(57)【要約】【課題】マスクレス露光装置において、精度よくパターンを形成する。【解決手段】マスクレス露光装置において、ｉ線、ｈ線を含む分光分布特性をもつ照明光を放射する光源と、ＤＭＤ２５と、１対のバンドパスフィルタを含む照明光学系とを備えた露光ヘッドが設けられる。バンドパスフィルタは、照明光を、ｉ線主成分の分割照明光Ｌ１、ｈ線主成分の分割照明光Ｌ２に分割し、ＤＭＤ２５の分割変調領域Ａ１、Ａ２をそれぞれ照射する。投影光学系２８は、露光エリアＥＡを副走査方向に沿って２分割した分割露光エリアＥＡ１、ＥＡ２に対し、分割変調領域Ａ１、Ａ２からの分割パターン光ＰＬ１、ＰＬ２を投影する。そして、オーバーラップ露光動作を実行することにより、分割パターン光ＰＬ１、ＰＬ２が同一露光対象に対し重ねて照射される。【選択図】図２
2014207414.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光変調素子をマトリクス状に配列させた光変調素子アレイと、
光源からの照明光を前記光変調素子アレイへ導く照明光学系と、
前記光変調素子アレイからのパターン光を被描画体に投影する投影光学系と、
前記光変調素子アレイによる露光エリアを、前記被描画体に対し主走査方向に沿って相対移動させる走査部と、
露光エリアの相対位置に応じた露光データに基づいて前記複数の光変調素子を制御し、オーバーラップ露光動作を行う露光動作制御部とを備え、
前記照明光学系が、入射する照明光に基づき、それぞれ異なるスペクトル分布特性もつ複数の分割照明光を前記光変調素子アレイへ導く波長選択部を備え、
前記波長選択部が、露光エリアを副走査方向に沿って分割規定する複数の分割変調領域に対し、複数の分割照明光をそれぞれ導き、
前記投影光学系が、前記複数の分割変調領域からの複数の分割パターン光を、露光エリ
アに規定される複数の分割露光エリアにそれぞれ投影することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
複数の光変調素子をマトリクス状に配列させた光変調素子アレイと、
光源からの照明光を前記光変調素子アレイへ導く照明光学系と、
前記光変調素子アレイからのパターン光を被描画体に投影する投影光学系と、
前記光変調素子アレイによる露光エリアを、前記被描画体に対し主走査方向に沿って相対移動させる走査部と、
露光エリアの相対位置に応じた露光データに基づいて前記複数の光変調素子を制御し、オーバーラップ露光動作を行う露光動作制御部とを備え、
前記投影光学系が、パターン光を、前記光変調素子アレイにおいて規定される複数の分割変調領域に応じて、それぞれ異なるスペクトル分布特性もつ複数の分割パターン光にして、前記被描画体へ導く波長選択部を備え、
前記波長選択部が、複数の分割変調領域に応じて規定される複数の分割露光エリアに対し、複数の分割パターン光をそれぞれ投影することを特徴とする露光装置。
【請求項３】
照明光を放射する少なくとも１つの光源と、
複数の光変調素子をマトリクス状に配列させた光変調素子アレイと、
照明光を前記光変調素子アレイへ導く照明光学系と、
前記光変調素子アレイからのパターン光を被描画体に投影する投影光学系と、
前記光変調素子アレイによる露光エリアを、前記被描画体に対し主走査方向に沿って相対移動させる走査部と、
露光エリアの相対位置に応じた露光データに基づいて前記複数の光変調素子を制御し、オーバーラップ露光動作を行う露光動作制御部とを備え、
前記光源が、それぞれ異なるスペクトル分布特性もつ複数の分割照明光を照射し、
前記照明光学系が、露光エリアを副走査方向に沿って分割することで規定される複数の分割露光エリアに対して複数の分割パターン光がそれぞれ投影されるように、前記光変調素子アレイにおいて規定される複数の分割露光エリアに応じた複数の分割変調領域に対し、複数の分割照明光をそれぞれ導くことを特徴とする露光装置。
【請求項４】
前記露光動作制御部が、複数の分割変調領域にそれぞれ配置される複数の光変調素子群に対し、それぞれ異なる露光データに基づいた制御を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の露光装置。
【請求項５】
