(57)【要約】【課題】例えばシアリング干渉方式で波面計測を行う場合の計測誤差を求める。【解決手段】投影光学系ＰＯを通過した照明光ＥＬを回折格子１０を介して分割し、分割した照明光ＥＬを干渉させて得られる干渉縞２２の強度分布を撮像素子１４で計測し、この計測結果に基づいて投影光学系ＰＯの波面収差を計測する波面計測装置８の校正方法であって、干渉縞２２の周期を変化させるために回折格子１０と投影光学系ＰＯの像面１８との距離Ｌｇを変えて投影光学系ＰＯの波面収差を複数回計測し、この計測結果に基づいて計測誤差を求める。【選択図】図２
2010206032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検光学系を通過した計測用の光束を回折格子を介して分割し、分割した前記光束を干渉させて得られる干渉縞に基づいて前記被検光学系の波面収差情報を計測する波面収差計測装置の校正方法であって、
前記干渉縞の周期を変化させて前記被検光学系の波面収差情報を複数回計測し、
該計測結果に基づいて前記波面収差計測装置の計測誤差情報を求めることを特徴とする波面収差計測装置の校正方法。
【請求項２】
前記干渉縞の周期を変化させるために、前記回折格子と前記被検光学系の像面との間の距離を変えることを特徴とする請求項１に記載の波面収差計測装置の校正方法。
【請求項３】
前記干渉縞の周期を変化させるために、周期の異なる前記回折格子を用いることを特徴とする請求項１に記載の波面収差計測装置の校正方法。
【請求項４】
前記計測用の光束の波長をλ、前記回折格子の異なる周期をＰ１及びＰ２、整数又は半整数をｎ１及びｎ２で表したとき、前記回折格子と前記被検光学系の像面との距離Ｚが次の条件
Ｚ＝２×ｎ１×Ｐ１2／λ＝２×ｎ２×Ｐ２2／λ
を満たすことを特徴とする請求項３に記載の波面収差計測装置の校正方法。
【請求項５】
前記計測誤差情報は、前記回折格子と、前記干渉縞を受光する受光器との相対的な位置ずれに起因する誤差を含むことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の波面収差計測装置の校正方法。
【請求項６】
被検光学系を通過した計測用の光束を回折格子を介して分割し、分割した前記光束を干渉させて得られる干渉縞に基づいて前記被検光学系の波面収差情報を計測する波面収差計測装置であって、
前記干渉縞を検出する受光器と、
前記干渉縞の周期を変化させる周期変換部と、
前記周期変換部によって前記干渉縞の周期を変化させて前記受光器から得られる複数回の計測結果から前記波面収差情報に含まれる計測誤差情報を求める制御部と、
を備えることを特徴とする波面収差計測装置。
【請求項７】
前記周期変換部は、前記回折格子と前記被検光学系の像面との間の距離を変える距離調整部であることを特徴とする請求項６に記載の波面収差計測装置。
【請求項８】
前記周期変換部は、前記回折格子を周期の異なる別の回折格子と交換する交換部であることを特徴とする請求項６に記載の波面収差計測装置。
【請求項９】
前記計測用の光束の波長をλ、前記回折格子の異なる周期をＰ１及びＰ２、整数又は半整数をｎ１及びｎ２で表したとき、前記回折格子と前記被検光学系の像面との距離Ｚが次の条件
Ｚ＝２×ｎ１×Ｐ１2／λ＝２×ｎ２×Ｐ２2／λ
を満たし、
前記周期の異なる回折格子は、同一の基板上に形成されることを特徴とする請求項８に記載の波面収差計測装置。
【請求項１０】
前記計測誤差情報は、前記回折格子と、前記干渉縞を受光する受光器との相対的な位置ずれに起因する誤差を含むことを特徴とする請求項６から請求項９のいずれか一項に記載の波面収差計測装置。
【請求項１１】
露光光でパターンを照明し、前記露光光で前記パターン及び投影光学系を介して基板を露光する露光装置において、
前記投影光学系の波面収差情報を計測するために、請求項６から請求項１０のいずれか一項に記載の波面収差計測装置を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項１２】
前記露光光はＥＵＶ光であり、
前記波面収差計測装置は、前記露光光を前記計測用の光束として使用することを特徴とする請求項１１に記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばシアリング干渉で生成される干渉縞に基づいて被検光学系の波面収差情報を計測する波面収差計測装置、その校正方法、及びその波面収差計測装置を備えた露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス等の微細化に応じて、露光装置においては解像度を高めるために露光光の短波長化が進み、最近では露光光として波長が１００ｎｍ程度以下の軟Ｘ線を含む極端紫外光（Extreme Ultraviolet Light:以下、ＥＵＶ光という）を用いる露光装置（ＥＵＶ露光装置）も開発されている。ＥＵＶ光については現状ではそれを透過する光学材料がないため、ＥＵＶ露光装置の照明光学系及び投影光学系は、特定のフィルタ等を除いて反射光学部材から構成される。
