(57)【要約】【課題】  面光源を用いて被検光学系の透過波面を高精度に計測することのできる干渉計。【解決手段】  被検光学系の物体面に配置されて空間的にインコヒーレントな面光源と、物体面に配置されて第１ピッチのパターンを有する第１回折格子と、被検光学系の像面に配置されて第２ピッチのパターンを有する第２回折格子と、第１回折格子と被検光学系との間の光路中または被検光学系と第２回折格子との間の光路中に配置されて第３ピッチのパターンを有する第３回折格子とを備えている。第１乃至第３ピッチの大きさ、第１回折格子と第２回折格子とのピッチ方向に沿った相対的な配置、および被検光学系の光軸に沿った第３回折格子の位置は、第３回折格子を経て発生した０次光が第２回折格子を通過することなく、第３回折格子を経て発生した±１次回折光が第２回折格子を通過するように設定されている。【選択図】  図３
2014086684.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検光学系の透過波面を計測する干渉計において、
前記被検光学系の物体面に配置されて空間的にインコヒーレントな面光源と、
前記物体面に配置されて、第１ピッチにしたがって形成されたパターンを有する第１回折格子と、
前記被検光学系の像面に配置されて、第２ピッチにしたがって形成されたパターンを有する第２回折格子と、
前記第１回折格子と前記被検光学系との間の光路中または前記被検光学系と前記第２回折格子との間の光路中に配置されて、第３ピッチにしたがって形成されたパターンを有する第３回折格子とを備え、
前記第１乃至第３ピッチの大きさ、前記第１回折格子と前記第２回折格子とのピッチ方向に沿った相対的な配置、および前記被検光学系の光軸に沿った前記第３回折格子の位置は、前記第３回折格子を経て発生した０次光が前記第２回折格子を通過することなく、前記第３回折格子を経て発生した±１次回折光が前記第２回折格子を通過するように設定されていることを特徴とする干渉計。
【請求項２】
前記第３回折格子は、前記第１回折格子と前記被検光学系との間の光路中において、前記物体面から前記光軸に沿って距離Ｌ1だけ間隔を隔てて配置され、
前記第１ピッチをｐ1とし、前記第２ピッチをｐ2とし、前記第３ピッチをｐ3とし、前記面光源から供給される光の波長をλとし、前記被検光学系の倍率をＡとするとき、
ｐ2＝ｐ1／Ａ
ｐ3＝（λ×Ｌ1）／（２×ｐ1）
の条件を満足し、
前記第１回折格子と前記第２回折格子とは、半ピッチだけ相対的に位置ずれしていることを特徴とする請求項１に記載の干渉計。
【請求項３】
前記第３回折格子を経て発生した±１次回折光が前記第２回折格子を通過して形成する干渉縞を観測する観測面は、前記被検光学系を介して前記第３回折格子と光学的に共役な位置にあることを特徴とする請求項１または２に記載の干渉計。
【請求項４】
前記第３回折格子は、前記被検光学系と前記第２回折格子との間の光路中において、前記像面から前記光軸に沿って距離Ｌ2だけ間隔を隔てて配置され、
前記第１ピッチをｐ1とし、前記第２ピッチをｐ2とし、前記第３ピッチをｐ3とし、前記面光源から供給される光の波長をλとし、前記被検光学系の倍率をＡとするとき、
ｐ2＝ｐ1／Ａ
ｐ3＝（λ×Ｌ2）／（２×ｐ2）
の条件を満足し、
前記第１回折格子と前記第２回折格子とは、半ピッチだけ相対的に位置ずれしていることを特徴とする請求項１に記載の干渉計。
【請求項５】
被検光学系の透過波面を計測する干渉計において、
前記被検光学系の物体面に配置されて空間的にインコヒーレントな面光源と、
前記物体面に配置されて、第１ピッチにしたがって形成されたパターンを有する第１回折格子と、
前記被検光学系の像面に配置されて、第２ピッチにしたがって形成されたパターンを有する第２回折格子と、
前記第１回折格子と前記被検光学系との間の光路中または前記被検光学系と前記第２回折格子との間の光路中に配置されて、第３ピッチにしたがって形成されたパターンを有する第３回折格子とを備え、
前記第１乃至第３ピッチの大きさ、前記第２回折格子と前記第３回折格子とのピッチ方向に沿った相対的な配置、および前記被検光学系の光軸に沿った前記第３回折格子の位置は、前記第３回折格子を経て発生した±１次回折光の一方が前記第２回折格子を通過することなく、前記第３回折格子を経て発生した±１次回折光の他方および０次光が前記第２回折格子を通過するように設定されていることを特徴とする干渉計。
【請求項６】
前記第３回折格子は、前記第１回折格子と前記被検光学系との間の光路中において、前記物体面から前記光軸に沿って距離Ｌ3だけ間隔を隔てて配置され、
前記第１ピッチをｐ1とし、前記第２ピッチをｐ2とし、前記第３ピッチをｐ3とし、前記面光源から供給される光の波長をλとし、前記被検光学系の倍率をＡとするとき、
ｐ2＝ｐ3／Ａ
ｐ3＝（λ×Ｌ3）／ｐ1
の条件を満足し、
前記第２回折格子と前記第３回折格子とは、半ピッチだけ相対的に位置ずれしていることを特徴とする請求項５に記載の干渉計。
【請求項７】
