(57)【要約】【課題】シアリング干渉測定装置のシア方向のデータを高精度に取得する。【解決手段】被検光学系（０）を通過する測定光束の波面を、互いの関係が既知の２方向にシアすることの可能な波面分割手段（４１）と、前記波面分割手段によりシアされた波面同士が所定面上に成す干渉縞を検出する撮像素子（１５）とを備えたシアリング干渉測定装置の校正方法であって、前記シアリング干渉測定装置に任意の被検光学系又は基準光学系をセットした状態で、前記２方向の一方にシアされた波面同士が成す干渉縞のデータと、前記２方向の他方にシアされた波面同士が成す干渉縞のデータとをそれぞれ取得する校正用測定手順と、前記取得された２つの干渉縞のデータと前記関係とに基づき、前記撮像素子を基準とした前記波面分割手段のシア方向のデータを取得する演算手順とを含むことを特徴とする。【選択図】      図１
2006030057.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検光学系を通過する測定光束の波面を、互いの関係が既知の２方向にシアすることの可能な波面分割手段と、
前記波面分割手段によりシアされた波面同士が所定面上に成す干渉縞を検出する撮像素子と
を備えたシアリング干渉測定装置の校正方法であって、
前記シアリング干渉測定装置に任意の被検光学系又は基準光学系をセットした状態で、前記２方向の一方にシアされた波面同士が成す干渉縞のデータと、前記２方向の他方にシアされた波面同士が成す干渉縞のデータとをそれぞれ取得する校正用測定手順と、
前記取得された２つの干渉縞のデータと前記関係とに基づき、前記撮像素子を基準とした前記波面分割手段のシア方向のデータを取得する演算手順と
を含むことを特徴とするシアリング干渉測定装置の校正方法。
【請求項２】
請求項１に記載のシアリング干渉測定装置の校正方法において、
前記演算手順では、
前記被検光学系の波面収差が前記干渉縞の位相分布の一次成分に与える影響を除去する所定の演算式が用いられる
ことを特徴とするシアリング干渉測定装置の校正方法。
【請求項３】
請求項２に記載のシアリング干渉測定装置の校正方法において、
前記波面分割手段は、
互いに直交するＸ方向及びＹ方向に前記波面を等量ずつシアすることが可能であり、
前記所定の演算式は、
前記Ｘ方向にシアされた波面同士が成す前記干渉縞の位相分布の一次成分の方向ベクトルの前記Ｙ方向成分と、前記Ｙ方向にシアされた波面同士が成す前記干渉縞の位相分布の一次成分の方向ベクトルの前記Ｘ方向成分との差をとる演算式である
ことを特徴とするシアリング干渉測定装置の校正方法。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載のシアリング干渉測定装置の校正方法において、
前記波面分割手段は、
刻線方向の関係が既知の２つの回折格子を有し、前記測定光束に挿入される回折格子を、前記関係を維持したままそれら２つの回折格子の間で切り替えることが可能である
ことを特徴とするシアリング干渉測定装置の校正方法。
【請求項５】
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載のシアリング干渉測定装置の校正方法において、
前記波面分割手段は、
回折格子を有し、かつその回折格子の前記測定光束に対する光軸周りの配置方向を、既知の関係の２方向に切り替えることが可能である
ことを特徴とするシアリング干渉測定装置の校正方法。
【請求項６】
請求項１〜請求項５の何れか一項に記載のシアリング干渉測定装置の校正方法において、
前記被検光学系は、
ＥＵＶＬ用の投影光学系であり、
前記測定光束は、
波長５０ｎｍ以下のＥＵＶ光からなる
ことを特徴とするシアリング干渉測定装置の校正方法。
【請求項７】
請求項１〜請求項６の何れか一項に記載のシアリング干渉測定装置の校正方法によりシアリング干渉測定装置の前記シア方向のデータを取得する校正手順と、
前記シアリング干渉測定装置に被検光学系をセットして干渉縞のデータを取得する測定手順と、
前記測定データと前記シア方向のデータとに基づき被検光学系の透過波面を復元する測定手順と
を含むことを特徴とするシアリグ干渉測定方法。
【請求項８】
被検光学系を通過する測定光束の波面を、互いの関係が既知の２方向にシアすることの可能な波面分割手段と、
前記波面分割手段によりシアされた波面同士が所定面上に成す干渉縞を検出する撮像素子と、
前記シアリング干渉測定装置に任意の被検光学系又は基準光学系がセットされた状態で、前記２方向の一方にシアされた波面同士が成す干渉縞のデータと、前記２方向の他方にシアされた波面同士が成す干渉縞のデータとそれぞれ取得する制御手段と、
前記取得された２つの干渉縞のデータと前記関係とに基づき、前記撮像素子を基準とした前記波面分割手段のシア方向のデータを取得する演算手段と
を備えたことを特徴とするシアリング干渉測定装置。
【請求項９】
請求項８に記載のシアリング干渉測定装置において、
前記演算手段は、
前記被検光学系の波面収差が前記干渉縞の位相分布の一次成分に与える影響を除去する所定の演算式を用いる
ことを特徴とするシアリング干渉測定装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のシアリング干渉測定装置において、
前記波面分割手段は、
互いに直交するＸ方向及びＹ方向に前記波面を等量ずつシアすることが可能であり、
前記所定の演算式は、
前記Ｘ方向にシアされた波面同士が成す前記干渉縞の位相分布の一次成分の方向ベクトルの前記Ｙ方向成分と、前記Ｙ方向にシアされた波面同士が成す前記干渉縞の位相分布の一次成分の方向ベクトルの前記Ｘ方向成分との差をとる演算式である
ことを特徴とするシアリング干渉測定装置。
【請求項１１】
請求項８〜請求項１０の何れか一項に記載のシアリング干渉測定装置において、
前記波面分割手段は、
