(57)【要約】【課題】基板にパターンを転写する転写性能を向上させるのに有利な露光装置を提供する。【解決手段】第１波長域と第２波長域とを含む複数の波長域の光を用いて基板を露光する露光装置であって、前記光でマスクを照明する照明光学系と、前記マスクのパターンの像を前記基板に投影する投影光学系と、を有し、前記照明光学系は、少なくとも前記第１波長域の光を含み、前記第１波長域の光と前記第２波長域の光との強度比が第１強度比となる第１強度分布と、少なくとも前記第２波長域の光を含み、前記第１波長域の光と前記第２波長域の光との強度比が前記第１強度比とは異なる第２強度比となる第２強度分布と、を含む強度分布を、当該強度分布が４回回転対称となるように、前記照明光学系の瞳面に形成することを特徴とする露光装置を提供する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１波長域と第２波長域とを含む複数の波長域の光を用いて基板を露光する露光装置であって、
前記光でマスクを照明する照明光学系と、
前記マスクのパターンの像を前記基板に投影する投影光学系と、を有し、
前記照明光学系は、少なくとも前記第１波長域の光を含み、前記第１波長域の光と前記第２波長域の光との強度比が第１強度比となる第１強度分布と、少なくとも前記第２波長域の光を含み、前記第１波長域の光と前記第２波長域の光との強度比が前記第１強度比とは異なる第２強度比となる第２強度分布と、を含む強度分布を、当該強度分布が４回回転対称となるように、前記照明光学系の瞳面に形成することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
第１波長域と第２波長域とを含む複数の波長域の光を用いて基板を露光する露光装置であって、
前記光でマスクを照明する照明光学系と、
前記マスクのパターンの像を前記基板に投影する投影光学系と、を有し、
前記照明光学系は、少なくとも前記第１波長域の光を含み、前記第１波長域の光と前記第２波長域の光との強度比が第１強度比となる第１強度分布と、少なくとも前記第２波長域の光を含み、前記第１波長域の光と前記第２波長域の光との強度比が前記第１強度比とは異なる第２強度比となる第２強度分布と、を含む強度分布を前記照明光学系の瞳面に形成し、
前記照明光学系は、前記第１波長域の光に対する前記マスクのパターンの回折光の強度分布において基準強度よりも大きい領域に対応する前記瞳面の領域に前記第１強度分布が形成されるように、前記強度分布を形成することを特徴とする露光装置。
【請求項３】
第１波長域と第２波長域とを含む複数の波長域の光を用いて基板を露光する露光装置であって、
前記基板に転写すべきパターンを形成するデバイスを照明する照明光学系と、
前記デバイスで形成された前記パターンの像を前記基板に投影する投影光学系と、を有し、
前記照明光学系は、少なくとも前記第１波長域の光を含み、前記第１波長域の光と前記第２波長域の光との強度比が第１強度比となる第１強度分布と、少なくとも前記第２波長域の光を含み、前記第１波長域の光と前記第２波長域の光との強度比が前記第１強度比とは異なる第２強度比となる第２強度分布と、を含む強度分布を前記照明光学系の瞳面に形成することを特徴とする露光装置。
【請求項４】
前記第１強度分布及び前記第２強度分布のそれぞれは、前記投影光学系の瞳面における瞳半径で規定される分布であり、
前記第１強度分布と前記第２強度分布とは、前記瞳半径によって区別されることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項５】
前記第２波長域は、前記第１波長域よりも長波長域を含み、
前記第２強度分布は、前記第１強度分布よりも大きな瞳半径となる分布を含み、
前記第１強度分布における前記第２波長域の光の強度と前記第１波長域の光の強度との比である（前記第２波長域の光の強度）／（前記第１波長域の光の強度）は、前記第２強度分布における前記第２波長域の光の強度と前記第１波長域の光の強度との比である（前記第２波長域の光の強度）／（前記第１波長域の光の強度）よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項６】
前記第２波長域は、前記第１波長域よりも長波長域を含み、
前記第２強度分布は、前記第１強度分布よりも大きな瞳半径となる分布を含み、
前記第２強度分布における前記第１波長域の光の強度と前記第２波長域の光の強度との比である（前記第１波長域の光の強度）／（前記第２波長域の光の強度）は、前記第１強度分布における前記第１波長域の光の強度と前記第２波長域の光の強度との比である（前記第１波長域の光の強度）／（前記第２波長域の光の強度）よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項７】
前記第２波長域は、前記第１波長域よりも長波長域を含み、
前記第２強度分布は、前記第１強度分布よりも大きな瞳半径となる分布を含み、
前記第２強度分布における前記第２波長域の光の強度と前記第１波長域の光の強度との比である（前記第２波長域の光の強度）／（前記第１波長域の光の強度）は、前記第１強度分布における前記第２波長域の光の強度と前記第１波長域の光の強度との比である（前記第２波長域の光の強度）／（前記第１波長域の光の強度）よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項８】
