CN111324016A - 曝光装置、曝光方法以及物品的制造方法 - Google Patents

曝光装置、曝光方法以及物品的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开曝光装置、曝光方法以及物品的制造方法。提供有利于提高向基板转印图案的转印性能的曝光装置。提供曝光装置，使用包含第1波长域和第2波长域的多个波长域的光对基板进行曝光，其特征在于，具有：照明光学系统，用光对掩模进行照明；以及投影光学系统，将掩模的图案的像投影到基板，照明光学系统将包括包含至少第1波长域的光且第1波长域的光和第2波长域的光的强度比为第1强度比的第1强度分布和包含至少第2波长域的光且第1波长域的光和第2波长域的光的强度比为与第1强度比不同的第2强度比的第2强度分布的强度分布，以使该强度分布成为4次旋转对称的方式形成于照明光学系统的瞳面。

Description

曝光装置、曝光方法以及物品的制造方法
技术领域
本发明涉及曝光装置、曝光方法以及物品的制造方法。
背景技术
投影曝光装置是将形成于掩模(原版)的图案转印到基板(板块)的装置，经由照明光学系统对掩模进行照明，经由投影光学系统将掩模的图案的像投影到基板上。照明光学系统用来自光源的光对光学积分器进行照明，在与照明光学系统的瞳面相当的光学积分器的射出面中生成2次光源。2次光源在具有预定的形状以及预定的大小的发光区域中形成。另外，形成2次光源的发光区域与对掩模的各点进行照明的光的角度分布对应。此外，在曝光装置中，还有无需掩模的无掩模曝光装置。
在曝光装置中，作为使针对微细的图案的转印性能提高的技术，存在超分辨技术(RET：Resolution Enhancement Techniques)。作为RET之一，已知使对掩模的各点进行照明的光的角度分布最佳化的变形照明。
在日本特开2000-252199号公报中，作为变形照明，提出了将使用内侧的同心圆部的发光区域的第1曝光工序中的焦点位置和使用外侧的同心圆部的发光区域的第2曝光工序中的焦点位置设为不同的位置的技术。在日本特开2018-54992号公报中，提出了为了减小多个方向的图案之间的线宽差(图案的方向差所致的线宽不均匀性)，使在对像对比度相对地低的方向的图案的成像作出贡献的方向存在的发光区域的波长移动到短波长侧的技术。
发明内容
日本特开2000-252199号公报公开的技术能够使用作为RET之一的变形照明，提高孤立图案和行线与空间(LS)图案混合存在的图案的转印性能。然而，在日本特开2000-252199号公报公开的技术中，未考虑针对包含于宽频带的照明光(宽带照明光)的多个波长域，分别进行适合的变形照明。因此，在使用宽带照明光的情况下，无法得到使针对微细的图案的转印性能充分提高的效果。
日本特开2018-54992号公报公开的技术是虽然使用宽带照明光，但解决图案的方向差所致的线宽不均匀性的技术，而并非提高针对微细的图案的转印性能的技术即RET。为了得到提高针对微细的图案的转印性能的效果，必须与图案的方向差对应的发光区域的方向差。日本特开2018-54992号公报公开的技术是解决的课题与提出RET之一的本发明不同的其他技术。
本发明提供有利于提高向基板转印图案的转印性能的曝光装置。
作为本发明的一个侧面的曝光装置使用包含第1波长域和第2波长域的多个波长域的光对基板进行曝光，其特征在于，具有：照明光学系统，用所述光对掩模进行照明；以及投影光学系统，将所述掩模的图案的像投影到所述基板，所述照明光学系统将包括包含至少所述第1波长域的光且所述第1波长域的光和所述第2波长域的光的强度比为第1强度比的第1强度分布和包含至少所述第2波长域的光且所述第1波长域的光和所述第2波长域的光的强度比为与所述第1强度比不同的第2强度比的第2强度分布的强度分布，以使该强度分布成为4次旋转对称的方式形成于所述照明光学系统的瞳面。
作为本发明的另一侧面的曝光装置使用包含第1波长域和第2波长域的多个波长域的光对基板进行曝光，其特征在于，具有：照明光学系统，用所述光对掩模进行照明；以及投影光学系统，将所述掩模的图案的像投影到所述基板，所述照明光学系统将包括包含至少所述第1波长域的光且所述第1波长域的光和所述第2波长域的光的强度比为第1强度比的第1强度分布和包含至少所述第2波长域的光且所述第1波长域的光和所述第2波长域的光的强度比为与所述第1强度比不同的第2强度比的第2强度分布的强度分布，形成于所述照明光学系统的瞳面，所述照明光学系统以在针对所述第1波长域的光的所述掩模的图案的衍射光的强度分布中与比基准强度大的区域对应的所述瞳面的区域中形成所述第1强度分布的方式，形成所述强度分布。
