(57)【要約】【課題】  従来よりも高精度、且つ、短時間で被検光学系の光学特性（波面収差）を測定することができる測定装置、テストレチクルを提供する。【解決手段】  被検光学系の光学特性を測定する測定装置であって、前記被検光学系の瞳面に所定の次数のみの回折光を供給する複数の抑制パターンを有する回折光学素子と、前記複数の抑制パターンの各々に異なる角度で光を入射させる入射手段とを有することを特徴とする測定装置を提供する。【選択図】          図１
2006080444.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検光学系の光学特性を測定する測定装置であって、
前記被検光学系の瞳面に所定の次数のみの回折光を供給する複数の抑制パターンを有する回折光学素子と、
前記複数の抑制パターンの各々に異なる角度で光を入射させる入射手段とを有することを特徴とする測定装置。
【請求項２】
一の面に入射手段が形成され、前記一の面の反対側の面に前記回折光学素子が形成されたテストレチクルを有することを特徴とする請求項１記載の測定装置。
【請求項３】
前記所定の次数は０次であることを特徴とする請求項１記載の測定装置。
【請求項４】
前記入射手段は、バイナリーオプティクスであることを特徴とする請求項１記載の測定装置。
【請求項５】
前記入射手段は、反射型光学素子であることを特徴とする請求項１記載の測定装置。
【請求項６】
前記入射手段は、屈折型光学素子であることを特徴とする請求項１記載の測定装置。
【請求項７】
被検光学系の光学特性を測定する際に使用されるテストレチクルであって、
一の面に形成され、前記被検光学系の瞳面に所定の次数のみの回折光を供給する複数の抑制パターンと、
前記一の面の反対側の面に形成され、前記複数の抑制パターンの各々に異なる角度で光を入射させる入射手段を有することを特徴とするテストレチクル。
【請求項８】
レチクルに形成されたパターンを被処理体に露光する露光装置であって、
前記パターンを前記被処理体に投影する投影光学系と、
前記投影光学系の光学特性を測定する請求項１乃至６のうちいずれか一項記載の測定装置とを有することを特徴とする露光装置。
【請求項９】
前記測定装置の測定結果に基づいて、前記投影光学系の光学特性を補正する補正手段を更に有することを特徴とする請求項８記載の露光装置。
【請求項１０】
レチクルに形成されたパターンを被処理体に露光する露光装置であって、
前記パターンを前記被処理体に投影する投影光学系と、
前記露光装置の光路内に挿脱可能な請求項７記載のテストレチクルとを有することを特徴とする露光装置。
【請求項１１】
請求項８乃至１０のうちいずれか一項記載の露光装置を用いて被処理体を露光するステップと、
露光された前記被処理体を現像するステップとを有する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、一般には、測定装置に係り、特に、レチクル（マスク）上のパターンを被処理体に投影する投影光学系の波面収差を測定する測定装置、テストレチクル、露光装置及びデバイス製造方法に関する。本発明の計測装置は、例えば、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置に使用される投影光学系の測定に好適である。
【背景技術】
【０００２】
フォトリソグラフィー（焼き付け）技術を用いてＩＣやＬＳＩ等の半導体デバイス、ＣＣＤ等の撮像デバイスや液晶パネル等の表示デバイス、磁気ヘッド等のデバイスを製造する際に、フォトレチクル又はレチクル（以下、「レチクル」と称する。）に描画された回路パターンを投影光学系（以下、「投影レンズ」と称することもある。）によってウェハ等に投影して回路パターンを転写する投影露光装置が従来から使用されている。
【０００３】
投影露光装置では、レチクル上のパターンを所定の倍率（縮小率）で正確にウェハ上に転写することが要求されている。かかる要求に応えるためには、収差を極限に抑えて結像性能に優れた投影光学系を用いることが重要である。特に、近年の半導体デバイスの急速な微細化により、投影光学系の製作及び設計の収差に起因するパターンの解像力の低下が大きな問題となっている（即ち、微細化したパターンは、光学系の収差に対して敏感になってきている）。このため、投影光学系の光学特性（収差）の高精度な測定が要望されている。
【０００４】
投影光学系の収差の測定方法は、現在、様々提案されており、投影光学系の球面収差、像面湾曲、非点収差、コマ収差、波面収差などの各種の収差の測定が、投影光学系の実際の評価や検査に用いられている。なお、これらの収差の中でも波面収差は収差そのものであり、かかる波面収差を一般的に使われているＺｅｒｎｉｋｅ多項式で近似することによって、そのファクターである球面収差、像面湾曲、非点収差、コマ収差などの収差を算出することができる。また、多種多様なパターンのプロセスマージンをシミュレーションから予測する上でも波面収差の計測が重要視されている。
