(57)【要約】【課題】  被検光学系の瞳面の全体について鮮明な干渉縞に基づいて波面収差を高精度に計測する。【解決手段】  被検光学系の波面収差を計測する波面収差計測装置（１）は、物体面（ＯＢ）上の所定領域（ＰＨ）から射出されて被検光学系を経た光を干渉させる回折格子（１０）と、被検光学系の瞳面のうち第１領域を通過し回折格子により形成された第１干渉縞と、第２領域を通過し回折格子により形成された第２干渉縞とを検出する光検出部（１２）と、第１干渉縞と第２干渉縞とを光検出部で検出する際、第１干渉縞の検出条件と第２干渉縞の検出条件との少なくとも一方を設定する設定部（１１，１４）と、設定部で設定された条件のもとで光検出部が検出した第１干渉縞と２干渉縞とに基づいて波面収差を計測する計測部（１３）とを備えている。【選択図】  図２
2011040470.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
前記被検光学系の物体面上の所定領域から射出されて前記被検光学系を経た光を干渉させる回折格子と、
前記被検光学系の瞳面のうち第１領域を通過し、前記回折格子により形成された前記光の第１干渉縞と、前記瞳面の前記第１領域とは異なる第２領域を通過し、前記回折格子により形成された前記光の第２干渉縞とを検出する光検出部と、
前記第１干渉縞と前記第２干渉縞とを前記光検出部で検出する際、前記第１干渉縞の検出条件と前記第２干渉縞の検出条件との少なくとも一方を設定する設定部と、
前記設定部で設定された条件のもとで前記光検出部が検出した前記第１干渉縞と前記２干渉縞とに基づいて、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２】
前記回折格子は、前記被検光学系を通過した光を回折する回折面を有し、
前記設定部は、前記被検光学系の像面と前記回折格子の回折面との間の距離、および前記回折格子の回折面と前記光検出部の検出面との間の距離を調整する距離調整部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の波面収差計測装置。
【請求項３】
前記距離調整部は、前記被検光学系の像面に対して、前記回折格子を互いに異なる間隔を有する第１位置及び第２位置に移動させる駆動部を有し、
前記計測部は、前記第１位置に設定された前記回折格子を経て前記検出面に形成された前記第２干渉縞よりも鮮明な前記第１干渉縞から得られる検出信号と、前記第２位置に設定された前記回折格子を経て前記検出面に形成された前記第１干渉縞より鮮明な前記第２干渉縞から得られる検出信号とに基づいて、前記被検光学系の波面収差を計測することを特徴とする請求項２に記載の波面収差計測装置。
【請求項４】
前記計測部は、前記第１干渉縞から得られる検出信号に基づいて、前記第１領域における波面収差を計測し、前記第２干渉縞から得られる検出信号に基づいて、前記第２領域における波面収差を計測することを特徴とする請求項３に記載の波面収差計測装置。
【請求項５】
前記第１領域は前記瞳面の中央領域であり、前記第２領域は前記瞳面の周辺領域であり、
前記瞳面の中央領域を経た前記光が前記検出面に最も鮮明な前記第１干渉縞を形成する前記回折格子の位置と、前記瞳面の周辺領域を経た前記光が前記検出面に最も鮮明な前記第２干渉縞を形成する前記回折格子の位置との間で前記回折格子を移動させるように、前記光検出部の検出結果をモニターしながら前記駆動部を駆動する制御部を有することを特徴とする請求項３または４に記載の波面収差計測装置。
【請求項６】
前記光検出部は、当該光検出部の検出面に形成された前記第１干渉縞及び前記第１干渉縞よりも不鮮明な前記第２干渉縞を検出し、
前記設定部は、前記第１干渉縞を検出することによって前記光検出部から出力される検出信号の位相に対して、前記第２干渉縞を検出することによって前記光検出部から出力される検出信号の位相を反転することを特徴とする請求項１に記載の波面収差計測装置。
【請求項７】
前記設定部は、前記第１干渉縞と前記第２干渉縞とが前記検出面で互いに同じ鮮明度で形成されるように、前記検出面を湾曲した面形状に設定することを特徴とする請求項１に記載の波面収差計測装置。
【請求項８】
前記検出面は、複数の光ファイバの端面により形成されていることを特徴とする請求項７に記載の波面収差計測装置。
【請求項９】
前記光検出部は、平面状の受光面を有する光検出器と、前記検出面と前記受光面とを光学的に共役に配置する共役光学系とを有することを特徴とする請求項７に記載の波面収差計測装置。
【請求項１０】
前記検出面には、入射光を可視光に変換する蛍光面が形成されていることを特徴とする請求項８または９に記載の波面収差計測装置。
【請求項１１】
前記設定部は、前記第１干渉縞と前記第２干渉縞とが前記検出面で互いに同じ鮮明度で形成されるように、前記回折面を所要の湾曲した面形状に設定することを特徴とする請求項１に記載の波面収差計測装置。
【請求項１２】
前記設定部は、前記被検光学系の像面に対して、前記回折格子を移動させ、前記被検光学系の像面と前記回折格子の回折面との間隔を変える駆動部と、
前記像面よりも前記被検光学系側に配置された前記回折格子を経て前記光検出部の検出面に形成された前記第１干渉縞及び前記第２干渉縞から得られた検出信号と、前記像面よりも前記光検出部側に配置された前記回折格子を経て前記検出面に形成された前記第１干渉縞及び前記第２干渉縞から得られた検出信号とに基づいて波面収差を計測するように、前記計測部および前記駆動部を制御する制御部とを有することを特徴とする請求項１に記載の波面収差計測装置。
【請求項１３】
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、
前記被検光学系の物体面上の所定領域から射出されて前記被検光学系を経た光を干渉させる回折格子と、
前記被検光学系の瞳面のうち第１領域を通過し、前記回折格子により形成された前記光の第１干渉縞と、前記瞳面の前記第１領域とは異なる第２領域を通過し、前記回折格子により形成された前記光の第２干渉縞とを検出する光検出部と、
前記光検出器の出力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、
前記回折格子は、前記第１干渉縞を形成する第１ピッチが規定された第１格子パターンと、前記第２干渉縞を形成し、前記第１ピッチとは異なるピッチを有する第２ピッチが規定された第２格子パターンとを有することを特徴とする波面収差計測装置。
【請求項１４】
前記第２領域は、前記第１領域よりも周辺寄りの領域であり、
前記第２格子パターンの前記第２ピッチは、前記第１格子パターンの前記第１ピッチよりも大きく規定されていることを特徴とする請求項１３に記載の波面収差計測装置。
【請求項１５】
被検光学系の波面収差を計測する波面収差計測方法において、
前記被検光学系の物体面上の所定領域から射出されて前記被検光学系を経た光を回折格子により干渉させることと、
前記被検光学系の瞳面のうち第１領域を通過し、前記回折格子により形成された前記光の第１干渉縞と、前記瞳面の前記第１領域とは異なる第２領域を通過し、前記回折格子により形成された前記光の第２干渉縞とを光検出部で検出することと、
