CN113267961A - 决定方法、曝光装置、曝光方法、物品的制造方法以及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及决定方法、曝光装置、曝光方法、物品的制造方法以及存储介质。决定方法决定在具有将宽频带光作为照明光对原版照明的照明光学系统和形成原版的投影像的投影光学系统的曝光装置中使用的照明光的照明条件，决定方法具有：将宽频带光分割为预先决定的波长宽度的多个波长区域的工序；将形成于照明光学系统的瞳面的发光区域分割为预先决定的瞳半径宽度的多个瞳区域的工序；关于多个组计算由多个波长区域中的1个和多个瞳区域中的1个构成的1个组下的投影像的由散焦引起的光强度分布的变化量的工序；以使变化量之和成为基准值以下的方式决定投影像的组合的工序；根据与组合中包括的投影像对应的波长区域及瞳区域来决定照明条件的工序。

Description

决定方法、曝光装置、曝光方法、物品的制造方法以及存储 介质
技术领域
本发明涉及决定方法、曝光装置、曝光方法、物品的制造方法以及存储介质。
背景技术
曝光装置是通过将原版(掩模)的图案投影到基板而对基板进行曝光的装置，经由照明光学系统对原版进行照明，并经由投影光学系统将原版的图案投影到基板。照明光学系统利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上产生2次光源。2次光源形成于具有预定的形状以及预定的大小的发光区域。构成2次光源的发光区域对应于对原版的各点进行照明的光的角度分布。此外，在曝光装置中，还有不使用原版的无掩模曝光装置。
在曝光装置中，作为使转印微细的图案的性能提高的技术，存在分辨率增强技术(RET：Resolution Enhancement Techniques)。作为RET之一，已知使对原版的各点进行照明的光的角度分布最优化的变形照明。
在日本特开平10-12524号公报中，公开了降低变形照明中的焦点深度的图案依赖性的技术。在日本特开平10-12524号公报公开的技术中，在曝光过程中中断曝光，使变形照明用的孔径(光圈)相对光轴旋转，从而降低焦点深度的图案依赖性。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异(由图案的方向差异引起的线宽不均匀性)，使有助于像对比度相对低的方向的图案的成像的发光区域的波长向短波长侧移动的技术。
发明内容
发明要解决的课题
然而，日本特开平10-12524号公报公开的技术虽然具有使作为RET之一的变形照明中的焦点深度的图案依赖性降低的效果，但并没有为了使焦点深度本身提高而使孔径的形状、照明光的波长区域最优化。因此，在日本特开平10-12524号公报公开的技术中，无法得到使针对微细的图案的焦点深度充分提高的效果。
另外，日本特开2018-54992号公报公开的技术虽然使用宽带照明光，但它是解决由图案的方向差异引起的线宽不均匀性的技术，而并非使针对微细的图案的焦点深度提高的技术、即RET。日本特开2018-54992号公报公开的技术是与提出RET之一的本发明相比要解决的课题不同的其他技术。
本发明提供有利于提高在基板上形成原版的投影像时的焦点深度的技术。
解决课题的方法
为了达成上述目的，作为本发明的一个侧面的决定方法的特征在于，决定在曝光装置中使用的照明光的照明条件，所述曝光装置具有将宽频带光作为所述照明光来对原版进行照明的照明光学系统以及形成被所述照明光照明的所述原版的投影像的投影光学系统，所述决定方法具有：将所述宽频带光分割为预先决定的波长宽度的多个波长区域的工序；将形成于所述照明光学系统的瞳面的发光区域分割为预先决定的瞳半径宽度的多个瞳区域的工序；关于多个组计算由所述多个波长区域中的1个波长区域和所述多个瞳区域中的1个瞳区域构成的1个组下的所述投影像的由散焦引起的光强度分布的变化量的工序；以使关于所述多个组计算的所述变化量之和成为基准值以下的方式决定所述投影像的组合的工序；以及根据与决定的所述组合中包括的所述投影像对应的波长区域及瞳区域来决定所述照明条件的工序。
作为本发明的另一个侧面的曝光装置的特征在于，具有将宽频带光作为照明光来对原版进行照明的照明光学系统以及形成被所述照明光照明的所述原版的投影像的投影光学系统，所述照明光学系统在所述照明光学系统的瞳面上形成发光区域，所述发光区域具有包括至少第1波长区域的光的第1发光区域以及包括至少第2波长区域的光的第2发光区域，所述第2波长区域包括比所述第1波长区域长的波长区域，所述第2发光区域包括成为比所述第1发光区域大的瞳半径的区域，所述第1发光区域中的所述第2波长区域的光的强度(I1_λ2)相对所述第1波长区域的光的强度(I1_λ1)的比((I1_λ2)/(I1_λ1))小于所述第2发光区域中的所述第2波长区域的光的强度(I2_λ2)相对所述第1波长区域的光的强度(I2_λ1)的比((I2_λ2)/(I2_λ1))，在将所述投影光学系统的数值孔径设为NA、将所述投影像的周期设为P、将所述照明光学系统的瞳半径设为σ、将所述第2波长区域设为λ2时，所述第2发光区域包括具有由σ＝λ2/(2P·NA)规定的瞳半径的区域。
作为本发明的又一个侧面的曝光装置的特征在于，具有将宽频带光作为照明光来对原版进行照明的照明光学系统以及形成被所述照明光照明的所述原版的投影像的投影光学系统，所述照明光学系统在所述照明光学系统的瞳面上形成环带形状的发光区域，所述发光区域是包括包含汞灯的g线、h线以及i线的光并且使内侧的瞳半径成为0.60并使外侧的瞳半径成为0.90的区域。