【０００３】
また、ＥＵＶ光を用いる投影光学系の波面収差は例えば０．５ｎｍＲＭＳ程度以下であることが求められており、投影光学系の波面収差の計測精度は０．１ｎｍＲＭＳ程度が要求されている。このように高精度な波面収差の計測装置として、投影光学系の物体面に一つ若しくは複数のピンホール又は一つ若しくは複数のスリットパターンを配置し、そのピンホール等から発生する球面波等を投影光学系及び回折格子に通し、回折格子から発生する複数の回折光による横ずれした波面の干渉縞を撮像素子で受光するシアリング干渉方式の計測装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−２６９５７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のシアリング干渉方式の計測装置では、回折格子や撮像素子の僅かな傾斜（チルト）に起因する非点収差が被検波面に混入して計測誤差要因となる恐れがあった。また、ＥＵＶ露光装置は一般に真空チャンバ内に設置されるため、例えばその計測装置をＥＵＶ露光装置に組み込んだ場合に、その露光装置中の計測装置の回折格子及び撮像素子の実際の傾斜角を計測することは困難である。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑み、例えばシアリング干渉方式で波面計測を行う場合の計測誤差を求めることができる校正方法及び波面収差計測装置、並びにこの波面収差計測装置を備えた露光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による波面収差計測装置の校正方法は、被検光学系を通過した計測用の光束を回折格子を介して分割し、分割したその光束を干渉させて得られる干渉縞に基づいてその被検光学系の波面収差情報を計測する波面収差計測装置の校正方法であって、その干渉縞の周期を変化させてその被検光学系の波面収差情報を複数回計測し、該計測結果に基づいてその波面収差計測装置の計測誤差情報を求めるものである。
【０００７】
また、本発明による波面収差計測装置は、被検光学系を通過した計測用の光束を回折格子を介して分割し、分割したその光束を干渉させて得られる干渉縞に基づいてその被検光学系の波面収差情報を計測する波面収差計測装置であって、その干渉縞を検出する受光器と、その干渉縞の周期を変化させる周期変換部と、その周期変換部によってその干渉縞の周期を変化させてその受光器から得られる複数回の計測結果からその波面収差情報に含まれる計測誤差情報を求める制御部と、を備えるものである。
【０００８】
また、本発明による露光装置は、露光光でパターンを照明し、その露光光でそのパターン及び投影光学系を介して基板を露光する露光装置において、その投影光学系の波面収差情報を計測するために、本発明の波面収差計測装置を備えるものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、干渉縞の周期を変化させて波面収差情報を複数回計測すると、被検光学系以外の部材に起因する収差量である計測誤差情報が変化するため、その複数の計測結果を処理することでその計測誤差情報を求めることができる。従って、例えばシアリング干渉方式で波面計測を行う場合の計測誤差を求めることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の第１の実施形態につき図１〜図４を参照して説明する。
図１は、本実施形態の露光装置１００の全体構成を概略的に示す図である。露光装置１００は、露光用の照明光ＥＬ（露光光）として、波長が１００ｎｍ程度以下で例えば１１〜１５ｎｍ程度の範囲内のＥＵＶ光（Extreme Ultraviolet Light)を用いるＥＵＶ露光装置である。照明光ＥＬの波長は一例として１３．５ｎｍである。図１において、露光装置１００は、照明光ＥＬを発生するレーザプラズマ光源と、その照明光ＥＬでミラー２を介してレチクルＲ（マスク）のパターン面（ここでは下面）上の照明領域を照明する照明光学系とを含む照明装置ＩＬＳと、レチクルＲをレチクルホルダＲＨを介して保持して移動するレチクルステージＲＳＴと、レチクルＲの照明領域内のパターンの像をレジスト（感光材料）が塗布されたウエハＷ（感光基板）上に投影する投影光学系ＰＯとを備えている。さらに、露光装置１００は、ウエハＷを保持して移動するウエハステージＷＳＴと、装置全体の動作を統括的に制御するコンピュータを含む主制御系１６と、ステージの駆動機構（不図示）等とを備え、ウエハステージＷＳＴには投影光学系ＰＯの波面収差を計測する波面計測装置８が装着されている。