【０００５】
投影光学系の波面収差は、例えば、シャック−ハルトマン法の原理を応用して測定することができる（例えば、特許文献１及び２参照。）。かかる測定は、図１１に示すような、パターン面に格子状の格子パターン１１００を、格子パターン１１００の真下に少し距離をおいてピンホール１２００を、パターン面の反対面（レチクルガラス面）の格子パターン１１００の真上に凸レンズ（正レンズ）１３００を有する特殊なレチクル１０００を用いる。照明光は、凸レンズ１３００によってσ＝１以上の照明角度となり、格子パターン１１００を照明する。格子パターン１１００を通過した光は、その下にあるピンホール１２００を通過する。ピンホール１２００を通過できる光は、各々の格子パターン１１００の位置とピンホール１２００を結んだ角度を有する光のみに限定される。換言すれば、各々の格子パターン１１００から射出した光は、全く異なる角度の光となる。これら角度の異なる光は、投影光学系２０００の瞳面２１００上で異なる位置に到達し、投影光学系２０００の波面収差の影響を受けてウェハ３０００面上に結像する。この時、結像した転写パターン像ＴＰＩの各々は、異なる波面収差（位相）の影響を受けている。即ち、光線は波面の接線方向に進むため、結像した転写パターン像ＴＰＩの各々は、波面の傾き分だけシフトすることになる。従って、結像した転写パターン像ＴＰＩの理想格子からのずれを測定することで投影光学系２００の瞳面２１００内の波面の傾きを取得し、様々な数学的手法を介して波面収差を算出することができる。
【０００６】
また、図１２に示すような、レチクル１０００Ａを用いて投影光学系２０００の波面収差を測定する測定方法も提案されている（例えば、特許文献３参照。）。レチクル１０００Ａは、一方の面に形成されたテストパターン（パターン群）１１００Ａと、その反対の面に形成されたピンホール１２００Ａを有する。σ＞１又はσ＝１相当の照明角度の照明光でピンホール１２００Ａを照射し、ピンホール１２００Ａを通過した光によってテストパターン１１００Ａを照明する。そして、テストパターン１１００Ａを投影光学系２０００で結像した空中像又はウェハ３００に転写した転写パターン像ＴＰＩａの位置（基準位置からのずれ）を取得する。即ち、転写パターン像ＴＰＩａをある基準からの位置ずれ量としてウェハ３０００上で複数点測定し、かかる位置ずれ量に対応する波面の傾きから投影光学系２０００の波面収差を算出することができる。
【０００７】
一方、投影露光装置には、露光領域の一層の拡大も要求されている。かかる要求を達成するために、略正方形状の露光領域をウェハに縮小して一括投影露光するステップ・アンド・リピート方式の露光装置（「ステッパー」とも呼ばれる）から、露光領域を矩形のスリット形状としてレチクルとウェハを相対的に高速走査し大画面を精度よく露光するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置（「スキャナー」とも呼ばれる）が主流になりつつある。
【特許文献１】米国特許第５，８２８，４５５号公報
【特許文献２】米国特許第５，９７８，０８５号公報
【特許文献３】国際公開第０３／０２１３５２号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１及び２で提案されている測定方法と特許文献３で測定されている測定方法の共通点は、ピンホールを用いていることである。しかしながら、両者のピンホールの機能には大きな違いがある。特許文献１及び２では、ピンホールは、照明された格子パターンの回折光のうち、各々の格子パターンとピンホールとを結んでできる角度の光のみを通過させる機能を有する。換言すれば、ピンホールによって格子パターンの回折光をメカ的に遮光している。ピンホールによって遮光された格子パターンの回折光は、投影光学系の瞳面を有限の大きさで通過する。投影光学系の瞳面での光束の径は、波面検出の分解能であり、小さければ小さいほど波面検出の分解能を上げることができる。
【０００９】
特許文献１及び２の場合、投影光学系の瞳面での光束の径を小さくするためには、ピンホールの径ｒと格子パターンからピンホールまでの距離ｔとの比ｒ／ｔを小さくする必要があるが、一般に、格子パターンからピンホールまでの距離ｔは、露光装置の仕様上制限があり、大きくすることができない。また、ピンホールの径を小さくすると、ピンホール自体の回折光の影響が増大し、波面収差の測定精度の劣化を引き起こしてしまう。
【００１０】
