膜のフォトレジスト層が設けられた基板が用いられることがあり、このような基板に対しては、焦点深度を向上させる観点から多重焦点露光が行われうる。この場合において、現像後に基板上のフォトレジスト層に形成される開口（パターン）が所望の断面形状になるように多重焦点露光を精度よく制御することが望まれる。

【0005】

そこで、多重焦点露光を精度よく制御するために有利な技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するために、本発明の一側面としての露光方法は、投影光学系を有する露光装置において、基板と前記投影光学系の焦点との間の距離を複数の距離のそれぞれに変更して前記基板上のフォトレジスト層を露光する多重焦点露光を行う露光方法であって、現像後の前記フォトレジスト層に形成される開口の断面形状を評価するための評価指標が許容範囲に収まるように、前記複数の距離のそれぞれにおいて前記フォトレジスト層に照射する光の光量を前記複数の距離のそれぞれに応じて異ならせる、ことを特徴とする。

【0007】

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】

【0008】

本発明によれば、例えば、多重焦点露光を精度よく制御するために有利な技術を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】露光装置の構成例を示す概略図

【図2】実施例１の多重焦点露光を説明するための図

【図3】実施例２の多重焦点露光を説明するための図

【図4】実施例３の多重焦点露光を説明するための図

【図5】多重焦点露光の制御例１を示すフローチャート

【図6】多重焦点露光の制御例２を示すフローチャート

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

【0011】

本明細書及び添付図面では、投影光学系の光軸に平行な方向をＺ方向とするＸＹＺ座標系で方向を示す。ＸＹＺ座標系におけるＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸のそれぞれに平行な方向をＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向とし、Ｘ軸周りの回転、Ｙ軸周りの回転及びＺ軸周りの回転のそれぞれを、θＸ、θＹ及びθＺとする。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に関する制御及び駆動（移動）は、それぞれ、Ｘ軸に平行な方向、Ｙ軸に平行な方向、Ｚ軸に平行な方向に関する制御又は駆動（移動）を意味する。また、θＸ軸、θＹ軸、θＺ軸に関する制御又は駆動は、それぞれ、Ｘ軸に平行な軸周りの回転、Ｙ軸に平行な軸周りの回転、Ｚ軸に平行な軸周りの回転に関する制御又は駆動を意味する。

【0012】

本発明に係る一実施形態について説明する。図１は、本実施形態における露光装置１００の構成例を示す概略図である。露光装置１００は、基板上のフォトレジスト層（感光材層）を露光して原版（レチクル、マスク）のパターンの転写像を当該フォトレジスト層に潜像パターンとして形成する装置である。基板上のフォトレジスト層に形成された潜像パターンは、現像処理によって物理的な開口を有するパターンに変換されうる。

【0013】

光源部ＬＳは、光源１０１と楕円鏡１０２とを含み、光を射出する。光源１０１としては、ランプ、レーザ、ＬＥＤ等が用いられうる。光源部ＬＳから射出された光は、第１照明光学系１０４に入射し、第１照明光学系１０４によって所定のビーム形状に整形される。第１照明光学系１０４により整形された光は、ミラー１０５で反射されて第２照明光学系１０６に入射する。第２照明光学系１０６は、オプティカルインテグレータ（不図示）により、原版１０９を均一な照度分布で照明するための二次光源を形成する。なお、光源部ＬＳから射出される光の強度は、主制御部１３０による制御下において、照明系制御部１２５によって制御されうる。

【0014】

第２照明光学系１０６の光路上には、波長選択部１０７と光検出部１０８とが設けられている。波長選択部１０７は、第２照明光学系１０６に入射した光のうち基板１１４の露光に用いる波長の光を選択的に通過させるユニットである。具体的には、波長選択部１０７は、例えば、互いに異なる波長の光を通過させる複数の波長板を有しており、当該複数の波長板のうち光路に配置する波長板を変更することによって、基板１１４の露光に用いる波長の光を選択的に通過させることができる。複数の波長板は、例えばターレットに配置されうる。光検出部１０８は、光の強度を検出するフォトセンサ１０８ａと、第２照明光学系１０６に入射した光の一部を反射してフォトセンサ１０８ａに導くハーフミラー１０８ｂとを含む。フォトセンサ１０８ａは、光の強度に応じた信号を出力する。ハーフミラー１０８ｂを通過した光は、原版１０９を照明する。なお、波長選択部１０７および光検出部１０８は、主制御部１３０による制御下において、照明系制御部１２５によって制御されうる。

【0015】

光源部ＬＳと第１照明光学系１０４との間には、シャッタ１０３が設けられる。シャッタ１０３は、光源部ＬＳと第１照明光学系１０４との間の光路上に挿入されたり当該光路上から抜去されたりするように、駆動部１１７によって駆動される。駆動部１１７によるシャッタ１０３の駆動により、基板１１４上のフォトレジスト層への光の照射／非照射が切り替えられる。即ち、基板１１４上のフォトレジスト層の露光の開始と終了とが制御される。なお、駆動部１１７は、主制御部１３０によって制御されうる。