作为本发明的又一侧面的曝光装置使用包含第1波长域和第2波长域的多个波长域的光对基板进行曝光，其特征在于，具有：照明光学系统，对形成应转印到所述基板的图案的器件进行照明；以及投影光学系统，将由所述器件形成的所述图案的像投影到所述基板，所述照明光学系统将包括包含至少所述第1波长域的光且所述第1波长域的光和所述第2波长域的光的强度比为第1强度比的第1强度分布和包含至少所述第2波长域的光且所述第1波长域的光和所述第2波长域的光的强度比为与所述第1强度比不同的第2强度比的第2强度分布的强度分布，形成于所述照明光学系统的瞳面。
作为本发明的又一侧面的曝光装置使用包含第1波长域和第2波长域的多个波长域的光对基板进行曝光，其特征在于，具有：照明光学系统，用所述光对掩模进行照明；以及投影光学系统，将所述掩模的图案的像投影到所述基板，所述照明光学系统将包括包含至少所述第1波长域的光且所述第1波长域的光和所述第2波长域的光的强度比为第1强度比的环形形状的第1强度分布和包含至少所述第2波长域的光且所述第1波长域的光和所述第2波长域的光的强度比为与所述第1强度比不同的第2强度比的环形形状的第2强度分布的环形形状的强度分布，形成于所述照明光学系统的瞳面，所述第1强度分布和所述第2强度分布在所述照明光学系统的瞳面中的径的大小不同。
作为本发明的又一侧面的曝光方法使用包含第1波长域和第2波长域的多个波长域的光对基板进行曝光，其特征在于，具有：经由照明光学系统用所述光对掩模进行照明的工序；以及经由投影光学系统将所述掩模的图案的像投影到所述基板的工序，在对所述掩模进行照明的工序中，将包括包含至少所述第1波长域的光且所述第1波长域的光和所述第2波长域的光的强度比为第1强度比的第1强度分布和包含至少所述第2波长域的光且所述第1波长域的光和所述第2波长域的光的强度比为与所述第1强度比不同的第2强度比的第2强度分布的强度分布，以使该强度分布成为4次旋转对称的方式形成于所述照明光学系统的瞳面。
作为本发明的又一侧面的物品的制造方法的特征在于，具有：使用上述曝光装置对基板进行曝光的工序；对曝光的所述基板进行显影的工序；以及从显影的所述基板制造物品的工序。
本发明的其他目的或者其他侧面通过以下参照附图说明的实施方式将变得更加明确。
根据本发明，例如，能够提供有利于提高向基板转印图案的转印性能的曝光装置。
附图说明
图1是示出作为本发明的一个侧面的曝光装置的结构的概略图。
图2是用于说明照明光学系统的结构的图。
图3是用于说明以往的变形照明的图。
图4是用于说明以往的变形照明的图。
图5是用于说明第1实施方式中的变形照明的图。
图6是用于说明第1实施方式中的变形照明的图。
图7是用于说明第1实施方式中的变形照明的图。
图8是用于说明使第1实施方式的变形照明所起到的针对微细的图案的转印性能提高的效果的图。
图9是用于说明第1实施方式中的变形照明的图。
图10A至图10G是用于说明第1实施方式中的变形照明的图。
图11A以及图11B是用于说明光源以及照明光学系统的结构的图。
图12是用于说明曝光方法的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图，说明本发明的优选的实施方式。此外，在各图中，对同一部件附加同一参照编号，省略重复的说明。
图1是示出作为本发明的一个侧面的曝光装置100的结构的概略图。曝光装置100是使用包含多个波长域的光对基板进行曝光，向基板转印图案的光刻装置。曝光装置100被使用于平板显示器、液晶显示元件、半导体元件、MEMS等的制造，特别作为平板显示器曝光装置适合。曝光装置100具有：照明光学系统10，用来自光源的光对作为被照明面的掩模(原版)9进行照明；投影光学系统11，将形成于掩模9的图案的像投影到配置于与掩模9在光学上共轭的位置的基板12；以及载置台38。
在本实施方式中，投影光学系统11是包括镜32、34以及36，按照镜32、34、36、34、32的顺序对光进行反射的反射光学系统，将掩模9的图案的像等倍地投影到基板12。投影光学系统11是来自光源的光的色像差比折射光学系统变小的反射光学系统，所以在使用包含多个波长域的宽频带的光(宽带照明光)的情况下适合。载置台38是能够保持基板12而移动的载置台。
<第1实施方式>
图2是用于说明本实施方式中的照明光学系统10的结构的图。但是，在图2中，将投影光学系统11简化图示。照明光学系统10如图2所示，包括聚光镜2、聚束透镜5、复眼透镜7、聚束透镜8、以及孔径光阑61。此外，在从聚束透镜5至掩模9的光路中，配置有以使光的剖面成为预定的形状以及预定的大小的光的方式对来自光源1的光进行整形的光学系统(未图示)。
