特許 7390804 露光装置、露光方法、決定方法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】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-24

(45)【発行日】2023-12-04

(54)【発明の名称】露光装置、露光方法、決定方法および物品製造方法

(51)【国際特許分類】

   G03F 7/20 20060101AFI20231127BHJP

   G02B 19/00 20060101ALI20231127BHJP

【ＦＩ】

G03F7/20 501

G03F7/20 521

G02B19/00

【請求項の数】 19

(21)【出願番号】P 2019093918

(22)【出願日】2019-05-17

(65)【公開番号】P2020187333

(43)【公開日】2020-11-19

【審査請求日】2022-05-13

(73)【特許権者】

【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】八講 学

【審査官】植木 隆和

(56)【参考文献】

【文献】特開平０６－１２４８７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－０６４７９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－２４７７３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１１１３１１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／０２７

Ｇ０３Ｆ ７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

照明光学系と、前記照明光学系から提供される光によって基板に投影像を形成する投影光学系とを有する露光装置であって、
前記照明光学系に波長フィルタが設けられることにより、第１領域および第２領域を有する発光領域が前記照明光学系の瞳面に形成され、
前記投影像は、前記第１領域からの第１光によって形成される第１像と前記第２領域からの第２光によって形成される第２像とを含み、
デフォーカスによって生じる前記第１像における線幅の増減変化に対して、デフォーカスによって生じる前記第２像における線幅の増減変化が、異符号であり、
前記投影像の周期をＰ、前記投影光学系の開口数をＮＡ、前記第１光の波長をλ１としたときに、前記第１領域は、
λ１／（２ＮＡ・Ｐ）で定める半径を有する領域を含む、
ことを特徴とする露光装置。

【請求項2】

前記第１光および前記第２光の少なくとも一方は、半値全幅が１０ｎｍ以上である広帯域光である、
ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。

【請求項3】

前記第１光および前記第２光の両方が広帯域光である、
ことを特徴とする請求項２に記載の露光装置。

【請求項4】

前記第２光の波長域は、前記第１光の波長域の最長波長より長い波長を含む、
ことを特徴とする請求項３に記載の露光装置。

【請求項5】

前記広帯域光は、水銀ランプが発生する複数の輝線を含む帯域を有する、
ことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の露光装置。

【請求項6】

デフォーカスによって生じる、第１像と第２像との合成で得られる像の線幅の増減変化が低減される、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の露光装置。

【請求項7】

前記第１領域は、前記第２領域よりも内側の領域を含む、
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の露光装置。

【請求項8】

前記第１領域および前記第２領域は、４回回転対称の形状である、
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の露光装置。

【請求項9】

前記第１領域および前記第２領域が輪帯形状を有する、
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の露光装置。

【請求項10】

前記第１光の波長と前記第２光の波長とが互いに異なる、
ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の露光装置。

【請求項11】

前記第１領域および前記第２領域が輪帯形状を有し、
前記第１領域は前記第２領域よりも内側のσを有し、前記第２領域は前記第１領域よりも外側のσを有し、
前記第２光の波長域である第２波長域が前記第１光の波長域である第１波長域より長波長側であり、
前記第１領域における前記第１波長域の光の強度（Ｉ１＿λ１）に対する前記第２波長域の光の強度（Ｉ１＿λ２）の比（（Ｉ１＿λ２）／（Ｉ１＿λ１））をＲ１とし、
前記第２領域における前記第１波長域の光の強度（Ｉ２＿λ１）に対する前記第２波長域の光の強度（Ｉ２＿λ２）の比（（Ｉ２＿λ２）／（Ｉ２＿λ１））をＲ２としたときに、
Ｒ１がＲ２より小さい、
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の露光装置。

【請求項12】

前記第１領域および前記第２領域が輪帯形状を有し、
前記第１領域は前記第２領域よりも内側のσを有し、前記第２領域は前記第１領域よりも外側のσを有し、
前記第２光の波長域である第２波長域が前記第１光の波長域である第１波長域より長波長側であり、
前記第１領域における前記第１波長域の光の強度（Ｉ１＿λ１）に対する前記第２波長域の光の強度（Ｉ１＿λ２）の比（（Ｉ１＿λ１）／（Ｉ１＿λ２））をＲ１とし、
前記第２領域における前記第１波長域の光の強度（Ｉ２＿λ１）に対する前記第２波長域の光の強度（Ｉ２＿λ２）の比（（Ｉ２＿λ１）／（Ｉ２＿λ２））をＲ２としたときに、
Ｒ１がＲ２より大きい、
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の露光装置。

【請求項13】

前記第１領域および前記第２領域が輪帯形状を有し、
前記第１領域は前記第２領域よりも内側のσを有し、前記第２領域は前記第１領域よりも外側のσを有し、
前記第２光の波長域である第２波長域が前記第１光の波長域である第１波長域より長波長側であり、
前記第１領域における前記第１波長域の光の強度（Ｉ１＿λ１）に対する前記第２波長域の光の強度（Ｉ１＿λ２）の比（（Ｉ１＿λ２）／（Ｉ１＿λ１））をＲ１とし、
前記第２領域における前記第１波長域の光の強度（Ｉ２＿λ１）に対する前記第２波長域の光の強度（Ｉ２＿λ２）の比（（Ｉ２＿λ２）／（Ｉ２＿λ１））をＲ２としたときに、
Ｒ１がＲ２より大きい、
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の露光装置。

【請求項14】

前記照明光学系は、３５０ｎｍ以下の波長の光を発生する光源を含む、
ことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の露光装置。

【請求項15】

前記第１領域および前記第２領域が互いに排他的な領域である、
ことを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の露光装置。

【請求項16】

光源からの光をマスクに照明する照明光学系と、
前記マスクのパターンの像を基板に投影する投影光学系と、を有し、
前記照明光学系の瞳面には、輪帯の第１強度分布と、前記第１強度分布より外側に形成される輪帯の第２強度分布が形成され、
前記第１強度分布を形成する光の波長域における最短波長は、前記第２強度分布を形成する光の波長域における最短波長よりも短いことを特徴とする露光装置。

【請求項17】

照明光学系と、前記照明光学系から提供される光によって基板に投影像を形成する投影光学系とを有する露光装置による露光方法であって、
前記照明光学系に波長フィルタが設けられることにより、第１領域および第２領域を有する発光領域が前記照明光学系の瞳面に形成され、
前記投影像は、前記第１領域からの第１光によって形成される第１像と前記第２領域からの第２光によって形成される第２像とを含み、
前記露光方法は、デフォーカスによって生じる前記第１像における線幅の増減変化に対して、デフォーカスによって生じる前記第２像における線幅の増減変化が、異符号となるように、前記発光領域を形成しながら、前記基板を露光する工程を含み、
前記投影像の周期をＰ、前記投影光学系の開口数をＮＡ、前記第１光の波長をλ１としたときに、前記第１領域は、
λ１／（２ＮＡ・Ｐ）で定める半径を有する領域を含む、
ことを特徴とする露光方法。

