WO2024166268A1 - 露光方法、露光装置、及びデバイス製造方法 - Google Patents

露光方法、露光装置、及びデバイス製造方法 Download PDF

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    • G03F7/70525—Controlling normal operating mode, e.g. matching different apparatus, remote control or prediction of failure

Definitions

  • a pattern with a large depth compared to its width (high aspect ratio), so-called grooves may be exposed onto a photosensitive material layer on a substrate (glass plate or semiconductor wafer, etc.) (for example, Patent Document 1).
  • an exposure method including illuminating a first object with exposure light including a first exposure light of a first wavelength and a second exposure light of a second wavelength different from the first wavelength, and exposing an image of a pattern of the first object onto a second object with the exposure light from the first object, wherein the exposing includes forming a first image of the pattern of the first object with the first exposure light from the first object, and forming a second image of the pattern of the first object with the second exposure light from the first object at a position farther from the surface of the second object than the first image in the traveling direction of the second exposure light, and the intensity of the second exposure light irradiated to the second object is higher than the intensity of the first exposure light irradiated to the second object.
  • an exposure method including illuminating a first object with exposure light including a first exposure light of a first wavelength and a second exposure light of a second wavelength different from the first wavelength, and exposing a second object moving along a scanning direction with the exposure light from the first object, wherein the exposing includes forming a first image of a pattern of the first object with the first exposure light from the first object, and forming a second image of the pattern of the first object with the second exposure light from the first object at a position farther from the surface of the second object than the first image in the traveling direction of the second exposure light, and the timing at which the second exposure light is irradiated to the second object is different from the timing at which the first exposure light is irradiated to the second object.
  • an exposure apparatus including an illumination optical system that illuminates a first object with exposure light including a first exposure light of a first wavelength and a second exposure light of a second wavelength different from the first wavelength, and a projection optical system that projects an image of a pattern of the first object onto a second object with the exposure light from the first object, wherein the projection optical system forms a first image of the pattern of the first object with the first exposure light from the first object, and forms a second image of the pattern of the first object with the second exposure light from the first object at a position farther from the surface of the second object than the first image in the traveling direction of the second exposure light, and the intensity of the second exposure light irradiated to the second object is higher than the intensity of the first exposure light irradiated to the second object.
  • an exposure apparatus that scans and exposes a pattern of a first object onto a second object
  • the exposure apparatus comprising: an illumination optical system that illuminates the first object with exposure light including a first exposure light of a first wavelength and a second exposure light of a second wavelength different from the first wavelength; a projection optical system that projects the exposure light from the first object onto a second object moving along a scanning direction; and a control device that controls a light source that supplies the exposure light to the illumination optical system, the projection optical system forming a first image of the pattern of the first object with the first exposure light from the first object, and forming a second image of the pattern of the first object with the second exposure light from the first object at a position farther from the surface of the second object than the first image in the traveling direction of the second exposure light, and the control device controlling the timing at which the second exposure light is irradiated onto the second object to be different from the timing at which the first exposure light is irradiated onto the second object.
  • a device manufacturing method includes exposing a photosensitive material layer of the second object using the above-described exposure method, and processing an area inside the photosensitive material layer of the second object using a pattern generated by developing the exposed photosensitive material layer as a mask.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an exposure apparatus according to an embodiment.
  • FIG. 2A is a diagram showing a schematic configuration of a light source unit
  • FIG. 2B is a diagram showing examples of wavelengths of light emitted from each solid-state laser light source.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of a spatial light modulator.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the longitudinal chromatic aberration.
  • FIG. 5A is a schematic diagram showing a mask used in the simulation
  • FIG. 5B is a schematic diagram showing a substrate and a resist used in the simulation.
  • FIGS. 6A to 6E are diagrams showing the results of simulating the intensity distribution of a pattern image formed in a resist when the resist is irradiated with light L1 to light L5 at the same intensity.
  • FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the wavelength and intensity of light in the embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram showing the results of a simulation of the intensity distribution of a pattern image formed in a resist when the mask is illuminated with illumination light in which the intensities of the lights L1 to L5 are adjusted.
  • 9A and 9B are diagrams showing the results of simulating the NILS, uniformity, and number of wavelengths at each k2 when the numerical apertures NA are 0.4 and 0.5.
  • FIGS. 10A and 10B are diagrams showing the results of simulating the NILS, uniformity, and number of wavelengths at each k2 for the numerical apertures NA of 0.6 and 0.7, respectively.
  • FIG. 11(A) shows the results of simulating the NILS, uniformity, and number of wavelengths at each k2 when the numerical aperture NA is 0.8
  • FIG. 11(B) shows the results of simulating the NILS and uniformity at each k2 when the numerical aperture NA is 1.35.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining lateral chromatic aberration.
  • FIG. 13A is a diagram showing the distribution of chromatic aberration of magnification in a projection optical system, and FIG.
  • FIG. 13B is a diagram showing the distribution of chromatic aberration of magnification after scan averaging.
  • 14(A) and 14(B) are diagrams showing the results of simulating the intensity distribution of a composite pattern image after scan averaging, where FIG. 14(A) shows the intensity distribution in a plane perpendicular to the Y-axis, and FIG. 14(B) shows the intensity distribution in a plane perpendicular to the X-axis.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating the emission timing of the lights L1 to L5.
  • FIG. 16 is a diagram showing the results of simulating the intensity of a composite pattern image in a cross section perpendicular to the X-axis, which is obtained by shifting the emission timings of the light beams L1 to L5 as shown in FIG. 17(A) to 17(C) are diagrams showing simulation results of the intensity of a composite pattern image formed in a resist by the methods of Comparative Examples 1 to 3, and FIG. 17(D) is a diagram showing simulation results of the intensity of a composite pattern image formed in a resist by the method of this embodiment.
  • a pattern with a high aspect ratio that has a constant width in the depth direction and a small slope of the inner walls in a photosensitive material layer on a substrate (such as a glass plate or semiconductor wafer).
  • the exposure apparatus 100 will be described below with reference to Figures 1 to 16.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an exposure apparatus 100 according to this embodiment.
  • the exposure apparatus 100 is an exposure apparatus that uses a spatial light modulator (SLM) that modulates illumination light (exposure light) according to control by an exposure control unit 160, which will be described later.
  • SLM spatial light modulator
  • the exposure apparatus 100 includes an illumination system 110, a pattern generating device 120, a projection optical system 130, a stage device 140, an alignment detection system 150, and an exposure control unit 160.
  • the two mutually orthogonal directions in a horizontal plane are the X direction and the Y direction
  • the direction orthogonal to the X direction and the Y direction is the Z direction.
  • the rotation (tilt) directions around the X axis, Y axis, and Z axis are the ⁇ x direction, the ⁇ y direction, and the ⁇ z direction, respectively.
  • the X direction is the scanning direction.
  • the illumination system 110 includes a light source unit 111, an illumination optical system 112, and a reflecting mirror 113.
  • FIG. 2(A) is a diagram showing a schematic configuration of the light source unit 111.
  • the light source unit 111 includes a plurality of solid-state laser light sources.
  • the light source unit 111 includes a first solid-state laser light source SLS1, a second solid-state laser light source SLS2, a third solid-state laser light source SLS3, a fourth solid-state laser light source SLS4, and a fifth solid-state laser light source SLS5.
  • Each of the solid-state laser light sources SLS1 to SLS5 may be a solid-state laser device that amplifies laser light emitted from a laser light source such as a DFB semiconductor laser using a fiber optical amplifier and converts the wavelength of the amplified laser light using a wavelength conversion element.
  • Such solid-state laser devices are disclosed, for example, in U.S. Patent Nos. 7,339,661, 7,974,320, 9,153,934, and 9,160,132.
  • the first solid-state laser light source SLS1 emits illumination light (exposure light) L1 with a peak wavelength ⁇ 1 that illuminates the spatial light modulator 121 described below.
  • the second solid-state laser light source SLS2 emits illumination light (exposure light) L2 with a peak wavelength ⁇ 2 that illuminates the spatial light modulator 121.
  • the third solid-state laser light source SLS3 emits illumination light (exposure light) L3 with a peak wavelength ⁇ 3 that illuminates the spatial light modulator 121.
  • the fourth solid-state laser light source SLS4 emits illumination light (exposure light) L4 with a peak wavelength ⁇ 4 that illuminates the spatial light modulator 121.
  • the fifth solid-state laser light source SLS5 emits illumination light (exposure light) L5 with a peak wavelength ⁇ 5 that illuminates the spatial light modulator 121.
  • illumination light L1 to illumination light L5 will be referred to as light L1 to light L5.
  • FIG. 2(B) is a diagram showing the peak wavelengths ⁇ 1 to ⁇ 5 of light L1 to light L5 emitted from the first solid-state laser light source SLS1 to the fifth solid-state laser light source SLS5, respectively.
  • the peak wavelengths ⁇ 1 to ⁇ 5 are discrete, and in this embodiment, ⁇ 1 ⁇ 2 ⁇ 3 ⁇ 4 ⁇ 5.
  • the intensities of light L1 to L5 are shown as being the same, but the intensities of light L1 to L5 will be described later.
  • the interval between adjacent peak wavelengths is constant, but this is not limited to this. The interval between adjacent peak wavelengths may be irregular.
  • the first solid-state laser light source SLS1 to the fifth solid-state laser light source SLS5 change the intensity of the emitted light and the timing of light emission based on instructions from the exposure control unit 160.
  • the instructions from the exposure control unit 160 may also be referred to as trigger signals.
  • the illumination optical system 112 includes a shaping optical system for changing the illumination conditions, an optical integrator, a field stop, and a relay lens system (none of which are shown).
  • the illumination optical system 112 emits illumination light (exposure light) IL that includes light L1 to L5 emitted from the light source unit 111. Since the illumination light IL includes light L1 to L5, it can be said to be light that has multiple peak wavelengths, or light that has a discrete wavelength distribution.
  • the pattern generating device 120 generates a pattern to be formed on a wafer W placed on a stage 141 (described later) of the stage device 140 under the control of the exposure control unit 160.
  • the wafer W includes a substrate 601 and a resist 602 (photosensitive material layer) applied onto the substrate 601.
  • the pattern generating device 120 includes a spatial light modulator 121 and a driving unit 122.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of the spatial light modulator 121.
