(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周期的パターンで配置された複数の光透過部を有するマスクと前記マスクと離間して配置された基板との間の距離よりも短い第１波長において強度のピークを有し、ＡｒＦエキシマレーザ光、及びＫｒＦエキシマレーザ光のいずれか１つを含む第１光と、前記第１波長よりも長い第２波長において強度のピークを有し、ＡｒＦエキシマレーザ光、及びＫｒＦエキシマレーザ光の前記１つとは異なる１つを含む第２光と、を、前記第１光の照射時間と前記第２光の照射時間との比を変更可能に前記マスクに照射し、
前記第１光が前記光透過部を透過することで生じた第１干渉光と、前記第２光が前記光透過部を透過することで生じた第２干渉光と、を前記基板に照射し、
前記基板の前記第１干渉光及び前記第２干渉光が照射される領域は、前記周期的パターンに応じた周期性を有し、
前記領域の周期は、前記第１波長の１０倍以下であり、
前記領域は、前記第１干渉光の自己結像によって形成されるパターンと、前記第１干渉光の反転像によって形成されるパターンと、を含み、
前記第１光の強度と、前記第２光の強度と、の比は、変更可能である露光方法。
【請求項２】
周期的パターンで配置された複数の光透過部を有するマスクと前記マスクと離間して配置された基板との間の距離よりも短い第１波長において強度のピークを有し、ＡｒＦエキシマレーザ光、及びＫｒＦエキシマレーザ光のいずれか１つを含む第１光と、前記第１波長よりも長い第２波長において強度のピークを有し、ＡｒＦエキシマレーザ光、及びＫｒＦエキシマレーザ光の前記１つとは異なる１つを含む第２光と、を、前記第１光の照射時間と前記第２光の照射時間との比を変更可能に前記マスクに照射し、
前記第１光が前記光透過部を透過することで生じた第１干渉光と、前記第２光が前記光透過部を透過することで生じた第２干渉光と、を前記基板に照射する露光方法。
【請求項３】
前記基板の前記第１干渉光及び前記第２干渉光が照射される領域は、前記周期的パターンに応じた周期性を有し、
前記領域の周期は、前記第１波長の１０倍以下である請求項２記載の露光方法。
【請求項４】
前記領域は、前記第１干渉光の自己結像によって形成されるパターンと、前記第１干渉光の反転像によって形成されるパターンと、を含む請求項３記載の露光方法。
【請求項５】
前記第１光の強度と、前記第２光の強度と、の比は、変更可能である請求項２〜４のいずれか１つに記載の露光方法。
【請求項６】
前記第１波長よりも長い第３波長において強度のピークを有する第３光を、前記マスクにさらに照射し、
前記第３光が前記光透過部を透過することで生じた第３干渉光を、前記基板にさらに照射する請求項２〜５のいずれか１つに記載の露光方法。
【請求項７】
第１波長において強度のピークを有し、ＡｒＦエキシマレーザ光、及びＫｒＦエキシマレーザ光のいずれか１つを含む第１光と、
前記第１波長よりも長い第２波長において強度のピークを有し、ＡｒＦエキシマレーザ光、及びＫｒＦエキシマレーザ光の前記１つとは異なる１つを含む第２光と、
を放出する光源と、
基板を載置するステージと、
周期的パターンで配置された複数の光透過部を有するマスクを、前記マスクと前記基板との間の距離が前記第１波長よりも長くなる位置に保持するマスク保持部と、
を備え、
前記マスクに前記第１光と前記第２光とを、前記第１光の照射時間と前記第２光の照射時間との比を変更可能に照射し、前記第１光が前記光透過部を透過することで生じた第１干渉光と、前記第２光が前記光透過部を透過することで生じた第２干渉光と、を前記基板に照射する露光装置。
【請求項８】
前記基板の前記第１干渉光及び前記第２干渉光が照射される領域は、前記周期的パターンに応じた周期性を有し、
前記領域の周期は、前記第１波長の１０倍以下である請求項７記載の露光装置。
【請求項９】
前記領域は、前記第１干渉光の自己結像によって形成されるパターンと、前記第１干渉光の反転像によって形成されるパターンと、を含む請求項８記載の露光装置。
【請求項１０】
前記第１光の強度と、前記第２光の強度と、の比は、変更可能である請求項７〜９のいずれか１つに記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、露光方法及び露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