【0016】

原版１０９は、原版ステージ１１０によって保持される。原版ステージ１１０は、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向の各々に移動可能に構成されており、駆動部１１９によって駆動される。つまり、原版ステージ１１０によって保持されている原版１０９が駆動部１１９によってＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向の各々に駆動される。原版１０９には、基板１１４上のフォトレジスト層に転写すべきパターンが形成されている。なお、駆動部１１９は、主制御部１３０による制御下において、原版制御部１２６によって制御されうる。

【0017】

投影光学系１１１は、原版１０９のパターンの像を所定の倍率で基板１１４上のフォトレジスト層に投影する。投影光学系１１１を構成する光学素子１１２（例えばレンズ）は、投影光学系１１１の光軸と平行な方向（Ｚ方向）に沿って移動可能に構成され、駆動部１２０によって駆動されうる。これにより、投影光学系１１１の光学特性、例えば投影光学系１１１の焦点位置を変更（調整）することができる。また、投影光学系１１１の瞳面（原版１０９が配置される面（物体面）に対するフーリエ変換面）には、開口絞り１１３が配置されている。開口絞り１１３の開口の径は、駆動部１２１によって制御されうる。なお、駆動部１２０～１２１は、主制御部１３０による制御下において、投影系制御部１２７によって制御されうる。

【0018】

基板１１４は、基板ステージ１１５によって保持される。基板ステージ１１５は、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向の各々に移動可能に構成されており、駆動部１２９によって駆動される。つまり、基板ステージ１１５によって保持されている基板１１４が駆動部１２９によってＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向の各々に駆動される。基板１１４上には、事前にフォトレジスト（感光材）が塗布されることによってフォトレジスト層（感光材層）が設けられている。また、基板ステージ１１５には、基板ステージ１１５の位置を計測するためのミラー１１６が設けられている。なお、駆動部１２９は、主制御部１３０による制御下において、基板制御部１２８によって制御されうる。

【0019】

フォーカス計測部１２２は、基板１１４の表面高さ（Ｚ方向の位置）を計測する。例えば、フォーカス計測部１２２は、基板１１４上のフォトレジストを感光させない波長の光を基板１１４に向けて投光する投光器と、投光器によって投光されて基板１１４で反射された光を受光する受光器とを有する。フォーカス計測部１２２は、受光器の受光面における光の入射位置に基づいて、基板１１４の表面高さを計測することができる。なお、フォーカス計測部１２２は、主制御部１３０による制御下において、基板制御部１２８によって制御されうる。

【0020】

高さ計測部１２３は、基板ステージ１１５のＺ方向の位置（高さ）を計測する。例えば、高さ計測部１２３は、レーザ干渉計を含み、当該レーザ干渉計によってミラー１１６のＺ方向の変位を検出することで、基板ステージ１１５の高さを計測することができる。また、位置計測部１２４は、基板ステージ１１５（即ち基板１１４）のＸ方向およびＹ方向の位置を計測する。例えば、位置計測部１２４は、レーザ干渉計を含み、当該レーザ干渉計によってミラー１１６のＸ方向およびＹ方向の変位を検出することで、基板ステージ１１５のＸ方向およびＹ方向の位置を計測することができる。なお、高さ計測部１２３および位置計測部１２４は、主制御部１３０による制御下において、基板制御部１２８によって制御されうる。

【0021】

主制御部１３０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサおよびメモリ等の記憶部を含む情報処理装置（コンピュータ）で構成され、各制御部１２５～１２８を統括的に制御する。これにより、主制御部１３０は、露光装置１００で行われる各種処理を制御することができる。本実施形態の露光装置１００では、主制御部１３０および制御部１２５～１２８が個別に設けられているが、主制御部１３０および制御部１２５～１２８が１つの制御部として設けられていてもよい。

【0022】

このように構成された露光装置１００では、近年、厚膜のフォトレジスト層が設けられた基板１１４が用いられることがあり、このような基板１１４に対しては、焦点深度を向上させる観点から多重焦点露光が行われうる。多重焦点露光は、基板１１４と投影光学系１１１の焦点とのＺ方向の距離（以下では、「焦点距離」と表記することがある）を変更して基板１１４上のフォトレジスト層を多重露光するものである。例えば、多重焦点露光は、焦点距離が互いに異なる複数の状態の各々（即ち、複数の焦点距離の各々）において基板１１４上のフォトレジスト層を露光することによって行われうる。または、多重焦点露光は、焦点距離を連続的に変更しながら基板１１４上のフォトレジスト層を露光することによって行われてもよい。

【0023】

従来の多重焦点露光では、焦点距離に関わらず、基板１１４上のフォトレジスト層に照射する光の光量（以下では、照射光量と表記することがある）を一定としていた。そのため、例えば基板１１４上のフォトレジスト層が厚くなるにつれて、現像後に基板１１４上のフォトレジスト層に形成される開口（パターン）を所望の断面形状にすることが困難であった。そこで、本実施形態では、現像後に基板１１４上のフォトレジスト層に形成される開口の断面形状を評価するための評価指標が許容範囲に収まるように、多重焦点露光における照射光量を焦点距離に応じて異ならせる。照射光量は、例えば、露光装置１００のユーザインタフェースを介してユーザが設定した値（設定値）として理解されてもよい。