前記第３回折格子を経て発生した±１次回折光の他方および０次光が前記第２回折格子を通過して形成する干渉縞を観測する観測面は、前記被検光学系を介して前記第３回折格子と光学的に共役な位置にあることを特徴とする請求項５または６に記載の干渉計。
【請求項８】
前記第３回折格子は、前記被検光学系と前記第２回折格子との間の光路中において、前記像面から前記光軸に沿って距離Ｌ4だけ間隔を隔てて配置され、
前記第１ピッチをｐ1とし、前記第２ピッチをｐ2とし、前記第３ピッチをｐ3とし、前記面光源から供給される光の波長をλとし、前記被検光学系の倍率をＡとするとき、
ｐ2＝ｐ3／Ａ
ｐ3＝（λ×Ｌ4）／ｐ1
の条件を満足し、
前記第２回折格子と前記第３回折格子とは、半ピッチだけ相対的に位置ずれしていることを特徴とする請求項５に記載の干渉計。
【請求項９】
前記第３回折格子は、ピッチ方向に移動可能に構成されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の干渉計。
【請求項１０】
被検光学系の波面収差を計測する波面収差計測装置において、
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の干渉計と、
前記干渉計の前記第２回折格子を経た光に基づいて、前記被検光学系の波面収差を計測する計測部とを備えていることを特徴とする波面収差計測装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の波面収差計測装置を備え、
前記被検光学系の物体面に設置された所定のパターンを、前記被検光学系の像面に設置された基板に露光することを特徴とする露光装置。
【請求項１２】
請求項１０に記載の波面収差計測装置により得られた波面収差情報を用いて前記被検光学系を調整し、
前記被検光学系の物体面に設置された所定のパターンを、前記被検光学系の像面に設置された基板に露光することを特徴とする露光方法。
【請求項１３】
請求項１１に記載の露光装置または請求項１２に記載の露光方法を用いて、前記所定のパターンを前記基板に露光することと、
前記所定のパターンが転写された前記基板を現像し、前記所定のパターンに対応する形状のマスク層を前記基板の表面に形成することと、
前記マスク層を介して前記基板の表面を加工することと、を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、干渉計、波面収差計測装置、露光装置、露光方法、およびデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子等を製造するためのフォトリソグラフィ工程において、マスク（またはレチクル）のパターンを、投影光学系を介して感光性基板（フォトレジストが塗布されたウェハ、ガラスプレート等）上に投影露光する露光装置が使用される。露光装置では、半導体素子等の集積度が向上するにつれて、投影光学系に要求される解像力（解像度）が益々高まっている。
【０００３】
すなわち、パターンの微細化に伴って、投影光学系の収差を高精度に計測し、残存収差ができるだけ小さくなるように投影光学系を調整することが求められる。従来、被検光学系としての投影光学系の波面収差を計測する装置として、例えば回折格子を用いるシェアリング干渉計を備えた波面収差計測装置が知られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、従来の回折格子を用いるシェアリング干渉計では、点光源を用いているため、出力の大きい点光源が必要になるという不都合があった。
【０００５】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、面光源を用いて被検光学系の透過波面を高精度に計測することのできる干渉計を提供することを目的とする。また、本発明は、被検光学系の透過波面を高精度に計測する干渉計を用いて、被検光学系の波面収差を高精度に計測することのできる波面収差計測装置を提供することを目的とする。また、本発明は、被検光学系の波面収差を高精度に計測する波面収差計測装置を用いて波面収差の調整された投影光学系を介して、パターンを感光性基板に正確に転写することのできる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】
前記課題を解決するために、第１形態では、被検光学系の透過波面を計測する干渉計において、
前記被検光学系の物体面に配置されて空間的にインコヒーレントな面光源と、
前記物体面に配置されて、第１ピッチにしたがって形成されたパターンを有する第１回折格子と、
前記被検光学系の像面に配置されて、第２ピッチにしたがって形成されたパターンを有する第２回折格子と、
前記第１回折格子と前記被検光学系との間の光路中または前記被検光学系と前記第２回折格子との間の光路中に配置されて、第３ピッチにしたがって形成されたパターンを有する第３回折格子とを備え、
