(57)【要約】【課題】高精度な光学特性の計測を実現する。【解決手段】所定面内の一軸方向に配列された複数の反射面領域を有する波面分割光学素子９４が、リニアモータＬＭ１，ＬＭ２により、前記所定面内で一軸方向と直交する他軸方向に移動され、検出器９５は、投影光学系ＰＯ及び波面分割光学素子を介した光を受光し、前記被検光学系の光学特性に関する情報を含む検出信号を出力する。したがって、ガラスを透過しない波長の光を使用した露光装置においても波面収差を計測することが可能であるとともに、波面分割光学素子の反射面領域を２次元面上に配列する必要が無いので、高精度な波面分割光学素子を製造でき、結果的に、高精度な光学特性の計測を実現することができる。【選択図】図３
2006258844.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検光学系の光学特性を計測する光学特性計測装置であって、
所定面内の一軸方向に配列された複数の反射面領域を有する波面分割光学素子と；
前記波面分割光学素子を前記所定面内で一軸方向と直交する他軸方向に移動させる移動機構と；
前記被検光学系及び前記波面分割光学素子を介した光を受光し、前記被検光学系の光学特性に関する情報を含む検出信号を出力する検出器と；を備える光学特性計測装置。
【請求項２】
前記被検光学系を介した光の光路上への挿入及び離脱が可能な平面ミラーと；
前記光の光路上に前記波面分割光学素子が配置された状態と前記平面ミラーが配置された状態とを切り換える切替え装置と；を更に備える請求項１に記載の光学特性計測装置。
【請求項３】
前記検出器は、エリアセンサであることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学特性計測装置。
【請求項４】
前記駆動機構は、前記波面分割光学素子を、前記他軸方向に関して、前記反射面領域の大きさ以上の所定ピッチで移動して、順次位置決めし、
前記検出器は、前記位置決め毎に前記検出信号を出力することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学特性計測装置。
【請求項５】
前記波面分割光学素子の前記他軸方向に関する位置を計測する計測装置を更に備える請求項１〜４のいずれか一項に記載の光学特性計測装置。
【請求項６】
前記波面分割光学素子の移動と同期して、前記検出器が移動可能とされていることを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の光学特性計測装置。
【請求項７】
前記波面分割光学素子と前記検出器とを一体的に結合する結合機構を更に備える請求項６に記載の光学特性計測装置。
【請求項８】
前記検出器は、ＴＤＩセンサであることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学特性計測装置。
【請求項９】
マスクに形成されたパターンを物体上に転写する露光装置であって、
前記マスクを照明光で照明する照明光学系と；
前記マスクから射出される前記照明光を前記物体上に投射する投影光学系と；
前記物体を保持して２次元移動する物体ステージと；
前記照明光学系と前記投影光学系の少なくとも一方が前記被検光学系となるように前記物体ステージに設けられた請求項１〜８のいずれか一項に記載の光学特性計測装置と；を備える露光装置。
【請求項１０】
前記マスクとして反射型マスクが用いられ、
前記照明光が、極端紫外光であることを特徴とする請求項９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、光学特性計測装置及び露光装置に係り、更に詳しくは、被検光学系の光学特性を計測する光学特性計測装置及び該光学特性計測装置が設けられた露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体素子、液晶表示素子等を製造するためのリソグラフィ工程では、マスク又はレチクル（以下、「レチクル」と総称する）に形成されたパターンを、投影光学系を介してレジスト等が塗布されたウエハ又はガラスプレート等の基板（以下、適宜「ウエハ」ともいう）上に転写する露光装置が用いられている。この種の装置としては、近年では、スループットを重視する観点から、ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置（いわゆる「ステッパ」）や、このステッパを改良したステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置などの逐次移動型の投影露光装置が主として用いられている。
【０００３】
かかる露光装置では、従来、露光用の照明光（露光ビーム）として超高圧水銀ランプからの紫外域の輝線（例えばｉ線（波長３６５ｎｍ）など）やＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）のような紫外光が使用されていた。最近ではより高い解像度（解像力）を得るために、露光ビームとしてＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）やＦ2レーザ光（波長１５７ｎｍ）のような真空紫外光を使用する露光装置の開発も行われている。これらの露光装置の照明光学系や投影光学系としては、屈折系又は反射屈折系が主として使用されていた。
【０００４】
これに対して、より微細な半導体素子等を製造するために、最近では、露光光として波長が１００ｎｍ程度以下の軟Ｘ線領域の光、すなわち極端紫外光（以下、ＥＵＶ（Extreme Ultraviolet）光と呼ぶ）を使用するＥＵＶ露光装置の開発も行われている。このＥＵＶ露光装置では、ＥＵＶ光が透過する光学材料が現時点では存在しないため、照明光学系及び投影光学系は全て反射光学素子（ミラー）によって構成され、レチクルもまた反射型レチクルが使用される。
【０００５】
この種の露光装置では、レチクルのパターンの縮小像をウエハ上の既に形成されたショット領域に正確に重ね合わせて転写することが重要であり、そのためには投影光学系による像の形成状態が所望の状態となるように投影光学系や照明光学系の光学特性を調整する必要がある。
【０００６】
上記の光学特性の調整のためには、投影光学系などの光学系の光学特性を精度良く計測することが前提であり、近年では、投影光学系の光学特性として、総合的な収差である波面収差を計測することが比較的多く行われるようになってきた。
【０００７】
ところで、投影光学系の波面収差は、投影光学系を露光装置のボディに搭載した後、いわゆるオン・ボディにて種々の計測装置により計測されている。この種の計測装置の１つとして、受光光学系内の波面分割光学素子としてマイクロレンズアレイを採用したシャック−ハルトマン（Shack-Hartmann）方式の波面収差計測器が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１等に記載の波面収差計測器では、波面分割光学素子としてマイクロレンズアレイを採用しているため、ＥＵＶ光はそのマイクロレンズアレイを透過しないことから、その波面収差計測器を上記ＥＵＶ露光装置に使用することはできない。
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−２６２９４８号公報
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上述した事情の下になされたものであり、第１の観点からすると、被検光学系の光学特性を計測する光学特性計測装置であって、所定面内の一軸方向に配列された複数の反射面領域を有する波面分割光学素子と；前記波面分割光学素子を前記所定面内で一軸方向と直交する他軸方向に移動させる移動機構と；前記被検光学系及び前記波面分割光学素子を介した光を受光し、前記被検光学系の光学特性に関する情報を含む検出信号を出力する検出器と；を備える光学特性計測装置である。
【００１１】