刻線方向の関係が既知の２つの回折格子を有し、前記測定光束に挿入される回折格子を、前記関係を維持したままそれら２つの回折格子の間で切り替えることが可能である
ことを特徴とするシアリング干渉測定装置。
【請求項１２】
請求項８〜請求項１０の何れか一項に記載のシアリング干渉測定装置において、
前記波面分割手段は、
回折格子を有し、かつその回折格子の前記測定光束に対する光軸周りの配置方向を、既知の関係の２方向に切り替えることが可能である
ことを特徴とするシアリング干渉測定装置。
【請求項１３】
請求項８〜請求項１２の何れか一項に記載のシアリング干渉測定装置において、
前記被検光学系は、
ＥＵＶＬ用の投影光学系であり、
前記測定光束は、
波長５０ｎｍ以下のＥＵＶ光からなる
ことを特徴とするシアリング干渉測定装置。
【請求項１４】
請求項７に記載のシアリング干渉測定方法により投影光学系の透過波面を測定し、
前記測定の結果に基づき前記投影光学系の調整を行う
ことを特徴とする投影光学系の製造方法。
【請求項１５】
請求項１４記載の投影光学系の製造方法により製造された
ことを特徴とする投影光学系。
【請求項１６】
請求項１４に記載の投影光学系の製造方法により投影光学系を製造する手順を含む
ことを特徴とする投影露光装置の製造方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の投影露光装置の製造方法により製造された
ことを特徴とする投影露光装置。
【請求項１８】
請求項８〜請求項１３の何れか一項に記載のシアリング干渉測定装置を備えた
ことを特徴とする投影露光装置。
【請求項１９】
請求項１７又は請求項１８に記載の投影露光装置によりマイクロデバイスを製造する
ことを特徴とするマイクロデバイスの製造方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載のマイクロデバイスの製造方法により製造された
ことを特徴とするマイクロデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＥＵＶＬ（極端紫外線露光技術，Extreme Ultra Violet Lithography）用の投影光学系の波面収差測定などに適用されるシアリング干渉測定装置の校正方法、シアリング干渉測定方法、シアリング干渉測定装置に関する。
また、本発明は、シアリング干渉測定方法が適用された投影光学系の製造方法、投影光学系、投影露光装置の製造方法、投影露光装置、マイクロデバイスの製造方法、及びマイクロデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＥＵＶＬ用の投影光学系の波面収差の測定には、その使用波長と同じ波長の光源（ＥＵＶ光（極端紫外線））が用いられるので、ミラーや回折格子などを組み合わせたシアリング干渉測定装置が有効と考えられる（特許文献１，特許文献２，特許文献３など）。
このシアリング干渉測定装置には、被検光学系を透過した測定光束の波面（透過波面）をシア（分割）する回折格子と、シアされた波面同士が成す干渉縞を検出する撮像素子とが備えられる。撮像素子が検出した干渉縞の輝度分布のデータはコンピュータにおいて解析され、被検光学系の透過波面が復元される。
【０００３】
その解析には、シアリング干渉測定装置の校正データが用いられる。回折格子による波面のシア量（撮像素子上の座標系で表されたシア量）、回折格子による波面のシア方向（撮像素子上の座標系で表されたシア方向）などのデータである。
従来、シア方向のデータは、以下の校正方法により取得されていた。
すなわち、シア前の測定光束中に指標を配置する。この状態で、回折格子がシアした一方の波面と他方の波面とが個別に形成する像の位置を撮像素子にてそれぞれ検出する。それらの像の位置ずれの方向をシア方向とみなす。
【特許文献１】特開２００３−８６５０１号公報
【特許文献２】特開２００３−２５４７２５号公報
【特許文献３】特開２００４−３７４２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、この方法では、撮像素子の解像度がそのままシア方向の検知精度に影響するのでシア方向のデータの取得精度が低く、ＥＵＶＬ用の投影光学系などの高精度な測定には不向きである。
そこで本発明は、シア方向のデータを高精度に取得することのできるシアリング干渉測定装置の校正方法を提供することを目的とする。
【０００５】
また、本発明は、被検光学系の透過波面を高精度に測定することのできるシアリング干渉測定方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、シア方向のデータを高精度に取得することのできるシアリング干渉測定装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、高性能な投影光学系を製造することのできる投影光学系の製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
また、本発明は、高性能な投影光学系を提供することを目的とする。
また、本発明は、高性能な投影露光装置を製造することのできる投影露光装置の製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、高性能な投影露光装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、高性能なマイクロデバイスを製造することのできるマイクロデバイスの製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
また、本発明は、高性能なマイクロデバイス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】
【０００８】