作为本发明的又一个侧面的曝光装置的特征在于，具有将宽频带光作为照明光来对原版进行照明的照明光学系统以及形成被所述照明光照明的所述原版的投影像的投影光学系统，所述照明光学系统在所述照明光学系统的瞳面上形成环带形状的发光区域，所述发光区域包括：包括包含汞灯的g线、h线及i线的光并且使内侧的瞳半径成为0.60并使外侧的瞳半径成为0.75的区域；以及包括包含汞灯的g线及h线的光并且使内侧的瞳半径成为0.75并使外侧的瞳半径成为0.90的区域。
作为本发明的又一个侧面的曝光装置的特征在于，具有将宽频带光作为照明光来对原版进行照明的照明光学系统以及形成被所述照明光照明的所述原版的投影像的投影光学系统，所述照明光学系统在所述照明光学系统的瞳面上形成环带形状的发光区域，所述发光区域包括：包括270nm以上且350nm以下的波长的光并且使内侧的瞳半径成为0.50并使外侧的瞳半径成为0.70的区域；以及包括320nm以上且390nm以下的波长的光并且使内侧的瞳半径成为0.70并使外侧的瞳半径成为0.85的区域。
作为本发明的又一个侧面的曝光装置的特征在于，具有将宽频带光作为照明光来对原版进行照明的照明光学系统以及形成被所述照明光照明的所述原版的投影像的投影光学系统，所述照明光学系统在所述照明光学系统的瞳面上形成环带形状的发光区域，所述发光区域包括：包括270nm以上且350nm以下的波长的光并且使内侧的瞳半径成为0.50并使外侧的瞳半径成为0.60的区域；包括270nm以上且390nm以下的波长的光并且使内侧的瞳半径成为0.60并使外侧的瞳半径成为0.70的区域；以及包括320nm以上且390nm以下的波长的光并且使内侧的瞳半径成为0.70并使外侧的瞳半径成为0.85的区域。
作为本发明的又一个侧面的曝光方法的特征在于，使用曝光装置对基板进行曝光，所述曝光装置具有将宽频带光作为照明光来对原版进行照明的照明光学系统以及形成被所述照明光照明的所述原版的投影像的投影光学系统，所述曝光方法具有：将所述宽频带光分割为预先决定的波长宽度的多个波长区域的工序；将形成于所述照明光学系统的瞳面的发光区域分割为预先决定的瞳半径宽度的多个瞳区域的工序；关于针对所述多个波长区域中的每个波长区域和所述多个瞳区域中的每个瞳区域的组合决定的多个所述投影像计算由散焦引起的光强度分布的变化量的工序；以使所述变化量之和成为基准值以下的方式决定所述投影像的组合的工序；根据与决定的所述组合中包括的所述投影像对应的波长区域及瞳区域来决定对所述原版进行照明的照明光的照明条件的工序；以及利用决定的所述照明条件的照明光对所述原版进行照明而在所述基板上形成所述原版的投影像的工序。
作为本发明的又一个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；对曝光后的所述基板进行显影的工序；以及从显影后的所述基板制造物品的工序。
作为本发明的又一个侧面的物品的制造方法的特征在于，具有：使用上述曝光方法对基板进行曝光的工序；对曝光后的所述基板进行显影的工序；以及从显影后的所述基板制造物品的工序。
作为本发明的又一个侧面的存储介质的特征在于，存储有使计算机执行上述决定方法的程序。
通过以下参照附图而说明的实施方式，本发明的其他目的或其他侧面将变得清楚。
发明的效果
根据本发明，例如，能够提供有利于提高在基板上形成原版的投影像时的焦点深度的技术。
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是示出照明光学系统的结构的一个例子的概略图。
图3是示出照明角度及照明波长变得适合的照明条件的图。
图4是示出与散焦相伴的空间像的NILS的变化的图。
图5是示出以往例1、实施例11以及实施例12各自的成像性能的图。
图6是示出以往例1、实施例11以及实施例12各自的CD曲线的图。
图7是示出与散焦相伴的空间像的NILS的变化的图。
图8是示出以往例2、实施例21以及实施例22各自的成像性能的图。
图9的(a)至(g)是示出变形照明的一个例子的图。
图10的(a)和(b)是用于说明能够实现变形照明的光源及照明光学系统的结构的图。
图11是用于说明作为本发明的一个侧面的曝光方法的流程图。
具体实施方式
以下参照附图详细说明实施方式。此外，权利要求书所涉及的发明不限于以下的实施方式。在实施方式中记载了多个特征，但并非所有这些多个特征都是发明所必需的，另外，多个特征也可以任意地组合。而且，在附图中，对同一或同样的结构附加相同的参照编号，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是利用包括多个波长区域的光(照明光)对原版9进行照明而将原版9的图案转印到基板12的光刻装置。曝光装置100适合于平板显示器、半导体元件、MEMS等的制造，特别是平板显示器的制造。
曝光装置100具有利用来自光源的光对作为被照明面的原版(掩模)9进行照明的照明光学系统10以及将形成于原版9的图案的像投影到基板12(形成投影像)的投影光学系统11。而且，曝光装置100具有对原版9进行驱动或定位的原版载置台机构13、对基板12进行驱动或定位的基板载置台机构38以及控制部CNT。原版9配置于投影光学系统11的物面，基板12配置于投影光学系统11的像面。
投影光学系统11例如由反射光学系统构成，包括镜32、34及36。投影光学系统11将来自原版9的光按照镜32、34、36、34、32的顺序反射，将原版9的投影像形成到基板12。在投影光学系统11由反射光学系统构成的情况下，来自光源的光的颜色像差比折射光学系统小。这样的结构适合于使用包括多个波长区域的宽频带光(宽带照明光)的情况。
原版载置台机构13包括保持原版9的载置台以及驱动该载置台的驱动机构。基板载置台机构38包括保持基板12的载置台以及驱动该载置台的驱动机构。