【００１１】
本実施形態では、照明光ＥＬとしてＥＵＶ光が使用されているため、照明光学系ＩＬＳ及び投影光学系ＰＯは、特定のフィルタ等（不図示）を除いて複数のミラー等の反射光学部材より構成され、レチクルＲも反射型である。その反射光学部材は、例えば、石英（又は高耐熱性の金属等）よりなる部材の表面を所定の曲面又は平面に高精度に加工した後、その表面に例えばモリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）との多層膜（ＥＵＶ光の反射膜）を形成して反射面としたものである。また、レチクルＲは例えば石英の基板の表面に多層膜を形成して反射面とした後、その反射面に、タンタル（Ｔａ）、ニッケル（Ｎｉ）、又はクロム（Ｃｒ）等のＥＵＶ光を吸収する材料よりなる吸収層によって転写用のパターンを形成したものである。
【００１２】
また、ＥＵＶ光の気体による吸収を防止するため、露光装置１００はほぼ全体として箱状の真空チャンバ（不図示）内に収容されている。
以下、図１において、ウエハステージＷＳＴが移動する面（本実施形態ではほぼ水平面）内で図１の紙面に垂直にＸ軸を、図１の紙面に平行にＹ軸を取り、その面に垂直にＺ軸を取って説明する。本実施形態では、レチクルＲ上での照明光ＥＬの照明領域は、Ｘ方向（非走査方向）に細長い円弧状であり、露光時にレチクルＲ及びウエハＷは投影光学系ＰＯに対してＹ方向（走査方向）に同期して走査される。
【００１３】
先ず、照明装置ＩＬＳ中の照明光学系は、オプティカルインテグレータ、可変開口絞り、レチクルブラインド、及びコンデンサ光学系等から構成されている。また、投影光学系ＰＯは、物体面（第１面）のパターンの縮小像を像面（第２面）に形成し、投影光学系ＰＯの投影倍率βは例えば１／４であり、像側の開口数ＮＡは例えば０．２５である。この場合、投影光学系ＰＯの物体側の開口数ＮＡinは０．０６２５（＝０．２５／４）である。
【００１４】
投影光学系ＰＯは、一例として、６枚の例えば非球面のミラーＭ１〜Ｍ６を不図示の鏡筒で保持することによって構成され、物体面（レチクルＲのパターン面）側に非テレセントリックで、像面（ウエハＷの表面）側にほぼテレセントリックの反射光学系である。また、投影光学系ＰＯ内に開口絞り（不図示）が設けられている。なお、投影光学系ＰＯの構成は任意である。レチクルＲの照明領域で反射された照明光ＥＬが、投影光学系ＰＯを介してウエハＷ上の露光領域（照明領域と共役な領域）に、レチクルＲのパターンの一部の縮小像を形成する。
【００１５】
ウエハＷ上の１つのダイ（ショット領域）を露光するときには、照明光ＥＬが照明装置ＩＬＳによりミラー２を介してレチクルＲの照明領域に照射され、レチクルＲとウエハＷとは投影光学系ＰＯに対して投影倍率β（縮小倍率）に従った所定の速度比でＹ方向に同期して移動する（同期走査される）。このようにして、レチクルＲのパターンの像はウエハＷ上の一つのダイに露光される。その後、ウエハステージＷＳＴを駆動してウエハＷをＸ方向、Ｙ方向にステップ移動した後、ウエハＷ上の次のダイに対してレチクルＲのパターンが走査露光される。このようにステップ・アンド・スキャン方式でウエハＷ上の複数のダイに対して順次レチクルＲのパターンの像が露光される。
【００１６】
次に、本実施形態の波面計測装置８の構成及び投影光学系ＰＯの波面収差の計測原理につき説明する。ウエハステージＷＳＴ内の波面計測装置８は、ＸＹ平面にほぼ平行に配置されて、２次元の格子パターンが形成された回折格子１０と、この回折格子１０からの複数の回折光によるシアリング干渉の干渉縞を検出するＣＣＤ型又はＣＭＯＳ型等の２次元の撮像素子１４と、回折格子１０をＺ方向に移動するモータを含む駆動機構１２とを備えている。撮像素子１４の検出信号は主制御系１６内の演算部に供給され、この演算部はその検出信号から投影光学系ＰＯの波面収差を求める。投影光学系ＰＯの波面収差計測時には、ウエハステージＷＳＴを駆動して波面計測装置８の回折格子１０上に投影光学系ＰＯの露光領域が設定される。さらに、波面計測装置８の校正時に、主制御系１６は、駆動機構１２を介して回折格子１０のＺ方向の位置を複数に変えて波面収差を計測する（詳細後述）。
【００１７】