リソグラフィ技術などで用いられる露光方法のひとつとして、タルボ干渉を用いて微細パターンを露光する露光方法がある。タルボ干渉は、繰り返しパターンを有する露光用マスクに干渉性の良いコヒーレント光を照射すると、光の進行方向に、パターンの反転像と自己結像とが周期的に現れる現象である。この反転像または自己結像を利用して、被転写基板を露光し、微細パターンの転写を行う。このようなリソグラフィ技術において、安定して微細パターンを露光することが望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２５３６４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の実施形態は、安定して微細パターンを露光することのできる露光方法及び露光装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施形態によれば、第１光と第２光とを、前記第１光の照射時間と前記第２光の照射時間との比を変更可能にマスクに照射し、第１干渉光と第２干渉光とを基板に照射する露光方法が提供される。前記第１光は、周期的パターンで配置された複数の光透過部を有する前記マスクと前記マスクと離間して配置された基板との間の距離よりも短い第１波長において強度のピークを有する。前記第１光は、ＡｒＦエキシマレーザ光、及びＫｒＦエキシマレーザ光のいずれか１つを含む。前記第２光は、前記第１波長よりも長い第２波長において強度のピークを有する。前記第２光は、ＡｒＦエキシマレーザ光、及びＫｒＦエキシマレーザ光の前記１つとは異なる１つを含む。前記第１干渉光は、前記第１光が前記光透過部を透過することで生じる。前記第２干渉光は、前記第２光が前記光透過部を透過することで生じる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】実施形態に係るパターン形成方法を例示するフローチャートである。
【図２】実施形態に係るマスクを例示する模式図である。
【図３】タルボ干渉による光強度分布を例示するシミュレーション結果である。
【図４】実施形態に係るタルボ干渉による光強度分布を例示するシミュレーション結果である。
【図５】実施形態に係るタルボ干渉による光強度分布を例示するシミュレーション結果である。
【図６】実施形態に係る露光システムを例示する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。  
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。  
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【０００８】
（第１の実施形態）  
図１は、パターン形成方法を例示するフローチャートである。  
図１は、第１の実施形態に係る露光方法を用いたパターン形成方法を例示している。  
第１の実施形態に係る露光方法は、第１光及び第２光の照射（ステップＳ１０２）、第１干渉光及び第２干渉光の照射（ステップＳ１０３）を含む。図１に表したように、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０４によってパターンが形成される。
【０００９】
マスクには、周期パターンで配置された複数の光透過部が設けられている。マスクに光を照射すると、マスクを透過した光に基づいて、後述するタルボ干渉が発生する。タルボ干渉によって生じた干渉光を基板（被転写基板）に照射して、リソグラフィが行われ、基板上にパターンが形成される。
【００１０】
ステップＳ１０１において、複数の光透過部を有するマスクと、基板（被転写基板）と、を準備する。  
図２は、マスクを例示する模式図である。マスクＭ１は、所定の波長の光を透過する部材（マスク基板１０）と、マスク基板１０上に設けられた複数の遮光部１１と、を有する。遮光部１１は、リソグラフィにおいてマスクＭ１に照射される光を遮る。
【００１１】