これによれば、所定面内の一軸方向に配列された複数の反射面領域を有する波面分割光学素子が、移動機構により、前記所定面内で一軸方向と直交する他軸方向に移動され、検出器は、被検光学系及び波面分割光学素子を介した光を受光し、前記被検光学系の光学特性に関する情報を含む検出信号を出力する。このため、ガラスを透過しない波長の光を使用した露光装置においても波面収差を計測することが可能となる。また、波面分割光学素子の反射面領域を２次元面内で配列する必要が無いので、高精度な波面分割光学素子を低コストで製造でき、高精度な光学特性計測を実現することが可能である。
【００１２】
本発明は、第２の観点からすると、マスクに形成されたパターンを物体上に転写する露光装置であって、前記マスクを照明光で照明する照明光学系と；前記マスクから射出される前記照明光を前記物体上に投射する投影光学系と；前記物体を保持して２次元移動する物体ステージと；前記照明光学系と前記投影光学系の少なくとも一方が前記被検光学系となるように前記物体ステージに設けられた本発明の光学特性計測装置と；を備える露光装置である。
【００１３】
これによれば、本発明の光学特性計測装置が、マスクを照明光で照明する照明光学系と、マスクから射出された照明光を物体上に投射する投影光学系との少なくとも一方が被検光学系となるように物体ステージに設けられているので、たとえ、ガラスを透過しない程度に短い波長の光を用いる場合であっても、照明光学系と投影光学系の少なくとも一方の光学特性を高精度に計測することができる。このため、計測結果に基づいて各部を調整することにより、マスクに形成されたパターンを物体上に高精度に転写することが可能となる。また、短波長の光を用いることにより、高解像な露光を実現することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図１１（Ｃ）に基づいて説明する。
【００１５】
図１には、一実施形態に係る露光装置１０の全体構成が概略的に示されている。この露光装置１０では、後述するように、投影光学系ＰＯが使用されているので、以下においては、この投影光学系ＰＯの光軸方向をＺ軸方向、これに直交する面内で図１における紙面内左右方向をＹ軸方向、紙面に直交する方向をＸ軸方向として説明するものとする。この露光装置１０は、露光装置本体６０と、波面センサ９０とを備えている。
【００１６】
前記露光装置本体６０は、レチクルＲに形成された回路パターンの一部の像を投影光学系ＰＯを介してウエハＷ上に投影しつつ、レチクルＲとウエハＷとを投影光学系ＰＯに対して１次元方向（ここではＹ軸方向）に相対走査することによって、レチクルＲの回路パターンの全体をウエハＷ上の複数のショット領域の各々にステップ・アンド・スキャン方式で転写するものである。
【００１７】
露光装置本体６０は、ＥＵＶ光（軟Ｘ線領域の光）を照明光ＥＬとして射出する光源装置１２、この光源装置１２からの照明光ＥＬを反射して所定の入射角、例えば約５０〔ｍｒａｄ〕でレチクルＲのパターン面（図１における下面（−Ｚ側の面））に入射するように折り曲げる折り曲げミラーＭを含む照明光学系（なお、折り曲げミラーＭは、投影光学系ＰＯの鏡筒内部に存在しているが、実際には照明光学系の一部である）、レチクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴ、レチクルＲのパターン面で反射された照明光（ＥＵＶ光）ＥＬをウエハＷの被露光面（図１における上面（＋Ｚ側の面））に対して垂直に投射する投影光学系ＰＯ、及びウエハＷを保持するウエハステージＷＳＴ等を備えている。
【００１８】
前記光源装置１２としては、一例として、レーザ励起プラズマ光源が用いられている。このレーザ励起プラズマ光源は、ＥＵＶ光発生物質（ターゲット）に高輝度のレーザ光を照射することにより、そのターゲットが高温のプラズマ状態に励起され、該ターゲットが冷える際に放出するＥＵＶ光、紫外光、可視光、及び他の波長域の光を利用するものである。なお、本実施形態では、主に波長５〜２０ｎｍ、例えば波長１１ｎｍのＥＵＶ光が露光ビーム（照明光ＥＬ）として用いられるものとする。
【００１９】
前記照明光学系は、照明ミラー、波長選択窓等（いずれも図示省略）及び折り曲げミラーＭ等を含んで構成されている。また、光源装置１２内の集光ミラーとしての放物面鏡も照明光学系の一部を構成する。光源装置１２で射出され、照明光学系を介した照明光ＥＬ（前述の折り曲げミラーＭで反射されたＥＵＶ光ＥＬ）は、レチクルＲのパターン面を円弧スリット状の照明光となって照明する。
【００２０】
なお、上記のように構成される照明光学系と前述した光源装置１２とにより、図４に示される照明系１１が構成されている。
【００２１】
前記レチクルステージＲＳＴは、ＸＹ平面に沿って配置されたレチクルステージベース３２上に配置され、レチクルステージ駆動系３４を構成する例えば磁気浮上型２次元リニアアクチュエータが発生する磁気浮上力によって前記レチクルステージベース３２上に浮上支持されている。レチクルステージＲＳＴは、レチクルステージ駆動系３４が発生する駆動力によってＹ軸方向に所定ストロークで駆動されるとともに、Ｘ軸方向及びθｚ方向（Ｚ軸回りの回転方向）にも微小量駆動されるようになっている。また、このレチクルステージＲＳＴは、レチクルステージ駆動系３４が複数箇所で発生する磁気浮上力の調整によってＺ軸方向及びＸＹ面に対する傾斜方向（Ｘ軸回りの回転方向であるθｘ方向及びＹ軸回りの回転方向であるθｙ方向）にも微小量だけ駆動可能に構成されている。
【００２２】
レチクルステージＲＳＴの下面側に不図示の静電チャック方式（又はメカチャック方式）のレチクルホルダが設けられ、該レチクルホルダによってレチクルＲが保持されている。このレチクルＲとしては、照明光ＥＬが波長１１ｎｍのＥＵＶ光であることと対応して反射型レチクルが用いられている。このレチクルＲは、そのパターン面が下面となる状態でレチクルホルダによって保持されている。このレチクルＲは、シリコンウエハ、石英、低膨張ガラスなどの薄い板から成り、その−Ｚ側の表面（パターン面）には、ＥＵＶ光を反射する反射膜が形成されている。この反射膜は、モリブデンＭｏとベリリウムＢｅの膜が交互に約５．５ｎｍの周期で、約５０ペア積層された多層膜であり、この多層膜は波長１１ｎｍのＥＵＶ光に対して約７０％の反射率を有する。なお、前記折り曲げミラーＭ、その他の照明光学系内の各ミラーの反射面にも同様の構成の多層膜が形成されている。
【００２３】
レチクルＲのパターン面に形成された多層膜の上には、吸収層として例えばニッケルＮｉ又はアルミニウムＡｌが一面に塗布され、その吸収層にパターンニングが施されて回路パターンが形成されている。
【００２４】
レチクルＲの吸収層が残っている部分に当たったＥＵＶ光はその吸収層によって吸収され、吸収層の抜けた部分（吸収層が除去された部分）の反射膜に当たったＥＵＶ光はその反射膜によって反射され、結果として回路パターンの情報を含んだＥＵＶ光（照明光ＥＬ）がレチクルＲのパターン面からの反射光として後述する投影光学系ＰＯへ向かう。
【００２５】
レチクルステージＲＳＴ（レチクルＲ）のステージ移動面内での位置（ＸＹ面内の位置）は、レチクルステージＲＳＴに設けられた（又は形成された）反射面にレーザビームを投射するレチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）８２Ｒによって、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。ここで、実際には、レチクル干渉計は、レチクルステージＲＳＴのＸ軸方向位置（Ｘ位置）を計測するレチクルＸ干渉計とレチクルステージＲＳＴのＹ軸方向位置（Ｙ位置）を計測するレチクルＹ干渉計とが設けられているが、図１ではこれらが代表的にレチクル干渉計８２Ｒとして示されている。そして、レチクルＹ干渉計とレチクルＸ干渉計の少なくとも一方、例えばレチクルＹ干渉計は、測長軸を２軸有する２軸干渉計であり、このレチクルＹ干渉計の計測値に基づきレチクルステージＲＳＴ（レチクルＲ）のＹ位置に加え、θｚ方向（Ｚ軸回りの回転方向）の回転量（ヨーイング量）も計測できるようになっている。
【００２６】
前記レチクルＲのＺ軸方向の位置は、パターン面に対し斜め方向から検出ビームを照射する送光系１３ａと、レチクルＲのパターン面で反射された検出ビームを受光する受光系１３ｂとから構成されるレチクルフォーカスセンサ（１３ａ，１３ｂ）によって計測されている。このレチクルフォーカスセンサ（１３ａ，１３ｂ）としては、例えば特開平６−２８３４０３号公報（対応米国特許第５，４４８，３３２号）等に開示される多点焦点位置検出系が用いられている。このため、該レチクルフォーカスセンサ（１３ａ，１３ｂ）の計測値に基づいて、レチクルＲのパターン面のＺ位置のみならず、ＸＹ面に対する傾斜（θｘ、θｙ方向の回転量）も求めることができる。