また、その波面収差計測時には、不図示のレチクルローダ系を介してレチクルステージＲＳＴ上のレチクルＲが計測用レチクル４と交換され、計測用レチクル４のパターン面が照明装置ＩＬＳの照明領域に設定される。計測用レチクル４のパターン面にはピンホールアレー６が形成されている。ピンホールアレー６は、一例として、ＥＵＶ光の反射膜上にピンホールとなる部分を除いて吸収層を形成することによって製造できる。計測用レチクル４は、波面計測装置８の一部とみなすことも可能である。以下の説明では、便宜上、計測用レチクル４及び投影光学系ＰＯを１つの光軸上に配置された透過光学系で表現する。しかしながら、この計測原理は反射光学系でも同様に成立する。
【００１８】
図２（Ａ）は、図１の波面計測装置８で投影光学系ＰＯの波面収差を計測中の光学系を透過光学系で表現したものである。図２（Ａ）の光学系は、シアリング干渉を行うタルボ(Talbot)干渉計である。図２（Ａ）において、投影光学系ＰＯの物体面に計測用レチクル４のピンホールアレー６が設置され、ピンホールアレー６が照明光ＥＬで照明される。
図２（Ｂ）に拡大図で示すように、ピンホールアレー６は、多数のピンホール６ａをＸ方向、Ｙ方向に周期（ピッチ）Ｐｓ／βで配列したものである。この場合、βは投影光学系ＰＯの投影倍率であり、ピンホールアレー６を投影光学系ＰＯを介して投影した像（多数のピンホールの像６ａＰ）のＸ方向、Ｙ方向の周期はＰｓである。ピンホール６ａの直径は、次のように一例として回折限界以下程度である。照明光ＥＬの波長λ、投影光学系ＰＯの物体側の開口数ＮＡinを用いると、回折限界はλ／（２ＮＡin）である。
【００１９】
ピンホール６ａの直径≦λ／（２ＮＡin）  …（１）
ここで、波長λを１３．５ｎｍ、開口数ＮＡinを０．０６２５とすると、回折限界はほぼ１０８ｎｍとなるため、ピンホール６ａの直径は１００ｎｍ程度又はこれより小さい。
また、ピンホールアレー６の周期Ｐｓ／βは、照明光ＥＬの空間的コヒーレンス長以上である。本実施形態のように空間的コヒーレンシィが低いレーザプラズマ光源を使用する場合、照明光学系の射出側の開口数ＮＡIL及び波長λを用いて、その空間的コヒーレンス長は高々、λ／ＮＡILである。従って、周期Ｐｓ／βは次の条件を満たせばよい。
【００２０】
Ｐｓ／β≧λ／ＮＡIL≒λ／ＮＡin  …（２）
この場合、波長λを１３．５ｎｍ、開口数ＮＡinを０．０６２５とすると、空間的コヒーレンス長はほぼ２１６ｎｍとなるため、周期Ｐｓ／βは２００ｎｍ程度より大きければよい。ただし、後述のようにピンホールアレー６の像の周期Ｐｓは、さらに所定の条件を満たす必要があるとともに、製造技術上の問題もあるため、周期Ｐｓは例えば１μｍ程度以上となる。この場合、投影倍率βを１／４とすると、ピンホールアレー６の周期Ｐｓ／βはほぼ４μｍ程度以上となり、式（２）の条件は十分に満たされる。
【００２１】
また、図２（Ａ）において、ピンホールアレー６の投影光学系ＰＯによる像が像面１８上に形成され、この像面１８から−Ｚ方向に距離Ｌｇの位置に回折格子１０が配置され、この下方で像面１８から距離Ｌｃの位置に撮像素子１４の受光面が配置される。
回折格子１０には、図２（Ｄ）に示すように、遮光膜（又は吸収層）を背景として照明光ＥＬを通す多数の開口パターン１０ａがＸ方向、Ｙ方向に周期Ｐｇで形成されている。ピンホールアレー６を通過した照明光ＥＬが投影光学系ＰＯを介して回折格子１０に入射し、回折格子１０から発生する０次光（０次回折光）２０、＋１次回折光２０Ａ、及び−１次回折光２０Ｂ等によって撮像素子１４の受光面にシアリング干渉の干渉縞（フーリエ像）２２が形成される。
【００２２】
回折格子１０の周期Ｐｇは、回折光の所望の横ずれ量（シア量）に応じて設定されるが、実際には製造上の限界もあるため、例えば数１００ｎｍ〜数μｍ程度で、例えば１μｍ程度に設定される。
この場合、撮像素子１４の受光面に干渉縞２２が形成されるためには、回折格子１０の像面１８からの距離Ｌｇ、及び撮像素子１４の受光面の像面１８からの距離Ｌｃは、露光波長λ、回折格子１０の周期Ｐｇ、及びタルボ次数ｎを用いて、次の条件（タルボ条件）を満たす必要がある。なお、タルボ条件（Talbot条件）の詳細は、「応用光学１（鶴田）」（ｐ.178-181，培風館，１９９０年）に記載されている。
【００２３】
2010206032.tif 000003
なお、ｎ＝０，０．５，１，１．５，２，…である。即ち、タルボ次数ｎは整数又は半整数である。
本実施形態では、Ｌｃ≫Ｌｇが成立するため、式（３）の代わりに次の近似式を使用する。
【００２４】
Ｌｇ＝２ｎ×Ｐｇ2／λ  …（４）
さらに、撮像素子１４上に干渉縞が高いコントラストで形成されるためには、ピンホールアレー６の像の周期Ｐｓは、周期Ｐｇ、距離Ｌｇ、距離Ｌｃ、及び所定の整数ｍ（例えば２又は４）を用いて次の条件を満たす必要がある。この条件については、例えば特開２００６−２６９５７８号公報に開示されている。
【００２５】
2010206032.tif 000004
なお、Ｌｇ／Ｌｃは１よりもかなり小さい値であるため、式（５）の代わりに次の近似式を使用してもよい。
