(57)【要約】【課題】回折格子を用いて得られる干渉縞に基づいて、被検光学系の波面情報を効率的に、かつ高精度に計測する。【解決手段】計測用レチクル４及び投影光学系ＰＯを通過した光束を２次元の回折格子１０に入射させ、回折格子１０から発生する光束による干渉縞２２に基づいて投影光学系ＰＯの波面情報を求める波面計測方法であって、回折格子１０をＸ方向、Ｙ方向に所定量移動させる毎にそれぞれ干渉縞２２の強度分布を計測し、その強度分布の複数回の計測結果から投影光学系ＰＯを通過した光束のＸ方向へのシアリング波面及びＹ方向へのシアリング波面を求める。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測用マスク及び被検光学系を通過した光束を互いに直交する第１方向及び第２方向に周期性を持つ回折格子に入射させ、前記回折格子から発生する複数の光束による干渉縞に基づいて前記被検光学系の波面情報を求める波面計測方法であって、
前記回折格子と前記計測用マスクとを、前記第１方向及び前記第２方向へ相対移動させるとともに、前記回折格子と前記計測用マスクとの相対移動量が所定の一定又は異なる移動量になる毎に前記干渉縞の強度分布を計測することによって、前記干渉縞の強度分布を複数回計測する工程と、
前記干渉縞の強度分布の複数回の計測結果から前記被検光学系を通過した光束の前記第１方向へのシアリング波面及び前記第２方向へのシアリング波面を求める工程と、
を含むことを特徴とする波面計測方法。
【請求項２】
前記干渉縞の強度分布の計測回数をＮ（Ｎは７以上の整数）、前記干渉縞の強度分布のｋ番目（ｋ＝１〜Ｎ）の計測結果をＩk、前記相対移動の経路に応じて定まるｋ番目の係数をＡk，Ｂk，Ａ’k，Ｂ’kとして、前記第１方向へのシアリング波面ΔＷX及び前記第２方向へのシアリング波面ΔＷYを次式
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より個別に計算することを特徴とする請求項１に記載の波面計測方法。
【請求項３】
前記回折格子と前記計測用マスクとを相対移動するときの、前記第１方向への相対移動量と前記第２方向への相対移動量との比はそれぞれ１：３であり、
前記干渉縞の計測回数Ｎは９回であることを特徴とする請求項２に記載の波面計測方法。
【請求項４】
前記回折格子と前記計測用マスクとを相対移動するときに、前記第１方向への相対移動量と前記第２方向への相対移動量との比が一定ではなく、
前記干渉縞の計測回数Ｎは９回であることを特徴とする請求項２に記載の波面計測方法。
【請求項５】
前記回折格子と前記計測用マスクとを相対移動するときに、前記第１方向への相対移動量と前記第２方向への相対移動量との比が一定ではなく、
前記干渉縞の計測回数Ｎは７回であることを特徴とする請求項２に記載の波面計測方法。
【請求項６】
前記回折格子の格子パターンは市松格子であり、
前記回折格子と前記計測用マスクとを相対移動するときの、前記第１方向への相対移動量と前記第２方向への相対移動量との比はそれぞれ１：２であり、
前記干渉縞の計測回数Ｎは９回であることを特徴とする請求項２に記載の波面計測方法。
【請求項７】
露光光でパターンを照明し、前記露光光で前記パターン及び投影光学系を介して基板を
露光する露光方法において、
前記投影光学系の波面収差を計測するために、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の波面計測方法を用いることを特徴とする露光方法。
【請求項８】
計測用マスク及び被検光学系を通過した光束を互いに直交する第１方向及び第２方向に周期性を持つ回折格子に入射させ、前記回折格子から発生する複数の光束による干渉縞に基づいて前記被検光学系の波面情報を求める波面計測装置であって、
前記干渉縞の強度分布を検出する検出器と、
前記回折格子と前記計測用マスクとを前記第１方向及び前記第２方向に相対移動する移動機構と、
前記回折格子と前記計測用マスクとを、前記移動機構を介して前記第１方向及び前記第２方向へ相対移動させるとともに、前記回折格子と前記計測用マスクとの相対移動量が所定の一定又は異なる移動量になる毎に、それぞれ前記検出器によって前記干渉縞の強度分布を計測させることによって、前記干渉縞の強度分布を複数回計測させる制御装置と、