【請求項18】

照明光学系と、前記照明光学系から提供される光によって基板に投影像を形成する投影光学系とを有する露光装置による露光条件を決定する決定方法であって、
前記照明光学系に波長フィルタが設けられることにより、第１領域および第２領域を有する発光領域が前記照明光学系の瞳面に形成され、
前記投影像は、前記第１領域からの第１光によって形成される第１像と前記第２領域からの第２光によって形成される第２像とを含み、
前記決定方法は、デフォーカスによって生じる前記第１像における線幅の増減変化に対して、デフォーカスによって生じる前記第２像における線幅の増減変化が、異符号となるように、前記発光領域を形成しながら、前記基板を露光する工程を含み、
前記投影像の周期をＰ、前記投影光学系の開口数をＮＡ、前記第１光の波長をλ１としたときに、前記第１領域は、
λ１／（２ＮＡ・Ｐ）で定める半径を有する領域を含む、
ことを特徴とする決定方法。

【請求項19】

請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
露光された前記基板を現像する工程と、
現像された前記基板から物品を製造する工程と、を有する、
ことを特徴とする物品製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、露光装置、露光方法、決定方法および物品製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

露光装置は、原版（マスク）のパターンを基板に投影することによって基板を露光しうる。１つの露光装置は、照明光学系によって原版を照明しながら、投影光学系によって原版のパターンを基板に投影する。照明光学系は、光源からの光でオプティカルインテグレータを照明し、照明光学系の瞳面に相当するオプティカルインテグレータの射出面に２次光源を生成する。２次光源は、所定の形状および所定の大きさを有する発光領域で形成される。２次光源を構成する発光領域は、原版の各点を照明する光の角度分布に対応する。他の露光装置として、原版（マスク）を使用しないマスクレス露光装置もある。

【0003】

微細なパターンを転写する性能を向上させる技術として、超解像技術（ＲＥＴ：Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ）が存在する。ＲＥＴの１つとして、原版の各点を照明する光の角度分布を最適化する変形照明が知られている。特許文献１には、変形照明露光法における焦点深度のパターン依存性を低減する方法が開示されている。この方法では、露光プロセス中に露光を中断して変形照明用のアパーチャ（絞り）を光軸に対して回転させることで、焦点深度のパターン依存性が低減される。特許文献２には、複数の方向のパターン間の線幅差（パターンの方向差による線幅不均一性）を小さくする方法が開示されている。この方法では、像コントラストが相対的に低い方向のパターンの結像に寄与する発光領域の波長を短波長側へシフトさせる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開平１０―１２５２４号公報

【文献】特開２０１８－５４９９２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載された技術は、ＲＥＴの１つである変形照明を用いた際の焦点深度のパターン依存性を低減させる効果がある。しかしながら、特許文献１に記載された技術は、焦点深度そのものを向上させるために、絞り形状と波長域を最適化するものではない。このため、特許文献１に記載された技術では、微細なパターンに対する焦点深度を十分に向上させる効果を得ることができない。特許文献２に記載された技術は、ブロードバンド照明光を用いた場合におけるパターンの方向差による線幅不均一性を解決する技術であり、微細なパターンに対する焦点深度を向上させる技術、即ち、ＲＥＴではない。

【0006】

本発明は、基板に投影像を形成する際の焦点深度を向上させ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】

【0007】

本発明の１つの側面は、照明光学系と、前記照明光学系から提供される光によって基板に投影像を形成する投影光学系とを有する露光装置に係り、前記照明光学系に波長フィルタが設けられることにより、第１領域および第２領域を有する発光領域が前記照明光学系の瞳面に形成され、前記投影像は、前記第１領域からの第１光によって形成される第１像と前記第２領域からの第２光によって形成される第２像とを含み、デフォーカスによって生じる前記第１像における線幅の増減変化に対して、デフォーカスによって生じる前記第２像における線幅の増減変化が、異符号であり、前記投影像の周期をＰ、前記投影光学系の開口数をＮＡ、前記第１光の波長をλ１としたときに、前記第１領域は、λ１／（２ＮＡ・Ｐ）で定める半径を有する領域を含む。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、基板に投影像を形成する際の焦点深度を向上させるために有利な技術が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】一実施形態の露光装置の構成を示す図。

【図2】一実施形態の照明光学系の構成を示す図。

【図3】デフォーカスによって生じる線幅の変化を例示する図。

【図4】デフォーカスによって生じる線幅の変化を例示する図。

【図5】実施例１を示す図。

【図6】実施例２を示す図。

【図7】式（３）の条件を説明するための図。

【図8】実施例３を示す図。

【図9】実施例４を示す図。

【図10】実施例５を示す図。

【図11】実施例６を示す図。

【図12】他の実施形態を示す図。

【図13】一実施形態の露光方法、および、露光方法の決定方法を示す図。

【図14】一実施形態の露光方法、および、露光方法の決定方法を示す図。

【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。尚、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】

図１には、本発明の一実施形態の露光装置１００の構成が示されている。露光装置１００は、複数の波長域を含む光（照明光）で原版９を照明し、基板１２に原版９のパターンを転写しうる。露光装置１００は、フラットパネルディスプレイ、半導体素子、ＭＥＭＳ等の製造、特に、フラットパネルディスプレイの製造に好適である。露光装置１００は、照明光学系１０と、照明光学系１０から提供される光によって基板１２に投影像を形成する投影光学系１１とを備えうる。露光装置１００は、原版（マスク）９を駆動あるいは位置決めする原版ステージ機構１３、および、基板１２を駆動あるいは位置決めする基板ステージ機構３８を更に備えうる。照明光学系１０は、光源を有し、該光源からの光で原版９を照明しうる。原版９は、投影光学系１１の物体面に配置され、基板１２は、投影光学系１１の像面に配置されうる。

【0012】

投影光学系１１は、例えば、反射光学系で構成され、反射光学系は、例えば、ミラー３２、３４及び３６を含むことができ、原版９からの光をミラー３２、３４、３６、３４、３２で順に反射し、原版９の投影像を基板１２に形成しうる。投影光学系１１が反射光学系で構成される場合、光源からの光の色収差が屈折光学系よりも小さい。このような構成は、複数の波長域を含む広帯域光（ブロードバンド照明光）を用いる場合に好適である。基板ステージ機構３８は、基板１２を保持するステージと、ステージを駆動する駆動機構とを含みうる。