【0024】

評価指標は、現像後に基板１１４上のフォトレジスト層に形成される開口（以下では、単に開口と表記することがある）の断面形状を評価（規定）するための指標である。評価指標は、テーパ角、サイドウォールアングル、トップ寸法、ボトム寸法、Ｔ／Ｂのうち少なくとも１つを含みうる。テーパ角は、開口の断面形状のテーパ角のことである。サイドウォールアングルは、開口の側面の角度のことである。トップ寸法は、フォトレジスト層の表面における開口の幅（線幅、ＣＤ幅）のことであり、フォトレジスト層の表面における開口の幅が基板１１４とフォトレジスト層との界面における開口の幅よりも狭まるトッピングを含みうる。ボトム寸法は、基板１１４とフォトレジスト層との界面における開口の幅（線幅、ＣＤ幅）のことであり、基板１１４とフォトレジスト層との界面における開口の幅がフォトレジスト層の表面における開口の幅よりも狭まるフッティングを含みうる。フッティングは、いわゆる裾引きを含むものとして理解されてもよい。Ｔ／Ｂは、フォトレジストの表面と界面とでの開口の幅の比率のことである。即ち、Ｔ／Ｂは、トップ寸法とボトム寸法との比率のことである。

【0025】

焦点距離は、基板１１４と投影光学系１１１との相対的な駆動、原版１０９と投影光学系１１１との相対的な駆動、および、投影光学系１１１の光学素子１１２の駆動のうち少なくとも１つによって制御（変更）されうる。基板１１４と投影光学系１１１との相対的な駆動は、例えば、駆動部１２９により基板１１４（基板ステージ１１５）をＺ方向に駆動することで行われうる。駆動部１２９は、主制御部１３０により指示された位置に基板１１４が配置されるように基板制御部１２８によって制御される。原版１０９と投影光学系１１１との相対的な駆動は、例えば、駆動部１１９により原版１０９（原版ステージ１１０）をＺ方向に駆動することで行われうる。駆動部１１９は、主制御部１３０により指示された位置に原版１０９が配置されるように原版制御部１２６によって制御される。投影光学系１１１の光学素子１１２の駆動は、例えば、駆動部１２０により光学素子１１２をＺ方向に駆動することで行われうる。駆動部１２０は、主制御部１３０により指示された位置に光学素子１１２が配置されるように投影系制御部１２７によって制御される。以下では、基板１１４（基板ステージ１１５）をＺ方向に駆動することによって焦点距離を変更する例を説明する。

【0026】

焦点距離は、投影光学系１１１から射出される光の波長を変更することで制御（変更）されてもよい。波長の変更は、波長選択部１０７によって行われうる。波長選択部１０７は、投影光学系１１１から射出される光が所望の波長になるように照明系制御部１２５によって制御される。また、波長の変更は、光源部ＬＳによって行われてもよい。例えば、光源１０１がレーザ光源であれば、光源部ＬＳに含まれる回折格子の位置をピエゾ素子等のアクチュエータによって変化させることで波長の変更が行われてもよい。或いは、光源部ＬＳが、波長が互いに異なるレーザ光を射出する複数のレーザ光源を有する場合であれば、複数のレーザ光源のうち少なくとも１つにレーザ光を射出させることで波長の変更が行われてもよい。なお、駆動部１１９、駆動部１２０、駆動部１２９および波長選択部１０７のうち少なくとも１つは、焦点距離を変更する変更部を構成しうる。

【0027】

照射光量は、基板１１４上のフォトレジストに照射する光の強度、基板１１４上のフォトレジスト層に光を照射する時間、および、焦点距離を変更する速度のうち少なくとも１つによって制御（変更）されうる。基板１１４上のフォトレジストに照射する光の強度は、例えば、光源部ＬＳから射出される光の強度を変更することによって制御されうる。光源部ＬＳから射出される光の強度は、主制御部１３０により指示された光の強度になるように照明系制御部１２５によって制御される。基板１１４上のフォトレジスト層に光を照射する時間は、例えば、駆動部１１７によりシャッタ１０３を駆動することで制御されうる。駆動部１１７は、所望のタイミングでシャッタ１０３が光路上に挿抜されるように主制御部１３０によって制御される。焦点距離を変更する速度は、例えば、基板１１４と投影光学系１１１との相対的な駆動速度、原版１０９と投影光学系１１１との相対的な駆動速度、および、投影光学系１１１の光学素子１１２の駆動速度のうち少なくとも１つによって制御されうる。各駆動速度の制御は、前述した焦点距離の変更と同様の制御でありうる。また、焦点距離を変更する速度は、投影光学系１１１から射出される光の波長の変更速度によって制御（変更）されてもよい。波長の変更速度の制御は、前述した波長の変更と同様の制御でありうる。波長の変更速度の制御は、光源１０１がレーザ光源であれば、波長ごとの発振時間を変更すること、各パルスでの波長存在確率を変更すること、および／または、波長が互いに異なる複数のレーザ光の強度を変更することで行われてもよい。