一方、特許文献３では、十分に大きなσ（大σ）を有する光がピンホールを通過することで、各々のテストパターンに異なる入射角度を有する照明光を供給する。また、テストパターンによる回折光は、テストパターン自体で抑制するため、ピンホールの径を小さくすることによる波面収差の測定精度の劣化は生じない。換言すれば、ピンホールの径を小さくすれば、投影光学系の瞳面での光束の径を小さくすることができるため、波面検出の分解能を上げることができる。
【００１１】
しかしながら、ピンホールの径を小さくすることで光量の減少という問題が生じる。光量の減少は、ＣＣＤなどによって空中像を計測する場合には、精度劣化を、ウェハへの露光（焼き付け）を行う場合には、露光時間（測定時間）が長くなるなどの問題を引き起こしてしまう。
【００１２】
また、スキャナーの場合には、波面収差はスキャンスピードに依存する（即ち、スキャンスピードによって波面収差が異なる）ため、実露光時と同じスキャンスピードで波面収差を測定する必要がある。しかし、ピンホールを使用する特許文献１乃至３では、１回のスキャン露光では光量が足りず、複数回のスキャン露光を繰り返さなければならないため、測定時間が長くなることに加えて、アライメント誤差による測定精度の劣化を生じる。また、測定される波面収差も、複数回のスキャン露光によって平均化されたものとなってしまう。
【００１３】
そこで、本発明は、従来よりも高精度、且つ、短時間で被検光学系の光学特性（波面収差）を測定することができる測定装置、テストレチクル、それを利用した露光装置、並びに、デバイス製造方法を提供することを例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての測定装置は、被検光学系の光学特性を測定する測定装置であって、前記被検光学系の瞳面に所定の次数のみの回折光を供給する複数の抑制パターンを有する回折光学素子と、前記複数の抑制パターンの各々に異なる角度で光を入射させる入射手段とを有することを特徴とする。
【００１５】
本発明の別の側面としてのテストレチクルは、被検光学系の光学特性を測定する際に使用されるテストレチクルであって、一の面に形成され、前記被検光学系の瞳面に所定の次数のみの回折光を供給する複数の抑制パターンと、前記一の面の反対側の面に形成され、前記複数の抑制パターンの各々に異なる角度で光を入射させる入射手段を有することを特徴とする。
【００１６】
本発明の更に別の側面としての露光装置は、レチクルに形成されたパターンを被処理体に露光する露光装置であって、前記パターンを前記被処理体に投影する投影光学系と、前記投影光学系の光学特性を測定する上述の測定装置とを有することを特徴とする。
【００１７】
本発明の更に別の側面としての露光装置は、レチクルに形成されたパターンを被処理体に露光する露光装置であって、前記パターンを前記被処理体に投影する投影光学系と、前記露光装置の光路内に挿脱可能な上述のテストレチクルとを有することを特徴とする。
【００１８】
本発明の更に別の側面としてのデバイス製造方法は、上述の露光装置を用いて被処理体を露光するステップと、露光された前記被処理体を現像するステップとを有することを特徴とする。
【００１９】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、従来よりも高精度、且つ、短時間で被検光学系の光学特性（波面収差）を測定することができる測定装置、テストレチクル、それを利用した露光装置、並びに、デバイス製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照して、本発明の一側面としての測定装置について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。ここで、図１は、本発明の測定装置１を説明するための概略断面図である。測定装置１は、図１に示すように、図示しない照明系と、テストレチクル１０と、検出部２０を有する。
【００２２】
測定装置１は、後述するテストレチクル１０を介して、被検光学系ＤＯＳ（例えば、露光装置に用いられる投影光学系など）の波面収差（光学特性）を測定する。具体的には、測定装置１は、テストレチクル１０（テストパターン１２）を被検光学系ＤＯＳで結像した空中像又は感光基板ＥＰに転写した転写パターン像ＴＰＩの位置をある基準からの位置ずれ量として測定する。測定装置１は、これら空中像又は転写パターン像ＴＰＩの位置を測定することにより、被検光学系ＤＯＳの収差を測定する。
【００２３】