前記露光動作制御部が、複数の光変調素子群に対し、パターン幅の異なる露光データに基づいた制御を行うことを特徴とする請求項４に記載の露光装置。
【請求項６】
前記露光動作制御部が、複数の光変調素子群に対し、光変調素子使用率の異なるマスクパターンに基づいた制御を行うことを特徴とする請求項４に記載の露光装置。
【請求項７】
前記光源が、輝線として複数のピーク波長をもつスペクトル分布特性を有する照明光を照射し、
前記波長選択部が、互いに異なるピーク波長をもつ複数の分割照明光を複数の分割変調領域へそれぞれ導くことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項８】
前記光源が、輝線として複数のピーク波長をもつスペクトル分布特性を有する照明光を照射し、
前記波長選択部が、互いに異なるピーク波長をもつ複数の分割パターン光を複数の分割露光エリアへそれぞれ導くことを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
【請求項９】
前記光源が、互いに異なるピーク波長をもつ複数の分割照明光を、前記照明光学系へ照射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１０】
複数の光変調素子をマトリクス状に配列させた光変調素子アレイと、
光源からの照明光を前記光変調素子アレイへ導く照明光学系と、
前記光変調素子アレイからのパターン光を被描画体に投影する投影光学系とを備え、
前記照明光学系が、入射する照明光に基づき、それぞれ異なるスペクトル分布特性もつ複数の分割照明光を前記光変調素子アレイへ導く波長選択部を備え、
前記波長選択部が、露光エリアを副走査方向に沿って分割規定する複数の分割変調領域に対し、複数の分割照明光をそれぞれ導き、
前記投影光学系が、前記複数の分割変調領域からの複数の分割パターン光を、露光エリアに規定される複数の分割露光エリアにそれぞれ投影することを特徴とする露光ヘッド。
【請求項１１】
複数の光変調素子をマトリクス状に配列させた光変調素子アレイと、
光源からの照明光を前記光変調素子アレイへ導く照明光学系と、
前記光変調素子アレイからのパターン光を被描画体に投影する投影光学系とを備え、
前記投影光学系が、パターン光を、前記光変調素子アレイにおいて規定される複数の分割変調領域に応じて、それぞれ異なるスペクトル分布特性もつ複数の分割パターン光にして、前記被描画体へ導く波長選択部を備え、
前記波長選択部が、複数の分割変調領域に応じて規定される複数の分割露光エリアに対し、複数の分割パターン光をそれぞれ投影することを特徴とする露光ヘッド。
【請求項１２】
照明光を放射する光源と、
複数の光変調素子をマトリクス状に配列させた少なくとも１つの光変調素子アレイと、
照明光を前記光変調素子アレイへ導く照明光学系と、
前記光変調素子アレイからのパターン光を被描画体に投影する投影光学系とを備え、
所定のバンドに沿って走査する間、互いにスペクトル分布特性の異なる複数の分割パターン光を、前記被描画体の主走査方向に沿って異なるエリアにそれぞれ照射させ、多重露光動作を実行す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、ＤＭＤなどの光変調素子アレイを用いてパターンを形成するマスクレス露光装置に関し、特に、基板等に投影されるパターンの形成に関する。
【背景技術】
【０００２】
マスクレス露光装置では、基板が搭載されるステージを走査方向に沿って移動させながら、ＤＭＤなどの光変調素子アレイによってパターン光を基板に投影する。そこでは、ステージに載せられた基板上における投影エリア（露光エリア）の位置を検出し、その位置に応じたパターン光を投影するように、２次元状に配列されたマイクロミラーなど光変調素子を制御する。
【０００３】
そして、基板に塗布あるいは張り付けられた感光材料にパターン光が照射されることにより、レジストパターンが形成される（潜像となる）。レジストパターンの断面形状は最終的に形成される回路パターン形状に影響を与えるため、レジストパターンの断面形状を適切な形状にすることが重要となる。
【０００４】