控制部CNT总体地控制曝光装置100的各部分、即照明光学系统10、投影光学系统11、原版载置台机构13、基板载置台机构38等而使曝光装置100动作。控制部CNT例如由FPGA(Field Programmable Gate Array(现场可编程门阵列)的简称)等PLD(ProgrammableLogic Device(可编程逻辑设备)的简称)、或者ASIC(Application Specific IntegratedCircuit(专用集成电路)的简称)、或者嵌入有程序的通用或专用的计算机、或者它们中的全部或一部分的组合构成。
<第1实施方式>
图2是示出照明光学系统10的结构的一个例子的概略图。此外，在图2中，将投影光学系统11简化而图示。如图2所示，照明光学系统10包括集光镜2、聚光透镜5、复眼透镜7、聚光透镜8以及孔径光阑61。另外，虽然在图2中未示出，但在聚光透镜5与原版9之间的光路中，配置有以使对原版9进行照明的光的剖面成为预定的形状及预定的大小的方式对来自光源1的光进行整形的光学系统。
光源1例如包括汞灯，射出270nm至450nm的波长的宽频带光。光源1在集光镜2的第1焦点3的附近具有发光部，集光镜2将从光源1射出的光收集到第2焦点4。
聚光透镜5将被收集到第1焦点4的光变换为平行光。被聚光透镜5变换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根据入射到入射面7a(光射出面)的光在射出面7b(光射出面)上形成2次光源。从复眼透镜7射出的光经由多个聚光透镜8而对原版9重叠地进行照明。
在基板载置台机构38(的载置台)中，配置有测量部(未图示)。该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、光强度的影像传感器，例如CCD传感器。
作为分辨率增强技术(RET)之一的环带照明(环带形状的分布)、四极照明等变形照明(斜入射照明)对焦点深度(DOF：Depth of Focus)、对比度的提高有效。环带照明由作为环带形状的发光区域的内侧的半径的内σ和作为外侧的半径的外σ规定。具有预定的发光区域(光强度分布)的变形照明例如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来实现。
在以往的变形照明中，以提高成像性能的方式使发光区域的照明角度σ最优化。在此，照明角度σ在以瞳坐标表示的情况下，相当于距原点的距离(瞳半径或瞳区域)。例如，对于环带照明，使内σ及外σ最优化。
另一方面，在本实施方式中，在照明光学系统10的瞳面上形成有由包括第1发光区域I1以及第2发光区域I2的多个区域构成的发光区域。第1发光区域I1以及第2发光区域I2既可以是相互排他的区域，也可以不是相互排他的区域。在本实施方式中，形成于基板12的投影像由多个光强度分布构成，该多个光强度分布包括由来自第1发光区域I1的第1波长区域的第1光在基板12上形成的第1像以及由来自第2发光区域I2的第2波长区域的第2光在基板12上形成的第2像。
另外，在本实施方式中，散焦所引起的NILS(Normalized Image LogSlope，归一化图像对数斜率)的变化被降低。散焦由于基板12的高度的变化或者涂敷于基板12的抗蚀剂的厚度(高度)的变化而产生。NILS由以下的公式1表示。
Figure BDA0002936596650000081
在此，CD是目标线宽，I(x)是针对位置x的光强度分布，dI(x)/dx是x＝CD/2中的I(x)的斜率。
NILS是由CD归一化后的无量纲量。未由CD归一化的ILS(Image LogSlope，图像对数斜率)由以下的公式2表示。
Figure BDA0002936596650000082
NILS和ILS的差仅为CD倍的差。因此，将NILS的评价指标改变为ILS的情况也在本发明的范围内。另外，即使是未对Image Slope(图像斜率)取对数(Log)的量，也在本发明的范围内。这样，将投影像的光强度分布设为评价指标即可。
变形照明是在用于制造半导体元件的曝光装置中发展起来的技术。在制造半导体元件的曝光装置中，从光源射出的光的光谱窄(半值全宽小于10nm)，所以光的波长λ被视为单一的值。另一方面，在用于制造平板显示器的曝光装置中，使用从光源射出的光的光谱宽的宽带照明(半值全宽为10nm以上)。例如，在使用汞灯的i线的情况下，半值全宽成为约6nm。而且，在使用汞灯的多个辉线(g线、h线、i线)的情况下，波长宽度成为80nm以上。然而，即使是用于制造平板显示器的曝光装置，变形照明的发光区域也与制造半导体元件的曝光装置同样地被视为具有单一的波长λ(强度最大的波长、进行强度的加权而得到的重心波长等)。
此外，使用宽带(宽频带)这样的说法是为了与如KrF激光、ArFt激光等半值全宽小的窄带(窄频带)这样的说法区分。具体而言，在本说明书中，宽带光(宽频带光)这样的说法是指半值全宽在10nm以上的光。在此，半值全宽是被称为full width at half maximum(半极大处全宽度)：FWHM的量，相当于光谱的波长宽度。另外，宽带光这样的说法也是指具有包括多个辉线的频带的光。
在本实施方式中，除了变形照明中的发光区域的照明角度σ以外，也使照明波长λ最优化。通过使照明波长λ最优化，得到扩大焦点深度的效果。将照明角度σ及照明波长λ作为最优化的变量来抑制散焦所引起的NILS的降低从而扩大焦点深度的想法是以往所没有的。本实施方式新颖且有用，特别是作为针对宽带照明光的RET技术。
在本实施方式中，将焦点深度定义为与散焦相伴的线宽变化相对目标线宽CD成为10％以下的变化的焦点范围。