Ｐｓ＝Ｐｇ×ｍ  …（６）
この式において周期Ｐｇを１μｍ、ｍを４とすると、ピンホールアレー６の像の周期Ｐｓは４μｍとなる。この場合、投影倍率βを１／４として、ピンホールアレー６の周期は１６μｍとなる。
【００２６】
式（４）及び式（６）の条件のもとで、撮像素子１４の受光面に形成される干渉縞２２の強度分布を図１の主制御系１６の演算部に取り込み、その強度分布をフーリエ変換することでシアリング波面の位相分布（フーリエ像の縞の歪み）が求められる。さらにその演算部は、その位相分布から投影光学系ＰＯの波面、ひいてはその波面収差を求めることができる。
【００２７】
次に、波面計測装置８の計測誤差を求めて波面計測装置８の校正（キャリブレーション）を行う方法の一例につき図４（Ａ）のフローチャートを参照して説明する。その方法は主制御系１６によって制御される。本実施形態では、その計測誤差として回折格子１０及び撮像素子１４の受光面の傾斜（チルト）に起因する誤差を計測する。即ち、回折格子１０及び／又は撮像素子１４の受光面は、例えば投影光学系ＰＯの像側の光軸に平行な軸に垂直な平面（基準面）に対して角度（チルト角）εで傾斜していることがある。この場合、回折格子１０を透過して撮像素子１４で受光される波面に歪みが発生し、これによって次の大きさの非点収差Ａｂｓが発生する。
【００２８】
Ａｂｓ＝δ×ε×ＮＡ2／２  …（７）
なお、δは、回折格子１０からの０次光と１次回折光との投影光学系ＰＯの像面１８における分離距離であり、ＮＡは投影光学系ＰＯの像側の開口数である。これに関しては、文献「Proc. SPIE 3331, 114-123(1998)」に開示されている。この非点収差がシアリング干渉の波面（シア波面）に誤差として重畳されるため、これを復元するとコマ収差の計測誤差となる。
【００２９】
また、回折格子１０からの１次回折光の回折角はほぼλ／Ｐｇとなるため、像面１８と回折格子１０との距離Ｌｇを用いて、式（７）における分離距離δは次のようになる。なお、次式は式（４）を用いて変形したものである。
δ＝Ｌｇ×λ／Ｐｇ＝２ｎ×Ｐｇ  …（８）
この式から、回折光の分離距離δ（ひいては撮像素子１４の受光面に形成される干渉縞２２の周期）の異なる複数の計測データを用いて、チルト角εに起因する計測誤差としてのコマ収差の波面のみを分離することができる。
【００３０】
このため、式（８）を式（７）に代入して、（ε×ＮＡ2／２）を含む係数をＣとおくと、タルボ次数ｎ（整数又は半整数）及び周期Ｐｇの関数としての計測誤差（コマ収差の波面）Ｓ（ｎ，Ｐｇ）は次のようになる。
Ｓ（ｎ，Ｐｇ）＝２ｎ×Ｐｇ×Ｃ  …（９）
この計測誤差Ｓ（ｎ，Ｐｇ）を変化させるには、タルボ次数ｎ及び／又は回折格子１０の周期Ｐｇを変えればよい。本実施形態では、タルボ次数ｎ（即ち式（４）より回折格子１０の距離Ｌｇ）を変えることとする。
【００３１】
先ず、図４（Ａ）のステップ１０１で、図３（Ａ）に示すように計測用レチクル４が投影光学系ＰＯの物体面に配置され、投影光学系ＰＯの像面側に波面計測装置８の回折格子１０が配置される。
次に、駆動機構１２を介して、回折格子１０の像面１８からの式（４）の距離Ｌｇを、タルボ次数ｎを０．５とした場合の次式で定まる距離Ｌｇ１（第１の高さ）に設定する（ステップ１０２）。
【００３２】
Ｌｇ１＝Ｐｇ2／λ    （ｎ＝０．５）  …（１０Ａ）
この状態で計測用レチクル４に照明光ＥＬを照射して波面計測装置８によって投影光学系ＰＯの波面計測を行う（ステップ１０３）。図３（Ｃ）は、図３（Ａ）の撮像素子１４上にシアリング干渉によって形成される２次元の干渉縞２２の一例を示す。この干渉縞２２の強度分布をフーリエ変換してシア波面が求められ、このシア波面を復元することで２次元の波面が求められる。投影光学系ＰＯの実際の波面をＷ０として、式（９）の計測誤差Ｓ（ｎ，Ｐｇ）を用いると、計測される第１の波面Ｗ１は次のようになる。なお、Ｐｇ×Ｃを計測誤差Ｓとおいている。
【００３３】
Ｗ１＝Ｗ０＋Ｓ（ｎ＝０．５，Ｐｇ）＝Ｗ０＋Ｐｇ×Ｃ
＝Ｗ０＋Ｓ  …（１０Ｂ）
次に、駆動機構１２を介して、図３（Ｂ）に示すように、回折格子１０の式（４）の距離Ｌｇを、タルボ次数ｎを１．０とした場合の次式で定まる距離Ｌｇ２（第２の高さ）に設定する（ステップ１０４）。
【００３４】
Ｌｇ２＝２×Ｐｇ2／λ    （ｎ＝０．５）  …（１１Ａ）
この状態で計測用レチクル４に照明光ＥＬを照射して波面計測装置８によって投影光学系ＰＯの波面計測を行う（ステップ１０５）。投影光学系ＰＯの実際の波面Ｗ０、及び式（８）の計測誤差Ｓ（ｎ，Ｐｇ）を用いて、計測される第２の波面Ｗ２は次のようになる。
【００３５】
Ｗ２＝Ｗ０＋Ｓ（ｎ＝１，Ｐｇ）＝Ｗ０＋２×Ｐｇ×Ｃ
