曝光方法和器件制造方法

专利名称：曝光方法和器件制造方法
技术领域：
本发明涉及用于形成用于半导体芯片、显示器件、检测器件、成像器件、电子发射器件、微机械和光子晶体等中的各种器件的曝光方法。特别地，本发明涉及适于用作在光刻 工艺中对于待处理对象形成周期性二维点图案的曝光方法的曝光方法。
背景技术：
常规上使用了一种投影曝光设备，所述投影曝光设备通过利用光刻技术经由投影 光学系统将掩模(或标线)图案投影到晶片而转印图案。这里，投影曝光设备的分辨率 (即，掩模的线宽)R通过利用光源的波长λ (m)和投影光学系统的数值孔径NA由以下的 Rayleigh表达式给出。R = ki X λ /NA …⑴另一方面，能够维持一定的图像形成性能的焦点范围被称为焦点深度，并且，焦点 深度DOF由下式给出。DOF = k2X λ /NA2 ... (2)这里，如果焦点深度DOF变小，那么变得难以执行聚焦，因而需要提高基板的平坦 性(均勻性)和聚焦精度。出于这种原因，基本上希望放大焦点深度D0F。近年来，由于已要求使器件微细化，通过投影曝光设备稳定地解析(resolve)微 图案的需求日益增大。这里，为了实现稳定的高分辨率，必须根据图案的种类选择最优曝光 条件(掩模的种类和照明条件等)。此外，由于为了使图像形成性能稳定化而必须放大焦点 深度，因此照明条件影响焦点深度。例如，日本专利申请公开No. 2007-109969 (以下，称为专利文献1)公开了关于 具有二维周期性的点或孔而被优化的曝光条件，所述点或孔诸如半导体器件的接触孔、 Spindt型场发射器件、微机械和光子晶体等。更具体而言，专利文献1公开了可通过对于 Z字形布置有孔径的掩模应用六极(hexa-pole)照明而实现分辨率和焦点深度二者的曝光 方法。在于待曝光对象上获得二维周期性图案的曝光方法中，由于以下的原因，与获得 一维周期性图案的曝光方法相比，一般难以获得分辨率。即，由于为了获得二维周期性图案 而必须在光瞳上捕获至少三个或更多个光束的衍射光，因此，各光束之间的间隔比一维周 期性图案的情况下的间隔窄。另外，由于光束的数目增大，因此难以在像面上获得对比度。

发明内容
本发明的一个目的是提供一种曝光方法以及提供使用相关的曝光方法的器件制 造方法，所述曝光方法可将二维周期性图案形成到与一维周期性图案相同的理论极限间 距，并且还充分地确保焦点深度。本发明的第一方面的特征是一种曝光方法，所述曝光方法通过照明光照明具有以 矩阵方式布置的孔径和格子状遮光部分的掩模，经由投影光学系统在待投影对象上投影所述掩模，并由此在与所述遮光部分的格子的交点共轭的位置处形成暗部图案图像，其中如果假定关于投影光学系统的光瞳的中心，使用向孔径的行方向延伸的X轴、向 孔径的列方向延伸的Y轴和以投影光学系统的光瞳的中心坐标作为原点(0，0)的正交坐标 系，投影光学系统的数值孔径为NA，照明光的波长为λ (m)，孔径的行方向间距为Px (m)，并 且孔径的列方向间距为Py (m)，那么照明的可用光源形状 由圆X2+Y2 = NA2和由以下的等式 定义的圆中的每一个圆的重叠区域规定(X-a)2+Y2 = NA2,(X+a)2+Y2 = NA2,X2+(Y-b)2 = NA2，以及X2+(Y+b)2 = NA2，以及Px、Py、a和b满足以下的条件( λ /Ρχ)2+ ( λ /Py)2 > 4NA2，0· 25 · λ /NA < Px/2 < 0. 