(57)【要約】      （修正有）【課題】被検光学系の収差を高精度に計測することが可能な計測装置を提供する。【解決手段】光源から出射された光束の一部をその最終面で反射すると共に前記光源から出射された光束の他の一部を透過する光学系と、前記光学系と前記被検光学系とを透過した前記他の一部の光束を反射する反射面と、前記最終面で反射された前記一部の光束による第１シアリング干渉縞と前記反射面で反射された前記他の一部の光束による第２シアリング干渉縞とを生成する光学部材と、両者を同時に撮像する撮像部と、前記撮像部により撮像された第１シアリング干渉縞と第２シアリング干渉縞とのデータを用いて前記光学系による波面収差と前記光学系と前記被検光学系とによる波面収差とをそれぞれ演算し、当該演算された２つの波面収差から前記被検光学系による波面収差を演算する演算部と、を備える。【選択図】図１
2010212460.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検光学系による波面収差を計測する計測装置であって、
光源と、
前記光源から被検光学系に至る光路に配置され、前記光源から出射された光束の一部をその最終面で反射すると共に前記光源から出射された光束の他の一部を透過する光学系と、
前記光学系と前記被検光学系とを透過した前記他の一部の光束を反射する反射面と、
前記最終面で反射された前記一部の光束による第１シアリング干渉縞と前記反射面で反射された前記他の一部の光束による第２シアリング干渉縞とを生成する光学部材と、
前記光学部材により生成された第１シアリング干渉縞と第２シアリング干渉縞とを同時に撮像する撮像部と、
前記撮像部により撮像された第１シアリング干渉縞と第２シアリング干渉縞とのデータを用いて前記光学系による波面収差と前記光学系と前記被検光学系とによる波面収差とをそれぞれ演算し、当該演算された２つの波面収差から前記被検光学系による波面収差を演算する演算部と、を備えることを特徴とする計測装置。
【請求項２】
前記光学部材は、２次元回折格子を含むことを特徴とする請求項１に記載の計測装置。
【請求項３】
前記光学部材は、前記最終面で反射された前記一部の光束により第１シアリング干渉縞を生成する第１光学素子と前記反射面で反射された前記他の一部の光束により第２シアリング干渉縞を生成する第２光学素子とを含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の計測装置。
【請求項４】
前記撮像部は、前記第１光学素子により生成された第１シアリング干渉縞を撮像する第１撮像素子と前記第２光学素子により生成された第２シアリング干渉縞を撮像する第２撮像素子とを含むことを特徴とする請求項３に記載の計測装置。
【請求項５】
前記最終面に入射された光束の光軸に対する前記最終面の傾き又は前記反射面に入射された光束の光軸に対する前記反射面の傾きを変更する変更機構と、
前記光学部材に入射された光束の光軸に垂直な方向に前記光学部材を駆動する駆動機構と、
前記光学部材により生成される前記第１シアリング干渉縞と前記第２シアリング干渉縞とが異なる位相速度で走査されるように前記変更機構と前記駆動機構とを制御する制御部と、をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の計測装置。
【請求項６】
前記最終面又は前記反射面は曲面であり、
前記変更機構は、前記最終面に入射された光束の光軸に垂直な方向に前記最終面を駆動する、又は、前記反射面に入射された光束の光軸に垂直な方向に前記反射面を駆動する、ことを特徴とする請求項５に記載の計測装置。
【請求項７】
レチクルのパターンを投影光学系を介して基板に投影して当該基板を露光する露光装置であって、
被検光学系としての前記投影光学系による波面収差を計測する請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の計測装置を備える、ことを特徴とする露光装置。
【請求項８】
デバイスを製造するデバイス製造方法であって、
請求項７に記載の露光装置によって基板を露光する工程と、