前記第１強度分布は、前記第１波長域をλ１、前記パターンのピッチをＰ、前記投影光学系の開口数をＮＡとして、
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で規定される瞳半径の分布を含むことを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項９】
前記複数の波長域は、水銀ランプの複数の輝線に対応する波長を含むことを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項１０】
前記照明光学系は、前記複数の波長域のうち特定の波長域の光を透過又は遮断して前記第１強度分布及び前記第２強度分布を形成するための波長フィルタを含むことを特徴とする請求項１乃至９のうちいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項１１】
前記基準強度は、前記マスクのパターンの回折光の強度分布の最大値の０．６倍以上０．９倍以下の強度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１２】
前記照明光学系は、前記第１強度分布と前記第２強度分布とを含む前記強度分布を、当該強度分布が４回回転対称となるように、前記照明光学系の瞳面に形成することを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
【請求項１３】
前記露光装置は、マスクレス露光装置であることを特徴とする請求項３又は１２に記載の露光装置。
【請求項１４】
第１波長域と第２波長域とを含む複数の波長域の光を用いて基板を露光する露光装置であって、
前記光でマスクを照明する照明光学系と、
前記マスクのパターンの像を前記基板に投影する投影光学系と、を有し、
前記照明光学系は、少なくとも前記第１波長域の光を含み、前記第１波長域の光と前記第２波長域の光との強度比が第１強度比となる輪帯形状の第１強度分布と、少なくとも前記第２波長域の光を含み、前記第１波長域の光と前記第２波長域の光との強度比が前記第１強度比とは異なる第２強度比となる輪帯形状の第２強度分布と、を含む輪帯形状の強度分布を、前記照明光学系の瞳面に形成し、
前記第１強度分布と前記第２強度分布とは、前記照明光学系の瞳面における径の大きさが異なることを特徴とする露光装置。
【請求項１５】
前記第１強度分布及び前記第２強度分布のそれぞれは、前記投影光学系の瞳面における瞳半径で規定される分布であり、
前記第１強度分布は、３３５ｎｍ以上３９５ｎｍ以下の波長の光を含み、０．４５から０．９０の瞳半径で規定され、
前記第２強度分布は、３９５ｎｍ以上４７５ｎｍ以下の波長の光を含み、０．７０から０．９０の瞳半径で規定されることを特徴とする請求項１４に記載の露光装置。
【請求項１６】
前記第１強度分布及び前記第２強度分布のそれぞれは、前記投影光学系の瞳面における瞳半径で規定される分布であり、
前記第１強度分布は、３３５ｎｍ以上３９５ｎｍ以下の波長の光を含み、０．４５から０．７０の瞳半径で規定され、
前記第２強度分布は、３３５ｎｍ以上４７５ｎｍ以下の波長の光を含み、０．４５から０．９０の瞳半径で規定されることを特徴とする請求項１４に記載の露光装置。
【請求項１７】
前記第１強度分布及び前記第２強度分布のそれぞれは、前記投影光学系の瞳面における瞳半径で規定される分布であり、
前記第１強度分布は、３３５ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の波長の光を含み、０．４５から０．７０の瞳半径で規定され、
前記第２強度分布は、３９５ｎｍ以上４７５ｎｍ以下の波長の光を含み、０．７０から０．９０の瞳半径で規定されることを特徴とする請求項１４に記載の露光装置。
【請求項１８】
第１波長域と第２波長域とを含む複数の波長域の光を用いて基板を露光する露光方法であって、
照明光学系を介して前記光でマスクを照明する工程と、
投影光学系を介して前記マスクのパターンの像を前記基板に投影する工程と、を有し、
前記マスクを照明する工程では、少なくとも前記第１波長域の光を含み、前記第１波長域の光と前記第２波長域の光との強度比が第１強度比となる第１強度分布と、少なくとも前記第２波長域の光を含み、前記第１波長域の光と前記第２波長域の光との強度比が前記第１強度比とは異なる第２強度比となる第２強度分布と、を含む強度分布を、当該強度分布が４回回転対称となるように、前記照明光学系の瞳面に形成することを特徴とする露光方法。
【請求項１９】
請求項１乃至１７のうちいずれか１項に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
露光し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の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置、露光方法及び物品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
投影露光装置は、マスク（原版）に形成されたパターンを基板（プレート）に転写する装置であって、照明光学系を介してマスクを照明し、投影光学系を介してマスクのパターンの像を基板上に投影する。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おいて２次光源を生成する。２次光源は、所定の形状及び所定の大きさを有する発光領域で形成される。また、２次光源を形成する発光領域は、マスクの各点を照明する光の角度分布に対応する。なお、露光装置には、マスクを必要としないマスクレス露光装置もある。