一般的にレジストパターンの断面形状は矩形であるが、台形形状が求められる場合もある。台形形状のレジストパターンを形成する場合、例えば、輝線であるｈ線の発光効率が高まるように電極を放電管内に設置することで台形形状のレジストパターンを形成することができる（特許文献１参照）。
【０００５】
また、２以上の波長の光を出力可能な光源部と、光強度を波長ごとに変更可能な光フィルタを設け、一方の波長の光の強度を変えることによって、レジストパターンの断面形状を制御することができる（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−０１２９７０号公報
【特許文献２】特開２０１０−０８５９５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
光強度を調整しても、レジストパターンの断面形状テーパー角に制限があり、大きなテーパー角をつけることができない。また、テーパー角を大きくするため特定波長の光強度を上げると、過剰な露光量となり、パターン太りが生じる。その結果、パターンの寸法精度しいてはパターン解像度が低下する。
【０００８】
したがって、マスクレス露光装置において、所望する断面形状のレジストパターンを精度よく形成することが求められる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の露光装置は、複数の光変調素子をマトリクス状に配列させた光変調素子アレイと、光源からの照明光を光変調素子アレイへ導く照明光学系と、光変調素子アレイからのパターン光を被描画体に投影する投影光学系と、光変調素子アレイによる露光エリアを、被描画体に対し主走査方向に沿って相対移動させる走査部と、露光エリアの相対位置に応じた露光データに基づいて複数の光変調素子を制御し、オーバーラップ露光動作を行う露光動作制御部とを備える。
【００１０】
本発明の照明光学系は、入射する照明光に基づき、それぞれ異なるスペクトル分布特性もつ複数の分割照明光を光変調素子アレイへ導く波長選択部を備える。波長先端部は、光学系／光学部材によって構成可能であり、例えば、単一もしくは複数のバンドバスフィルタによって構成される。
【００１１】
波長選択部は、光源からの照明光が入射すると、光変調素子アレイの照明光入射領域において規定される複数のエリア（ここでは、分割変調領域という）に対し、複数の照明光（ここでは、分割照明光という）をそれぞれ照射する。複数の分割変調領域は、露光エリアを副走査方向に沿って分割することによって規定される複数の露光領域（ここでは、分割露光エリアという）に対応し、投影光学系は、複数の分割変調領域からの複数の分割パターン光を、露光エリアに規定される複数の分割露光エリアにそれぞれ投影する。
【００１２】
波長選択部を設けることにより、波長領域、光強度分布などが互いに異なる複数のパターン光が、走査方向に沿って別々の領域に投影される。そして、オーバーラップ露光動作が実行されることによって、スペクトル分布特性の異なる複数のパターン光が、同一の露光対象エリアに対し、順番に、時系列的に照射される。したがって、パターン光の分光分布特性を選ぶことにより、様々なパターン断面形状を得ることが可能となる。
【００１３】
波長選択部は、波長域、ピーク領域、全体的な光強度分布の違いなど、様々なスペクトル分布特性の違いをもつように複数の分割照明光を形成することが可能である。例えば、露光装置では特定波長をもつスペクトル光（輝線）によって感光材料を感光するに従い、光源が、輝線として複数のピーク波長をもつスペクトル分布特性を有する照明光を照射し、波長選択部が、互いに異なるピーク波長をもつ分割照明光を複数の分割変調領域へ導くように構成すればよい。輝線を分割照明光それぞれに１つずつ選り分け、あるいは複数の輝線を含ませてもよい。
【００１４】
例えば、光源が、ｇ線、ｈ線、ｉ線などの輝線、あるいは狭帯域のスペクトル光が複数含まれる連続的あるいは離散的スペクトル分布特性をもつ光を照射し、それぞれの輝線の光が別々の分割露光エリアに照射されるように、分割パターン光を形成することが可能である。
【００１５】
異なる特性のパターン光を順に露光することから、複数の光変調素子の配列に対応したラスタデータなどの露光データを、パターン光の種類に応じて用意することも可能であり、露光動作制御部は、複数の分割変調領域にそれぞれ配置される複数の光変調素子群に対し、それぞれ異なる露光データに基づいた制御を行うことができる。露光データのパターン幅の調整、投影位置のオフセット（露光データシフト）など、パターンサイズ、位置座標の補正などによって多重露光可能である。