前記第１乃至第３ピッチの大きさ、前記第１回折格子と前記第２回折格子とのピッチ方向に沿った相対的な配置、および前記被検光学系の光軸に沿った前記第３回折格子の位置は、前記第３回折格子を経て発生した０次光が前記第２回折格子を通過することなく、前記第３回折格子を経て発生した±１次回折光が前記第２回折格子を通過するように設定されていることを特徴とする干渉計を提供する。
【０００７】
第２形態では、被検光学系の透過波面を計測する干渉計において、
前記被検光学系の物体面に配置されて空間的にインコヒーレントな面光源と、
前記物体面に配置されて、第１ピッチにしたがって形成されたパターンを有する第１回折格子と、
前記被検光学系の像面に配置されて、第２ピッチにしたがって形成されたパターンを有する第２回折格子と、
前記第１回折格子と前記被検光学系との間の光路中または前記被検光学系と前記第２回折格子との間の光路中に配置されて、第３ピッチにしたがって形成されたパターンを有する第３回折格子とを備え、
前記第１乃至第３ピッチの大きさ、前記第２回折格子と前記第３回折格子とのピッチ方向に沿った相対的な配置、および前記被検光学系の光軸に沿った前記第３回折格子の位置は、前記第３回折格子を経て発生した±１次回折光の一方が前記第２回折格子を通過することなく、前記第３回折格子を経て発生した±１次回折光の他方および０次光が前記第２回折格子を通過するように設定されていることを特徴とする干渉計を提供する。
【０００８】
第３形態では、被検光学系の波面収差を計測する波面収差計測装置において、
第１形態または第２形態の干渉計と、
前記干渉計の前記第２回折格子を経た光に基づいて、前記被検光学系の波面収差を計測する計測部とを備えていることを特徴とする波面収差計測装置を提供する。
【０００９】
第４形態では、第３形態の波面収差計測装置を備え、
前記被検光学系の物体面に設置された所定のパターンを、前記被検光学系の像面に設置された基板に露光することを特徴とする露光装置を提供する。
【００１０】
第５形態では、第３形態の波面収差計測装置により得られた波面収差情報を用いて前記被検光学系を調整し、
前記被検光学系の物体面に設置された所定のパターンを、前記被検光学系の像面に設置された基板に露光することを特徴とする露光方法を提供する。
【００１１】
第６形態では、第４形態の露光装置または第５形態の露光方法を用いて、前記所定のパターンを前記基板に露光することと、
前記所定のパターンが転写された前記基板を現像し、前記所定のパターンに対応する形状のマスク層を前記基板の表面に形成することと、
前記マスク層を介して前記基板の表面を加工することと、を含むことを特徴とするデバイス製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の干渉計では、面光源を用いて被検光学系の透過波面を高精度に計測することができる。本発明の波面収差計測装置では、被検光学系の透過波面を高精度に計測する干渉計を用いて、被検光学系の波面収差を高精度に計測することができる。本発明の露光装置は、被検光学系の波面収差を高精度に計測する波面収差計測装置を用いて波面収差の調整された投影光学系を介して、パターンを感光性基板に正確に転写することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態にかかる波面収差計測装置を備えた露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】実施形態の波面収差計測装置の構成を概略的に示す図である。
【図３】実施形態における計測原理を説明する図である。
【図４】第１変形例にかかる波面収差計測装置の要部構成を概略的に示す図である。
【図５】第２変形例にかかる波面収差計測装置の要部構成を概略的に示す図である。
【図６】第３変形例にかかる波面収差計測装置の要部構成を概略的に示す図である。
【図７】半導体デバイスの製造工程を示すフローチャートである。
【図８】液晶表示素子等の液晶デバイスの製造工程を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、実施形態を、添付図面に基づいて説明する。図１は、実施形態にかかる波面収差計測装置を備えた露光装置の構成を概略的に示す図である。図１では、Ｘ軸およびＹ軸が感光性基板としてのウェハＷの転写面（露光面）に対して平行な方向に設定され、Ｚ軸がウェハＷに対して直交する方向に設定されている。さらに具体的には、ＸＹ平面が水平面に平行に設定され、＋Ｚ軸が鉛直方向に沿って上向きに設定されている。
【００１５】
図１を参照すると、本実施形態の露光装置には、光源ＬＳから露光光（照明光）ＥＬが供給される。光源ＬＳとして、例えば１９３ｎｍの波長の光を供給するＡｒＦエキシマレーザ光源を用いることができる。本実施形態の露光装置は、オプティカル・インテグレータ（ホモジナイザー）、視野絞り、コンデンサレンズ等から構成される照明光学系ＩＬを備えている。光源ＬＳから射出された露光光ＥＬは、照明光学系ＩＬを通過し、マスク（レチクル）Ｍを照明する。
【００１６】