光源1是射出宽频带的光(多个波长的光混合存在的光)的光源。光源1在本实施方式中，包括射出紫外光的汞灯，射出多个峰值波长的亮线(i线(365nm)、g线(405nm)、h线(436nm))混合存在的光。光源1在聚光镜2的第1焦点3的附近包括发光部，聚光镜2将从光源1射出的光聚光于第2焦点4。
聚束透镜5将聚光于第1焦点4的光整形成平行光。由聚束透镜5整形后的光入射到复眼透镜7的入射面7a。复眼透镜7是由多个光学元件、具体而言多个微小的透镜构成的光学积分器。复眼透镜7从入射到入射面7a(光入射面)的光在射出面7b(光射出面)形成2次光源。从复眼透镜7射出的光经由多个聚束透镜8，对掩模9重叠地进行照明。
在载置台38中，配置有测量部(未图示)。上述测量部包括能够测量形成于复眼透镜7的射出面7b的2次光源的形状、光强度的传感器、例如CCD传感器。
作为超分辨技术(RET)之一的环形照明(环形形状的分布)、四极照明等变形照明(斜入射照明)对分辨率的提高有效。具有预定的发光区域(强度分布)的变形照明能够通过配置于与照明光学系统10的瞳面相当的复眼透镜7(光学积分器)的射出面7b的孔径光阑61实现。
在此，将掩模9的图案的间距(图案的反复的周期)设为P，将对上述掩模9进行照明的光的波长(曝光波长)设为λ，将投影光学系统11的数值孔径设为NA。在该情况下，通过用包括包含由以下的式(1)规定的照明角度σc的发光区域I的变形照明对掩模9进行照明，能够抑制与散焦相伴的像对比度的降低。
Figure BDA0002309897480000061
在式(1)中，照明角度σc在用设定于照明光学系统10的瞳面的瞳坐标表示的情况下，与从原点的距离(瞳半径)相当。
在以往的变形照明中，例如，在半导体曝光装置的情况下，从光源射出的光的谱窄，所以波长λ被用作单一的值。另一方面，在平板显示器曝光装置中，使用从光源射出的光的谱宽的宽带照明。然而，在现有技术中，即便是平板显示器曝光装置，也与半导体曝光装置同样地，针对单一的波长λ(例如强度最大的波长、进行强度的加权后的重心波长)，决定变形照明的发光区域。
在本实施方式中，通过针对包含于宽带照明的不同的第1波长域λ1以及第2波长域λ2，使用适合于各波长域的不同的第1发光区域I1以及第2发光区域I2，提高微细的图案的转印性能。换言之，本实施方式在针对第1发光区域I1以及第2发光区域I2的各个，将相互不同的第1波长域λ1以及第2波长域λ2的光用作照明光的方面与现有技术不同。
作为以往的变形照明的手法已知的窄环形，本实施方式具有抑制照度的降低，来抑制生产性的降低的效果。另外，在本实施方式中，使用比窄环形宽的环形(宽度)，所以与由复眼透镜7形成的照明强度的不均匀性相伴的照度不均被降低。本实施方式相比于环形宽度窄的窄环形照明，针对特定的间距P以外的间距的图案也能够提高转印性能。
在本实施方式中，相对以往的短波长化所起到的分辨能力的提高，长波长的光未被完全遮光，在特定的发光区域中使用长波长，所以焦深(DOF：Depth of Focus)被维持。进而，在本实施方式中，长波长的光未被完全遮光，所以能够抑制照度的降低(生产性的降低)。
<实施例1>
参照图3以及图4，作为比较例，说明以往的变形照明。图3示出描绘式(1)所示的照明角度σc的图表。在图3中，横线所示的发光区域I0表示以往的变形照明、具体而言内σ为0.45、外σ为0.90的环形照明。曝光波长如波长域λ0所示，是335nm以上且475nm以下，是与汞灯的i线、g线以及h线的谱对应的宽带照明。发光区域I0包含波长域λ0的照明角度σc，上述变形照明如上所述具有抑制与散焦相伴的像对比度的降低的效果。
图4是用照明光学系统的瞳坐标表示图3所示的以往的变形照明的图。如图4所示，以往的变形照明是内σ为0.45、外σ为0.90的环形照明，曝光波长是335nm以上且475nm以下。
以下，说明本实施方式中的变形照明。图5示出描绘式(1)所示的照明角度σc的图表。针对包含于宽带照明的相互不同的第1波长域λ1以及第2波长域λ2，分别使用不同的第1发光区域I1以及第2发光区域I2。此外，第1发光区域I1和第2发光区域I2通过照明光学系统10的瞳面中的瞳半径被区分。
第1波长域λ1是335nm以上且395nm以下的波长域，是与作为光源1的汞灯的i线的谱对应的波长域。包含第1波长域λ1的光的第1发光区域I1是内σ为0.45、外σ为0.90的环形照明(环形形状的分布)。这样，第1发光区域I1是包含至少第1波长域λ1的光、且第1波长域λ1的光和第2波长域λ2的光的强度比成为第1强度比的第1强度分布。第1发光区域I1包含第1波长域λ1的照明角度σc，上述变形照明如上所述，具有抑制与散焦相伴的像对比度的降低的效果。