請求項１に記載のシアリング干渉測定装置の校正方法は、被検光学系を通過する測定光束の波面を、互いの関係が既知の２方向にシアすることの可能な波面分割手段と、前記波面分割手段によりシアされた波面同士が所定面上に成す干渉縞を検出する撮像素子とを備えたシアリング干渉測定装置の校正方法であって、前記シアリング干渉測定装置に任意の被検光学系又は基準光学系をセットした状態で、前記２方向の一方にシアされた波面同士が成す干渉縞のデータと、前記２方向の他方にシアされた波面同士が成す干渉縞のデータとをそれぞれ取得する校正用測定手順と、前記取得された２つの干渉縞のデータと前記関係とに基づき、前記撮像素子を基準とした前記波面分割手段のシア方向のデータを取得する演算手順とを含むことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載のシアリング干渉測定装置の校正方法は、請求項１に記載のシアリング干渉測定装置の校正方法において、前記演算手順では、前記被検光学系の波面収差が前記干渉縞の位相分布の一次成分に与える影響を除去する所定の演算式が用いられることを特徴とする。
請求項３に記載のシアリング干渉測定装置の校正方法は、請求項２に記載のシアリング干渉測定装置の校正方法において、前記波面分割手段は、互いに直交するＸ方向及びＹ方向に前記波面を等量ずつシアすることが可能であり、前記所定の演算式は、前記Ｘ方向にシアされた波面同士が成す前記干渉縞の位相分布の一次成分の方向ベクトルの前記Ｙ方向成分と、前記Ｙ方向にシアされた波面同士が成す前記干渉縞の位相分布の一次成分の方向ベクトルの前記Ｘ方向成分との差をとる演算式であることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載のシアリング干渉測定装置の校正方法は、請求項１〜請求項３の何れか一項に記載のシアリング干渉測定装置の校正方法において、前記波面分割手段は、刻線方向の関係が既知の２つの回折格子を有し、前記測定光束に挿入される回折格子を、前記関係を維持したままそれら２つの回折格子の間で切り替えることが可能であることを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載のシアリング干渉測定装置の校正方法は、請求項１〜請求項３の何れか一項に記載のシアリング干渉測定装置の校正方法において、前記波面分割手段は、回折格子を有し、かつその回折格子の前記測定光束に対する光軸周りの配置方向を、既知の関係の２方向に切り替えることが可能であることを特徴とする。
請求項６に記載のシアリング干渉測定装置の校正方法は、請求項１〜請求項５の何れか一項に記載のシアリング干渉測定装置の校正方法において、前記被検光学系は、ＥＵＶＬ用の投影光学系であり、前記測定光束は、波長５０ｎｍ以下のＥＵＶ光からなることを特徴とする。
【００１２】
請求項７に記載のシアリング干渉測定方法は、請求項１〜請求項６の何れか一項に記載のシアリング干渉測定装置の校正方法によりシアリング干渉測定装置の前記シア方向のデータを取得する校正手順と、前記シアリング干渉測定装置に被検光学系をセットして干渉縞のデータを取得する測定手順と、前記測定データと前記シア方向のデータとに基づき被検光学系の透過波面を復元する測定手順とを含むことを特徴とする。
【００１３】
請求項８に記載のシアリング干渉測定装置は、被検光学系を通過する測定光束の波面を、互いの関係が既知の２方向にシアすることの可能な波面分割手段と、前記波面分割手段によりシアされた波面同士が所定面上に成す干渉縞を検出する撮像素子と、前記シアリング干渉測定装置に任意の被検光学系又は基準光学系がセットされた状態で、前記２方向の一方にシアされた波面同士が成す干渉縞のデータと、前記２方向の他方にシアされた波面同士が成す干渉縞のデータとそれぞれ取得する制御手段と、前記取得された２つの干渉縞のデータと前記関係とに基づき、前記撮像素子を基準とした前記波面分割手段のシア方向のデータを取得する演算手段とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
請求項９に記載のシアリング干渉測定装置は、請求項８に記載のシアリング干渉測定装置において、前記演算手段は、前記被検光学系の波面収差が前記干渉縞の位相分布の一次成分に与える影響を除去する所定の演算式を用いることを特徴とする。
請求項１０に記載のシアリング干渉測定装置は、請求項９に記載のシアリング干渉測定装置において、前記波面分割手段は、互いに直交するＸ方向及びＹ方向に前記波面を等量ずつシアすることが可能であり、前記所定の演算式は、前記Ｘ方向にシアされた波面同士が成す前記干渉縞の位相分布の一次成分の方向ベクトルの前記Ｙ方向成分と、前記Ｙ方向にシアされた波面同士が成す前記干渉縞の位相分布の一次成分の方向ベクトルの前記Ｘ方向成分との差をとる演算式であることを特徴とする。
【００１５】
請求項１１に記載のシアリング干渉測定装置は、請求項８〜請求項１０の何れか一項に記載のシアリング干渉測定装置において、前記波面分割手段は、刻線方向の関係が既知の２つの回折格子を有し、前記測定光束に挿入される回折格子を、前記関係を維持したままそれら２つの回折格子の間で切り替えることが可能であることを特徴とする。
請求項１２に記載のシアリング干渉測定装置は、請求項８〜請求項１０の何れか一項に記載のシアリング干渉測定装置において、前記波面分割手段は、回折格子を有し、かつその回折格子の前記測定光束に対する光軸周りの配置方向を、既知の関係の２方向に切り替えることが可能であることを特徴とする。
【００１６】
請求項１３に記載のシアリング干渉測定装置は、請求項８〜請求項１２の何れか一項に記載のシアリング干渉測定装置において、前記被検光学系は、ＥＵＶＬ用の投影光学系であり、前記測定光束は、波長５０ｎｍ以下のＥＵＶ光からなることを特徴とする。
請求項１４に記載の投影光学系の製造方法は、請求項７に記載のシアリング干渉測定方法により投影光学系の透過波面を測定し、前記測定の結果に基づき前記投影光学系の調整を行うことを特徴とする。