【００２７】
レチクル干渉計８２Ｒ及びレチクルフォーカスセンサ（１３ａ，１３ｂ）の計測値は、図４に示される主制御装置２０内のステージ制御部７０に供給され、該ステージ制御部７０によってそれらレチクル干渉計８２Ｒ及びレチクルフォーカスセンサ（１３ａ，１３ｂ）の計測値に基づいてレチクルステージ駆動部３４を介してレチクルステージＲＳＴが駆動されることで、レチクルＲの６次元方向の位置及び姿勢制御が行われるようになっている。
【００２８】
前記投影光学系ＰＯは、開口数（Ｎ．Ａ．）が例えば０．１で、後述するように、反射光学素子（ミラー）のみから成る反射光学系が使用されており、ここでは、投影倍率が１／４倍のものが使用されている。従って、レチクルＲによって反射され、レチクルＲに形成されたパターンの情報を含むＥＵＶ光ＥＬは、ウエハＷ上に投射され、これによりレチクルＲ上のパターンは１／４に縮小されてウエハＷに転写される。
【００２９】
この投影光学系ＰＯは、鏡筒１７と、該鏡筒１７内部に配置された、例えば６枚の反射光学素子（ミラー）とを含んで構成されている。鏡筒１７ａの上壁（＋Ｚ側の壁）に上下に貫通する矩形の開口１７ｂが形成され、−Ｙ側の側壁には、開口１７ａが形成されている。鏡筒１７の内部には、前述した照明光学系を構成する折り曲げミラーＭも配置されている。
【００３０】
前記ウエハステージＷＳＴは、ＸＹ平面に沿って配置されたウエハステージベースＢＳ上に配置され、例えば磁気浮上型２次元リニアアクチュエータから成るウエハステージ駆動系６２によって該ウエハステージベースＢＳ上に浮上支持されている。このウエハステージＷＳＴは、前記ウエハステージ駆動系６２によってＸ軸方向及びＹ軸方向に所定ストローク（ストロークは例えば３００〜４００ｍｍである）で駆動されるとともに、θｚ方向（Ｚ軸回りの回転方向）にも微小量駆動されるようになっている。また、このウエハステージＷＳＴは、ウエハステージ駆動系６２によってＺ軸方向及びＸＹ面に対する傾斜方向にも微小量だけ駆動可能に構成されている。
【００３１】
ウエハステージＷＳＴの上面には、静電チャック方式の不図示のウエハホルダが載置され、該ウエハホルダによってウエハＷが吸着保持されている。また、ウエハステージＷＳＴの＋Ｙ方向側には、後述する波面センサ９０が嵌合可能な形状のセンサ取付部が形成されている。
【００３２】
ウエハステージＷＳＴの位置は、ウエハレーザ干渉計（以下、「ウエハ干渉計」という）８２Ｗにより、例えば、０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出されている。なお、実際には、Ｘ軸方向に測長軸を有する干渉計及びＹ軸方向に測長軸を有する干渉計が設けられているが、図１ではこれらが代表的にウエハ干渉計８２Ｗとして示されている。それらの干渉計は、測長軸を複数有する多軸干渉計で構成され、ウエハステージＷＳＴのＸ、Ｙ位置の他、回転（ヨーイング（Ｚ軸回りの回転であるθｚ回転）、ピッチング（Ｘ軸回りの回転であるθｘ回転）、ローリング（Ｙ軸回りの回転であるθｙ回転））も計測可能となっている。
【００３３】
また、投影光学系ＰＯの鏡筒１７を基準とするウエハＷのＺ軸方向に関する位置は、斜入射方式のウエハフォーカスセンサによって計測されるようになっている。このウエハフォーカスセンサは、図１に示されるように、投影光学系ＰＯの鏡筒を保持する不図示のコラムに固定され、ウエハＷの上面に対し斜め方向から検出ビームを照射する送光系１４ａと、同じく不図示のコラムに固定され、ウエハＷ面で反射された検出ビームを受光する受光系１４ｂとから構成される。このウエハフォーカスセンサ（１４ａ，１４ｂ）としては、レチクルフォーカスセンサ（１３ａ，１３ｂ）と同様の多点焦点位置検出系が用いられる。
【００３４】
ウエハ干渉計８２Ｗ及びウエハフォーカスセンサ（１４ａ、１４ｂ）の計測値は、図４の主制御装置２０内のステージ制御部７０に供給され、該ステージ制御部７０によってウエハステージ駆動系６２が制御され、ウエハステージＷＳＴの６次元方向の位置及び姿勢制御が行われるようになっている。
【００３５】
ウエハステージＷＳＴ上面の一端部には、レチクルＲに形成されたパターンが投影されるウエハ面上の位置と後述するアライメント系ＡＬＧとの相対位置関係の計測（いわゆるベースライン計測）等を行うための空間像計測器ＦＭが設けられている。この空間像計測器ＦＭは、従来のＤＵＶ露光装置の基準マーク板に相当するものである。
【００３６】
さらに、本実施形態では、図１に示されるように、投影光学系ＰＯの鏡筒に、アライメント系ＡＬＧが固定されている。このアライメント系ＡＬＧとしては、ブロードバンド光をウエハＷ上のアライメントマーク（または空間像計測器ＦＭ）に照射し、その反射光を受光して画像処理によりマーク検出を行うＦＩＡ（Field Image Alignment ）方式のアライメントセンサ、レーザ光をウエハＷ上の回折格子状のアライメントマークに２方向から照射し、発生した２つの回折光を干渉させ、その位相からアライメントマークの位置情報を検出するＬＩＡ（Laser Interferometric Alignment ）方式のアライメントセンサ、レーザ光をウエハＷ上のアライメントマークに照射し、回折・散乱された光の強度を利用してマーク位置を計測するＬＳＡ（Laser Step Alignment）方式のアライメントセンサやＡＦＭ（原子間力顕微鏡）のような走査型プローブ顕微鏡等種々のものを用いることができる。
【００３７】
なお、本実施形態では、レチクルステージＲＳＴ、投影光学系ＰＯ、及びウエハステージＷＳＴ等は、実際には、不図示の真空チャンバ内に収容されている。
【００３８】
前記波面センサ９０としては、受光光学系内にマイクロミラーアレイを用いたシャック−ハルトマン（Shack-Hartmann）方式の波面センサが用いられている。この波面センサ９０は、図２に概略的に示されるように、ＸＺ断面が略矩形状でその上端部（＋Ｚ端部）の＋Ｘ側端部が突出した状態とされた内部空間を有する筐体９７と、該筐体９７の内部に所定の位置関係で配置された複数の光学素子を含む受光光学系と、筐体９７の内部の−Ｘ側かつ−Ｚ側端部近傍に配置された検出器９５とを備えている。
【００３９】
前記筐体９７は、その最上部（＋Ｚ側端面）に平面視円形の開口９７ａを有し、該開口９７ａは、標示板９１によって閉塞されている。
【００４０】
前記標示板９１は、例えばガラス基板を基材とし、ウエハステージＷＳＴ上に不図示のウエハホルダを介して載置されたウエハＷの表面と同じ高さ位置（Ｚ軸方向位置）に配置されている（図１参照）。この標示板９１の表面には、クロム等の金属の蒸着により反射膜が形成されている。この反射膜の中央部には、円形の貫通孔９１ａが形成されている。この場合、ＥＵＶ光は、貫通孔９１ａ以外の部分によって投影光学系ＰＯの波面収差の計測の際に周囲からの不要なＥＵＶ光が受光光学系に入射するのが遮られている（すなわち、貫通孔９１ａのみをＥＵＶ光が通過する）。また、反射膜の貫通孔９１ａの周辺には、該貫通孔９１ａとの位置関係が設計上既知の３組以上の２次元位置検出用マークが形成されている。この２次元位置検出用マークとしては、例えばＹ軸方向に沿って形成されたラインアンドスペースマークと、Ｘ軸方向に沿って形成されたラインアンドスペースマークとの組合せを採用することができる。なお、ラインアンドスペースマークは、上述のアライメント系ＡＬＧによって検出可能となっている。
【００４１】
前記受光光学系は、筐体９７内部の標示板９１の下方に配置された、凹面鏡から成る集光ミラー９２と、該集光ミラー９２の−Ｘ側に配置されたマイクロミラーアレイ９４とから構成されている。集光ミラー９２は、筐体９７の壁の内側に不図示の保持部材を介して固定されている。
【００４２】
集光ミラー９２に入射した光は、平行光に変換された後、マイクロミラーアレイ９４に入射する。
【００４３】