マスクＭには転写すべきパターンが形成されており、Ｘ方向に沿って長辺を有し且つＹ方向に沿って短辺を有する矩形形状のパターン領域が照明される。マスクＭを通過した光は、投影光学系ＰＬを介して、フォトレジストが塗布されたウェハ（感光性基板）Ｗ上の露光領域（ショット領域）に所定の投影倍率でマスクパターンを形成する。すなわち、マスクＭ上での矩形形状の照明領域に光学的に対応するように、ウェハＷ上ではＸ方向に沿って長辺を有し且つＹ方向に沿って短辺を有する矩形形状の露光領域（または静止露光領域）にパターン像が形成される。
【００１７】
マスクＭは、マスクステージＭＳ上においてＸＹ平面に平行に保持されている。マスクステージＭＳには、マスクＭをＸ方向、Ｙ方向および回転方向に移動させる機構が組み込まれている。マスクステージＭＳは、マスクレーザ干渉計（不図示）によってＸ方向、Ｙ方向および回転方向の位置がリアルタイムに計測され、且つ制御される。ウェハＷは、ウェハホルダ（不図示）を介してウェハステージＷＳ上においてＸＹ平面に平行に固定されている。
【００１８】
具体的に、ウェハステージＷＳは、ウェハＷをＺ方向に移動させるＺステージ（不図示）と、Ｚステージを保持してＸＹ平面に沿って移動するＸＹステージ（不図示）とを有する。Ｚステージは、ウェハＷのフォーカス位置（Ｚ方向の位置）および傾斜角を制御する。Ｚステージは、ウェハレーザ干渉計（不図示）によってＸ方向、Ｙ方向および回転方向の位置がリアルタイムに計測され、且つ制御される。ＸＹステージは、ウェハＷのＸ方向、Ｙ方向および回転方向を制御する。
【００１９】
本実施形態の露光装置に設けられた主制御系ＣＲは、マスクレーザ干渉計により計測された計測値に基づいてマスクＭのＸ方向、Ｙ方向および回転方向の位置の調整を行う。即ち、主制御系ＣＲは、マスクステージＭＳに組み込まれている機構に制御信号を送信し、マスクステージＭＳを移動させることによりマスクＭの位置調整を行う。また、主制御系ＣＲは、オートフォーカス方式およびオートレベリング方式によりウェハＷ上の表面を投影光学系ＰＬの像面に合わせ込むため、ウェハＷのフォーカス位置（Ｚ方向の位置）および傾斜角の調整を行う。
【００２０】
即ち、主制御系ＣＲは、駆動系ＤＲに制御信号を送信し、駆動系ＤＲによりＺステージを駆動することによりウェハＷのフォーカス位置および傾斜角の調整を行う。更に、主制御系ＣＲは、ウェハレーザ干渉計により計測された計測値に基づいてウェハＷのＸ方向、Ｙ方向および回転方向の位置の調整を行う。即ち、主制御系ＣＲは、駆動系ＤＲに制御信号を送信し、駆動系ＤＲによりＸＹステージを駆動することによりウェハＷのＸ方向、Ｙ方向および回転方向の位置調整を行う。
【００２１】
露光時には、マスクＭのパターン像が、ウェハＷ上の所定のショット領域内に一括的に投影露光される。その後、主制御系ＣＲは、駆動系ＤＲに制御信号を送信し、駆動系ＤＲによりウェハステージＷＳのＸＹステージをＸＹ平面に沿って駆動することによりウェハＷ上の別のショット領域を露光位置にステップ移動させる。このように、ステップ・アンド・リピート方式により、マスクＭのパターン像をウェハＷ上に一括露光する動作を繰り返す。
【００２２】
あるいは、主制御系ＣＲは、マスクステージＭＳに組み込まれている機構に制御信号を送信すると共に、駆動系ＤＲに制御信号を送信し、投影光学系ＰＬの投影倍率に応じた速度比でマスクステージＭＳおよびウェハステージＷＳのＸＹステージを駆動しつつ、マスクＭのパターン像をウェハＷ上の所定のショット領域内に走査露光する。その後、主制御系ＣＲは、駆動系ＤＲに制御信号を送信し、駆動系ＤＲによりウェハステージＷＳのＸＹステージをＸＹ平面に沿って駆動することによりウェハＷ上の別のショット領域を露光位置にステップ移動させる。
【００２３】
このように、ステップ・アンド・スキャン方式によりマスクＭのパターン像をウェハＷ上に走査露光する動作を繰り返す。すなわち、駆動系ＤＲおよびウェハレーザ干渉計などを用いてマスクＭおよびウェハＷの位置制御を行いながら、矩形状の静止露光領域および照明領域の短辺方向すなわちＹ方向に沿ってマスクステージＭＳとウェハステージＷＳとを、ひいてはマスクＭとウェハＷとを同期的に移動（走査）させることにより、ウェハＷ上には静止露光領域の長辺に等しい幅を有し且つウェハＷの走査量（移動量）に応じた長さを有する領域に対してマスクパターンが走査露光される。
【００２４】
本実施形態の露光装置は、投影光学系ＰＬの波面収差を計測するための波面収差計測装置１を備えている。波面収差計測装置１の本体１Ａは、例えばウェハステージＷＳに装着されている。波面収差計測装置１は、図２に示すように、被検光学系である投影光学系ＰＬの波面収差の計測に際してマスクステージＭＳ上に配置される第１回折格子１１を備えている。第１回折格子１１は、パターン周期（ピッチ）がｐ1の回折パターンを有する。
【００２５】
一例として、第１回折格子１１の回折パターンは、ピッチ方向に沿って交互に配置された複数の帯状の光透過部と遮光部とを有する。ピッチ方向に沿った光透過部の幅と遮光部とは互いに等しく、それぞれｐ1／２である。第１回折格子１１は、露光用のマスクＭと同様に、投影光学系ＰＬの物体面に配置される。
【００２６】