＝Ｗ０＋２×Ｓ  …（１１Ｂ）
即ち、第２の波面Ｗ２では、第１の波面Ｗ１に対して計測誤差Ｓが２倍になっている。そこで、主制御系１６の演算部は、次のように第２の波面Ｗ２と第１の波面Ｗ１との差分として計測誤差Ｓを求める（ステップ１０６）。この計測誤差Ｓは校正データとして主制御系１６内の記憶部に記憶される。
【００３６】
Ｗ２−Ｗ１＝Ｓ  …（１２）
次に、主制御系１６の演算部は、次のようにステップ１０２で計測された第１の波面Ｗ１からステップ１０６で記憶された校正データＳ（計測誤差）を差し引いて投影光学系ＰＯの波面Ｗ０を求めることができる（ステップ１０７）。
Ｗ１−Ｓ＝（Ｗ０＋Ｓ）−Ｓ＝Ｗ０  …（１３）
その後、露光中に投影光学系ＰＯの波面収差を計測する場合には、図４（Ｂ）のステップ１１０で、図３（Ａ）に示すように計測用レチクル４が投影光学系ＰＯの物体面に配置され、投影光学系ＰＯの像面側に波面計測装置８の回折格子１０が配置される。次に、駆動機構１２を介して、回折格子１０の像面１８からの式（４）の距離Ｌｇを、式（１０Ａ）の距離Ｌｇ１（第１の高さ）に設定する（ステップ１１１）。この状態で計測用レチクル４に照明光ＥＬを照射して波面計測装置８によって投影光学系ＰＯの波面計測を行う（ステップ１１２）。その後、その計測された波面からステップ１０６で記憶された校正データＳを差し引くことによって、回折格子１０及び撮像素子１４のチルトに起因する計測誤差の影響を除くことができる（ステップ１１３）。
【００３７】
本実施形態の作用効果は以下の通りである。
（１）本実施形態のシアリング干渉方式の波面計測装置８は、投影光学系ＰＯ（被検光学系）を通過した照明光ＥＬを回折格子１０を介して分割し、分割した照明光ＥＬを干渉させて得られる干渉縞２２に基づいて投影光学系ＰＯの波面収差を計測する計測装置であって、干渉縞２２を検出する２次元の撮像素子１４と、干渉縞２２の周期を変化させるために回折格子１０と投影光学系ＰＯの像面１８との距離Ｌｇを変える駆動機構１２（周期変換部又は距離調整部）と、駆動機構１２によって距離Ｌｇを変えて干渉縞２２の周期を変化させて撮像素子１４から得られる２回の計測結果から計測誤差Ｓ（校正データ）を求める主制御系１６（演算部）と、を備えている。
【００３８】
また、その波面計測装置８の校正方法は、その距離Ｌｇを変えて干渉縞２２の周期を変化させて投影光学系ＰＯの波面収差を２回計測し（ステップ１０２〜１０５）、この計測結果の差分から計測誤差Ｓを求めている（ステップ１０７）。
本実施形態によれば、干渉縞の周期を変化させて波面収差を２回計測すると、投影光学系ＰＯ以外の部材である回折格子１０及び撮像素子１４のチルトに起因する収差量である計測誤差Ｓが変化するため、例えばその２回の計測結果の差分を求めることでそのシアリング干渉方式の波面計測装置８の計測誤差Ｓを容易に求めることができる。従って、例えば定期的に計測誤差Ｓを求めることで、波面計測装置８の校正を容易に行うことができる。
【００３９】
（２）また、干渉縞の周期を変えるために、回折格子１０と像面１８との距離Ｌｇを変える場合には、干渉縞の周期を容易に変化させることができる。
（３）なお、この実施形態では、干渉縞の周期を変えて２回の計測を行っているが、例えば計測誤差が複数種類あるような場合には、干渉縞の周期を変えて３回以上の計測を行い、これらの計測結果の演算によってその複数種類の計測誤差を求めてもよい。
【００４０】
（３）また、その計測誤差Ｓは、回折格子１０及び／又は撮像素子１４のチルト、即ち回折格子と撮像素子１４との相対的な位置ずれ（傾斜角のずれを含む）に起因する誤差を含んでいる。従って、被検光学系以外の要因による計測誤差を容易に計測することができる。
（４）また、本実施形態の露光装置１００は、照明光ＥＬでレチクルＲのパターンを照明し、照明光ＥＬでそのパターン及び投影光学系ＰＯを介してウエハＷを露光する露光装置において、投影光学系ＰＯの波面収差を計測するために、上記の波面計測装置８を備えている。従って、オンボディで投影光学系ＰＯの波面収差を効率的に計測できるとともに、例えば定期的に校正を行うことによって、常に高精度にその波面収差を計測できる。
【００４１】
また、本実施形態の波面計測装置８で投影光学系ＰＯの波面収差を計測した結果を用いることによって、高性能の投影光学系ＰＯを製造することも可能である。また、投影光学系ＰＯの波面収差の計測結果から、露光装置１００においてレチクルＲのパターンをウエハＷ上に露光する際の所定のパラメータの最適化を行うことも可能である。
なお、上記の実施形態では、次のような変形が可能である。
【００４２】