前記マイクロミラーアレイ９４は、図３に示されるように、ＸＺ面内でＸ軸に対して４５°傾いた細長い長方形板状の部材から成り、その一方の面（図３の紙面奥側の面）が図１１（Ａ）に示されるように、長手方向に沿って一列に微小な反射面領域（反射面）が複数（図１１（Ａ）では、１０個）形成された第１反射面９４ａとされ、他方の面（図３の紙面手前側の面）が鏡面加工された平面状の第２反射面９４ｂとされている。第１反射面９４ａは、平行平面ガラス板にエッチング処理を施すとともに、例えばモリブデンＭｏとベリリウムＢｅの膜が交互に約５．５ｎｍの周期で、約５０ペア積層された多層膜を蒸着して反射面を形成することにより作成される。マイクロミラーアレイ９４では、各反射面領域毎に、標示板９１の貫通孔９１ａを介した後述するピンホールパターンの像の結像光束を射出する。
【００４４】
マイクロミラーアレイ９４は、その上下端部それぞれにおいて、支持部材５２，５３により回転可能に支持されている。支持部材５２内には、回転モータ等を含んで構成される回転駆動機構が設けられており、該回転駆動機構により、マイクロミラーアレイ９４が図３に示される矢印Ａ方向へ回転駆動されるようになっている。なお、以下の説明では、説明の便宜上、回転駆動機構が内部に設けられた支持部材の符号を用いて「回転駆動機構５２」と呼ぶものとする。
【００４５】
回転駆動機構５２のマイクロミラーアレイ９４とは反対側の面には、磁極ユニット５６Ａが設けられており、支持部材５３のマイクロミラーアレイ９４の反対側には、磁極ユニット５６Ｂが設けられている。磁極ユニット５６Ａは、図３に示される電機子ユニット５８Ａとともに、リニアモータＬＭ１を構成し、磁極ユニット５６Ｂは、電機子ユニット５８Ｂとともに、リニアモータＬＭ２を構成する。電機子ユニット５８Ａ，５８Ｂは、その＋Ｙ側端部及び−Ｙ側端部が筐体９７の内壁に固定された状態となっている。上記リニアモータＬＭ１，ＬＭ２により、マイクロミラーアレイ９４がＹ軸方向に移動されるようになっている。
【００４６】
また、図３では不図示ではあるが、マイクロミラーアレイ９４及びリニアモータの一部には、マイクロミラーアレイ９４のＹ軸方向に関する位置を計測するための位置検出装置４１（図４参照）が設けられている。位置検出装置４１としては、例えばリニアエンコーダを採用することができる。この位置検出装置４１は、図４の主制御装置２０内のタイミング制御部４０に接続されており、マイクロミラーアレイ９４のＹ位置情報をタイミング制御部４０に出力し、タイミング制御部４０は、該Ｙ位置情報に基づいて、マイクロミラーアレイ９４の移動を制御する。
【００４７】
図２に戻り、前記検出器９５は、２次元エリアセンサから成る受光素子（以下、「エリアセンサ」と呼ぶ）、及び例えば電荷転送制御回路等の電気回路を含んで構成されている。エリアセンサは、マイクロミラーアレイ９４から出射される光束のすべてを受光するのに十分な面積を有している。また、エリアセンサは、マイクロミラーアレイ９４の第１反射面９４ａが光路上に配置されている状態では、貫通孔９１ａ近傍に形成される後述するピンホールパターンの像がマイクロミラーアレイ９４の第１反射面９４ａ上の各反射面領域によって再結像される結像面であって、貫通孔９１ａの形成面の光学的な共役面に受光面を有している。また、この受光面は、マイクロミラーアレイ９４の前記第２反射面９４ｂが光路上に配置されている状態では、投影光学系ＰＯの瞳面の共役面から少しだけずれた面に位置する。
【００４８】
検出器９５では、マイクロミラーアレイ９４の第１反射面９４ａが光路上に配置されている状態で、各反射面領域によって再結像されるピンホールパターンの像の撮像結果を、撮像データＩＭＤ１として図４のＡ／Ｄ変換器４２に送信する。また、検出器９５では、マイクロミラーアレイ９４の第２反射面９４ｂが光路上に配置されているときには、その受光面に結像された像の撮像結果を撮像データＩＭＤ２としてＡ／Ｄ変換器４２に送信する。
【００４９】
この検出器９５は、図２及び図３に示されるように、その−Ｘ側端部において、Ｚ軸方向を長手方向とする連結部材９８の下端部に接続されており、連結部材９８の上端部は支持部材５３に接続されている。このため、マイクロミラーアレイ９４のＹ軸方向への移動に伴って、検出器９５もＹ軸方向に同一量だけ移動するようになっている。なお、検出器９５及びマイクロミラーアレイ９４をＹ軸方向にガイドするガイド部材を設けることとしても良い。
【００５０】
前記筐体９７の外形は、図２では不図示ではあるが、上述したウエハステージＷＳＴのセンサ取付部と嵌合する形状を有しており、ウエハステージＷＳＴに対して着脱自在となっている。
【００５１】
図４には、本実施形態の制御系の主要部が概略的に示されている。この図４の制御系は、主制御装置２０を中心として構成されている。主制御装置２０は、ステージ制御部７０及びタイミング制御部４０を含み、該タイミング制御部４０は、前述した位置検出装置４１による位置情報に基づいて、リニアモータＬＭ１，ＬＭ２の駆動制御を行うとともに、照明系１１による発光も制御する。また、検出器９５、該検出器９５による撮像結果をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器４２、２次元の画像メモリ４３、主制御装置２０内の演算部４４のタイミング制御も行う。また、主制御装置２０は、露光装置１０の各部の制御を行う。
【００５２】
次に、本実施形態の露光装置１００における光学特性の計測動作を、主制御装置２０の処理アルゴリズムを示す図５〜図９のフローチャートに沿って、適宜他の図面を参照しながら説明する。また、以下の動作の前提として、波面センサ９０は、ウエハステージＷＳＴに装着されており、その波面センサ９０と主制御装置２０とが接続されているものとする。
【００５３】
なお、波面センサ９０内部の受光光学系の収差は、無視できるレベルであるものとする。
【００５４】
まず、図５のステップ１０２の投影光学系ＰＯの波面収差計測のサブルーチンの処理を行う。
【００５５】
このサブルーチン１０２では、まず、図６のステップ１２２において、不図示のレチクルローダを用いて、反射型の計測用レチクルＲＴ（図１０（Ａ）参照）をレチクルステージＲＳＴにロードする。
【００５６】
計測用レチクルＲＴには、複数個（例えば、３×１１＝３３個）のピンホール状の反射パターン（以下「ピンホールパターン」と呼ぶ）がレチクルステージＲＳＴにロードされた状態で、Ｘ軸方向及びＹ軸方向をそれぞれ行方向及び列方向とするマトリクス状の配列で形成されている。なお、ピンホールパターンは、円弧スリット状の照明領域の大きさの領域内に形成されているものとする。
【００５７】
次のステップ１２４では、マイクロミラーアレイ９４の第１反射面９４ａが光路（光軸）上に配置されるように設定する（図１０（Ａ）の状態）。ここでは、マイクロミラーアレイ９４に接続された回転駆動機構５２を駆動制御するとともに、リニアモータＬＭ１，ＬＭ２を駆動制御することにより行われる。なお、既に第１反射面９４ａが光路に配置されている状態にある場合には、そのままの状態に維持する。
【００５８】
次のステップ１２５では、ウエハステージＷＳＴに装着された波面センサ９０とウエハステージＷＳＴとの位置関係の計測を行う。具体的には、ウエハステージＷＳＴを順次移動してアライメント系ＡＬＧを用いて波面センサ９０の標示板９１上の少なくとも２つの２次元位置マークそれぞれのウエハステージ座標系上における位置の検出を行い、その位置の検出結果に基づいて、例えば最小自乗法などの所定の統計演算により波面センサ９０の標示板９１の貫通孔９１ａとウエハステージＷＳＴとの位置関係を正確に求める。
【００５９】
この結果、ウエハ干渉計８２Ｗから出力される位置情報（速度情報）に基づいて、貫通孔９１ａのＸＹ位置を正確に検出することができ、かつ、このＸＹ位置の検出結果と予め計測したアライメント系ＡＬＧのベースラインとに基づいて、ウエハステージ駆動系６２を介してウエハステージＷＳＴを移動制御することにより、貫通孔９１ａを所望のＸＹ位置に精度良く位置決めできるようになる。
【００６０】
次のステップ１２６では、ウエハフォーカスセンサ（１４ａ、１４ｂ）を用いて、投影光学系ＰＯの光軸ＡＸに直交する面（ＸＹ平面）に対する標示板９１の傾斜を計測する。
【００６１】
次のステップ１２８では、上記の傾斜の計測結果に基づいてウエハステージ駆動系６２を介してウエハステージＷＳＴの傾斜を調整することで、標示板９１の上面の傾斜を投影光学系ＰＯの像面（又は像面の近似平面）の傾斜と一致させる。