  • the spatial light modulator 121 has a plurality of micromirror mechanisms M arranged in a matrix (two-dimensional, array) in the XY plane, for example.
  • Each micromirror mechanism M has a micromirror M1 and a drive mechanism M2 provided on the side opposite the reflective surface of the micromirror M1.
  • the drive mechanism M2 moves the micromirror M1 (up and down) along an axis extending in the Z direction.
  • the drive unit 122 drives the drive mechanism M2 of each of the multiple micromirror mechanisms M in accordance with a control signal from the exposure control unit 160, and switches the micromirror M1 between an on state (on position) and an off state (off position).
  • each micromirror M1 is too small to be resolved by the projection optical system 130, when all the micromirrors M1 are in the on state or all are in the off state in an area that can be resolved by the projection optical system 130, the zeroth-order diffracted light IL0 of the illumination light IL from the illumination system 110 that enters the area enters the projection optical system 130.
  • 2 ⁇ 2 micromirrors M1 may be located in an area that can be resolved by the projection optical system 130.
  • the illumination light (exposure light) IL from the illumination system 110 enters an area where micromirrors M1 in the on state and micromirrors M1 in the off state are alternately located, the illumination light IL is diffracted in this area, the zeroth-order diffracted light IL0 of the illumination light IL almost disappears, and the ⁇ 1st-order or higher diffracted light IL1 of the illumination light IL reaches a non-exposure optical path outside the projection optical system 130.
  • the pattern generating device 120 gives a pattern to the illumination light IL by setting each of the multiple micromirrors M1 to either the on state or the off state.
  • the surface on which multiple micromirrors M1 set to either the on state or the off state are arranged may be referred to as the light modulation surface of the spatial light modulator 121.
  • the spatial light modulator 121 is not limited to the piston type described above, and may be, for example, a magneto-optic spatial light modulator (MOSLM: Magneto Optic Spatial Light Modulator) or a DMD (digital mirror device). Also, although the spatial light modulator 121 has been described as a reflective type that reflects the illumination light IL, the spatial light modulator 121 may be a transmissive type that transmits the illumination light IL, or a diffractive type that diffracts the illumination light IL. It is sufficient for the spatial light modulator 121 to be capable of spatially and temporally modulating the illumination light IL.
  • MOSLM Magneto Optic Spatial Light Modulator
  • the projection optical system 130 has a lens barrel 130s and multiple optical elements (not shown) arranged in a predetermined positional relationship inside the lens barrel 130s.
  • the stage device 140 includes a stage (substrate stage) 141, a laser interferometer 142, and a stage driver 143.
  • the stage 141 holds the wafer W via a wafer holder (not shown) located in the center of the upper surface.
  • the stage 141 can be moved in the X, Y, and Z directions by a stage drive unit 143, and can also be rotated around an axis extending in the Z direction.
  • the laser interferometer 142 constantly detects the position of the stage 141 in the X, Y, and ⁇ z directions with a resolution of, for example, about 0.5 to 1 nm by irradiating a measurement beam onto the reflecting surfaces provided on the end faces of the stage 141 in the X and Y directions.
  • the stage driving unit 143 drives the stage 141 according to a control signal from the exposure control unit 160.
  • the alignment detection system 150 is disposed on the side of the projection optical system 130.
  • an imaging alignment sensor is used as the alignment detection system 150.
  • the detailed configuration of the alignment detection system 150 is disclosed, for example, in the specification of U.S. Patent No. 5,637,129.
  • the alignment detection system 150 detects street lines and position detection marks formed on the wafer W. The detection results of the street lines and position detection marks by the alignment detection system 150 are output to the exposure control unit 160.
  • the exposure control unit 160 controls the operation of the illumination system 110, the pattern generating device 120, the stage device 140, etc. so as to form a predetermined exposure pattern on the wafer W, and projects an image of the light modulation surface of the spatial light modulator 121 via the projection optical system 130 onto the wafer W held on the stage 141.
  • the illumination light IL reflected by the micromirror M1 of the spatial light modulator 121 i.e., the illumination light IL that has been given a pattern by the spatial light modulator 121, enters the projection optical system 130, and a reduced image (partial inverted image) of the pattern is formed in the projection area IA on the wafer W held on the stage 141.
  • the exposure control unit 160 performs exposure using a step-and-scan method. During the scanning exposure, the exposure control unit 160 moves the stage 141 at an appropriate speed and scrolls the pattern generated by the spatial light modulator 121 in synchronization with the movement (i.e., changes the shape of the pattern generated by the spatial light modulator 121).
  • the exposure apparatus 100 having the above configuration, the exposure apparatus disclosed in U.S. Patent No. 8,089,616, U.S. Patent Publication No. 2020/00257205, or WO 2005/081034 may be used.
  • the exposure control unit 160 performs intensity control and emission timing control of the light L1 to L5.
  • the intensity control will be described.
  • the spatial light modulator 121 is illuminated with illumination light IL that includes multiple lights having different peak wavelengths, and the illumination light IL that has been given a pattern by the spatial light modulator 121 is projected onto the wafer W.
  • the imaging positions are furthest from the projection optical system 130 in the order of light L5, light L4, light L3, light L2, and light L1 (in the order of light L5 to light L1).
  • the imaging position of light L1 with wavelength ⁇ 1 is closest to the projection optical system 130, and the imaging position of light L5 with wavelength ⁇ 5 is furthest from the projection optical system 130.
  • the imaging position of light L1 with wavelength ⁇ 1 is the position closest to the surface of resist 602 (photosensitive material layer) of wafer W (surface of wafer W), and the imaging position of light L5 with wavelength ⁇ 5 is the position farthest from the surface of resist 602.
  • the positions at which the pattern images SI1 to SI5 (hereinafter also referred to as the pattern images of light L1 to L5) generated by the spatial light modulator 121 using light L1 to light L5 from the spatial light modulator 121 are formed are farthest from the surface of the resist 602 on the wafer W in the direction in which light L1 to light L5 travels, in the order of light L5, light L4, light L3, light L2, and light L1.
  • the pattern images SI1 to SI5 of light L1 to light L5 overlap in the direction intersecting with the optical axis AX, as shown in FIG. 4A.
  • the composite pattern image SIM obtained by combining the pattern images SI1 to SI5 of the five light beams L1 to L5 is an image with a large depth (length in the Z direction) relative to its width (length in the X direction).
  • illumination light IL that includes multiple light beams L1 to L5 with different peak wavelengths, a pattern (groove) with a high aspect ratio can be formed in the resist 602 of the wafer W.
  • the inventors have discovered that when the light beams L1 to L5 are emitted with the same intensity, the intensity of the pattern image of the light beam weakens the farther the image position of the light beam is from the surface of the resist 602 due to the attenuation coefficient of the resist 602. This point will be explained in more detail below.
  • the inventors simulated the intensity of the pattern image formed in resist 502 applied to substrate 501 shown in FIG. 5(B) by light L1 to L5 passing through mask 503 when light L1 to L5 having the same intensity is used to illuminate mask 503 having the pattern shown in FIG. 5(A).
  • mask 503 has a square pattern with each side measuring 200 nm.
  • the shaded areas indicate that the light transmittance is 0.
  • NA numerical aperture
  • Figures 6(A) to 6(E) respectively show the results of simulating the intensity distribution of the pattern image of light L1 to light L5 in resist 502 when light L1 to light L5 have the same intensity.
  • Figures 6(A) to 6(E) show the intensity distribution of the pattern image of light L1 to light L5 in resist 502 as contour lines, and the numbers on the contour lines indicate intensity. Note that the higher the number written on the contour lines, the higher the intensity.
  • the intensities of the light L1 to light L5 when they enter the illumination optical system 112 are made different from one another. More specifically, as shown in FIG. 7, the intensity is increased as the imaging position is farther from the surface of the resist 602 in the traveling direction of the light L1 to light L5, that is, the position where the pattern image of the light L1 to light L5 is formed is farther from the surface of the resist 602. In other words, the intensity of the light irradiated onto the wafer W is increased for light where the pattern image is formed farther from the surface of the resist 602.
  • the formation positions of the pattern images of light L1 to light L5 are farther from the surface of the resist in the order of light L5 to light L1. Therefore, if the intensity of light L1 is In1, the intensity of light L2 is In2, the intensity of light L3 is In3, the intensity of light L4 is In4, and the intensity of light L5 is In5, then In1 ⁇ In2 ⁇ In3 ⁇ In4 ⁇ In5. As a result, the intensities of light L1 to light L5 irradiated to the wafer W increase in the order of light L5 to light L1.
  • the intensities In1 to In5 of the light L1 to L5 can be adjusted, for example, by the exposure control unit 160 controlling the first solid-state laser light source SLS1 to the fifth solid-state laser light source SLS5.
  • the intensities In1 to In5 of the light L1 to L5 may be adjusted, for example, by setting the first solid-state laser light source SLS1 to the fifth solid-state laser light source SLS5.
  • the intensities In1 to In5 of the light L1 to L5 may be adjusted using a neutral density filter in addition to controlling or setting the first solid-state laser light source SLS1 to the fifth solid-state laser light source SLS5. Also, the intensities of the light L1 to L5 emitted from the first solid-state laser light source SLS1 to the fifth solid-state laser light source SLS5 may be the same, and the intensities In1 to In5 when incident on the illumination optical system 112 (intensities when irradiated onto the wafer W) may be set to In1 ⁇ In2 ⁇ In3 ⁇ In4 ⁇ In5 by a neutral density filter.
  • Isum ⁇ Ini ⁇ I( ⁇ i)
  • In1 0.077
  • In2 0.116
  • In3 0.164
  • In4 0.232
  • In5 0.411
  • the interval ⁇ between the wavelengths of the light L1 to L5 is determined so that the NILS (Normalized Image Log Slope) in the X and Y directions of the composite pattern image obtained by combining the pattern images of each of the multiple lights is high, the unevenness in the intensity of the composite pattern image in the Z direction is small (high uniformity), and the number of wavelengths used is small.
  • NILS Normalized Image Log Slope
  • Cz represents the axial chromatic aberration
  • NA represents the numerical aperture
  • ⁇ represents a representative (specific) wavelength (e.g., 248 nm) within the range including the wavelengths ⁇ 1 to ⁇ 5 of the light L1 to L5.