また、波面収差計測装置１は、投影光学系ＰＬの波面収差の計測に際して投影光学系ＰＬの像面に配置される第２回折格子１２を備えている。第２回折格子１２は、ピッチがｐ2の回折パターンを有する。第２回折格子１２は、第１回折格子１１と同様に、ピッチ方向に沿って交互に配置された複数の帯状の光透過部と遮光部とを有し、ピッチ方向に沿った光透過部の幅と遮光部とは互いに等しい。
【００２７】
また、波面収差計測装置１は、投影光学系ＰＬの波面収差の計測に際して第１回折格子１１と投影光学系ＰＬとの間の光路中の所定位置に配置される第３回折格子１３を備えている。第３回折格子１３は、ピッチがｐ3の回折パターンを有する。第３回折格子１３は、第１回折格子１１および第２回折格子１２と同様に、ピッチ方向に沿って交互に配置された複数の帯状の光透過部と遮光部とを有し、ピッチ方向に沿った光透過部の幅と遮光部とは互いに等しい。
【００２８】
各回折格子１１〜１３は、例えば石英または蛍石により形成された光透過性の基板に、クロムのような遮光性材料からなる帯状の遮光部を設けることにより形成されている。また、各回折格子１１〜１３は、ピッチ方向が互いに一致するように配置される。以下、各回折格子１１〜１３は、ピッチ方向とＸ方向とが一致するように配置されるものとする。
【００２９】
さらに、波面収差計測装置１は、第２回折格子１２を経た光を検出する光検出器（光電変換器）１４と、光検出器１４の出力信号が供給される計測部１５とを備えている。光検出器１４は、例えばＣＣＤ型またはＣＭＯＳ型の二次元撮像素子を有し、第２回折格子１２を経て形成された干渉縞を検出する。
【００３０】
光検出器１４の受光面１４ａ（すなわち第２回折格子１２を通過して形成する干渉縞を観測する観測面）は、投影光学系ＰＬを介して第３回折格子１３と光学的に共役な位置にある。計測部１５は、光検出部１４が検出した干渉光（干渉縞）に基づいて、投影光学系ＰＬの波面収差を計測する。計測部１５の出力、すなわち波面収差計測装置１の計測結果は、主制御系ＣＲへ供給される。
【００３１】
主制御系ＣＲは、投影光学系ＰＬの波面収差の計測に際して、ウェハステージＷＳを駆動し、波面収差計測装置１の本体１Ａを投影光学系ＰＬに対して位置決めする。具体的には、主制御系ＣＲは、投影光学系ＰＬの直下の所要位置に第２回折格子１２が位置するように、波面収差計測装置１の本体１Ａを位置決めする。
【００３２】
また、主制御系ＣＲは、マスクステージＭＳ上の露光用のマスクＭを第１回折格子１１と交換し、照明光学系ＩＬが投影光学系ＰＬの物体面上に形成する照明領域に対して第１回折格子１１を位置決めする。また、主制御系ＣＲは、第１回折格子１１と投影光学系ＰＬとの間の光路中の所定位置、すなわち光検出器１４の受光面１４ａと光学的に共役な位置に第３回折格子１３を配置する。
【００３３】
図３は、実施形態における計測原理を説明する図である。図３において、参照符号１０は、照明光学系ＩＬを介して投影光学系ＰＬの物体面に形成される照明領域すなわち面光源を示している。面光源１０は、投影光学系ＰＬの物体面に配置されて空間的にほぼインコヒーレントな面光源である。各回折格子１１〜１３は、上述したように、ピッチ方向とＸ方向とが一致するように配置されている。
【００３４】
第３回折格子１３は、第１回折格子１１と投影光学系ＰＬとの間の光路中において、投影光学系ＰＬの物体面から（ひいては面光源１０および第１回折格子１１から）光軸ＡＸに沿って距離Ｌ1だけ間隔を隔てて配置されている。そして、面光源１０から供給される光（露光光）の波長をλとし、投影光学系ＰＬの倍率をＡとするとき、次の条件式（１）および（２）を満足している。
ｐ2＝ｐ1／Ａ      （１）
ｐ3＝（λ×Ｌ1）／（２×ｐ1）      （２）
【００３５】
波面収差の計測に際して、第１回折格子１１と第２回折格子１２とは、Ｘ方向に沿って半ピッチだけ相対的に位置ずれするように配置される。この場合、条件式（１）を満足しているので、第１回折格子１１における光透過部は、第２回折格子１２における遮光部と光学的に重なり合う。
【００３６】
また、第３回折格子１３のピッチｐ3が条件式（２）を満たしているので、第３回折格子１３で回折された光の虚像の位置は、第１回折格子１１の遮光部の位置に対応する。その結果、第３回折格子１３を経て発生した０次光（０次回折光）が第２回折格子１２を通過することなく、第３回折格子１３を経て発生した±１次回折光が第２回折格子１２を通過して干渉する。
【００３７】
換言すれば、本実施形態において、第１回折格子１１のピッチｐ1の大きさ、第２回折格子１２のピッチｐ2の大きさ、第３回折格子１３のピッチｐ3の大きさ、第１回折格子１１と第２回折格子１２とのピッチ方向に沿った相対的な配置、および投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに沿った第３回折格子１３の位置は、第３回折格子１３を経て発生した０次光が第２回折格子１２を通過することなく、第３回折格子１３を経て発生した±１次回折光が第２回折格子１２を通過するように設定されている。
【００３８】