50 · λ /NA,0· 25 · λ /NA < Py/2 < 0· 50 · λ /NA,λ /Px 彡 a < 2 · ΝΑ，以及λ /Py 彡 b < 2 · ΝΑ。本发明包含以下作为优选方面。S卩，照明的可用光源形状由以下规定由圆X2+Y2 = NA2和圆(X-a) 2+Y2 = NA2的重叠区域以及满足X彡(λ / (2 ·Ρχ) + α ) 和X彡(λ/(2·Ρχ)-α)的区域规定的区域，由圆Χ2+Υ2 = ΝΑ2和圆(X+a)2+Y2 = NA2的重叠区域以及满足X彡(-λ / (2 ·Ρχ) - α ) 和X彡(-λ/(2·Ρχ) + α)的区域规定的区域，由圆X2+Y2 = NA2和圆X2+ (Y-b)2 = NA2的重叠区域以及满足Y彡(λ / (2 -Py) + β ) 和Y彡(λ/(2·Ργ)-β)的区域规定的区域，以及由圆X2+Y2 = NA2和圆X2+(Y+b)2 = NA2的重叠区域以及满足Y彡(-λ / (2 *Py) - β ) 和Y彡(_λ/(2·Ργ) + β)的区域规定的区域，并且Px、Py、a、b、α和β满足以下的条件( λ /Ρχ)2+ ( λ /Py)2 > 4NA2，0. 25 · λ /NA < Px/2 < 0. 50 · λ /NA,0· 25 · λ /NA < Py/2 < 0· 50 · λ /NA,λ /Px 彡 a < 2 · ΝΑ，λ /Py ^ b < 2 · ΝΑ,0 < α < NA- λ / (2 · Ρχ)，以及0 < β < NA- λ / (2 · Py)。此外，满足以下的关系式P = Px = Px,以及0· 25 · λ /NA < Ρ/2 < 0. 354 · λ /ΝΑ。本发明的第二方面的特征是一种器件制造方法，该器件制造方法包括曝光步骤，通过如本发明的第一方面所述的曝光方法曝光待曝光对象；以及
显影步骤，显影在所述曝光步骤中曝光的待曝光体。根据本发明中的曝光方法，能够将二维周期性图案形成到与一维周期性图案相同 的理论极限间距。因而，根据本发明，可以稳定地解析常规上难以制造的微细二维周期性点 图案，并且，能够以高质量制造使用二维周期性结构的高性能器件。参照附图考虑示例性实施例的以下描述，本发明的以上特征和其它特征将变得清 晰。


图1是表示实施根据本发明的曝光方法的曝光设备的一个方面的示意性框图。图2A和图2B是一起表示根据本发明的掩模的概况的平面图。图3A、图3B和图3C是分别示出通过图4A 4D所示的照明来曝光窄间距二维周 期性图案的情况下的光瞳上的衍射光分布的示意图。图4A、图4B、图4C和图4D是分别示出要在图3A 3C中表示的曝光中使用的照 明的示意图。图5是用于描述要在本发明中使用的可用的光源形状的示意图。图6A是示出不适于本发明的掩模的示意图。图6B是示出通过图11所表示的照明来曝光图6所示的掩模的情况下的像面上的 二维光强度分布的示意图。图6C是示出图6B中的截面a-a'和b_b'处的光强度分布的示意图。图7A是示出在本发明中使用的掩模的示意图。图7B是示出通过图11所表示的照明来曝光图7A所示的掩模的情况下的像面上 的二维光强度分布的示意图。图7C是示出图7B中的断面c-c'和d_d'处的光强度分布的示意图。图8A、图8B、图8C、图8D、图8E和图8F是分别示出二光束干涉条纹的非相干和中 的光学对比度的图。图9A和图9B是分别示出最佳焦面和散焦面上的照明位置和光学对比度的示意图。图10是用于描述图9A和图9B中的计算模型的示意图。图11是表示使用已改善散焦特性的光源的计算例子的图。图12是用于描述制造具有二维周期性结构的基板的工艺的流程图。图13是用于描述掩模间距已被加宽的情况下的照明形状的示意图。图14是表示应该在本发明中被满足的图案间距的计算例子的图。