【００１６】
例えば、断面台形形状のテーパー角を所望する角度に設定したい場合、露光動作制御部は、複数の光変調素子群に対し、パターン幅の異なる露光データを、分割変調領域ごとに生成し、それに基づいて多重露光動作を実行することができる。
【００１７】
また、露光データを分割変調領域ごとに設定する場合、分割露光エリアそれぞれに対して光強度／光量を調整することが可能となる。例えば、露光動作制御部は、複数の光変調素子群に対し、光変調素子使用率の異なるマスクパターンに基づいた制御を行うことができる。ただし、マスクパターンとしては、分割露光エリア全体の光量が低下するように不使用光変調素子アレイが、規則的／不規則に散在するパターンを設定すればよい。
【００１８】
一方、本発明の他の態様における露光装置は、光変調素子アレイと被描画体との間に長選択部を設けた構成であり、複数の光変調素子をマトリクス状に配列させた光変調素子アレイと、光源からの照明光を光変調素子アレイへ導く照明光学系と、光変調素子アレイからのパターン光を被描画体に投影する投影光学系と、光変調素子アレイによる露光エリアを、被描画体に対し主走査方向に沿って相対移動させる走査部と、露光エリアの相対位置に応じた露光データに基づいて複数の光変調素子を制御し、オーバーラップ露光動作を行う露光動作制御部とを備え、投影光学系が、パターン光を、光変調素子アレイにおいて規定される複数の分割変調領域に応じて、それぞれ異なるスペクトル分布特性もつ複数の分割パターン光にして、被描画体へ導く波長選択部を備え、波長選択部が、複数の分割変調領域に応じて規定される複数の分割露光エリアに対し、複数の分割パターン光をそれぞれ投影する。
【００１９】
例えば光源が、輝線として複数のピーク波長をもつスペクトル分布特性を有する照明光を照射する場合、波長選択部は、互いに異なるピーク波長をもつ複数の分割パターン光を、複数の分割露光エリアにそれぞれ導く。
【００２０】
また、本発明の他の態様による露光装置は、光源が複数の照明光を照射する構成であり、照明光を放射する少なくとも１つの光源と、複数の光変調素子をマトリクス状に配列させた光変調素子アレイと、照明光を光変調素子アレイへ導く照明光学系と、光変調素子アレイからのパターン光を被描画体に投影する投影光学系と、光変調素子アレイによる露光エリアを、被描画体に対し主走査方向に沿って相対移動させる走査部と、露光エリアの相対位置に応じた露光データに基づいて複数の光変調素子を制御し、オーバーラップ露光動作を行う露光動作制御部とを備え、光源が、それぞれ異なるスペクトル分布特性もつ複数の分割照明光を照射し、照明光学系が、露光エリアを副走査方向に沿って分割することで規定される複数の分割露光エリアに対して複数の分割パターン光がそれぞれ投影されるように、光変調素子アレイにおいて規定される複数の分割露光エリアに応じた複数の分割変調領域に対し、複数の分割照明光をそれぞれ導く。例えば、光源は、互いに異なるピーク波長をもつ複数の分割照明光を、照明光学系へ照射する。
【００２１】
一方、本発明の他の態様における露光装置は、上述した本発明の露光装置を包括的に表す露光装置であり、照明光を放射する光源と、複数の光変調素子をマトリクス状に配列させた少なくとも１つの光変調素子アレイと、照明光を光変調素子アレイへ導く照明光学系と、光変調素子アレイからのパターン光を被描画体に投影する投影光学系とを備える。
【００２２】
そして、所定のバンド（露光エリアが通過する帯状領域）に沿って走査する間、互いにスペクトル分布特性の異なる複数の分割パターン光を、被描画体の主走査方向に沿って異なるエリアに照射させ、多重露光動作を実行する。例えば、１つの光変調素子アレイを複数の変調領域に分割することで異なる分光分布特性をもつ複数のパターン光を主走査方向に沿って別々の領域に照射することが可能であり、複数の光変調素子アレイを用いることも可能である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、マスクレス露光装置において、精度よくパターンを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】露光装置の概略的ブロック図である。