前記第１干渉縞の検出条件と前記第２干渉縞の検出条件との少なくとも一方を設定することとを含むことを特徴とする波面収差計測方法。
【請求項１６】
前記被検光学系の像面に対して第１位置に設定された前記回折格子を経て、前記光検出部の検出面に形成された前記第２干渉縞よりも鮮明な前記第１干渉縞から得られる検出信号と、前記被検光学系の像面に対して、前記第１位置とは異なる第２位置に設定された前記回折格子を経て前記検出面に形成された前記第１干渉縞よりも鮮明な前記第２干渉縞から得られる検出信号とに基づいて、前記被検光学系の波面収差を計測することを特徴とする請求項１５に記載の波面収差計測方法。
【請求項１７】
前記計測部は、前記第１干渉縞から得られる検出信号に基づいて、前記第１領域における波面収差を計測し、前記第２干渉縞から得られる検出信号に基づいて、前記第２領域における波面収差を計測することを特徴とする請求項１６に記載の波面収差計測装置。
【請求項１８】
前記第１領域は前記瞳面の中央領域であり、前記第２領域は前記瞳面の周辺領域であり、
前記第１干渉縞および前記第２干渉縞から得られる検出信号をモニターし、前記瞳面の中央領域を経た前記光が前記検出面に最も鮮明な干渉縞を形成する前記回折格子の位置と、前記瞳面の周辺領域を経た前記光が前記検出面に最も鮮明な干渉縞を形成する前記回折格子の位置との間で前記回折格子を移動させることを特徴とする請求項１６又は請求項１７に記載の波面収差計測方法。
【請求項１９】
前記検出面に形成された前記第１干渉縞及び前記第１干渉縞よりも不鮮明な前記第２干渉縞を前記光検出部の検出面で検出し、
前記第１干渉縞を検出することによって前記光検出部から出力される検出信号の位相に対して、前記第２干渉縞を検出することによって前記光検出部から出力される検出信号の位相を反転することを特徴とする請求項１５に記載の波面収差計測方法。
【請求項２０】
前記第１干渉縞と前記第２干渉縞とが互いに同じ鮮明度で形成されるように、所要の湾曲した面形状に設定された前記検出面に、前記第１干渉縞と前記第２干渉縞を形成させることを特徴とする請求項１５に記載の波面収差計測方法。
【請求項２１】
前記第１干渉縞と前記第２干渉縞とが互いに同じ鮮明度で前記検出面に形成されるように、所要の湾曲した面形状に設定された前記回折面により光を干渉させることを特徴とする請求項１５に記載の波面収差計測方法。
【請求項２２】
前記像面よりも前記被検光学系側に配置された前記回折格子を経て前記検出面に形成された前記第１干渉縞及び前記第２干渉縞から得られた検出信号と、前記像面よりも前記光検出部側に配置された前記回折格子を経て前記検出面に形成された前記第１干渉縞及び前記第２干渉縞から得られた検出信号とに基づいて波面収差を計測することを特徴とする請求項１５に記載の波面収差計測方法。
【請求項２３】
被検光学系の波面収差を計測する波面収差計測方法において、
前記被検光学系の物体面上の所定領域から射出されて前記被検光学系を経た光を回折格子により干渉させることと、
前記被検光学系の瞳面のうち第１領域を通過し、前記回折格子により形成された前記光の第１干渉縞と、前記瞳面の前記第１領域とは異なる第２領域を通過し、前記回折格子により形成された前記光の第２干渉縞とを検出することと、
前記回折格子として、前記第１干渉縞を形成する第１ピッチが規定された第１格子パターンと、前記第２干渉縞を形成し、前記第１ピッチとは異なるピッチを有する第２ピッチが規定された第２格子パターンとを有する回折格子を用いることとを含むことを特徴とする波面収差計測方法。
【請求項２４】
請求項１乃至１４のいずれか１項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することを特徴とする光学系の調整方法。
【請求項２５】
請求項１５乃至２３のいずれか１項に記載の波面収差計測方法において得られた波面収差情報を用いて前記被検光学系を調整することを特徴とする光学系の調整方法。
【請求項２６】
請求項１乃至１４のいずれか１項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またはその近傍に設置された所定のパターンを、前記被検光学系の像面またはその近傍に設置された感光性基板に露光することを特徴とする露光装置。
【請求項２７】
請求項２４または２５に記載の調整方法により調整された前記被検光学系を備え、
前記被検光学系の物体面またはその近傍に設置された所定のパターンを、前記被検光学系の像面またはその近傍に設置された感光性基板に露光することを特徴とする露光装置。
【請求項２８】
請求項２６または２７に記載の露光装置を用いて、前記所定のパターンを前記感光性基板に露光する露光工程と、
前記所定のパターンが転写された前記感光性基板を現像し、前記所定のパターンに対応する形状のマスク層を前記感光性基板の表面に形成する現像工程と、
前記マスク層を介して前記感光性基板の表面を加工する加工工程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、波面収差計測装置、波面収差計測方法、光学系の調整方法、露光装置、およびデバイス製造方法に関する。さらに詳細には、本発明は、例えば電子デバイスをリソグラフィー工程で製造するための露光装置に搭載された投影光学系の波面収差の計測に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
露光装置では、半導体素子などのデバイスの微細化に応じて、解像度を高めるために露光光の短波長化が進んでいる。最近では、露光光として波長が１００ｎｍ程度以下の軟Ｘ線を含む極端紫外光（Extreme Ultraviolet Light：以下、「ＥＵＶ光」という）を用いる露光装置（ＥＵＶＬ露光装置）が開発されている。露光光としてＥＵＶ光を用いる場合、現状では使用可能な透過光学材料がないため、反射型のマスクを用いるとともに、照明光学系および投影光学系として反射光学系（特定のフィルタ等を除いて反射光学部材のみにより構成された光学系）を用いることになる。
【０００３】
ＥＵＶ光を用いる投影光学系の波面収差のＲＭＳ値（root mean square：自乗平均平方根あるいは平方自乗平均）は０．５ｎｍ程度以下であることが求められており、その計測精度のＲＭＳ値は０．１ｎｍ程度であることが要求されている。これらの要求を満たす高精度な波面収差計測装置として、投影光学系の物体面に配置されたピンホールから射出されて投影光学系を経た光を回折格子により干渉させ、回折格子により形成された干渉縞に基づいて波面収差を計測する計測装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２６９５７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示された従来の波面収差計測装置、すなわちタルボ（Talbot）干渉計を利用した波面収差計測装置では、被検光学系である投影光学系の瞳面の中央領域を通過した光が鮮明な干渉縞を形成するように回折格子および検出面を位置決めすると、瞳面の周辺領域を通過した光が形成する干渉縞のコントラストが劣化して、周辺領域の波面収差を正しく計測することが困難である。