【0013】

露光装置１００は、照明光学系１０、投影光学系１１および基板ステージ機構３８等を制御する制御部ＣＮＴを備えうる。制御部ＣＮＴは、例えば、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙの略。）などのＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅの略。）、又は、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔの略。）、又は、プログラムが組み込まれた汎用又は専用のコンピュータ、又は、これらの全部または一部の組み合わせによって構成されうる。

【0014】

図２には、照明光学系１０の構成例が記載されている。照明光学系１０は、例えば、光源１と、集光ミラー２と、コンデンサレンズ５と、フライアイレンズ７と、コンデンサレンズ８と、開口絞り６１とを含みうる。図２に示されていないが、コンデンサレンズ５と原版９との間の光路には、原版９を照明する光の断面が所定の形状および所定の大きさとなるように、光源１からの光を整形する光学系が配置されうる。光源１は、例えば、水銀ランプであり、波長が２７０ｎｍから３９０ｎｍの広帯域光を射出しうる。光源１は、集光ミラー２の第１焦点３の付近に発光部を有し、集光ミラー２は、光源１から射出された光を第２焦点４に集光しうる。

【0015】

コンデンサレンズ５は、第１焦点４に集光された光を平行光に変換しうる。コンデンサレンズ５で変換された光は、フライアイレンズ７の入射面７ａに入射しうる。フライアイレンズ７は、複数の光学素子、具体的には、複数の微小なレンズで構成されたオプティカルインテグレータである。フライアイレンズ７は、入射面７ａに入射した光から２次光源を射出面７ｂ（光射出面）に形成する。フライアイレンズ７から射出された光は、複数のコンデンサレンズ８を介して、原版９を重畳的に照明しうる。原版９は、原版ステージ機構１３の原版ステージによって保持されうる。基板ステージ機構３８の基板ステージには、計測部（不図示）が配置されうる。該計測部は、フライアイレンズ７の射出面７ｂに形成される２次光源の形状や光強度を計測可能なイメージセンサ、例えば、ＣＣＤセンサを含みうる。

【0016】

超解像技術（ＲＥＴ）の１つである輪帯照明（輪帯形状の分布）や四重極照明などの変形照明（斜入射照明）は、投影光学系１１の焦点深度、および、投影光学系１１によって形成される投影像のコントラストの向上に有効である。輪帯照明は、輪帯形状の発光領域（有効光源分布）の内側の半径である内σと外側の半径である外σで規定される。所定の発光領域（強度分布）を有する変形照明は、例えば、照明光学系１０の瞳面に相当するフライアイレンズ７（オプティカルインテグレータ）の射出面７ｂに配置された開口絞り６１によって実現可能である。

【0017】

従来の変形照明では、結像性能が向上するように、発光領域の照明角度σが最適化される。ここで、照明角度σは、瞳座標で表した場合、原点からの距離（半径）に相当する。例えば、輪帯照明に対しては、前述した内σと外σが最適化される。一方、本実施形態では、第１領域Ｉ１および第２領域Ｉ２を含む複数の領域で構成される発光領域（有効光源分布）が照明光学系１０の瞳面に形成される。第１領域および第２領域は、互いに排他的な領域でありうるが、互いに排他的な領域ではなくてもよい。また、本実施形態では、基板１２に形成される投影像は、第１領域Ｉ１からの第１波長域の第１光によって基板１２に形成される第１像と第２領域Ｉ２からの第２波長域の第２光によって基板１２に形成される第２像とを含む複数の光強度分布から合成される。また、本実施形態では、デフォーカスによって生じる第１像における線幅の変化がデフォーカスによって生じる第２像における線幅の変化によって低減され、好ましくは相殺される。デフォーカスは、基板１２の高さの変化、あるいは基板に塗布されたレジストの高さの変化によって生じうる。

【0018】

変形照明は、半導体素子を製造するための露光装置において発達してきた技術である。半導体素子を製造するための露光装置では、光源から射出される光のスペクトルが狭い（半値全幅が１０ｎｍ未満）ため、該光の波長λは単一の値として扱われる。一方、フラットパネルディスプレイを製造するための露光装置では、光源から射出される光のスペクトルが広い広帯域照明（半値全幅が１０ｎｍ以上）が用いられうる。例えば、水銀ランプのｉ線を用いる場合には、半値全幅は約６ｎｍとなる。更に、水銀ランプが発生する複数の輝線（ｇ、ｈ、ｉ線）を用いる場合には、波長幅は８０ｎｍ以上となる。フラットパネルディスプレイを製造するための露光装置であっても、従来は、半導体素子を製造するための露光装置と同様に、変形照明の発光領域は、単一波長λ（例えば、強度が最も大きな波長や強度の重み付けをした重心波長）を有するものとして扱われてきた。広帯域（ブロードバンド）という表現は、ＫｒＦレーザー光またはＡｒＦレーザー光等のように半値全幅が小さい狭帯域（ナローバンド）という表現と区別する意味で用いられる。具体的には、本明細書において、広帯域光という表現は、半値全幅が１０ｎｍ以上である光を意味する。ここで、半値全幅は、ｆｕｌｌ ｗｉｄｔｈ ａｔ ｈａｌｆ ｍａｘｉｍｕｍ：ＦＷＨＭと呼ばれる量であり、スペクトルの波長幅に相当する。また、広帯域光という表現は、複数の輝線を含む帯域を有する光を意味しうる。

【0019】

本実施形態では、変形照明における発光領域の照明角度σに加えて、照明波長λも最適化されうる。照明波長λを最適化することによって、焦点深度を増大する効果が得られる。照明角度σおよび照明波長λの最適化において、照明領域を２つ以上の領域に分割し、各々の領域からの光によって形成される像のデフォーカスによって当該像における線幅（ＣＤ）の変化を考慮する発想は、従来はなかったものである。本実施形態は、特に広帯域（ブロードバンド）照明光に対するＲＥＴ技術として、新規かつ有用である。

【0020】

照明波長λと解像力（Ｒ）との関係を示す式、および、照明波長λと焦点深度（ＤＯＦ）との関係を示す式として、式（１）、式（２）に示されるレイリーの式が知られている。ここで、ＮＡは投影光学系の開口数であり、ｋ_１とｋ_２はプロセス定数である。レイリーの式では、式（１）に示されるように短波長化に伴って解像力（Ｒ）が向上する。一方で、式（２）に示されるように短波長化に伴って焦点深度（ＤＯＦ）は悪化する。このように解像力と焦点深度とはトレードオフの関係にあり、解像力と焦点深度の両方を向上することは難しいことが知られている。解像力と焦点深度との両方を向上する技術としてＲＥＴの１つである変形照明が知られている。