【0028】

以下、本実施形態における多重焦点露光の実施例について説明する。以下の実施例では、多重焦点露光として、複数の焦点距離の各々において基板１１４上のフォトレジスト層を露光する例を説明する。焦点距離は、基板１１４上のフォトレジスト層における投影光学系１１１の焦点位置として理解されてもよく、以下では、説明の分かりやすさから、「焦点位置」と表記することがある。

【0029】

［実施例１］
実施例１では、現像後のフォトレジスト層に形成される開口の断面形状におけるテーパ角を制御する例について説明する。図２は、上記の露光装置１００により多重焦点露光を実行した現像後のフォトレジスト層の断面を示している。図２において、点線は、多重焦点露光における焦点位置を表しており、各焦点位置に付されている丸の大きさは、各焦点位置での照射光量の大きさを表している。また、図２（ａ）～（ｂ）における右図は、焦点位置（焦点距離）と照射光量との関係（プロファイル）を示している。なお、実施例１では、４つの焦点位置で露光を行う多重焦点露光の例を説明するが、焦点位置は４つに限られるものではなく、２つ以上であればよい。

【0030】

図２（ａ）は、従来の多重焦点露光を行った場合において現像後のフォトレジスト層２００に形成された開口２０１の断面形状を示している。従来の多重焦点露光では、複数（４つ）の焦点位置２０２～２０５で露光が行われ、複数の焦点位置２０２～２０５で照射光量２０６～２０９を一定（同一）としている。

【0031】

従来の多重焦点露光では、基板１１４上のフォトレジスト層２００に対し、４つの焦点位置２０２～２０５において同一の照射光量２０６～２０９でそれぞれ露光が行われる。この場合、１つの焦点位置で露光を行うと、フォトレジスト層２００のうち当該１の焦点位置と異なる位置（部分）においても、デフォーカス部分のエネルギが吸収されて化学反応が進みうる。例えば、焦点位置２０５で露光を行った場合、そのデフォーカス部分エネルギがフォトレジスト層２００の表面（上面）にも吸収されるため、フォトレジスト層２００の表面においても化学反応が進みうる（即ち、当該表面における積算露光量が増加しうる）。その結果、フォトレジスト層２００における下部の積算露光量よりも上部の積算露光量の方が大きくなるため、現像後にフォトレジスト層２００に形成される開口２０１の断面形状がテーパ角を有するものとなる。

【0032】

図２（ｂ）は、本実施形態（実施例１）の多重焦点露光を行った場合において現像後のフォトレジスト層２１０に形成された開口２１１の断面形状を示している。実施例１の多重焦点露光では、複数（４つ）の焦点位置２１２～２１５で露光が行われ、評価指標が許容範囲に収まるように（例えば、開口２１１が目標断面形状になるように）、焦点位置２１２～２１５に応じて照射光量２１６～２１９を異ならせている。この場合において、焦点位置と照射光量との関係が第１焦点位置と第２焦点位置との平均位置に対して非対称になるように、焦点位置２１２～２１５に応じて照射光量２１６～２１９を異ならせるとよい。第１焦点位置は、フォトレジスト層２１０の表面にある焦点位置２１２のことであり、第２焦点位置は、基板１１４とフォトレジスト層２１０との界面にある焦点位置２１５のことである。また、焦点位置は焦点距離として表すことができるため、「焦点距離と照射光量との関係が第１焦点距離と第２焦点距離との平均距離に対して非対称になるように、焦点位置に応じて照射光量を異ならせる」と理解されてもよい。第１焦点距離は、投影光学系１１１の焦点がフォトレジスト層２１０の表面にあるときの焦点距離のことである。第２焦点距離は、投影光学系１１１の焦点が基板１１４とフォトレジスト層２１０との界面にあるときの焦点距離のことである。

【0033】

実施例１の多重焦点露光では、焦点位置がフォトレジスト層２１０の表面から離れるほど、即ち、焦点距離が狭くなるほど、照射光量を増加させている。つまり、フォトレジスト層２１０の上部における焦点位置２１２での照射光量２１６よりも、フォトレジスト層２１０の下部における焦点位置２１５での照射光量２１９の方が大きくなるように、照射光量２１６～２１９を段階的に大きくしている。これにより、フォトレジスト層２１０における下部の積算露光量と上部の積算露光量との差が低減されるため、現像後のフォトレジスト層２１０に形成される開口２１１の断面形状が急峻な角度になる（即ち、テーパ角が低減される）。つまり、現像後にフォトレジスト層２１０に形成される開口２１１の断面形状を精度よく制御することができる。

【0034】

ここで、実施例１では、焦点位置がフォトレジスト層２１０の表面から離れるほど、即ち、焦点距離が狭くなるほど、照射光量を増加させている例を示した。但し、それに限られるものではなく、開口２１１の目標断面形状によっては、焦点位置がフォトレジスト層２１０の表面から離れるほど、即ち、焦点距離が狭くなるほど、照射光量を減少させることもありうる。また、実施例１では、照射光量２１６～２１９を段階的に変更する例を示したが、焦点距離を連続的に変更しながら基板１１４上のフォトレジスト層を露光する多重焦点露光を行う場合には、焦点光量を連続的に変更してもよい。さらに、実施例１では、評価指標としてテーパ角を用いたが、それに限られるものではなく、サイドウォールアングルやＴ／Ｂなどの他の評価指標が用いられてもよい。