【図２】パターン光の投影を示した図である。
【図３】フォトレジストに形成されるパターン断面形状を示した図である。
【図４】図３のパターン断面形状を拡大した図である。
【図５】第２の実施形態における露光装置の概略的ブロック図である。
【図６】第３の実施形態における露光装置の概略的ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下では、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００２６】
図１は、露光装置の概略的ブロック図である。
【００２７】
露光装置（描画装置）１０は、フォトレジストなどの感光材料を塗布、あるいは貼り付けた基板Ｗへ光を照射することによってパターンを形成するマスクレス露光装置であり、露光ヘッド２０、光源３０を備える。露光ヘッド２０は、照明光学系２２、ＤＭＤ２５、投影光学系２８を備える。ここでは、１つの露光ユニットが設置されているが、複数の露光ユニットを設置してもよい。
【００２８】
光源３０は、例えば放電ランプ（図示せず）によって構成され、光源駆動部（図示せず）によって駆動される。光源３０は、複数のピーク波長が輝線として現れる連続的なスペクトル分布特性をもつ照明光を放射する。ここでは、輝線としてｉ線、ｈ線が含まれる。
【００２９】
光源３０からの照明光は、照明光学系２２に入射し、ＤＭＤ２５へ導かれる。照明光学系２２は、照明光を均一化しＤＭＤ２５へ導く照明光学系２３と、バンドパスフィルタ２４Ａ、２４Ｂを備えている。バンドパスフィルタ２４Ａ、２４Ｂは、照明光の波長域のうち特定の帯域光のみを透過し、それ以外を反射するする光学フィルタとして構成される。
【００３０】
バンドパスフィルタ２４Ａは、ｉ線を中心にした狭帯域光を透過し、バンドパスフィルタ２４Ｂは、ｈ線を中心とした狭帯域光を透過する。そして、バンドパスフィルタ２４Ａ、２４Ｂは、ＤＭＤ２５の受光面上における半分の領域（以下、分割領域という）Ａ１、Ａ２に対し、それぞれ狭帯域光を照射させる。
【００３１】
バンドパスフィルタ２４Ａ、２４Ｂは、例えば、2枚の矩形のバンドパスフィルタが隣接するように固定される。また、1枚の基材に対して異なる誘電体多層膜を形成し、領域毎に異なる波長を透過する1枚のバンドパスフィルタとして構成してもよい。あるいは、特定波長域の光のみを反射する反射型のバンドパスフィルタを用いてもよい。
【００３２】
ＤＭＤ２５は、微小マイクロミラーを２次元配列させた光変調素子アレイ（光変調器）であり、各マイクロミラーは、姿勢を変化させることによって光の反射方向を選択的に切り替える。ＤＭＤ駆動部４４によって各ミラーが姿勢制御されることにより、パターンに応じた光が、投影光学系２８を通じて基板Ｗの表面に投影される。  
【００３３】
ベクタデータなどで構成されるＣＡＤ／ＣＡＭデータが露光装置１０へ入力されると、ベクタデータがラスタデータ生成部４２に送られ、ベクタデータがラスタデータに変換される。生成されたラスタデータは、バッファメモリ（図示せず）に一時的に格納された後、ＤＭＤ駆動部４４へ送られる。
【００３４】
基板Ｗを搭載するテーブル１５は、主走査方向（Ｘ方向）、副走査方向（Ｙ方向）に沿って移動可能であり、テーブル１５は、テーブル駆動部１７によって駆動される。位置検出センサ（図示せず）によって位置情報が制御部４０に入力され、テーブル駆動部１７は、制御部４０からの制御信号に従い、テーブル１５を移動させる。
【００３５】
露光動作中、テーブル１５は、走査方向Ｘに沿って一定速度で移動する。ＤＭＤ２５全体による投影エリア（以下、露光エリアという）は、基板Ｗの移動に伴って基板Ｗ上を相対的に移動する。露光動作は所定の露光ピッチに従って行なわれ、露光ピッチに合わせてマイクロミラーがパターン光を投影するように制御される。
【００３６】
ＤＭＤ２５の各マイクロミラーの制御タイミングを露光エリアの相対位置に従って調整することにより、露光エリアの位置に描くべきパターンの光が順次投影される。ここでは多重露光方式が採用され、オーバーラップ露光動作が行われる。なお、露光方式としては、一定速度で移動する連続移動方式だけでなく、間欠的に移動するステップ＆リピートも可能である。