光透過性のマスク基板１０及び複数の遮光部１１によって、マスクＭ１には複数の光透過部１２が設けられる。光透過部１２は、マスク基板１０のうち遮光部１１によって光が遮られない部分に対応する。
【００１２】
マスク基板１０には、例えば石英や合成石英が用いられる。遮光部１１には、例えばクロム（Ｃｒ）が用いられる。
【００１３】
複数の光透過部１２は、平面Ｐ１（マスク基板１０の主面）上に設けられる。平面Ｐ１に対して平行な１つの方向をＸ軸方向とする。平面Ｐ１に対して垂直な方向をＺ軸方向とする。Ｘ軸方向に対して垂直で、Ｚ軸方向に対して垂直な方向をＹ軸方向とする。
【００１４】
複数の遮光部１１は、一定の幅及び一定の間隔でマスク基板１０に設けられる。これにより、複数の光透過部１２は、マスク基板１０に周期的パターンで配置される。
【００１５】
例えば、複数の光透過部１２は、ラインアンドスペースのパターンを形成する。この例では、光透過部１２のそれぞれは、Ｙ軸方向に延在し、Ｘ軸方向において並んでいる。なお、複数の光透過部１２の配置パターンは、周期的な島状のパターンであってもよい。
【００１６】
被転写基板は、表面に設けられた感光性材料（レジスト）を含む。被転写基板は、Ｚ軸方向において、マスクＭ１と離間して配置される。被転写基板の干渉光（後述の第１及び第２干渉光）が照射される面（レジストの表面）は、Ｘ−Ｙ平面（平面Ｐ１）と平行となるように配置される。
【００１７】
ステップＳ１０２において、マスクＭ１に第１光Ｌ１及び第２光Ｌ２を照射する。第１光Ｌ１の強度分布は、第１波長λ１において強度のピーク（最大値）を有する。また、第２光Ｌ２の強度分布は、第１波長λ１よりも長い第２波長λ２において強度のピークを有する。このように実施形態においては、異なる波長を有する光を用いて露光を行う。
【００１８】
第１光Ｌ１及び第２光Ｌ２は、Ｚ軸方向に沿って進行する。マスクＭ１にＺ軸方向に沿って進行する光が照射されると、複数の光透過部１２を透過した光による透過光に基づきタルボ干渉が発生する。ここで、タルボ干渉について説明する。
【００１９】
図２は、マスクＭ１におけるタルボ干渉を例示する。タルボ干渉は、マスクＭ１の繰り返しパターン（遮光部１１及び光透過部１２）に干渉性の良いコヒーレント光を照射すると、光の進行方向に、マスクＭ１の繰り返しパターンの反転像ＩＭｒと自己結像ＩＭとが周期的に現れる現象である。
【００２０】
タルボ干渉は、少なくとも光透過部１２から０次光と±１次光とが発生することによって生じる。そして、全ての回折光が同位相となる位置において、自己結像ＩＭが発生する。ここで自己結像ＩＭとは、光透過部１２に相当した光強度分布が現れる結像のことをいう。反転像ＩＭｒとは、光透過部１２の周期的パターンが反転したパターンに対応した光強度分布が現れる結像のことをいう。
【００２１】
この例では、複数の自己結像ＩＭが、光透過部１２の周期的パターンに対応してＸ軸方向において並ぶ。反転像ＩＭｒのＸ軸方向における位置は、Ｘ軸方向において隣合う自己結像ＩＭどうしの中間の位置である。
【００２２】
反転像ＩＭｒ及び自己結像ＩＭは、Ｚ軸方向に沿って交互に周期的に現れる。自己結像が現れるＺ軸方向に沿った１周期の長さは、タルボ距離と呼ばれる。光透過部１２の周期的パターンのパターンピッチをｐとし、マスクＭ１に照射される光の波長をλとする。ピッチｐが波長λに近いときは、タルボ距離Ｚｔは、式（１）で表される。
【００２３】
【数１】
0006356510.tif 000002
【００２４】
ピッチｐが波長λの２倍以上であるときは、タルボ距離Ｚｔは、近似的に式（２）で表される。
【００２５】
【数２】
0006356510.tif 000003
【００２６】
このようなタルボ距離Ｚｔの間隔で、複数の自己結像ＩＭがＺ軸方向において並ぶ。反転像ＩＭｒが生じるＺ軸方向に沿った位置は、Ｚ軸方向において隣合う自己結像ＩＭどうしの中間の位置である。
【００２７】
図３は、タルボ干渉による光強度分布を例示するシミュレーション結果を表す図である。  
図３では、グレースケールによって光強度分布を示す。グレースケールは、白いほど光強度が強いことを表す。図３では、説明の便宜上、１次回折光のみを考慮した光強度分布が表される。
【００２８】