（１）計測用レチクル４には、図２（Ｂ）のピンホールアレー６の代わりに、図２（Ｃ）のように、所定間隔以上で配置された複数のピンホール６ａ（ピンホール群）をＸ方向、Ｙ方向に周期Ｐｓ／βで配列したピンホールアレー６Ｇを形成しておいてもよい。この場合には、撮像素子１４上での干渉縞の光量が大きくなるため、より高いＳＮ比でシアリング干渉方式の波面計測を行うことができる。その所定間隔は、一例として照明光ＥＬのコヒーレンス係数が０となる距離である。波長λ及び照明光学系の開口数ＮＡILを用いて、コヒーレンス係数が０となる最短距離は０．６１λ／ＮＡIL、即ちこの場合には１３２ｎｍ程度になる。
【００４３】
また、ピンホールアレー６の代わりに、一つのピンホール６ａのみを用いることも可能であり、この場合には干渉縞の強度は低下するが、式（２）の条件は必要ない。
（２）上記の実施形態の波面計測装置８では、投影光学系ＰＯの像面１８と撮像素子１４との間（像面１８の下方）に回折格子１０を配置している。しかしながら、図５の波面計測装置８Ａで示すように、投影光学系ＰＯの像面１８と投影光学系ＰＯとの間（像面１８の上方）に回折格子１０を配置しても、同様にシアリング干渉による波面計測を行うことができる。ただし、この場合には、式（３）及び式（５）における像面１８と回折格子１０との距離Ｌｇを負の値とみなす必要がある。
【００４４】
（３）上記の実施形態では、波面計測中には回折格子１０を静止させ、一つの干渉縞の強度分布からフーリエ変換法で波面を求めているが、図２（Ａ）の回折格子１０をＹ方向に所定量（例えば周期Ｐｇの１／４）ずつ移動させながら撮像素子１４によって複数個の干渉縞の強度分布を取り込んでもよい。この場合には、位相シフト法によって波面を求めることができる。
【００４５】
（４）上記の実施形態では、回折格子１０には２次元の周期的パターンが形成されているため、１回の計測で投影光学系ＰＯの２次元の波面を求めることができる。しかしながら、回折格子１０の代わりに例えばＸ方向にのみ周期性を持つパターンが形成されたＸ軸の１次元の回折格子を使用してもよい。この場合、この回折格子を用いた計測後に、Ｙ方向に周期性を持つパターンが形成されたＹ軸の１次元の回折格子を用いた計測を行うことによって、投影光学系ＰＯの２次元の波面を求めることができる。
【００４６】
次に、本発明の第２の実施形態につき図６を参照して説明する。本実施形態でも計測原理は図２（Ａ）の波面計測装置８と同様であるが、撮像素子１４上での干渉縞の周期を変えるために、式（９）の回折格子１０の周期Ｐｇを変化させる点が異なっている。さらに、単に周期Ｐｇを変化させると、式（４）から回折格子１０の像面１８からの距離Ｌｇが変化してしまう。これを避けるために、本実施形態では以下で説明するように、さらに距離Ｌｇを一定に維持するように式（４）中のタルボ次数ｎも変化させる。以下、図６（Ａ）及び（Ｂ）において、図２（Ａ）に対応する部分には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００４７】
図６（Ａ）は本実施形態の波面計測装置８Ｂで投影光学系ＰＯの波面収差を計測している状態を示す。図６（Ａ）において、投影光学系ＰＯの物体面に計測用レチクル４のピンホールアレー６が配置され、投影光学系ＰＯの像面１８から下方に距離Ｌｇの位置に回折格子板２４が配置され、像面１８から下方に距離Ｌｃの位置に撮像素子１４の受光面が配置されている。回折格子板２４にはＹ方向に隣接してＸ方向、Ｙ方向に異なる周期Ｐｇ１及びＰｇ２を持つ２次元の回折格子１０Ａ及び１０Ｂが形成されている。また、回折格子板２４は、駆動部２６によって距離Ｌｇを変えることなくＹ方向に移動でき、これによって投影光学系ＰＯの像面１８と撮像素子１４との間で回折格子１０Ａと回折格子１０Ｂとを交換して配置できる。
【００４８】
本実施形態では、回折格子１０Ｂの周期Ｐｇ２は、次のように回折格子１０Ａの周期Ｐｇ１の２倍に設定されている。
Ｐｇ２＝２×Ｐｇ１  …（１４）
この場合、式（６）のピンホールアレー６の像の周期Ｐｓは一例として次のように設定される。
【００４９】
Ｐｓ＝Ｐｇ１×４＝（２×Ｐｇ１）×２＝Ｐｇ２×２  …（１５）
これによって、周期Ｐｇ１及びＰｇ２の両方に対して周期Ｐｓに関する式（６）の条件が満たされる。
さらに、回折格子１０Ａ及び１０Ｂの像面１８からの距離Ｌｇは、２つのタルボ次数ｎ１，ｎ２（整数又は半整数）及び周期Ｐｇ１，Ｐｇ２を用いて式（４）を満たすように次のように設定される。
【００５０】
Ｌｇ＝２×ｎ１×Ｐｇ１2／λ＝２×ｎ２×Ｐｇ２2／λ  …（１６）
式（１４）を用いると式（１６）は次のようになる。
ｎ１＝４×ｎ２  …（１７）
従って、タルボ次数ｎ１を２とすると、タルボ次数ｎ２は０．５となる。そこで、本実施形態では、波面計測装置８Ｂの校正を行うときには、先ず図６（Ａ）に示すように、像面１８と撮像素子１４との間に周期Ｐｇ１の回折格子１０Ａを配置して、投影光学系ＰＯの第１の波面Ｗ１’を計測する。この場合、タルボ次数はｎ１であるため、式（９）の計測誤差Ｓ（ｎ，Ｐｇ）は次のようになる。