【００３７】
図２は、パターン光の投影を示した図である。図３は、フォトレジストに形成されるパターン断面形状を示した図である。図４は、図３のパターン断面形状を拡大した図である。図２、３、４を用いて、本実施形態におけるパターン光の分割、投影を説明する。
【００３８】
上述したように、ｉ線を含む狭帯域光Ｌ１は、ＤＭＤ２５の有効ミラー領域のうち半分のミラー領域となる分割変調領域Ａ１を照明する。そして、ｈ線を含む狭帯域光Ｌ２は、残りのミラー領域となる分割変調領域Ａ２を照明する。
【００３９】
分割変調領域Ａ１、Ａ２のマイクロミラーＯＮ／ＯＦＦ制御によって形成されるパターン光ＰＬ１、ＰＬ２は、露光エリアＥＡの半分の領域に応じてそれぞれ照射される。露光エリアＥＡを二分したときに定められる投影エリア（以下、分割露光エリアという）は、露光エリアＥＡを副走査方向（Ｙ方向）に沿って２分割することによって規定されるエリアであり、主走査方向（Ｘ方向）に隣接して並ぶ。
【００４０】
分割変調領域Ａ１、Ａ２の境界ラインは、主走査方向（Ｘ方向）に垂直な副走査方向（Ｙ方向）に対応させた方向に沿って規定されるラインであり、バンドパスフィルタ２４Ａ、２４Ｂは、分割露光エリアＥＡ１、ＥＡ２に対応する分割変調領域Ａ１、Ａ２に対し、狭帯域光Ｌ１、Ｌ２をそれぞれ導く。
【００４１】
その結果、分割露光エリアＥＡ１、ＥＡ２には、分割変調領域Ａ１、Ａ２からの分割パターン光ＰＬ１、ＰＬ２がそれぞれ照射される。分割パターン光ＰＬ１、ＰＬ２は、それぞれ異なる輝線ｉ線、ｈ線を主成分とするスペクトル分布特性を有するため、波長成分の異なるパターン光が主走査方向に並列照射されることになる。
【００４２】
上述したように、露光エリアが基板Ｗに対し主走査方向に沿って相対移動する間、オーバーラップ露光動作が実行される。これにより、分割パターン光Ｌ１、Ｌ２が、同一対象エリア（図２では符号Ｐで示す）に対し、順次照射される。すなわち、異なる波長域のパターン光が多重照射される。
【００４３】
本実施形態では、分割変調領域Ａ１、Ａ２それぞれに配置されるマイクロミラー群Ｍ１、Ｍ２に対し、異なるラスタデータに基づいたミラーのＯＮ／ＯＦＦ制御が行われる。具体的には、ｉ線を含む分割照明光Ｌ１が照射されるマイクロミラー群Ａ１に対し、パターン幅が相対的に広いラスタデータが生成される一方、ｈ線を含む分割照明光Ｌ１が照射されるマイクロミラー群Ａ１に対し、分割照明光Ｌ１のパターンに比べてパターン幅の狭いラスタデータが生成される。なお、分割変調領域Ａ１、Ａ２の境界ライン付近に位置するマイクロミラーについては、ＤＭＤ２５が共役面上に位置しないため、不使用ミラーに設定される。
【００４４】
図４に示すように、基板Ｗに形成されるフォトレジスト（感光材）ＰＭは、ここではネガ型のソルダーレジストであり、光照射のない部分のフォトレジストが現像により除去されることによって、凹状のパターンが形成される。図３に示すように、基板Ｗの基材Ｂ上に形成した配線材料（ＷＭ）の上に、フォトレジスト（感光材）ＰＭが塗布され、あるいは貼り付けられている。
【００４５】
フォトレジストＰＭは、ｉ線を表面付近でよく吸収する一方、ｈ線をフォトレジスト底面付近まで透過させる。したがって、ｉ線は表面付近から離れるほど露光エネルギーが減衰し、一方ｈ線は、表面から底面全体に渡って光重合反応を引き起こす。この性質を利用し、断面が台形形状のレジストパターンを形成することができる。
【００４６】
具体的には、分割照明光Ｌ１に応じたマイクロミラー群Ａ１でパターンを形成するときのパターン幅Ｂ１を、分割照明光Ｌ２に応じたマイクロミラー群Ａ２でパターンを形成するときのパターン幅Ｂ２より大きくする。ここでは、フォトレジストＰＭがネガ型レジストであるため、パターンの両サイドにおける光照射幅に関し、分割パターン光ＰＬ１の照
射幅ｂ１よりも、分割パターン光ＰＬ２の照射幅ｂ２を大きくする。
【００４７】
露光動作を行うとき、マイクロミラー群Ａ１用（表層用）のベクタデータとマイクロミラー群Ａ２用（深層用）のベクタデータがあらかじめ用意されており、それぞれラスタデータ生成部４２においてラスタデータに変換される。なお、パターン幅に関するパラメータをあらかじめメモリなどに記憶し、ラスタデータ生成部４２において、パラメータに従いパターン幅を拡大縮小させたラスタデータを作成してもよい。