【００１７】
請求項１５に記載の投影光学系は、請求項１４記載の投影光学系の製造方法により製造されたことを特徴とする。
請求項１６に記載の投影露光装置の製造方法は、請求項１４に記載の投影光学系の製造方法により投影光学系を製造する手順を含むことを特徴とする。
請求項１７に記載の投影露光装置は、請求項１６に記載の投影露光装置の製造方法により製造されたことを特徴とする。
【００１８】
請求項１８に記載の投影露光装置は、請求項８〜請求項１３の何れか一項に記載のシアリング干渉測定装置を備えたことを特徴とする。
請求項１９に記載のマイクロデバイスの製造方法は、請求項１７又は請求項１８に記載の投影露光装置によりマイクロデバイスを製造することを特徴とする。
請求項２０に記載のマイクロデバイスは、請求項１９に記載のマイクロデバイスの製造方法により製造されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、シア方向のデータを高精度に取得することのできるシアリング干渉測定装置の校正方法が実現する。
また、本発明によれば、被検光学系の透過波面を高精度に測定することのできるシアリング干渉測定方法が実現する。
また、本発明によれば、シア方向のデータを高精度に取得することのできるシアリング干渉測定装置が実現する。
【００２０】
また、本発明によれば、高性能な投影光学系を製造することのできる投影光学系の製造方法が実現する。
また、本発明によれば、高性能な投影光学系が実現する。
また、本発明によれば、高性能な投影露光装置を製造することのできる投影露光装置の製造方法が実現する。
【００２１】
また、本発明によれば、高性能な投影露光装置が実現する。
また、本発明によれば、高性能なマイクロデバイスを製造することのできるマイクロデバイスの製造方法が実現する。
また、本発明によれば、高性能なマイクロデバイスが実現する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
［第１実施形態］
図１、図２、図３、図４、図５を参照して本発明の第１実施形態を説明する。
本実施形態は、波面分割手段として回折光学部材を用いたシアリング干渉測定装置の実施形態である。
本測定装置の被検光学系は、ＥＵＶＬ用の投影露光装置に搭載される投影光学系である。この投影光学系の使用光は、ＥＵＶ光（波長５０ｎｍ以下、例えば波長１３．４ｎｍの光）である。
【００２３】
図１は、本測定装置の構成図である。
先ず、本測定装置の構成を説明する。
本測定装置には、照明光学系１１、反射型のピンホール板２２、被検光学系０、回折光学部材４１、マスク４２、撮像素子１５が順に配置される。また、本測定装置には、回折光学部材４１を移動させるステージ１６、各部を制御する制御回路１７、及びコンピュータ１８が備えられる。
【００２４】
反射型のピンホール板２２及びマスク４２は、被検光学系０の物体面及び像面にそれぞれ配置される。回折光学部材４１は、被検光学系０と像面との間に配置される。
次に、本測定装置の基本動作を説明する。
照明光学系１１は、制御回路１７からの指示に従い、被検光学系０の使用波長と同じ波長の光（ここではＥＵＶ光）を出射する。その光は、反射型のピンホール板２２を照明する。反射型のピンホール板２２のピンホールＨでは、理想的球面波が発生する。
【００２５】
この理想的球面波は、測定光束として被検光学系０に入射し、被検光学系０の収差に応じてその波面を変形させて被検光学系０を射出する。
被検光学系０を射出した測定光束は、回折光学部材４１に入射する。
図２（ａ）には、回折光学部材４１の周辺の様子を拡大して示した。図２（ａ）において符号Ｗ0で示すのは、被検光学系０を透過した測定光束の波面（透過波面）である。
【００２６】
測定光束は、回折光学部材４１に入射すると、＋１次回折光と−１次回折光とにシアされる。
これらの＋１次回折光及び−１次回折光はマスク４２を通過する。一方、回折光学部材４１にて生じたその他の余分な光（０次回折光など）は、マスク４２にてカットされる。
マスク４２を通過した＋１次回折光及び−１次回折光は、撮像素子１５の撮像面１５ａ上に所定量だけずれて入射し、両者の重複部分に干渉縞を生起させる。
【００２７】
なお、マスク４２の開口パターンの配置の仕方により、干渉に寄与させるべき２つの回折光を、＋１次回折光及び−１次回折光以外の組み合わせ（０次回折光及び＋１次回折光など）とすることもできるが、ここでは、＋１次回折光及び−１次回折光の組み合わせとして説明する。
このように、＋１次回折光と−１次回折光とが生起させた干渉縞は、制御回路１７からの指示を受けた撮像素子１５によって撮像される。
【００２８】
ＣＤＤ撮像素子１５が取得したデータ（干渉縞の輝度分布のデータ）は、制御回路１７を介してコンピュータ１８に取り込まれる。
コンピュータ１８は、輝度分布データを解析し、干渉縞の位相分布を求める。
この位相分布は、図２（ａ）に示した＋１次回折光の波面Ｗ1と−１次回折光の波面Ｗ-1との差分を、撮像面１５ａ上の座標系（ＸＹ座標系）で表すものである。
【００２９】
ここで、＋１次回折光と−１次回折光との間のずれの方向を「シア方向」と称し、＋１次回折光と−１次回折光との間のずれの量を「シア量」と称する。
次に、本測定装置のシア方向の切り換えを説明する。
図２（ｂ）は、回折光学部材４１を光軸方向から見た様子を示す図である。
図２（ｂ）に示すとおり、回折光学部材４１には、刻線方向の互いに直交する少なくとも１組の回折格子４１Ｘ，４１Ｙが並べて形成されている。なお、図２（ｂ）の点線円は、回折光学部材４１に入射する測定光束の断面の大凡のサイズを示している。
【００３０】
回折部材４１は、測定光束の光路に挿入（設定）される回折格子が回折格子４１Ｘと回折格子４１Ｙとの間で切り替えられる方向（図２（ｂ）の矢印方向）に移動可能である。その移動は、制御回路１７からの指示を受けたステージ１６（図１参照）により行われる。