【0021】

Ｒ＝Ｋ_１・λ／ＮＡ ・・・式（１）
ＤＯＦ＝Ｋ_２・λ／ＮＡ^２ ・・・式（２）
以下、いくつかの実施例を説明する。

【実施例1】

【0022】

図３は、変形照明（輪帯照明）において、発光領域の波長λを横軸とし、内σを縦軸として、基板に形成される像（像強度）のデフォーカス（１５μｍ）によって生じる線幅の変化を示したものである。波長λは２７０ｎｍから３９０ｎｍ、照明角度は内σを０．００から０．９０まで変化させた。このとき、外σは内σ＋０．０５であり、０．０５から０．９５まで変化する。これらの照明条件は、輪帯幅が０．０５の非常に細い照明に対応する。投影光学系の開口数ＮＡは０．１２、露光パターンは線幅が１μｍの７本ラインアンドスペースパターンである。デフォーカスによって生じる線幅変化は中央ライン（７本のラインのなかの中央のライン）に対するものである。像強度は投影光学系の収差（色収差）を考慮して算出されてもよい。

【0023】

ハッチングで示された領域とクロスハッチングで示された領域は、デフォーカスによって線幅が大きくなる照明条件である。縦線で示された領域と灰色で示された領域は、デフォーカスによって線幅が小さくなる照明条件である。より詳細には、ハッチングで示された領域は、線幅の変化が６０ｎｍより大きい照明条件であり、クロスハッチングで示された領域は、線幅の変化が０より大きく６０ｎｍ以下である照明条件である。白で示された領域は、デフォーカスによって線幅が変化しない照明条件である。縦線で示された領域は、線幅の増減変化が０より小さく－６０ｎｍ以上である照明条件である。灰色で示された領域は、線幅の増減変化が－６０ｎｍより小さい照明条件である。線幅の増減変化が＋（正）であることは、デフォーカスによって線幅が大きくなることを意味し、線幅の増減変化が－（負）であることは、デフォーカスによって線幅が小さくなることを意味する。線幅の増減変化が正であることと線幅の増減変化が負であることとは、線幅の増減変化の方向が反対であると表現することができる。あるいは、線幅の増減変化が正であることと線幅の増減変化が負であることとは、線幅の増減変化が互いに異符号であると表現することができる。以下では、「線幅の増減変化」を「線幅の変化」と記載する。

【0024】

図３は、発光領域の照明波長λと照明角度σを変化させることで、デフォーカス（１５μｍ）によって生じる線幅の変化の量と、該線幅の変化の方向あるいは符号（正負）が変わることを示している。発光領域の波長範囲と照明角度範囲を制御することで、デフォーカスによって生じる線幅の変化を制御することができる。輪帯幅が０．０５よりも太い輪帯照明、例えば内σ０．５５かつ外σ０．７５の輪帯照明の性能は、図３において縦軸が０．５５、０．６０、０．６５、０．７０の像性能の和から推定可能である。その理由は、異なる照明領域が基板に形成する像が互いにインコヒーレントであり、そのため、弱め合いの干渉を考慮せずに細い輪帯照明で形成される像強度の和で太い輪帯照明で形成される像強度を計算できるからである。異なる波長の像強度も互いにインコヒーレントであるので、狭い波長域の像強度の和で広い波長域の像強度を計算できる。輪帯幅および波長幅は、スループットの向上のために高い照度を得るために、なるべく広く設定することが望ましい。

【0025】

例えば、図３において、実線で示された第１発光領域Ｉ１（波長２７０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下の広帯域光、内σ０．５５かつ外σ０．７５）は、線幅の変化が正である領域の方が、線幅の変化が負である領域より大きい。一方で、第２発光領域Ｉ２（波長２７０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下の広帯域光、内σ０．７５かつ外σ０．８５）は、線幅の変化が正である領域が無く、線幅の変化が負である領域のみである。このため、図４に示されるように、第１発光領域Ｉ１からの光（第１光）によって形成される像強度分布（第１像）は、デフォーカスによって正の線幅変化（＋４７ｎｍ）を示す。また、第２発光領域Ｉ２からの光（第２光）によって形成される像強度分布（第２像）は、デフォーカスによって負の線幅変化（－５４ｎｍ）を示す。第１発光領域Ｉ１、第２発光領域Ｉ２の各々からの第１光、第２光によって形成される像強度分布（第１像、第２像）のデフォーカスによって生じる線幅変化は、互いに異符号である。換言すると、デフォーカスによって第１像における線幅が大きくなるときに、デフォーカスによって第２像における線幅が小さくなりうる。

【0026】

よって、第１発光領域Ｉ１と第２発光領域Ｉ２の両方で照明した場合は、デフォーカスによって生じる第１像における線幅の変化がデフォーカスによって生じる第２像における線幅の変化によって低減され、＋９ｎｍと小さくなる。これは、基板に形成される投影像を第１像および第２像から合成することによって、デフォーカスによって生じる線幅の変化を小さくすることができること、換言すると、焦点深度を増大させることができることを意味する。

【0027】

実施例１では、第１発光領域Ｉ１と第２発光領域Ｉ２の両方を広帯域光としたが、これらのうちの一方が狭帯域光（例えば波長２９０ｎｍ）の場合にもデフォーカスによって生じる線幅変化の少なくとも一部が相殺されることが図３から分かる。したがって、第１発光領域Ｉ１と第２発光領域Ｉ２の少なくとも一方を広帯域光で形成すればよいことが分かる。

【0028】

以上のように、瞳面の発光領域を第１領域Ｉ１と第２領域Ｉ２とに分割して、第１領域Ｉ１、第２領域Ｉ２によって形成される像強度を用いて、第１領域Ｉ１、第２領域Ｉ２の両方が発光した場合に形成される投影像の像強度を考えることができる。このような考え方が可能なのは、前述したように、互いに異なる波長域の光が形成する像どうしが互いにインコヒーレントであり、また、互いに異なる発光領域σからの光が形成する像どうしが互いにインコヒーレントであることによる。

【0029】

デフォーカスによって生じる線幅の変化が互いに異符号となるように発光領域を分割する方法としては、複数の方法がありうる。このような場合には、デフォーカスによって生じる線幅の変化以外の指標を用いて、デフォーカスによって生じる線幅の変化が互いに異符号となる複数の方法の中から１つの方法を選択することができる。デフォーカスによって生じる線幅の変化以外の指標としては、例えば、コントラスト、照度、ＭＥＥＦ（Ｍａｓｋ Ｅｒｒｏｒ Ｅｎｈａｕｎｃｅｍｅｎｔ Ｆａｃｔｏｒ）等がある。