具体实施例方式本发明中的曝光方法针对这样一种曝光方法所述曝光方法通过照明光照明具有 以矩阵方式布置的孔径和格子状遮光部分的掩模，经由投影光学系统在待投影对象上投影 所述掩模，并由此在与所述遮光部分的格子的交点共轭的位置处形成暗部图案图像。这里， 本发明的特征在于，照明的可用光源形状与掩模具有特定的关系。图1是表示实施根据本发明的曝光方法的曝光设备的一个方面的示意性框图。更具体而言，图1示意性示出其中使用等倍率反射镜光学系统的扫描投影曝光设备20的主要部分。这里，图1所示的扫描投影曝光设备20包含反射型投影光学系统R和照明系统I。 此外，反射型投影光学系统R包含凹面镜16、凸面镜17和反射镜15和18。此外，包含中继 系统(光圈成像透镜系统)的照明系统I在掩模13上形成弧形或扇形照明区域。这里，中 继系统包含汞蒸汽管光源2、椭圆反射镜1、快门3、聚光透镜4和8、波长滤光器5、积分器 6、光圈7、具有弧形或扇形孔径的视场光阑9、中继透镜10和12以及反射镜11。扫描投影曝光设备包含K6hler照明系统，在所述K0hler照明系统中，由积分 器6形成的二次光源表面基本上与第二会聚透镜8的前焦点一致，并且视场光阑9基本上 与第二会聚透镜8的后焦点一致。掩模13被布置在反射型投影光学系统R的物体面上，并且，所布置的掩模13与布 置在像面上的基板19同步地移动。在物体面和像面上沿由图1的各相应箭头表示的方向分 别对于掩模13和基板19执行光扫描，并且，在掩模13上形成的图案被转印到基板19上。照明系统I需要以预定的数值孔径NA均勻且有效地照明掩模13上的反射型投影 光学系统R的整个图像区域(通常具有弧形形状或扇形形状)。为了实现这种目的，在照明 系统I中，使用柱面蝇眼透镜作为积分器，从各相应柱面透镜送来的照明光束会聚于视场 光阑9上，并且，在其上面一次形成没有照明不均勻性的矩形照明区域。然后，通过使用由 中继透镜10和12以及反射镜11组成的中继系统(光圈成像系统)，穿过在视场光阑9上 形成的弧形或扇形狭缝(孔径)的光束在掩模13上成像。因而，在掩模13上获得在照明 区域中的所有点处具有希望的弧形或扇形形状以及均勻的照度的照明。图2A是示出图1的掩模13的平面图。在图2A中，掩模13包含透射部分101和 遮光部分102。此外，在透射部分101中，孔径沿X和Y方向周期性地布置，并且这里假定X 方向上的间距(pitch)由Px给出，并且Y方向上的间距由Py给出。在任何情况下，如果对 于像这样的掩模选择最优的可用的光源形状，那么可在基板19上形成具有高分辨率的二 维周期性图案。将在后面描述此图案的细节。图3A是示出通过如图4A所示的小σ照明来照明掩模13的情况下的光瞳上的衍 射光图案的示意图。在图3Α中，圆202表示反射型投影光学系统R的光瞳。顺便说一句，图 4Α是示出照明系统I的NA等同于反射型投影光学系统R的NA即σ =1.0的情况、并且表 示在照明中心布置。=0.0的点光源203的示意图。如果使用像这样的小ο照明，那么如 图3Α所表示，关于零级衍射光200，根据掩模图案的X方向基本周期产生初级衍射光201a 和初级衍射光201b，并且根据掩模图案的Y方向基本周期产生初级衍射光201c和初级衍射 光201d。这里，如果光源的波长为λ ( μ m)，那么初级衍射光201a和初级衍射光201b的位 置由士 λ /Px给出。