テストレチクル１０は、一方の面１０ａに形成された複数のテスト（抑制）パターン（パターン群）１２と、かかる面の反対側の面１０ｂに形成された入射手段１４とを有する。テストパターン１２は、入射手段１４から供給される光を回折し、被検光学系ＤＯＳの瞳面ＩＰに所定の次数のみの回折光を供給する機能を有する。また、入射手段１４は、複数のテストパターン１２の各々に異なる角度で光を入射させる機能を有し、本実施形態では、バイナリーオプティクス（回折光学素子）１４ａとして具体化される。
【００２４】
図示しない照明系から射出された平面波の照明光は、テストレチクル１０のバイナリーオプティクス１４ａを通過する。バイナリーオプティクス１４ａは、平面波を球面波に変換するレンズと同じ効果を有し、平面波の照明光を曲げてテストパターン１２に入射させる。バイナリーオプティクス１４ａは、本実施形態では、σ＞１の開口数（ＮＡ）を有し、焦点距離をバイナリーオプティクス１４ａからテストパターン１２までの光学距離よりも十分に長くする（即ち、テストレチクル１０の外で結像する）ことでテストパターン１２の全体を照明する。また、焦点距離をバイナリーオプティクス１４ａからテストパターン１２までの光学距離よりも十分に短くする（即ち、テストレチクル１０の内で結像する）ことでテストパターン１２の全体を照明してもよい。
【００２５】
テストパターン１２とバイナリーオプティクス１４ａは、同一のプレート（即ち、テストレチクル１０）ではなく、例えば、各々の回折光学素子として別のプレートに形成してもよい。なお、入射手段１４としては、バイナリーオプティクス１４ａの他に、屈折型光学素子であるレンズ１４ｂや、反射型光学素子であるミラー１４ｃが考えられる。入射手段１４にレンズ１４ｂを用いる場合は、図２に示すように、テストレチクル１０Ａに直接貼り付けてもよいし、別のプレートに形成してもよい。また、入射手段１４にミラー１４ｃを用いる場合には、図１３に示すような構成により、照明系内もしくは照明系とテストレチクル１０Ａの光路に入射手段１４（ミラー１４ｃ）を配置させることにより同様な効果を得ることができる。ここで、図２は、テストレチクル１０の変形例であるテストレチクル１０Ａを示す概略断面図である。図１３は、入射手段１４にミラー１４ｃを用いた場合のテストレチクル１０Ａを示す概略断面図である。
【００２６】
テストパターン１２には、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、本出願人が特願２００１−２６４５８２号で提案したライン間又はスペース間のピッチ（間隔）がほぼ等しい周期パターンＴＰｂであり、且つ、光が透過する個々のスペース幅が周期パターンの中心ライン又は中心スペースのパターンから外側のパターンに向かって減少するパターンや、ある幅を有するラインの両エッジ部に細いラインを施したパターンなどを用いる。これらのパターンは、高次回折光を低減させる効果を有し、被検光学系ＤＯＳの波面収差の測定精度をより向上させることができる。ここで、図３は、テストパターン１２の周期パターンＴＰｂの一例を示す概略平面図である。
【００２７】
図３に示す周期パターンＴＰｂを１つのラインと見なし、図４に示すように、周期パターンＴＰｂを格子状に並べたテストパターン１２を、被検光学系ＤＯＳを介して結像した転写パターン像ＴＰＩの光強度分布は、内部のライン間が解像しない歪の少ない１つのパターンと見なしえるものとなる。
【００２８】
図４は、テストレチクル１０に形成されるテストパターン１２の詳細を示す平面図である。図４において、１２ａはテストパターン１２のマークであり、格子１２ｂの一部が図３（ａ）又は図３（ｂ）に示すパターン形状よりなっている。マーク１２ａを形成する格子ラインはいずれも同一の線幅でデザインされており、それぞれのライン幅（本実施形態では、２μｍ）は、例えば、図３（ｂ）と同じ形状とする。但し、マーク１２ａは、特に制限が無く、転写パターン像ＴＰＩを測定するパターン依存性を考慮して、感光基板ＥＰに転写した際の寸法幅が図４とほぼ同じになるようにすることが好ましい。
【００２９】
また、テストパターン１２は、被検光学系ＤＯＳの瞳面ＩＰ上で生じる回折パターンが互いに打ち消し合うことで高周波成分を減少させるパターンや、開口部と、かかる開口部の境界側に、被検光学系ＤＯＳの瞳面ＩＰ上において開口部とは別の周期成分を発生させる周期開口部を有するパターンや、転写パターン像ＴＰＩがデフォーカスしている場合及び被検光学系ＤＯＳに波面収差が存在していても実質的に非対称な像歪を発生させない形状のパターンであってもよい。
【００３０】
更に、図５に示すように、テストレチクル１０のテストパターン１２の近傍には、リファレンスマーク１６が形成されている。リファレンスマーク１６は、図６に示すように、テストパターン１２の相対位置ずれ量を測定するためのマーク群であり、本実施形態では、グリット形状を有する。リファレンスマーク１６は、テストパターン１２とは異なり、その上部に入射手段１４（バイナリーオプティクス１４ａ）はなく、照明系からの照明光はリファレンスマーク１６の全てに均等に照射される。ここで、図５は、テストレチクル１０の全体（テストパターン１２及びリファレンスマーク１６）を示す概略断面図である。図６は、テストレチクル１０に形成されるリファレンスマーク１６の詳細を示す平面図である。