【０００６】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、被検光学系の瞳面の全体について鮮明な干渉縞に基づいて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および波面収差計測方法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およびデバイス製造方法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】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明の第１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、
前記被検光学系の物体面上の所定領域から射出されて前記被検光学系を経た光を干渉させる回折格子と、
前記被検光学系の瞳面のうち第１領域を通過し、前記回折格子により形成された前記光の第１干渉縞と、前記瞳面の前記第１領域とは異なる第２領域を通過し、前記回折格子により形成された前記光の第２干渉縞とを検出する光検出部と、
前記第１干渉縞と前記第２干渉縞とを前記光検出部で検出する際、前記第１干渉縞の検出条件と前記第２干渉縞の検出条件との少なくとも一方を設定する設定部と、
前記設定部で設定された条件のもとで前記光検出部が検出した前記第１干渉縞と前記２干渉縞とに基づいて、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。
【０００８】
本発明の第２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、
前記被検光学系の物体面上の所定領域から射出されて前記被検光学系を経た光を干渉させる回折格子と、
前記被検光学系の瞳面のうち第１領域を通過し、前記回折格子により形成された前記光の第１干渉縞と、前記瞳面の前記第１領域とは異なる第２領域を通過し、前記回折格子により形成された前記光の第２干渉縞とを検出する光検出部と、
前記光検出器の出力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、
前記回折格子は、前記第１干渉縞を形成する第１ピッチが規定された第１格子パターンと、前記第２干渉縞を形成し、前記第１ピッチとは異なるピッチを有する第２ピッチが規定された第２格子パターンとを有することを特徴とする波面収差計測装置を提供する。
【０００９】
本発明の第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方法において、
前記被検光学系の物体面上の所定領域から射出されて前記被検光学系を経た光を回折格子により干渉させることと、
前記被検光学系の瞳面のうち第１領域を通過し、前記回折格子により形成された前記光の第１干渉縞と、前記瞳面の前記第１領域とは異なる第２領域を通過し、前記回折格子により形成された前記光の第２干渉縞とを光検出部で検出することと、
前記第１干渉縞の検出条件と前記第２干渉縞の検出条件との少なくとも一方を設定することとを含むことを特徴とする波面収差計測方法を提供する。
【００１０】
本発明の第４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方法において、
前記被検光学系の物体面上の所定領域から射出されて前記被検光学系を経た光を回折格子により干渉させることと、
前記被検光学系の瞳面のうち第１領域を通過し、前記回折格子により形成された前記光の第１干渉縞と、前記瞳面の前記第１領域とは異なる第２領域を通過し、前記回折格子により形成された前記光の第２干渉縞とを検出することと、
前記回折格子として、前記第１干渉縞を形成する第１ピッチが規定された第１格子パターンと、前記第２干渉縞を形成し、前記第１ピッチとは異なるピッチを有する第２ピッチが規定された第２格子パターンとを有する回折格子を用いることとを含むことを特徴とする波面収差計測方法を提供する。
【００１１】
本発明の第５形態では、第１形態または第２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することを特徴とする光学系の調整方法を提供する。
【００１２】
本発明の第６形態では、第３形態または第４形態の波面収差計測方法において得られた波面収差情報を用いて前記被検光学系を調整することを特徴とする光学系の調整方法を提供する。
【００１３】
本発明の第７形態では、第１形態または第２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またはその近傍に設置された所定のパターンを、前記被検光学系の像面またはその近傍に設置された感光性基板に露光することを特徴とする露光装置を提供する。
【００１４】
本発明の第８形態では、第５形態または第６形態の調整方法により調整された前記被検光学系を備え、
前記被検光学系の物体面またはその近傍に設置された所定のパターンを、前記被検光学系の像面またはその近傍に設置された感光性基板に露光することを特徴とする露光装置を提供する。
【００１５】
本発明の第９形態では、第７形態または第８形態の露光装置を用いて、前記所定のパターンを前記感光性基板に露光する露光工程と、
前記所定のパターンが転写された前記感光性基板を現像し、前記所定のパターンに対応する形状のマスク層を前記感光性基板の表面に形成する現像工程と、
前記マスク層を介して前記感光性基板の表面を加工する加工工程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】
【００１６】
本発明の一態様にしたがう波面収差計測装置では、被検光学系の瞳面の全体について鮮明な干渉縞に基づいて波面収差を高精度に計測することができる。また、本発明の一態様にしたがう露光装置では、本発明の波面収差計測装置を用いて被検光学系としての投影光学系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の波面収差を補正（調整）することができるため、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、ひいては良好なデバイスを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】本実施形態の波面収差計測装置の内部構成および基本動作を説明する図である。
【図３】テストマスクのパターン面に形成されたピンホールアレーを概略的に示す図である。
【図４】回折格子に設けられた多数の開口部からなる格子パターンを概略的に示す図である。
【図５】本実施形態における波面収差の計測動作を説明する図である。
【図６】第２変形例の要部構成を概略的に示す図である。