类似地，初级衍射光201c和初级衍射光20Id的位置由士 λ /Py给出。 出于这种原因，如果间距Px和Py变小即如果图案间距变窄，那么衍射光间隔变宽。因此， 由于初级衍射光不进入光瞳(圆)202，因此在基板19上不形成任何图像。但是，如图4Β所 示，如果通过使用点光源204a和204b执行双极照明，那么X方向初级衍射光201a、X方向 初级衍射光201b和零级衍射光200可如图3B所表示的那样全部一起进入光瞳，由此可以 通过二光束干涉而在基板19上沿纵向方向形成干涉条纹。类似地，如图4C所示，如果通过使用点光源204c和204d执行双极照明，那么Y方 向初级衍射光201c、Y方向初级衍射光201d和零级衍射光200可如图3C所表示的那样全部一起进入光瞳，由此可以通过二光束干涉而在基板19上沿横向方向形成干涉条纹。此外，如果通过使用如图4D所示的点光源204a、204b、204c和204d执行通过组合 上述的两种双极照明实现的四极照明，那么在像面上获得纵向方向干涉条纹和横向方向干 涉条纹的非相干强度和，由此形成格子状的二维周期性明暗图像。由于可用的光源的面积影响像面上的照度，因此还必须在上述的四极照明中利用 其中形成正交二光束干涉的非相干明暗图像的最大照明面积。可实现有效功能的最大的可 用光源 形状如下。S卩，关于投影光学系统的光瞳的中心，使用向掩模的孔径的行方向延伸的X轴、向 掩模的孔径的列方向延伸的Y轴以及以投影光学系统的光瞳的中心坐标作为原点(0，0) 的正交坐标系。这里，如果假定投影光学系统的数值孔径为NA，照明光的波长为λ (m)，掩 模的孔径的行方向间距为Px(m)，并且掩模的孔径的列方向间距为Py (m)，那么通过由下式 (3)表示的圆与由下式(4) (7)定义的圆中的每一个的重叠区域规定可用光源形状。X2+Y2 = NA2…(3)(X-a) 2+Y2 = NA2 ... (4)(X+a) 2+Y2 = NA2 ... (5)X2+ (Y-b)2 = NA2 ... (6)X2+ (Y+b)2 = NA2 ... (7)这里，Px、Py、a和b满足以下的条件。( λ /Ρχ)2+ ( λ /Py)2 > 4NA2... (8)0. 25 · λ /NA < Px/2 < 0· 50 · λ /NA ... (9)0· 25 · λ /NA < Py/2 < 0· 50 · λ /NA ... (10)λ /Px 彡 a < 2 · NA... (11)λ /Py 彡 b < 2 · NA... (12)图5是示出满足上述的条件的可用光源形状的示意图。S卩，圆205表示与ο = 1. 0对应的NA的照明系统，并且，分别作为圆205与通过沿X轴方向和Y轴方向偏移该圆获 得的四个圆的重叠区域的区域206、207、208和209构成可用光源。如果使用相关的这四个 区域内侧的照明，那么初级光不进入光瞳，由此对比度劣化。这四个圆中的偏移量中的每一 个可以比相干照明掩模图案的情况下的初级衍射光的位置λ /P大，并且，圆的偏移量a和 b分别由以上表示的式(11)和(12)表达。顺便说一句，在式(11)和(12)中，a和b的上 限是限制可用光源面积的条件。Px和Py应满足的范围是其中实现二光束干涉条纹的正交的两个方向的非相干和 的条件。图13是示出Px和Py已被加宽的情况下的照明形状的示意图。在图13中，可以 理解，与图5不同，出现三个圆的重叠区域。如刚刚描述的那样，在出现圆的重叠的条件下， 由于出现三个或更多个光束的干涉分量，因此，像面上的光学对比度劣化。因此，必须将Px 和Py限制在其中不出现以上的重叠的范围内。这里，其中不出现任何重叠、且Px和Py应 满足的条件由式(8)表示。图14 是表示在 NA = 0. 083、曝光波长 λ = O. 393 ( μ m)且 Px = Py = 3. 0 ( μ m) 即kl = 0. 317的曝光中出现二光束干涉的范围的图。这里，在图14中示出的曲线等同于 下式。