前記干渉縞の強度分布の複数回の計測結果から前記被検光学系を通過した光束の前記第１方向へのシアリング波面及び前記第２方向へのシアリング波面を求める演算装置と、
を備えることを特徴とする波面計測装置。
【請求項９】
前記干渉縞の強度分布の計測回数をＮ（Ｎは７以上の整数）、前記干渉縞の強度分布のｋ番目（ｋ＝１〜Ｎ）の計測結果をＩk、前記相対移動の経路に応じて定まるｋ番目の係数をＡk，Ｂk，Ａ’k，Ｂ’kとして、前記演算装置は、前記第１方向へのシアリング波面ΔＷX及び前記第２方向へのシアリング波面ΔＷYを次式
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より個別に計算することを特徴とする請求項８に記載の波面計測装置。
【請求項１０】
露光光でパターンを照明し、前記露光光で前記パターン及び投影光学系を介して基板を露光する露光装置において、
前記投影光学系の波面収差を計測するために、請求項８又は請求項９に記載の波面計測装置を備えることを特徴とする露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばシアリング干渉で生成される干渉縞に基づいて被検光学系の波面情報を計測する波面計測技術、及びその波面計測技術を用いる露光技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス等の微細化に応じて、露光装置においては解像度を高めるために露光光の短波長化が進み、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（ＥＵＶ露光装置）も開発されている。ＥＵＶ光が使用される反射光学部材よりなる投影光学系の波面収差は例えば０．５ｎｍＲＭＳ程度以下であることが求められており、投影光学系の波面収差の計測精度は０．１ｎｍＲＭＳ程度が要求されている。
【０００３】
このように高精度な波面収差の計測装置として、投影光学系の物体面に一つ若しくは複数のピンホール又は一つ若しくは複数のスリットパターンを配置し、そのピンホール等から発生する球面波等を投影光学系及び回折格子に通し、回折格子から発生する複数の回折光による横ずれした波面の干渉縞を撮像素子で受光するシアリング干渉方式の計測装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
このような計測装置における従来の干渉縞の解析方法として、干渉縞から発生する特定次数の回折光を用いて波面情報を抜き出すフーリエ変換法が知られている（例えば、非特許文献１、非特許文献２参照）。また、従来の別の干渉縞の解析方法として、直交する方向にそれぞれ周期性を持つ２つの１次元の回折格子を使用し、２つの回折格子をそれぞれ周期方向に走査して、干渉縞の明暗の時間変化からシアリング波面を求め、この２つのシアリング波面から元の波面を復元する位相シフト法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２６９５７８号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】M. Takeda, H. Ina and S. Kobayashi, "Fourier-transform method of fringe-pattern analysis for computer-based topography and interferometry": J. Opt. Soc. Am. /Vol.72, No. 1/ pp. 156-160 (1982)
【非特許文献２】K. A. Goldberg and J. Bokor, "Fourier-transform method of phase-shift determination": APPLIED OPTICS /Vol.40, No. 17/ pp.2886-2894 (2001)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の干渉縞の解析方法のうちのフーリエ変換法では、干渉縞に輝度むらがあるとそれが計測誤差になるという問題がある。