在使用波长区域不同的照明光的情况下，针对照明角度(瞳半径)σc以及波长λ，将投影光学系统11的数值孔径设为NA，将原版9的图案的周期设为P，优选地包括满足以下的公式3的照明光。
Figure BDA0002936596650000091
公式3使用泰勒展开而由以下的公式4表示。
Figure BDA0002936596650000101
公式3及公式4是抑制与散焦相伴的对比度的降低的条件式。这是如图3所示由于照明光的入射角成为原版9的图案的衍射角的1/2而使原版9的透射光和衍射光相对光轴对称地传输并使与散焦相伴的对比度的降低最小化的条件式。偏离了公式3及公式4的条件的波长区域的光建议使用波长滤波器来遮光。
<实施例1>
在本实施例中，将投影光学系统的数值孔径(NA)设为0.10，将对原版进行照明的照明光的波长区域设为包括汞灯的g线、h线、i线(多个辉线)的335nm以上且450nm以下。另外，将原版的图案(曝光图案)设为线宽1.5μm、周期3.0μm的7条线和间隔图案(line andspace pattern)。
图4是在变形照明(环带照明)中将发光区域的波长λ设为横轴并将内σ设为纵轴而示出与散焦(15μm)相伴的空间像(像强度)的NILS的变化的图。将外σ设为内σ+0.05。该照明条件对应于环带宽度0.05的非常细的照明。与散焦相伴的NILS的变化是针对中央线(7条线和间隔图案的中央的线)而言的。也可以考虑投影光学系统的像差(颜色像差)来计算NILS。
在图4中，对于由横轴的发光区域的波长λ(照明波长)和纵轴的内σ(照明角度)决定的环带照明的照明条件，与散焦相伴的NILS的降低越大，用越浓的黑色表示。相对以往例1的照明条件，以不包括与散焦相伴的NILS的降低大的区域(不用作照明光)的方式设定2个照明条件，并将各个照明条件作为实施例11、实施例12。此时，建议通过考虑光强度(照明强度)大的汞灯的g线、h线、i线的辉线来决定是否采用对成像性能的影响大的波长作为照明条件。
以往例1的照明条件是将内σ设为0.45、将外σ设为0.90、将波长设为335nm以上且450nm以下的照明条件。以往例1未考虑与散焦相伴的NILS的降低。实施例11的照明条件相对以往例1的照明条件，将波长335nm以上且450nm以下的内σ<0.6的区域作为与散焦相伴的NILS的降低显著的区域而遮光。实施例12的照明条件相对实施例11的照明条件，将波长335nm以上且380nm以下的内σ≥0.7的区域作为与散焦相伴的NILS的降低显著的区域进而遮光。在图4中，还示出作为针对上述波长的最优的σ的σc。以往例1、实施例11以及实施例12各自的照明条件被设定为包括满足σc的照明条件。
详细说明决定抑制与散焦相伴的NILS的降低的照明条件的方法。为了抑制与散焦相伴的NILS的降低，在使用计算机(信息处理装置)的计算中，首先，将宽频带光(照明光)分割为具有微小的波长宽度dλ的多个波长区域λi。另外，将形成于照明光学系统的瞳面的发光区域分割为具有微小的σ宽度(瞳半径宽度)dσ的多个瞳区域σi。接下来，计算针对波长区域λi及瞳区域σi决定的投影像Ii(λi,σi)的与散焦相伴的NILS的变化量dSi。然后，决定根据多个投影像Ii(λi,σi)的NILS的变化量dSi之和求出的评价值成为基准值以下的投影像Ii(λi,σi)的多个组合。
在本实施例中，如图4所示，将微小的波长宽度dλ设为5nm并将微小的σ宽度dσ设为0.05来分割波长区域λi和瞳区域σi。另外，将基准值设为了0.145。
以往例1中采用的投影像Ii(λi,σi)的数量N1是230。在以往例1中，NILS的变化量dSi之和是-39.2，将其除以投影像Ii(λi,σi)的数量N1而得到的绝对值是0.170。该值大于基准值0.145。因此，以往例1的照明条件不是抑制与散焦相伴的NILS的降低的照明条件、即本发明中包括的照明条件。
实施例11中采用的投影像Ii(λi,σi)的数量N11是161。在实施例11中，NILS的变化量dSi之和是-23.2，将其除以投影像Ii(λi,σi)的数量N11而得到的平均的绝对值是0.144。该值小于基准值0.145。因此，实施例11的照明条件是抑制与散焦相伴的NILS的降低的照明条件、即本发明中包括的照明条件。
实施例11的照明条件具体而言是用于在照明光学系统的瞳面上形成包括包含汞灯的g线、h线及i线的光并且使内侧的瞳半径成为0.60并使外侧的瞳半径成为0.90的环带形状的发光区域的条件。
实施例12中采用的投影像Ii(λi,σi)的数量N12是129。在实施例12中，NILS的变化量dSi之和是-14.7，将其除以投影像Ii(λi,σi)的数量N12而得到的平均的绝对值是0.114。该值小于基准值0.145。因此，实施例12的照明条件是抑制与散焦相伴的NILS的降低的照明条件、即本发明中包括的照明条件。
实施例12的照明条件具体而言是用于在照明光学系统的瞳面上形成包括第1区域和第2区域的发光区域的条件。第1区域是包括包含汞灯的g线、h线及i线的光并且使内侧的瞳半径成为0.60并使外侧的瞳半径成为0.75的区域。另外，第2区域是包括包含汞灯的g线及h线的光并且使内侧的瞳半径成为0.75并使外侧的瞳半径成为0.90的区域。
这样，能够考虑在通过波长(照明波长)和σ(照明角度)分割形成于照明光学系统的瞳面的发光区域并使用由各发光区域形成的像并利用多个波长及多个σ进行照明的情况下形成的投影像的像强度。能够实现这样的考虑方法的原因在于，相互不同的波长区域的光形成的像彼此相互不相干，并且来自相互不同的发光区域(瞳区域)的光形成的像彼此相互不相干。