  • Figures 9(A) to 11(B) are diagrams showing the results of simulations of the NILS, uniformity, and number of wavelengths at each k 2 for numerical apertures NA of 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, and 1.35.
  • the NILS of the composite pattern image in the X and Y directions is high, the unevenness of the intensity of the composite pattern image in the Z direction is small (high uniformity), and the number of wavelengths used is small. Therefore, as shown in FIG. 9(A), when the numerical aperture NA is 0.4, k2 is considered to be optimal at 1.6. As shown in FIG. 9(B), when the numerical aperture NA is 0.6, k2 is considered to be optimal at 1.4. As shown in FIG. 10(A), when the numerical aperture NA is 0.6, k2 is considered to be optimal at 1.2. As shown in FIG. 10(B), when the numerical aperture NA is 0.7, k2 is considered to be optimal at 1.4. As shown in FIG. 11(A), when the numerical aperture NA is 0.8, k2 is considered to be optimal at 1.2.
  • k2 can be set to about 2.
  • the projection optical system 130 is an off-axis optical system that is one-sided telecentric (the spatial light modulator 121 side is non-telecentric) in order to separate the optical paths at the reflective spatial light modulator 121.
  • the exposure area of this off-axis optical system has the center of the exposure area of each light positioned at a position offset from the optical axis AX (center of the lens) of the projection optical system 130 in the X direction (scanning direction).
  • the pattern images formed by each of the lights L1 to L5 are formed at positions offset from the optical axis AX of the projection optical system 130. This causes an offset in the chromatic aberration of magnification in the X direction.
  • FIG. 13(A) shows the distribution of the chromatic aberration of magnification of the projection optical system 130
  • FIG. 13(B) shows the distribution of the chromatic aberration of magnification after scan averaging when scanning in the +X direction.
  • the arrows are vectors representing the chromatic aberration of magnification.
  • the vector representing the chromatic aberration of magnification can be expressed as (a ⁇ x+b, a ⁇ y).
  • a is the coefficient
  • b is the offset
  • x is the position in the X direction
  • y is the position in the Y direction.
  • Figures 14(A) and 14(B) show the results of simulating the intensity distribution of the composite pattern image formed in the resist 502 after scan averaging.
  • Figure 14(B) shows the intensity distribution in a plane perpendicular to the Y-axis.
  • the timings at which the lights L1 to L5 are emitted are made different from one another. More specifically, the farther the position of the pattern image formed by each of the lights L1 to L5 is from the surface of the resist 602 in the traveling direction of the lights L1 to L5, the later the emission timing is made.
  • the exposure control unit 160 controls the emission timing of the light L1 to the light L5 from the first solid-state laser light source SLS1 to the fifth solid-state laser light source SLS5 so that the emission timing of the light L5 is the latest and the emission timing of the light L1 is the earliest.
  • the light whose pattern image formation position is farthest from the surface of the resist 602 is irradiated with the resist 602 is delayed.
  • the timing at which the light L1 is irradiated with the resist 602 is the earliest, and the timing at which the light L5 is irradiated with the resist 602 is the latest.
  • the pattern images of the light L1 to the light L5 can be formed at approximately the same position in the scanning direction (+X direction).
  • the formation position of the pattern image of light L1 and the formation position of the pattern image of light L2 differ by ⁇ X in the scanning direction (+X direction)
  • by irradiating light L2 onto resist 602 at the timing when wafer W moves ⁇ X by scanning after light L1 is irradiated onto resist 602 it is possible to make the formation position of the pattern image of light L1 and the formation position of the pattern image of light L2 approximately coincident on wafer W in the scanning direction (+X direction).
  • the scanning direction of the wafer W is the ⁇ X direction, the further the position where the pattern image is formed is from the surface of the resist 602, the earlier the timing of irradiating the resist 602 with light.
  • the timing of instructions (trigger signals) to the multiple solid-state laser light sources SLS1 to SLS5 that emit light of different wavelengths from each other may be changed according to the scanning direction.
  • Figure 16 shows the results of simulating the intensity of the composite pattern image after scan averaging in a cross section perpendicular to the Y axis, obtained by shifting the emission timing of light L1 to light L5 as shown in Figure 15.
  • the exposure apparatus 100 includes an illumination optical system 112 that illuminates the spatial light modulator 121 with illumination light IL including light L1 to light L5 having different wavelengths ⁇ 1 to ⁇ 5, and a projection optical system 130 that projects an image of a pattern generated by the spatial light modulator 121 with the illumination light IL from the spatial light modulator 121 onto the wafer W.
  • the projection optical system 130 forms an image of the pattern generated by the spatial light modulator 121 with the illumination light L1 to illumination light L5 from the spatial light modulator 121, respectively, and forms the pattern images of the illumination light L1 to illumination light L5 at a position farther from the surface of the wafer W in the order of the illumination light L1 to illumination light L5 in the traveling direction of the illumination light L1 to illumination light L5. Also, the intensity of the illumination light L1 to illumination light L5 irradiated onto the wafer W increases in the order of the illumination light L5 to illumination light L1.
  • the positions where the pattern images of the illumination lights L1 to L5 are formed are positions farther from the surface of the wafer W in the direction of travel of the illumination lights L1 to L5 in the order of illumination lights L1 to L5.
  • the intensities of the illumination lights L1 to L5 irradiated onto the wafer W are higher in the order of illumination light L5 to illumination light L1
  • the problem that the intensity decreases the farther the position where the pattern image is formed is from the surface of the wafer W due to the attenuation intensity of the resist 602 can be solved, and a composite pattern image with uniform intensity in the depth direction of the resist 602 can be formed.
  • Figures 17(A) to 17(C) are diagrams showing simulation results of the intensity of composite pattern images formed in resist 502 by the methods according to Comparative Examples 1 to 3
  • Figure 17(D) is a diagram showing simulation results of the intensity of composite pattern images formed in resist 502 by the method according to this embodiment.
  • FIG. 17(A) is a diagram showing a simulation result of the intensity of a composite pattern image formed in the resist 502 when the mask 503 is illuminated with one light having a predetermined peak wavelength and the wafer W is continuously moved about 2.3 ⁇ m in the depth direction during exposure (Comparative Example 1).
  • FIG. 17(B) is a diagram showing a simulation result of the intensity of a composite pattern image formed in the resist 502 when the mask 503 is illuminated with two lights having different peak wavelengths (Comparative Example 2). Note that the two lights illuminate the mask 503 with the same intensity.
  • FIG. 17(A) is a diagram showing a simulation result of the intensity of a composite pattern image formed in the resist 502 when the mask 503 is illuminated with one light having a predetermined peak wavelength and the wafer W is continuously moved about 2.3 ⁇ m in the depth direction during exposure (Comparative Example 1).
  • FIG. 17(B) is a diagram showing a simulation result of the intensity of a composite pattern image formed in the resist 502
  • FIG. 17(C) is a diagram showing a simulation result of the intensity of a composite pattern image formed in the resist 502 when the mask 503 is illuminated with five lights having different peak wavelengths (Comparative Example 3). Note that the five lights illuminate the mask 503 with the same intensity.
  • FIG. 17(D) is a diagram showing a simulation result of the intensity of a composite pattern image formed in the resist 502 when the mask 503 is illuminated with five lights having different peak wavelengths by performing the intensity control according to this embodiment.
  • the intensity control according to this embodiment makes it possible to form a composite pattern image having a uniform intensity distribution in the depth direction.
  • the uniformity of intensity in the depth direction (1 ⁇ ) was 38.8% in Comparative Example 1 ( Figure 17(A)), 50.5% in Comparative Example 2 ( Figure 17(B)), 23.7% in Comparative Example 3 ( Figure 17(C)), and 1.2% in this embodiment ( Figure 17(D)).
  • the exposure apparatus 100 includes an exposure control unit 160 that controls the light source unit 111 that supplies the illumination light IL to the illumination optical system 112, and the exposure control unit 160 performs control to delay the timing at which the illumination lights L1 to L5 are irradiated onto the wafer W in the order of illumination light L5 to illumination light L1.
  • the positions where the pattern images of the illumination lights L1 to L5 are formed are positions farther from the optical axis AX of the projection optical system 130 in the scanning direction (X direction) in the order of illumination light L5 to illumination light L1. Therefore, by delaying the timing at which the illumination lights L1 to L5 are irradiated onto the wafer W in the order of illumination light L5 to illumination light L1, the wafer W is scanned, and the pattern images of the illumination lights L1 to L5 can be formed at approximately the same position in the scanning direction, forming a pattern with a high aspect ratio that is approximately parallel to the depth direction of the resist 602.
  • the illumination light IL including light L1 with wavelength ⁇ 1 and light L2 with wavelength ⁇ 2 different from wavelength ⁇ 1
  • the projection optical system 130 forms an image of the pattern generated by the spatial light modulator 121 with the illumination light L1 from the spatial light modulator 121, and forms an image of the pattern generated by the spatial light modulator 121 with the illumination light L2 from the spatial light modulator 121 at a position farther from the surface of the wafer W than the image of the pattern by the illumination light L1 in the traveling direction of the illumination light L2.
  • the intensity of the illumination light L2 irradiated to the wafer W may be made higher than the intensity of the illumination light L1 irradiated to the wafer W.
  • the exposure control unit 160 may perform control to delay the timing at which the illumination light L2 is irradiated to the wafer W compared to the timing at which the illumination light L1 is irradiated to the wafer W.
  • the number of light beams contained in the illumination light IL may be determined based on the characteristics (attenuation coefficient, thickness) of the resist 602 on the wafer W, the aspect ratio of the pattern to be formed in the resist 602, and the like.
  • the projection optical system 130 is used in which chromatic aberration correction is performed such that the image formation position moves away from the projection optical system 130 as the wavelength becomes longer, but the chromatic aberration correction state of the projection optical system may be a chromatic aberration correction state in which the image formation position moves away from the projection optical system 130 as the wavelength becomes shorter, or a chromatic aberration correction state in which the image formation position moves away from or closer to the projection optical system 130 as the wavelength moves away from a specific wavelength (for example, wavelength ⁇ 3).