図３に表したように、例えば、遮光部１１の下端位置を基準としたＺ軸方向に、反転像ＩＭｒ及び自己結像ＩＭが交互に現れる。ここで、反転像ＩＭｒの中心を含みＸ−Ｙ平面と平行な面を反転像面Ｆｒとする。自己結像ＩＭの中心を含みＸ−Ｙ平面と平行な面を自己結像面Ｆとする。この反転像面Ｆｒまたは自己結像面Ｆにおいて、パターン転写を行うことができる。
【００２９】
タルボ干渉の特徴として、マスクＭ１に照射される光の波長を変化させても、自己結像ＩＭ及び反転像ＩＭｒのＸ−Ｙ平面内での位置は変化しない。但し、光の波長を変化させた場合には、タルボ距離Ｚｔが変化する。すなわち、波長を変化させると、結像位置は、Ｚ軸方向においてのみ変化する。
【００３０】
図４は、タルボ干渉による光強度分布を例示するシミュレーション結果を表す図である。図４においても、図３と同様に、グレースケールを用いて、光強度分布が示されている。図４では、第１光Ｌ１をマスクＭ１に照射したときの光強度分布と、第２光Ｌ２をマスクＭ１に照射したときの強度分布と、を重ねて表示している。
【００３１】
この例では、光透過部１２のピッチｐは、５００ｎｍとしている。光透過部１２のＸ軸方向に沿った長さは、１００ｎｍである。第１光Ｌ１及び第２光Ｌ２の光源として、高圧水銀ランプを用い、第１光Ｌ１をｉ線とし、第２光Ｌ２をｇ線としている。
【００３２】
第１光Ｌ１が、複数の光透過部１２を透過することで、タルボ干渉によって第１干渉光が生じる。第２光Ｌ２が、複数の光透過部１２を透過することで、タルボ干渉によって第２干渉光が生じる。
【００３３】
第１干渉光による自己結像のＸ−Ｙ平面内における位置は、第２干渉光による自己結像のＸ−Ｙ平面内における位置と同じである。第１干渉光による自己結像のＺ軸方向における位置と、第２干渉光による自己結像のＺ軸方向における位置と、は異なる。
【００３４】
また同様に、第１干渉光による反転像のＸ−Ｙ平面内における位置は、第２干渉光による反転像のＸ−Ｙ平面内における位置と同じである。第１干渉光による反転像のＺ軸方向における位置と、第２干渉光による反転像のＺ軸方向における位置と、は異なる。
【００３５】
このような第１干渉光の光強度分布と第２干渉光の光強度分布とを重ね合わせる。図４に表した平面Ｐ２の付近においては、第１干渉光の自己結像の一部と、第２干渉光の自己結像の一部とが重なり、Ｚ軸方向に延びた光強度分布が得られる。同様に、第１干渉光の反転像の一部と、第２干渉光の反転像の一部とが重なり、Ｚ軸方向に延びた光強度分布が得られる。
【００３６】
平面Ｐ２においては、自己結像に対応した光、及び、反転像に対応した光、の両方の強度が強い。平面Ｐ２における光強度分布のパターンのピッチは、光透過部１２のピッチｐの半分である。
【００３７】
ステップＳ１０３において、このような第１干渉光と第２干渉光とを被転写基板に照射する。例えば、被転写基板を平面Ｐ２の位置に配置する。
【００３８】
被転写基板の第１干渉光及び第２干渉光が照射される領域（被露光領域）は、光透過部１２の周期的パターンに応じた周期性を有する。被露光領域は、第１干渉光（及び第２干渉光）の自己結像によって形成されるパターンと、第１干渉光（及び第２干渉光）の反転像によって形成されるパターンと、を含む。これにより、被露光領域の周期は、光透過部１２の周期的パターンの周期（ピッチｐ）の０．５倍となる。このようにマスクに対して半分のピッチのパターン転写が可能である。被転写基板が露光される被露光領域の周期は、例えば、第１波長の１０倍以下である。
【００３９】
タルボ干渉を利用したリソグラフィにおいては、少なくともマスクＭ１を通過した光が回折と干渉とを起こし、最初の自己結像が生じる。また、マスクＭ１の透過光は、少なくとも１次回折光を発生する。その条件は、光透過部１２の周期的パターンのパターンピッチｐ（周期）を、光透過部１２を透過する光の波長λよりも大きいことである。これらの条件から、ピッチｐと波長λとが等しいとすると、式（１）より、
【数３】
0006356510.tif 000004
となる。したがって、マスクＭ１と被転写基板との間の距離は、波長λよりも長く設定される。異なる波長を有する光を照射する場合には、マスクと被転写基板との間の距離は、短い方の波長よりも長く設定される。
【００４０】
実施形態においては、第１光Ｌ１の第１波長λ１は、第２光Ｌ２の第２波長λ２よりも短い。第１波長λ１は、マスクＭ１と被転写基板との間の距離よりも短い。これにより、タルボ干渉を用いた露光が可能となる。