【００６２】
次のステップ１３０では、投影光学系ＰＯの視野内の基準計測点、例えば視野中心の計測点、すなわち３３個のうちの中心に位置するピンホールパターン（以下、「中央のピンホールパターン」と呼ぶ）の投影光学系ＰＯに関する共役位置（光軸ＡＸ上）の計測点に波面センサ９０の標示板９１の貫通孔９１ａが一致するようにウエハステージＷＳＴを移動する。
【００６３】
次のステップ１３２では、マイクロミラーアレイ９４の第１反射面９４ａの各反射面領域によって計測器９５の受光面上に再結像される中央のピンホールパターンの像の撮像結果である撮像データＩＭＤ１に基づいてウエハステージＷＳＴの最適Ｚ位置（ベストフォーカス位置）をサーチする。具体的には、次の通りである。
【００６４】
この最適Ｚ位置のサーチが行われる際の光学配置が、図１０（Ａ）に示されている。こうした光学配置において、主制御装置２０のタイミング制御部４０が光源装置１２からレーザ光を発振させ、照明光学系から照明光ＥＬが射出されると、計測用レチクルＲＴの中央のピンホールパターンに到達した光（照明光ＥＬ）が、中央のピンホールパターンにて反射される。そして、その光は、投影光学系ＰＯを介した後、波面センサ９０の標示板９１の貫通孔９１ａに集光される。なお、中央のピンホールパターン以外のピンホールパターンにて反射した光は、貫通孔９１ａには到達しないようになっている。こうして貫通孔９１ａに集光された光（標示板９１表面の貫通孔９１ａの内部に結像された中央のピンホールパターンの像光束）の波面は、投影光学系ＰＯの波面収差を含んだ略球面となる。
【００６５】
貫通孔９１ａを通過した光は、集光ミラー９２により平行光に変換された後、マイクロミラーアレイ９４の第１反射面９４ａに入射する。マイクロミラーアレイ９４の第１反射面は、各反射面領域ごとに、標示板９１表面の貫通孔９１ａの内部に結像された中央のピンホールパターンの像を、標示板９１の光学的な共役面すなわち検出器９５の撮像面（受光面）に結像させる。従って、検出器９５の撮像面には、マイクロミラーアレイ９４の反射面領域に対応する配置及び数のスポット像（中央のピンホールパターンの像）が形成される。検出器９５により、それら撮像面（受光面）に形成されたスポット像の撮像が行われる。検出器９５ａの撮像により得られた撮像データＩＭＤ１は、図４のＡ／Ｄ変換器４２に送信される。
【００６６】
そこで、ウエハステージ駆動系６２を介してウエハステージＷＳＴをＺ軸方向にステップ移動しつつ、上記撮像データＩＭＤ１（ただし、この場合の撮像データＩＭＤ１は位置情報ではなく光量（輝度）を意味する）の取り込みを行い、その取り込んだ撮像データＩＭＤ１に基づいて、例えばコントラストが最大となるＺ軸方向の位置を見つけることにより、ウエハステージＷＳＴの最適Ｚ位置をサーチする。
【００６７】
次のステップ１３４では、波面収差計測時の最適露光量を決定する。具体的には、上記の最適Ｚ位置にウエハステージＷＳＴのＺ軸方向の位置を調整した状態で、例えば光源装置１２の発振周波数（繰り返し周波数）を変更しながら、上記の撮像データＩＭＤ１の取り込みを繰り返し、その取り込んだ撮像データＩＭＤ１に基づいて、検出器９５での電荷蓄積時間に対するパルス数が最適となる撮像データＩＭＤ１に対応する繰り返し周波数を求めることで、最適露光量を決定する。
【００６８】
次のステップ１３６では、回転駆動装置５２を介してマイクロミラーアレイ９４を矢印Ａ方向に回転し、第２反射面９４ｂを光路（光軸）上に配置する（図１０（Ｂ）の状態）。
【００６９】
次のステップ１３８では、後述する瞳像計測時の最適露光量を決定する。具体的には、次の通りである。
【００７０】
この瞳像計測時の最適露光量の決定が行われる際の光学配置が図１０（Ｂ）に示されている。こうした光学配置において、光源装置１２からレーザ光を発振させると、前述と同様に、計測用レチクルＲＴの中央のピンホールパターンに到達した光（照明光ＥＬ）が、中央のピンホールパターンで反射され、投影光学系ＰＯを介した後、波面センサ９０の標示板９１の貫通孔９１ａに集光され、貫通孔９１ａを通過した光は、集光ミラー９２により平行光に変換された後、マイクロミラーアレイ９４の第２反射面９４ｂを介して、検出器９５で受光される。これにより、検出器９５の受光面には、投影光学系ＰＯの瞳面における光源像の一部が投影される。検出器９５により、撮像面（受光面）に投影された像の撮像が行われ、この撮像により得られた撮像データＩＭＤ２は、Ａ／Ｄ変換器４２に送信される。
【００７１】
そこで、例えば光源装置１２の発振周波数（繰り返し周波数）を変更しながら、上記の撮像データＩＭＤ２の取り込みを繰り返し、その取り込んだ撮像データＩＭＤ２に基づいて、検出器９５での電荷蓄積時間に対するパルス数が最適となる撮像データＩＭＤ２に対応する繰り返し周波数を求めることで、後述する瞳像計測時の最適露光量を決定する。
【００７２】
ここで、瞳像とは、後述するピンホールパターンを介して投影光学系ＰＯに入射する光によって投影光学系ＰＯの瞳面に形成される光源像を指し、この瞳像は、波面センサ９０に入射される光の光軸のずれなどの影響を受ける。従って、瞳像の計測は、投影光学系ＰＯの光学特性の計測の一種である。勿論、波面収差は、投影光学系ＰＯの光学特性の一種である。
【００７３】
次のステップ１４２（図７）では、計測点の番号を示すカウンタｎを１に初期化し（ｎ←１）、ステップ１４６に移行する。ステップ１４６では、波面センサ９０をｎ番目（ここでは１番目）の計測点に移動する。すなわち、ｎ番目のピンホールパターンの投影光学系ＰＯに関する共役位置の計測点に波面センサ９０の標示板９１の貫通孔９１ａが一致するようにウエハステージＷＳＴを移動する。
【００７４】
次のステップ１４８では、先にステップ１３８で決定した最適露光量の下で瞳像計測を行う。具体的には、まず、図８のステップ２０２において、マイクロミラーアレイ９４（第２反射面９４ｂ）の位置を示すカウンタｍを１に初期化する（ｍ←１）。
【００７５】
次いで、ステップ２０４において、マイクロミラーアレイ９４（第２反射面９４ｂ）と検出器９５の位置をｍ番目（ここでは１番目）の位置に位置決めする。ここで、マイクロミラーアレイ９４は、Ｙ軸方向に関して１番目の位置からＭ番目の位置までリニアモータＬＭ１，ＬＭ２により移動可能であるものとし、１番目の位置はマイクロミラーアレイ９４の可動域のうちの−Ｙ側端部の位置であるものとする（図１１（Ａ）参照）。
【００７６】
次のステップ２０６では、光源装置１２の発光を開始し、検出器９５による電荷蓄積を開始する。
【００７７】
次のステップ２０８では、所定時間（ここでは、例えば電荷蓄積に必要な微小時間）が経過するまで待ち、所定時間経過した段階でステップ２１０において、光源装置１２の発光を終了し、検出器９５による電荷蓄積を終了する。
【００７８】
次のステップ２１２では、検出器９５からの信号を読み出し、Ａ／Ｄ変換器４２を用いてデジタル信号に変換し、ステップ２１４では、変換したデジタル信号を画像メモリ４３のｍ番目（ここでは１番目）に対応した領域に記憶する。
【００７９】
次のステップ２１６では、ｍ＝Ｍか否かを判断し、ここでの判断が否定されると、ステップ２１８において、ｍを１インクリメント（ｍ←ｍ＋１）した後に、ステップ２０４に戻る。
【００８０】
その後ステップ２０４において、マイクロミラーアレイ９４（第２反射面９４ｂ）と検出器９５の位置をｍ番目（ここでは２番目）の位置に位置決めし、ステップ２０６〜ステップ２１４の処理を行う。ここで、マイクロミラーアレイ９４のｍ番目の位置と（ｍ＋１）番目の位置とでは、マイクロミラーアレイ９４のＹ軸方向に関する幅と同一距離だけ離れているものとする。
【００８１】
このようにして、ステップ２０４〜２１８の処理・判断を繰り返し、１番目からＭ番目の位置までの検出が終了すると、瞳像全域にわたった検出が終了するので、ステップ２１６の判断が肯定され、ステップ２２０に移行する。
【００８２】
ステップ２２０では、画像メモリに記憶された信号を処理して、瞳像を求め、図７のステップ１５０に移行する。
【００８３】