【0035】

［実施例２］
実施例２では、現像後のフォトレジスト層に形成される開口の断面形状における裾引き（フッティング）を制御する例について説明する。図３は、上記の露光装置１００により多重焦点露光を実行した現像後のフォトレジスト層の断面を示している。図３において、点線は、多重焦点露光における焦点位置を表しており、各焦点位置に付されている丸の大きさは、各焦点位置での照射光量の大きさを表している。また、図３（ａ）～（ｂ）における右図は、焦点位置（焦点距離）と照射光量との関係（プロファイル）を示している。なお、実施例２では、４つの焦点位置で露光を行う多重焦点露光の例を説明するが、焦点位置は４つに限られるものではなく、２つ以上であればよい。

【0036】

図３（ａ）は、従来の多重焦点露光を行った場合において現像後のフォトレジスト層３００に形成された開口３０１の断面形状を示している。従来の多重焦点露光では、複数（４つ）の焦点位置３０２～３０５で露光が行われ、複数の焦点位置３０２～３０５で照射光量３０６～３０９を一定（同一）としている。

【0037】

従来の多重焦点露光では、基板１１４上のフォトレジスト層３００に対し、４つの焦点位置３０２～３０５において同一の照射光量３０６～３０９でそれぞれ露光が行われる。この場合、基板１１４とフォトレジスト層３００との密着性や、基板１１４の光透過率によっては、フォトレジスト層３００の下部において裾引きＡが生じることがある。裾引きＡとは、フォトレジストの残存により、硬化後のフォトレジスト層３００に形成された開口３０１のボトム寸法が目標値よりも小さくなる現象のことである。

【0038】

図３（ｂ）は、本実施形態（実施例２）の多重焦点露光を行った場合において現像後のフォトレジスト層３１０に形成された開口３１１の断面形状を示している。実施例２の多重焦点露光では、上記の実施例１と同様に、複数（４つ）の焦点位置３１２～３１５で露光が行われ、評価指標が許容範囲に収まるように、焦点位置３１２～３１５に応じて照射光量３１６～３１９を異ならせている。この場合においても、上記の実施例１と同様に、焦点位置と照射光量との関係が第１焦点位置と第２焦点位置との平均位置に対して非対称になるように、焦点位置３１２～３１５に応じて照射光量３１６～３１９を異ならせるとよい。

【0039】

実施例２の多重焦点露光では、複数の焦点位置における照射光量を部分的に変更している。つまり、複数の焦点位置３１２～３１５の一部における照射光量を、他の部分における照射光量と異ならせている。裾引きＡを解消する場合、図３（ｂ）に示すように、焦点位置３１５での照射光量３１９を、他の焦点位置３１２～３１４での照射光量３１６～３１８よりも大きくしている。これにより、フォトレジスト層３１０の下部におけるフォトレジストの残存が低減されるため、現像後のフォトレジスト層３１０に形成される開口３１１の断面形状において裾引きが解消（低減）される。つまり、現像後にフォトレジスト層３１０に形成される開口３１１の断面形状を精度よく制御することができる。

【0040】

ここで、実施例２では、裾引きを解消するために、複数の焦点位置における照射光量を部分的に変更する例を示した。裾引きは、基板１１４とフォトレジスト層との界面で生じる開口の形状異常であるフッティングの一例である。フッティングの例には、例えば、基板１１４の光透過率が低く、基板１１４の近傍におけるフォトレジストが露光され過ぎてしまい、ボトム寸法が目標値よりも大きくなる場合もある。この場合には、焦点位置３１５での照射光量３１９を、他の焦点位置３１２～３１４での照射光量３１６～３１８よりも小さくするとよい。また、実施例２では、複数の照射位置で行われる照射光量を部分的に変更する例を示したが、焦点距離を連続的に変更しながら基板１１４上のフォトレジスト層を露光する多重焦点露光を行う場合には、焦点光量を一時的に変更してもよい。さらに、実施例２では、評価指標としてフッティング（裾引き）を用いたが、それに限られるものではなく、テーパ角やサイドウォールアングル、Ｔ／Ｂなどの他の評価指標が用いられてもよい。

【0041】

［実施例３］
実施例３では、現像後のフォトレジスト層に形成される開口の断面形状におけるトッピングを制御する例について説明する。図４は、上記の露光装置１００により露光を実行した現像後のフォトレジスト層の断面を示している。図４において、点線は、露光における焦点位置を表しており、各焦点位置に付されている丸の大きさは、各焦点位置での照射光量の大きさを表している。また、図４（ａ）～（ｂ）における右図は、焦点位置（焦点距離）と照射光量との関係（プロファイル）を示している。なお、実施例３では、２つの焦点位置で露光を行う多重焦点露光の例を説明するが、焦点位置は２つに限られるものではなく、３つ以上であってもよい。