【００４１】
ステップＳ１０４において、被転写基板にパターンが形成される。例えば、干渉光が照射された被転写基板を現像液に浸し、レジストの一部を除去する。形成されるパターンは、レジストに形成されるパターンや、レジストパターンをマスクとして下地（半導体層など）をエッチングして得られるパターンを含む。
【００４２】
例えば、半導体装置を製造する際のリソグラフィ工程において、高い解像性が必要な場合、波長が１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザを光源とする深紫外（Deep Ultraviolet：ＤＵＶ）光をマスクの照明光源として用いる。
【００４３】
微細パターンを形成するために、実際に形成するパターンの４倍サイズのマスク（レチクル）と、縮小投影光学系から構成される露光装置と、を用いる参考例の方法がある。
【００４４】
しかし、近年では、パターンの微細化に伴い４倍体のマスクを用いてもマスクパターンの形成が困難になりつつある。また、光学系の設計や部材の物理的な制限により、ウェハ上に形成可能なパターンサイズも限界に近づいている。
【００４５】
こうした状況に対応する超解像技術（Resolution Enhancement Techniques：ＲＥＴ）として、ダブルパターニングなどの参考例の露光方法も提案されている。このダブルパターニングでは、最初の露光と２回目の露光との重ね合わせの際に生じるズレなど、解決しなければならない問題が多数あり容易ではない。
【００４６】
解像限界パターンのパターンサイズＬは、光源波長をλ、投影光学系の開口数をＮＡとすると、以下の式（４）で表すことができる。
【００４７】
【数４】
0006356510.tif 000005
ここで、
【数５】
0006356510.tif 000006
である。ｎは、レンズと転写基板との間における屈折率であり、θは、光軸上の像点が射出瞳の半径に対してはる角である。ｋ１は、プロセスファクターと呼ばれる。空間周波数のカットオフ周波数となる解像力を得るｋ１値は、垂直入射の場合では０．５、斜入射照明の場合では０．２５である。
【００４８】
光学設計上ｓｉｎθの値の経験的な上限値は、例えば０．９５程度である。そこで、ｎを大きくすれば高い解像力が得られる。しかし、光学レンズと基板との間の媒質の屈折率を、レンズに使用する光学ガラスの屈折率より大きくすることは、光学設計上の制約から困難である。例えば、ＡｒＦ用の光学ガラスには、石英が用いられる。１９３ｎｍの波長を有する光に対する石英の屈折率は、１．５６である。このため、１．５６よりも小さい屈折力を有する媒質が挿入される。例えば、媒質として、屈折率が１．４４である水が用いられる。これらの関係より、液浸露光装置のＮＡの最大値は、例えば１．３５である。
【００４９】
光源としてＡｒＦエキシマレーザを用いた場合、式（４）においてｋ１＝０．２５、ＮＡ＝１．３５とすると、解像可能な最小寸法は、３７．５ｎｍである。また、このようなパターン転写においては、光学系のわずかな誤差や不均一性が、転写精度に重大な影響をもたらす。このため、光学材料の選定の費用や、光学系のシステムとしての完成度の高さを維持するための費用が、膨大となってしまう場合がある。
【００５０】
一方、解像可能なパターンサイズは、光源から放出される光の波長に比例する。このため、さらに波長を短くすることも考えられている。波長が１３．５ｎｍの光（Extreme Ultraviolet：ＥＵＶ）を用いた投影露光装置が検討されている。
【００５１】
ＥＵＶ光を用いた場合、例えばＮＡ＝０．２５である。ＮＡ＝０．３２の光学系も計画されている。ＮＡ＝０．３２、ｋ１＝０．２５とすると、ＥＵＶ光を用いた場合の解像可能な最小寸法は、１０．５ｎｍとなる。しかし、ＥＵＶ光源を用いることは、技術的な難易度が高く、半導体製造に十分な出力を得ることが可能な光源を提供することは困難である。
【００５２】
ＥＵＶ光を用いたリソグラフィにおいては、半導体パターンを転写する際、反射型マスクを用いる。このため、照明光をマスクに対して斜めに入射する。このため、パターン精度を維持するためにパターン配置を工夫する。
【００５３】