【００３１】
測定において、計測装置１に測定される空中像又は転写パターン像ＴＰＩは、１つ以上存在する。なお、各々の空中像又は転写パターン像ＴＰＩの位置は、テストパターン１２の上に配置されたバイナリーオプティクス１４ａによって、バイナリーオプティクス１４ａの焦点位置からテストパターン１２の各々を結んだ直線で決定し、それぞれ異なる角度又は方向の主光線を有する照明光で照明されている。これらの１つ以上の空中像又は転写パターン像ＴＰＩの位置を測定し、本出願人が特願２００１−２６４５８２号で提案した測定方法（処理方法）を用いて被検光学系ＤＯＳの波面収差を測定する。
【００３２】
例えば、テストパターン１２に対して、主光線の傾斜角又は／及び方向が異なる２つの照明光、又は、主光線の傾斜角が等しく入射方向が対称な２つの照明光を照射し、被検光学系ＤＯＳを介してテストパターン１２の像（転写パターン像ＴＰＩ）を形成する。かかるテストパターン１２の像の２つの照明光に基づく入射面内の位置ずれ量から被検光学系ＤＯＳの瞳面ＩＰ上の波面の傾きを求め、求めた波面の傾きから被検光学系ＤＯＳの波面収差を測定する。
【００３３】
具体的には、小σの照明条件（σ＜０．１）でテストレチクル１０を照明し、感光基板ＥＰにテストパターン１２又はリファレンスマーク１６を露光する。次いで、図７に示すように、テストパターン１２とリファレンスマーク１６が重なり合うように、同じ照明条件で、感光基板ＥＰにリファレンスマーク１６又はテストパターン１２を露光する。そして、転写されたテストパターン１２とリファレンスマーク１６との相対的位置ずれ量を測定する。得られた位置ずれ量から計算処理によって波面を生成し、波面収差を測定する。更に、テストレチクル１０に、テストパターン１２とバイナリーオプティクス１４ｂを複数配置すれば、被検光学系ＤＯＳの像高毎に波面収差を測定することが可能である。ここで、図７は、感光基板ＥＰに露光されるテストマーク１２とリファレンスマーク１６との位置関係を示す概略平面図である。
【００３４】
また、検出部２０によって空中像から位置ずれを検出し、同様に波面収差を測定することができる。図１４は、検出部２０の拡大図である。プレート１１ａにはスリット１１ｂが形成されており、スリット１１ｂを透過した光は受光器１１ｃにより受光処理され検出される。前記プレート１１ａ、スリット１１ｂ、受光器１１ｃを構成する検出部２０はすべてウエハステージ３４５上に載置されている。テストパターン像ＴＰＩを投影光学系３３０を通しプレート１１ａ上に結像させ、前記ウエハステージ３４５を移動して前記プレート１１ａ上に設けたスリット１１ｂを透過する光を光強度検出器もしくは光量検出器等の受光器１１ｃにより検出する。このとき前記ウエハステージ３４５を前記投影光学系３３０の光軸方向（Ｚ方向）に移動し、同時に光軸方向と直交する面内（Ｘ、Ｙ方向）でテストパターン像ＴＰＩに対し直交する方向にウエハステージ３４５を移動させＸ、Ｙ移動に同期して前記スリット１１ｂを透過する光を前記受光器１１ｃにより検出する。そしてＸ、Ｙ位置とその位置での透過検出光強度もしくは光量からなる検出信号（図１５）に対して前記プレート１１ａ上に結像したテストパターンＴＰＩの一部分（マーク１２ｂ部）の１ラインの中心位置を算出する。この際スリット１１ｂは図４にあるよう空中像１２ａの格子ピッチ以下の長さおよび巾で、測定したい１ライン以外の空中像１２ａの光がスリット１１ｂに入らない大きさにしている。従って図４では縦ラインと横ラインの像に対するスリット１２ｂは異なっており、それぞれ異なる受光器１１ｃを持ち、計測するライン像１２ａの縦横の向きによって切り換えて計測することも可能である。続けて、ウエハステージ３４５を次のライン像１２ａの位置付近に移動させ、順次瞳全域における各縦横のラインの中心位置を前記同様に計測し、波面スロープから投影レンズの波面収差を算出する。なお、実際の測定方法については、本出願人が特願２００１−２６４５８２号で提案した測定方法と同じであるため、ここでは詳しい説明は省略する。
【００３５】
計測装置１によれば、ピンホールを用いることなく、入射手段１４によって照明光を遮光することなく被検光学系の波面収差を測定することができるため、光量の減少を防止して従来よりも高精度に測定することができる。また、感光基板へテストパターン及びリファレンスマークの露光（焼き付け）を行って波面収差を測定する場合に、露光時と同じ光量を得ることができるため、露光時間が長くなることなく、測定時間を短くすることができる。