【0042】

図４（ａ）は、従来の露光を行った場合において現像後のフォトレジスト層４００に形成された開口４０１の断面形状を示している。図４（ａ）では、従来の露光として、基板１１４とフォトレジスト層４００との境界にある１つの焦点位置４０２において照射光量４０６で露光を行う例を示している。従来の露光では、照射光量４０６が足りない場合などにおいてトッピングＢが生じることがある。トッピングＢとは、硬化後のフォトレジスト層の表面で生じる開口の形状異常のことであり、例えば、硬化後のフォトレジスト層４００に形成された開口４０１のトップ寸法が目標値よりも小さくなる現象のことである。

【0043】

図４（ｂ）は、本実施形態（実施例３）の多重焦点露光を行った場合において現像後のフォトレジスト層４１０に形成された開口４１１の断面形状を示している。実施例３の多重焦点露光では、上記の実施例１～２と同様に、複数（２つ）の焦点位置４１２～４１３で露光が行われ、評価指標が許容範囲に収まるように、焦点位置４１２～４１３に応じて照射光量４１６～４１７を異ならせている。この場合においても、上記の実施例１～２と同様に、焦点位置と照射光量との関係が第１焦点位置と第２焦点位置との平均位置に対して非対称になるように、焦点位置４１２～４１３に応じて照射光量４１６～４１７を異ならせるとよい。

【0044】

実施例３の多重焦点露光では、実施例１の多重焦点露光と同様に、焦点位置がフォトレジスト層２１０の表面から離れるほど、即ち、焦点距離が狭くなるほど、照射光量を増加させている。また、実施例３の多重焦点露光は、実施例２の多重焦点露光と同様に、複数の焦点位置における照射光量を部分的に変更していると考えることもできる。具体的には、実施例３の多重焦点露光では、フォトレジスト層４００の表面に焦点位置４１２があるときと、基板１１４とフォトレジスト層４００との界面に焦点位置４１３があるときとの各々で露光を行う。そして、焦点位置４１２での照射光量４１６を、焦点位置４１３での照射光量４１７を小さくしている。これにより、フォトレジスト層４１０の上部における積算露光量が増加するため、現像後のフォトレジスト層４１０に形成される開口４１１の断面形状においてトッピングＢが解消（低減）される。つまり、現像後にフォトレジスト層４１０に形成される開口４１１の断面形状を精度よく制御することができる。

【0045】

ここで、実施例３では、トッピングのうちトップ寸法が目標値よりも小さくなる現象を解消するために、焦点位置に応じて照射光量を異ならせる例を示した。トッピングの例には、例えば、トップ寸法が目標値よりも大きくなる場合もある。この場合においても、トップ寸法が目標値になるように焦点位置に応じて照射光量を異ならせるとよい。また、実施例３では、複数の照射位置で行われる照射光量を部分的に変更する例を示したが、焦点距離を連続的に変更しながら基板１１４上のフォトレジスト層を露光する多重焦点露光を行う場合には、焦点光量を一時的に変更してもよい。さらに、実施例３では、評価指標としてトッピングを用いたが、それに限られるものではなく、テーパ角やサイドウォールアングル、Ｔ／Ｂなどの他の評価指標が用いられてもよい。

【0046】

［多重焦点露光の制御例１］
次に、本実施形態における多重焦点露光（露光方法）の制御例１について説明する。図５は、本実施形態における多重焦点露光の制御例１を示すフローチャートである。制御例１では、複数の焦点距離の各々において基板１１４上のフォトレジスト層を逐次的に露光する多重焦点露光について説明する。図５のフローチャートは、主制御部１３０によって実行されうる。

【0047】

ステップＳ１１で、主制御部１３０は、ｎ個の焦点距離Ｆ（１）～Ｆ（ｎ）を決定する。「ｎ」は、２以上の自然数である。例えば、主制御部１３０は、基板１１４上に設けられうるフォトレジスト層を厚さ方向に分割することにより、ｎ個の焦点距離Ｆ（１）～Ｆ（ｎ）を決定することができる。焦点距離の数「ｎ」は、現像後のフォトレジスト層における開口の形成精度に応じて設定されうる。焦点距離の数「ｎ」および／または形成精度は、例えば、露光装置１００のユーザインタフェースを介してユーザにより設定されうる。なお、前述したように、焦点距離は、基板１１４上のフォトレジスト層における投影光学系１１１の焦点位置として理解されてもよい。

【0048】

ステップＳ１２で、主制御部１３０は、ｎ個の焦点距離Ｆ（１）～Ｆ（ｎ）の各々での照射光量Ｅ（１）～Ｅ（ｎ）を決定する。例えば、主制御部１３０は、焦点距離に対して照射光量を一定として多重焦点露光を行った場合にフォトレジスト層に形成されうる開口の断面形状を示す基準情報を取得する。そして、主制御部１３０は、当該基準情報に基づいて、評価指標を許容範囲に収めることができる焦点距離と照射光量との関係を決定する。具体的には、基準情報の断面形状と目標断面形状とを比較し、基準情報の断面形状よりも目標断面形状の方が小さい部分では照射光量を小さくし、基準情報の断面形状よりも目標断面形状の方が大きい部分では照射光量を大きくする。これにより、主制御部１３０は、当該関係に基づいて、各焦点位置Ｆ（１）～Ｆ（ｎ）での照射光量Ｅ（１）～Ｅ（ｎ）、即ち、焦点距離と照射光量との関係を決定することができる。ここで、基準情報は、図５のフローチャートを開始する前に、露光装置１００を用いた実験によって、或いは、主制御部１３０または外部装置を用いたシミュレーションによって取得されうる。