  • the projection optical system 130 is used in which chromatic aberration correction is performed such that the magnification increases as the wavelength becomes longer, but the chromatic aberration correction state of the projection optical system may be a chromatic aberration correction state in which the magnification increases as the wavelength becomes shorter, or a chromatic aberration correction state in which the magnification increases or decreases as the wavelength moves away from a specific wavelength (for example, wavelength ⁇ 3).
  • the exposure control unit 160 performs both intensity control and emission timing control, but it may perform only one of the controls.
  • emission timing control of the light L1 to L5 was described using the example of the projection optical system 130 being one-sided telecentric, but emission timing control is applicable not only when the projection optical system 130 is one-sided telecentric, but also when an offset remains in the chromatic aberration of magnification after scan averaging.
  • the exposure apparatus 100 is an exposure apparatus that uses an SLM, but the exposure apparatus 100 may be an exposure apparatus that uses a reticle (photomask). In this case, the exposure apparatus 100 exposes the pattern formed on the reticle onto the resist (photosensitive material layer) of the wafer W.
  • a composite pattern image having a uniform intensity distribution in the depth direction is formed, but a uniform intensity distribution may not always be ideal. In such cases, the necessary combination of wavelengths and intensities may be selected to achieve an ideal intensity distribution.
  • the wavelength intervals of the lights L1 to L5 are equal, but they do not have to be equal. Also, in the above embodiment, it is preferable that the emission timing of the lights L1 to L5 is equal when the wavelength intervals of the lights L1 to L5 are equal, but they do not have to be equal. Also, when the wavelength intervals of the lights L1 to L5 are not equal, the emission timing of the lights L1 to L5 does not have to be equal.
  • Exposure apparatus 111
  • Light source unit 112
  • Illumination optical system 121
  • Projection optical system AX Optical axis L1 to L5
  • Light IL Illumination light W Wafer 602 Resist

Landscapes

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Abstract

露光方法は、第１波長の第１露光光と前記第１波長とは異なる第２波長の第２露光光とを含む露光光で第１物体を照明することと、前記第１物体からの前記露光光で前記第１物体のパターンの像を第２物体上に露光することと、を含み、前記露光することは、前記第１物体からの前記第１露光光で前記第１物体のパターンの第１像を形成することと、前記第１物体からの前記第２露光光で前記第１物体のパターンの第２像を、前記第２露光光の進行方向において前記第１像よりも前記第２物体の表面から遠い位置に形成することとを含み、前記第２物体に照射される前記第２露光光の強度は、前記第２物体に照射される前記第１露光光の強度よりも高い。　

Description

露光方法、露光装置、及びデバイス製造方法
　露光方法、露光装置、及びデバイス製造方法に関する。
　半導体素子、液晶表示素子等のマイクロデバイス（電子デバイスなど）の製造におけるリソグラフィ工程において、基板（ガラスプレート又は半導体ウエハ等）上の感光性材料層に、幅に比して深さが大きい（高アスペクト比の）パターン、いわゆる、溝を露光する場合がある（例えば、特許文献１）。
米国特許出願公開第２０１９／０２０４７５６号明細書
　第１の開示の態様によれば、第１波長の第１露光光と前記第１波長とは異なる第２波長の第２露光光とを含む露光光で第１物体を照明することと、前記第１物体からの前記露光光で前記第１物体のパターンの像を第２物体上に露光することと、を含み、前記露光することは、前記第１物体からの前記第１露光光で前記第１物体のパターンの第１像を形成することと、前記第１物体からの前記第２露光光で前記第１物体のパターンの第２像を、前記第２露光光の進行方向において前記第１像よりも前記第２物体の表面から遠い位置に形成することとを含み、前記第２物体に照射される前記第２露光光の強度は、前記第２物体に照射される前記第１露光光の強度よりも高い、露光方法が提供される。
　第２の開示の態様によれば、第１波長の第１露光光と前記第１波長とは異なる第２波長の第２露光光とを含む露光光で第１物体を照明することと、前記第１物体からの前記露光光で走査方向に沿って移動する第２物体を露光することと、を含み、前記露光することは、前記第１物体からの前記第１露光光で前記第１物体のパターンの第１像を形成することと、前記第１物体からの前記第２露光光で前記第１物体のパターンの第２像を、前記第２露光光の進行方向において前記第１像よりも前記第２物体の表面から遠い位置に形成することとを含み、前記第２露光光が前記第２物体に照射されるタイミングは、前記第１露光光が前記第２物体に照射されるタイミングと異なる、露光方法が提供される。
　第３の開示の態様によれば、第１波長の第１露光光と前記第１波長とは異なる第２波長の第２露光光とを含む露光光で第１物体を照明する照明光学系と、前記第１物体からの前記露光光で前記第１物体のパターンの像を第２物体上に投影する投影光学系と、を含み、前記投影光学系は、前記第１物体からの前記第１露光光で前記第１物体のパターンの第１像を形成し、且つ前記第１物体からの前記第２露光光で前記第１物体のパターンの第２像を、前記第２露光光の進行方向において前記第１像よりも前記第２物体の表面から遠い位置に形成し、前記第２物体に照射される前記第２露光光の強度は、前記第２物体に照射される前記第１露光光の強度よりも高い、露光装置が提供される。
　第４の開示の態様によれば、第１物体のパターンを第２物体上に走査露光する露光装置であって、第１波長の第１露光光と前記第１波長とは異なる第２波長の第２露光光とを含む露光光で第１物体を照明する照明光学系と、前記第１物体からの前記露光光を走査方向に沿って移動する第２物体上に投影する投影光学系と、前記照明光学系に前記露光光を供給する光源を制御する制御装置と、を備え、前記投影光学系は、前記第１物体からの前記第１露光光で前記第１物体のパターンの第１像を形成し、且つ前記第１物体からの前記第２露光光で前記第１物体のパターンの第２像を、前記第２露光光の進行方向において前記第１像よりも前記第２物体の表面から遠い位置に形成し、前記制御装置は、前記第２露光光が前記第２物体に照射されるタイミングを、前記第１露光光が前記第２物体に照射されるタイミングとは異ならせる制御を行う、露光装置が提供される。
　第５の開示態様によれば、上記露光方法を用いて前記第２物体の感光性材料層を露光することと、露光された前記感光性材料層を現像することによって生じるパターンをマスクとして前記第２物体の前記感光性材料層よりも内側を加工することと、を含むデバイス製造方法が提供される。
　なお、後述の実施形態の構成を適宜改良しても良く、また、少なくとも一部を他の構成物に代替させても良い。更に、その配置について特に限定のない構成要件は、実施形態で開示した配置に限らず、その機能を達成できる位置に配置することができる。