【００４８】
その結果、図４に示すように、所定のテーパー角をもつ断面台形形状のレジストパターンが形成される。分割パターン光ＰＬ１、ＰＬ２の照射幅ｂ１、ｂ２を適宜調整することにより、要求されるテーパー角の断面台形形状を作り出すことができる。また、照射幅を同一とすることにより、断面矩形状のレジストパターンを形成することもできる。
【００４９】
さらに本実施形態では、パターン幅とともに、分割露光エリアＥＡ１、ＥＡ２の照明光量を別々に調整することにより、レジストパターンの断面形状を様々な形状（曲線ライン、弧状ライン、凹凸ライン、段差ラインなど）に変更することもできる。具体的には、マイクロミラー群Ａ１、Ａ２の中の有効な（露光可能な）ミラーのうち不使用ミラーを定め、分割露光エリＥＡ１、ＥＡ２の全体的光量を別々に調整する。
【００５０】
ここでは、マイクロミラー群Ａ１、Ａ２に対し、ミラー使用率が異なるマスクパターンデータがそれぞれ用意される。制御部４０は、露光動作のとき、所望するマスクパターンデータを読み出し、不使用となるマイクロミラーを設定する。例えば、台形断面形状のレジストパターンのテーパー角を大きくする場合、分割パターン光Ｌ１の光量を分割パターン光Ｌ２の光量より大きくする必要がある。そこで、相対的にミラー使用率の大きいマスクパターンデータがマイクロミラー群Ａ１に対して適用され、相対的にミラー使用率の小さいマスクパターンデータがマイクロミラー群Ａ２に対して適用される。
【００５１】
また、分割露光エリアＥＡ１、ＥＡ２それぞれに対して光量を全体的に均一減少させるため、分割変調領域Ａ１、Ａ２の中で２次元的に略一様分布となるように不使用ミラーが決定される。すなわち、ＤＭＤ２５の有効ミラーエリア内で略均等な距離間隔で不使用ミラーが配列し、局所的な集中なく均質に不使用ミラーが散らばった状態で配置されるように、不使用ミラーの配列が決定される。さらに、略一様分布の配列に加え、光の干渉によるモアレを防ぐため、不使用ミラーが規則的、周期的ではなく、ランダムに配列したマスクパターンデータが用意される。
【００５２】
このように本実施形態によれば、マスクレス露光装置において、ｉ線、ｈ線を含む分光分布特性をもつ照明光を放射する光源３０と、ＤＭＤ２５と、１対のバンドパスフィルタ２４Ａ、２４Ｂを含む照明光学系２２とを備えた露光ヘッドが設けられる。バンドパスフィルタ２４Ａ、２４Ｂは、照明光を、ｉ線主成分の分割照明光Ｌ１、ｈ線主成分の分割照明光Ｌ２に分割し、ＤＭＤ２５の分割変調領域Ａ１、Ａ２をそれぞれ照射する。
【００５３】
そして、投影光学系２８は、露光エリアＥＡを副走査方向に沿って２分割した分割露光エリアＥＡ１、ＥＡ２に対し、分割変調領域Ａ１、Ａ２からの分割パターン光ＰＬ１、ＰＬ２を投影する。そして、オーバーラップ露光動作を実行することにより、分割パターン光ＰＬ１、ＰＬ２が同一露光対象に対し重ねて照射される。
【００５４】
バンドパスフィルタを設け、ＤＭＤの異なる領域に２つの分割照明光をそれぞれ照射することにより、光強度などの照明条件を変更することなく、１つの光源で波長成分の異なる分割パターン光ＰＬ１、ＰＬ２を多重照射することができる。その結果、パターン形状の解像度、寸法精度を上げることが可能となる。
【００５５】
また、パターン光の波長成分に応じて露光データを変更し、マイクロミラー群Ａ１、Ａ２をそれぞれ独立して制御することにより、様々な断面形状のレジストパターンを精度よく形成することができる。さらに、マスクパターンによって２つの分割パターン光を別々に光量調整することにより、より複雑な断面形状をもつレジストパターンを作成することができる。
【００５６】
次に、図５を用いて、第２の実施形態である露光装置について説明する。第２の実施形態では、投影光学系と基板との間にバンドパス光学フィルタが設けられている。
【００５７】
図５は、第２の実施形態における露光装置の概略的ブロック図である。
【００５８】