ステップ１５０では、カウンタｎの値が計測点の総数Ｎ（ここではＮ＝３３）以上であるか否かを判断することで、全ての計測点において瞳像計測が終了したか否かを判断する。ここでは、最初の計測点について瞳像計測が終了したのみなので、ここでの判断は否定され、ステップ１５２に移行して、カウンタｎを１インクリメントした後、ステップ１４６に戻る。
【００８４】
以後、ステップ１５０における判断が肯定されるまで、ステップ１４６→１４８→１５０→１５２のループの処理を繰り返す。これにより、投影光学系ＰＯの視野内の２〜３３番目の計測点の投影光学系ＰＯに関する共役位置の計測点について、瞳像計測が行われ、全ピンホールパターンを介した光源像のデータ（中心位置や大きさなどの光源像の位置情報）が抽出される。
【００８５】
そして、全ての計測点についての瞳像計測が終了すると、ステップ１５４に進んで、カウンタｎを１に初期化する。
【００８６】
次のステップ１５６では、マイクロミラーユニット９４の第１反射面９４ａを再度光路上に配置した後、ステップ１５８では、波面センサ９０をｎ番目（ここでは１番目）の計測点に移動する。すなわち、ｎ番目のピンホールパターンの投影光学系ＰＯに関する共役位置の計測点に波面センサ９０の標示板９１の貫通孔９１ａが一致するようにウエハステージＷＳＴを移動する。
【００８７】
次のステップ１６０では、図９のステップ３０２〜３１８までを、ステップ３１６の判断が肯定されるまで、前述した図８のステップ２０２〜２１８と同様にして行い、画像メモリにデジタル信号を記憶しておく。ただし、ステップ３０２〜３１８では、光路上にマイクロミラーアレイ９４の第１反射面９４ａが配置されている点がステップ２０２〜２１８とは異なる。
【００８８】
この場合、図１１（Ａ）に示されるように、第１の位置から第Ｍの位置まで移動しつつ、波面のずれを計測する。ここで、各位置では図１１（Ｂ）に示されるように、波面が理想的な場合には、検出器９５の撮像面に白丸で示される位置にスポット像が形成されるところ、波面がずれている場合にはそのずれ（傾斜）に応じて、黒丸で示されるように白丸からずれた位置にスポット像が形成されるようになっている。
【００８９】
したがって、第１の位置から第Ｍの位置まで移動して計測する間に、図１１（Ｃ）に示されるように、２次元面内でのスポット像のずれを検出することができるようになっている。
【００９０】
なお、スポット像の位置の検出は、具体的には、各スポット像の光強度分布の重心を算出することにより、各スポット像の中心位置を算出し、各スポット像の中心位置を撮像データＩＭＤ１として画像メモリ４３に記憶する。
【００９１】
そして、ステップ３２０において、画像メモリ４３から各スポット像の位置情報を読み出して、計測用レチクルＲＴにおけるｎ番目（ここでは１番目）のピンホールパターンを介した光に関する投影光学系ＰＯの波面収差を後述するようにして算出する。
【００９２】
ところで、スポット像の位置情報から波面収差を計測できる理由は、上記のスポット像の撮像に際し、マイクロミラーアレイ９４に入射する光の波面が、投影光学系ＰＯの波面収差を反映したものとなっているからである。
【００９３】
すなわち、投影光学系ＰＯに波面収差が無い場合には、図１０（Ａ）において点線で示されるように、その波面ＷＦは光軸と直交する平面となるのに対し、投影光学系ＰＯに波面収差が有る場合には、図１０（Ａ）において二点鎖線で示されるように、その波面ＷＦ'は平面とはならず、その平面上の位置に応じた角度の傾きを有する面となる。この場合、マイクロミラーアレイ９４の第１反射面９４ａの各反射面領域に入射した光の波面は傾いており、その傾き量に応じた距離だけ、波面収差がない場合からずれた点を中心とするスポット像が検出器９５の撮像面に結像される。
【００９４】
従って、このステップ３２０では、波面収差が無いときに期待される各スポット像位置（図１１（Ｂ），図１１（Ｃ）の白丸で示す位置）と検出された各スポット像位置（図１１（Ｂ），図１１（Ｃ）の黒丸で示す位置）との差（位置誤差）から、波面を展開したツェルニケ多項式の係数を求めることで、計測用レチクルＲＴにおけるｎ番目のピンホールパターンを介した光に関する投影光学系ＰＯの波面収差を算出する。
【００９５】
図７の説明に戻り、次のステップ１６６では、カウンタｎの値が計測点の総数Ｎ（ここではＮ＝３３）以上であるか否かを判断することで、全ての計測点において波面収差の計測が終了したか否かを判断する。ここでは、最初の計測点について波面収差の計測が終了したのみなので、ここでの判断は否定され、ステップ１６８に移行して、カウンタｎを１インクリメントした後、ステップ１５８に戻る。
【００９６】
以後、ステップ１６６における判断が肯定されるまで、ステップ１５８→１６０→１６２→１６４→１６６→１６８のループの処理を繰り返す。これにより、投影光学系ＰＯの視野内の２〜３３番目の計測点、すなわち２〜３３番目のピンホールパターンの投影光学系ＰＯに関する共役位置の計測点について、波面収差計測が行われ、ピンホールパターンそれぞれを介した光に関する波面収差が算出され、メモリ内に記憶される。
【００９７】
そして、全ての計測点についての波面収差計測が終了し、ステップ１６６における判断が肯定されると、図５のメインルーチンのステップ１０４にリターンする。
【００９８】
このステップ１０４では、上で求めた投影光学系ＰＯの視野内のＮ個（ここでは３３個）の計測点における波面収差のデータに基づいて、投影光学系ＰＯの波面収差が全ての計測点で許容値以下であるか否かを判断する。そして、この判断が否定された場合には、ステップ１０６に移行して、投影光学系ＰＯの波面収差の計測結果に基づき、現在発生している波面収差を低減させるように、投影光学系ＰＯを構成する６枚のミラーのうちの少なくとも一部を駆動して投影光学系ＰＯの波面収差の調整を行う。
【００９９】
その後、ステップ１０２のサブルーチンの処理を行い、調整された投影光学系ＰＯに関する波面収差を上記と同様にして計測する。以後、ステップ１０４において肯定的な判断がなされるまで、投影光学系ＰＯの波面収差の調整（ステップ１０６）と、波面収差の計測（ステップ１０２）とを繰り返し実行する。そして、ステップ１０４において肯定的な判断がなされると、ステップ１０８に移行する。
【０１００】
ステップ１０８では、不図示の入出力装置を介してアラーム音を発するとともにディスプレイ画面上に「波面収差計測終了」を表示するなどして、オペレータに波面収差を計測した旨を通知する。
【０１０１】
その後、波面センサ９０がウエハステージＷＳＴから取り外されるのを待ち、ステップ１１０において、波面センサ９０がウエハステージＷＳＴから取り外されたことを例えば不図示のセンサの出力又はオペレータからの通知などにより確認すると、本実施形態の光学特性計測の一連の動作が終了する。
【０１０２】
その後、露光動作に移行し、不図示のレチクルローダを介してレチクルステージＲＳＴ上にロードされている計測用レチクルＲＴをアンロードするとともに、転写したいパターンが形成されたレチクルＲをレチクルステージＲＳＴ上にロードし、アライメント系ＡＬＧ等を用いたベースライン計測等の準備動作を行う。
【０１０３】
そして、不図示のウエハローダを介してウエハステージＷＳＴ上のウエハ交換を行い（但し、ウエハステージＷＳＴ上にウエハがロードされていない場合は、ウエハを単にロードする）、ウエハＷに対するアライメント（例えばＥＧＡ方式のウエハアライメントなど）を行った後、アライメント結果に基づいて、ウエハＷ上の各ショット領域の露光のために走査開始位置（加速開始位置）にウエハステージＷＳＴを移動させる動作と、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとを同期してＹ軸方向に相対走査しつつレチクルＲを照明光ＥＬで照明してレチクルＲのパターンをウエハＷ上のショット領域に転写する動作とを繰り返す、ステップ・アンド・スキャン方式の露光を行う。
【０１０４】
なお、上記の走査露光中やアライメント中には、ウエハフォーカスセンサ（１４ａ、１４ｂ）によって投影光学系ＰＯの像面に対するウエハＷ表面の位置、像面に対する傾斜が計測され、図４の主制御装置２０内のステージ制御部７０によって投影光学系ＰＯの像面に対するウエハＷ表面の位置、像面に対する傾斜が常に一定になるようにウエハステージＷＳＴが制御される。また、制御装置では、レチクルフォーカスセンサ（１３ａ、１３ｂ）の計測値に基づいて、露光中（レチクルパターンの転写中）の投影光学系ＰＯの物体面に対するレチクルＲのパターン面の位置、物体面に対する傾斜が常に一定に保たれるように、レチクルＲの投影光学系ＰＯの光軸方向（Ｚ方向）の位置を調整しつつ、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとをＹ軸方向に沿って同期移動させる。