参照图5说明通过以不包括与散焦相伴的NILS的降低大的区域的方式设定照明条件而使焦点深度(DOF)提高。图5是示出以往例1、实施例11以及实施例12各自的成像性能的图。在图5中，示出了照明条件、归一化照度、空间像的对比度((最佳焦点)、(散焦(15μm)))、空间像的NILS((最佳焦点)、(散焦(15μm)))、抗蚀剂像的DOF、侧壁角度、轮廓(profile)。
参照图5，以往例1中的与散焦(15μm)相伴的NILS的降低是0.154。另一方面，实施例11中的与散焦(15μm)相伴的NILS的降低是0.127，实施例12中的与散焦(15μm)相伴的NILS的降低是0.100，在实施例11及实施例12中，NILS的降低变小。另外，在实施例11及实施例12中，不仅抑制了与散焦相伴的NILS的降低，而且相比于以往例1，最佳焦点及散焦(15μm)各自处的NILS也提高。而且，在实施例11及实施例12中，最佳焦点及散焦(15μm)各自处的对比度也提高，与此相伴地，抗蚀剂像轮廓的侧壁角度、抗蚀剂像的焦点深度也提高。这样，可知通过抑制与散焦相伴的NILS的降低而使焦点深度提高。另外，对比度提高是将实施例11及实施例12各自的照明条件设定为包括满足σc的照明条件而得到的效果。
图6是示出以往例1、实施例11以及实施例12各自的CD曲线的图。焦点深度以相对1.5μm的目标线宽CD的变化为10％以下来定义，所以是CD在1650nm以下的散焦范围。参照图6，相比于以往例1，在实施例11及实施例12中，抑制了与散焦的变化相伴的CD的变化，焦点深度扩大。在实施例12中，CD在1650nm以下的散焦范围成为120μm以上。如实施例12那样，可知通过截断(遮光)外σ侧的短波长而得到非常大的焦点深度的扩大效果。
另外，在本实施方式中，形成于照明光学系统的瞳面的发光区域也如以下表示。该发光区域具有包括至少第1波长区域的光的第1发光区域以及包括至少第2波长区域的光的第2发光区域，第2波长区域包括比第1波长区域长的波长区域，第2发光区域包括成为比第1发光区域大的瞳半径的区域。在此，将第1发光区域中的第2波长区域的光的强度(I1_λ2)相对第1波长区域的光的强度(I1_λ1)的比((I1_λ2)/(I1_λ1))设为R1。另外，将第2发光区域中的第2波长区域的光的强度(I2_λ2)相对第1波长区域的光的强度(I2_λ1)的比((I2_λ2)/(I2_λ1))设为R2。此时，R1小于R2。另外，在将投影光学系统的数值孔径设为NA、将投影像的周期设为P、将照明光学系统的瞳半径设为σ、将第2波长区域设为λ2时，第2发光区域包括具有由σ＝λ2/(2P·NA)规定的瞳半径的区域。
<实施例2>
在本实施例中，将投影光学系统的数值孔径(NA)设为0.12，将对原版进行照明的照明光的波长区域设为270nm以上且390nm以下。另外，将原版的图案(曝光图案)设为线宽1.2μm、周期2.4μm的7条线和间隔图案。
图7是在变形照明(环带照明)中将发光区域的波长λ设为横轴并将内σ设为纵轴而示出与散焦(15μm)相伴的空间像(像强度)的NILS的变化的图。将外σ设为内σ+0.05。该照明条件对应于环带宽度0.05的非常细的照明。与散焦相伴的NILS的变化是针对中央线(7条线和间隔图案的中央的线)而言的。也可以考虑投影光学系统的像差(颜色像差)来计算NILS。
在图7中，对于由横轴的发光区域的波长λ(照明波长)和纵轴的内σ(照明角度)决定的环带照明的照明条件，与散焦相伴的NILS的降低越大，用越浓的黑色表示。相对以往例2的照明条件，以不包括与散焦相伴的NILS的降低大的区域(不用作照明光)的方式设定2个照明条件，并将各个照明条件作为实施例21、实施例22。
实施例21的照明条件具体而言是用于在照明光学系统的瞳面上形成包括第1区域和第2区域的发光区域的条件。第1区域是包括包含270nm以上且350nm以下的波长的光并且使内侧的瞳半径成为0.50并使外侧的瞳半径成为0.70的区域。另外，第2区域是包括320nm以上且390nm以下的波长的光并且使内侧的瞳半径成为0.70并使外侧的瞳半径成为0.85的区域。
实施例22的照明条件具体而言是用于在照明光学系统的瞳面上形成包括第1区域、第2区域以及第3区域的发光区域的条件。第1区域是包括包含270nm以上且350nm以下的波长的光并且使内侧的瞳半径成为0.50并使外侧的瞳半径成为0.60的区域。另外，第2区域是包括270nm以上且390nm以下的波长的光并且使内侧的瞳半径成为0.60并使外侧的瞳半径成为0.70的区域。另外，第3区域是包括320nm以上且390nm以下的波长的光并且使内侧的瞳半径成为0.70并使外侧的瞳半径成为0.85的区域。
以往例2的照明条件是将内σ设为0.50、将外σ设为0.85、将波长设为270nm以上且390nm以下的照明条件。实施例21的照明条件相对以往例2的照明条件，将波长270nm以上且319nm以下的内σ≥0.7的区域作为与散焦相伴的NILS的降低显著的区域而遮光。实施例22的照明条件相对实施例21的照明条件，将波长351nm以上且390nm以下的内σ≤0.6的区域作为与散焦相伴的NILS的降低显著的区域进而遮光。在图7中，还示出作为针对上述波长的最优化的σ的σc。以往例2、实施例21以及实施例22各自的照明条件被设定为包括满足σc的照明条件。
图8是示出以往例2、实施例21以及实施例22各自的成像性能的图。在图8中，示出了照明条件、归一化照度、空间像的对比度((最佳焦点)、(散焦(15μm)))、空间像的NILS((最佳焦点)、(散焦(15μm)))、抗蚀剂像的DOF、侧壁角度、轮廓。