【0049】

ステップＳ１３で、主制御部１３０は、多重焦点露光における露光回数を示す「ｉ」を「１」に設定する（即ち、「ｉ＝１」に設定する）。次いで、ステップＳ１４で、主制御部１３０は、焦点距離Ｆ（ｉ）になるように基板１１４と投影光学系１１１の焦点とを相対的に駆動し、その状態で、基板１１４上のフォトレジスト層を照射光量Ｅ（ｉ）で露光する。当該露光の開始および終了は、駆動部１１７によりシャッタ１０３を駆動することによって制御されうる。また、焦点距離Ｆ（ｉ）の制御および照射光量Ｅ（ｉ）の制御は、前述したとおりであるため、ここでの説明を省略する。

【0050】

ステップＳ１５で、主制御部１３０は、多重焦点露光においてｎ回の露光が行われたか否かを判定する。多重焦点露光においてｎ回の露光が行われた場合には終了する。一方、多重焦点露光においてｎ回の露光が行われていない場合にはステップＳ１６に進み、主制御部１３０は、多重焦点露光における露光回数を示す「ｉ」に「１」を加算してからステップ１０４を実行する。

【0051】

［多重焦点露光の制御例２］
次に、本実施形態における多重焦点露光（露光方法）の制御例２について説明する。図６は、本実施形態における多重焦点露光の制御例２を示すフローチャートである。制御例２では、焦点距離を連続的に変更しながら基板１１４上のフォトレジスト層を露光する多重焦点露光について説明する。図６のフローチャートは、主制御部１３０によって実行されうる。

【0052】

ステップＳ２１で、主制御部１３０は、ｎ個の焦点距離Ｆ（１）～Ｆ（ｎ）を決定する。次いで、ステップＳ２２で、主制御部１３０は、ｎ個の焦点距離Ｆ（１）～Ｆ（ｎ）の各々での照射光量Ｅ（１）～Ｅ（ｎ）を決定する。これにより、評価指標を許容範囲に収めることができる焦点距離と照射光量との関係を決定することができる。なお、ステップＳ２１～Ｓ２２は、図５のフローチャートのステップＳ１１～Ｓ１２と同様であるため、ここでの説明を省略する。

【0053】

ステップＳ２３で、主制御部１３０は、時間ｔに対する焦点距離の変更速度Ｖ（ｔ）および光強度Ｉ（ｔ）を決定する。例えば、主制御部１３０は、焦点距離と照射光量との関係に基づいて、当該関係を実現するための焦点距離の変更速度Ｖ（ｔ）および光強度Ｉ（ｔ）を生成する。ここで、制御例２では、焦点距離の変更速度Ｖ（ｔ）および光強度Ｉ（ｔ）の双方を決定する例を示したが、それに限られず、焦点距離の変更速度Ｖ（ｔ）および光強度Ｉ（ｔ）の一方のみを決定してもよい。例えば、焦点距離の変更速度Ｖ（ｔ）を一定とする場合には光強度Ｉ（ｔ）のみを決定してもよいし、光強度Ｉ（ｔ）を一定とする場合には焦点距離の変更速度Ｖ（ｔ）のみを決定してもよい。

【0054】

ステップＳ２４で、主制御部１３０は、駆動部１２９により基板ステージ１１５を駆動することで、基板１１４を露光開始位置に配置する。次いで、ステップＳ２５で、主制御部１３０は、ステップＳ２３で決定した焦点距離の変更速度Ｖ（ｔ）および光強度Ｉ（ｔ）に基づいて、多重焦点露光を実行する。具体的には、主制御部１３０は、焦点距離の変更速度Ｖ（ｔ）に従って焦点距離を変更しながら、光強度Ｉ（ｔ）に従って、投影光学系１１１から射出される光の強度を変更する。この際、主制御部１３０は、フォーカス計測部１２２に基板１１４の表面高さをリアルタイムに計測させ、その計測結果に基づいて、基板ステージ１１５を駆動する駆動部１２９のフィードバック制御を行う。これにより、正確な速度で焦点距離を変更することができる。また、主制御部１３０は、光検出部１０８に光の強度をリアルタイムに検出させ、その検出結果に基づいて、光源部ＬＳから射出される光の強度のフィードバック制御を行う。光源部ＬＳから射出される光の強度を時間変化させる場合、光源部ＬＳの光源１０１としてレーザやＬＥＤが用いられるとよい。

【0055】

上述したように、本実施形態の露光装置１００は、多重焦点露光において、評価指標が許容範囲に収まるように照射光量を焦点距離に応じて異ならせる。これにより、現像後のフォトレジスト層に形成される開口の断面形状が目標断面形状になるように、多重焦点露光を精度よく制御することができる。