露光装置１２０は、照明光学系１２２、ＤＭＤ２５、投影光学系１２８を有する露光ヘッド１２０を備える。投影光学系１２８は、バンドパス光学フィルタ１２４Ａ、１２４Ｂおよび結像光学系１２９を備えている。なお、ＤＭＤ２５とバンドパスフィルタ１２４Ａ、１２４Ｂとの間にさらなる結像光学系を設置し、ＤＭＤ２５の共役面上でパターン光像の分割および波長選択を行うようにしてもよい。
【００５９】
第２の実施形態では、ＤＭＤ２５からのパターン光が、バンドパス光学フィルタ１２４Ａ、１２４Ｂによって分割される。分割変調領域Ａ１からの光束は、ｉ線を主成分とする波長域の分割パターン光ＰＬ１になって結像光学系１２９に入射し、分割露光エリアＥＡ１に照射される。同様に、分割変調領域Ａ２からの光束は、ｈ線を主成分とする波長域の分割パターン光Ｌ２になって結像光学系１２９に入射し、分割露光エリアＥＡ２に照射される。
【００６０】
これにより、第１の実施形態と同様に、分割パターン光Ｌ１、Ｌ２が主走査方向に関して並列照射される。そして、オーバーラップ露光動作を行うことにより、波長域の異なるパターン光が多重照射される。特に、ＤＭＤ２５の共役面上で分割領域を規定する場合、解像度低下なく境界ラインを規定することができ、境界部分におけるミラーを不使用にする必要がない。
【００６１】
なお、ＤＭＤ２５とバンドパス光学フィルタ１２４Ａ、１２４Ｂを密着させるように構成してもよい。また、結像光学系１２９と基板Ｗとの間にバンドパス光学フィルタ１２４Ａ、１２４Ｂを設けてもよい。
【００６２】
次に、図６を用いて第３の実施形態について説明する。第３の実施形態では、光源から波長域の異なる光を別々に照射する。
【００６３】
図６は、第３の実施形態における露光装置の概略的ブロック図である。
【００６４】
露光装置２００は、光源２３０、露光ヘッド２２０を備え、露光ヘッド２２０は、照明光学系２２２、ＤＭＤ２５、投影光学系２８から構成される。光源２３０は、ここでは複数のＬＥＤから構成されており、ＬＥＤ２３０Ａが、ｉ線を主成分とする分割照明光Ｌ１を放射し、ＬＥＤ２３０Ｂが、ｈ線を主成分とする分割照明光Ｌ２を放射する。
【００６５】
照明光学系２２２は、分割照明光Ｌ１、Ｌ２をＤＭＤ２５の分割変調領域Ａ１、Ａ２へそれぞれ導く。これにより、第１の実施形態と同様に、分割パターン光ＰＬ１、ＰＬ２が主走査方向に並列照射される。波長域が狭い光を複数のＬＥＤによって放射することが可能であるため、細かくパターン断面形状を規定することが可能となる。
【００６６】
第１〜第３の実施形態に関し、バンドバスフィルタ以外の光学部材によって波長域の異なる複数の照明光を成形してもよい。分割照明光もしくは分割パターン光については、狭帯域光に限定されず、広帯域光にすることも可能であり、２つの輝線を含む分割光にしてもよい。また、ｈ線、ｉ線以外のピーク波長を主成分として、分割照明光、分割パターン光を成形してもよく、互いに波長域がオーバーラップしてもよい。
【００６７】
ＤＭＤの変調領域全体を２分割し、それに合わせて照明光を２分割することに限定されず、複数の分割変調領域を定め、複数の分割照明光あるいは分割パターン光を成形してもよい。また、ＤＭＤ２５の変調領域を均等分割することに限定されず、任意の幅で複数の分割変調領域を定めてもよい。
【００６８】
単一のＤＭＤの変調領域を分割するだけでなく、複数のＤＭＤを用意し、異なる波長域の分割照明光あるいは分割パターン光を成形するようにしてもよい。また、隣り合う分割露光エリアの間に隙間を設けるようにしてもよい。
【００６９】
さらに、２つの分割変調素子群に対して両方ともバンドパスフィルタによる波長選択を行う必要がなく、一方の分割変調素子群に対してバンドパスフィルタを適用してもよい。
【００７０】
そして、上記第１〜第３実施形態を包括的に含めた実施形態の構成を考慮すれば、ある所定のバンド（露光エリア通過領域）に沿って露光エリアが相対移動する間、互いに波長域の異なる複数の分割パターン光を主走査方向に沿って異なる投影エリアにそれぞれ照射し、多重露光動作を行う構成にすればよい。
【符号の説明】
【００７１】
１０  露光装置
２４Ａ、２４Ｂ  バンドパスフィルタ
２５  ＤＭＤ（光変調素子アレイ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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