また、従来の位相シフト法では、１次元の回折格子を用いて２方向に走査する必要があり、計測時間が長くなるとともに、２回の走査の間に回折格子の高さが僅かに変化することによって、非点収差の誤差が発生するという問題があった。また、単に２次元の回折格子を用いると、不要な回折光が多数発生して、波面の復元に必要な回折光に起因する光強度分布のみを抽出するのが困難であるという問題があった。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑み、回折格子を用いて得られる干渉縞に基づいて、被検
光学系の波面情報を効率的に、かつ高精度に計測することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様によれば、計測用マスク及び被検光学系を通過した光束を互いに直交する第１方向及び第２方向に周期性を持つ回折格子に入射させ、その回折格子から発生する複数の光束による干渉縞に基づいてその被検光学系の波面情報を求める波面計測方法が提供される。この波面計測方法は、その回折格子とその計測用マスクとを、その第１方向及びその第２方向へ相対移動させるとともに、その回折格子とその計測用マスクとの相対移動量が所定の一定又は異なる移動量になる毎にその干渉縞の強度分布を計測することによって、その干渉縞の強度分布を複数回計測する工程と、その干渉縞の強度分布の複数回の計測結果からその被検光学系を通過した光束のその第１方向へのシアリング波面及びその第２方向へのシアリング波面を求める工程と、を含むものである。
【００１０】
また、本発明の第２の態様によれば、露光光でパターンを照明し、その露光光でそのパターン及び投影光学系を介して基板を露光する露光方法において、その投影光学系の波面収差を計測するために、本発明の波面計測方法を用いる露光方法が提供される。
また、本発明の第３の態様によれば、計測用マスク及び被検光学系を通過した光束を互いに直交する第１方向及び第２方向に周期性を持つ回折格子に入射させ、その回折格子から発生する複数の光束による干渉縞に基づいてその被検光学系の波面情報を求める波面計測装置が提供される。この波面計測装置は、その干渉縞の強度分布を検出する検出器と、その回折格子とその計測用マスクとをその第１方向及びその第２方向に相対移動する移動機構と、その回折格子とその計測用マスクとを、その移動機構を介してその第１方向及びその第２方向へ相対移動させるとともに、その回折格子とその計測用マスクとの相対移動量が所定の一定又は異なる移動量になる毎に、それぞれその検出器によってその干渉縞の強度分布を計測させることによって、その干渉縞の強度分布を複数回計測させる制御装置と、その干渉縞の強度分布の複数回の計測結果からその被検光学系を通過した光束のその第１方向へのシアリング波面及びその第２方向へのシアリング波面を求める演算装置と、を備えるものである。
【００１１】
また、本発明の第４の態様によれば、露光光でパターンを照明し、その露光光でそのパターン及び投影光学系を介して基板を露光する露光装置において、その投影光学系の波面収差を計測するために、本発明の波面計測装置を備える露光装置が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、２次元の回折格子を計測用マスクに対して２次元的に相対移動する間に複数回、干渉縞の強度分布を計測し、この計測結果から第１方向及び第２方向へのシアリング波面を求めている。従って、被検光学系の波面情報を効率的に、かつ高精度に計測できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施形態の波面収差計測装置３０を備えた露光装置を示す一部が切り欠かれた図である。
【図２】（Ａ）は図１中の投影光学系ＰＯ及び計測本体部８を透過光学系として示す図、（Ｂ）は図２（Ａ）のピンホールアレー６の一部を示す拡大図、（Ｃ）はピンホールアレーの別の例の一部を示す拡大図、（Ｄ）は図２（Ａ）の回折格子１０の一部を示す拡大図、（Ｅ）は図２（Ａ）中の干渉縞２２の一例を示す図である。
【図３】（Ａ）は図２（Ａ）の回折格子１０から発生する複数の回折光のスペクトルの一例を示す図、（Ｂ）は回折格子１０の移動方法の一例を示す図、（Ｃ）は第１実施例の回折格子１０の移動経路を示す図である。