また、回折格子４１Ｘと回折格子４１Ｙとの間の刻線方向は、正確に直交しており、回折格子４１Ｘと回折格子４１Ｙとの間の刻線間隔は、正確に一致している。
【００３１】
このとき、回折格子４１Ｘと回折格子４１Ｙとが切り替えられると、シア量は変化せずに、シア方向だけが正確に９０°だけ変化する。
次に、回折格子４１Ｘ，４１Ｙによるシア方向と撮像面１５ａ上のＸＹ座標系との関係を図３に基づき説明する。
図３において、回折格子４１Ｘによるシア方向をＤX、回折格子４１Ｙによるシア方向をＤYとした。
【００３２】
図３に示すように、シア方向ＤXとシア方向ＤYとは、正確に９０°だけずれている。
但し、回折光学部材４１と撮像素子１５との間には若干の配置ずれ（光軸周りの回転ずれ）が生じているので、撮像面１５ａ上のＸＹ座標系のＸ軸とシア方向ＤXとは、若干の角度αだけずれており、撮像面１５ａ上のＸＹ座標系のＹ軸とシア方向ＤYとは、同じ角度αだけずれている。
【００３３】
この角度αが、撮像面１５ａ上のＸＹ座標系で見た実際のシア方向を示す。以下、座標軸とシア方向とのずれを示すこの角度αを、「シア方向のずれα」という。
なお、説明上、図３ではシア方向のずれαを実際よりも大きく表したが、実際のずれαは、微少量である（以下の図４、図５も同様）。
次に、本測定装置の校正を説明する。
【００３４】
校正は、シア方向のずれαを校正データとして取得するものである。
校正では、任意の被検光学系０（又は任意の基準光学系）が本測定装置にセットされる。反射型のピンホール２２のピンホールＨは、被検光学系０の任意の物点に配置される。つまり、測定光束の入射位置は任意である。この状態で、２回の校正用測定が行われる。
第１の校正用測定では、制御回路１７は、ステージ１６を介して回折格子４１Ｘを設定する。
【００３５】
このときの撮像面１５ａ上の様子は、図４（ａＸ）のとおりであり、シア方向ＤXは、撮像面１５ａ上のＸ方向（図の左右方向）に近い方向である。
このときに生じる干渉縞ＩXは、Ｙ方向（図の上下方向）に近い方向に延びる略ストライプ状のパターンとなる。
制御回路１７は、この干渉縞ＩXの輝度分布データを撮像素子１５を介して取得し、コンピュータ１８に送出する。
【００３６】
第２の校正用測定では、制御回路１７は、ステージ１６を介して回折格子４１Ｙを設定する。
このときの撮像面１５ａ上の様子は、図４（ａＹ）のとおりであり、シア方向ＤYは、撮像面１５ａ上のＹ方向（図の上下方向）に近い方向である。
このときに生じる干渉縞ＩYは、Ｘ方向（図の左右方向）に近い方向に延びる略ストライプ状のパターンとなる。
【００３７】
制御回路１７は、この干渉縞ＩYの輝度分布データを撮像素子１５を介して取得し、コンピュータ１８に送出する。
次に、コンピュータ１８は、第１の校正用測定で取得された輝度分布データから干渉縞ＩXの位相分布ΨX（Ｘ，Ｙ）を求め（（ａＸ）下部参照。）、その一次成分ΨX1（Ｘ，Ｙ）の方向ベクトルＶXを抽出する。図４（ｂＸ）に、抽出された方向ベクトルＶXを示した。
【００３８】
また、コンピュータ１８は、第２の校正用測定で取得された輝度分布データから干渉縞ＩYの位相分布ΨY（Ｘ，Ｙ）を求め（（ａＹ）下部参照。）、その一次成分ΨY1（Ｘ，Ｙ）の方向ベクトルＶYを抽出する。図４（ｂＹ）に、抽出された方向ベクトルＶYを示した。
ここで、仮に、被検光学系０が無収差であれば、方向ベクトルＶXはシア方向ＤXを示し、方向ベクトルＶYはシア方向ＤYを示すはずである。この場合、方向ベクトルＶXと方向ベクトルＶYとのずれは正確に９０°になる。
【００３９】
しかし、実際には、被検光学系０には収差があり、干渉縞ＩX，ＩYのパターンが収差の影響を受けるので、方向ベクトルＶX，ＶYも収差の影響を受ける。このため、方向ベクトルＶX，ＶYは、シア方向ＤX，ＤYからずれた方向を示す。
因みに、方向ベクトルＶXの影響の受け方と、方向ベクトルＶYの影響の受け方とは互いに異なるので、方向ベクトルＶXと方向ベクトルＶYとのずれは９０°から外れる（図４（ｂＸ），（ｂＹ）参照）。
【００４０】
本測定装置のコンピュータ１８は、それらの影響を除去するために、方向ベクトルＶX，ＶYを次式（１）に当てはめてシア方向のずれαを求める。
α＝（ＶXY−ＶYX）／(２ＶXX)
ｏｒ
α＝（ＶXY−ＶYX）／(２ＶYY)  ・・・（１）
但し、
ＶXX：方向ベクトルＶXのＸ成分、
ＶXY：方向ベクトルＶXのＹ成分、
ＶYY：方向ベクトルＶYのＹ成分、
ＶYX：方向ベクトルＶYのＸ成分である。
【００４１】
因みに、この式（１）の演算は、方向ベクトルＶX，ＶYの全成分を必要とする訳ではないので、コンピュータ１８が一次成分ΨX1（Ｘ，Ｙ），ΨX1（Ｘ，Ｙ）から抽出するのは、３つの成分（ＶXY，ＶYX，ＶXX）又は（ＶXY，ＶYX，ＶYY）のみでよい。
この式（１）の意味については後述する。コンピュータ１８は、求めたずれαのデータを校正データとして記憶し、校正を終了する。
【００４２】
なお、コンピュータ１８は、シア方向のずれαのデータと共に、「シア量Ｓ」のデータについても校正データとして記憶する。
このシア量Ｓは、別途測定されたものであることが望ましいが、本測定装置内の各光学設計値に基づき求められたものであってもよい（以上、校正）。
次に、校正の後に行われる測定（被検光学系０の測定）を説明する。
【００４３】
被検光学系０の測定では、測定対象となる被検光学系０が本測定装置にセットされる。反射型のピンホール板２２のピンホールＨは、被検光学系０の測定対象物点に配置される。つまり、測定光束の入射位置は測定対象物点に合わせられる。この状態で、被検光学系０の測定が２回行われる（なお、測定者の必要に応じて１回のみとしてもよいが、ここでは２回の場合を説明する。）。
【００４４】
第１の測定では、制御回路１７は、ステージ１６を介して回折格子４１Ｘを設定し、このときに生じる干渉縞ＩXの輝度分布データを撮像素子１５を介して取得し、コンピュータ１８に送出する。