【図７】第３変形例の要部構成を概略的に示す図である。
【図８】第３変形例の別の態様を概略的に示す図である。
【図９】第３変形例のさらに別の態様を概略的に示す図である。
【図１０】第４変形例における波面収差の計測動作を説明する図である。
【図１１】マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一例について、そのフローチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。図１において、感光性基板であるウェハＷの転写面（露光面）の法線方向に沿ってＺ軸を、ウェハＷの転写面内において図１の紙面に平行な方向にＹ軸を、ウェハＷの転写面内において図１の紙面に垂直な方向にＸ軸をそれぞれ設定している。本実施形態では、ＥＵＶＬ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。
【００１９】
本実施形態の露光装置ＥＡは、照明光（露光光）ＥＬとして、波長が１００ｎｍ程度以下のＥＵＶ光、例えば波長が１１ｎｍ〜１５ｎｍ程度の範囲内のＥＵＶ光を用いるＥＵＶＬ露光装置である。露光装置ＥＡには、一例として、レーザプラズマ光源ＬＳから１３．５ｎｍの波長の照明光ＥＬが供給される。露光装置ＥＡは、照明光学系ＩＬと、マスクステージＭＳと、投影光学系ＰＯと、ウェハステージＷＳと、主制御系ＣＲと、波面収差計測装置１とを備えている。
【００２０】
照明光学系ＩＬは、レーザプラズマ光源ＬＳからの照明光ＥＬによりマスク（レチクル）Ｍのパターン面（図１において下側の面）上の照明領域を照明する。マスクステージＭＳは、パターン面がＸＹ平面と平行になるようにマスクＭを保持してＹ方向に移動する。投影光学系ＰＯは、マスクＭの照明領域内のパターンの像を、その像面上の有効結像領域内に形成し、ひいてはレジスト（感光材料）が塗布されたウェハＷ（感光性基板）上に投影する。
【００２１】
ウェハステージＷＳは、その表面（転写面）がＸＹ平面と平行になるようにウェハＷを保持してＸＹ平面に沿って二次元的に移動する。波面収差計測装置１は、ウェハステージＷＳに装着され、投影光学系ＰＯの波面収差を計測する。主制御系ＣＲは、露光装置全体の動作を統括的に制御するコンピュータを含み、図示を省略した駆動機構を介してマスクステージＭＳおよびウェハステージＷＳの移動などを制御する。また、主制御系ＣＲは、波面収差計測装置１の動作を制御する。
【００２２】
本実施形態では、照明光ＥＬとしてＥＵＶ光が使用されているため、マスクＭは反射型である。また、照明光学系ＩＬおよび投影光学系ＰＯは、特定のフィルタ（不図示）を除いてミラー等の複数の反射光学部材により構成されている。反射光学部材は、例えば、石英（または高耐熱性の金属等）からなる部材の表面を所要の面形状（曲面状または平面状）に高精度に加工した後に、その表面にモリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）との多層膜（ＥＵＶ光の反射膜）を形成することにより製造される。
【００２３】
反射型のマスクＭは、例えば、石英の基板の表面に多層膜を形成した後に、その多層膜（反射面）上に、タンタル（Ｔａ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）等のＥＵＶ光を吸収する材料からなる吸収層により転写用のパターンを形成することにより製造される。露光装置ＥＡでは、ＥＵＶ光の気体による吸収を回避するために、ほぼ全体が真空チャンバ（不図示）内に収容されている。
【００２４】
照明光学系ＩＬは、オプティカルインテグレータ、可変開口絞り、視野絞り（マスクブラインド）、コンデンサー光学系等により構成されている。投影光学系ＰＯは、物体面に配置されたパターンの縮小像を像面に形成する光学系である。投影光学系ＰＯの投影倍率（厳密には投影倍率の大きさ）βは例えば１／４であり、その像側（射出側）の開口数ＮＡは例えば０．２５である。この場合、投影光学系ＰＯの物体側（入射側）の開口数ＮＡinは、０．０６２５（＝０．２５／４）になる。
【００２５】
投影光学系ＰＯは、一例として、４つのミラーＭ１，Ｍ２，Ｍ３，およびＭ４からなる第１結像光学系と、２つのミラーＭ５およびＭ６からなる第２結像光学系とにより構成されている。投影光学系ＰＯの瞳位置、例えば第１結像光学系（Ｍ１〜Ｍ４）の瞳位置には、投影光学系ＰＯの開口数を規定する開口絞りＡＳが配置されている。投影光学系ＰＯは、像側にほぼテレセントリックな反射光学系である。投影光学系ＰＯの構成および開口絞りＡＳの位置などについては、様々な形態が可能である。
【００２６】
マスクＭ上には、例えばＹ軸に関して対称な円弧状の照明領域が形成される。マスクＭの照明領域で反射された光は、投影光学系ＰＯを介して、ウェハＷ上の静止露光領域（照明領域と光学的に共役な有効結像領域に対応）にマスクパターンの像を形成する。すなわち、ウェハＷ上には、Ｙ軸に関して対称な円弧状の静止露光領域が形成される。こうして、ステップ・アンド・スキャン方式にしたがって、ウェハＷ上の各ショット領域（露光領域）にマスクＭのパターンが順次走査露光される。
【００２７】
具体的には、マスクステージＭＳおよびウェハステージＷＳをＹ方向に沿って移動させながら、すなわち投影光学系ＰＯに対してマスクＭおよびウェハＷをＹ方向に沿って相対移動させながらスキャン露光（走査露光）を行うことにより、ウェハＷ上の１つのショット領域にマスクＭのパターンが転写される。投影光学系ＰＯの投影倍率βが１／４である場合、ウェハステージＷＳの移動速度をマスクステージＭＳの移動速度の１／４に設定して同期走査を行う。また、ウェハステージＷＳをＸＹ平面に沿って二次元的にステップ移動させながら走査露光を繰り返すことにより、ウェハＷの各ショット領域にマスクＭのパターンが逐次転写される。
【００２８】
以下の説明では、本実施形態の波面収差計測装置１の基本動作（計測原理）などの理解を容易にするために、図２に示すように、被検光学系としての投影光学系ＰＯをＺ方向に直線状に延びる１本の光軸を有する屈折光学系として取り扱うものとする。しかしながら、以下の説明は、被検光学系の具体的な内部構成に依存することなく、反射光学系であっても反射屈折光学系であっても同様に成り立つ。
【００２９】
本実施形態の波面収差計測装置１は、回折格子１０と、駆動部１１と、光検出部１２と、計測部１３と、制御部１４とを備えている。回折格子１０は、２次元の格子パターンが形成された平面状の回折面を有し、その回折面がＸＹ平面と平行になるように配置されている。回折格子１０は、後述するように、投影光学系ＰＯの物体面ＯＢに配置されたピンホールＰＨから射出されて投影光学系ＰＯを経た光を干渉させる。駆動部１１は、例えばモータを含み、回折格子１０をＺ方向に沿って移動させる。
【００３０】
光検出部１２は、例えばＣＣＤ型またはＣＭＯＳ型の２次元撮像素子を有し、回折格子１０からの回折光により形成された干渉縞を検出する。計測部１３は、光検出部１２が検出した干渉縞に基づいて、投影光学系ＰＯの波面収差を計測する。制御部１４は、主制御系ＣＲからの指令にしたがって、駆動部１１、光検出部１２および計測部１３を制御する。波面収差計測装置１の計測結果は、制御部１４から主制御系ＣＲへ供給される。