これに対して、実施形態に係る露光方法のように、タルボ効果を用いたプロキシミティ法によれば、高価な投影光学系を用いずとも、投影光学系を用いた場合と同等、又はそれ以上の微細なパターンを転写することができる。
【００５４】
タルボ干渉を利用したプロキシミティ露光法を用いることで、パターン転写における解像度を高めることができる。例えば、半導体リソグラフィにおいて、解像度を高めることができる。
【００５５】
タルボ干渉を用いたプロキシミティ法によるパターン形成方法は、原板（マスク）に欠陥があっても、その欠陥が転写されにくいという特徴を有する。これは、半導体製造工程においては、長所と考えることができる。
【００５６】
このように、タルボ干渉を利用したプロキシミティ露光法では、投影光学系を用いない簡便な露光方法で、高解像のパターンを形成することができ、欠陥を少なくすることができる。
【００５７】
一方、タルボ干渉において、１つの波長においてのみ強度分布のピークを有する光を用いた場合、図３に表したように、１つの自己結像ＩＭが位置するＺ軸方向における範囲は、有限であり、狭い。同様に、１つの反転像ＩＭｒが位置するＺ軸方向における範囲は、狭い。これは、投影露光における焦点深度に相当する。このような狭い範囲に対応させて被転写基板を配置し、パターン転写を行うこととなる。このため、プロセスが安定しない場合がある。
【００５８】
これに対して、本実施形態においては、互いに異なる２つの波長において強度のピークを有する光を用いる。異なる波長で露光を行うことで、図４に表したように、結像するＺ軸方向の領域を大きくすることが可能となり、焦点深度を大きくとることができる。Ｚ軸方向において、光強度の高い範囲が広くなる。これにより、安定して露光を行うことができる。また、前述のように、転写されるパターンのピッチを、マスクパターンのピッチの半分とすることもできる。
【００５９】
ＤＵＶ光を用いた参考例のプロキシミティ露光装置の解像限界は、例えば４μｍ〜５μｍ程度である。例えば、露光装置における解像限界は、露光に用いられる波長と、ギャップ長（マスクと被転写基板との間の距離）と、に依存する。ギャップ長が短い方が解像度が高くなるが、プロセスの安定性のため、ギャップ長の下限は制限される。このため、参考例のプロキシミティ装置では、波長の１０倍以下の幅のパターンを形成することは困難である。ＤＵＶ光源のスペクトルの１つであるｉ線の波長は、３５６ｎｍであり、その１０倍は、３．５６μｍである。参考例の露光装置においては、ｉ線の波長の１０倍の半分である１．８μｍの幅のパターンを形成することは困難である。
【００６０】
これに対して、実施形態によれば、タルボ露光を用いることで、波長の１０倍に満たないピッチのパターンも形成することができる。
【００６１】
上述した例では、第１光Ｌ１は、ｉ線を含み、第２光Ｌ２は、ｇ線を含む。実施形態においては、第１光Ｌ１は、ｉ線、ｇ線及びｈ線のいずれかを含んでいてもよい。
【００６２】
本実施形態においては、第１光Ｌ１と第２光Ｌ２とを用いているが、３以上の波長の異なる光を用いてもよい。ここで、波長の異なる光とは、スペクトルの中心となる波長が異なる光であり、例えば光の強度分布がピークを持つ波長が異なる光である。
【００６３】
例えば、第１光Ｌ１及び第２光Ｌ２に加えて、第３光Ｌ３をマスクに照射する。第３光Ｌ３の強度分布は、第３波長λ３において強度のピークを有する。ここで、第３波長λ３は、第１波長λ１とは異なり、第２波長λ２とは異なる。第３波長λ３は、第１波長λ１よりも長い。
【００６４】
図５は、タルボ干渉による光強度分布を例示するシミュレーション結果を表す模式図である。図５においても図４と同様に、グレースケールを用いて、光強度分布が示されている。図５では、第１光Ｌ１、第２光Ｌ２及び第３光Ｌ３のそれぞれをマスクＭ１に照射したときの強度分布を、重ねて表示している。
【００６５】
図４で示した例と同様に、光透過部１２のピッチｐは、５００ｎｍであり、光透過部１２の幅は、１００ｎｍである。この例では、第１光Ｌ１をｉ線とし、第２光Ｌ２をｈ線とし、第３光Ｌ３をｇ線としている。
【００６６】
第１〜３光Ｌ１〜Ｌ３のそれぞれが、複数の光透過部１２を透過することで、タルボ干渉によって第１〜第３干渉光が生じる。
【００６７】