【００３６】
なお、本実施形態の計測装置１は、レンズを用いた屈折型光学系により構成される投影光学系の他に、ミラーを用いた反射型投影光学系や、レンズとミラーを組み合わせた反射屈折型投影光学系に適用することができる。
【００３７】
次に、計測装置１及び／又はテストレチクル１０を適用した露光装置３００について説明する。図８は、本発明の一側面としての露光装置３００を示す概略断面図である。露光装置３００は、測定装置とは別（又は同一）の照明装置３１０と、半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネルやＣＣＤ等）の回路パターンが形成されたレチクル３２０と、テストレチクル１０とを有し、例えば、ステップ・アンド・スキャン方式でレチクル３２０に形成された回路パターンを被処理体３４０に露光する。本発明の露光装置は、スキャナーに限定されるものではないが、スキャナーにおける投影光学系３３０の光学性能を高精度及び短時間で測定して補正することができる。
【００３８】
照明装置３１０は、転写用の回路パターンが形成されたレチクル３２０及びテストパターン１２とリファレンスマーク１６が形成されたテストレチクル１０を照明し、光源部３１２と、照明光学系３１４とを有する。
【００３９】
光源部３１２は、例えば、光源としては、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザーなどを使用することができるが、光源の種類はエキシマレーザーに限定されず、例えば、波長約１５３ｎｍのＦ２レーザーやＹＡＧレーザーを使用してもよいし、その光源も個数も限定されない。例えば、独立に動作する２個の固体レーザーを使用すれば固体レーザー間相互のコヒーレンスはなく、コヒーレンスに起因するスペックルはかなり低減する。更にスペックルを低減するために光学系を直線的又は回動的に揺動させてもよい。また、光源部３１２にレーザーが使用される場合、レーザー光源からの平行光束を所望のビーム形状に整形する光束整形光学系、コヒーレントなレーザー光束をインコヒーレント化するインコヒーレント化光学系を使用することが好ましい。また、光源部３１２に使用可能な光源はレーザーに限定されるものではなく、一又は複数の水銀ランプやキセノンランプなどのランプも使用可能である。
【００４０】
照明光学系３１４は、レチクル３２０及びテストレチクル１０を照明する光学系であり、レンズ、ミラー、オプティカルインテグレーター、絞り等を含む。例えば、コンデンサーレンズ、ハエの目レンズ、開口絞り、コンデンサーレンズ、スリット、結像光学系の順で整列する等である。照明光学系３１４は、軸上光、軸外光を問わずに使用することができる。オプティカルインテグレーターは、ハエの目レンズや２組のシリンドリカルレンズアレイ（又はレンチキュラーレンズ）板を重ねることによって構成されるインテグレーター等を含むが、光学ロッドや回折素子に置換される場合もある。
【００４１】
本実施形態において、光源部３１２から射出された照明光は、照明光学系３１４によって、小σの照明条件（σ＜０．１）を形成する。照明光学系３１４は、本実施形態では、照明系絞り３１４ａを有し、駆動系３１４ｂによって様々な大きさの照明条件を簡単に形成することができる虹彩タイプ、或いは、様々な形状の照明系絞り３１４ａを切り換えて用いるタイプである。
【００４２】
レチクル３２０は、例えば、石英製で、その上には転写されるべき回路パターンが形成され、レチクルステージ３２５に支持及び駆動される。レチクル３２０から発せられた回折光は、投影光学系３３０を通り、被処理体３４０上に投影される。レチクル３２０と被処理体３４０とは、光学的に共役の関係に配置される。露光装置３００は、スキャナーであるため、レチクル３２０と被処理体３４０を縮小倍率比の速度比で走査することにより、レチクル３２０のパターンを被処理体３４０上に転写する。なお、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置（「ステッパー」とも呼ばれる。）の場合は、レチクル３２０と被処理体３４０を静止させた状態で露光が行われる。
【００４３】
テストレチクル１０は、投影光学系３３０の波面収差を測定するために用いられ、レチクルステージ３２５に支持及び駆動される。テストレチクル１０は、上述した通りのいかなる形態をも適用可能であり、ここでの詳細な説明は省略する。
【００４４】
レチクルステージ３２５は、図示しないレチクルチャックを介してレチクル３２０及びテストレチクル１０を支持し、図示しない移動機構に接続されている。図示しない移動機構は、リニアモーターなどで構成され、Ｘ軸方向にレチクルステージ３２５を駆動することでレチクル３２０及びテストレチクル１０を移動することができる。