【０１０５】
以上詳細に説明したように、本実施形態の波面センサ９０によると、ＸＺ面内でＸ軸に対して４５°傾いた細長い長方形板状の部材から成り、その一軸方向（長手方向）に配列された複数の反射面領域を有するマイクロミラーアレイ９４が、リニアモータＬＭ１、ＬＭ２により、前記面内で一軸方向と直交するＹ軸方向に移動され、検出器９５は、投影光学系ＰＯ及びマイクロミラーアレイ９４を介した光を受光し、投影光学系ＰＯの光学特性に関する情報を含む検出信号を出力する。このため、ガラスを透過しない波長の光を使用した露光装置においても波面収差を計測することが可能となる。また、マイクロミラーアレイ９４の反射面領域を２次元面内で配列する必要が無いので、高精度なマイクロミラーアレイを低コストで製造でき、かつ高精度な光学特性計測を実現することが可能である。
【０１０６】
また、本実施形態の露光装置１０によると、本実施形態の波面センサ９０が、投影光学系ＰＯを被検光学系とするようにウエハステージＷＳＴに設けられているので、投影光学系ＰＯの光学特性を高精度に計測することができ、該計測結果に基づいて投影光学系を調整することにより、レチクルＲに形成されたパターンをウエハＷ上に高精度に転写することが可能となる。
【０１０７】
また、本実施形態では、マイクロレンズアレイ９４の第２反射面９４ｂが光路上に配置されている状態で、検出器９５からの検出信号に基づいて、前述の瞳像（光源像）のデータ（中心位置や大きさなどの光源像の位置情報）を算出している。これは、ツェルニケの多項式を用いて波面収差を精度良く求めるためには、投影光学系ＰＯの瞳位置や大きさに基づいて波面収差を求めるための基準位置のずれを補正することが望ましいからである。すなわち、前述のように、検出器９５によって撮像された光源像を検出対象として、その光源像の位置が精度良く検出され、その検出された光源像の位置や大きさに基づいて、基準位置のずれが補正されるので、本実施形態では、波面収差を精度良く計測することができる。
【０１０８】
また、本実施形態では、マイクロミラーアレイ９４と検出器９５とを、連結部材９８を用いて一体的に結合しているので、検出器９５をマイクロミラーアレイ９４に同期して駆動するための駆動機構を別途設ける必要が無い。また、本実施形態では検出器９５もマイクロミラーアレイに合わせて小型化されているため、発熱量も少なく、この点からも高精度な光学特性の計測が可能である。
【０１０９】
なお、上記実施形態では、マイクロミラーアレイ９４として、複数の微小な反射面領域が設けられた第１反射面９４ａと、平面状の反射面を有する第２反射面９４ｂとを備える構成を採用し、平面状の反射面の光路上への挿入及び離脱をする切替え装置として、回転駆動機構５２を採用する場合について説明したが、本発明がこれに限られるものではない。例えば、図１２（Ａ）に示されるように、第１反射面９４ａのみが設けられたマイクロミラーアレイ９４とは別に、平面状の反射面が設けられた平面ミラー１９４を用意し、瞳像計測時には、図１２（Ａ）に示されるように、マイクロミラーアレイ９４を光路外に退避させるとともに平面ミラー１９４を照明光ＥＬの光路上に配置することとし、波面収差計測時には、図１２（Ｂ）に示されるように平面ミラー１９４を光路外に退避させるとともにマイクロミラーアレイ９４を照明光ＥＬの光路上に配置することとしても良い。この場合、図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）に示されるように、マイクロミラーアレイ９４と平面ミラー１９４とを駆動するリニアモータＬＭ１'，ＬＭ２'の固定子を共通とすることができる。また、図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）の構成に限らず、光路上にマイクロミラーアレイと平面ミラーとを配置することができる構成であれば、種々の構成を採用することができる。
【０１１０】
なお、上記実施形態では、マイクロミラーアレイ９４と検出器９５とを連結部材９８を用いて一体的に結合することにより、マイクロミラーアレイ９４と検出器９５とを同期移動することとしているが、これに限らず、連結部材９８を用いず、マイクロミラーアレイ９４と検出器９５とを別のリニアモータ等の移動機構により、移動することとしても良い。
【０１１１】
なお、上記実施形態では、検出器９５として、マイクロミラーアレイ９４の大きさに合わせたエリアセンサを用いることとしたが、本発明がこれに限られるものではなく、エリアセンサとしては、照明光の全てを受光できる程度の大きさを有するエリアセンサを採用することもできる。また、エリアセンサのみならず、ラインセンサを採用し、１画素分ずつずらしつつ照明光の全てについて計測するようにすることもできる。
【０１１２】
更に検出器としては、いわゆるＴＤＩ（Time Delay Integration）センサを採用することとしても良い。このＴＤＩセンサは、ラインセンサの一種ではあるが、一軸方向のみならず、該一軸方向に垂直な他軸方向にも画素が配列された二次元構造を有している。このＴＤＩセンサは、他軸方向に移動しつつ、他軸方向の画素による情報を積分していくことで一つの画像とするため、通常のＣＣＤラインセンサに比べて高速・高感度な計測を行うことができる。
【０１１３】
なお、上記実施形態では、反射面領域の大きさと同一のピッチで移動することとしたが、これに限らず、反射面領域の大きさ以上のピッチで移動して、順次位置決めすることとしてもよい。
【０１１４】
なお、上記実施形態では、マイクロミラーアレイ９４のＹ軸方向に関する位置を計測する位置検出装置として、リニアエンコーダを用いることとしたが、これに限らず、レーザ干渉計等のその他の検出装置を用いることとしても良い。
【０１１５】
なお、上記実施形態では、マイクロミラーアレイ９４をＹ軸方向に移動する移動装置として、リニアモータＬＭ１，ＬＭ２を少なくとも含む場合について説明したが、本発明がこれに限られるものではなく、例えば、回転モータを用いたボールネジ方式の移動装置など種々の移動装置を用いることが可能である。
【０１１６】
なお、上記実施形態中ではマイクロミラーアレイ９４を一体物で構成し、一方の面を多数の反射面領域が形成された第１反射面９４ａ、他方の面を平面状の第２反射面９４ｂとする場合について説明したが、本発明がこれに限られるものではなく、第１反射面９４ａが形成された第１の反射部材と、第２反射面９４ｂが形成された第２の反射部材の２枚を貼り付けて一つのマイクロミラーアレイとすることとしても良い。
【０１１７】
なお、上記実施形態では、マイクロミラーアレイ９４の第１反射面９４ａに、反射面領域がその長手方向に一列に配列される場合について説明したが、本発明がこれに限られるものではなく、例えば、マイクロミラーアレイ９４を比較的容易に製造可能な範囲内であればその列数を２列、３列等、任意に設定することとしても良い。また、マイクロミラーアレイ９４を微小な１つの反射面領域のみとし、該１つの反射面領域を２次元面内で移動することにより、２次元面内で光学特性の計測を行うこととしても良い。これらの場合、検出器９５の大きさをマイクロミラーアレイの大きさに合わせることとしても良い。
【０１１８】
また、上記実施形態では、３３個の計測点における瞳像を全て計測した後に、３３個の計測点における波面収差計測を行うこととしているが、本発明がこれに限られるものではなく、各計測点において瞳像計測と波面収差計測とを交互に行うこととしても良い。例えば、前者を第１モード、後者を第２モードとし、いずれのモードで計測を行うかをオペレータが選択できるようにすることとしても良い。
【０１１９】
なお、上記実施形態では、計測用レチクルＲＴにおけるピンホールパターンの数を１１×３＝３３としたが、所望の波面収差の計測精度に応じて、数を増減することが可能である。
【０１２０】