図１は、実施形態に係る露光装置の概略構成を示す図である。 図２（Ａ）は、光源ユニットの概略構成を示す図であり、図２（Ｂ）は、各固体レーザ光源から射出される光の波長を例示する図である。 図３は、空間光変調器の一例を示す図である。 図４は、軸上色収差について説明するための図である。 図５（Ａ）は、シミュレーションに用いたマスクを示す概略図であり、図５（Ｂ）は、シミュレーションに用いた基板とレジストとを示す概略図である。 図６（Ａ）～図６（Ｅ）は、光Ｌ１～光Ｌ５を同じ強度でレジストに照射したときにレジスト内に形成されるパターン像の強度分布をシミュレーションした結果を示す図である。 図７は、実施形態における光の波長と強度との関係を示す図である。 図８は、光Ｌ１～Ｌ５各々の強度を調整した照明光でマスクを照明したときに、レジスト内に形成されるパターン像の強度分布をシミュレーションした結果を示す図である。 図９（Ａ）及び図９（Ｂ）は、開口数ＮＡが０．４及び０．５の場合について、各ｋ２におけるＮＩＬＳ、均一性、及び波長数をシミュレーションした結果を示す図である。 図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）は、開口数ＮＡが０．６及び０．７の各場合について、各ｋ２におけるＮＩＬＳ、均一性、及び波長数をシミュレーションした結果を示す図である。 図１１（Ａ）は、開口数ＮＡが０．８の場合について、各ｋ２におけるＮＩＬＳ、均一性、及び波長数をシミュレーションした結果を示す図でり、図１１（Ｂ）は、開口数ＮＡが１．３５の場合について、各ｋ２におけるＮＩＬＳ及び均一性をシミュレーションした結果を示す図である。 図１２は、倍率色収差について説明するための図である。 図１３（Ａ）は、投影光学系の倍率色収差の分布を示す図であり、図１３（Ｂ）は、スキャン平均後の倍率色収差の分布を示す図である。 図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）は、スキャン平均後の合成パターン像の強度分布をシミュレーションした結果を示す図であり、図１４（Ａ）は、Ｙ軸と直交する面での強度分布であり、図１４（Ｂ）は、Ｘ軸と直交する面での強度分布である。 図１５は、光Ｌ１～光Ｌ５の射出タイミングを例示する図である。 図１６は、図１５に示すように光Ｌ１～光Ｌ５の射出タイミングをずらすことにより得られる、Ｘ軸と直交する断面における合成パターン像の強度をシミュレーションした結果を示す図である。 図１７（Ａ）～図１７（Ｃ）は、比較例１～比較例３に係る方法によってレジスト内に形成される合成パターン像の強度のシミュレーション結果を示す図であり、図１７（Ｄ）は、本実施形態に係る方法によってレジスト内に形成される合成パターン像の強度のシミュレーション結果を示す図である。
　基板（ガラスプレート又は半導体ウエハ等）上の感光性材料層に、深さ方向に一定の幅を有し、内壁の傾きが小さい高アスペクト比のパターンを形成することが望まれている。
　以下、本実施形態に係る露光装置１００について、図１～図１６に基づいて説明する。
　図１は、本実施形態に係る露光装置１００の概略構成を示す図である。露光装置１００は、後述する露光制御部１６０による制御に応じて照明光（露光光）を変調する空間光変調器（SLM: Spatial Light Modulator）を用いる露光装置である。
　図１に示すように、露光装置１００は、照明系１１０、パターン生成装置１２０、投影光学系１３０、ステージ装置１４０、アライメント検出系１５０、及び露光制御部１６０を備える。露光装置１００の説明においては、水平面内において互いに直交する２方向をＸ方向、Ｙ方向とし、Ｘ方向及びＹ方向に直交する方向をＺ方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸周りの回転（傾斜）方向をそれぞれθｘ方向、θｙ方向、及びθｚ方向とする。なお、本実施形態において、Ｘ方向が走査方向であるとする。
　照明系１１０は、光源ユニット１１１と、照明光学系１１２と、反射ミラー１１３と、を備える。
　図２（Ａ）は、光源ユニット１１１の概略構成を示す図である。光源ユニット１１１は、複数の固体レーザ光源を備える。本実施形態では、光源ユニット１１１は、第１固体レーザ光源ＳＬＳ１、第２固体レーザ光源ＳＬＳ２、第３固体レーザ光源ＳＬＳ３、第４固体レーザ光源ＳＬＳ４、及び第５固体レーザ光源ＳＬＳ５を備える。それぞれの固体レーザ光源ＳＬＳ１～ＳＬＳ５は、例えば、ＤＦＢ半導体レーザ等のレーザ光源から射出されたレーザ光をファイバ光増幅器により増幅し、増幅されたレーザ光を波長変換素子により波長変換する固体型のレーザ装置であってもよい。このような固体型のレーザ装置は、例えば米国特許第７，３３９，６６１号、第７，９７４，３２０号、第９，１５３，９３４号、第９，１６０，１３２号等に開示されている。
　第１固体レーザ光源ＳＬＳ１は、後述する空間光変調器１２１を照明する、ピーク波長λ１の照明光（露光光）Ｌ１を射出する。第２固体レーザ光源ＳＬＳ２は、空間光変調器１２１を照明する、ピーク波長λ２の照明光（露光光）Ｌ２を射出する。第３固体レーザ光源ＳＬＳ３は、空間光変調器１２１を照明する、ピーク波長λ３の照明光（露光光）Ｌ３を射出する。第４固体レーザ光源ＳＬＳ４は、空間光変調器１２１を照明する、ピーク波長λ４の照明光（露光光）Ｌ４を射出する。第５固体レーザ光源ＳＬＳ５は、空間光変調器１２１を照明する、ピーク波長λ５の照明光（露光光）Ｌ５を射出する。なお、以後の説明において、照明光Ｌ１～照明光Ｌ５を、光Ｌ１～光Ｌ５と記載する。
　図２（Ｂ）は、第１固体レーザ光源ＳＬＳ１～第５固体レーザ光源ＳＬＳ５からそれぞれ射出される光Ｌ１～光Ｌ５のピーク波長λ１～λ５を示す図である。図２（Ｂ）に示すように、ピーク波長λ１～λ５は、離散的であり、本実施形態では、λ１＜λ２＜λ３＜λ４＜λ５となっている。なお、図２（Ｂ）では、便宜上、光Ｌ１～光Ｌ５の強度を同一で示しているが、光Ｌ１～光Ｌ５の強度については後述する。また、図２（Ｂ）では、隣り合うピーク波長の間隔を一定としているが、これに限られるものではない。隣り合うピーク波長の間隔は不規則でもよい。
　第１固体レーザ光源ＳＬＳ１～第５固体レーザ光源ＳＬＳ５は、露光制御部１６０からの指示に基づいて、射出する光の強度及び光の射出タイミングを変更する。なお、露光制御部１６０からの指示をトリガ信号と称してもよい。
　照明光学系１１２は、照明条件を変更するための成形光学系、オプティカルインテグレータ、視野絞り、リレーレンズ系（いずれも不図示）を含む。照明光学系１１２は、光源ユニット１１１から射出された光Ｌ１～Ｌ５を含む照明光（露光光）ＩＬを射出する。照明光ＩＬは、光Ｌ１～Ｌ５を含むため、複数のピーク波長を有する光、又は、離散的な波長分布を持つ光といえる。
　パターン生成装置１２０は、露光制御部１６０による制御の下、ステージ装置１４０のステージ１４１（後述）に載置されたウエハＷに形成するパターンを生成する。なお、本実施形態では、ウエハＷは、基材６０１と、基材６０１上に塗布されたレジスト６０２（感光性材料層）と、を含むものとする。
　パターン生成装置１２０は、空間光変調器１２１と、駆動部１２２と、を備える。
　図３は、空間光変調器１２１の一例を示す図である。図３に示すように、空間光変調器１２１は、例えばＸ－Ｙ平面内にマトリックス状（２次元状、アレイ状）に配置された複数のマイクロミラー機構Ｍを有する。マイクロミラー機構Ｍの各々は、マイクロミラーＭ１と、マイクロミラーＭ１の反射面とは反対側に設けられた駆動機構Ｍ２とを有する。駆動機構Ｍ２は、マイクロミラーＭ１をＺ方向に延びる軸に沿って移動（上下）させる。
　駆動部１２２は、露光制御部１６０からの制御信号に従って複数のマイクロミラー機構Ｍの各々の駆動機構Ｍ２を駆動し、マイクロミラーＭ１をオン状態（オン位置）とオフ状態（オフ位置）との間で切り替える。
　ここで、各マイクロミラーＭ１のサイズが投影光学系１３０で解像することのできないほど小さなサイズであるため、投影光学系１３０で解像することのできる大きさの領域の中でマイクロミラーＭ１が全てオン状態又は全てオフ状態である場合、当該領域に入射する照明系１１０からの照明光ＩＬの０次回折光ＩＬ０は、投影光学系１３０に入射する。投影光学系１３０で解像することのできる大きさの領域の中に例えば２×２のマイクロミラーＭ１が位置していてもよい。一方、照明系１１０からの照明光（露光光）ＩＬが、オン状態にあるマイクロミラーＭ１とオフ状態にあるマイクロミラーＭ１とが交互に位置する領域に入射した場合、この領域で照明光ＩＬが回折され、照明光ＩＬの０次回折光ＩＬ０はほぼ消失し、照明光ＩＬの±１次以上の回折光ＩＬ１が投影光学系１３０から外れた非露光光路に至る。パターン生成装置１２０は、複数のマイクロミラーＭ１の各々をオン状態及びオフ状態のいずれかに設定することにより、照明光ＩＬにパターンを与える。なお、以後の説明において、オン状態及びオフ状態のいずれかに設定された複数のマイクロミラーＭ１が配列された面を、空間光変調器１２１の光変調面と呼ぶ場合がある。
　なお、空間光変調器１２１は、上述したピストン型に限られるものではなく、例えば、磁気光学空間光変調器（MOSLM: Magneto Optic Spatial Light Modulator）やＤＭＤ（デジタルミラーデバイス）等でもよい。また、空間光変調器１２１を、照明光ＩＬを反射する反射型として説明をしたが、空間光変調器１２１は、照明光ＩＬを透過する透過型でも良いし、照明光ＩＬを回折する回折型でも良い。空間光変調器１２１は、照明光ＩＬを空間的に、且つ、時間的に変調することができればよい。
　投影光学系１３０は、空間光変調器１２１の光変調面の像を、ステージ１４１に配置されたウエハＷに、投影倍率β（一例としてβ＝１／２００、１／４００、１／５００等）で縮小投影する。即ち、パターン生成装置１２０を介したエネルギービームにより、ウエハＷに露光パターンを形成する。投影光学系１３０は、鏡筒１３０ｓと、鏡筒１３０ｓの内部に所定の位置関係で配置された複数の光学素子（不図示）を有する。
　ステージ装置１４０は、ステージ（基板ステージ）１４１と、レーザ干渉計１４２と、ステージ駆動部１４３と、を備える。