【００４５】
投影光学系３３０は、レチクル３２０に形成されたパターンを経た回折光を被処理体３４０上に結像する機能を有する。投影光学系３３０は、複数のレンズ素子のみからなる光学系、複数のレンズ素子と少なくとも一枚の凹面鏡とを有する光学系（カタディオプトリック光学系）、複数のレンズ素子と少なくとも一枚のキノフォームなどの回折光学素子とを有する光学系等を使用することができる。色収差の補正が必要な場合には、互いに分散値（アッベ値）の異なるガラス材からなる複数のレンズ素子を使用したり、回折光学素子をレンズ素子と逆方向の分散が生じるように構成したりする。
【００４６】
投影光学系３３０は、本実施形態では、補正光学系３３２を有する。テストレチクル１０（計測装置１）を用いて測定された波面収差を投影光学系３３０にフィードバックすることにより投影光学系３３０の収差補正が可能である。具体的には、補正光学系３３２は、図示しない複数の光学素子が光軸方向及び／又は光軸に直交する方向へ移動可能になっており、収差調整用の駆動手段３３４により、本実施形態により得られる収差情報に基づいて、一又は複数の光学素子を駆動することにより、投影光学系３３０の波面収差を補正したり、最適化したりすることができる。また、投影光学系３３０の収差を調整する手段としては、可動レンズ以外に、可動ミラー（光学系がカタディオプトリック系やミラー系のとき）や、傾動できる平行平面板や、圧力制御可能な空間、アクチュエータによる面補正など様々な公知の系を用いるものが適用できる。
【００４７】
被処理体３４０は、ウェハステージ３４５に支持及び駆動される。被処理体３４０は、本実施形態ではウェハであるが、液晶基板その他の被処理体を広く含む。被処理体３４０にはフォトレジストが塗布されている。
【００４８】
ウェハステージ３４５は、被処理体３４０を支持する。ウェハステージ３４５は、当業界で周知のいかなる構成をも適用することができるので、ここでは詳しい構造及び動作の説明は省略する。例えば、ウェハステージ３４５は、リニアモーターを利用してＸＹ方向に被処理体３４０を移動することができる。レチクル３２０と被処理体３４０は、例えば、同期走査され、ウェハステージ３４５とレチクルステージ３２５の位置は、例えば、レーザー干渉計などにより監視され、両者は一定の速度比率で駆動される。ウェハステージ３４５は、例えば、ダンパを介して床等の上に支持されるステージ定盤上に設けられ、レチクルステージ３２５及び投影光学系３３０は、例えば、床等に載置されたベースフレーム上にダンパを介して支持される図示しない鏡筒定盤上に設けられる。
【００４９】
露光において、光源部３１４から発せられた光束は、照明光学系３１４によりレチクル３２０を、例えば、ケーラー照明する。レチクル３２０を通過してレチクルパターンを反映する光は、投影光学系３３０により被処理体３４０上に結像される。露光装置３００が使用する投影光学系３３０は、上述したように波面収差が最適に補正されており、紫外光、遠紫外光及び真空紫外光を高い透過率で透過するので、高いスループットで経済性よくデバイス（半導体素子、ＬＣＤ素子、撮像素子（ＣＣＤなど）、薄膜磁気ヘッドなど）を提供することができる。また、投影光学系３３０の波面収差においても、ピンホールを使用しないため、１回のスキャン露光でテストパターン１２及びリファレンスマーク１６を露光することができ、複数回のスキャン露光を必要とした従来と比べて、測定時間を短くすることができる。また、アライメント誤差による測定精度の劣化も生じることなく、高精度に投影光学系３３０の波面収差の測定及び補正を行うことができる。
【００５０】
次に、図９及び図１０を参照して、上述の露光装置３００を利用したデバイスの製造方法の実施例を説明する。図９は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ１（回路設計）では、デバイスの回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）では、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。ステップ３（ウェハ製造）では、シリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は、前工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いて本発明のリソグラフィー技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。ステップ５（組み立て）は、後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成されたウェハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）では、ステップ５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００５１】