前記露光された基板を現像する工程と、を含むデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波面収差の計測装置、露光装置及びデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
投影光学系等の被検光学系の収差を計測する計測装置は、特許文献１、２に開示されている。特許文献１に記載の露光装置は、被検光学系を透過した光を回折格子を用いて回折させ、その後マスク部材を用いて＋１次と−１次の回折光を抽出し、抽出された±１次の回折光により生成されるシアリング干渉縞に基づいて波面収差を計測する。一方、特許文献２には、被検光学系以外の要素による波面収差も含む被検光学系の波面収差と、被検光学系以外の要素による波面収差とをそれぞれ個別に計測し、２つの波面収差の差分を求めることで被検光学系の波面収差を計測する計測装置が開示されている。被検光学系以外の要素による波面収差はいわゆるシステムエラーである。
【０００３】
しかしながら、従来の被検光学系の波面収差の計測装置は、被検光学系以外の要素によって発生する波面収差の計測と被検光学系以外の要素による波面収差も含む被検光学系の波面収差の計測とを同時に行う事ができなかった。そのため、従来の計測装置では、２つの波面収差の計測の間に被検光学系以外の要素の収差が時間的に変化する場合に補正する事が出来ないという問題があった。また、被検光学系以外の要素の波面収差を計測する場合と被検光学系を含む経路の波面収差を計測する場合とで計測系の配置が異なる為、環境の違いや配置の差による収差の変化の影響も計測誤差となる等の問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５―１８３４１５号公報
【特許文献２】特開２００４−２７１３３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、被検光学系の収差を高精度に計測することが可能な計測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】
本発明は、被検光学系による波面収差を計測する計測装置であって、光源と、前記光源から被検光学系に至る光路に配置され、前記光源から出射された光束の一部をその最終面で反射すると共に前記光源から出射された光束の他の一部を透過する光学系と、前記光学系と前記被検光学系とを透過した前記他の一部の光束を反射する反射面と、前記最終面で反射された前記一部の光束による第１シアリング干渉縞と前記反射面で反射された前記他の一部の光束による第２シアリング干渉縞とを生成する光学部材と、前記光学部材により生成された第１シアリング干渉縞と第２シアリング干渉縞とを同時に撮像する撮像部と、前記撮像部により撮像された第１シアリング干渉縞と第２シアリング干渉縞とのデータを用いて前記光学系による波面収差と前記光学系と前記被検光学系とによる波面収差とをそれぞれ演算し、当該演算された２つの波面収差から前記被検光学系による波面収差を演算する演算部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、被検光学系の収差を高精度に計測することが可能な計測装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１の計測装置の概略を示す図
【図２】２次元回折格子を示す図
【図３】２次元回折格子の透過光の強度分布を示す図
【図４】２次元回折格子による回折光の強度分布を示す図
【図５】次数選択窓の詳細を示す図
【図６】縞走査時の強度変化を示す図
【図７】波面収差の計算のフローチャート
【図８】シアリング干渉縞を示す図
【図９】実施例２の計測装置の概略を示す図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［実施例１］