参照图8，以往例2中的与散焦(15μm)相伴的NILS的降低是0.418。另一方面，实施例21中的与散焦(15μm)相伴的NILS的降低是0.339，实施例22中的与散焦(15μm)相伴的NILS的降低是0.324，在实施例21及实施例22中，NILS的降低变小。因此，关于最佳焦点处的NILS，以往例2比实施例21及实施例22高，但关于散焦(15μm)处的NILS，实施例21及实施例22比以往例2高。同样的倾向对于对比度而言也成立。伴随散焦时的性能提高，抗蚀剂像的焦点深度也提高。此外，最佳焦点处的抗蚀剂像轮廓的侧壁角度稍微降低，但未产生显著的差异。以往例2、实施例21以及实施例22各自的照明条件被设定为包括满足σc的照明条件，所以得到高的对比度。
<实施例3>
图9的(a)至(g)是示出以使与散焦相伴的NILS的降低变小的方式设计的变形照明的一个例子的图(概念图)。在图9的(a)至(g)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区域。本实施例中的宽带照明光不限定波长范围。变形照明中使用的波长区域既可以包括比i线短的波长，也可以包括比g线长的波长。
图9的(a)示出第1波长区域λ1的第1发光区域I1和第2波长区域λ2的第2发光区域I2未分成内侧和外侧的情况。图9的(b)示出将波长区域分成第1波长区域λ1、第2波长区域λ2以及第3波长区域λ3这3个、存在与各波长区域对应的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，波长区域及发光区域的分割数量也可以是4个以上。图9的(c)主要是在孔洞图案(hole pattern)中使用的变形照明，示出在小σ照明的内侧和外侧改变照明光的波长区域的情况。例如，在外侧的第2发光区域I2中，截断长波长区域，从而在使用相移掩模的情况下，能够在抑制由旁瓣(side lobe)引起的膜减的同时扩大焦点深度。图9的(d)示出组合了小σ照明和环带照明的情况。图9的(e)示出针对环带照明将与特定的图案方向对应的角度分量遮光的情况。如图9的(e)所示，也可以有方向差异。图9的(f)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并与图案方向对应地进行区分的情况。图9的(g)示出包括第1发光区域I1和第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。图9的(g)相当于根据原版的图案的衍射光的强度变大的区域来决定发光区域的情况。如图9的(g)所示，也存在原版的图案的衍射光的强度变大的区域并非90度旋转对称的情况。除此以外，还能够针对偏光照明而应用本发明。这样，本发明不限定于环带照明。
<实施例4>
参照图10的(a)和(b)说明能够实现上述变形照明的光源1及照明光学系统10的结构。图10的(a)示出利用第1光源1A及第2光源1B构成光源1的情况。第1光源1A及第2光源1B射出波长相互不同的光。另外，从第1光源1A及第2光源1B中的每一个射出的光既可以是单一波长的光、窄频带光(窄带光)，也可以是宽频带光(宽带光)。而且，也可以第1光源1A及第2光源1B中的一方的光源射出窄频带光，另一方的光源射出宽频带光。另外，也可以通过射出单一波长的光、窄频带光的多个光源实现包括相互不同的多个波长区域的光作为宽频带光。
在第1发光区域I1和第2发光区域I2中波长不同的情况下，通过合成从第1光源1A射出的光和从第2光源1B射出的光来形成变形照明。也可以在利用第1光源1A和第2光源1B形成相互不同的发光区域之后通过照明光学系统10将它们合成。另外，也可以利用第1光源1A和第2光源1B形成同一发光区域，并通过波长滤波器(未图示)改变第1发光区域I1及第2发光区域I2中的波长区域。第1光源1A及第2光源1B也可以是LED光源。另外，构成光源1的光源的数量不限定于2个，也可以是3个以上。
图10的(b)示出利用3个宽带光源1C构成光源1的情况。宽带光源1C射出宽频带光。此外，从3个宽带光源1C射出的光的波长区域相同。在该情况下，例如，针对3个宽带光源1C中的每一个，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，针对每个光源形成包括相互不同的波长区域的发光区域。另外，也可以不使用第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，而是设置第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，通过第4波长滤波器65形成包括相互不同的波长区域的发光区域。
而且，也可以一起使用第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栅格类型的机构。由此，使用波长滤波器的情况和不使用波长滤波器的情况的切换变得容易。在图10的(b)中，示出了构成光源1的光源的数量是3个的情况，但该光源的数量没有限定，例如也可以是1个。本实施方式不限定与波长区域的分割、发光区域的形成有关的方法。
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为零(遮光)。另外，无需在发光区域的边界部分将波长区域完全分割。而且，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。也可以使用通过在照明光学系统中使用轴棱锥透镜(axicon lens)而使环带照明的照度提高的技术。也可以以在不同的曝光装置之间实现相同的性能的方式使用曝光装置之间的差异的评价值来调整照明。
<第2实施方式>