図１０は、ステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）では、ウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウェハ上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）では、ウェハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）では、ウェハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、上述の露光装置３００によってマスクの回路パターンをウェハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウェハを現像する。ステップ１８（エッチング）では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによってウェハ上に多重に回路パターンが形成される。かかるデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。このように、露光装置３００を使用するデバイス製造方法、並びに結果物としてのデバイスも本発明の一側面を構成する。
【００５２】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一側面としての計測装置を示す概略断面図である。
【図２】図１に示すテストレチクルの変形例であるテストレチクルを示す概略断面図である。
【図３】図１に示すテストパターンの周期パターンの一例を示す概略平面図である。
【図４】図１に示すテストレチクルに形成されるテストパターンの詳細を示す平面図である。
【図５】図１に示すテストレチクルの全体を示す概略断面図である。
【図６】図５に示すテストレチクルに形成されるリファレンスマークの詳細を示す平面図である。
【図７】感光基板に露光されるテストマークとリファレンスマークとの位置関係を示す概略平面図である。
【図８】本発明の一側面としての露光装置を示す概略断面図である。
【図９】デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。
【図１０】図９に示すステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。
【図１１】従来の波面収差の測定方法を説明するための図である。
【図１２】従来の波面収差の計測方法を説明するための図である。
【図１３】入射手段にミラーを用いた場合のテストレチクルを示す概略断面図である。
【図１４】図１に示す検出部の構成を示す概略拡大図である。
【図１５】図１４に示す検出器が検出する検出信号を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５４】
１                    測定装置
１０                  テストレチクル
１１ａ                プレート
１１ｂ                スリット
１１ｃ                受光器
１２                  テストパターン
１４                  入射手段
１４ａ                オプティカルインテグレーター
１４ｂ                レンズ
１４ｃ                ミラー
１６                  リファレンスマーク
２０                  検出部
３００                露光装置
３１０                照明装置
３１４                照明光学系
３１４ａ              照明系絞り
３１４ｂ              駆動系
３３０                投影光学系
３３２                補正光学系
３３４                駆動手段
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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