【０００３】
露光装置においては、微細なパターンに対する転写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、マスク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。
【０００４】
特許文献１には、変形照明として、内側の同心円部の発光領域を用いる第１露光工程における焦点位置と、外側の同心円部の発光領域を用いる第２露光工程における焦点位置とを異なる位置にする技術が提案されている。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）を小さくするために、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方向に存在する発光領域の波長を短波長側へシフトさせる技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２５２１９９号公報
【特許文献２】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】
【０００６】
特許文献１に開示された技術は、ＲＥＴの１つである変形照明を用いて、孤立パターンとラインアンドスペース（ＬＳ）パターンとが混在するパターンの転写性能を向上させることができる。しかしながら、特許文献１に開示された技術では、広帯域の照明光（ブロードバンド照明光）に含まれる複数の波長域に対して、それぞれ適した変形照明を行うことは考慮されていない。従って、ブロードバンド照明光を用いた場合には、微細なパターンに対する転写性能を十分に向上させる効果を得ることができない。
【０００７】
特許文献２に開示された技術は、ブロードバンド照明光を用いているが、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転写性能を向上させる技術、即ち、ＲＥＴではない。微細なパターンに対する転写性能を向上させる効果を得るためには、パターンの方向差に対応した発光領域の方向差が必須となる。特許文献２に開示された技術は、ＲＥＴの１つを提案する本発明とは解決する課題が異なる別の技術である。
【０００８】
本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされ、基板にパターンを転写する転写性能を向上させるのに有利な露光装置を提供することを例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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装置は、第１波長域と第２波長域とを含む複数の波長域の光を用いて基板を露光する露光装置であって、前記光でマスクを照明する照明光学系と、前記マスクのパターンの像を前記基板に投影する投影光学系と、を有し、前記照明光学系は、少なくとも前記第１波長域の光を含み、前記第１波長域の光と前記第２波長域の光との強度比が第１強度比となる第１強度分布と、少なくとも前記第２波長域の光を含み、前記第１波長域の光と前記第２波長域の光との強度比が前記第１強度比とは異なる第２強度比となる第２強度分布と、を含む強度分布を、当該強度分布が４回回転対称となるように、前記照明光学系の瞳面に形成することを特徴とする。
【００１０】
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実施形態によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、例えば、基板にパターンを転写する転写性能を向上させるのに有利な露光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一側面としての露光装置の構成を示す概略図である。
【図２】照明光学系の構成を説明するための図である。
【図３】従来の変形照明を説明するための図である。
【図４】従来の変形照明を説明するための図である。
【図５】第１実施形態における変形照明を説明するための図である。
【図６】第１実施形態における変形照明を説明するための図である。
【図７】第１実施形態における変形照明を説明するための図である。
【図８】第１実施形態の変形照明による微細なパターンに対する転写性能を向上させる効果を説明するための図である。
【図９】第１実施形態における変形照明を説明するための図である。
【図１０】第１実施形態における変形照明を説明するための図である。
【図１１】光源及び照明光学系の構成を説明するための図である。
【図１２】露光方法を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【００１４】
図１は、本発明の一側面としての露光装置１００の構成を示す概略図である。露光装置１００は、複数の波長域を含む光を用いて基板を露光して、基板にパターンを転写するリソグラフィ装置である。露光装置１００は、フラットパネルディスプレイ、液晶表示素子、半導体素子、ＭＥＭＳなどの製造に用いられ、特に、フラットパネルディスプレイ露光装置として好適である。露光装置１００は、光源からの光で被照明面であるマスク（原版）９を照明する照明光学系１０と、マスク９に形成されたパターンの像をマスク９と光学的に共役な位置に配置された基板１２に投影する投影光学系１１と、ステージ３８とを有する。