図１を用いて実施例１の波面収差を計測する計測装置を説明する。時間コヒーレンス長の短い計測光の光源１から出射された光束は、集光レンズ２で集光され、焦点位置に配置された回折限界以下の径を有するピンホール３により、その波面が整形される。ピンホール３を透過した光束は、拡散しつつハーフミラー５を透過した後、レンズ６に入射し平行光束にコリメートされ、図示されないステージ上に配置されたミラー７によりステージに沿って引き廻された後、ＴＳレンズ８に入射する。ＴＳレンズ８では、入射光束を所望のＮＡに変換すると共に、焦点位置と曲率中心が一致するように最終面８ａが配置されており、ＴＳレンズ８に入射した光束の一部は最終面８ａにより反射される。以下、最終面８ａの事を参照面、最終面８ａで反射される光束を参照光束と称す。参照光束は、往路とほぼ同一な光路によりＴＳレンズ８、ミラー７、レンズ６を透過した後、ハーフミラー５で反射される。集光レンズ２、ピンホール３、ハーフミラー５、レンズ６、ミラー７、ＴＳレンズ８は、光源１から出射された光束の一部を最終面８ａで反射すると共に前記光束の他の一部を透過する光学系を構成している。この光学系は、図１に示されるように、光源１から被検光学系である投影光学系９に至る光路に配置される。
【００１０】
一方、参照面８ａで反射されずに参照面８ａを透過した他の一部の光束は、投影光学系９の物体面上に一度集光された後、投影光学系９に入射する。投影光学系９を透過した光束は、前記物体面上の集光点の共役位置にその曲率中心が配置された反射面１０により反射された後、再び投影光学系９に入射する。投影光学系９の物体側に再び射出した光束はＴＳレンズ８に入射し、参照光束とほぼ同一な光路にてＴＳレンズ８、ミラー７、レンズ６を通過した後、ハーフミラー５で反射される。以下投影光学系９を透過した光束を被検光束と称す。
【００１１】
参照光束と被検光束とは共に、ハーフミラー５によって反射された後に２次元回折格子１１により回折される。図２は２次元回折格子１１の詳細を示したものである。図２においてハッチング部分は遮光部分を表し、白抜き部分は透過部分を表す。規則正しく市松状に遮光部分と透過部分を配置することで２次元回折格子を形成している。回折格子のパターン周期はラテラルシアリング干渉縞のシア量とキャリア周波数から決定され、通常１００μｍ程度の周期の回折格子で実現する。本実施例では市松型のパターンを採用したがそれ以外の２次元パターンでも構わない。また、透過振幅を周期構造とするのではなく、透過位相を周期構造としても良い。
【００１２】
２次元回折格子１１を透過した光束は、図３に示すように、市松状に振幅が変調される。この変調により、レンズ６の焦点位置の近傍まで伝播した光束から、図４に示すように、複数次数の回折光が発生する。これらの複数次数の回折光から特定次数の回折光を選択するために次数選択窓１３が配置される。次数選択窓１３の詳細を図５に示す。図５のハッチング部は遮光部分を示し、白抜き部分は透過部を表している。白抜き部分の位置は、図４に示した回折光パターンのＸＹ方向それぞれにおける±１次回折光の位置に相当する。白抜き部分は、他次数の回折光の回りこみによる影響がない範囲で、±１次回折光の裾部分まで最大限に透過する様にその径を大きくすることで高精度化が可能である。
【００１３】
次数選択窓１３を透過した参照光束の±１次回折光は、互いに干渉して第１シアリング干渉縞を生成する。同様に、次数選択窓１３を透過した被検光束の±１次回折光は、互いに干渉して第２シアリング干渉縞を生成する。２次元回折格子１１及び次数選択窓１３とは、参照光束による第１シアリング干渉縞と被検光束による第２シアリング干渉縞とを生成する光学部材を構成する。本実施例では、単一の光学素子からなる光学部材が第１シアリング干渉縞と第２シアリング干渉縞とを生成する。しかし、光学部材を、第１シアリング干渉縞を生成する第１光学素子と第２シアリング干渉縞を生成する第２光学素子とを含むように構成できる。参照光束の±１次回折光と被検光束の±１次回折光とは、瞳結像レンズ１４により撮像部（ＣＣＤカメラ）１５に結像する。本実施例では、単一の撮像素子からなる撮像部１５で第１シアリング干渉縞と第２シアリング干渉縞とを撮像する。しかし、撮像部１５を、第１２シアリング干渉縞を撮像する第１撮像素子と第２シアリング干渉縞を撮像する第２撮像素子とを含むように構成できる。ＣＣＤカメラ１５により撮像された第１シアリング干渉縞と第２シアリング干渉縞とのデータは制御装置１６に伝送される。ＣＣＤカメラ１５は、反射面１０と共役な位置に配置されており、次数選択窓１３を透過したプラス１次回折光とマイナス１次回折光の干渉縞を撮像する。反射面１０とＣＣＤカメラ１５を非共役な配置にすると、±１次回折光はＣＣＤカメラ１５上に異なる角度で入射し、光軸に対して横ずれした状態で重なり合あうため、キャリア縞を有するラテラルシアリング干渉縞を形成する。本実施例では２次元回折格子を使用しているため図８に示したように２次元のラテラルシアリング干渉縞が形成される。ここで光速を光源１の線幅Δνで除算して得られる光源１の可干渉距離c／Δνは、被検光束と参照光束の光路長差Ｌに対して、c／Δν＜＜Ｌなる関係にあるものとする。この場合被検光束と参照光束とは互いに干渉しないため、それぞれの光束が形成するラテラルシアリング干渉縞の強度和がＣＣＤカメラ１５で撮像されることになる。