第2波长域λ2是395nm以上且475nm以下的波长域，是与作为光源1的汞灯的g线以及h线的谱对应的波长域。包含第2波长域λ2的光的第2发光区域I2是内σ为0.70、外σ为0.90的环形照明(环形形状的分布)。这样，第2发光区域I2是包含至少第2波长域λ2的光、且第1波长域λ1的光和第2波长域λ2的光的强度比成为与第1强度比不同的第2强度比的第2强度分布。第2发光区域I2包含针对第2波长域λ2的一部分的波长域的照明角度σc，上述变形照明如上所述具有抑制与散焦相伴的像对比度的降低的效果。
这样，本实施方式的变形照明包含第1发光区域I1以及第2发光区域I2，第1发光区域I1和第2发光区域I2的照明光学系统10的瞳面中的径的大小不同。另外，本实施方式的变形照明在内σ为0.45、外σ为0.80的与i线、g线以及h线对应的波长域的环形照明中，截断在图5中表示为非发光区域D的内σ为0.45、外σ为0.70的与g线以及h线对应的波长域。非发光区域D是未被用作照明光的区域。非发光区域D优选为与照明角度σc不同的区域。但是，非发光区域D并非不能包含照明角度σc，也可以在波长域内的一部分的波长中包含照明角度σc。关于非发光区域D中的波长域的截断，在照明光学系统10中设置波长滤波器即可。例如，如图2所示，将使多个波长域中的特定的波长域的光透射或者切断来形成第1发光区域I1以及第2发光区域I2的波长滤波器63，配置于照明光学系统10的瞳面的附近即可。
图5所示的本实施方式的变形照明还能够如图6所示的变形照明表示。说明图6所示的变形照明。第1波长域λ1是335nm以上且395nm以下的波长域，是与作为光源1的汞灯的i线的谱对应的波长域。包含第1波长域λ1的光的第1发光区域I1是内σ为0.45、外σ为0.70的环形照明。第2波长域λ2是335nm以上且475nm以下的波长域，是与作为光源1的汞灯的i线、g线以及h线的谱对应的波长域。包含第2波长域λ2的光的第2发光区域I2是内σ为0.70、外σ为0.90的环形照明。这样，关于多个波长域的分割，也可以在波长域内存在包含于第1波长域λ1和第2波长域λ2这两方的波长。换言之，第1波长域λ1和第2波长域λ2也可以其一部分的波长域重复。
图7是用照明光学系统的瞳坐标表示图5、图6所示的本实施方式的变形照明的图。参照图7，斜线所示的环形的内侧(内σ为0.45、外σ为0.70)的波长域是335nm以上且395nm以下，与i线对应，g线以及h线被截断。黑色所示的环形的外侧(内σ为0.45、外σ为0.90)的波长域是335nm以上且475nm以下，与i线、g线以及h线对应。如图7所示，在本实施方式中，将包括第1发光区域I1(第1强度分布)和第2发光区域I2(第2强度分布)的变形照明(强度分布)，以使上述变形照明成为旋转对称的方式形成于照明光学系统10的瞳面。
参照图8，说明使本实施方式的变形照明所起到的针对微细的图案的转印性能提高的效果。图8是示出针对线宽为1.5μm、间距(周期)为3μm的行线与空间(LS)图案的现有技术(图3)和本实施方式的实施例1(图7)的转印性能的比较的图。投影光学系统的数值孔径(NA)是0.10。LS图案包括7根行线，评价中央的行线。DOF用中央的行线的线宽成为-10％的散焦评价。
如图8所示，在本实施方式的实施例1中，相比于现有技术，像对比度从0.53提高到0.56，并且，抗蚀剂像的DOF从47.5μm提高到70.0μm。另外，在本实施方式的实施例1中，相比于现有技术，抗蚀剂像的侧壁角度(side wall angle)从69.4度提高到70.9度。此外，虽然在图8中未示出，伴随像对比度的提高，MEEF(Mask Error Enhancement Factor，掩模误差增强因子)也提高。这些结果表示如本实施方式所述，通过针对每个发光区域使用不同的波长域的光，能够提高与微细的图案对应的转印性能。此外，在本实施方式的实施例1中，在环形的内侧(内σ为0.45、外σ为0.70)，未使用g线以及h线，所以照度成为现有技术的照度的74％。
详细而言，在本实施方式的实施例1中，DOF大幅提高包括使用σ为0.70以上的环形的效果。σ为0.70以上的环形中的光具有使LS图案的中央的行线的线宽伴随散焦减少的效果。因此，用σ为0.70以上的环形中的光，抑制散焦所致的LS图案的线宽的增大，所以能够大幅提高DOF。这样，通过使用σ大的发光区域，能够提高LS图案的DOF。
<实施例2>