第２の測定では、制御回路１７は、ステージ１６を介して回折格子４１Ｙを設定し、このときに生じる干渉縞ＩYの輝度分布データを撮像素子１５を介して取得し、コンピュータ１８に送出する。
【００４５】
コンピュータ１８は、第１の測定で取得された輝度分布データから干渉縞ＩXの位相分布ΨX（Ｘ，Ｙ）を求め、第２の測定で取得された輝度分布データから干渉縞ＩYの位相分布ΨY（Ｘ，Ｙ）を求める。
さらに、コンピュータ１８は、上述した校正にて記憶したシア方向のずれαのデータを参照し、求めた位相分布ΨX（Ｘ，Ｙ），ΨY（Ｘ，Ｙ）をαの値に応じて座標変換し、回折光学部材４１上のｘｙ座標系で表す。
【００４６】
コンピュータ１８は、座標変換された位相分布ΨX（ｘ，ｙ），ΨX（ｘ，ｙ）を、シア量Ｓを考慮した公知の演算式に当てはめ、被検光学系０を透過した測定光束の波面（透過波面）Ｗ0の位相分布Ψ0（ｘ，ｙ）を復元する。
例えば、その演算式は、ΨX（ｘ，ｙ），ΨX（ｘ，ｙ）をｘ方向及びｙ方向に亘り積分する積分式である。或いは、ΨX（Ｘ，Ｙ），ΨX（Ｘ，Ｙ）を所定の多項式にフィッティングする演算式である（以上、測定）。
【００４７】
次に、本測定装置の効果を説明する。
本測定装置の校正では、シア方向のデータ（ここではシア方向のずれα）を取得するに当たり、測定装置にて生じる干渉縞の位相分布を参照している。
この位相分布は干渉縞の輝度分布データを解析して得られるものなので、仮に、被検光学系０が無収差であれば、撮像素子１５の解像度よりも高い解像度でシア方向を検知することができる。
【００４８】
但し、実際の被検光学系０には収差があるので、本測定装置の校正では、その収差の影響を除去するために、シア方向を正確に９０°だけ変化させて２種類の干渉縞ＩX，ＩYの位相分布ΨX（Ｘ，Ｙ），ΨY（Ｘ，Ｙ）を取得する。そして、その取得した位相分布ΨX（Ｘ，Ｙ），ΨY（Ｘ，Ｙ）の一次成分ΨX1（Ｘ，Ｙ），ΨY1（Ｘ，Ｙ）の方向ベクトルＶX，ＶXを、式（１）に当てはめる。
【００４９】
ここで、式（１）の意味を説明する。
（式（１）中のＶXX，ＶXYについて）
先ず、被検光学系０の透過波面Ｗ0の位相分布Ψ0は、理想球面の成分の他に、被検光学系０の波面収差の成分を含んでいるので、撮像面１５ａ上のＸＹ座標系により式（２）で表される。
【００５０】
Ψ0（Ｘ，Ｙ）
＝ＡZ5（Ｘ2−Ｙ2）＋２ＡZ6ＸＹ＋ｂ（Ｘ2＋Ｙ2）＋ΣＡZiＺi（Ｘ，Ｙ）  ・・・（２）
但し、式（２）の第１項及び第２項が波面収差のアス成分、第３項が理想球面の成分、第４項が波面収差のアス成分以外の成分（ｉ＝０，１，・・・４，７，８，・・・）である。
【００５１】
一方、撮像面１５ａ上の座標（Ｘ，Ｙ）と回折光学部材４１上の座標（ｘ，ｙ）との間の座標変換式は、シア方向のずれαによって式（３）で表される。
Ｘ＝ｘ−ｙα
Ｙ＝ｙ＋ｘα  ・・・（３）
なお、ここでは、回折光学部材４１上のｘｙ座標系として、シア方向ＤXにｘ軸、シア方向ＤYにｙ軸をそれぞれ配したｘｙ座標系を採用した。
【００５２】
また、αは微少量なので、式（３）の座標変換式には、ｃｏｓα＝１，ｓｉｎα＝αの近似が適用されている。
この式（３）を用い、透過波面Ｗ0の位相分布Ψ0を回折光学部材４１上のｘｙ座標系で表すと、式（４）となる。
Ψ0（ｘ，ｙ）
＝ＡZ5（ｘ−ｙα）2＋２ＡZ6（ｘ−ｙα）（ｙ＋ｘα）−ＡZ5（ｙ＋ｘα）2
＋ｂ［（ｘ−ｙα）2＋（ｙ＋ｘα）2）］  ＋ΣＡZiＺi（ｘ，ｙ）・・・（４）
但し、式（４）においてＺi（ｘ，ｙ）は、Ｚi（Ｘ，Ｙ）を座標変換したものである。
【００５３】
よって、透過波面Ｗ0をシアしてできる干渉縞ＩXの位相分布ΨXは、シア量をＳとおくと、回折光学部材４１上のｘｙ座標系により次式（５）で表される。
ΨX（ｘ，ｙ）
＝２ＡZ5ｘＳ−２ＡZ5ｙαＳ＋２ＡZ6ｙＳ＋４ＡZ6ｘαＳ−２ＡZ5ｙαＳ
＋２ｂ（ｘ−ｙα）Ｓ＋２ｂ（ｙ＋ｘα）αＳ＋ΣＡZiΔＺi（ｘ，ｙ）・・・（５）
なお、式（４）においてΔＺi（ｘ，ｙ）は、Ｚi（ｘ，ｙ）をシア量Ｓだけｘ方向にずらし差分をとったものである。
【００５４】
よって、干渉縞ＩXの位相分布ΨXの一次成分ΨX1は、回折光学部材４１上のｘｙ座標系により式（６）で表される。
ΨX1（ｘ，ｙ）
＝２ＡZ5ｘＳ−２ＡZ5ｙαＳ＋２ＡZ6ｙＳ＋４ＡZ6ｘαＳ−２ＡZ5ｙαＳ
＋２ｂ（ｘ−ｙα）Ｓ＋２ｂ（ｙ＋ｘα）αＳ                      ・・・（６）
なお、式（５）の最終項ΣＡZiΔＺi（ｘ，ｙ）の次数は、「１」にはならないので、一次成分ΨX1（ｘ，ｙ）からは消去されている。つまり、波面収差のアス成分以外の成分は、一次成分ΨX1（ｘ，ｙ）に何の影響も及ぼさない。
【００５５】
よって、方向ベクトルＶX（撮像面１５ａ上のＸＹ座標系で表された方向ベクトルＶX）は、次式（７）のとおり近似することができる。
ＶX＝（ＶXX，ＶXY）≒（２ｂＳ，２ｂＳα＋２ＡZ6Ｓ）    ・・・（７）
なお、近似は、αは微少量であるという前提と、被検光学系０の透過波面Ｗ0の理想球面の成分は波面収差のアス成分よりも大きい（ｂはＡZ5，ＡZ6よりも十分に大きい）という前提とに基づいて行った。
【００５６】
式（７）が示していることを図５に基づき説明する。
方向ベクトルＶXは、被検光学系０の波面収差のアス成分が仮にゼロであった（ＡZ6＝０）ならば、図５（ａＸ）に示すように、シア方向ＤXを示すベクトル（２ｂＳ，２ｂＳα）になるはずである。
しかし、実際にはアス成分はゼロでないので（ＡZ6≠０）、方向ベクトルＶXは、図５（ｂＸ）に示すように、Ｙ成分ＶXYの大きさが２ＡZ6Ｓだけ増す方向（太線矢印の方向）に回転し、ベクトル（２ｂＳ，２ｂＳα＋２ＡZ6Ｓ）になっている。
（式（１）中のＶYY，ＶYXについて）
同様に、方向ベクトルＶY（撮像面１５ａ上のＸＹ座標系で表現された方向ベクトルＶY）は、次式（８）のとおり近似できる。
【００５７】
ＶY＝（ＶYX，ＶYY）≒（−２ｂＳα＋２ＡZ6Ｓ，２ｂＳ）    ・・・（８）