【００１４】
干渉縞から波面を計測する為のフローは制御装置１６によって制御される。図７に計測フローを示す。図７のフローにおいて実線は手続きの流れ、鎖線はデータの流れを示している。計測が開始されると、参照光束による第１シアリング干渉縞と被検光束による第２シアリング干渉縞とを分離するためにシアリング縞を走査させる。本実施例では参照光束の第１シアリング干渉縞と被検光束の第２シアリング干渉縞とを異なる位相速度で走査させて分離する為に２つの独立な縞走査機構を使用する。
【００１５】
第１の縞走査機構は２次元回折格子１１に入射された光束の光軸に垂直な方向に２次元回折格子１１を駆動するアクチュエータ１２である。２次元回折格子１１は、制御装置１６の制御部からの指令によりＣＣＤカメラ１５の撮像タイミングに同期して走査されうる。本実施例では図３の次数選択窓１３の開口部に相当する±４５度方向の回折光を利用して計測を行う為、それぞれの回折光に位相シフトを与える為に図１のＸ軸方向に２次元回折格子１１は走査される。２次元回折格子１１を走査すると被検光束及び参照光束に同量の位相のシフトを印加する事が可能である。１バケットあたりの位相シフト量として定義される位相シフト速度Δφrefは式１で表される。ここでλcgは回折格子構造の一周期の長さを表し、Δcgは2次元回折格子１１のシフト量に相当する。
Δφref = 2×2πΔcg/λcg      …（１）
【００１６】
第２の縞走査機構は、反射面１０に入射された光束の光軸に対する反射面１０の傾きを変更する変更機構であり、波面のティルト量がラテラルシアリング干渉縞のピストンに相当する事を利用している。図１のように反射面１０が曲面（凹面）である場合、ステージ１７が曲面の反射面に入射された光束の光軸に垂直な方向に反射面１０を駆動することで反射面１０に入射された光束の光軸に対する反射面１０の傾きを変更しうる。反射面１０をＸ軸方向にΔＸ駆動した時、反射後の焦点位置の駆動量は、投影光学系９の像面位置において２ΔＸ、物体面位置において２ΔＸ／βとなる。ＴＳレンズ８の焦点距離をｆts, レンズ6の焦点距離をf1とし、ＴＳレンズ８とレンズ６からなる光学系がテレセントリックであるとすると、２次元回折格子１１上での主光線のシフト量Δprは式２で表される。
Δpr＝-ｆ1/fts×2ΔX／β        …（２）
２次元回折格子１１の走査と被検光束の傾き量の走査によって得られる被検光束の位相シフト速度は式３で表される。
ΔΦtest=2×2π(Δcg-Δpr)/λcg        …（３）
前記２つの縞走査機構を同時に用いれば、ΔcgとΔprの調整により参照光束の位相シフト速度ΔΦrefと被検光束の位相シフト速度ΔΦtestを独立に制御する事が可能である。本実施例においては被検光束の位相シフト速度ΔΦtestをπ/4、参照光束の位相シフト速度Δφrefをπ/2とする8バケットの縞走査を行う。
【００１７】
縞走査が開始されると、制御装置１６は図７のフローに基づきＣＣＤカメラ１５に撮像指令を出し、縞走査に同期して８バケット分のシアリング干渉縞を撮像し、縞走査を完了する。ＣＣＤカメラ１５で撮像されたシアリング干渉縞のある画素に着目すると、8バケットの縞走査に伴う強度変化は図６で示す様になる。図６中の鎖線は位相シフト速度π/4で走査される被検光束の第２シアリング干渉縞の変化を表し、図６中の一点鎖線は位相シフト速度π/2で走査される参照光束の第１シアリング干渉縞の変化を示している。ＣＣＤカメラ１５上では被検光束の第２シアリング干渉縞と参照光束の第１シアリング干渉縞の強度和が検出され、且つ画像取得時間の平均化が行われるため、図６中の実線で示される強度が検出される。
【００１８】