こうして、第３回折格子１３を経て発生した＋１次回折光と第３回折格子１３を経て発生した−１次回折光とは、互いに異なる光路に沿って投影光学系ＰＬを透過し、第２回折格子１２を経て光検出器１４の受光面１４ａ上に干渉縞を形成する。一方、第３回折格子１３を経て発生した０次光、すなわち波面収差の計測に関するノイズ光（有害光）は、第２回折格子１２を通過することなく、ひいては光検出器１４の受光面１４ａに達することがない。
【００３９】
第３回折格子１３を経て発生した±１次回折光は、光検出部１４の受光面１４ａにシェアリング干渉の干渉縞（フーリエ像）を形成する。受光面１４ａに形成された干渉縞の強度分布の情報は、計測部１５に供給される。計測部１５は、その強度分布をフーリエ変換することにより、シェアリング波面の位相分布（フーリエ像の縞の歪み）を求め、その位相分布から投影光学系ＰＬの波面収差を求める。
【００４０】
こうして、面光源１０、および３つの回折格子１１〜１３を有する本実施形態の干渉計（１０〜１３）では、ノイズ光による干渉縞への影響を小さく抑え、面光源１０を用いて被検光学系である投影光学系ＰＬの透過波面を高精度に計測することができる。特に、第３回折格子１３と光検出器１４の受光面１４ａとが光学的に共役に配置されているので、理想的な球面波が第３回折格子１３へ入射しなくても、第３回折格子１３で回折された光が受光面１４ａ上で重なり、第３回折格子１３への入射光の収差が計測精度に及ぼす影響を小さく抑えることができる。
【００４１】
また、第３回折格子１３をピッチ方向であるＸ方向にシフトさせつつ計測を行うと、第３回折格子１３を経て発生した＋１次回折光の位相変化と−１次回折光の位相変化とが逆であるため、干渉縞の位相の変調により高精度な計測を行うことができる。本実施形態の波面収差計測装置１（１０〜１５）では、投影光学系ＰＬの透過波面を高精度に計測する干渉計（１０〜１３）を用いて、被検光学系の波面収差を高精度に計測することができる。
【００４２】
本実施形態の露光装置では、波面収差計測装置１を用いて投影光学系ＰＬの波面収差を随時高精度に計測し、必要に応じて投影光学系ＰＬを光学調整して波面収差を許容範囲内に抑えることができる。その結果、波面収差の調整された投影光学系ＰＬを介して、マスクＭのパターンをウェハＷに正確に転写することができる。
【００４３】
なお、上述の実施形態では、第１回折格子１１と投影光学系ＰＬとの間の光路中において、投影光学系ＰＬの物体面から光軸ＡＸに沿って距離Ｌ1だけ間隔を隔てた位置に第３回折格子１３を配置している。しかしながら、これに限定されることなく、例えば図４に示すように、投影光学系ＰＬと第２回折格子１２との間の光路中において、投影光学系ＰＬの像面から（ひいては第２回折格子１２から）から光軸ＡＸに沿って距離Ｌ2だけ間隔を隔てた位置に第３回折格子１３を配置する変形例も可能である。
【００４４】
図４の変形例においても上述の実施形態と同様に、波面収差の計測に際して、第１回折格子１１と第２回折格子１２とは、Ｘ方向に沿って半ピッチだけ相対的に位置ずれするように配置される。ただし、図４の変形例では、次の条件式（１）および（３）を満足している。
ｐ2＝ｐ1／Ａ      （１）
ｐ3＝（λ×Ｌ2）／（２×ｐ2）      （３）
【００４５】
その結果、図４の変形例においても上述の実施形態と同様に、第３回折格子１３を経て発生した＋１次回折光と−１次回折光とは、第２回折格子１２を経て光検出器１４の受光面１４ａ上に干渉縞を形成する。一方、第３回折格子１３を経て発生した０次光、すなわち波面収差の計測に関するノイズ光（有害光）は、第２回折格子１２を通過することなく、ひいては光検出器１４の受光面１４ａに達することがない。
【００４６】
また、上述の実施形態および図４の変形例では、第３回折格子１３を経て発生した０次光が第２回折格子１２を通過することなく、第３回折格子１３を経て発生した±１次回折光が第２回折格子１２を通過するように設定されている。しかしながら、これに限定されることなく、例えば図５に示すように、第３回折格子１３を経て発生した±１次回折光の一方が第２回折格子１２を通過することなく、第３回折格子１３を経て発生した±１次回折光の他方および０次光が第２回折格子１２を通過するように設定する変形例も可能である。
【００４７】
図５の変形例において、第３回折格子１３は、第１回折格子１１と投影光学系ＰＬとの間の光路中において、投影光学系ＰＬの物体面から（ひいては面光源１０および第１回折格子１１から）光軸ＡＸに沿って距離Ｌ3だけ間隔を隔てて配置されている。そして、次の条件式（４）および（５）を満足している。
ｐ2＝ｐ3／Ａ      （４）
ｐ3＝（λ×Ｌ3）／ｐ1      （５）
【００４８】
図５の変形例では、波面収差の計測に際して、第２回折格子１２と第３回折格子１３とは、Ｘ方向に沿って半ピッチだけ相対的に位置ずれするように配置される。また、上述の実施形態と同様に、第３回折格子１３と光検出器１４の受光面１４ａとは光学的に共役に配置されている。
【００４９】