【図４】投影光学系ＰＯの波面収差の計測動作の一例を示すフローチャートである。
【図５】第２実施例の回折格子１０の移動経路を示す図である。
【図６】第３実施例の回折格子１０の移動経路を示す図である。
【図７】（Ａ）は計測本体部の第１変形例を示す図、（Ｂ）は計測本体部の第２変形例を示す図である。
【図８】（Ａ）は第２の実施形態の投影光学系ＰＯ及び計測本体部８Ａを透過光学系として示す図、（Ｂ）は図８（Ａ）のピンホールアレー６Ａの一部を示す拡大図、（Ｃ）はピンホールアレーの別の例の一部を示す拡大図、（Ｄ）は図８（Ａ）の回折格子１０Ａの一部を示す拡大図、（Ｅ）は図８（Ａ）中の干渉縞２２Ａの一例を示す図である。
【図９】（Ａ）は回折格子１０Ａから発生する複数の回折光のスペクトルの一例を示す図、（Ｂ）は回折格子１０Ａの移動経路の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態につき図１〜図７を参照して説明する。
図１は、本実施形態の露光装置１００の全体構成を概略的に示す図である。露光装置１００は、露光用の照明光ＥＬ（露光光）として、波長が１００ｎｍ程度以下で例えば１１〜１５ｎｍ程度の範囲内のＥＵＶ光（Extreme Ultraviolet Light)を用いるＥＵＶ露光装置である。照明光ＥＬの波長は一例として１３．５ｎｍである。図１において、露光装置１００は、照明光ＥＬを発生するレーザプラズマ光源と、その照明光ＥＬでミラー２を介してレチクルＲ（マスク）のパターン面（ここでは下面）の照明領域を照明する照明光学系とを含む照明装置ＩＬＳと、レチクルＲを保持して移動するレチクルステージＲＳＴと、レチクルＲの照明領域内のパターンの像をレジスト（感光材料）が塗布されたウエハＷ（感光基板）の上面に投影する投影光学系ＰＯとを備えている。さらに、露光装置１００は、ウエハベースＷＢの上面でウエハＷを保持して移動するウエハステージＷＳＴと、装置全体の動作を統括的に制御するコンピュータを含む主制御系１６と、投影光学系ＰＯの波面収差を計測する波面収差計測装置３０と、その他の駆動系等とを備えている。ウエハステージＷＳＴに、波面収差計測装置３０（詳細後述）のうちの計測本体部８が装着されている。
【００１５】
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、照明光学系及び投影光学系ＰＯは、特定のフィルタ等（不図示）を除いて複数のミラー等の反射光学部材より構成され、レチクルＲも反射型である。その反射光学部材は、例えば、石英（又は高耐熱性の金属等）よりなる部材の表面を所定の曲面又は平面に高精度に加工した後、その表面に例えばモリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）との多層膜（ＥＵＶ光の反射膜）を形成して反射面としたものである。また、レチクルＲは例えば石英の基板の表面に多層膜を形成して反射面とした後、その反射面に、タンタル（Ｔａ）、ニッケル（Ｎｉ）、又はクロム（Ｃｒ）等のＥＵＶ光を吸収する材料よりなる吸収層によって転写用のパターンを形成したものである。
【００１６】
また、ＥＵＶ光の気体による吸収を防止するため、露光装置１００はほぼ全体として箱状の真空チャンバ（不図示）内に収容されている。
以下、図１において、ウエハステージＷＳＴが移動する面（本実施形態ではほぼ水平面）内で図１の紙面に垂直にＸ軸を、図１の紙面に平行にＹ軸を取り、その面に垂直にＺ軸を取って説明する。本実施形態では、レチクルＲのパターン面での照明光ＥＬの照明領域は、Ｘ方向（非走査方向）に細長い円弧状であり、露光時にレチクルＲ及びウエハＷは投影光学系ＰＯに対してＹ方向（走査方向）に同期して走査される。
【００１７】
先ず、照明装置ＩＬＳ中の照明光学系は、オプティカルインテグレータ、可変開口絞り、レチクルブラインド、及びコンデンサ光学系等から構成されている。照明装置ＩＬＳからの照明光ＥＬが、ミラー２を介してレチクルＲのパターン面のＸ方向に細長い円弧状の照明領域を下方から斜めに均一な照度分布で照明する。