( λ /Px)2+ ( λ /Py)2 = 4ΝΑ2... (13)此外，低于相关的曲线、并被表示作为成像极限的kl = 0. 25的虚线和表示作为仅 通过一个方向的干涉条纹出现二光束干涉的上限的kl = 0. 50的虚线包围的区域是其中实 现二光束干涉条纹的正交的两个方向的非相干和的范围。顺便说一句，由于本实施例中的 曝光方法是用于二维周期性图案的曝光方法，因此通常可以设想Px和Py是基本上相同的。 特别地，在Px = Py = P的情况下，满足以下的表达式，由此导出与kl = (1/8)1/2 < 0. 354 对应的间距的图案是相关的范围。( λ /P)2 > 2ΝΑ2. . . (14)艮P，在 P = Px = Py 的情况下，0. 25 · λ /NA < Ρ/2 < 0. 354 · λ /ΝΑ。此外，根据像面的亮部中的最大光强度Imax和像面的暗部中的最小光强度Imin， 如下式那样定义光学对比度C。C = (Imax-Imin)/(Imax+Imin) X100(% ) ... (15)在光刻工艺中，对于抗蚀剂的构图是必要的。如果抗蚀剂表面上的光强度分布的 图像对比度不是大于或等于一定的水平，那么不可能形成抗蚀剂图案。此外，光学对比度越 高，在抗蚀剂图案的竖直性、工艺稳定性和线宽误差方面就越有利。一般地，可以说，需要约 70%的光学对比度。上述的四极照明对于其中在如图2A所示的掩模上形成孔径的图案带来希望的效 果，但是不适用于在如图2B所示的掩模上点状布置遮光部分的图案。将在后面描述这种事 实的细节。图6A 6C和图7A 7C是表示将上述的四极照明应用于与NA = 0. 083、曝光波 长λ = 0. 393 ( μ m)且Px = Py = 3. 0 ( μ m)即kl = 0. 317对应的投影光学系统的成像计 算例子的图。更具体而言，图6B是在图6A所示的掩模上点状布置遮光部分102的图案(以 下，称为存留图案)的像面光强度分布图，而图6C表示像面的任意截面处的光强度分布和 相关光学对比度。此外，图7B是孔状布置图7A所示的孔径101的图案(以下，称为切割图 案)的像面光强度分布图，图7C表示像面的任意截面处的光强度分布和相关光学对比度。即使上述的四极照明被应用于图6A所示的存留图案掩模，也可理解，如图6C所 示，截面a-a'处的光学对比度仅为17%左右，并且截面b-b'处的光学对比度仅为25%左 右。其原因在于，由于掩模的遮光部分的面积比透射部分的面积小，因此零级衍射光的衍射 效率高，并且，即使在二光束干涉中衍射光之间的强度比也大。同时，在图7A所示的切割图案掩模中，作为与掩模的孔径共轭的图像位置的截面c-c'处的光学对比度保持在31%左右。但是，可以理解，可以在作为与掩模上的遮光部分 的格子的交点共轭的图像位置的截面d-d'处获得82%的高对比度图像。参照图8A 8F 简单描述这种现象。更具体而言，图8A 8F表示在纵向方向和横向方向的二光束干涉中获 得100%的光学对比度(最大光强度1. 