【００３１】
主制御系ＣＲは、投影光学系ＰＯ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を投影光学系ＰＯ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ＰＯが像面ＩＭ上に形成する有効結像領域の直下に回折格子１０が位置するように、波面収差計測装置１を位置決めする。また、主制御系ＣＲは、マスクステージＭＳ上のマスクＭを計測用のテストマスクＴＭと交換し、照明光学系ＩＬが投影光学系ＰＯの物体面ＯＢ上に形成する照明領域に対してテストマスクＴＭに設けられたピンホールＰＨを位置決めする。
【００３２】
テストマスクＴＭのパターン面には、図３に示すように、複数のピンホールＰＨからなるピンホールアレーＨＡが形成されている。ピンホールアレーＨＡは、一例として、ＥＵＶ光の反射膜上においてピンホールＰＨに対応する微小領域を除く領域に吸収層を形成することにより製造される。ただし、以下の説明では、理解を容易にするために、テストマスクＴＭを透過型（非反射型）のテストマスクとして取り扱うものとし、図２では照明光ＥＬがテストマスクＴＭのピンホールＰＨを透過（通過）する様子を示している。なお、テストマスクＴＭが波面収差計測装置１の一部を構成するものとみなすこともできる。
【００３３】
ピンホールアレーＨＡは、テストマスクＴＭのパターン面が投影光学系ＰＯの物体面ＯＢに所要の姿勢で配置された状態において、Ｘ方向およびＹ方向にピッチ（周期）Ｐｓ／βで配列された複数（図３では９つを例示）のピンホールＰＨを有する。ここで、βは、上述したように、投影光学系ＰＯの投影倍率である。Ｐｓは、投影光学系ＰＯを介して像面ＩＭに形成されるピンホール像ＰＨｉのＸ方向ピッチおよびＹ方向ピッチである。
【００３４】
例えば円形状に形成されたピンホールＰＨの直径は、回折限界以下に設定されている。回折限界は、照明光ＥＬの波長をλとするとき、λ／（２ＮＡin）で表される。ここで、ＮＡinは、上述したように、投影光学系ＰＯの物体側の開口数である。具体的に、照明光ＥＬの波長λを１３．５ｎｍとし、物体側の開口数ＮＡinを０．０６２５とすると、回折限界は約１０８ｎｍとなる。したがって、ピンホールＰＨの直径は、１００ｎｍ程度又はそれ以下であればよい。
【００３５】
また、ピンホールＰＨのピッチＰｓ／βは、照明光ＥＬの空間的コヒーレンス長以上に設定されている。空間的コヒーレンシィが比較的低いレーザプラズマ光源ＬＳを使用する場合、空間的コヒーレンス長は高々λ／ＮＡILであり、ひいては高々λ／ＮＡinである。ここで、ＮＡILは、照明光学系ＩＬの射出側の開口数であり、投影光学系ＰＯの物体側の開口数ＮＡinとほぼ等しい。従って、ピンホールＰＨのピッチＰｓ／βは、λ／ＮＡin以上に設定される必要がある。
【００３６】
具体的に、照明光ＥＬの波長λを１３．５ｎｍとし、物体側の開口数ＮＡinを０．０６２５とすると、空間的コヒーレンス長は約２１６ｎｍとなる。したがって、ピンホールＰＨのピッチＰｓ／βは、２２０ｎｍ程度以上であればよい。実際には、ピンホール像ＰＨｉのピッチＰｓは、後述するような所要の条件を満たす必要があり、且つ製造技術上の制約もあるため、例えば１μｍ程度以上となる。この場合、投影倍率βを１／４とすると、ピンホールＰＨのピッチＰｓ／βは４μｍ程度以上となり、空間的コヒーレンシィに関する条件は十分に満たされる。
【００３７】
波面収差計測装置１では、その典型的な使用状態において、ピンホール像ＰＨｉが形成される投影光学系ＰＯの像面ＩＭから−Ｚ方向側に距離Ｌｇだけ間隔を隔てた位置に、回折格子１０の回折面が配置される。また、投影光学系ＰＯの像面ＩＭから−Ｚ方向側に距離Ｌｃだけ間隔を隔てた位置に、光検出部１２の平面状の受光面１２ａが配置される。なお、図２では、図面の明瞭化のために距離Ｌｇを比較的大きく示しているが、実際には距離Ｌｇは距離Ｌｃに比して非常に小さい。
【００３８】
回折格子１０には、図４に示すように、遮光膜（又は吸収層）を背景として、照明光ＥＬが通過する多数の開口部１０ａからなる格子パターンが設けられている。これらの多数の開口部１０ａは、例えば互いに同じ大きさの正方形状で、Ｘ方向およびＹ方向にピッチＰｇで形成されている。なお、図４では、図面の明瞭化のために、回折格子１０に設けられた多数の開口部１０ａの一部だけを示している。
【００３９】
テストマスクＴＭの各ピンホールＰＨを通過した照明光ＥＬは、投影光学系ＰＯを介して回折格子１０に入射し、回折格子１０から発生する０次光（０次回折光）２０、＋１次回折光２０Ａ、−１次回折光２０Ｂ等によって、光検出部１２の受光面１２ａにシアリング干渉の干渉縞（フーリエ像）が形成される。回折格子１０の開口部１０ａのピッチＰｇは、回折光の所望の横ずれ量（シア量）に応じて設定される。実際には、製造上の限界もあるため、開口部１０ａのピッチＰｇは、数１００ｎｍ〜数μｍ程度の範囲で、例えば１μｍ程度に設定される。
【００４０】
この場合、光検出部１２の受光面１２ａに干渉縞が形成されるためには、回折格子１０の回折面の像面ＩＭからの距離Ｌｇ、及び光検出部１２の受光面１２ａの像面ＩＭからの距離Ｌｃは、露光波長λ、開口部１０ａのピッチＰｇ、及びタルボ次数ｎ（整数又は半整数：ｎ＝０，０．５，１，１．５，２，・・・）を用いて、次の式（ａ）に示す条件（タルボ条件）を満たす必要がある。
１／Ｌｇ＋１／（Ｌｃ−Ｌｇ）＝λ／（２ｎ×Ｐｇ2）      （ａ）
【００４１】
タルボ条件の詳細は、「応用光学１（鶴田）」（p.178-181，培風館，１９９０年）に記載されている。なお、式（ａ）において、（Ｌｃ−Ｌｇ）は光検出部１２の受光面１２ａの回折格子１０の回折面からの距離を示している。したがって、式（ａ）の（Ｌｃ−Ｌｇ）において、投影光学系ＰＯの像面ＩＭから光検出部１２側に回折格子１０が配置されるときには距離Ｌｇは正の値として取り扱われ、像面ＩＭから投影光学系ＰＯ側に回折格子１０が配置されるときには距離Ｌｇは負の値として取り扱われる。
【００４２】
ＥＵＶ光を用いる波面収差計測装置１では、その典型的な使用状態において、回折格子１０の像面ＩＭからの距離Ｌｇは１００μｍ程度であり、受光面１２ａの像面ＩＭからの距離Ｌｃは４０ｍｍ程度である。すなわち、本実施形態では、Ｌｃ≫Ｌｇが成立するため、式（ａ）に代えて、次の近似式（ｂ）を使用することができる。
Ｌｇ＝２ｎ×Ｐｇ2／λ      （ｂ）
【００４３】
また、光検出部１２の受光面１２ａに干渉縞が高いコントラストで形成されるためには、ピンホール像ＰＨｉのピッチＰｓは、回折格子１０の開口部１０ａのピッチＰｇ、回折格子１０の回折面の像面ＩＭからの距離Ｌｇ、光検出部１２の受光面１２ａの像面ＩＭからの距離Ｌｃ、及び所定の整数ｍ（例えば１又は２）を用いて、次の式（ｃ）に示す条件を満たす必要がある。この条件の詳細は、例えば特開２００６−２６９５７８号公報に開示されている。