【００１５】
投影光学系１１は、本実施形態では、ミラー３２、３４及び３６を含み、ミラー３２、３４、３６、３４、３２の順に光を反射する反射光学系であって、マスク９のパターンの像を等倍で基板１２に投影する。投影光学系１１は、光源からの光の色収差が屈折光学系よりも小さくなる反射光学系であるため、複数の波長域を含む広帯域の光（ブロードバンド照明光）を用いる場合に好適である。ステージ３８は、基板１２を保持して移動可能なステージである。
【００１６】
＜第１実施形態＞
図２は、本実施形態における照明光学系１０の構成を説明するための図である。但し、図２では、投影光学系１１を簡略化して図示している。照明光学系１０は、図２に示すように、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とを含む。なお、コンデンサレンズ５からマスク９までの光路には、光の断面が所定の形状及び所定の大きさの光となるように、光源１からの光を整形する光学系（不図示）が配置されている。
【００１７】
光源１は、広帯域の光（複数の波長の光が混在する光）を射出する光源である。光源１は、本実施形態では、紫外光を射出する水銀ランプを含み、複数のピーク波長の輝線（ｉ線（３６５ｎｍ）、ｇ線（４０５ｎｍ）、ｈ線（４３６ｎｍ））が混在する光を射出する。光源１は、集光ミラー２の第１焦点３の近傍に発光部を含み、集光ミラー２は、光源１から射出された光を第２焦点４に集光する。
【００１８】
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整形する。コンデンサレンズ５で整形された光は、フライアイレンズ７の入射面７ａに入射する。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（光入射面）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、マスク９を重畳的に照明する。
【００１９】
ステージ３８には、計測部（不図示）が配置されている。かかる計測部は、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センサ、例えば、ＣＣＤセンサを含む。
【００２０】
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、解像度の向上に有効である。所定の発光領域（強度分布）を有する変形照明は、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。
【００２１】
ここで、マスク９のパターンのピッチ（パターンの繰り返しの周期）をＰ、かかるマスク９を照明する光の波長（露光波長）をλ、投影光学系１１の開口数をＮＡとする。この場合、以下の式（１）によって規定される照明角度σｃを含む発光領域Ｉを含む変形照明でマスク９を照明することで、デフォーカスに伴う像コントラストの低下を抑制することができる。
【００２２】
【数１】
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【００２３】
式（１）において、照明角度σｃは、照明光学系１０の瞳面に設定される瞳座標で表した場合、原点からの距離（瞳半径）に相当する。
【００２４】
従来の変形照明では、例えば、半導体露光装置の場合、光源から射出される光のスペクトルが狭いため、波長λは単一の値として用いられている。一方、フラットパネルディスプレイ露光装置では、光源から射出される光のスペクトルが広いブロードバンド照明を用いている。しかしながら、従来技術では、フラットパネルディスプレイ露光装置であっても、半導体露光装置と同様に、変形照明の発光領域を、単一の波長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）に対して定めている。
【００２５】
本実施形態では、ブロードバンド照明に含まれる異なる第１波長域λ１及び第２波長域λ２に対して、各波長域に適した異なる第１発光領域Ｉ１及び第２発光領域Ｉ２を用いることで、微細なパターンの転写性能を向上させる。換言すれば、本実施形態は、第１発光領域Ｉ１及び第２発光領域Ｉ２のそれぞれに対して、互いに異なる第１波長域λ１及び第２波長域λ２の光が照明光として用いられる点で従来技術とは異なる。
【００２６】
従来の変形照明の手法として知られる狭輪帯に対しては、本実施形態は、照度の低下を抑制して、生産性の低下を抑制する効果がある。また、本実施形態は、狭輪帯に比べて広い輪帯（幅）を用いるため、フライアイレンズ７で形成される照明強度の不均一性に伴う照度むらが低減される。本実施形態は、輪帯幅が狭い狭輪帯照明と比べて、特定のピッチＰ以外のピッチのパターンに対しても転写性能を向上させることができる。
【００２７】
本実施形態では、従来の短波長化による解像力の向上に対しては、長波長の光を完全に遮光せず、特定の発光領域では長波長を用いるため、焦点深度（ＤＯＦ：Ｄｅｐｔｈ  ｏｆ  Ｆｏｃｕｓ）が維持される。更に、本実施形態では、長波長の光を完全に遮光しないため、照度の低下（生産性の低下）を抑制することができる。