干渉縞の撮像が完了後、波面の算出を開始する。制御装置１６の中の演算部は波面収差の演算を行う。図７のフローでは、制御装置１６の演算部が波面収差を演算する詳細なフローを右側に示している。まず、制御装置１６の演算部は、ＣＣＤカメラ１5により撮像された縞走査による複数毎の撮像データのそれぞれから４５度方向のシアリング干渉縞と１３５度方向のシアリング干渉縞を空間フィルタリングにより分離する。具体的には、演算部は、干渉縞撮像データのそれぞれに対し２次元フーリエ変換を実施する。演算部は、４５度シアリング干渉縞のスペクトル位置のみを透過させる周波数フィルタを適用した後、逆フーリエ変換を実施して干渉縞の強度分布に変換する。計算例を図８に示す。図８のＡはＣＣＤカメラ１５で撮像された２次元のシアリング干渉縞を示している。演算部は、これをフーリエ変換し周波数フィルタリングする事により図８のＢに示した様な４５度方向のシアリング干渉縞のみを抽出することができる。抽出された４５度方向のシアリング干渉縞は制御装置１６のメモリ上に格納される。演算部は、また、図８のＣで示される１３５度のシアリング干渉縞についても同様の処理を行い、結果をメモリ上に格納した後、次のバケットの干渉縞データの処理を開始する。演算部が以上の計算を縞走査の全バケットデータに対して適用することで４５度シアリング干渉縞と１３５度シアリング干渉縞に対する縞走査データの作成が完了する。
【００１９】
次に制御装置１６の演算部は、被検光束及び参照光束の波面収差の演算を行う。被検光束と参照光束で基本的な演算フローは共通であるため図７のフローチャートではループで表現している。演算部は、まず参照光束の波面収差の演算を行う。演算部は、４５度シアリング干渉縞の縞走査データの各画素に対して式４を用いることにより位相の回復を行う。
Φref = atan( ΣI[i]cos(π/4i) / ΣI[i]sin(π/4 i) )         …（４）
式４により瞳面内の２次元で回復された位相は±πの範囲で畳まれている為、演算部は、位相接続を行う事で４５度シア波面の算出を行う。演算部は同様に、１３５度シアリング干渉縞の縞走査データに対しても同様の手続きを行い１３５度シア波面の算出を行う。
【００２０】
演算部は次に、演算された４５度と１３５度のシア波面から波面収差の演算を実施する。本実施例では波面のＺＥＲＮＩＫＥ係数をシア波面に直接フィッティングする事で算出する。以下詳細について説明する。計測対象の波面W(x,y)がＺＥＲＮＩＫＥ係数を用いて式５で表されるとすると、４５度シア波面Ws45(x,y)と１３５度シア波面Ws135(x,y)は以下の式６、式７の様に表される。
Ｗ(x,y) = C1
+ C2*x
+ C3*y
+ C4*(2*x^2+2*y^2-1)
+ C5*(x^2-y^2)
+ C6*(2*x*y)
+ C7*(3*x^3-2*x+3*x*y^2)
+ C8*(3*y^3-2*y+3*x^2*y)
+ C9*(6*(x^2+y^2)^2-6*(x^2-y^2)+1
+ …        …（５）
Ws45(x,y)= 0
+ C2*(-2*s)
+ C3*(-2*s)
+ C4*(-8 s x-8 s y)
+ C5*(-4 s x+4 s y)
+ C6*(-4 s x-4 s y)
+ C7*(4*s - 12*s^3 - 18*s*x^2 - 12*s*x*y - 6*s*y^2)
+ C8*(4*s - 12*s^3 - 6*s*x^2 - 12*s*x*y - 18*s*y^2)
+ C9*(24*s*x - 96*s^3*x - 48*s*x^3 + 24*s*y - 96*s^3*y - 48*s*x^2*y - 48*s*x*y^2 -48*s*y^3) 
+ …        …（６）
Ws135(x,y)= 0
+ C2*(-2*s)
+ C3*(2*s)
+ C4*(-8 s x+8 s y)
+ C5*(-4 s x-4 s y)
+ C6*(4 s x-4 s y)
+ C7*(4*s - 12*s^3 - 18*s*x^2 + 12*s*x*y - 6*s*y^2)
+ C8*(-4*s + 12*s^3 + 6*s*x^2 - 12*s*x*y + 18*s*y^2)
+ C9*(24*s*x - 96*s^3*x - 48*s*x^3 - 24*s*y + 96*s^3*y + 48*s*x^2*y - 48*s*x*y^2 +48*s*y^3, 4*s^3 - 6*s*x^2 - 12*s*x*y + 6*s*y^2) 