Ｐｓ＝｛Ｐｇ／（１−Ｌｇ／Ｌｃ）｝×ｍ      （ｃ）
【００４４】
なお、上述したように、距離Ｌｇは距離Ｌｃに比して非常に小さいため、Ｌｇ／Ｌｃは１よりもかなり小さい値になる。したがって、式（ｃ）に代えて、次の近似式（ｄ）を使用してもよい。
Ｐｓ＝Ｐｇ×ｍ      （ｄ）
【００４５】
式（ｄ）において回折格子１０の開口部１０ａのピッチＰｇを１μｍとし、整数ｍを１とすると、ピンホール像ＰＨｉのピッチＰｓは１μｍとなる。この場合、投影倍率βを１／４として、ピンホールアレーＨＡにおけるピンホールＰＨのピッチＰｓ／βは４μｍとなる。
【００４６】
一般に、タルボ干渉計を利用した波面収差計測装置では、式（ａ）または式（ｂ）に示すタルボ条件、及び式（ｃ）または式（ｄ）の条件を満たす１つの特定の検出条件のもとで、検出面（光検出部１２の受光面１２ａに対応）に形成される干渉縞の強度分布を計測部（計測部１３に対応）に取り込む。計測部は、その強度分布をフーリエ変換することにより、シアリング波面の位相分布（フーリエ像の縞の歪み）を求め、その位相分布から被検光学系（投影光学系ＰＯに対応）の波面収差を求める。
【００４７】
こうして、空間的コヒーレンシィに関する条件を満たすように配列された複数のピンホールを有するテストマスクを用いて、被検光学系の物体面上の複数の点に関する波面収差が同時に計測される。なお、単一のピンホールを有するテストマスクを二次元的にステップ移動させつつ、被検光学系の物体面上の複数の点に関する波面収差を順次計測しても良い。さらに、空間コヒーレンシィの低い光源を使う場合は、Ｐｓ／βのピッチで面光源が並んだ、面光源アレーを用いても良い。
【００４８】
しかしながら、タルボ干渉計を利用した波面収差計測装置では、被検光学系の瞳面（例えば投影光学系ＰＯの開口絞りＡＳの開口部が位置する面に対応）の中央領域を通過した光がコントラストの高い鮮明な干渉縞を形成するように回折格子（回折格子１０に対応）および検出面を位置決めすると、瞳面の周辺領域を通過した光が検出面上に形成する干渉縞のコントラストが劣化して、周辺領域の波面収差を正しく計測することが困難である。換言すれば、被検光学系の開口数が十分に小さくない限り、瞳面の全体について鮮明な干渉縞に基づいて波面収差を精度良く計測することができない。
【００４９】
具体的に、本実施形態の波面収差計測装置１では、例えば投影光学系ＰＯの瞳面の中心を通過した光が受光面１２ａ上に最も鮮明な干渉縞を形成するように設定したとき、光の通過点が瞳面の中心から離れるにつれて受光面１２ａ上に形成される干渉縞が徐々に不鮮明になり、やがて干渉縞が実質的に形成されなくなる（実質的に消失する）。光の通過点が瞳面の中心からさらに離れるにつれて形成される干渉縞が徐々に鮮明になり、やがて比較的鮮明な干渉縞が再び形成されるようになる。
【００５０】
ただし、再び形成される比較的鮮明な干渉縞は、瞳面の中心を通過した光が形成する鮮明な干渉縞よりは不鮮明であり且つ縞の明暗が反転している。すなわち、この干渉縞は位相が反転しており、回折格子１０の格子パターンの明部である開口部１０ａがフーリエ像としての干渉縞の暗部に対応している。これに対し、瞳面の中心を通過した光が形成する鮮明な干渉縞は位相が反転することなく、格子パターンの明部が干渉縞の明部に対応している。
【００５１】
以下、本実施形態にかかる波面収差計測装置１の作用効果の理解を容易にするために、投影光学系ＰＯの瞳面の中央領域を通過した光が受光面１２ａ上に鮮明な干渉縞を形成するとき、投影光学系ＰＯの瞳面の周辺領域を通過した光は位相が反転した鮮明な干渉縞を形成し、投影光学系ＰＯの瞳面において中心領域と周辺領域との間の中間領域を通過した光は不鮮明な干渉縞を形成するものとする。また、投影光学系ＰＯの物体面ＯＢの光軸上に位置決めされた単一のピンホールＰＨから射出されて投影光学系ＰＯを経た光が、像面ＩＭよりも光検出部１２側に配置された回折格子１０を介して形成する干渉縞に着目するものとする。
【００５２】
本実施形態の波面収差計測装置１において、制御部１４からの指令にしたがって作動する光検出部１２は、投影光学系ＰＯの瞳面の中央領域、中間領域および周辺領域を通過した光が回折格子１０を介して受光面（検出面）１２ａ上にそれぞれ形成する干渉縞を検出する。制御部１４は、光検出部１２の検出結果をモニターしながら、ひいては瞳面の各領域を通過した光が形成する干渉縞から得られる検出信号をモニターしながら、駆動部１１を介して回折格子１０をＺ方向に駆動することにより、瞳面の各領域を経た光が受光面１２ａに位相の反転していない最も鮮明な干渉縞を形成する回折格子１０のＺ方向位置を検知する。
【００５３】
図５に示すように、瞳面の中央領域を経た光が最も鮮明な干渉縞を形成する回折格子１０の位置５１は、周辺領域を経た光が最も鮮明な干渉縞を形成する回折格子１０の位置５３よりも光検出部１２側に位置する。これは、中央領域を経た光が通過する回折格子１０の開口部１０ａよりも周辺領域を経た光が通過する開口部１０ａの方が、光の通過方向に見た開口部１０ａの見掛けのピッチＰｇ’が小さくなり、見掛けのピッチＰｇ’を式（ｂ）に代入して得られる距離Ｌｇ’の方が実際のピッチＰｇを式（ｂ）に代入して得られる距離Ｌｇよりも小さくなるからである。また、周辺領域を経た光の光路長が回折格子を経て受光面１２ａに至る距離が中央領域を経た光の光路長に比べて長いためでもある。
【００５４】
したがって、中央領域と周辺領域との間の中間領域を経た光が受光面１２ａに最も鮮明な干渉縞を形成する位置５２は、位置５１と位置５３との間に存在することになる。そして、制御部１４は、光検出部１２の検出結果をモニターしながら、駆動部１１を介して回折格子１０をＺ方向に駆動することにより、瞳面の中央領域を経た光が最も鮮明な干渉縞を形成する回折格子１０の位置５１と、周辺領域を経た光が最も鮮明な干渉縞を形成する回折格子１０の位置５３との間で回折格子１０を移動させることになる。
【００５５】
本実施形態では、瞳面の中央領域における波面収差の計測に際して、制御部１４が駆動部１１を介して回折格子１０を位置５１に設定する。制御部１４からの指令にしたがって作動する計測部１３は、回折格子１０が位置５１に設定された検出条件のもとで、受光面１２ａに形成された干渉縞から得られる検出信号に基づいて、投影光学系ＰＯの瞳面の中央領域における波面収差を計測する。また、制御部１４は駆動部１１を介して回折格子１０を位置５２へ移動させ、計測部１３は回折格子１０が位置５２に設定された検出条件のもとで受光面１２ａに形成された干渉縞に基づいて中間領域における波面収差を計測する。さらに、制御部１４は駆動部１１を介して回折格子１０を位置５３へ移動させ、計測部１３は回折格子１０が位置５３に設定された検出条件のもとで受光面１２ａに形成された干渉縞に基づいて周辺領域における波面収差を計測する。
【００５６】
本実施形態の波面収差計測装置１において、制御部１４および駆動部１１は、被検光学系である投影光学系ＰＯの像面ＩＭと回折格子１０の回折面との間の距離Ｌｇ、および回折格子１０の回折面と光検出部１２の受光面（検出面）１２ａとの間の距離（Ｌｃ−Ｌｇ）を調整する距離調整部を構成している。距離調整部（１１，１４）中の駆動部１１は、投影光学系ＰＯの像面ＩＭに対して、回折格子１０を互いに異なる間隔を有する位置５１、５２および５３に移動させる。