【００２８】
＜実施例１＞
図３及び図４を参照して、比較例として、従来の変形照明について説明する。図３は、式（１）に示す照明角度σｃをプロットしたグラフを示している。図３において、横線で示した発光領域Ｉ０は、従来の変形照明、具体的には、内σが０．４５、外σが０．９０の輪帯照明を示している。露光波長は、波長域λ０で示すように、３３５ｎｍ以上４７５ｎｍ以下であり、水銀ランプのｉ線、ｇ線及びｈ線のスペクトルに対応するブロードバンド照明である。発光領域Ｉ０は、波長域λ０の照明角度σｃを含み、かかる変形照明は、上述したように、デフォーカスに伴う像コントラストの低下を抑制する効果がある。
【００２９】
図４は、図３に示す従来の変形照明を照明光学系の瞳座標で表した図である。図４に示すように、従来の変形照明は、内σが０．４５、外σが０．９０の輪帯照明であり、露光波長は、３３５ｎｍ以上４７５ｎｍ以下である。
【００３０】
以下、本実施形態における変形照明について説明する。図５は、式（１）に示す照明角度σｃをプロットしたグラフを示している。ブロードバンド照明に含まれる互いに異なる第１波長域λ１及び第２波長域λ２に対して、それぞれ異なる第１発光領域Ｉ１及び第２発光領域Ｉ２を用いる。なお、第１発光領域Ｉ１と第２発光領域Ｉ２とは、照明光学系１０の瞳面における瞳半径によって区別される。
【００３１】
第１波長域λ１は、３３５ｎｍ以上３９５ｎｍ以下の波長域であり、光源１である水銀ランプのｉ線のスペクトルに対応する波長域である。第１波長域λ１の光を含む第１発光領域Ｉ１は、内σが０．４５、外σが０．９０の輪帯照明（輪帯形状の分布）である。このように、第１発光領域Ｉ１は、少なくとも第１波長域λ１の光を含み、第１波長域λ１の光と第２波長域λ２の光との強度比が第１強度比となる第１強度分布である。第１発光領域Ｉ１は、第１波長域λ１の照明角度σｃを含み、かかる変形照明は、上述したように、デフォーカスに伴う像コントラストの低下を抑制する効果がある。
【００３２】
第２波長域λ２は、３９５ｎｍ以上４７５ｎｍ以下の波長域であり、光源１である水銀ランプのｇ線及びｈ線のスペクトルに対応する波長域である。第２波長域λ２の光を含む第２発光領域Ｉ２は、内σが０．７０、外σが０．９０の輪帯照明（輪帯形状の分布）である。このように、第２発光領域Ｉ２は、少なくとも第２波長域λ２の光を含み、第１波長域λ１の光と第２波長域λ２の光との強度比が第１強度比とは異なる第２強度比となる第２強度分布である。第２発光領域Ｉ２は、第２波長域λ２の一部の波長域に対する照明角度σｃを含み、かかる変形照明は、上述したように、デフォーカスに伴う像コントラストの低下を抑制する効果がある。
【００３３】
このように、本実施形態の変形照明は、第１発光領域Ｉ１及び第２発光領域Ｉ２を含み、第１発光領域Ｉ１と第２発光領域Ｉ２とは、照明光学系１０の瞳面における径の大きさが異なる。また、本実施形態の変形照明は、内σが０．４５、外σが０．８０のｉ線、ｇ線及びｈ線に対応する波長域の輪帯照明において、図５に非発光領域Ｄとして示す内σが０．４５、外σが０．７０のｇ線及びｈ線に対応する波長域をカットしている。非発光領域Ｄは、照明光として用いられない領域である。非発光領域Ｄは、照明角度σｃと異なる領域であることが好ましい。但し、非発光領域Ｄは、照明角度σｃを含んではいけないわけではなく、波長域内の一部の波長で照明角度σｃを含んでいてもよい。非発光領域Ｄにおける波長域のカットは、照明光学系１０に波長フィルタを設ければよい。例えば、図２に示すように、複数の波長域のうち特定の波長域の光を透過又は遮断して第１発光領域Ｉ１及び第２発光領域Ｉ２を形成する波長ファイル６３を、照明光学系１０の瞳面の近傍に配置すればよい。
【００３４】
図５に示す本実施形態の変形照明は、図６に示す変形照明のように表すことも可能である。図６に示す変形照明について説明する。第１波長域λ１は、３３５ｎｍ以上３９５ｎｍ以下の波長域であり、光源１である水銀ランプのｉ線のスペクトルに対応する波長域である。第１波長域λ１の光を含む第１発光領域Ｉ１は、内σが０．４５、外σが０．７０の輪帯照明である。第２波長域λ２は、３３５ｎｍ以上４７５ｎｍ以下の波長域であり、光源１である水銀ランプのｉ線、ｇ線及びｈ線のスペクトルに対応する波長域である。第２波長域λ２の光を含む第２発光領域Ｉ２は、内σが０．７０、外σが０．９０の輪帯照明である。このように、複数の波長域の分割は、第１波長域λ１と第２波長域λ２の両方に含まれる波長が波長域内に存在してもよい。換言すれば、第１波長域λ１と第２波長域λ２とは、その一部の波長域が重複していてもよい。
【００３５】
図７は、図５や図６に示す本実施形態の変形照明を照明光学系の瞳座標で表した図である。図７を参照するに、斜線で示す輪帯の内側（内σが０．４５、外σが０．７０）の波長域は、３３５ｎｍ以上３９５ｎｍ以下であり、ｉ線に対応し、ｇ線及びｈ線はカットされている。黒色で示す輪帯の外側（内σが０．４５、外σが０．９０）の波長域は、３３５ｎｍ以上４７５ｎｍ以下であり、ｉ線、ｇ線及びｈ線に対応する。図７に示すように、本実施形態では、第１発光領域Ｉ１（第１強度分布）と第２発光領域Ｉ２（第２強度分布）とを含む変形照明（強度分布）を、かかる変形照明が回転対称となるように、照明光学系１０の瞳面に形成する。
【００３６】