【0030】

図５には、比較例と実施例１との比較が示されている。端ライン幅とは、複数（この例では７本）のラインのうち端に配置されたラインの幅である。端ライン幅以外の指標は全て、中央に配置されたラインについてのものである。比較例は、波長が２７０～３９０ｎｍの広帯域光、内σ０．５５かつ外σ０．８５の輪帯照明とした。比較例では、発光領域を２つの領域に分割することは考慮されておらず、当然に、分割された２つの領域からの各々の光で形成される２つの像のデフォーカスによる線幅の変化を互いに異符号にすることも考慮されていない。

【0031】

実施例１は、波長が２７０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下の広帯域光、内σ０．５５かつ外σ０．８５の輪帯照明を使用した。実施例１の照明は、図４に示した第１領域Ｉ１と第２領域Ｉ２の両方からの光で投影像を形成する照明に相当する。前述したように、第１領域Ｉ１と第２領域Ｉ２とは、デフォーカスによって生じる線幅の変化が互いに異符号になるように設定されている。比較例と比べると、像コントラストは０．５２から０．５９に向上した。これは、波長が短波長化された効果である。焦点深度（ＤＯＦ）は、波長が短波長化されているのにも拘わらず、３０．９μｍから３２．２μｍに増大した。比較例と実施例１とは内σも外σも互いに等しいため、変形照明の効果としては比較例と実施例１とで等しい。このため、実施例１のＤＯＦが比較例に比べて増大したのは、輪帯照明の斜入射照明の効果ではなく、波長を変化させた効果である。

【0032】

実施例１では、比較例に対して波長が短波長化されているのにも拘わらず焦点深度（ＤＯＦ）が増大したことになる。これは、式（１）に示されたレイリーの式では予測できない効果である。この効果は、前述したように、第１領域Ｉ１と第２領域Ｉ２の両方からの光で投影像を形成したことで、デフォーカスによって生じる線幅の変化の少なくとも一部が相殺され、焦点深度が拡大したことによる。７本のラインアンドスペースパターンの端に配置されたラインのベストフォーカスにおける線幅は７４５ｎｍから７９９ｎｍに向上した。ラインパターンの側壁角度は６９．４度から７２．６度に向上した。前述したように焦点深度）と解像力とはトレードオフの関係にあり、比較例では焦点深度と解像力の両方を向上することは難しい。実施例１では、解像力の指標として像コントラスト、側壁角度を用いた場合、焦点深度と解像力の両方を向上する効果が得られた。

【実施例2】

【0033】

図６を参照して、第２実施例における変形照明について説明する。図６は、３種の変形照明におけるデフォーカスによって生じるレジスト像の線幅（ＣＤ）の変化を示している。投影光学系の開口数ＮＡは０．１０、露光パターンは線幅が１．５μｍの７本のラインアンドスペースパターンとした。周期Ｐは３．０μｍとした。デフォーカスによって生じる線幅の変化は、中央ラインについてのものである。比較例１の照明は、波長λが３３５～３９５ｎｍであり、内σ０．５５かつ外σ０．７０の輪帯照明である。

【0034】

比較例１では、デフォーカスによって生じる線幅の変化は正の値であり、デフォーカスによって線幅が太くなる。比較例２の照明は、波長λが３３５～４７５ｎｍであり、内σ０．７０かつ外σ０．９０の輪帯照明である。デフォーカスによって生じる線幅の変化は負の値であり、デフォーカスによって線幅が細くなる。実施例２の照明は、比較例１の照明を第１領域、比較例２の照明を第２領域として両方を発光させたものに相当する。実施例２の照明は、第１領域と第２領域の各々からの光によって形成されるレジスト像のデフォーカスによる線幅の変化が互いに異符号であるため、デフォーカスによって生じる線幅の変化が小さくなり焦点深度が増大した。実施例２のように、第１領域と第２領域とで互いに異なる波長（波長帯域）を用いることができる。

【0035】

また、第１領域を内σ０．５５かつ外σ０．８０とし、第２領域を内σ０．８０かつ外σ０．９０とした場合も、第１領域と第２領域の各々からの光によって形成されるレジスト像のデフォーカスによって生じる線幅の変化が互いに異符号となる。この場合、第１領域（内σ０．５５かつ外σ０．８０）には、波長域３３５～３９５ｎｍの領域と、３３５～４７５ｎｍの領域が含まれる。このように、分割された１つの領域（例えば、第１領域）の中に互いに異なる波長域が含まれてもよい。

【0036】

第２実施例のように、波長域が互いに異なる照明光を用いる場合には、瞳半径σと波長λ、パターンの周期Ｐ、投影光学系の開口数ＮＡに対して、
σ＝λ／（２ＮＡ・Ｐ） ・・・式（３）
を満たす照明光を含むようにするのが望ましい。

【0038】

式（３）は、デフォーカスによるコントラスト低下を抑制する条件式である。式（３）の条件から乖離した波長域については、波長フィルタを用いて遮光することが望ましい。例えば、第２実施例では、内σ０．５５かつ外σ０．７０において、式（３）の条件から
乖離した波長域λ＝３９６～４７５ｎｍの波長を遮断または減光する。波長域λが３９６～４７５ｎｍの波長を完全に遮断しなくとも、内σ０．７０かつ外σ０．９０における照明強度に比べて小さな照明強度にすれば、デフォーカスによるコントラスト低下を抑制する効果が得られる。つまり、式（３）の条件から乖離した波長域の照明強度を小さくしてもよい。

【0039】

式（３）の条件は、波長λで周期Ｐのパターンを照明した場合の回折光分布において、回折強度が大きな角度に対応する照明角度に相当する。つまり、露光パターンの回折光分布において回折強度が大きな角度に対応する照明角度を含む変形照明を使用することが望ましい。

【0040】

式（３）の条件から乖離した波長域の照明強度を小さくする方法として、例えば以下に示す３つの照明方法が考えられる。

【0041】

第１の照明方法は、光源からの広帯域光に対して、輪帯照明の半径が小さい内側の領域の長波長領域を波長フィルタで遮断または減光する方法である。これは、第２実施例に相当し、光源からの広帯域光（波長３３５～４７５ｎｍ）に対して、内σ０．５５かつ外σ０．７０の輪帯照明における半径が小さい内側の領域において、波長３９６～４７５ｎｍが波長フィルタで遮断または減光されうる。この方法は、ラインアンドスペースパターンの結像性能を向上する効果がある。