レチクルＲは、レチクルステージＲＳＴの底面に静電チャックＲＨを介して吸着保持されている。レチクルステージＲＳＴは、レーザ干渉計（不図示）の計測値及び主制御系１６の制御情報に基づいて、駆動系（不図示）によってＹ方向に所定ストロークで駆動されるとともに、Ｘ方向及びθｚ方向（Ｚ軸に平行な軸の回りの回転方向）等にも微小量駆動される。
【００１８】
レチクルＲで反射された照明光ＥＬが、投影光学系ＰＯを介してウエハＷの上面の露光領域（照明領域と共役な領域）に、レチクルＲのパターンの一部の像を形成する。投影光学系ＰＯは、物体面（第１面）のパターンの縮小像を像面（第２面）に形成し、投影光学系ＰＯの投影倍率βは例えば１／４であり、その像側の開口数ＮＡは例えば０．２５である。
【００１９】
投影光学系ＰＯは、一例として、６枚の例えば非球面のミラーＭ１〜Ｍ６を不図示の鏡筒で保持することによって構成され、物体面（レチクルＲのパターン面）側に非テレセントリックで、像面（ウエハＷの表面）側にほぼテレセントリックの反射光学系である。投影光学系ＰＯ内の瞳面の近傍に開口絞り（不図示）が設けられている。また、投影光学系ＰＯには、所定のミラーの位置及び傾斜度を調整して波面収差を補正する結像特性補正機構（不図示）も設けられている。なお、投影光学系ＰＯの構成は任意である。
【００２０】
一方、ウエハＷは、静電チャック（不図示）を介してウエハステージＷＳＴの上部に吸着保持されている。ウエハステージＷＳＴは、レーザ干渉計（不図示）の計測値及び主制御系１６の制御情報に基づいて、ウエハステージ制御系１７及び駆動機構（不図示）によってＸ方向及びＹ方向に所定ストロ−クで駆動され、必要に応じてθｚ方向等にも駆動される。また、レチクルＲ及びウエハＷのアライメントを行うアライメント系（不図示）が備えられている。
【００２１】
ウエハＷを露光するときには、照明光ＥＬが照明装置ＩＬＳによりレチクルＲの照明領域に照射され、レチクルＲとウエハＷとは投影光学系ＰＯに対して投影倍率β（縮小倍率）に従った所定の速度比でＹ方向に同期して移動する（同期走査される）。このようにして、レチクルＲのパターンの像はウエハＷの一つのショット領域（ダイ）に露光される。その後、ウエハステージＷＳＴを駆動してウエハＷをＸ方向、Ｙ方向にステップ移動した後、ウエハＷの次のショット領域に対してレチクルＲのパターンが走査露光される。このようにステップ・アンド・スキャン方式でウエハＷの複数のショット領域に対して順次レチクルＲのパターンの像が露光される。
【００２２】
このような露光に際しては、投影光学系ＰＯの波面収差が所定の許容範囲内に収まっている必要がある。そのためには、まず投影光学系ＰＯの波面収差を高精度に計測する必要がある。
以下、本実施形態の波面収差計測装置３０の構成及び投影光学系ＰＯの波面収差の計測方法につき説明する。波面収差計測装置３０は、ウエハステージＷＳＴのウエハＷの近傍に設けられた計測本体部８と、計測本体部８からの検出信号を処理する演算装置１２とを備えている。また、本実施形態では、計測本体部８を投影光学系ＰＯに対して移動するために使用されるウエハステージＷＳＴ（移動機構）も、波面収差計測装置３０の一部を構成している。
【００２３】
まず、計測本体部８は、ＸＹ平面にほぼ平行に配置されて、２次元の格子パターンが形成された回折格子１０と、回折格子１０からの複数の回折光によるシアリング干渉の干渉縞を検出するＣＣＤ型又はＣＭＯＳ型等の２次元の撮像素子１４と、回折格子１０及び撮像素子１４を保持する保持部材８ａとを備えている。撮像素子１４の検出信号は演算装置
１２に供給される。
【００２４】
投影光学系ＰＯの波面収差計測時には、ウエハステージＷＳＴを駆動して計測本体部８の回折格子１０の上方に投影光学系ＰＯの露光領域が設定される。さらに、不図示のレチクルローダ系を介してレチクルステージＲＳＴで保持されるレチクルＲが計測用レチクル４と交換され、計測用レチクル４のパターン面が照明装置ＩＬＳの照明領域に設定される。計測用レチクル４のパターン面にはピンホールアレー６が形成されている。ピンホールアレー６は、一例として、ＥＵＶ光の反射膜上にピンホールとなる部分を除いて吸収層を形成することによって製造できる。計測用レチクル４は、波面収差計測装置３０の一部とみなすことも可能である。以下の説明では、便宜上、計測用レチクル４及び投影光学系ＰＯを１つの光軸上に配置された透過光学系で表現する。しかしながら、この計測原理は反射光学系でも同様に成立する。