こうして、図５の変形例では、第３回折格子１３を経て発生した±１次回折光の一方と第３回折格子１３を経て発生した０次光とは、互いに異なる光路に沿って投影光学系ＰＬを透過し、第２回折格子１２を経て光検出器１４の受光面１４ａ上に干渉縞を形成する。第３回折格子１３を経て発生した±１次回折光の他方、すなわち波面収差の計測に関するノイズ光（有害光）は、第２回折格子１２を通過することなく、ひいては光検出器１４の受光面１４ａに達することがない。
【００５０】
なお、図５の変形例では、第１回折格子１１と投影光学系ＰＬとの間の光路中において、投影光学系ＰＬの物体面から光軸ＡＸに沿って距離Ｌ3だけ間隔を隔てた位置に第３回折格子１３を配置している。しかしながら、これに限定されることなく、例えば図６に示すように、投影光学系ＰＬと第２回折格子１２との間の光路中において、投影光学系ＰＬの像面から（ひいては第２回折格子１２から）から光軸ＡＸに沿って距離Ｌ4だけ間隔を隔てた位置に第３回折格子１３を配置する変形例も可能である。
【００５１】
図６の変形例においても図５の変形例と同様に、波面収差の計測に際して、第２回折格子１２と第３回折格子１３とは、Ｘ方向に沿って半ピッチだけ相対的に位置ずれするように配置される。そして、次の条件式（４）および（６）を満足している。
ｐ2＝ｐ3／Ａ      （４）
ｐ3＝（λ×Ｌ4）／ｐ1      （６）
【００５２】
その結果、図６の変形例においても図５の変形例と同様に、第３回折格子１３を経て発生した±１次回折光の一方と第３回折格子１３を経て発生した０次光とは、互いに異なる光路に沿って投影光学系ＰＬを透過し、第２回折格子１２を経て光検出器１４の受光面１４ａ上に干渉縞を形成する。第３回折格子１３を経て発生した±１次回折光の他方、すなわち波面収差の計測に関するノイズ光（有害光）は、第２回折格子１２を通過することなく、ひいては光検出器１４の受光面１４ａに達することがない。
【００５３】
上述の説明では、一方向に沿って単位パターンが繰り返される一次元構造を有する回折格子１１〜１３を用いている。しかしながら、これに限定されることなく、例えば互いに直交する二方向に沿って単位パターンが二次元的に繰り返される二次元構造を有する回折格子を用いることも可能である。二次元構造を有する回折格子を用いる構成では、干渉計をＺ軸廻りに９０度回転させる必要が無く迅速に波面収差の計測を行うことができる。
【００５４】
上述の実施形態では、波面収差計測装置１の本体１ＡがウェハステージＷＳに装着されている。しかしながら、これに限定されることなく、ウェハステージＷＳの外部に波面収差計測装置１の本体１Ａを設けても良い。また、波面収差計測装置１の本体１ＡをウェハステージＷＳとは異なる別のステージに設けても良い。
【００５５】
上述の実施形態では、露光装置に搭載された投影光学系の波面収差の計測に対して本発明を適用している。しかしながら、これに限定されることなく、例えば露光装置に搭載される前の単体の投影光学系、露光装置から取り外された単体の投影光学系、さらに露光装置に用途が限定されない一般の被検光学系（屈折光学系、反射屈折光学系、反射光学系）に対しても同様に本発明を適用することができる。
【００５６】
上述の実施形態では、マスクの代わりに、所定の電子データに基づいて所定パターンを形成する可変パターン形成装置を用いることができる。なお、可変パターン形成装置としては、たとえば所定の電子データに基づいて駆動される複数の反射素子を含む空間光変調素子を用いることができる。空間光変調素子を用いた露光装置は、たとえば米国特許公開第２００７／０２９６９３６号公報に開示されている。また、上述のような非発光型の反射型空間光変調器以外に、透過型空間光変調器を用いても良く、自発光型の画像表示素子を用いても良い。
【００５７】
上述の実施形態の露光装置は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行っても良い。
【００５８】
次に、上述の実施形態にかかる露光装置を用いたデバイス製造方法について説明する。図７は、半導体デバイスの製造工程を示すフローチャートである。図７に示すように、半導体デバイスの製造工程では、半導体デバイスの基板となるウェハＷに金属膜を蒸着し（ステップＳ４０）、この蒸着した金属膜上に感光性材料であるフォトレジストを塗布する（ステップＳ４２）。つづいて、上述の実施形態の投影露光装置を用い、マスク（レチクル）Ｍに形成されたパターンをウェハＷ上の各ショット領域に転写し（ステップＳ４４：露光工程）、この転写が終了したウェハＷの現像、つまりパターンが転写されたフォトレジストの現像を行う（ステップＳ４６：現像工程）。
【００５９】
その後、ステップＳ４６によってウェハＷの表面に生成されたレジストパターンをマスクとし、ウェハＷの表面に対してエッチング等の加工を行う（ステップＳ４８：加工工程）。ここで、レジストパターンとは、上述の実施形態の投影露光装置によって転写されたパターンに対応する形状の凹凸が生成されたフォトレジスト層であって、その凹部がフォトレジスト層を貫通しているものである。ステップＳ４８では、このレジストパターンを介してウェハＷの表面の加工を行う。ステップＳ４８で行われる加工には、例えばウェハＷの表面のエッチングまたは金属膜等の成膜の少なくとも一方が含まれる。なお、ステップＳ４４では、上述の実施形態の投影露光装置は、フォトレジストが塗布されたウェハＷを感光性基板としてパターンの転写を行う。