【0056】

＜物品の製造方法の実施形態＞
本発明の実施形態にかかる物品製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。本実施形態の物品製造方法は、上記の露光装置（露光方法）を用いて基板を露光する露光工程（基板上にパターンを形成する工程）と、露光工程で露光された基板を加工する加工工程と、加工工程で加工された基板から物品を製造する製造工程とを含む。加工工程は、露光工程で露光された基板を現像する工程を含んでもよい。更に、かかる物品製造方法は、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）を含む。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。

【0057】

＜その他の実施形態＞
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

【0058】

＜実施形態のまとめ＞
本明細書の開示は、少なくとも以下の露光方法、露光装置、および物品製造方法を含む。
（項目１）
投影光学系を有する露光装置において、基板と前記投影光学系の焦点との距離を複数の距離のそれぞれに変更して前記基板上のフォトレジスト層を露光する多重焦点露光を行う露光方法であって、
現像後の前記フォトレジスト層に形成される開口の断面形状を評価するための評価指標が許容範囲に収まるように、前記複数の距離のそれぞれにおいて前記フォトレジスト層に照射する光の光量を前記複数の距離のそれぞれに応じて異ならせる、ことを特徴とする露光方法。
（項目２）
前記投影光学系の焦点が前記フォトレジスト層の表面にあるときの前記距離を第１距離とし、前記投影光学系の焦点が前記フォトレジスト層と前記基板との界面にあるときの前記距離を第２距離とした場合、前記距離と前記光量との関係が前記第１距離と前記第２距離との平均距離に対して非対称になるように、前記複数の距離のそれぞれに応じて前記光量を異ならせる、ことを特徴とする項目１に記載の露光方法。
（項目３）
前記距離に対して前記光量を一定とした場合に得られる前記断面形状を示す情報に基づいて、前記評価指標を前記許容範囲に収めることができる前記距離と前記光量との関係を決定し、前記関係に基づいて前記光量を異ならせる、ことを特徴とする項目１又は２に記載の露光方法。
（項目４）
前記多重焦点露光において前記距離が狭くなるほど前記光量を増加または減少させる、ことを特徴とする項目１乃至３のいずれか１項目に記載の露光方法。
（項目５）
前記多重焦点露光において前記光量を部分的に変更する、ことを特徴とする項目１乃至３のいずれか１項目に記載の露光方法。
（項目６）
前記評価指標は、前記断面形状のテーパ角、前記開口の側面の角度、前記フォトレジスト層の表面における前記開口の幅、前記基板と前記フォトレジスト層との界面における前記開口の幅、および、前記表面と前記界面とでの前記開口の幅の比率のうち少なくとも１つを含む、ことを特徴とする項目１乃至５のいずれか１項目に記載の露光方法。
（項目７）
前記基板と前記投影光学系との相対的な駆動、前記基板に転写されるパターンを有する原版と前記投影光学系との相対的な駆動、および、前記投影光学系の光学素子の駆動のうち少なくとも１つによって前記距離が制御される、ことを特徴とする項目１乃至６のいずれか１項目に記載の露光方法。
（項目８）
前記投影光学系から射出される光の波長を変更することによって前記距離が制御される、ことを特徴とする項目１乃至７のいずれか１項目に記載の露光方法。
（項目９）
前記フォトレジスト層に照射する光の強度、前記フォトレジスト層に光を照射する時間、および、前記距離を変更する速度のうち少なくとも１つによって前記光量が制御される、ことを特徴とする項目１乃至８のいずれか１項目に記載の露光方法。
（項目１０）
前記多重焦点露光は、前記距離が互いに異なる複数の状態の各々において前記フォトレジスト層を露光する、ことを特徴とする項目１乃至９のいずれか１項目に記載の露光方法。
（項目１１）
前記多重焦点露光は、前記距離を変更しながら前記フォトレジスト層を露光する、ことを特徴とする項目１乃至９のいずれか１項目に記載の露光方法。
（項目１２）
項目１乃至１１のいずれか１項目に記載の露光方法を用いて基板を露光する露光工程と、
露光工程で露光された前記基板を加工する加工工程と、
前記加工工程で加工された前記基板から物品を製造する製造工程と、
を含むことを特徴とする物品製造方法。
（項目１３）
基板上のフォトレジスト層を露光する露光装置であって、
投影光学系と、
前記基板と前記投影光学系の焦点との間の距離を変更する変更部と、
前記変更部により前記距離を複数の距離のそれぞれに変更して前記基板上のフォトレジスト層を露光する多重焦点露光を制御する制御部と、
前記制御部は、現像後の前記フォトレジスト層に形成される開口の断面形状を評価するための評価指標が許容範囲に収まるように、前記複数の距離のそれぞれにおいて前記フォトレジスト層に照射する光の光量を前記複数の距離のそれぞれに応じて異ならせる、ことを特徴とする露光装置。

【0059】

発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。

【符号の説明】

【0060】

１００：露光装置、１０９：原版、１１０：原版ステージ、１１１：投影光学系、１１４：基板、１１５：基板ステージ、１３０：主制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】