【0042】

第１の照明方法は、次のように表現されうる。第１領域Ｉ１および第２領域Ｉ２は、輪帯形状を有する。第１領域Ｉ１は第２領域Ｉ２よりも内側のσを有し、第２領域Ｉ２は第１領域Ｉ１よりも外側のσを有する。第１領域Ｉ１からの第１光は第１波長域λ１であり、第２領域Ｉ２からの第２光は第２波長域λ２であり、第２波長域λ２は第１波長域λ１より長波長側である。ここで、第１領域Ｉ１における第１波長域λ１の光の強度（Ｉ１＿λ１）に対する第２波長域λ２の光の強度（Ｉ１＿λ２）の比（（Ｉ１＿λ２）／（Ｉ１＿λ１））をＲ１とする。また、第２領域Ｉ２における第１波長域λ１の光の強度（Ｉ２＿λ１）に対する第２波長域λ２の光の強度（Ｉ２＿λ２）の比（（Ｉ２＿λ２）／（Ｉ２＿λ１））をＲ２とする。このとき、第１の照明方法では、Ｒ１がＲ２より小さい。

【0043】

第２の照明方法では、光源からの広帯域光に対して、輪帯照明の半径が大きい外側の領域の短波長領域を波長フィルタで遮断または減光する方法である。この方法も、ライン＆スペースパターンの結像性能を向上する効果がある。第２の照明方法は、次のように表現されうる。第１領域Ｉ１および第２領域Ｉ２は、輪帯形状を有する。第１領域Ｉ１は第２領域Ｉ２よりも内側のσを有し、第２領域Ｉ２は第１領域Ｉ１よりも外側のσを有する。第１領域Ｉ１からの第１光は第１波長域λ１であり、第２領域Ｉ２からの第２光は第２波長域λ２であり、第２波長域λ２は第１波長域λ１より長波長側である。ここで、第１領域Ｉ１における第１波長域λ１の光の強度（Ｉ１＿λ２）に対する第２波長域λ２の光の強度（Ｉ１＿λ１）の比（（Ｉ１＿λ１）／（Ｉ１＿λ２））をＲ１とする。また、第２領域Ｉ２における第１波長域λ１の光の強度（Ｉ２＿λ２）に対する第２波長域λ２の光の強度（Ｉ２＿λ１）の比（（Ｉ２＿λ１）／（Ｉ２＿λ２））をＲ２とする。このとき、第２の照明方法では、Ｒ１がＲ２より小さい。第２の照明方法は、分子がλ２ではなくλ１である点が第１の照明方法とは異なる。

【0044】

第３の照明方法は、光源からの広帯域光に対して、輪帯照明の半径が大きい外側の領域の長波長領域を波長フィルタで遮断または減光する方法である。この方法は、ホールパターンの結像性能を向上する効果がある。第３の照明方法は、次のように表現されうる。第１領域Ｉ１および第２領域Ｉ２は、輪帯形状を有する。第１領域Ｉ１は第２領域Ｉ２よりも内側のσを有し、第２領域Ｉ２は第１領域Ｉ１よりも外側のσを有する。第１領域Ｉ１からの第１光は第１波長域λ１であり、第２領域Ｉ２からの第２光は第２波長域λ２であり、第２波長域λ２は第１波長域λ１より長波長側である。ここで、第１領域Ｉ１における第１波長域λ１の光の強度（Ｉ１＿λ１）に対する第２波長域λ２の光の強度（Ｉ１＿λ２）の比（（Ｉ１＿λ２）／（Ｉ１＿λ１））をＲ１とする。また、第２領域Ｉ２における第１波長域λ１の光の強度（Ｉ２＿λ１）に対する第２波長域λ２の光の強度（Ｉ２＿λ２）の比（（Ｉ２＿λ２）／（Ｉ２＿λ１））をＲ２とする。このとき、第３の照明方法では、Ｒ１がＲ２より大きい。

【0045】

式（３）の条件に関して、図７を用いて説明する。図７（ａ）は比較例７の照明、図７（ｂ）は式（３）を満たす照明を示している。原版（マスク）のパターンは線幅が１μｍのラインアンドスペースパターンとし、ＮＡは０．１２とした。比較例７では、広帯域の照明光に対して、波長を考慮することなく、変形照明が用いられる。例えば、変形照明として輪帯照明を用いる場合において、広帯域の照明光に含まれる波長２９０ｎｍの光に対しても波長３６５ｎｍの光に対しても同じ輪帯が設定される。原版のパターンで生じる回折光の回折角度は、波長によって異なる。このため、図７（ａ）に示されるように、波長２９０ｎｍの回折光Ｄ^１ _２９０と、波長３６５ｎｍの回折光Ｄ^１ _３６５とは互いに異なる角度で回折する。このため、例えばＤ^１ _２９０に最適な輪帯照明を用いた場合、Ｄ^１ _３６５にとっては、最適な輪帯照明にはならない。最適な輪帯照明とは、原版からの透過光（０次の回折光）Ｄ^０ _λと１次の回折光Ｄ^１ _λとが、光軸に対して逆向きに等しい角度で（対称に）進むことを意味する。

【0046】

式（３）を満たす照明では、広帯域の照明光に対して、式（３）に従って、波長に依存した変形照明が設定される。図７（ｂ）に示されるように、広帯域の照明光に含まれる波長２９０ｎｍの光と波長３６５ｎｍの光とに対して互いに異なる輪帯が設定される。式（３）を満たす照明は、波長２９０ｎｍの光についての透過光Ｄ^０ _２９０と１次の回折光Ｄ^１ _２９０とが光軸に対して互いに等しい角度で対称に進む最適な輪帯照明である。更に、式（３）を満たす照明は、波長３６５ｎｍの光についても透過光Ｄ^０ _３６５と１次の回折光Ｄ^１ _３６５とが光軸に対して互いに等しい角度で対称に進む最適な輪帯照明である。この輪帯照明は、前述した、露光パターンの回折光分布において、回折強度が大きな角度に対応する照明角度を含む変形照明である。

【0047】

輪帯照明では、図７（ｂ）に示された輪帯を含むように、図７（ｂ）における輪帯の内σを小さくしたり、外σを大きくしたりすることで発光領域を大きくし、照度を増すことが望ましい。しかし、比較例２のように波長を考慮せずに変形照明を設定することは、大きな焦点深度を得る観点では望ましくない。そして、前述したように、式（３）の条件から乖離した波長域の照明強度を小さくすることが望ましい。

【実施例3】

【0048】

図８を参照して、実施例３における変形照明について説明する。投影光学系の開口数ＮＡは０．１２、露光パターンは線幅が１．２μｍの７本のラインアンドスペースパターンとした。端ライン幅以外については、中央ラインを評価した。比較例３の変形照明は、波長λが２７０～３９０ｎｍであり、内σ０．４５かつ外σ０．８５の輪帯照明である。