　ステージ１４１は、上面中央に設けられたウエハホルダ（不図示）を介してウエハＷを保持する。ステージ１４１は、ステージ駆動部１４３によりＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向に移動可能であり、且つＺ方向に延びる軸周りに回転可能である。
　レーザ干渉計１４２はステージ１４１のＸ方向及びＹ方向の端面にそれぞれ設けられた反射面に測長ビームを照射することにより、ステージ１４１のＸ方向、Ｙ方向、θｚ方向の位置を、例えば０．５～１ｎｍ程度の分解能で常時検出する。
　ステージ駆動部１４３は、露光制御部１６０からの制御信号に従ってステージ１４１を駆動する。
　アライメント検出系１５０は、投影光学系１３０の側面に配置されている。本実施形態では、結像式アライメントセンサがアライメント検出系１５０として用いられている。アライメント検出系１５０の詳細な構成は、例えば、米国特許第５，６３７，１２９号明細書に開示されている。
　アライメント検出系１５０は、ウエハＷ上に形成されたストリートラインや位置検出用マークを検出する。アライメント検出系１５０によるストリートラインや位置検出用マークの検出結果は、露光制御部１６０に出力される。
　露光制御部１６０は、予め決定された露光パターンをウエハＷ上に形成するように、照明系１１０、パターン生成装置１２０、ステージ装置１４０等の動作を制御し、空間光変調器１２１の光変調面の像を、投影光学系１３０を介して、ステージ１４１に保持されたウエハＷ上に投影する。
　照明系１１０からの照明光ＩＬによって空間光変調器１２１が照明されると、空間光変調器１２１のマイクロミラーＭ１にて反射した照明光ＩＬ、即ち空間光変調器１２１によりパターンを与えられた照明光ＩＬが投影光学系１３０に入射し、該パターンの縮小像（部分倒立像）がステージ１４１に保持されたウエハＷ上の投影領域ＩＡに形成される。
　本実施形態においては、露光制御部１６０は、ステップアンドスキャン方式で露光を行う。また、露光制御部１６０は、スキャン露光中に、ステージ１４１を適切な速度で移動させつつ、これに同期して空間光変調器１２１で生成したパターンをスクロールさせる（即ち、空間光変調器１２１が生成するパターンの形状を変化させる）。
　上記の構成を有する露光装置１００として、米国特許第８０８９６１６号、米国特許公開第２０２０／００２５７２０５号、または国際公開第２００５／０８１０３４号に開示された露光装置を用いてもよい。
　次に、本実施形態に係る露光制御部１６０が実行する制御について詳細に説明する。本実施形態において、露光制御部１６０は、光Ｌ１～Ｌ５の強度制御と射出タイミング制御とを実行する。まず、強度制御について説明する。
　本実施形態では、互いに異なるピーク波長を有する複数の光を含む照明光ＩＬで空間光変調器１２１を照明し、空間光変調器１２１によりパターンを与えられた照明光ＩＬがウエハＷ上に投影される。
　ここで、照明光ＩＬに含まれる光Ｌ１～Ｌ５は、互いにピーク波長が異なるため、投影光学系１３０に起因して、図４（Ａ）に示すように、その結像位置（焦点）がＺ方向においてずれる軸上色収差が生じる。本実施形態では、光Ｌ１～光Ｌ５の進行方向において、光Ｌ５、光Ｌ４、光Ｌ３、光Ｌ２、及び光Ｌ１の順（光Ｌ５～光Ｌ１の順）に、その結像位置が投影光学系１３０から遠いものとする。すなわち、光Ｌ１～光Ｌ５の進行方向において、波長λ１の光Ｌ１の結像位置が投影光学系１３０に最も近く、波長λ５の光Ｌ５の結像位置が投影光学系１３０から最も遠いものとする。言い換えると、光Ｌ１～光Ｌ５の進行方向（－Ｚ方向）において、波長λ１の光Ｌ１の結像位置がウエハＷのレジスト６０２（感光性材料層）の表面（ウエハＷの表面）から最も近い位置となり、波長λ５の光Ｌ５の結像位置が、レジスト６０２の表面から最も遠い位置となる。
　これにより、空間光変調器１２１からの光Ｌ１～光Ｌ５により空間光変調器１２１が生成したパターンの像ＳＩ１～ＳＩ５（以後、光Ｌ１～光Ｌ５のパターン像とも記載する）が形成される位置は、光Ｌ１～光Ｌ５の進行方向において、光Ｌ５、光Ｌ４、光Ｌ３、光Ｌ２、及び光Ｌ１の順に、ウエハＷのレジスト６０２の表面から遠い位置となる。なお、投影光学系１３０の倍率色収差を無視した場合、光Ｌ１～光Ｌ５のパターン像ＳＩ１～ＳＩ５は、図４（Ａ）に示すように、光軸ＡＸと交差する方向において重なる。
　これにより、図４（Ｂ）に示すように、５つの光Ｌ１～Ｌ５のパターン像ＳＩ１～ＳＩ５を合成した合成パターン像ＳＩＭは、幅（Ｘ方向の長さ）に対する深さ（Ｚ方向の長さ）が大きい像となる。このように、ピーク波長が異なる複数の光Ｌ１～Ｌ５を含む照明光ＩＬを利用することにより、ウエハＷのレジスト６０２に高アスペクト比のパターン（溝）を形成することができる。
　しかしながら、発明者は、各光Ｌ１～Ｌ５を同じ強度で発光すると、レジスト６０２の減衰係数によって、その結像位置がレジスト６０２の表面から遠い位置である光ほど、その光のパターン像の強度が弱まることを発見した。この点について、より詳細に説明する。
　発明者は、同じ強度を有する光Ｌ１～Ｌ５の各々で図５（Ａ）に示すパターンを有するマスク５０３を照明した場合に、マスク５０３を介した光Ｌ１～Ｌ５が、図５（Ｂ）に示す基板５０１上に塗布されたレジスト５０２内で形成するパターン像の強度をシミュレーションした。図５（Ａ）に示すように、マスク５０３は、一辺が２００ｎｍの正方形のパターンを有する。図５（Ａ）において、斜線部は光の透過率が０であることを示す。
　シミュレーションにおいて、開口数（ＮＡ）は０．８と仮定した。また、基板５０１の屈折率は１．７２であるとし、減衰係数は０．００５であるとし、また、基板５０１は光Ｌ１～Ｌ５を反射しないものと仮定した。レジスト５０２の厚みは４μｍであり、レジスト５０２の屈折率は１．７２であるとし、減衰係数は０．００５であると仮定した。
　図６（Ａ）～図６（Ｅ）は、光Ｌ１～光Ｌ５を同じ強度とした場合の、レジスト５０２内での光Ｌ１～光Ｌ５のパターン像の強度分布をシミュレーションした結果をそれぞれ示す図である。ここで、投影光学系１３０の軸上色収差によって、光Ｌｎ＋１の集光位置は光Ｌｎの集光位置と比べて１１６０ｎｍ程度深い位置にある（ｎ＝１～４）。図６（Ａ）～図６（Ｅ）は、レジスト５０２内での光Ｌ１～光Ｌ５のパターン像の強度分布を等高線で表しており、等高線上の数字は強度を意味する。なお、等高線上に記載された数値が高いほど、強度が高いことを示す。
　図６（Ａ）～図６（Ｅ）に示すように、レジスト５０２の減衰係数の影響により、パターン像の形成位置がレジスト５０２の表面から遠い位置にあるほど、その強度も小さくなる。
　そこで、本実施形態では、光Ｌ１～光Ｌ５が照明光学系１１２に入射するときの強度を互いに異ならせる。より具体的には、図７に示すように、光Ｌ１～光Ｌ５の進行方向において、結像位置がレジスト６０２の表面から遠い位置にあるほど、すなわち、光Ｌ１～光Ｌ５のパターン像の形成位置がレジスト６０２の表面から遠い位置にあるほど、強度を大きくする。言い換えると、パターン像の形成位置がレジスト６０２の表面から遠い位置にある光ほど、ウエハＷに照射される光の強度を高くする。
　本実施形態において、光Ｌ１～光Ｌ５の進行方向において、光Ｌ１～光Ｌ５のパターン像の形成位置は、光Ｌ５～光Ｌ１の順に、レジストの表面から遠い位置となる。そこで、光Ｌ１の強度をＩｎ１、光Ｌ２の強度をＩｎ２、光Ｌ３の強度をＩｎ３、光Ｌ４の強度をＩｎ４、光Ｌ５の強度をＩｎ５とした場合、Ｉｎ１＜Ｉｎ２＜Ｉｎ３＜Ｉｎ４＜Ｉｎ５とする。これにより、ウエハＷに照射される光Ｌ１～光Ｌ５の強度は、光Ｌ５～光Ｌ１の順に高い。
　光Ｌ１～光Ｌ５の強度Ｉｎ１～強度Ｉｎ５は、例えば、露光制御部１６０が第１固体レーザ光源ＳＬＳ１～第５固体レーザ光源ＳＬＳ５を制御することによって調整することができる。なお、例えば、第１固体レーザ光源ＳＬＳ１～第５固体レーザ光源ＳＬＳ５の設定によって、光Ｌ１～光Ｌ５の強度Ｉｎ１～強度Ｉｎ５を調整してもよい。
　なお、光Ｌ１～光Ｌ５の強度Ｉｎ１～強度Ｉｎ５は、第１固体レーザ光源ＳＬＳ１～第５固体レーザ光源ＳＬＳ５の制御又は設定に加えて減光フィルタを用いて調整してもよい。また、第１固体レーザ光源ＳＬＳ１～第５固体レーザ光源ＳＬＳ５から射出される光Ｌ１～光Ｌ５の強度を同一とし、減光フィルタによって照明光学系１１２に入射するときの強度（ウエハＷに照射されるときの強度）Ｉｎ１～Ｉｎ５がＩｎ１＜Ｉｎ２＜Ｉｎ３＜Ｉｎ４＜Ｉｎ５となるようにしてもよい。
　図８は、図６（Ａ）～図６（Ｅ）の光Ｌ１～Ｌ５各々の強度を調整した照明光ＩＬでマスク５０３を照明したときに、レジスト５０２内に形成される合成パターン像の強度分布をシミュレーションした結果を示す図である。合成パターン像の強度Ｉｓｕｍは、
　　　　　　　　　　Ｉｓｕｍ＝ΣＩｎｉ・Ｉ（λｉ）
により算出した。ここで、Ｉｎｉ（ｉ＝１～５）は、重み係数であり、Ｉ（λｉ）は、光Ｌｉ（ｉ＝１～５）の固定レーザ光源射出時の強度である。したがって、Ｉｎｉ・Ｉ（λｉ）は、光Ｌｉのマスク５０３照明時の強度（又は光Ｌｉのレジスト５０２照射時の強度）である。図８のシミュレーションでは、Ｉｎ１＝０．０７７、Ｉｎ２＝０．１１６、Ｉｎ３＝０．１６４、Ｉｎ４＝０．２３２、Ｉｎ５＝０．４１１とした。
　図８に示すように、Ｉｎ１＜Ｉｎ２＜Ｉｎ３＜Ｉｎ４＜Ｉｎ５とすることで、レジスト５０２の深さ方向に強度が均一な合成パターン像が形成されることがわかる。
　光Ｌ１～Ｌ５の波長間の間隔Δλは、複数の光各々のパターン像を合成した合成パターン像のＸ方向及びＹ方向のＮＩＬＳ（Normalized Image Log Slope）が高く、合成パターン像の強度のＺ方向のムラが小さく（均一性が高く）、使用する波長数が少なくなるように決定される。波長λの光の焦点の位置と、波長λ＋Δλの光の焦点の位置との差をΔＦｏｃｕｓとすると、
ΔＦｏｃｕｓ＝ｋ２・λ／ＮＡ２＝Ｃｚ・Δλ
∴Δλ＝ｋ２・λ／Ｃｚ・ＮＡ２
となり、波長間の間隔Δλはｋ２に換算することができる。ここで、Ｃｚは軸上色収差を表し、ＮＡは開口数を表し、λは、光Ｌ１～Ｌ５の波長λ１～λ５を含む範囲内における代表的な（特定の）波長（例えば、２４８ｎｍなど）を表す。
　最適なｋ２を求めるためにシミュレーションを行った。図９（Ａ）～図１１（Ｂ）は、開口数ＮＡが０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、及び１．３５の各場合について、各ｋ２におけるＮＩＬＳ、均一性、及び波長数をシミュレーションした結果を示す図である。