第１〜第３干渉光のそれぞれの自己結像のＸ−Ｙ平面における位置は、互いに同じである。第１〜第３干渉光のそれぞれの自己結像のＺ軸方向における位置は、互いに異なる。  第１〜第３干渉光のそれぞれの反転像のＸ−Ｙ平面における位置は、互いに同じである。第１〜第３干渉光のそれぞれの反転像のＺ軸方向における位置は、互いに異なる。
【００６８】
このような光強度分布を有する第１〜第３干渉光を重ね合わせると、Ｚ軸方向に延びた光強度分布が得られる。例えば、図５に示した平面Ｐ３においては、自己結像に対応した光、及び、反転像に対応した光の両方の強度が高い。平面Ｐ３の位置に被転写基板を配置することで、マスクＭ１のピッチｐの半分の周期を有するパターンを露光することができる。
【００６９】
以上説明したように、実施形態においては、３以上の波長の異なる光を用いてもよい。波長の組み合わせには、任意の組み合わせを用いることができる。
【００７０】
また、第１光Ｌ１及び第２光Ｌ２の光源は、ＡｒＦエキシマレーザ又はＫｒＦエキシマレーザであってもよい。光源として、エキシマレーザや高圧水銀ランプなど、異なる種類の光源を組み合わせて用いてもよい。
【００７１】
第１光Ｌ１及び第２光Ｌ２のそれぞれを、異なる時刻において、別々にマスクに照射してもよい。  
第１光Ｌ１及び第２光Ｌ２を同時にマスクに照射してもよい。この場合、マスクに照射される光は、第１光Ｌ１と第２光Ｌ２とが重ね合わされた１つの光と考えることができる。すなわち、実施形態は、互いに異なる複数の波長のそれぞれにおいて、強度分布のピークを有する光を照射する場合を含む。
【００７２】
実施形態においては、第１光Ｌ１の強度と、第２光Ｌ２の強度と、の比が変更可能である。例えば、光源と被転写基板との間に光学フィルタを設け、これにより比を変更することができる。第１光Ｌ１の照射時間（照射している時間の長さ）と、第２光Ｌ２の照射時間と、の比を変更してもよい。
【００７３】
例えば、第１光Ｌ１の強度と、第２光Ｌ２の強度とを、それぞれ独立に調整する。これにより、自己結像ＩＭにおける干渉光の強度と、反転像ＩＭｒにおける干渉光の強度と、を調整することができる。また、自己結像ＩＭのＸ−Ｙ平面内における幅と、反転像ＩＭｒのＸ−Ｙ平面内における幅と、を調整することができる。被転写基板の光が照射される面において、露光パターンのコントラストを向上させることができる。本実施形態によれば、安定して微細パターンを露光することができる。
【００７４】
（第２の実施形態）  
図６は、露光システムを例示する模式図である。  
図６に表した露光システムは、第２の実施形態に係る露光装置５０１と、制御部５４０と、を含む。
【００７５】
露光装置５０１は、光源５１０と、ステージ５２０と、マスク保持部５３０と、を含む。露光装置５０１は、例えばプロキシミティ露光装置である。露光装置５０１は、第１の実施形態において説明した露光方法によって、露光を実施する。なお、制御部５４０は、露光装置５０１の一部とみなしてもよい。
【００７６】
光源５１０は、露光に用いる光を放出する。光源５１０は、第１光Ｌ１及び第２光Ｌ２を含む光を放出する。さらに第１光Ｌ１または第２光Ｌ２の光路上において、光源５１０とステージ５２０との間に光制御部５１５が設けられている。
【００７７】
光制御部５１５は、光源５１０から放出された光を分光する。光制御部５１５は、例えば、所定の波長の光を透過させる光学フィルタを含む。これにより所望の波長を有する光を得ることができる。また、第１光Ｌ１の強度と、第２光Ｌ２の強度と、の比を調整することができる。
【００７８】
例えば、光源５１０に高圧水銀ランプを用いた場合、光制御部５１５は、ｇ線を透過する光学フィルタと、ｉ線を透過する光学フィルタと、を含む。これらのフィルタを切り替えることによって、所望の波長を有する光を得ることができる。
【００７９】
光制御部５１５は、光源５１０から放出された光をステージ５２０へ導く光学系を含んでもよい。光制御部５１５は、光の進行方向を揃えるアパーチャなどの機構を含んでいてもよい。これにより解像度を向上させることができる。
【００８０】
光源５１０は、第１光Ｌ１を含む光を放出する部分と、第２光Ｌ２を含む光を放出する部分と、を有していてもよい。
【００８１】