【００５１】
Ｓ（ｎ１，Ｐｇ１）＝２×ｎ１×Ｐｇ１×Ｃ  …（１８）
従って、投影光学系ＰＯの実際の波面をＷ０とすると、第１の波面Ｗ１’は次のようになる。なお、ｎ１×Ｐｇ１×Ｃを計測誤差Ｓ’とおいている。
Ｗ１’＝Ｗ０＋Ｓ（ｎ１，Ｐｇ１）＝Ｗ０＋２×Ｓ’  …（１９）
次に、図６（Ｂ）に示すように、駆動部２６を介して像面１８と撮像素子１４との間に周期Ｐｇ２（＝２×Ｐｇ１）の回折格子１０Ｂを配置して、投影光学系ＰＯの第２の波面Ｗ２’を計測する。この場合、タルボ次数はｎ２（＝ｎ１／４）であるため、式（９）の計測誤差Ｓ（ｎ，Ｐｇ）は次のようになる。
【００５２】
Ｓ（ｎ２，Ｐｇ２）＝２×ｎ２×Ｐｇ２×Ｃ
＝ｎ１×Ｐｇ１×Ｃ＝Ｓ’    …（２０）
従って、第２の波面Ｗ２’は次のようになる。
Ｗ２’＝Ｗ０＋Ｓ（ｎ２，Ｐｇ２）＝Ｗ０＋Ｓ’  …（２１）
そこで、式（１９）の第１の波面Ｗ１’（１回目の計測結果）から式（２１）の第２の波面Ｗ２’（２回目の計測結果）を差し引くことによって、次のように計測誤差Ｓ’を求めることができる。この計測誤差Ｓ’が校正データとして記憶される。
【００５３】
Ｓ’＝Ｗ１’−Ｗ２’  …（２２）
この後の通常の投影光学系ＰＯの波面計測時には、一例として、図６（Ｂ）に示すように像面１８と撮像素子１４との間に周期Ｐｇ２の回折格子１０Ｂを配置する。この場合の計測結果は式（２１）のように計測誤差Ｓ’を含むため、その計測結果から予め求められている計測誤差（校正データ）Ｓ’を差し引くことによって、真の波面Ｗ０を求めることができる。
【００５４】
本実施形態においても、計測誤差の種類が複数あるような場合には、３種類以上の周期の回折格子を用いて３回以上の波面計測を行い、これらの計測結果からその複数の計測誤差を求めるようにしてもよい。
また、本発明は、タルボ干渉計以外の任意の干渉計を用いてシアリング干渉による干渉縞を検出して被検光学系の波面収差を計測する場合に適用可能である。
【００５５】
なお、上述の実施形態では、ＥＵＶ光源としてレーザプラズマ光源を用いるものとしたが、これに限らず、ＳＯＲ（Synchrotron Orbital Radiation)リング、ベータトロン光源、ディスチャージド光源（放電励起プラズマ光源、回転型放電励起プラズマ光源など）、Ｘ線レーザなどのいずれを用いても良い。
また、図１の実施形態では、露光光としてＥＵＶ光を用い、複数枚のミラーから成るオール反射の投影光学系を用いる場合について説明したが、これは一例である。例えば露光光としてＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）等を用いて反射屈折系又は屈折系からなる投影光学系を用いる場合にも、その波面収差を計測するために本発明を適用可能である。
【００５６】
さらに、本発明は、露光装置の投影光学系以外の光学系、例えば顕微鏡の対物レンズ、又はカメラの対物レンズ等の波面収差を計測する場合にも適用可能である。
なお、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】第１の実施形態の波面計測装置を備えた露光装置を示す一部を切り欠いた図である。
【図２】（Ａ）は図１中の投影光学系ＰＯ及び波面計測装置８を示す図、（Ｂ）は図２（Ａ）のピンホールアレー６の一部を示す拡大図、（Ｃ）はピンホールアレーの別の例を示す拡大図、（Ｄ）は図２（Ａ）の回折格子１０の一部を示す拡大図である。
【図３】（Ａ）は図２（Ａ）で回折格子１０を第１の高さに設定した状態を示す図、（Ｂ）は図２（Ａ）で回折格子１０を第２の高さに設定した状態を示す図、（Ｃ）は図３（Ａ）で計測される干渉縞の一例を示す図である。
【図４】（Ａ）は波面計測装置の校正方法の一例を示すフローチャート、（Ｂ）は波面収差の計測方法の一例を示すフローチャートである。
【図５】第１の実施形態の変形例を示す図である。
【図６】（Ａ）は第２の実施形態の投影光学系及び波面計測装置を示す図、（Ｂ）は図６（Ａ）の状態から回折格子板２４を移動した状態を示す図である。
【符号の説明】
【００５８】
ＩＬＳ…照明装置、Ｒ…レチクル、ＰＯ…投影光学系、Ｗ…ウエハ、４…計測用レチクル、６…ピンホールアレー、８，８Ａ，８Ｂ…波面計測装置、１０，１０Ａ，１０Ｂ…回折格子、１２…駆動機構、１４…撮像素子、１６…主制御系、１８…像面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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