0，最小光强度0. 0)的情况下的理论极限。这里假 定，图8A表示纵向方向干涉条纹的图像，图8B表示横向方向干涉条纹的图像。在像面中，如 果通过它们的非相干和获得二维图像，那么与切割图案的孔径共轭的图像位置处的强度和 意味着在纵向条纹的最大值的位置处沿正交方向使横向条纹相加。因此，由于该强度和是 相加了作为图8A的峰值141的光强度1. 0作为偏置(图8C)的与横向条纹的强度和(图 8D)，因此可以理解，理论光学对比度极限是50%。另一方面，与切割图案的遮光部分的交点共轭的图像位置处的强度和意味着在纵向条纹的最小值的位置处沿正交方向使横向条纹 相加。因此，由于该强度和是相加了作为图8A的最小值142的光强度O作为偏置(图8E) 的与横向条纹的强度和(图8F)，因此可以理解，理论光学对比度为100%原样不变。顺便说一句，如果在基板侧使用正型光致抗蚀剂，那么在基板上形成点状存留图 案。另一方面，如果使用负型光致抗蚀剂，那么获得孔状切割图案。在以上的描述中，说明了最佳聚焦面上的光学对比度。另外，以下将描述在散焦时 对比度的变化小的可用光源形状。图9A和图9B是表示在O =1.0的可用光源内(图9A和图9B所示的虚线圆中 的每一个具有半径NA)的各相应照明位置处执行曝光的情况下的最佳聚焦位置处的光学 对比度(图9A)和散焦30(μπι)的位置处的光学对比度(图9Β)的比较的示意图。这里， 应当注意，曝光条件与投影光学系统的NA = 0.083、曝光波长λ = 0.393 (μ m)、且Px = Py =3. 0 ( μ m)即kl =0.317对应。此外，在图9A和图9B中，绘出局部的照明位置和相关照 明位置处的像面光学对比度的值。如图10所示，通过使用关于照明系统的中心四重对称的 四个光源(微细光源161)的微细四极照明，执行这样的计算。在如图9A所示的最佳聚焦位置处，在规定的四极照明区域内的光学对比度特性 是基本上均勻的。但是，可以理解，在如图9B所示的散焦位置处，存在对比度显著劣化的位 置。在图9B中，具有最高对比度的位置在虚线301、302、303和304处。这里，虚线301的 X坐标由下式给出。X= λ / (2 · Px) ... (17)此外，虚线302的X坐标由下式给出。X = - λ / (2 · Px) ... (18)此外，虚线303的Y坐标由下式给出。Y= λ / (2 · Py) ... (19)此外，虚线304的Y坐标由下式给出。Y = - λ / (2 · Py) ... (20)如果考虑在图9Β中反映散焦时的波像差(wave aberration)，那么这是合理的。 一起形成纵向条纹的零级光和初级光关于贯穿光瞳中心的Y轴的线对称性越大，则散焦时 的各光束之间的光路长度差就越小。类似地，一起形成横向条纹的零级光和初级光关于贯 穿光瞳中心的X轴的线对称性越大，则散焦时的各光束之间的光路长度差就越小。因此，为了获得令人满意的散焦特性，可以理解，只须通过使用虚线301 304作 为中心调节照明形状的宽度，并且只使用对比度变化小的部分。出于这种原因，具有令人满意的散焦特性的可用光源形状如下。S卩，关于投影光学系统的光瞳的中心，使用向掩模的孔径的行方向延伸的X轴、向 掩模的孔径的列方向延伸的Y轴以及以投影光学系统的光瞳的中心坐标为原点(0，0)的正 交坐标系。这里，如果假定投影光学系统的数值孔径为NA、照明光的波长为λ(π!)、掩模的 孔径的行方向间距为Px(m)，并且孔径的列方向间距为Py(m)，那么可用光源形状是由以下 的区域[1] [4]规定的区域。[1]由圆X2+Y2 = NA2和圆(X_a)2+Y2 = NA2的重叠区域以及满足X≤(λ/ (2·Ρχ) + α)和X≥(λ/(2·Ρχ)-α)的区域规定的区域。