【0049】

実施例３の変形照明の発光領域は、波長λが２７０～３３０ｎｍであり、内σ０．４５かつ外σ０．６０の第１領域と、波長λが３３０～３９０ｎｍであり、内σ０．７０かつ外σ０．８５の第２領域とを有する。σ０．６０から０．７０は非発光領域である。実施例３のように第１領域と第２領域との間の半径を持つ領域が非発光領域であってもよい。解像力の観点では、像コントラストが０．６８から０．６９に向上し、側壁角度は７２．９度から７３．４度に向上した。焦点深度（ＤＯＦ）は３３．４μｍから４５．３μｍに増大した。実施例３でも、解像力と焦点深度の両方の性能が向上した。しかし、端ライン幅に関しては１０３４ｎｍから１０１１ｎｍに細くなり悪化した。

【実施例4】

【0050】

図９を参照して、実施例４における変形照明について説明する。投影光学系の開口数ＮＡは０．１２、露光パターンは線幅１．０μｍの９本ラインアンドスペースパターンとした。原版は位相シフトマスク（Ａｔｔｅｎｕａｔｅｄ ｐｈａｓｅ ｓｈｉｆｔ ｍａｓｋ）とした。位相シフトマスクの透過率は９％とした。図９は、横軸がデフォーカス、縦軸がレジストパターン（９本のラインアンドスペースパターンの中央のラインパターン）の線幅ＣＤを示している。実施例４のＣＤカーブを実線で示した。実施例４の照明は、照明１と照明２を合わせたもので、照明１と照明２は、デフォーカスに対するＣＤ変化が互いに異符号である。照明１では、デフォーカスに対するＣＤ変化が小さいが、照度が小さく、実用的ではない。実施例４は、十分な照度を確保した上で、デフォーカスに対するＣＤ変化が互いに異符号となる照明１と照明２を合わせて用いることで、デフォーカスに対するＣＤ変化が小さく抑えられている。

【実施例5】

【0051】

図１０は、実施例５の変形照明の４つの例Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを示している。例Ｄの第２領域は、単一波長の光源（つまり、狭帯域光源）の例である。狭帯域光源として、例えば、ＫｒＦレーザーまたはＡｒＦレーザーが用いられてもよい。ＫｒＦレーザーまたはＡｒＦレーザーを用いた場合には、短波長化によりコントラストの向上効果が得られる。ここでは、４つの例を挙げたが、本発明はこれらの例に限定されない。

【実施例6】

【0052】

図１１は、実施例６の変形照明の例を示している。黒色、斜線、横線で示された領域は、互いに異なる波長域とする。本実施形態におけるブロードバンド照明は、波長範囲を限定しない。変形照明に用いられる波長域は、ｉ線よりも短い波長を含んでもよいし、ｇ線よりも長い波長を含んでもよい。

【0053】

（Ａ）は、波長域λ１の第１領域Ｉ１と波長域λ２の第２領域Ｉ２とが内側と外側とに分かれていない例を示している。（Ｂ）は、波長域を３つに分割し、発光領域も３つ分割し、各領域に１つの波長域を割り当てた例を示している。波長域および発光領域の分割数は、４以上であってもよい。（Ｃ）は、例えばホールパターンに有効である、小σ照明の内側と外側で照明光の波長域を変えた例である。例えば、外側の領域において長波長をカットすることで、位相シフトマスクを用いた場合に、サイドローブによる膜減りを抑制しつつ焦点深度を増大することができる。（Ｄ）は、小σ照明と輪帯照明とを組み合わせた例である。

【0054】

（Ｅ）は、輪帯照明における特定のパターン方向に対応する角度成分を遮断（除去）した例である。このような方向差があってもよい。（Ｆ）は、第１領域Ｉ１と第２領域Ｉ２とが共通の内σと外σを有し、パターン方向に対応して区分けされた例である。（Ｇ）は、発光領域が９０°回転対象ではない例である。この例は、原版のパターンの回折光強度が大きい領域から発光領域を決めた例に相当する。このように原版のパターンの回折光強度が大きい領域は９０°回転対称ではない場合もある。これらに加え、偏光照明に対して本発明を適用することも可能である。このように本発明は輪帯照明に限らない。

【0055】

以下、他の実施形態を説明する。まず、図１２（ａ）、（ｂ）を参照して、上述した変形照明を実現するための光源１および照明光学系１０の構成について説明する。図１２（ａ）の例は、光源１を第１光源１Ａと第２光源１Ｂとで構成した例を示している。第１光源１Ａ、第２光源１Ｂは、互いに異なる波長λ１、λ２の光をそれぞれ射出する。第１光源１Ａおよび第２光源１Ｂの各々から射出される光は、単一波長の光であってもよいし、狭帯域光であってもよいし、広帯域光であってもよい。更に、第１光源１Ａと第２光源１Ｂの一方が狭帯域光を射出し、他方が広帯域光を射出してもよい。また、単一波長の光または狭帯域光を射出する複数の光源によって、互いに異なる複数の波長域を含む光を広帯域光として実現してもよい。第１領域Ｉ１と第２領域Ｉ２とで波長が異なる場合、変形照明は、第１光源１Ａから射出される第１光と、第２光源１Ｂから射出される第２光とを合成することで形成されうる。第１光源１Ａと第２光源１Ｂとで互いに異なる発光領域を形成した後で、それらを照明光学系１０で合成してもよい。また、第１光源１Ａと第２光源１Ｂとで同一の発光領域を形成し、波長フィルタ（不図示）で第１領域Ｉ１及び第２領域Ｉ２における波長域を変えてもよい。第１光源１Ａおよび第２光源１Ｂは、ＬＥＤ光源であってもよい。また、光源１を構成する光源の数は、２つに限定されるものではなく、３つ以上であってもよい。

【0056】

図１２（ｂ）は、光源１を３つのブロードバンド光源１Ｃで構成した例を示している。ブロードバンド光源ＩＣは、広帯域光を射出する。図１２（ｂ）の例では、３つのブロードバンド光源１Ｃから射出される光の波長域は同じである。発光領域を構成する複数の領域で波長を異ならせる場合は、例えば３つのブロードバンド光源１Ｃの各々に対して第１波長フィルタ６３Ａ、第２波長フィルタ６３Ｂ、第３波長フィルタ６３Ｃを設けて、３つの光源に互いに異なる波長域を含む領域を形成してもよい。また、第１波長フィルタ６３Ａ、第２波長フィルタ６３Ｂ、第３波長フィルタ６３Ｃを用いずに、第４波長フィルタ６５を設けてもよい。この場合、３つのブロードバンド光源１Ｃからの光を合成した後に、第４波長フィルタ６５で互いに異なる波長域の光で、発光領域を構成する複数の領域を形成しうる。

【0057】

更に、第１波長フィルタ６３Ａ、第２波長フィルタ６３Ｂ、第３波長フィルタ６３Ｃと、第４波長フィルタ６５とを併用してもよい。これらの波長フィルタは、回転ターレットに設けられていてもよいし、シフト駆動するラスタータイプの機構に設けられていてもよい。これにより、波長フィルタを用いる場合と波長フィルタを用いない場合との切り替えが容易となる。図１２（ｂ）には、光源１を構成する光源の数が３つである例が示されているが、光源の数はこれに限定されるものではなく、例えば、１つであってもよい。本実施形態は、波長域の分割や発光領域の形成に関する手法を限定するものではない。