　上述したように、合成パターン像のＸ方向及びＹ方向のＮＩＬＳが高く、合成パターン像の強度のＺ方向のムラが小さく（均一性が高く）、使用する波長数が少ないことが好ましい。したがって、図９（Ａ）に示すように、開口数ＮＡが０．４の場合、ｋ２は１．６が最適であると考えられる。図９（Ｂ）に示すように、開口数ＮＡが０．６の場合、ｋ２は１．４が最適であると考えられる。図１０（Ａ）に示すように、開口数ＮＡが０．６の場合、ｋ２は１．２が最適であると考えられる。図１０（Ｂ）に示すように、開口数ＮＡが０．７の場合、ｋ２は１．４が最適であると考えられる。図１１（Ａ）に示すように、開口数ＮＡが０．８の場合、ｋ２は１．２が最適であると考えられる。
　このように、開口数ＮＡが１未満の場合、ｋ２＝１．２～１．６を満足するΔλを波長間隔とすることが好ましい。
　また、図１１（Ｂ）に示すように、開口数ＮＡが１．３５の場合、ｋ２を２程度とすることができると考えられる。
　次に、光Ｌ１～Ｌ５の射出タイミング制御について説明する。
　本実施形態では、反射型の空間光変調器１２１での光路分離のために、投影光学系１３０は、片側テレセントリック（空間光変調器１２１側が非テレセントリック）な軸外し光学系となっている。この軸外し光学系の露光領域は、図１２に示すように、Ｘ方向（走査方向）において、投影光学系１３０の光軸ＡＸ（レンズの中心）からずれた位置に各光の露光領域の中心が位置する。言い換えると、光Ｌ１～光Ｌ５各々により形成されるパターン像は、投影光学系１３０の光軸ＡＸから外れた位置に形成される。これにより、Ｘ方向において倍率色収差にオフセットが生じる。
　図１３（Ａ）は、投影光学系１３０の倍率色収差の分布を示す図であり、図１３（Ｂ）は、＋Ｘ方向にスキャンを行った場合のスキャン平均後の倍率色収差の分布を示す図である。図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）において、矢印は、倍率色収差を表すベクトルである。倍率色収差を表すベクトルは、（ａ×ｘ＋ｂ，ａ×ｙ）で表すことができる。ここで、ａは係数、ｂはオフセット、ｘは、Ｘ方向の位置、ｙはＹ方向の位置を表す。
　図１３（Ａ）に示すように、光軸ＡＸから遠い位置ほど、倍率色収差が大きくなる。ここで、例えば、ｙ＝０では、スキャン平均効果によってＹ方向の倍率色収差は相殺され０となるが、Ｘ方向では、図１３（Ｂ）に示すように、倍率色収差のオフセット（ｂ）が残ってしまう。
　図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）は、スキャン平均後にレジスト５０２内に形成される合成パターン像の強度分布をシミュレーションした結果を示す図であり、図１４（Ａ）は、ｙ＝０において、Ｘ軸と直交する面での強度分布であり、図１４（Ｂ）は、Ｙ軸と直交する面での強度分布である。
　図１４（Ａ）に示すように、スキャン平均効果によりＸ軸と直交する面では倍率色収差の影響を受けないが、図１４（Ｂ）に示すように、Ｙ軸と直交する面において倍率色収差の影響を受けて、合成パターン像が傾いてしまう。より具体的には、光Ｌ１～光Ｌ５の進行方向において、光Ｌ１～光Ｌ５のパターン像の位置がレジスト６０２から遠い位置にあるほど、パターン像はＸ方向において光軸ＡＸから外れた位置に形成される。これにより、走査露光によってレジスト５０２内に形成されたパターンは、傾斜した内壁（断面）を有することになる。
　そこで、本実施形態では、光Ｌ１～光Ｌ５を射出するタイミングを互いに異ならせる。より具体的には、光Ｌ１～光Ｌ５の進行方向において、各光Ｌ１～Ｌ５が形成するパターン像の位置がレジスト６０２の表面から遠いほど、その射出タイミングを遅くする。
　図１５は、光Ｌ１～光Ｌ５の射出タイミングを例示する図である。本実施形態では、光Ｌ５～光Ｌ１の順で、パターン像の形成位置がレジスト６０２の表面から遠いため、露光制御部１６０は、光Ｌ５の射出タイミングを最も遅くし、光Ｌ１の射出タイミングを最も早くするよう、第１固体レーザ光源ＳＬＳ１～第５固体レーザ光源ＳＬＳ５からの光Ｌ１～光Ｌ５の射出タイミングを制御する。これにより、パターン像の形成位置がレジスト６０２の表面から遠い光ほど、レジスト６０２への照射タイミングが遅くなる。すなわち、光Ｌ１がレジスト６０２へ照射されるタイミングが最も早く、光Ｌ５がレジスト６０２へ照射されるタイミングが最も遅くなる。ウエハＷの走査方向及び走査スピードに合わせて、光Ｌ１～光Ｌ５がウエハＷのレジスト６０２へ照射されるタイミングを調整する（変更する）ことで、走査方向（＋Ｘ方向）において略同一の位置に、光Ｌ１～光Ｌ５のパターン像を形成することができる。例えば、光Ｌ１のパターン像の形成位置と、光Ｌ２のパターン像の形成位置とが、走査方向（＋Ｘ方向）においてΔＸ異なる場合に、光Ｌ１がレジスト６０２に照射された後、ウエハＷが走査によってΔＸ移動したタイミングで、光Ｌ２をレジスト６０２に照射することによって、光Ｌ１のパターン像の形成位置と、光Ｌ２のパターン像の形成位置とを、走査方向（＋Ｘ方向）においてウエハＷ上で略一致させることができる。
　なお、ウエハＷの走査方向が－Ｘ方向である場合には、パターン像の形成位置がレジスト６０２の表面から遠い光ほど、レジスト６０２への照射タイミングを早くすればよい。例えば、上述した米国特許第８０８９６１６号に開示されるように、走査方向を逆向きに切替えながらラスタースキャンで走査露光を行う場合には、互いに異なる波長の光を射出する複数の固体レーザ光源ＳＬＳ１～ＳＬＳ５への指示（トリガ信号）のタイミングを走査方向に応じて変更してもよい。
　図１６は、図１５に示すように光Ｌ１～光Ｌ５の射出タイミングをずらすことにより得られる、Ｙ軸と直交する断面におけるスキャン平均後の合成パターン像の強度をシミュレーションした結果を示す図である。
　図１６に示すように、各光Ｌ１～Ｌ５が形成するパターン像の位置がレジスト６０２の表面から遠いほど、その射出タイミング（レジスト６０２の照射タイミング）を遅くすることによって、倍率色収差のオフセットを補正することができ、Ｘ方向（走査方向）における合成パターン像の傾きを抑制できる。
　以上、詳細に説明したように、本実施形態によれば、露光装置１００は、互いに異なる波長λ１～波長λ５をそれぞれ有する光Ｌ１～光Ｌ５を含む照明光ＩＬで空間光変調器１２１を照明する照明光学系１１２と、空間光変調器１２１からの照明光ＩＬで空間光変調器１２１が生成したパターンの像をウエハＷに投影する投影光学系１３０と、を含む。投影光学系１３０は、空間光変調器１２１からの照明光Ｌ１～照明光Ｌ５で空間光変調器１２１が生成したパターンの像をそれぞれ形成し、照明光Ｌ１～照明光Ｌ５の進行方向において、照明光Ｌ１～照明光Ｌ５の順に、照明光Ｌ１～照明光Ｌ５のパターン像をウエハＷの表面から遠い位置に形成する。また、ウエハＷに照射される照明光Ｌ１～照明光Ｌ５の強度は、照明光Ｌ５～照明光Ｌ１の順に高い。
　照明光Ｌ１～照明光Ｌ５のパターン像が形成される位置は、照明光Ｌ１～Ｌ５の進行方向において、照明光Ｌ１～Ｌ５の順にウエハＷの表面から遠い位置となっている。照明光Ｌ１～Ｌ５のパターン像の合成によって、レジスト６０２の深さ方向に長い合成パターン像を形成することができる。さらに、ウエハＷに照射される照明光Ｌ１～照明光Ｌ５の強度は、照明光Ｌ５～照明光Ｌ１の順に高いため、レジスト６０２の減衰強度に起因して、パターン像が形成される位置がウエハＷの表面から遠い位置であるほど強度が低くなってしまうという問題を解消し、レジスト６０２の深さ方向に均一な強度を有する合成パターン像を形成することができる。これにより、深さ方向に一定の幅を有する高いアスペクト比を有するパターン（溝）をレジスト６０２に形成することができる。
　この点について、より詳細に説明する。図１７（Ａ）～図１７（Ｃ）は、比較例１～比較例３に係る方法によってレジスト５０２内に形成される合成パターン像の強度のシミュレーション結果を示す図であり、図１７（Ｄ）は、本実施形態に係る方法によってレジスト５０２内に形成される合成パターン像の強度のシミュレーション結果を示す図である。
　より具体的には、図１７（Ａ）は、所定のピーク波長を有する１つの光でマスク５０３を照明し、かつ露光中にウエハＷを深さ方向に２．３μｍほど連続的に動かした場合（比較例１）に、レジスト５０２内に形成される合成パターン像の強度のシミュレーション結果を示す図である。図１７（Ｂ）は、異なるピーク波長を有する２つの光でマスク５０３を照明した場合（比較例２）に、レジスト５０２内に形成される合成パターン像の強度のシミュレーション結果を示す図である。なお、２つの光は同じ強度でマスク５０３を照明するものとした。図１７（Ｃ）は、異なるピーク波長を有する５つの光でマスク５０３を照明した場合（比較例３）に、レジスト５０２内に形成される合成パターン像の強度のシミュレーション結果を示す図である。なお、５つの光は同じ強度でマスク５０３を照明するものとした。図１７（Ｄ）は、本実施形態に係る強度制御を行い、異なるピーク波長を有する５つの光でマスク５０３を照明した場合に、レジスト５０２内に形成される合成パターン像の強度のシミュレーション結果を示す図である。
　図１７（Ａ）～図１７（Ｄ）から明らかなように、本実施形態に係る強度制御によって、深さ方向に均一な強度分布を有する合成パターン像を形成することができる。なお、深さ方向の強度の均一性（１σ）は、比較例１（図１７（Ａ））において３８．８％、比較例２（図１７（Ｂ））において５０．５％、比較例３（図１７（Ｃ）））において２３．７％、本実施形態（図１７（Ｄ））において１．２％であった。
　また、本実施形態において、露光装置１００は、照明光学系１１２に照明光ＩＬを供給する光源ユニット１１１を制御する露光制御部１６０を備え、露光制御部１６０は、照明光Ｌ１～Ｌ５がウエハＷに照射されるタイミングを、照明光Ｌ５～照明光Ｌ１の順に遅くする制御を行う。
　投影光学系１３０の倍率色収差のオフセットに起因して、照明光Ｌ１～Ｌ５のパターン像が形成される位置は、走査方向（Ｘ方向）において、照明光Ｌ５～照明光Ｌ１の順に投影光学系１３０の光軸ＡＸから遠い位置となる。そこで、照明光Ｌ１～Ｌ５がウエハＷに照射されるタイミングを、照明光Ｌ５～照明光Ｌ１の順に遅くすることにより、ウエハＷが走査されることで、走査方向において略同一の位置に、照明光Ｌ１～照明光Ｌ５のパターン像を形成することができ、レジスト６０２の深さ方向と略平行な高アスペクト比のパターンを形成することができる。