[2]由圆X2+Y2 = NA2和圆(X+a)2+Y2 = NA2的重叠区域以及满足X彡(-λ / (2·Ρχ)-α)和X彡(-λ/(2·Ρχ) + α)的区域规定的区域。[3]由圆X2+Y2 = NA2和圆X2+(Y_b)2 = NA2的重叠区域以及满足Y彡(λ/ (2·Ργ) + β)和Y彡(λ/(2·Ργ)-β)的区域规定的区域。[4]由圆Χ2+Υ2 = ΝΑ2和圆X2+(Y+b)2 = NA2的重叠区域以及满足Y彡(-λ / (2·Ργ)-β)和Y彡(_λ/(2·Ργ) + β)的区域规定的区域，并且这里，Px、Py、a、b、α和β满足以下的条件。( λ /Ρχ)2+ ( λ /Py)2 > 4NA20. 25 · λ /NA < Ρχ/2 < 0. 50 · λ /NA0· 25 · λ /NA < Py/2 < 0. 50 · λ /NAλ /Ρχ ^ a < 2 · NAλ /Py ^ b < 2 · NA0 < α < ΝΑ-λ /(2 · Ρχ) ... (21)0 < β < NA- λ / (2 · Py) ... (22)图11表示与投影光学系统的NA = 0.083、曝光波长λ = 0. 393 ( μ m)且Px = Py =3.0(μπι)即kl = 0.317对应的曝光中的散焦改善照明的仿真结果。在式(21)和(22) 中，设定0 = β ( = γ)，γ在范围0 < γ <0. 175内变化，并且，计算散焦和光学对比度 之间的关系。在不改善散焦的状态下，给出Y =0.0175。另一方面，可以理解，随着Y减 小以调节宽度，即使在散焦中也减小对比度变化。下面，将描述根据本发明的器件制造方法。即，根据本发明的器件制造方法的特征 在于包括曝光步骤，通过本发明中的上述的曝光方法曝光待曝光对象；和显影步骤，显影 在曝光步骤中曝光的待曝光对象。作为根据本发明的器件制造方法，将参照图12描述具有二维周期性结构的基板 的制造方法，在所述制造方法中，使用扫描投影曝光设备20。图12是用于描述制造具有二 维周期性结构的基板的工艺的流程图。更具体而言，在步骤1中，在基板上沉积二维周期性 结构的基材。在步骤2中，在基板上涂敷抗蚀剂，并且执行适当的烘焙工艺等。在步骤3中， 通过使用扫描投影曝光设备20对于抗蚀剂印刷二维周期性光学图像，执行曝光。在步骤4 中，显影抗蚀剂。在步骤5中，在掩模上蚀刻抗蚀剂，由此将沉积于基板上的基材处理成二 维周期性结构。然后，在步骤6中，去除不必要的抗蚀剂。即，能够通过上述的工艺流程制 造具有二维周期性结构的基板。通过使用根据本发明的曝光方法，可以稳定地解析常规上 难以制造的微细二维周期性点图案，并且，能够以高质量制造使用二维周期性结构的高性 能器件。虽然已参照当前认为的示例性实施例描述了本发明，但应理解，本发明不限于公 开的实施例。相反，本发明意图覆盖包含于所附的权利要求的精神和范围内的各种变型和 等同布置(包含各实施例的有机组合)。以下的权利要求的范围应被赋予最宽的解释，以包 含所有这些变型和等同的结构和功能。虽然借助各种例子说明了实施例，但是，本领域技术人员容易理解，本发明的目的 和范围不限于在本申请中描述的特定说明。
权利要求