【0058】

波長フィルタは、特定の波長に対する透過率を小さくすればよく、特定の波長に対する透過率を完全にゼロにする（遮断する）必要はない。また、発光領域の境界部で波長域が完全に分割される必要はない。更に、波長フィルタによる波長選択に限らず、ホログラム素子を用いて光量（照度）の低下を抑制してもよい。照明光学系にアキシコンレンズを用いることで輪帯照明の照度を向上させる技術を用いてもよい。異なる露光装置間で、同一の性能が出るように、露光装置間の差の評価値を用いて照明を調整してもよい。

【0059】

以下、図１３、図１４を参照しながら一実施形態の露光方法、および、露光条件の決定方法を説明する。この露光方法および決定方法は、例えば、制御部ＣＮＴによって実行が制御される。図１３には、露光装置１００における露光方法、および、露光条件の決定方法が示されている。

【0060】

Ｓ１１では、照明光が複数の波長と複数の照明角度に分割される。これは、図３に示されたように波長域を所定幅（例えば１０ｎｍ刻み）で分割し、輪帯の半径σを所定の所定幅（例えば０．０５刻み）で分割することに対応する。波長およびσを刻む分解能は、任意に設定可能である。Ｓ１２では、各々の波長域と照明角度で照明を行った場合に形成される像の線幅がベストフォーカス状態にいついて計算される。像の線幅は、空中像で計算されてもよいし、レジスト像で計算されてもよい。また、像の線幅は、投影光学系の収差を考慮して計算してもよい。

【0061】

Ｓ１３では、各々の波長と照明角度で照明を行った場合の像の線幅が特定のデフォーカスについて計算される。特定のデフォーカスは、必要とする焦点深度が例えばレンジで３０μｍであった場合には１５μｍに設定されるなど、必要な焦点深度に基づいて決定されうる。像の線幅は、空中像で計算されてもよいし、レジスト像で計算されてもよいが、Ｓ１２における計算の条件と同じであることが望ましい。

【0062】

Ｓ１４では、デフォーカスによって生じる線幅の変化が計算される。これは、図３に示された、デフォーカスによって生じる線幅の変化に対応する。Ｓ１５では、デフォーカスによって生じる線幅の変化が互いに異符号となる第１領域Ｉ１と第２領域Ｉ２とが決定される。Ｓ１５に関しては、図１４を用いて詳しく説明する。Ｓ１６では、第１領域Ｉ１と第２領域Ｉ２とによって原版の照明を行った場合に、デフォーカスによって生じる線幅の差が基準値以下になるように第１領域Ｉ１と第２領域Ｉ２の各々の波長（第１波長域、第２波長域）と照明角度が調整される。基準値は、必要精度に基づいて決定されうる。これにより、第１波長域、第２波長域、第１領域Ｉ１および第２領域Ｉ２が決定される。例えば、線幅の１０％の変化を許容する場合には、１μｍのパターンに対しては、基準値は０．１μｍとなる。Ｓ１７では、第１領域Ｉ１と第２領域Ｉ２を含む発光領域が規定された変形照明の条件（露光条件）が設定される。Ｓ１８では、Ｓ１７で設定された変形照明の条件（露光条件）に従って照明光学系１０の瞳面に発光領域を形成しながら基板が露光される。

【0063】

図１４には、図１３のＳ１５の詳細が示されている。Ｓ１５１では、図１３のＳ１１で分割された条件（λ，σ）のうち式（３）の条件を満たす条件とその近傍の条件において、ΔＣＤが正になる条件１（λ，σ）と、ΔＣＤが負になる条件２（λ，σ）とが決定される。近傍の条件とは、例えば、σ差が０．３０以下、波長差が１００ｎｍ以下である。この条件は任意に設定可能である。Ｓ１５２では、条件１を多く含むσの領域を選択し、この領域を（σ１ｉｎ，σ１ｏｕｔ）とする。このとき、照明の照度を大きくするために輪帯幅が閾値よりも太くなるように選択することが望ましい。Ｓ１５３では、条件２を多く含むσの領域を、（σ１ｉｎ，σ１ｏｕｔ）と重複しないように選択し、これを（σ２ｉｎ，σ２ｏｕｔ）とする。このとき、照明の照度を大きくするために輪帯幅が閾値よりも太くなるように選択することが望ましい。

【0064】

Ｓ１５４では、（σ１ｉｎ，σ１ｏｕｔ）の範囲にある条件（λ，σ）に対して、波長幅が閾値よりも大きくなり、かつこの波長幅に含まれる条件のΔＣＤの和が正になるように、波長域λ１が決定される。波長幅の閾値は、例えば広帯域波長の条件である半値全幅１０ｎｍとする。Ｓ１５５では、（σ２ｉｎ，σ２ｏｕｔ）の範囲にある条件（λ，σ）に対して、波長幅が閾値よりも大きくなり、かつこの波長幅に含まれる条件のΔＣＤの和が負になるように、波長域λ２が決定される。波長幅の閾値は、例えば広帯域波長の条件である半値全幅１０ｎｍとする。Ｓ１５６では、λ１と（σ１ｉｎ，σ１ｏｕｔ）で定義される領域が第１領域Ｉ１として決定される。Ｓ１５７では、λ２と（σ２ｉｎ，σ２ｏｕｔ）で定義される領域が第２領域Ｉ２として決定される。このようにして、図１３のＳ１５における第１領域Ｉ１と第２領域Ｉ２とが決定される。

【0065】

以下、上記の実施形態に代表される露光装置を用いて物品を製造する物品製造方法を説明する。物品は、例えば、フラットパネルディスプレイ、半導体素子、ＭＥＭＳ等でありうる。物品は、前述の露光装置を使用して、感光剤が塗布された基板（プレート、ウェハ、ガラス基板等）を露光する工程と、その基板（感光剤）を現像する工程と、現像された基板を他の周知の工程で処理することにより製造される。他の周知の工程には、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等が含まれる。本物品製造方法によれば、従来よりも高品位の物品を製造することができる。

【0066】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、本発明は、拡大系や縮小系の非等倍系の投影光学系、マスクレス投影光学系、多重露光、ＬＥＤ光源を用いた露光装置にも適用することが可能である。マスクはバイナリーマスクに限定されず、位相シフトマスクを用いてもよい。

【符号の説明】

【0067】

１００：露光装置、９：原版、１０：照明光学系、１１：投影光学系、１２：基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】