+ …        …（７）
ここでsはx方向及びy方向に等量なシア量を表している。上記の関係を利用し、計測の結果得られる45度シア波面と１３５度シア波面に対しWs45(x,y)とWs135(x,y)で定義される関数系をフィッティングする事で、Ｃ２、Ｃ３、…で表される計測波面のＺＥＲＮＩＫＥ係数は直接算出されうる。演算部は、実際のフィッティング計算においては、最小自乗法を用い、45度と１３５度のそれぞれのシア波面に対してフィッティング残渣が最小となる係数を算出する。以上手続きにより参照波面のＺＥＲＮＩＫＥ係数の算出が完了する。
【００２１】
演算部は次に、被検光束の波面のＺＥＲＮＩＫＥ係数の算出を行う。被検光束の波面の算出では位相回復の際に用いる式が式４から数式８に変更される点を除き、参照光束と同等の手続きとなる。
Φtest = atan( ΣI[i]cos(π/2i) / ΣI[i]sin(π/2 i) )       …（８）
式４と式７は被検光束と参照光束の位相シフト速度の差を利用してそれぞれの位相を独立に算出可能としている。本実施例では離散フーリエ変換に基づく式を用いているが、一般的なバケットアルゴリズムの様に外乱のフィルタリング効果をもたせたアルゴリズムを用いても良い。その場合には被検光束と参照光束の算出アルゴリズムで互いが影響しないようにする事が必要である。
【００２２】
本実施例では、第２の縞走査機構を反射面１０に入射された光束の光軸に対する反射面１０の傾きを変更する変更機構とした。しかし、第２の縞走査機構を最終面８ａに入射された光束の光軸に対する最終面８ａの傾きを変更する変更機構とすることができる。また、図１に示されるように最終面８ａが曲面（凸面）である場合、最終面８ａに入射された光束の光軸に垂直な方向に最終面８ａを駆動する駆動機構を第２の縞走査機構とすることができる。本実施例では被検光束と参照光束のそれぞれを走査しているが、片側を固定し、片側だけを走査するような構成にしてもかまわない。この場合には縞走査されない側の位相を回復する手法としては、縞走査されない干渉縞成分を抽出し静止干渉縞から位相を回復するＦＦＴ法等の手法を用いればよい。
【００２３】
制御装置１６の演算部は最後に、投影光学系９の収差情報を含む被検光束のＺＥＲＮＩＫＥ係数から投影光学系９以外の光路の収差情報を有する参照光束のＺＥＲＮＩＫＥ係数を減算することで投影光学系９の収差としてＺＥＲＮＩＫＥ係数を算出する。以上で投影光学系９の波面収差の計測が完了する。反射面１０の面形状誤差やTSレンズ８の最終面８ａの面形状誤差に代表される被検光路と参照光路の光路長差以外で発生する投影光学系９の収差以外の誤差成分については必用に応じて別途補正を実施することも可能である。
【００２４】
本実施例では参照波面と被検波面をなるべく共通光路とするために上記の様な構成としたが、例えばミラー７をハーフミラーにして透過する光束を参照波面として被検光学系とは独立に２次元回折格子１１やＣＣＤカメラ１５を配置してもかまわない。
【００２５】
以上述べたように実施例１に依れば、投影光学系９に入射せずに参照面で反射された光束の波面収差と投影光学系９を透過した光束の波面収差とを同時に計測する事が可能となる。そのため、被検光学系である投影光学系９への照明光の収差変動に依らず安定して高精度に投影光学系９の波面収差が計測されうる。
【００２６】
［実施例２］
図９を用いて実施例２について説明する。実施例２では、波面収差の計測装置は露光装置に搭載されている。露光光の光源１０１から出射され光束は、インコヒーレント化ユニット１０２で空間コヒーレンスが低下された後、照明光学系１０３に入射する。照明光学系１０３は、投影光学系９の物体面に配置されたレチクルを照明するためのユニットであるが、投影光学系９の波面収差を計測する場合には使用されない。照明光学系１０３では照明機能に加えて光束伝播用のファイバ１０４に入射光束の一部を導光しており、波面収差を計測する場合にはファイバ１０４から出射された光束が計測光として使用される。ファイバ１０４から出射された光束は、マスク１０５により空間モードを整えられた後に、拡散しつつハーフミラー５を透過し、その後レンズ６に入射する。レンズ６より出射された光束は、平行光束にコリメートされ、平面参照面１０６に入射する。平面参照面１０６は以下で述べる反射参照面１０と共役な位置に配置されており、入射光の一部を反射し、反射された光束はハーフミラー５により反射されて２次元回折格子１１に入射する。以下、平面参照面１０６で反射された光束を参照光束と称す。