一种曝光方法，所述曝光方法通过照明光照明具有以矩阵方式布置的孔径和格子状遮光部分的掩模，经由投影光学系统在待投影对象上投影所述掩模，并由此在与所述遮光部分的格子的交点共轭的位置处形成暗部图案图像，其中如果假定关于投影光学系统的光瞳的中心，使用向孔径的行方向延伸的X轴、向孔径的列方向延伸的Y轴和以投影光学系统的光瞳的中心的坐标作为原点(0，0)的正交坐标系，投影光学系统的数值孔径为NA，照明光的波长为λ(m)，孔径的行方向间距为Px(m)，并且孔径的列方向间距为Py(m)，那么照明的可用光源形状由圆X2+Y2＝NA2与由以下的等式定义的圆中的每一个圆的重叠区域规定(X-a)2+Y2＝NA2，(X+a)2+Y2＝NA2，X2+(Y-b)2＝NA2，以及X2+(Y+b)2＝NA2，以及Px、Py、a和b满足以下的条件(λ/Px)2+(λ/Py)2＞4NA2，0.25·λ/NA＜Px/2＜0.50·λ/NA，0.25·λ/NA＜Py/2＜0.50·λ/NA，λ/Px≤a＜2·NA，以及λ/Py≤b＜2·NA。
2.根据权利要求1所述的曝光方法，其中， 照明的可用光源形状由以下规定由圆X2+Y2 = NA2和圆(X-a) 2+Y2 = NA2的重叠区域以及满足X≤(λ / (2 · Px) + α )和 X≤(λ/(2·Ρχ)-α)的区域规定的区域，由圆X2+Y2 = NA2和圆(X+a) 2+Y2 = NA2的重叠区域以及满足X≥(_ λ / (2 ·Ρχ) - α )和 X≤(_λ/(2 · Px) +α)的区域规定的区域，由圆X2+Y2 = NA2和圆X2+ (Y-b)2 = NA2的重叠区域以及满足Y≤(λ / (2 · Py) + β )和 Y^ (λ/(2·Ργ)-β)的区域规定的区域，以及由圆X2+Y2 = NA2和圆X2+ (Y+b)2 = NA2的重叠区域以及满足Y≥(_ λ / (2 -Py) - β )禾口 Y^ (-λ/(2·Ργ) + β)的区域规定的区域，并且 Px、Py、a、b、α和β满足以下的条件 (λ/Px)2+(λ/Py)2 > 4ΝΑ2， 0. 25 · λ /NA < Ρχ/2 < 0. 50 · λ /NA, 0. 25 · λ /NA < Py/2 < 0. 50 · λ /ΝΑ, λ /Px 彡 a < 2 · ΝΑ， λ /Py 彡 b < 2 · ΝΑ， 0 < α < ΝΑ-λ /(2 · Px)，以及 0 < β < NA- λ / (2 · Py)
3.根据权利要求1所述的曝光方法，其中， 满足以下的关系式P = Px = Py ；以及O. 25 · λ /NA < Ρ/2 < 0. 354 · λ /ΝΑ。
4. 一种器件制造方法，包括曝光步骤，通过在权利要求1中描述的曝光方法曝光待曝光对象；以及 显影步骤，显影在所述曝光步骤中曝光的待曝光对象。
全文摘要
本发明涉及曝光方法和器件制造方法。所述曝光方法通过照明光照明具有以矩阵方式布置的孔径和格子状遮光部分的掩模，经由投影光学系统在待投影对象上投影所述掩模，并由此在与所述遮光部分的格子的交点共轭的位置处形成暗部图案图像，在所述曝光方法中，照明的可用光源形状满足特定的条件。因此，能够将二维周期性图案曝光到与一维周期性图案相同的理论极限间距，并且，还能够充分地确保焦点深度。
文档编号G03F7/20GK101819385SQ201010118900
公开日2010年9月1日 申请日期2010年2月23日 优先权日2009年2月26日
发明者近藤亮史 申请人:佳能株式会社