　なお、上記実施形態では、波長が互いに異なる５つの光Ｌ１～Ｌ５を照明光ＩＬとして用いていたが、これに限られるものではない。照明光ＩＬに含まれる光の数は、２以上であればよい。例えば、波長λ１の光Ｌ１と波長λ１とは異なる波長λ２の光Ｌ２とを含む照明光ＩＬの場合、投影光学系１３０は、空間光変調器１２１からの照明光Ｌ１で空間光変調器１２１が生成したパターンの像を形成し、且つ空間光変調器１２１からの照明光Ｌ２で空間光変調器１２１が生成したパターンの像を、照明光Ｌ２の進行方向において照明光Ｌ１によるパターンの像よりもウエハＷの表面から遠い位置に形成する。このとき、ウエハＷに照射される照明光Ｌ２の強度を、ウエハＷに照射される照明光Ｌ１の強度よりも高くすればよい。また、露光制御部１６０は、照明光Ｌ２がウエハＷに照射されるタイミングを、照明光Ｌ１がウエハＷに照射されるタイミングよりも遅くする制御を行えばよい。
　照明光ＩＬに含まれる光の数は、ウエハＷのレジスト６０２の特性（減衰係数、厚み）及びレジスト６０２に形成するパターンのアスペクト比等に基づいて決定すればよい。
　なお、上記実施形態では、波長が長くなるに従って像形成位置が投影光学系１３０から離れるような色収差補正がなされた投影光学系１３０を用いているが、投影光学系の色収差補正状態は、波長が短くなるに従って像形成位置が投影光学系１３０から離れるような色収差補正状態であってもよいし、特定の波長（例えば波長λ３）から波長が離れるに従って像形成位置が投影光学系１３０から離れる、或いは近づくような色収差補正状態であってもよい。同様に、上記実施形態では、波長が長くなるに従って倍率が大きくなるような色収差補正がなされた投影光学系１３０を用いているが、投影光学系の色収差補正状態は、波長が短くなるに従って倍率が大きくなるような色収差補正状態であってもよいし、特定の波長（例えば波長λ３）から波長が離れるに従って倍率が大きくなる、或いは小さくなるような色収差補正状態であってもよい。
　また、上記実施形態では、露光制御部１６０は、強度制御と射出タイミング制御との両方を実行していたが、いずれか一方の制御のみを実行してもよい。
　また、上記実施形態では、投影光学系１３０が片側テレセントリックな場合を例に、光Ｌ１～Ｌ５の射出タイミング制御について説明したが、射出タイミング制御は、投影光学系１３０が片側テレセントリックな場合だけでなく、スキャン平均後に倍率色収差にオフセットが残る場合であれば適用可能である。
　また、上記実施形態では、露光装置１００がＳＬＭを用いる露光装置である場合について説明したが、露光装置１００は、レチクル（フォトマスク）を用いる露光装置であってもよい。この場合、露光装置１００は、レチクルに形成されたパターンを、ウエハＷのレジスト（感光性材料層）に露光する。
　また、上記実施形態においては、深さ方向に均一な強度分布を有する合成パターン像を形成する場合を示したが、必ずしも均一な強度分布が理想的でない場合もある。その場合、理想的な強度分布となるように、必要な波長の組み合わせと強度を選択してもよい。
　また、上記実施形態においては、合成された強度分布に着目しているが、レジスト６０２の現像後の断面が所望の形状になるように、必要な波長の組み合わせと強度を選択してもよい。
　なお、上記実施形態において、光Ｌ１～Ｌ５の波長間隔は等間隔の方が好ましいが、等間隔でなくてもよい。また、上記実施形態において、光Ｌ１～Ｌ５の射出タイミングは光Ｌ１～Ｌ５の波長間隔が等間隔の場合には等間隔とすることが好ましいが、等間隔でなくてもよい。また、光Ｌ１～Ｌ５の波長間隔が等間隔でない場合には、光Ｌ１～Ｌ５の射出タイミングは等間隔でなくともよい。
　上述した実施形態は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。
１００　露光装置
１１１　光源ユニット
１１２　照明光学系
１２１　空間光変調器
１３０　投影光学系
ＡＸ　光軸
Ｌ１～Ｌ５　光
ＩＬ　照明光
Ｗ　ウエハ
６０２　レジスト
　

Claims (15)

  1. 　第１波長の第１露光光と前記第１波長とは異なる第２波長の第２露光光とを含む露光光で第１物体を照明することと、
    　前記第１物体からの前記露光光で前記第１物体のパターンの像を第２物体上に露光することと、
    を含み、
    　前記露光することは、前記第１物体からの前記第１露光光で前記第１物体のパターンの第１像を形成することと、前記第１物体からの前記第２露光光で前記第１物体のパターンの第２像を、前記第２露光光の進行方向において前記第１像よりも前記第２物体の表面から遠い位置に形成することとを含み、
    　前記第２物体に照射される前記第２露光光の強度は、前記第２物体に照射される前記第１露光光の強度よりも高い、
    露光方法。
  2. 　前記露光することは、前記第１物体からの前記露光光を前記第２物体に投影する投影光学系によって前記第１及び第２像を形成することを含む、
    請求項１に記載の露光方法。
  3. 　前記投影光学系の光軸と交差する方向において、前記第２像は前記第１像と重なっている、
    請求項２に記載の露光方法。 
  4. 　前記露光光は、前記第１及び第２露光光を含む複数の波長の露光光を含み、
    　前記複数の波長の前記露光光における隣接する波長間の差Δλは、ｋ２を係数、ＮＡを開口数、λを前記複数の波長を含む範囲内の特定の波長としたときに、
    Δλ＝ｋ２×λ／ＮＡ２
    で表され、ｋ２＝１．３～１．６である、
    請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の露光方法。
  5. 　前記複数の波長の前記露光光の波長の間隔は等間隔である、請求項４に記載の露光方法。
  6. 　前記第２露光光が前記第２物体に照射されるタイミングは、前記第１露光光が前記第２物体に照射されるタイミングとは異なる、
    請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の露光方法。
  7. 　第１波長の第１露光光と前記第１波長とは異なる第２波長の第２露光光とを含む露光光で第１物体を照明することと、
    　前記第１物体からの前記露光光で走査方向に沿って移動する第２物体を露光することと、
    を含み、
    　前記露光することは、前記第１物体からの前記第１露光光で前記第１物体のパターンの第１像を形成することと、前記第１物体からの前記第２露光光で前記第１物体のパターンの第２像を、前記第２露光光の進行方向において前記第１像よりも前記第２物体の表面から遠い位置に形成することとを含み、
    　前記第２露光光が前記第２物体に照射されるタイミングは、前記第１露光光が前記第２物体に照射されるタイミングとは異なる、
    露光方法。
  8. 　前記露光することは、前記第１物体からの前記露光光を前記第２物体に投影する投影光学系によって前記第１及び第２像を形成することを含む、
    請求項７に記載の露光方法。
  9. 　前記投影光学系は、前記第１物体側が非テレセントリックな光学系である、
    請求項８に記載の露光方法。
  10. 　前記第１像及び前記第２像は、前記投影光学系の光軸から外れた位置に形成される、
    請求項８または請求項９に記載の露光方法。
  11. 　前記第１物体は、前記パターンが形成されたマスク、又は前記パターンを生成した空間光変調器である、
    請求項１から請求項１０のいずれか一項記載の露光方法。
  12. 　第１波長の第１露光光と前記第１波長とは異なる第２波長の第２露光光とを含む第２露光光とを含む露光光で第１物体を照明する照明光学系と、
    　前記第１物体からの前記露光光で前記第１物体のパターンの像を第２物体上に投影する投影光学系と、
    を含み、
    　前記投影光学系は、前記第１物体からの前記第１露光光で前記第１物体のパターンの第１像を形成し、且つ前記第１物体からの前記第２露光光で前記第１物体のパターンの第２像を、前記第２露光光の進行方向において前記第１像よりも前記第２物体の表面から遠い位置に形成し、
    　前記第２物体に照射される前記第２露光光の強度は、前記第２物体に照射される前記第１露光光の強度よりも高い、
    露光装置。
  13. 　前記照明光学系に前記露光光を供給する光源に、前記第２物体に照射される前記第２露光光の強度を、前記第２物体に照射される前記第１露光光の強度よりも高くする制御を行わせる制御装置をさらに備える、
    請求項１２に記載の露光装置。
  14. 　第１物体のパターンを第２物体上に走査露光する露光装置であって、
    　第１波長の第１露光光と前記第１波長とは異なる第２波長の第２露光光とを含む露光光で第１物体を照明する照明光学系と、
    　前記第１物体からの前記露光光を走査方向に沿って移動する第２物体上に投影する投影光学系と、
    　前記照明光学系に前記露光光を供給する光源を制御する制御装置と、
    を備え、
    　前記投影光学系は、前記第１物体からの前記第１露光光で前記第１物体のパターンの第１像を形成し、且つ前記第１物体からの前記第２露光光で前記第１物体のパターンの第２像を、前記第２露光光の進行方向において前記第１像よりも前記第２物体の表面から遠い位置に形成し、
    　前記制御装置は、前記第２露光光が前記第２物体に照射されるタイミングを、前記第１露光光が前記第２物体に照射されるタイミングとは異ならせる制御を行う、
    露光装置。
  15. 　請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の露光方法を用いて前記第２物体の感光性材料層を露光することと、
    　露光された前記感光性材料層を現像することによって生じるパターンをマスクとして前記第２物体の前記感光性材料層よりも内側を加工することと、
    を含むデバイス製造方法。
    　
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