参照图9，说明本实施方式的实施例2中的变形照明。图9示出描绘式(1)所示的照明角度σc的图表。如图9所示，在实施例2的变形照明中，除了与长波长域的内σ相当的非发光区域D1以外，还存在与短波长域的外σ相当的非发光区域D2。非发光区域D1以及D2是与照明角度σc不同的区域。
第1波长域λ1是335nm以上且420nm以下的波长域。包含第1波长域λ1的光的第1发光区域I1是内σ为0.45、外σ为0.70的环形照明。第2长域λ2是395nm以上且475nm以下的波长域。包含第2波长域λ2的光的第2发光区域I2是内σ为0.70、外σ为0.90的环形照明。在第1发光区域I1和第2发光区域I2这两方中重复地包含395nm以上且420nm以下的波长域的光。如非发光区域D2所示，通过将外σ的短波长域截断，能够得到使位于LS图案的间距方向的端的行线的转印性能提高的效果。
考虑与图7同样地，用照明光学系统的瞳坐标表示图9所示的变形照明的情况。在该情况下，在图7中，斜线所示的环形的内侧(内σ为0.45、外σ为0.70)的波长域是335nm以上且420nm以下，黑色所示的环形的外侧(内σ为0.45、外σ为0.90)的波长域是395nm以上且475nm以下。
<实施例3>
在掩模9的图案(或者转印图案)不具有明确的间距P的情况下，无法根据式(1)求出发光区域应包含的区域。在这样的情况下，设为如包括衍射光强度大的照明角度那样的发光区域即可。具体而言，包含第1波长域λ1的光的第1发光区域I1包括以下的式(2)所示的针对第1波长域λ1的掩模图案的衍射光强度(强度分布)D大的区域即可。
D(fx、fy)＝|F{mask(x、y)}|2…(2)
在式(2)中，mask表示掩模9的图案，F表示傅立叶变换。
掩模9的图案具有明确的间距P的情况下的式(1)与掩模9的图案的衍射光强度D大的区域对应。式(2)是更一般地表示式(1)的式。这样，在针对第1波长域λ1的掩模图案的衍射光的强度分布中与比基准强度大的区域对应的照明光学系统10的瞳面的区域中形成第1发光区域I1即可。根据式(2)，如在实施例4中说明，得到如图10所示的各种变形照明。
<实施例4>
图10A至图10G是示出从式(2)得到的本实施方式中的各种变形照明的图。在图10A至图10G中，将黑色、斜线以及横线所示的发光区域分别设为不同的波长域。本实施方式中的宽带照明不限定波长范围。在变形照明中使用的波长域既可以包含比i线短的波长，也可以包含比g线长的波长。
图10A示出包含第1波长域λ1的光的第1发光区域I1和包含第2波长域λ2的光的第2发光区域I2未分成内侧和外侧的情况。第1发光区域I1存在于内侧和外侧，第2发光区域I2以被第1发光区域I1夹住的形式存在。图10B示出将波长域分成第1波长域λ1、第2波长域λ2以及第3波长域λ3这3个，有与各波长域对应的3个发光区域、即第1发光区域I1、第2发光区域I2以及第3发光区域I3的情况。此外，波长域以及发光区域的分割数也可以是4个以上。除此以外，例如，第2发光区域I2也可以是非发光部(未图示)。换言之，也可以在发光区域的内部存在非发光区域。图10C示出主要在孔图案中使用的变形照明、且在小σ照明的内侧和外侧改变光的波长域的情况。例如，在外侧的第2发光区域I2中，通过将长波长域截断，在使用相移掩模的情况下，能够抑制旁瓣所致的减膜。图10D示出组合小σ照明和环形照明的情况。图10E示出针对环形照明，将与特定的图案方向对应的角度分量遮光的情况。也可以如图10(e)所示，有方向差。图10F示出第1发光区域I1和第2发光区域I2具有共同的内σ和外σ，与图案方向对应地区分的情况。图10G示出包括第1发光区域I1以及第2发光区域I2的变形照明并非90度旋转对称(4次旋转对称)而是180度旋转对称(2次旋转对称)的情况。如图10G所示，掩模9的图案的衍射光强度变大的区域还有并非90度旋转对称的情况。除了这些以外，针对偏光照明，也能够应用本实施方式。
<实施例5>
参照图11A以及图11B，说明能够实现上述变形照明的光源1以及照明光学系统10的结构。图11A示出用第1光源1A以及第2光源1B构成光源1的情况。第1光源1A以及第2光源1B射出波长相互不同的光。另外，从第1光源1A以及第2光源1B的各个射出的光既可以是单一波长的光、窄的波长域的光，也可以是宽带光。即便是射出单一波长的光、窄的波长域的光的光源，在使用多个光源，实现相互不同的波长域的光的情况下，成为宽带照明。本实施方式中的变形照明包括第1发光区域I1以及第2发光区域I2，第1发光区域I1中的第1波长域λ1和第2发光区域I2中的第2波长域λ2不同。上述变形照明能够通过合成从第1光源1A射出的光和从第2光源1B射出的光来形成。也可以在用第1光源1A和第2光源1B形成相互不同的发光区域之后，将它们用照明光学系统10合成。另外，也可以用第1光源1A和第2光源1B形成同一发光区域，用波长滤波器改变第1发光区域I1以及第2发光区域I2中的波长域。第1光源1A以及第2光源1B也可以是LED光源。另外，构成光源1的光源数不限定于2个，也可以是3个以上。