図８を参照して、本実施形態の変形照明による微細なパターンに対する転写性能を向上させる効果について説明する。図８は、線幅が１．５μｍ、ピッチ（周期）が３μｍのラインアンドスペース（ＬＳ）パターンに対する従来技術（図３）と本実施形態の実施例１（図７）との転写性能の比較を示す図である。投影光学系の開口数（ＮＡ）は、０．１０である。ＬＳパターンは、７本のラインを含み、中央のラインを評価している。ＤＯＦは、中央のラインの線幅が−１０％となるデフォーカスで評価している。
【００３７】
図８に示すように、本実施形態の実施例１では、従来技術と比較して、像コントラストが０．５３から０．５６に向上し、且つ、レジスト像のＤＯＦが４７．５μｍから７０．０μｍに向上している。また、本実施形態の実施例１では、従来技術と比較して、レジスト像の側壁角度（ｓｉｄｅ  ｗａｌｌ  ａｎｇｌｅ）が６９．４度から７０．９度に向上している。なお、図８には示していないが、像コントラストの向上に伴いＭＥＥＦ（Ｍａｓｋ  Ｅｒｒｏｒ  Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ  Ｆａｃｔｏｒ）も向上する。これらの結果は、本実施形態のように、発光領域ごとに異なる波長域の光を用いることで、微細なパターンに対応する転写性能を向上させることができることを示している。なお、本実施形態の実施例１では、輪帯の内側（内σが０．４５、外σが０．７０）において、ｇ線及びｈ線を用いていないため、照度は、従来技術の照度の７４％となる。
【００３８】
詳細には、本実施形態の実施例１において、ＤＯＦが大きく向上したことは、σが０．７０以上の輪帯を用いた効果が含まれる。σが０．７０以上の輪帯における光は、ＬＳパターンの中央のラインの線幅をデフォーカスに伴って減少させる効果を有する。従って、デフォーカスによるＬＳパターンの線幅の増大が、σが０．７０以上の輪帯における光で抑制されるため、ＤＯＦを大きく向上させることができる。このように、σが大きな発光領域を用いることで、ＬＳパターンのＤＯＦを向上させることが可能である。
【００３９】
＜実施例２＞
図９を参照して、本実施形態の実施例２における変形照明について説明する。図９は、式（１）に示す照明角度σｃをプロットしたグラフを示している。図９に示すように、実施例２の変形照明には、長波長域の内σに相当する非発光領域Ｄ１に加えて、短波長域の外σに相当する非発光領域Ｄ２が存在する。非発光領域Ｄ１及びＤ２は、照明角度σｃと異なる領域である。
【００４０】
第１波長域λ１は、３３５ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の波長域である。第１波長域λ１の光を含む第１発光領域Ｉ１は、内σが０．４５、外σが０．７０の輪帯照明である。第２長域λ２は、３９５ｎｍ以上４７５ｎｍ以下の波長域である。第２波長域λ２の光を含む第２発光領域Ｉ２は、内σが０．７０、外σが０．９０の輪帯照明である。３９５ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の波長域の光は、第１発光領域Ｉ１と第２発光領域Ｉ２の両方に重複して含まれる。非発光領域Ｄ２に示すように、外σの短波長域をカットすることで、ＬＳパターンのピッチ方向の端に位置するラインの転写性能を向上させる効果を得ることができる。
【００４１】
図９に示す変形照明を、図７と同様に、照明光学系の瞳座標で表した場合を考える。この場合、図７において、斜線で示す輪帯の内側（内σが０．４５、外σが０．７０）の波長域は、３３５ｎｍ以上４２０ｎｍ以下であり、黒色で示す輪帯の外側（内σが０．４５、外σが０．９０）の波長域は、３９５ｎｍ以上４７５ｎｍ以下である。
【００４２】
＜実施例３＞
マスク９のパターン（又は転写パターン）が明確なピッチＰを有していない場合には、発光領域が含むべき領域を、式（１）から求めることはできない。このような場合には、回折光強度の大きな照明角度を含むような発光領域とするとよい。具体的には、第１波長域λ１の光を含む第１発光領域Ｉ１は、以下の式（２）に示す第１波長域λ１に対するマスクパターンの回折光強度（強度分布）Ｄが大きい領域を含むとよい。
【００４３】
【数２】
2020095219.tif 000004
【００４４】
式（２）において、ｍａｓｋは、マスク９のパターンを表し、Ｆは、フーリエ変換を表している。
【００４５】
マスク９のパターンが明確なピッチＰを有する場合における式（１）は、マスク９のパターンの回折光強度Ｄが大きい領域に対応する。式（２）は、式（１）をより一般的に表した式である。このように、第１波長域λ１に対するマスクパターンの回折光の強度分布において基準強度よりも大きい領域に対応する照明光学系１０の瞳面の領域に第１発光領域Ｉ１が形成されるようにすればよい。式（２）から、実施例４で説明するように、図１０に示すような様々な変形照明が得られる。
【００４６】
＜実施例４＞
図１０（ａ）乃至図１０（ｇ）は、式（２）から得られる本実施形態における様々な変形照明を示す図である。図１０（ａ）乃至図１０（ｇ）において、黒色、斜線及び横線で示す発光領域は、それぞれ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。
【００４７】