【００５７】
以上のように、本実施形態の波面収差計測装置１では、投影光学系ＰＯの瞳面の中央領域、中間領域および周辺領域における波面収差の計測に際して、像面ＩＭと回折格子１０との間の距離Ｌｇ、および回折格子１０と受光面１２ａとの間の距離（Ｌｃ−Ｌｇ）を計測対象領域毎に調整している。換言すれば、距離Ｌｇおよび距離（Ｌｃ−Ｌｇ）に関して、瞳面の中央領域を通過した光が回折格子１０を介して受光面１２ａ上に形成する干渉縞の検出条件と、中間領域を通過した光が回折格子１０を介して受光面１２ａ上に形成する干渉縞の検出条件と、周辺領域を通過した光が回折格子１０を介して受光面１２ａ上に形成する干渉縞の検出条件とを個別に調整している。
【００５８】
その結果、本実施形態の波面収差計測装置１では、式（ａ）または式（ｂ）に示すタルボ条件、及び式（ｃ）または式（ｄ）の条件を満たす１つの特定の検出条件のもとで被検光学系の瞳面の全体における波面収差を一括計測する従来技術とは異なり、被検光学系としての投影光学系ＰＯの瞳面の全体について鮮明な干渉縞に基づいて波面収差を高精度に計測することができる。また、本実施形態の露光装置では、搭載された波面収差計測装置１を用いて、投影光学系ＰＯ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ＰＯの波面収差を補正（調整）することができる。その結果、波面収差の調整された投影光学系ＰＯ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。
【００５９】
なお、上述の実施形態では、位相の反転していない鮮明な干渉縞から得られる検出信号に基づいて、投影光学系ＰＯの瞳面の各領域における波面収差を計測している。しかしながら、これに限定されることなく、例えば位相の反転していない鮮明な干渉縞に基づく瞳面の中央領域における波面収差の計測と、位相の反転した比較的鮮明な干渉縞に基づく瞳面の周辺領域における波面収差の計測とを同時に行う第１変形例も可能である。
【００６０】
具体的に、第１変形例では、制御部１４が、駆動部１１を介して回折格子１０を位置５１に設定する。計測部１３は、投影光学系ＰＯの瞳面の中央領域を通過した光が受光面１２ａに形成した位相の反転していない鮮明な干渉縞から得られる検出信号に基づいて中央領域における波面収差を計測し、周辺領域を通過した光が形成した位相の反転した比較的鮮明な干渉縞から得られる検出信号に基づいて周辺領域における波面収差を計測する。このとき、計測部１３は、制御部１４からの指令にしたがって、中央領域に対応する干渉縞を検出することによって光検出部１２から出力される検出信号の位相に対して、周辺領域に対応する干渉縞を検出することによって光検出部１２から出力される検出信号の位相を反転させる。
【００６１】
すなわち、計測部１３は、周辺領域に対応して得られる検出信号の位相にπのオフセットを加えることにより、中央領域に対応して得られる検出信号の位相に対してアンラップする。次いで、制御部１４は駆動部１１を介して回折格子１０を位置５２へ移動させ、計測部１３は中間領域を通過した光が形成した位相の反転していない鮮明な干渉縞から得られる検出信号に基づいて中間領域における波面収差を計測する。
【００６２】
また、上述の実施形態では、回折格子１０の回折面が平面状であり、光検出部１２の受光面１２ａすなわち検出面が平面状である。このため、上述したように、瞳面の中央領域を経た光と中間領域を経た光と周辺領域を経た光とでは、受光面１２ａに最も鮮明な干渉縞を形成する回折格子１０の位置が異なる。さらに詳細には、光の通過点が瞳面の中心から離れるにつれて、最も鮮明な干渉縞を形成する回折格子１０の位置が投影光学系ＰＯの像面ＩＭに近づく。
【００６３】
このことは、図６に示すように、回折格子１０Ａの回折面を投影光学系ＰＯの像面ＩＭに凹面を向けた面形状に設定することにより、光が瞳面を通過する位置に依存することなく受光面１２ａに鮮明な干渉縞を形成することができることを意味している。一例として、図６の第２変形例では、投影光学系ＰＯの瞳面の中央領域を通過した光が形成する干渉縞と周辺領域を通過した光が形成する干渉縞とが受光面１２ａで互いに同じ鮮明度で形成されるように、回折格子１０Ａの回折面を所要の湾曲した面形状に設定する。
【００６４】
また、別の観点によれば、図７に示すように、回折格子１０の回折面が平面状であっても、検出面である受光面１２ｂを投影光学系ＰＯの像面ＩＭに凹面を向けた面形状に設定することにより、光が瞳面を通過する位置に依存することなく受光面１２ｂに鮮明な干渉縞が形成されるように構成することができる。一例として、図７の第３変形例では、投影光学系ＰＯの瞳面の中央領域を通過した光が形成する干渉縞と周辺領域を通過した光が形成する干渉縞とが受光面１２ｂで互いに同じ鮮明度で形成されるように、光検出部１２Ａの受光面１２ｂを所要の湾曲した面形状に設定する。
【００６５】
ただし、光検出部１２Ａが例えばＣＣＤ型またはＣＭＯＳ型の２次元撮像素子からなる場合、受光面１２ｂを所要の湾曲した面形状に設定することは困難である。したがって、第３変形例の別の態様では、図８に示すように、いわゆるＦＯＰ（ファイバ・オプティック・プレート）の技術を利用して、所要の湾曲した面形状（本態様では、凹面形状）を有する検出面（図８中破線で示す）８１を複数の光ファイバ８２の端面８２ａの集合により形成しても良い。この場合、検出面８１を構成する複数の光ファイバ８２の端面８２ａには、入射したＥＵＶ光を可視光に変換する蛍光面が形成される。複数の光ファイバ８２の端面８２ａに入射して可視光に変換された光は、光検出器１２Ｂへ導かれる。図８の態様では、複数の光ファイバ８２および光検出器１２Ｂが、光検出部１２を構成する。
【００６６】
また、第３変形例のさらに別の態様では、図９に示すように、光検出器１２Ｃの平面状の受光面１２ｃと回折格子１０との間に光路中に所要の湾曲収差を有する共役光学系９１を付設し、共役光学系９１を介して受光面１２ｃと光学的に共役な位置に所要の湾曲した面形状を有する検出面９２ａを設けても良い。この場合、検出面９２ａは例えば石英のような光学材料により形成されて湾曲したプレート部材９２の入射面であり、検出面９２ａには入射したＥＵＶ光を可視光に変換する蛍光面が形成される。図９の態様では、プレート部材９２は、投影光学系ＰＯの像面ＩＭ側に対して凹形状に湾曲している。また、図９の態様では、光検出器１２Ｃ、共役光学系９１、および湾曲プレート部材９２が光検出部１２を構成する。
【００６７】
また、上述の実施形態では、投影光学系ＰＯの像面ＩＭよりも光検出部１２側（すなわち像面ＩＭの一方の側）に配置された回折格子１０を介して形成される干渉縞に基づいて波面収差を計測している。しかしながら、これに限定されることなく、像面ＩＭの一方の側に配置された回折格子１０を介して形成される干渉縞と、像面ＩＭの他方の側に配置された回折格子１０を介して形成される干渉縞とに基づいて波面収差を計測する第４変形例も可能である。これは、周辺領域を通過した光が検出面上に形成する干渉縞のコントラストが劣化して計測結果が歪んでしまうが、この歪みは像面ＩＭよりも光検出部１２側に回折格子を配置した時と、像面ＩＭよりも投影光学系ＰＯ側に配置した時とで同等のものとなる。ただし、この場合、干渉縞に基づいて得られる計測結果は、反転した結果となる。