图11B示出用3个宽带光源1C构成光源1的情况。宽带光源IC射出波长域宽的光。此外，从3个宽带光源1C射出的光的波长域相同。在该情况下，例如，针对3个宽带光源1C的各个，设置第1波长滤波器63A、第2波长滤波器63B以及第3波长滤波器63C，按照每个光源形成包含相互不同的波长域的发光区域。另外，也可以如图11B所示，不使用第1波长滤波器63A、第2波长滤波器63B以及第3波长滤波器63C，设置第4波长滤波器65。在该情况下，在将来自3个宽带光源1C的光合成之后，用第4波长滤波器65形成包含相互不同的波长域的发光区域。进而，也可以并用第1波长滤波器63A、第2波长滤波器63B以及第3波长滤波器63C、和第4波长滤波器65。这些波长滤波器既可以设置于旋转转台，也可以设置于移位驱动的光栅类型的机构。由此，使用波长滤波器的情况和未使用波长滤波器的情况的切换变得容易。在图11B中，示出构成光源1的光源数是3个的情况，但上述光源数没有限定，例如，也可以是1个。本实施方式并未限定与波长域的分割、发光区域的形成有关的手法。
波长滤波器减小针对特定的波长的透射率即可，无需使针对特定的波长的透射率完全成为零(遮光)。另外，无需在发光区域的边界部中将波长域完全分割。进而，不限于利用波长滤波器的波长选择，也可以使用全息元件来抑制光量(照度)的降低。
<第2实施方式>
说明将上述变形照明应用于无掩模曝光装置的情况。无掩模曝光装置代替掩模9，而具有形成应转印到基板12的图案的器件、例如数字微镜器件(DMD)。DMD与掩模9同样地，配置于投影光学系统11的物体面。DMD包括二维地排列的多个镜元件(反射面)，通过利用镜元件，变更从光源1射出的光的反射方向，形成应转印到基板12的图案。
即使在这样的无掩模曝光装置中，在应转印到基板12的图案具有明确的间距P的情况下，能够根据式(1)求出发光区域应包含的区域。因此，还能够将在实施例1、实施例2中说明的变形照明使用于无掩模曝光装置。
另一方面，在应转印到基板12的图案不具有明确的间距P的情况下，无法根据式(1)求出发光区域应包含的区域。在这样的情况下，以包含应转印到基板12的图案的衍射光强度大的照明角度的方式设定发光区域即可。具体而言，包含第1波长域λ1的光的第1发光区域I1包括以下的式(3)所示的针对第1波长域λ1的应转印到基板12的图案的衍射光强度Dp比基准强度大的区域即可。在此，基准强度是指，例如，衍射光强度Dp的最大值的0.6倍以上且0.9倍以下的强度。
Dp(fx、fy)＝|F{pattern(x、y)}|2…(3)
在式(3)中，pattern表示应转印到基板12的图案，F表示傅立叶变换。根据式(3)，如在实施例4中说明，得到如图10所示的各种变形照明。这样，上述变形照明与有无掩模无关地，能够应用于曝光装置。
<第3实施方式>
参照图12，说明曝光装置100中的对基板12进行曝光的处理(曝光方法)。在本实施方式中，以曝光装置100为例子进行说明，但还能够应用于无掩模曝光装置。
在S121中，将从光源1射出的光(宽带光)分割成多个波长域，在本实施方式中分割成第1波长域λ1以及第2波长域λ2。波长域根据从光源1射出的光的谱分布、式(1)、式(2)、式(3)分割。但是，本实施方式关于分割波长域的手法，未施加任何限定。
在S123中，用在S121中分割的第1波长域λ1中包含的波长，计算掩模9的图案(掩模图案)的第1衍射光强度分布D1。同样地，在S125中，用在S121中分割的第2波长域λ2中包含的波长，计算掩模9的图案(掩模图案)的第2衍射光强度分布D2。在第1波长域λ1(第2波长域λ2)中包含的波长既可以是代表第1波长域λ1(第2波长域λ2)的单一的波长，也可以是在第1波长域λ1(第2波长域λ2)中包含的多个波长。在针对多个波长求出衍射光强度分布的情况下，通过对针对各波长的衍射光强度分布，求出考虑从光源1射出的光的谱强度分布的加权和，设为最终的衍射光强度分布(D1、D2)。
在S127中，根据第1衍射强度分布D1，决定第1发光区域I1。同样地，在S129中，根据第2衍射强度分布D2，决定第1发光区域I2。第1发光区域I1与第1波长域λ1的发光区域对应，第2发光区域I2与第2波长域λ2的发光区域对应。本实施方式关于决定发光区域的手法，未施加任何限定。