【００２７】
一方、平面参照面１０６を透過した光束は、図示されないステージ上に配置されたミラー７によりステージに沿って引き廻された後、コリメータレンズ１０７に入射する。コリメータレンズ１０７は、入射された光束を所望のＮＡに変換し投影光学系９に出射する。コリメータレンズ１０７は、配置された環境の変動範囲においてその透過波面が十分に安定になるように設計され、実質的に一定の収差と判断できるものとする。投影光学系９に入射した光束は、投影光学系９の像面上で一度集光された後、焦点位置と曲率中心が一致するように配置された反射面１０によって反射され、再び投影光学系９を透過し、往路と同一光路を通ってハーフミラー５に到達する。ハーフミラー５で反射された光束は２次元回折格子１１に入射する。以下、投影光学系９を透過し反射面１０で反射される光束を被検光束と称す。
【００２８】
被検光束と参照光束とは、２次元回折格子１１で回折され、次数選択窓１３でその回折光の次数を選択された後、瞳結像レンズ１４で反射参照面１０と共役に配置されたＣＣＤカメラ１５に結像される。２次元回折格子１１はＣＣＤカメラ１５と非共役な位置に配置されるため、ＣＣＤカメラ１５上では２次元のラテラルシアリング干渉縞が観察される。２次元回折格子１１のアクチュエータ１２と、光軸の垂直方向の反射面１０の位置とを同期制御して得られる干渉縞データに図７で示した計算フローを適用して、２次元のラテラルシアリング干渉縞から被検光束と参照光束との波面収差が算出される。なお、本実施例の場合には、反射面１０の位置を制御する代わりに、平面参照面１０６の傾きを制御しても同様の測定が可能である。最後に、制御装置１６の演算部は、被検光束の波面収差の算出結果から参照光束の波面収差を減算することで被検光学系である投影光学系９の波面収差を算出する。ここで、コリメータレンズ１０７の波面収差や反射参照面１０に代表される所謂システムエラー成分に関してはあらかじめ測定しておき、必要に応じて計測結果から補正する。
【００２９】
本実施例で計測光束の伝播に用いたファイバとして、露光光の光源１０１で用いられる深紫外波長においては、一般にマルチモードファイバが使用される。マルチモードファイバが使用される場合にはファイバへの応力変化などでその波面収差が容易に変化することが問題となる。本実施例では参照光束の波面収差の計測を被検光束の波面収差の計測と同時に実施しているため、ファイバ１０４の波面収差の変化によらず安定して投影光学系９の波面収差を計測することが可能である。
【００３０】
［デバイス製造方法］
次に、半導体集積回路素子、液晶表示素子等のデバイス製造方法を例示的に説明する。デバイスは、実施例２の露光装置を用いて基板を露光する露光工程と、露光工程で露光された基板を現像する現像工程と、現像工程で現像された基板を加工する他の周知の工程とを経ることによって製造される。他の周知の工程は、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング工程などである。露光工程で使用される露光装置は、搭載された計測装置を用いて投影光学系の波面収差が調整されているので、基板を高精度で露光することができる。
【図１】
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【図２】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図９】
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【図３】
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【図４】
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【図８】
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