参照图11说明作为本发明的一个侧面的曝光方法。在S11中，将对原版进行照明的照明光(宽频带光)分割为多个波长区域及多个照明角度(瞳区域)。具体而言，如图4所示，将照明光分割为预先决定的波长宽度(5nm)的多个波长区域，将形成于照明光学系统的瞳面的发光区域分割为预先决定的瞳半径宽度(0.05)的多个瞳区域。此外，波长宽度、瞳半径宽度可以任意设定。
在S12中，在最佳焦点处计算以各个波长区域及照明角度对原版进行照明的情况下的投影像的NILS。换言之，在最佳焦点处计算由多个波长区域中的1个波长区域和多个照明角度(瞳区域)中的1个照明角度构成的1个组下的投影像的NILS。此时，也可以考虑照明光的光谱分布、投影光学系统的像差。
在S13中，在特定的散焦处计算以各个波长区域及照明角度对原版进行照明的情况下的投影像的NILS。换言之，在特定的散焦处计算由多个波长区域中的1个波长区域和多个照明角度(瞳区域)中的1个照明角度构成的1个组下的投影像的NILS。特定的散焦根据所需的焦点深度决定即可。例如，在所需的焦点深度是30μm的范围的情况下，将特定的散焦设定为15μm即可。
在S14中，使用在S12及S13中的每个步骤中计算出的NILS，关于各个波长区域及各个照明角度的条件，计算由散焦引起的NILS的变化量(由于散焦而产生的NILS差异)。换言之，关于多个组计算由多个波长区域中的1个波长区域和多个瞳区域中的1个瞳区域构成的1个组(条件)下的投影像的由散焦引起的NILS的变化量。由此，如图4所示，关于各个条件(各个波长区域及各个照明角度)，得到由散焦引起的NILS的变化量。
在S15中，以使根据由散焦引起的NILS的变化量之和求出的评价值成为基准值以下的方式决定多个条件。换言之，以使由散焦引起的NILS的变化量之和成为基准值以下的方式决定投影像的组合。例如，在考虑实施例11时，波长的条件是340nm至450nm的23个条件，照明角度(σ)的条件是0.60至0.90的7个条件。23个条件×7个条件＝161个条件下的NILS的变化量之和如上所述是-23.2，在把将其除以161而得到的绝对值作为评价值时，成为0.144。因此，评价值低于作为基准值的0.145，所以采用该条件。
在S16中，根据在S15中决定的多个条件来决定对原版进行照明的照明光的照明条件(例如实施例11的照明条件)。换言之，根据与在S15中决定的组合中包括的投影像对应的波长区域及瞳区域来决定对原版进行照明的照明光的照明条件。
在S17中，对基板进行曝光。具体而言，利用在S16中决定的照明条件的照明光对原版进行照明而在基板上形成原版的投影像。此外，关于照明条件的设定，从在曝光装置内预先准备的多个光圈中选择最接近在S16中决定的照明条件的光圈即可。另外，也可以通过能够形成任意的照明条件的照明光学系统来实现在S16中决定的照明条件。
根据本实施方式的曝光方法，如上所述，能够抑制由散焦引起的NILS的变化量并扩大焦点深度，有利于对基板进行曝光。
<第3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。该制造方法包括使用上述曝光装置100或者曝光方法对涂敷有感光剂的基板进行曝光的工序以及对曝光后的感光剂进行显影的工序。另外，将显影后的感光剂的图案作为掩模而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。反复进行这些曝光、显影、蚀刻等工序，在基板上形成由多个层构成的电路图案。在后处理中，对形成有电路图案的基板进行切割(加工)，并进行芯片的安装、键合、检查工序。另外，该制造方法可以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、生产率以及生产成本中的至少1个方面更有利。
<第4实施方式>
通过将实现上述实施方式的1个以上的功能的程序经由网络或存储介质供给到系统或装置并且该系统或装置的计算机中的1个以上的处理器读出并执行程序的处理也能够实现本发明。另外，通过实现1个以上的功能的电路(例如ASIC)也能够实现本发明。
本发明例如还能够应用于放大系统、缩小系统的非等倍系统的投影光学系统、无掩模投影光学系统、使用多重曝光、LED光源的曝光装置。另外，原版不限定于二元掩膜，而也可以是相移掩模。
发明不限制于上述实施方式，能够不脱离发明的精神以及范围而进行各种变更以及变形。因此，为了公开发明的范围而添附权利要求。

Claims (18)

1.一种决定方法，其特征在于，决定在曝光装置中使用的照明光的照明条件，所述曝光装置具有将宽频带光作为所述照明光来对原版进行照明的照明光学系统以及形成被所述照明光照明的所述原版的投影像的投影光学系统，所述决定方法具有：
将所述宽频带光分割为预先决定的波长宽度的多个波长区域的工序；
将形成于所述照明光学系统的瞳面的发光区域分割为预先决定的瞳半径宽度的多个瞳区域的工序；
关于多个组计算由所述多个波长区域中的1个波长区域和所述多个瞳区域中的1个瞳区域构成的1个组下的所述投影像的由散焦引起的光强度分布的变化量的工序；
以使关于所述多个组计算的所述变化量之和成为基准值以下的方式决定所述投影像的组合的工序；以及
根据与决定的所述组合中包括的所述投影像对应的波长区域及瞳区域来决定所述照明条件的工序。
2.根据权利要求1所述的决定方法，其特征在于，
所述光强度分布的变化量包括所述投影像的NILS的变化量。
3.根据权利要求1所述的决定方法，其特征在于，
所述发光区域具有环带形状。
4.根据权利要求1所述的决定方法，其特征在于，
所述多个瞳区域在所述瞳半径宽度不同的2个瞳区域中具有相互不同的波长区域。
5.根据权利要求4所述的决定方法，其特征在于，