在S131中，用照明光学系统10生成包括在S127中决定的与第1波长域λ1对应的第1发光区域I1以及与第2波长域λ2对应的第2发光区域I2的变形照明，用上述变形照明对掩模9进行照明。
在S133中，将在S131中照明的掩模9的图案的像，经由投影光学系统11，投影到基板12。由此，掩模9的图案被转印到基板12。
<第4实施方式>
本发明的实施方式中的物品的制造方法例如适合于制造平板显示器、液晶显示元件、半导体元件、MEMS等物品。上述制造方法包括：使用上述曝光装置100对涂敷有感光剂的基板进行曝光的工序；以及对曝光的感光剂进行显影的工序。另外，将显影的感光剂的图案作为掩模，针对基板进行蚀刻工序、离子注入工序等，在基板上形成电路图案。反复这些曝光、显影、蚀刻等工序，在基板上形成包括多个层的电路图案。在后工序中，针对形成有电路图案的基板进行切割(加工)，进行芯片的安装、键合、检查工序。另外，上述制造方法能够包括其他公知的工序(氧化、成膜、蒸镀、掺杂、平坦化、抗蚀剂剥离等)。本实施方式中的物品的制造方法相比于以往，在物品的性能、品质、生产性以及生产成本的至少1个中有利。
以上，说明了本发明的实施方式，但本发明当然不限定于这些实施方式，能够在其要旨的范围内进行各种变形以及变更。例如，本发明还能够应用于放大系统、缩小系统的非等倍系的投影光学系统、使用多重曝光、LED光源的曝光装置。

Claims (19)

1.一种曝光装置，使用包含第1波长域和第2波长域的多个波长域的光对基板进行曝光，其特征在于，具有：
照明光学系统，用所述光对掩模进行照明；以及
投影光学系统，将所述掩模的图案的像投影到所述基板，
所述照明光学系统将包括包含至少所述第1波长域的光且所述第1波长域的光和所述第2波长域的光的强度比为第1强度比的第1强度分布和包含至少所述第2波长域的光且所述第1波长域的光和所述第2波长域的光的强度比为与所述第1强度比不同的第2强度比的第2强度分布的强度分布，以使该强度分布成为4次旋转对称的方式形成于所述照明光学系统的瞳面。
2.根据权利要求1所述的曝光装置，其特征在于，
所述第1强度分布以及所述第2强度分布的各个是由所述投影光学系统的瞳面中的瞳半径规定的分布，
所述第1强度分布和所述第2强度分布通过所述瞳半径区分。
3.根据权利要求1所述的曝光装置，其特征在于，
所述第2波长域包括比所述第1波长域长的波长域，
所述第2强度分布包括成为比所述第1强度分布大的瞳半径的分布，
所述第1强度分布中的所述第2波长域的光的强度和所述第1波长域的光的强度的比即(所述第2波长域的光的强度)/(所述第1波长域的光的强度)小于所述第2强度分布中的所述第2波长域的光的强度和所述第1波长域的光的强度的比即(所述第2波长域的光的强度)/(所述第1波长域的光的强度)。
4.根据权利要求1所述的曝光装置，其特征在于，
所述第2波长域包括比所述第1波长域长的波长域，
所述第2强度分布包括成为比所述第1强度分布大的瞳半径的分布，
所述第2强度分布中的所述第1波长域的光的强度和所述第2波长域的光的强度的比即(所述第1波长域的光的强度)/(所述第2波长域的光的强度)小于所述第1强度分布中的所述第1波长域的光的强度和所述第2波长域的光的强度的比即(所述第1波长域的光的强度)/(所述第2波长域的光的强度)。
5.根据权利要求1所述的曝光装置，其特征在于，
所述第2波长域包括比所述第1波长域长的波长域，
所述第2强度分布包括成为比所述第1强度分布大的瞳半径的分布，
所述第2强度分布中的所述第2波长域的光的强度和所述第1波长域的光的强度的比即(所述第2波长域的光的强度)/(所述第1波长域的光的强度)小于所述第1强度分布中的所述第2波长域的光的强度和所述第1波长域的光的强度的比即(所述第2波长域的光的强度)/(所述第1波长域的光的强度)。
6.根据权利要求1所述的曝光装置，其特征在于，
将所述第1波长域设为λ1、将所述图案的间距设为P、将所述投影光学系统的数值孔径设为NA，所述第1强度分布包括用
Figure FDA0002309897470000021
规定的瞳半径的分布。
7.根据权利要求1所述的曝光装置，其特征在于，
所述多个波长域包括与汞灯的多个亮线对应的波长。
8.根据权利要求1所述的曝光装置，其特征在于，
所述照明光学系统包括用于使所述多个波长域中的特定的波长域的光透射或者切断来形成所述第1强度分布以及所述第2强度分布的波长滤波器。
9.一种曝光装置，使用包含第1波长域和第2波长域的多个波长域的光对基板进行曝光，其特征在于，具有：