図１０（ａ）は、第１波長域λ１の光を含む第１発光領域Ｉ１と、第２波長域λ２の光を含む第２発光領域Ｉ２とが、内側と外側に分かれていない場合を示している。第１発光領域Ｉ１は内側と外側に存在し、第２発光領域Ｉ２は第１発光領域Ｉ１に挟まれるかたちで存在している。図１０（ｂ）は、波長域を、第１波長域λ１、第２波長域λ２及び第３波長域λ３の３つに分け、各波長域に対応する３つの発光領域、即ち、第１発光領域Ｉ１、第２発光領域Ｉ２及び第３発光領域Ｉ３がある場合を示している。なお、波長域及び発光領域の分割数は、４つ以上であってもよい。これに加えて、例えば、第２発光領域Ｉ２が非発光部であってもよい（不図示）。換言すれば、発光領域の内部に非発光領域が存在してもよい。図１０（ｃ）は、主に、ホールパターンに用いられる変形照明であって、小σ照明の内側と外側で光の波長域を変えた場合を示している。例えば、外側の第２発光領域Ｉ２において、長波長域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することができる。図１０（ｄ）は、小σ照明と輪帯照明とを組み合わせた場合を示している。図１０（ｅ）は、輪帯照明に対して、特定のパターン方向に対応する角度成分を遮光した場合を示している。図１０（ｅ）に示すように、方向差があってもよい。図１０（ｆ）は、第１発光領域Ｉ１と第２発光領域Ｉ２とが共通の内σと外σとを有し、パターン方向に対応して区分けされた場合を示している。図１０（ｇ）は、第１発光領域Ｉ１及び第２発光領域Ｉ２を含む変形照明が９０度回転対称（４回回転対称）ではなく、１８０度回転対称（２回回転対称）である場合を示している。図１０（ｇ）に示すように、マスク９のパターンの回折光強度が大きくなる領域は、９０度回転対称ではない場合もある。これらに加えて、偏光照明に対して、本実施形態を適用することも可能である。
【００４８】
＜実施例５＞
図１１（ａ）及び図１１（ｂ）を参照して、上述した変形照明を実現可能な光源１及び照明光学系１０の構成について説明する。図１１（ａ）は、光源１を第１光源１Ａ及び第２光源１Ｂで構成した場合を示している。第１光源１Ａ及び第２光源１Ｂは、互いに波長が異なる光を射出する。また、第１光源１Ａ及び第２光源１Ｂのそれぞれから射出される光は、単一波長の光や狭い波長域の光であってもよいし、ブロードバンド光であってもよい。単一波長の光や狭い波長域の光を射出する光源であっても、複数の光源を用いて、互いに異なる波長域の光を実現する場合には、ブロードバンド照明とする。本実施形態における変形照明は、第１発光領域Ｉ１及び第２発光領域Ｉ２を含み、第１発光領域Ｉ１における第１波長域λ１と第２発光領域Ｉ２における第２波長域λ２とは異なる。かかる変形照明は、第１光源１Ａから射出される光と、第２光源１Ｂから射出される光とを合成することで形成することができる。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、波長フィルタで第１発光領域Ｉ１及び第２発光領域Ｉ２における波長域を変えてもよい。第１光源１Ａ及び第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。
【００４９】
図１１（ｂ）は、光源１を３つのブロードバンド光源１Ｃで構成した場合を示している。ブロードバンド光源ＩＣは、波長域が広い光を射出する。なお、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。この場合、例えば、３つのブロードバンド光源１Ｃのそれぞれに対して、第１波長フィルタ６３Ａ、第２波長フィルタ６３Ｂ及び第３波長フィルタ６３Ｃを設けて、光源別に互いに異なる波長域を含む発光領域を形成する。また、図１１（ｂ）に示すように、第１波長フィルタ６３Ａ、第２波長フィルタ６３Ｂ及び第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を含む発光領域を形成する。更に、第１波長フィルタ６３Ａ、第２波長フィルタ６３Ｂ及び第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１１（ｂ）には、光源１を構成する光源数が３つである場合が示されているが、かかる光源数は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。
【００５０】
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（遮光する）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。
【００５１】
＜第２実施形態＞
上述した変形照明をマスクレス露光装置に適用する場合について説明する。マスクレス露光装置は、マスク９の代わりに、基板１２に転写すべきパターンを形成するデバイス、例えば、デジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）を有する。ＤＭＤは、マスク９と同様に、投影光学系１１の物体面に配置される。ＤＭＤは、２次元的に配列された複数のミラー素子（反射面）を含み、ミラー素子によって、光源１から射出された光の反射方向を変更することで、基板１２に転写すべきパターンを形成する。
【００５２】
このようなマスクレス露光装置においても、基板１２に転写すべきパターンが明確なピッチＰを有している場合には、発光領域が含むべき領域を、式（１）から求めることができる。従って、実施例１や実施例２で説明した変形照明を、マスクレス露光装置にも用いることができる。
【００５３】