【００６０】
図８は、液晶表示素子等の液晶デバイスの製造工程を示すフローチャートである。図８に示すように、液晶デバイスの製造工程では、パターン形成工程（ステップＳ５０）、カラーフィルタ形成工程（ステップＳ５２）、セル組立工程（ステップＳ５４）およびモジュール組立工程（ステップＳ５６）を順次行う。ステップＳ５０のパターン形成工程では、プレートＰとしてフォトレジストが塗布されたガラス基板上に、上述の実施形態の投影露光装置を用いて回路パターンおよび電極パターン等の所定のパターンを形成する。このパターン形成工程には、上述の実施形態の投影露光装置を用いてフォトレジスト層にパターンを転写する露光工程と、パターンが転写されたプレートＰの現像、つまりガラス基板上のフォトレジスト層の現像を行い、パターンに対応する形状のフォトレジスト層を生成する現像工程と、この現像されたフォトレジスト層を介してガラス基板の表面を加工する加工工程とが含まれている。
【００６１】
ステップＳ５２のカラーフィルタ形成工程では、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）に対応する３つのドットの組をマトリックス状に多数配列するか、またはＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルタの組を水平走査方向に複数配列したカラーフィルタを形成する。ステップＳ５４のセル組立工程では、ステップＳ５０によって所定パターンが形成されたガラス基板と、ステップＳ５２によって形成されたカラーフィルタとを用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。具体的には、例えばガラス基板とカラーフィルタとの間に液晶を注入することで液晶パネルを形成する。ステップＳ５６のモジュール組立工程では、ステップＳ５４によって組み立てられた液晶パネルに対し、この液晶パネルの表示動作を行わせる電気回路およびバックライト等の各種部品を取り付ける。
【００６２】
また、本発明は、半導体デバイス製造用の露光装置への適用に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに形成される液晶表示素子、若しくはプラズマディスプレイ等のディスプレイ装置用の露光装置や、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシーン、薄膜磁気ヘッド、及びＤＮＡチップ等の各種デバイスを製造するための露光装置にも広く適用できる。更に、本発明は、各種デバイスのマスクパターンが形成されたマスク（フォトマスク、レチクル等）をフォトリソグラフィ工程を用いて製造する際の、露光工程（露光装置）にも適用することができる。
【００６３】
なお、上述の実施形態では、露光光としてＡｒＦエキシマレーザ光（波長：１９３ｎｍ）を用いているが、これに限定されることなく、他の適当なレーザ光源、たとえばＫｒＦエキシマレーザ光（波長：２４８ｎｍ）や波長１５７ｎｍのレーザ光を供給するＦ2レーザ光源などに対して本発明を適用することもできる。
【００６４】
また、上述の実施形態において、投影光学系と感光性基板との間の光路中を１．１よりも大きな屈折率を有する媒体（典型的には液体）で満たす手法、所謂液浸法を適用しても良い。この場合、投影光学系と感光性基板との間の光路中に液体を満たす手法としては、国際公開第ＷＯ９９／４９５０４号パンプレットに開示されているような局所的に液体を満たす手法や、特開平６−１２４８７３号公報に開示されているような露光対象の基板を保持したステージを液槽の中で移動させる手法や、特開平１０−３０３１１４号公報に開示されているようなステージ上に所定深さの液体槽を形成し、その中に基板を保持する手法などを採用することができる。ここでは、国際公開第ＷＯ９９／４９５０４号パンフレット、特開平６−１２４８７３号公報および特開平１０−３０３１１４号公報の教示を参照として援用する。
【符号の説明】
【００６５】
１  波面収差計測装置
１Ａ  波面収差計測装置の本体
１０  面光源
１１〜１３  回折格子
１４  光検出部
１５  計測部
ＬＳ  光源
ＩＬ  照明光学系
Ｍ  マスク
ＭＳ  マスクステージ
ＰＬ  投影光学系
Ｗ  ウェハ
ＷＳ  ウェハステージ
ＣＲ  主制御系
【図１】
2014086684.tif 000003
【図２】
2014086684.tif 000004
【図３】
2014086684.tif 000005
【図４】
2014086684.tif 000006
【図５】
2014086684.tif 000007
【図６】
2014086684.tif 000008
【図７】
2014086684.tif 000009
【図８】
2014086684.tif 000010