式（８）が示していることを図５に基づき考える。
方向ベクトルＶYは、被検光学系０の波面収差のアス成分が仮にゼロであった（ＡZ6＝０）ならば、図５（ａＹ）に示すように、シア方向ＤYを示すベクトル（−２ｂＳα，２ｂＳ）になるはずである。
【００５８】
しかし、実際にはアス成分はゼロでないので（ＡZ6≠０）、方向ベクトルＶYは、図５（ｂＹ）に示すように、Ｘ成分ＶYXの大きさが２ＡZ6Ｓだけ減る方向（太線矢印の方向）に回転し、ベクトル（−２ｂＳα＋２ＡZ6Ｓ，２ｂＳ）になっている。
その回転量は方向ベクトルＶXの回転量と同じであり、その回転方向は方向ベクトルＶXの回転方向とは反対である。つまり、ベクトルＶXがアス成分から受けた影響と、ベクトルＶYがアス成分から受けた影響とは、反対である。
【００５９】
このような方向ベクトルＶX，ＶYを表す式（７），（８）を、式（１）の右辺（方向ベクトルＶXのＹ成分ＶXYと方向ベクトルＶYのＸ成分ＶYXとの差とる式）に代入してみると、方向ベクトルＶXに対するアス成分の影響（２ＡZ6Ｓ）と、方向ベクトルＶYに対するアス成分の影響（２ＡZ6Ｓ）とが相殺されることがわかる。
したがって、式（１）によると、シア方向のずれαのみがアス成分に依らずに求まる（以上、式（１）の意味の説明）。
【００６０】
以上、本測定装置の校正では、被検光学系０の波面収差の影響を何ら受けることなく高精度にシア方向のデータを取得することができる。
また、本測定装置の測定では、そのデータを用いるので、被検光学系０の透過波面Ｗ0を高精度に復元することができる。
なお、本実施形態の測定装置では、第１の校正用測定と第２の校正用測定との間でシア方向を正確に９０°だけ変化させたが、既知のずれ量であれば、多少９０°からずれていてもよい。但し、その場合に用いられる演算式は、式（１）を既知のずれ量に応じて変形したものが用いられる。因みに、シア方向の変化角度を正確に９０°にした方が、演算式を式（１）のとおりシンプルにすることができる。
【００６１】
また、本実施形態の測定装置では、第１の校正用測定と第２の校正用測定との間でシア量を変化させなかったが、既知の変化量であれば、変化させてもよい。但し、その場合に用いられる演算式は、式（１）をシア量の既知の変化量に応じて変形したものが用いられる。因みに、シア量を変化させない方が、演算式を式（１）のとおりシンプルにすることができる。
【００６２】
また、本実施形態の測定装置では、校正と測定とが全て自動化されているが、上述した校正と測定との一部が手動で行われてもよい。
［第２実施形態］
図６を参照して本発明の第２実施形態を説明する。
本実施形態は、波面分割手段として回折光学部材を用いたシアリング干渉測定装置の実施形態である。ここでは、第１実施形態の測定装置との相違点のみ説明する。
【００６３】
図６は、本測定装置の構成図である。
相違点は、シア方向の切り換え方にある。
本測定装置の回折光学部材４１’には、刻線方向の互いに直交する回折格子４１Ｘ，４１Ｙが並べて形成される必要は無く、少なくとも１種類の回折格子４１Ｘが形成されていればよい。その代わりに、回折光学部材４１’は、光軸の周りを回動可能である。その回動は、制御回路１７からの指示を受けたステージ１６’により行われる。
【００６４】
そして、第１の校正用測定と第２の校正用測定との間、及び第１測定と第２の測定との間におけるシア方向の切り換えでは、制御回路１７は、ステージ１６を介して回折光学部材４１’を正確に９０°だけ回転させる。このとき、シア量は変化せずに、シア方向だけが正確に９０°だけ変化する。
以上の本測定装置においても、第１実施形態の測定装置と同じ効果が得られる。
【００６５】
なお、本実施形態の測定装置においても、シア方向の変化角度は、既知のずれ量であれば、多少９０°からずれていてもよい。但し、その場合に用いられる演算式は、式（１）を既知のずれ量に応じて変形したものが用いられる。因みに、シア方向の変化角度を正確に９０°にした方が、演算式を式（１）のとおりシンプルにすることができる。
また、本実施形態の測定装置において、校正と測定との一部が手動で行われてもよい。
【００６６】
［その他］
なお、上述した実施形態では、ＥＵＶＬ用の投影露光装置に搭載される投影光学系を測定するシアリング干渉測定装置を説明したが、使用波長の異なる他の投影光学系や、投影光学系以外の光学系を測定するシアリング干渉測定装置を同様に構成してもよい。因みに、使用波長が５０ｎｍよりも長い場合には、反射型のピンホール板２２に代えて透過型のピンホール板を用いることができる。
【００６７】
［第３実施形態］
本実施形態は、第１実施形態の測定装置と同じ機能が搭載されたＥＵＶＬ用の投影露光装置の実施形態である。
本投影露光装置には、図７に示すとおり、照明光学系１０１、反射型のレチクルＲ、レチクルステージ１０２、レチクルステージ１０２の駆動回路１０２ｃ、反射型のピンホール板２２、投影光学系ＰＬ、ウエハＷ、ウエハステージ１０６、ウエハステージ１０６の駆動回路１０６ｃ、測定用のユニット５０、制御部１０９などが配置される。
【００６８】
投影光学系ＰＬは、ＥＵＶＬ用の投影光学系であり、照明光学系１０１は、露光用の照明光としてＥＵＶ光を出射する。この照明光束は、投影光学系ＰＬを測定するときの測定光束としても用いられる。
反射型のピンホール板２２は、投影光学系ＰＬの測定時にのみ、レチクルＲに代わり投影光学系ＰＬの物体面に挿入される。
【００６９】
なお、図７では、レチクルＲと反射型のピンホール板２２とが共にレチクルステージ１０２によって支持された様子を示した。レチクルステージ１０２の移動により、レチクルＲと反射型のピンホール板２２とが入れ替わる。
測定用のユニット５０には、第１実施形態の測定装置の回折光学部材４１、ステージ１６、マスク４２、撮像素子１５が所定の位置関係で配置されている。
【００７０】
測定用のユニット５０は、投影光学系ＰＬの測定時にのみ、ウエハＷに代わり被検光学系ＰＬの像側の光路にセットされる。