ステージ５２０は、被転写基板を載置する。図６に表した例では、被転写基板Ｗがステージ５２０に載置されている。ステージ５２０は、例えば真空吸着によって被転写基板Ｗをステージ５２０上に吸着保持する。ステージ５２０は、被転写基板Ｗの表面に沿った例えば２軸（Ｘ軸、Ｙ軸）に沿って移動可能に設けられる。ステージ５２０を移動させることで、被転写基板Ｗと、後述するマスク保持部５３０に保持された露光用マスクとの相対的な位置関係を変える。
【００８２】
マスク保持部５３０は、複数の光透過部１２が設けられたマスクＭ１を保持する。マスク保持部５３０は、移動可能に設けられていてもよい。
【００８３】
制御部５４０は、光源５１０、光制御部５１５、ステージ５２０及びマスク保持部５３０を制御する。制御部５４０は、光源５１０による光の放出のタイミングや光量、光制御部５１５から被転写基板Ｗへ向けて照射される光の波長、ステージ５２０の移動のタイミングや移動量などを制御する。制御部５４０は、マスク保持部５３０によるマスクＭ１の保持や開放、必要に応じて移動などの動作を制御する。また、制御部５４０は、マスクＭ１の周期パターンのピッチｐに応じて、マスクＭ１と被転写基板Ｗとの間の距離を制御する。
【００８４】
露光装置５０１によって露光を行うには、ステージ５２０の上に被転写基板Ｗを載置し、マスク保持部５３０にマスクＭ１を保持する。ステージ５２０及びマスク保持部５３０の少なくとも一方を移動させて、被転写基板ＷとマスクＭ１との位置合わせを行う。
【００８５】
そして、光源５１０から光を放出する。光源５１０から放出された光は、光制御部５１５を通過する。これにより、第１光Ｌ１及び第２光Ｌ２がマスクＭ１に照射される。第１光Ｌ１及び第２光Ｌ２のそれぞれは、マスクＭ１によってタルボ干渉による干渉光になる。
【００８６】
干渉光は、ステージ５２０上の被転写基板Ｗに照射される。被転写基板Ｗに干渉光が照射されることで、被転写基板Ｗに設けられたレジストが露光される。このようにして、露光装置５０１において、実施形態に係る露光方法が実施され、安定して微細パターンの露光を行うことができる。
【００８７】
実施形態によれば、安定して微細パターンを露光することのできる露光方法及び露光装置が提供できる。
【００８８】
なお、本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれば良い。
【００８９】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明の実施形態は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、マスク、被転写基板、光源、ステージなどの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。  
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
【００９０】
その他、本発明の実施の形態として上述した露光方法及び露光装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての露光方法及び露光装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
【００９１】
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
【００９２】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００９３】
１０…マスク基板、  １１…遮光部、  １２…光透過部、  ５０１…露光装置、  ５１０…光源、  ５１５…光制御部、  ５２０…ステージ、  ５３０…マスク保持部、  ５４０…制御部、  Ｆ…自己結像面、  Ｆｒ…反転像面、  ＩＭ…自己結像、  ＩＭｒ…反転像、  Ｌ１〜Ｌ３…第１〜第３光、  Ｍ１…マスク、  Ｐ１〜Ｐ３…平面、  Ｓ１０１〜Ｓ１０４…ステップ、  Ｗ…基板（被転写基板）、  Ｚｔ…タルボ距離、  ｐ…ピッチ
【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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