一方、基板１２に転写すべきパターンが明確なピッチＰを有していない場合には、発光領域が含むべき領域を、式（１）から求めることはできない。このような場合には、基板１２に転写すべきパターンの回折光強度が大きい照明角度を含むように発光領域を設定するとよい。具体的には、第１波長域λ１の光を含む第１発光領域Ｉ１は、以下の式（３）に示す第１波長域λ１に対する基板１２に転写すべきパターンの回折光強度Ｄｐが基準強度よりも大きい領域を含むとよい。ここで、基準強度とは、例えば、回折光強度Ｄｐの最大値の０．６倍以上０．９倍以下の強度である。
【００５４】
【数３】
2020095219.tif 000005
【００５５】
式（３）において、ｐａｔｔｅｒｎは、基板１２に転写すべきパターンを表し、Ｆは、フーリエ変換を表している。式（３）から、実施例４で説明したように、図１０に示すような様々な変形照明が得られる。このように、上述した変形照明は、マスクの有無に関わらず、露光装置に適用可能である。
【００５６】
＜第３実施形態＞
図１２を参照して、露光装置１００における基板１２を露光する処理（露光方法）について説明する。本実施形態では、露光装置１００を例に説明するが、マスクレス露光装置に適用することも可能である。
【００５７】
Ｓ１２１では、光源１から射出される光（ブロードバンド光）を複数の波長域、本実施形態では、第１波長域λ１及び第２波長域λ２に分割する。波長域は、光源１から射出される光のスペクトル分布や式（１）、式（２）、式（３）に基づいて分割する。但し、本実施形態は、波長域を分割する手法に関して、何らかの限定を加えるものではない。
【００５８】
Ｓ１２３では、Ｓ１２１で分割した第１波長域λ１に含まれる波長でマスク９のパターン（マスクパターン）の第１回折光強度分布Ｄ１を算出する。同様に、Ｓ１２５では、Ｓ１２１で分割した第２波長域λ２に含まれる波長でマスク９のパターン（マスクパターン）の第２回折光強度分布Ｄ２を算出する。第１波長域λ１（第２波長域λ２）に含まれる波長は、第１波長域λ１（第２波長域λ２）を代表する単一の波長であってもよいし、第１波長域λ１（第２波長域λ２）に含まれる複数の波長であってもよい。複数の波長に対して回折光強度分布を求める場合には、各波長に対する回折光強度分布に対し、光源１から射出される光のスペクトル強度分布を考慮した重み付け和を求めることで、最終的な回折光強度分布（Ｄ１、Ｄ２）とする。
【００５９】
Ｓ１２７では、第１回折強度分布Ｄ１から第１発光領域Ｉ１を決定する。同様に、Ｓ１２９では、第２回折強度分布Ｄ２から第１発光領域Ｉ２を決定する。第１発光領域Ｉ１は、第１波長域λ１の発光領域に対応し、第２発光領域Ｉ２は、第２波長域λ２の発光領域に対応する。本実施形態は、発光領域を決定する手法に関して、何らかの限定を加えるものではない。
【００６０】
Ｓ１３１では、Ｓ１２７で決定された第１波長域λ１に対応する第１発光領域Ｉ１及び第２波長域λ２に対応する第２発光領域Ｉ２を含む変形照明を照明光学系１０で生成し、かかる変形照明でマスク９を照明する。
【００６１】
Ｓ１３３では、Ｓ１３１で照明されたマスク９のパターンの像を、投影光学系１１を介して、基板１２に投影する。これにより、マスク９のパターンが基板１２に転写される。
【００６２】
＜第４実施形態＞
本発明の実施形態における物品の製造方法は、例えば、フラットパネルディスプレイ、液晶表示素子、半導体素子、ＭＥＭＳなどの物品を製造するのに好適である。かかる製造方法は、上述した露光装置１００を用いて感光剤が塗布された基板を露光する工程と、露光された感光剤を現像する工程とを含む。また、現像された感光剤のパターンをマスクとして基板に対してエッチング工程やイオン注入工程などを行い、基板上に回路パターンが形成される。これらの露光、現像、エッチングなどの工程を繰り返して、基板上に複数の層からなる回路パターンを形成する。後工程で、回路パターンが形成された基板に対してダイシング（加工）を行い、チップのマウンティング、ボンディング、検査工程を行う。また、かかる製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、レジスト剥離など）を含みうる。本実施形態における物品の製造方法は、従来に比べて、物品の性能、品質、生産性及び生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。
【００６３】
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や多重露光や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。
【符号の説明】
【００６４】
１００：露光装置    ９：マスク    １０：照明光学系    １１：投影光学系    １２：基板
【図１】
2020095219.tif 000007
【図２】
2020095219.tif 000008
【図３】
2020095219.tif 000009
【図４】
2020095219.tif 000010
【図５】
2020095219.tif 000011
【図６】
2020095219.tif 000012
【図７】
2020095219.tif 000013
【図８】
2020095219.tif 000014
【図９】
2020095219.tif 000015
【図１０】
2020095219.tif 000016
【図１１】
2020095219.tif 000017
【図１２】
2020095219.tif 000018