なお、図６では、ウエハＷと測定用のユニット５０とが共にウエハステージ１０６によって支持された様子を示した。ウエハステージ１０６の移動により、ウエハＷと測定用のユニット５０とが入れ替わり、被検光学系１０を光路に挿入することができる。
【００７１】
制御部１０９は、このような測定用ユニット５０を利用し、第１実施形態と同様に校正及び測定を実行する。
この制御部１０９の動作によれば、投影光学系ＰＬの透過波面を高精度に測定することができる。
したがって、本投影露光装置は、投影光学系ＰＬの自己測定を高精度に行うことのできる高性能な投影露光装置となる。
【００７２】
なお、本実施形態では、第１実施形態の測定装置と同じ機能が搭載されたＥＵＶＬ用の投影露光装置を説明したが、使用波長の異なる他の投影露光装置や、第２実施形態の測定装置と同じ機能が搭載された投影露光装置を構成することもできる。
［第４実施形態］
図８を参照して本発明の第４実施形態を説明する。
【００７３】
本実施形態は、投影光学系の製造方法の実施形態である。この投影光学系は、ＥＵＶＬ用の投影光学系であっても、その他の投影光学系であってもよい。
図８は、投影光学系の製造方法の手順を示すフローチャートである。
投影光学系の光学設計をする（ステップＳ１０１）。このステップＳ１０１において、投影光学系内の各光学部材の各面形状が決定される。
【００７４】
各光学部材が加工される（ステップＳ１０２）。
加工された各光学部材の面形状を測定しつつその面精度誤差が小さくなるまで加工が繰り返される（ステップＳ１０２，Ｓ１０３，Ｓ１０４）。
その後、全ての光学部材の面精度誤差が許容範囲内に収まると（ステップＳ１０４ＯＫ）、光学部材を完成させ、それら光学部材によって投影光学系を組み立てる（ステップＳ１０５）。
【００７５】
組み立て後、投影光学系の透過波面を、上述した実施形態の何れかの測定装置にて測定しつつ（ステップＳ１０６）、各光学部材の間隔調整や偏心調整などを行い（ステップＳ１０８）、投影光学系の波面収差が許容範囲内に収まった時点（ステップＳ１０７ＯＫ）で投影光学系ＰＬを完成させる（以上、製造方法の手順）。
次に、本製造方法の効果を説明する。
【００７６】
本製造方法では、投影光学系の測定に上述した実施形態の何れかの測定装置が用いられる。この測定装置によれば、投影光学系を高精度に測定することができるので、本製造方法によれば、高性能な投影光学系を製造することができる。
さらに、本製造方法を利用すれば、レチクルのパターンをウエハに高精度に転写できる高性能な投影露光装置を製造することもできる。
【００７７】
［第５実施形態］
図９を参照して本発明の第５実施形態を説明する。
本実施形態は、上述した実施形態の何れかの投影露光装置により、マイクロデバイス（半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等）を製造する製造方法の実施形態である。
【００７８】
本製造方法は、図９に示す手順からなる。
１ロットのウエハ上に金属膜が蒸着される（ステップＳ３０１）。
その１ロットのウエハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布される（ステップＳ３０２）。
上述した実施形態の何れかの投影露光装置を用いて、マスク上のパターンの像がその１ロットのウエハ上の各ショット領域に順次露光転写される（ステップＳ３０３）。
【００７９】
その１ロットのウエハ上のフォトレジストの現像が行われた後（ステップＳ３０４）、ステップ３０５において、その１ロットのウエハ上でレジストパターンをマスクとしてエッチングが行われる。それにより、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウエハ上の各ショット領域に形成される。その後、上のレイヤの回路パターンの形成等が行われ、マイクロデバイスが完成する。
【００８０】
このように、本製造方法では、ステップ３０３において上述した実施形態の何れかの投影露光装置が用いられるので、高性能なマイクロデバイスを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】第１実施形態のシアリング干渉測定装置の構成図である。
【図２】（ａ）は、回折光学部材４１の周辺の様子を示す図である。（ｂ）は、回折光学部材４１を光軸方向から見た様子を示す図である。
【図３】回折格子４１Ｘ，４１Ｙによるシア方向と撮像面１５ａ上のＸＹ座標系との関係を説明する図である。
【図４】第１実施形態の校正の手順を説明する図である。
【図５】式（１）を説明する図である。
【図６】第２実施形態のシアリング干渉測定装置の構成図である。
【図７】第３実施形態の投影露光装置の構成図である。
【図８】第４実施形態の投影光学系の製造方法の手順を示すフローチャートである。
【図９】第５実施形態のマイクロデバイスの製造方法の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８２】
１１  照明光学系
２２  反射型のピンホール板
４１  回折光学部材
４２  マスク
１５  撮像素子
１６  ステージ
１７  制御回路
１８  コンピュータ
４１Ｘ  回折格子
４１Ｙ  回折格子
１５ａ  撮像面
【図１】
2006030057.tif 000003
【図２】
2006030057.tif 000004
【図３】
2006030057.tif 000005
【図４】
2006030057.tif 000006
【図５】
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【図６】
2006030057.tif 000008
【図７】
2006030057.tif 000009
【図８】
2006030057.tif 000010
【図９】
2006030057.tif 000011