【００６８】
計測すべき波面をＷ、歪みをεとし、像面ＩＭよりも光検出部１２側に回折格子を配置した時の計測結果をＷｍ１、像面ＩＭよりも投影光学系ＰＯ側に配置した時の計測結果をＷｍ２とすると、以下のようになる。
Ｗｍ１＝−Ｗ＋ε
Ｗｍ２＝Ｗ＋ε
したがって、測定結果Ｗｍを以下のようにすればよい。
Ｗｍ＝（Ｗｍ２−Ｗｍ１）／２
【００６９】
図１０の第４変形例では、投影光学系ＰＯの像面ＩＭよりも光検出部１２側において回折格子１０の位置を変化させつつ、回折格子１０を経て受光面１２ａに形成された干渉縞に基づいて投影光学系ＰＯの瞳面の各領域における波面収差を計測する。次いで、像面ＩＭよりも投影光学系ＰＯ側において回折格子１０の位置を変化させつつ、回折格子１０を経て受光面１２ａに形成された干渉縞に基づいて投影光学系ＰＯの瞳面の各領域における波面収差を計測する。第４変形例では、一例として、像面ＩＭよりも光検出部１２側の回折格子１０を経て得られた計測値と、像面ＩＭよりも投影光学系ＰＯ側の回折格子１０を経て得られた計測値との平均を、投影光学系ＰＯの瞳面の中央領域、中間領域および周辺領域における波面収差の計測結果として求める。
【００７０】
すなわち、第４変形例では、制御部１４からの指令にしたがって作動する駆動部１１が、投影光学系ＰＯの像面ＩＭに対して回折格子１０を移動させ、像面ＩＭと回折格子１０の回折面との間隔を変える。制御部１４は、像面ＩＭよりも光検出部１２側に配置された回折格子１０を経て受光面１２ａに形成された干渉縞から得られた検出信号と、像面ＩＭよりも投影光学系ＰＯ側に配置された回折格子１０を経て受光面１２ａに形成された干渉縞から得られた検出信号とに基づいて投影光学系ＰＯの瞳面の各領域における波面収差を計測するように、計測部１３および駆動部１１を制御する。なお、第４変形例の手法を、上述の第１変形例に適用したり、場合によっては上述の第２変形例および第３変形例に適用したりすることもできる。
【００７１】
また、上述の実施形態では、回折格子１０の格子パターンを構成する多数の開口部１０ａが一定のピッチＰｇにしたがって配列されている。このため、上述したように、投影光学系ＰＯの瞳面の中央領域を経た光が通過する回折格子１０の開口部１０ａよりも周辺領域を経た光が通過する開口部１０ａの方が、光の通過方向に見た開口部１０ａの見掛けのピッチＰｇ’が小さくなる。その結果、中央領域を経た光と周辺領域を経た光とでは、受光面１２ａに最も鮮明な干渉縞を形成する回折格子１０の位置が異なってしまう。
【００７２】
このことは、中央領域を経た光が通過する回折格子１０の開口部１０ａのピッチよりも周辺領域を経た光が通過する開口部１０ａのピッチを大きく設定することにより、中央領域を経た光と周辺領域を経た光とがともに平面状の受光面１２ａに鮮明な干渉縞を形成することができることを意味している。したがって、第５変形例では、一例として、投影光学系ＰＯの瞳面を通過する光の位置が中心から離れるにつれて、当該光が通過する回折格子１０の開口部１０ａのピッチを大きく設定することにより、光が瞳面を通過する位置に依存することなく平面状の受光面１２ａに鮮明な干渉縞を形成することができる。
【００７３】
別の表現をすれば、第５変形例では、例えば投影光学系ＰＯの瞳面の第１領域（例えば中央領域）を通過した光が第１干渉縞を形成する第１ピッチが規定された第１格子パターンと、第２領域（例えば中央領域よりも周辺寄りの領域）を通過した光が第２干渉縞を形成する第２ピッチ（例えば第１ピッチよりも大きいピッチ）が規定された第２格子パターンとを有するように、回折格子１０において多数の開口部１０ａを配列すれば良い。
【００７４】
なお、上述の説明では、ＥＵＶ光を供給するための光源としてレーザプラズマ光源ＬＳを用いている。しかしながら、レーザプラズマ光に限定されることなく、ＥＵＶ光として、例えばシンクロトロン放射（ＳＯＲ）光を用いることもできる。
【００７５】
また、上述の説明では、波面収差計測装置１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の全体を設けても良い。また、波面収差計測装置１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。また、波面収差計測装置１中の本体部分（１０，１１，１２）をウェハステージＷＳに装着し、計測部１３および制御部１４をウェハステージＷＳの外部に、例えば主制御系ＣＲの内部に設けても良い。
【００７６】
また、上述の説明では、ＥＵＶ光を用いる露光装置に搭載された投影光学系ＰＯ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、ＥＵＶ光に限定されることなく、例えば１９３ｎｍの波長のＡｒＦエキシマレーザ光や、２４８ｎｍの波長のＫｒＦエキシマレーザ光などを用いる乾燥タイプまたは液浸タイプの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も同様に本発明を適用することができる。また、露光装置に搭載された投影光学系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に対しても同様に本発明を適用することができる。
【００７７】
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。
【００７８】
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１１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１１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）。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）。
【００７９】
ここで、レジストパターンとは、上述の実施形態の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。
【符号の説明】
【００８０】
１  波面収差計測装置
１０  回折格子
１１  駆動部
１２  光検出部
１３  計測部
１４  制御部
ＬＳ  レーザプラズマ光源
ＩＬ  照明光学系
Ｍ  マスク
ＴＭ  テストマスク
ＭＳ  マスクステージ
ＰＯ  投影光学系
Ｗ  ウェハ
ＷＳ  ウェハステージ
ＣＲ  主制御系
【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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