【００２５】
図２（Ａ）は、図１の計測本体部８で投影光学系ＰＯの波面収差を計測中の光学系を透過光学系で表現したものである。図２（Ａ）の光学系は、シアリング干渉を行うタルボ(Talbot)干渉計である。図２（Ａ）において、投影光学系ＰＯの物体面に計測用レチクル４のピンホールアレー６が設置され、ピンホールアレー６が照明光ＥＬで照明される。
図２（Ｂ）に拡大図で示すように、ピンホールアレー６は、複数個のピンホール６ａ（実際には微小ミラーである）を含むピンホール群６ＳをＸ方向、Ｙ方向に周期（ピッチ）Ｐｓ／βで配列したものである。この場合、βは投影光学系ＰＯの投影倍率であり、ピンホールアレー６を投影光学系ＰＯを介して投影した像（ピンホール群の像６ＳＰ）のＸ方向、Ｙ方向の周期はＰｓである。個々のピンホール６ａの直径は、次のように一例として回折限界以下程度である。照明光ＥＬの波長λ、投影光学系ＰＯの物体側の開口数ＮＡinを用いると、回折限界はλ／（２ＮＡin）である。
【００２６】
ピンホール６ａの直径≦λ／（２ＮＡin）  …（１）
ここで、波長λを１３．５ｎｍ、開口数ＮＡinを０．０６２５とすると、回折限界はほぼ１０８ｎｍとなるため、ピンホール６ａの直径は１００ｎｍ程度又はこれより小さい。
また、ピンホール群６Ｓ内での複数のピンホール６ａの間隔は、一例として照明光ＥＬのコヒーレンス係数が０となる距離以上であればよい。波長λ及び照明光学系の開口数ＮＡILを用いて、コヒーレンス係数が０となる最短距離は０．６１λ／ＮＡIL、即ちこの場合には１３２ｎｍ程度になる。このような多数のピンホールが周期的に形成されたピンホールアレー６を使用することで、撮像素子１４上での干渉縞の光量が大きくなるため、高いＳＮ比でシアリング干渉方式の波面計測を行うことができる。
【００２７】
また、ピンホールアレー６の周期Ｐｓ／βは、照明光ＥＬの空間的コヒーレンス長以上である。本実施形態のように空間的コヒーレンシィが低いレーザプラズマ光源を使用する場合、照明光学系の射出側の開口数ＮＡIL及び波長λを用いて、その空間的コヒーレンス長は高々、λ／ＮＡILである。従って、周期Ｐｓ／βは次の条件を満たせばよい。
Ｐｓ／β≧λ／ＮＡIL≒λ／ＮＡin  …（２）
この場合、波長λを１３．５ｎｍ、開口数ＮＡinを０．０６２５とすると、空間的コヒーレンス長はほぼ２１６ｎｍとなるため、周期Ｐｓ／βは２００ｎｍ程度より大きければよい。ただし、後述のようにピンホールアレー６の像の周期Ｐｓは、さらに所定の条件を満たす必要があるとともに、製造技術上の問題もあるため、周期Ｐｓは例えば１μｍ程度以上となる。この場合、投影倍率βを１／４とすると、ピンホールアレー６の周期Ｐｓ／βはほぼ４μｍ程度以上となり、式（２）の条件は十分に満たされる。
【００２８】
また、図２（Ａ）において、ピンホールアレー６の投影光学系ＰＯによる像が像面１８上に形成され、この像面１８から−Ｚ方向に距離Ｌｇの位置に回折格子１０が配置され、この下方で像面１８から距離Ｌｃの位置に撮像素子１４の受光面が配置される。
回折格子１０には、図２（Ｄ）に示すように、遮光膜（又は吸収層）を背景として照明光ＥＬを通す多数の開口パターン１０ａがＸ方向、Ｙ方向に周期Ｐｇで形成されている。ピンホールアレー６を通過した照明光ＥＬが投影光学系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、及び−１次回折光２０Ｂ等によって撮像素子１４の受光面に、図２（Ｅ）に示すようなシアリング干渉の干渉縞（フーリエ像）２２が形成される。
【００２９】
回折格子１０の周期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が、実際には製造上の限界もあるため、例えば数１００ｎｍ〜数μｍ程度で、例えば１μｍ程度に設定される。
この場合、撮像素子１４の受光面に干渉縞２２が形成されるためには、回折格子１０の像面１８からの距離Ｌｇ、及び撮像素子１４の受光面の像面１８からの距離Ｌｃは、露光波長λ、回折格子１０の周期Ｐｇ、及びタルボ次数ｎを用いて、次の条件（タルボ条件）を満たす必要がある。なお、タルボ条件（Talbot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。