照明光学系统，用所述光对掩模进行照明；以及
投影光学系统，将所述掩模的图案的像投影到所述基板，
所述照明光学系统将包括包含至少所述第1波长域的光且所述第1波长域的光和所述第2波长域的光的强度比为第1强度比的第1强度分布和包含至少所述第2波长域的光且所述第1波长域的光和所述第2波长域的光的强度比为与所述第1强度比不同的第2强度比的第2强度分布的强度分布，形成于所述照明光学系统的瞳面，
所述照明光学系统以在针对所述第1波长域的光的所述掩模的图案的衍射光的强度分布中与比基准强度大的区域对应的所述瞳面的区域中形成所述第1强度分布的方式，形成所述强度分布。
10.根据权利要求9所述的曝光装置，其特征在于，
所述基准强度是所述掩模的图案的衍射光的强度分布的最大值的0.6倍以上且0.9倍以下的强度。
11.一种曝光装置，使用包含第1波长域和第2波长域的多个波长域的光对基板进行曝光，其特征在于，具有：
照明光学系统，对形成应转印到所述基板的图案的器件进行照明；以及
投影光学系统，将由所述器件形成的所述图案的像投影到所述基板，
所述照明光学系统将包括包含至少所述第1波长域的光且所述第1波长域的光和所述第2波长域的光的强度比为第1强度比的第1强度分布和包含至少所述第2波长域的光且所述第1波长域的光和所述第2波长域的光的强度比为与所述第1强度比不同的第2强度比的第2强度分布的强度分布，形成于所述照明光学系统的瞳面。
12.根据权利要求11所述的曝光装置，其特征在于，
所述照明光学系统将包括所述第1强度分布和所述第2强度分布的所述强度分布，以使该强度分布成为4次旋转对称的方式形成于所述照明光学系统的瞳面。
13.根据权利要求11所述的曝光装置，其特征在于，
所述曝光装置是无掩模曝光装置。
14.一种曝光装置，使用包含第1波长域和第2波长域的多个波长域的光对基板进行曝光，其特征在于，具有：
照明光学系统，用所述光对掩模进行照明；以及
投影光学系统，将所述掩模的图案的像投影到所述基板，
所述照明光学系统将包括包含至少所述第1波长域的光且所述第1波长域的光和所述第2波长域的光的强度比为第1强度比的环形形状的第1强度分布和包含至少所述第2波长域的光且所述第1波长域的光和所述第2波长域的光的强度比为与所述第1强度比不同的第2强度比的环形形状的第2强度分布的环形形状的强度分布，形成于所述照明光学系统的瞳面，
所述第1强度分布和所述第2强度分布在所述照明光学系统的瞳面中的径的大小不同。
15.根据权利要求14所述的曝光装置，其特征在于，
所述第1强度分布以及所述第2强度分布的各个是由所述投影光学系统的瞳面中的瞳半径规定的分布，
所述第1强度分布包含335nm以上且395nm以下的波长的光，由0.45至0.90的瞳半径规定，
所述第2强度分布包含395nm以上且475nm以下的波长的光，由0.70至0.90的瞳半径规定。
16.根据权利要求14所述的曝光装置，其特征在于，
所述第1强度分布以及所述第2强度分布的各个是由所述投影光学系统的瞳面中的瞳半径规定的分布，
所述第1强度分布包含335nm以上且395nm以下的波长的光，由0.45至0.70的瞳半径规定，
所述第2强度分布包含335nm以上且475nm以下的波长的光，由0.45至0.90的瞳半径规定。
17.根据权利要求14所述的曝光装置，其特征在于，
所述第1强度分布以及所述第2强度分布的各个是由所述投影光学系统的瞳面中的瞳半径规定的分布，
所述第1强度分布包含335nm以上且420nm以下的波长的光，由0.45至0.70的瞳半径规定，
所述第2强度分布包含395nm以上且475nm以下的波长的光，由0.70至0.90的瞳半径规定。
18.一种曝光方法，使用包含第1波长域和第2波长域的多个波长域的光对基板进行曝光，其特征在于，具有：
经由照明光学系统用所述光对掩模进行照明的工序；以及
经由投影光学系统将所述掩模的图案的像投影到所述基板的工序，
在对所述掩模进行照明的工序中，将包括包含至少所述第1波长域的光且所述第1波长域的光和所述第2波长域的光的强度比为第1强度比的第1强度分布和包含至少所述第2波长域的光且所述第1波长域的光和所述第2波长域的光的强度比为与所述第1强度比不同的第2强度比的第2强度分布的强度分布，以使该强度分布成为4次旋转对称的方式形成于所述照明光学系统的瞳面。
19.一种物品的制造方法，其特征在于，具有：
使用权利要求1所述的曝光装置对基板进行曝光的工序；
对曝光的所述基板进行显影的工序；以及
从显影的所述基板制造物品的工序。
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