所述2个瞳区域中的所述瞳半径宽度大的一方的瞳区域中的波长区域包括比所述瞳半径宽度小的一方的瞳区域中的波长区域长的波长区域。
6.根据权利要求1所述的决定方法，其特征在于，
所述基准值是针对所述变化量之和相对所述投影像的组合中包括的所述投影像的数量的平均的绝对值而设定的。
7.根据权利要求1所述的决定方法，其特征在于，
在将所述投影光学系统的数值孔径设为NA、将所述投影像的周期设为P、将与决定的所述组合中包括的所述投影像中的至少1个投影像对应的波长区域及瞳区域分别设为λi及σi时，满足
σi＝λi/2NA·P。
8.根据权利要求1所述的决定方法，其特征在于，
所述宽频带光包括汞灯的g线、h线以及i线中的至少1个。
9.根据权利要求1所述的决定方法，其特征在于，
所述宽频带光包括350nm以下的波长的光。
10.一种曝光装置，其特征在于，具有将宽频带光作为照明光来对原版进行照明的照明光学系统以及形成被所述照明光照明的所述原版的投影像的投影光学系统，
所述照明光学系统在所述照明光学系统的瞳面上形成发光区域，所述发光区域具有包括至少第1波长区域的光的第1发光区域以及包括至少第2波长区域的光的第2发光区域，
所述第2波长区域包括比所述第1波长区域长的波长区域，
所述第2发光区域包括成为比所述第1发光区域大的瞳半径的区域，
所述第1发光区域中的所述第2波长区域的光的强度(I1_λ2)相对所述第1波长区域的光的强度(I1_λ1)的比((I1_λ2)/(I1_λ1))小于所述第2发光区域中的所述第2波长区域的光的强度(I2_λ2)相对所述第1波长区域的光的强度(I2_λ1)的比((I2_λ2)/(I2_λ1))，
在将所述投影光学系统的数值孔径设为NA、将所述投影像的周期设为P、将所述照明光学系统的瞳半径设为σ、将所述第2波长区域设为λ2时，所述第2发光区域包括具有由σ＝λ2/(2P·NA)规定的瞳半径的区域。
11.一种曝光装置，其特征在于，具有将宽频带光作为照明光来对原版进行照明的照明光学系统以及形成被所述照明光照明的所述原版的投影像的投影光学系统，
所述照明光学系统在所述照明光学系统的瞳面上形成环带形状的发光区域，
所述发光区域是包括包含汞灯的g线、h线以及i线的光并且使内侧的瞳半径成为0.60并使外侧的瞳半径成为0.90的区域。
12.一种曝光装置，其特征在于，具有将宽频带光作为照明光来对原版进行照明的照明光学系统以及形成被所述照明光照明的所述原版的投影像的投影光学系统，
所述照明光学系统在所述照明光学系统的瞳面上形成环带形状的发光区域，
所述发光区域包括：
包括包含汞灯的g线、h线及i线的光并且使内侧的瞳半径成为0.60并使外侧的瞳半径成为0.75的区域；以及
包括包含汞灯的g线及h线的光并且使内侧的瞳半径成为0.75并使外侧的瞳半径成为0.90的区域。
13.一种曝光装置，其特征在于，具有将宽频带光作为照明光来对原版进行照明的照明光学系统以及形成被所述照明光照明的所述原版的投影像的投影光学系统，
所述照明光学系统在所述照明光学系统的瞳面上形成环带形状的发光区域，
所述发光区域包括：
包括270nm以上且350nm以下的波长的光并且使内侧的瞳半径成为0.50并使外侧的瞳半径成为0.70的区域；以及
包括320nm以上且390nm以下的波长的光并且使内侧的瞳半径成为0.70并使外侧的瞳半径成为0.85的区域。
14.一种曝光装置，其特征在于，具有将宽频带光作为照明光来对原版进行照明的照明光学系统以及形成被所述照明光照明的所述原版的投影像的投影光学系统，
所述照明光学系统在所述照明光学系统的瞳面上形成环带形状的发光区域，
所述发光区域包括：
包括270nm以上且350nm以下的波长的光并且使内侧的瞳半径成为0.50并使外侧的瞳半径成为0.60的区域；
包括270nm以上且390nm以下的波长的光并且使内侧的瞳半径成为0.60并使外侧的瞳半径成为0.70的区域；以及
包括320nm以上且390nm以下的波长的光并且使内侧的瞳半径成为0.70并使外侧的瞳半径成为0.85的区域。
15.一种曝光方法，其特征在于，使用曝光装置对基板进行曝光，所述曝光装置具有将宽频带光作为照明光来对原版进行照明的照明光学系统以及形成被所述照明光照明的所述原版的投影像的投影光学系统，所述曝光方法具有：
将所述宽频带光分割为预先决定的波长宽度的多个波长区域的工序；
将形成于所述照明光学系统的瞳面的发光区域分割为预先决定的瞳半径宽度的多个瞳区域的工序；
关于针对所述多个波长区域中的每个波长区域和所述多个瞳区域中的每个瞳区域的组合决定的多个所述投影像计算由散焦引起的光强度分布的变化量的工序；
以使所述变化量之和成为基准值以下的方式决定所述投影像的组合的工序；
根据与决定的所述组合中包括的所述投影像对应的波长区域及瞳区域来决定对所述原版进行照明的照明光的照明条件的工序；以及
利用决定的所述照明条件的照明光对所述原版进行照明而在所述基板上形成所述原版的投影像的工序。
16.一种物品的制造方法，其特征在于，具有：
使用权利要求10所述的曝光装置对基板进行曝光的工序；
对曝光后的所述基板进行显影的工序；以及
从显影后的所述基板制造物品的工序。
17.一种物品的制造方法，其特征在于，具有：
使用权利要求15所述的曝光方法对基板进行曝光的工序；
对曝光后的所述基板进行显影的工序；以及
从显影后的所述基板制造物品的工序。
18.一种存储介质，其特征在于，存储有使计算机执行权利要求1所述的决定方法的程序。
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Title
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