また、上記実施形態では、投影光学系ＰＯの波面収差の計測に際し、レチクルステージＲＳＴに計測用レチクルＲＴをロードするものとしたが、計測用レチクルと同様のピンホールパターンが形成されたパターン板をレチクルステージＲＳＴに常設しておき、このパターン板を投影光学系ＰＯの視野に対して位置合わせして、投影光学系ＰＯの波面収差の計測を行うようにしても良い。
【０１２１】
また、上記実施形態では、波面センサ９０内部の受光光学系の収差は、無視できる程小さいものとしたが、さらに高い精度の波面収差計測を行う場合などには、波面収差を算出するまでのいずれかの時点で、受光光学系単独の波面収差を計測しておいても良い。かかる受光光学系単独の波面収差の計測は、投影光学系ＰＯを介した照明光ＥＬの照射により球面波を発生する程度の大きさのピンホール開口が形成されたパターン板を、標示板９１の近傍に設け、このパターン板のピンホール開口で前記貫通孔９１ａを更に制限した状態で、投影光学系ＰＯから射出される照明光ＥＬをパターン板に照射して、上述と同様の波面収差の計測を行うことで実現できる。そして、投影光学系ＰＯの波面収差の算出の際に、上記の受光光学系単独の波面収差を補正値として用いることとしても良い。
【０１２２】
また、同様に、波面収差を精度良く求めるために、波面収差を算出するまでのいずれかの時点で、検出器９５の暗電流を計測しておき、各画素の値（輝度値）を求める際に、この暗電流に起因するオフセットを補正しても良い。かかるオフセット補正は、前述した瞳像計測などの場合に行うと良い。
【０１２３】
また、上記実施形態では、投影光学系ＰＯの波面収差計測及び波面収差調整を、露光装置が組み立てられた後の定期メンテナンス時等に行い、その後のウエハの露光に備える場合について説明したが、露光装置の製造における投影光学系ＰＯの調整時に、上記実施形態と同様にして、波面収差の調整を行っても良い。なお、露光装置の製造時における投影光学系ＰＯの調整にあたっては、上記の実施形態において行われる投影光学系ＰＯを構成する一部のミラーの位置調整に加えて、他のミラーの位置調整、ミラーの再加工、ミラーの交換等を行うことが可能である。
【０１２４】
また、上記実施形態では、波面センサ９０がウエハステージＷＳＴに対して着脱自在になっている場合について説明したが、これに限らず、波面センサ９０はウエハステージＷＳＴに常設されても良い。また、ウエハステージとは異なる別のステージに常設しても良い。
【０１２５】
なお、上記実施形態では、被検光学系として投影光学系を採用する場合について説明したが、本発明がこれに限られるものではなく、被検光学系として照明光学系を採用することとしても良い。
【０１２６】
また、上記実施形態では、露光光としてＥＵＶ光を用い、６枚のミラーのみ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、これは一例であって、本発明がこれに限定されないことは勿論である。すなわち、例えば、特開平１１−３４５７６１号公報に開示されるような４枚のミラーのみから成る投影光学系を備えた露光装置は勿論、光源に波長１００〜１６０ｎｍのＶＵＶ光源、例えばＡｒ2レーザ（波長１２６ｎｍ）を用い、４〜８枚のミラーを有する投影光学系などにも好適に適用することができる。また、レンズのみから成る屈折系の投影光学系、レンズを一部に含む反射屈折系の投影光学系のいずれにも、本発明は好適に適用することができる。
【０１２７】
なお、上記実施形態では、ＥＵＶ露光装置に波面センサ９０が設けられた場合について説明したが、これに限らず、Ｆ2レーザ光源、ＡｒＦエキシマレーザ光源、ＫｒＦエキシマレーザ光源などの紫外パルス光源、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）などの輝線を発する超高圧水銀ランプ等を用いる露光装置に上記実施形態の波面センサ９０を設けることも可能である。また、ＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイッテルビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。
【０１２８】
なお、上記実施形態では、波面センサ９０の被検光学系として、露光装置を構成する投影光学系を採用した場合について説明したが、本発明がこれに限られるものではなく、例えば、被検光学系として照明光学系を採用することとしても良い。
【０１２９】
なお、上記実施形態では、露光光として波長１１ｎｍのＥＵＶ光を用いる場合について説明したが、これに限らず、露光光として波長１３ｎｍのＥＵＶ光を用いても良い。この場合には、波長１３ｎｍのＥＵＶ光に対して約７０％の反射率を確保するため、各ミラーの反射膜としてモリブデンＭｏとケイ素Ｓｉを交互に積層した多層膜を用いる必要がある。
【０１３０】
また、上記実施形態では、露光光源としてレーザ励起プラズマ光源を用いるものとしたが、これに限らず、ＳＯＲ、ベータトロン光源、ディスチャージド光源、Ｘ線レーザなどのいずれを用いても良い。
【０１３１】
また、上記実施形態では、走査型露光装置の場合を説明したが、本発明は、投影光学系を備える露光装置であれば、ステップ・アンド・リピート機、ステップ・アンド・スキャン機、ステップ・アンド・スティッチング機を問わず適用することができる。
【０１３２】
露光装置の用途としては半導体製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶標示素子パターンを転写する液晶用の露光装置や、有機ＥＬ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシーン及びＤＮＡチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。
【０１３３】
なお、例えば国際公開ＷＯ９９／４９５０４号などに開示される、投影光学系ＰＯとウエハとの間に液体が満たされる液浸露光装置に本発明を適用しても良い。
【産業上の利用可能性】
【０１３４】
以上説明したように、本発明の光学特性計測装置は、被検光学系の光学特性を計測するのに適している。また、本発明の露光装置は、マスクに形成されたパターンを基板に転写するのに適している。
【図面の簡単な説明】
【０１３５】
【図１】本発明の一実施形態に係る露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１の波面センサの内部構成を示す図である。
【図３】マイクロミラーアレイ及び検出器近傍を示す斜視図である。
【図４】図１の露光装置の制御系の主要部を示すブロック図である。
【図５】図１の露光装置における光学特性計測に際しての主制御装置の処理アルゴリズムを簡略化して示すフローチャートである。
【図６】図５のステップ１０２の処理を示すフローチャート（その１）である。
【図７】図５のステップ１０２の処理を示すフローチャート（その２）である。
【図８】図７のステップ１４８の処理を示すフローチャートである。
【図９】図７のステップ１６０の処理を示すフローチャートである。
【図１０】図１０（Ａ）は、本発明の一実施形態におけるスポット像の撮像時における光学は位置を示す図であり、図１０（Ｂ）は、本発明の一実施形態における瞳像の撮像時における光学は位置を示す図である。
【図１１】図１１（Ａ）〜図１１（Ｃ）は、一実施形態の波面収差計測を説明するための図である。
【図１２】図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）は、変形例を示す図である。
【符号の説明】
【０１３６】
１０…露光装置、４１…位置検出装置（計測装置）、５２…回転駆動機構（切替え装置）、９０…波面センサ（光学特性計測装置）、９４…マイクロミラーアレイ（波面分割光学素子）、９４ａ…第２反射面（平面ミラー）、９５…検出器、９８…連結部材（結合機構）、ＬＭ１，ＬＭ２…リニアモータ（移動機構）、ＰＯ…投影光学系（被検光学系）、Ｒ…レチクル（マスク）、Ｗ…ウエハ（物体）、ＷＳＴ…ウエハステージ（物体ステージ）。
【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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