【００３０】
2011108696.tif 000003
なお、ｎ＝０，０．５，１，１．５，２，…である。即ち、タルボ次数ｎは整数又は半整数である。
本実施形態では、Ｌｃ≫Ｌｇが成立するため、式（３）の代わりに次の近似式を使用することができる。
【００３１】
Ｌｇ＝２ｎ×Ｐｇ2／λ  …（４）
さらに、撮像素子１４上に干渉縞が高いコントラストで形成されるためには、ピンホールアレー６の像の周期Ｐｓは、周期Ｐｇ、距離Ｌｇ、距離Ｌｃ、及び所定の整数ｍ（例えば２又は４）を用いて次の条件を満たす必要がある。この条件については、例えば特開２００６−２６９５７８号公報に開示されている。
【００３２】
2011108696.tif 000004
この条件は、図２（Ａ）において、撮像素子１４上の干渉縞２２上の或る点２２ａに、ピンホールアレー６の一つのピンホール群の像６ＳＰからの光束Ｅ１が到達する場合に、他のピンホール群の像６ＳＰからの光束Ｅ２も達する条件である。言い換えると、この条件によって、高いコントラストの干渉縞２２が形成される。
【００３３】
なお、Ｌｇ／Ｌｃは１よりもかなり小さい値であるため、式（５）の代わりに次の近似式を使用してもよい。
Ｐｓ＝Ｐｇ×ｍ  …（６）
この式において周期Ｐｇを１μｍ、ｍを２とすると、ピンホールアレー６の像の周期Ｐｓは２μｍ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６の周期は８μｍとなる。
【００３４】
式（４）及び式（６）の条件のもとで、撮像素子１４の受光面に形成される干渉縞２２の強度分布の情報を図１の演算装置１２に取り込み、その強度分布に後述の演算を施すことで、投影光学系ＰＯの波面とこれをＸ方向にずらした波面とのシアリング波面（以下、Ｘ方向のシア波面という）ＷX、及び投影光学系ＰＯの波面とこれをＹ方向にずらした波面とのシアリング波面（Ｙ方向のシア波面）ＷYを求めることができる。さらに、演算装置１２は、これらのシア波面ＷX及びＷYから投影光学系ＰＯの波面、ひいてはその波面収差を求め、この波面収差の情報を主制御系１６に供給する。
【００３５】
なお、図７（Ａ）の第１変形例で示すように、回折格子１０は、投影光学系ＰＯの像面１８の上方に距離Ｌｇの位置に配置することも可能である。この場合には、距離Ｌｇを負の値として扱えばよい。
また、特に照明光ＥＬとしてＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）のような紫外光が使用される場合には、光学系を透過系として、図７（Ｂ）の第２変形例で示すように、回折格子１０を投影光学系ＰＯの像面１８に配置することも可能である。この場合には、上記のタルボ条件は満たす必要がない。
【００３６】
また、図２（Ａ）の回折格子１０から発生する複数の回折光のスペクトルは図３（Ａ）に示すようになる。図３（Ａ）において、回折格子１０から発生する０次光Ｌ０、Ｘ方向の±１次回折光ＬＸ(1)，ＬＸ(-1)、Ｙ方向の±１次回折光ＬＹ(1)，ＬＹ(-1)、及びＸ方向、Ｙ方向の両方に±１次の回折光Ｌ(1,1)，Ｌ(-1,1)，Ｌ(1,-1)，Ｌ(-1,-1)が表示されている。これらの回折光のうちで、シア波面ＷX，ＷYを求めるために有効な回折光は、０次光Ｌ０、±１次回折光ＬＸ(1)，ＬＸ(-1)、及び±１次回折光ＬＹ(1)，ＬＹ(-1)のみであるため、本実施形態では、以下のようにして実質的に必要な回折光のみを抽出する。
【００３７】
以下、本実施形態の露光装置１００において、波面収差計測装置３０を用いて投影光学系ＰＯの波面収差を計測する動作の一例につき図４のフローチャートを参照して説明する。この計測動作は主制御系１６によって制御される。
先ず、ステップ１０２において、図１のレチクルステージＲＳＴに計測用レチクル４をロードし、計測用レチクル４のピンホールアレー６を照明装置ＩＬＳの照明領域に移動する。次のステップ１０４おいて、ウエハステージ制御系１７を介してウエハステージＷＳＴを駆動し、図２（Ａ）に示すように、計測本体部８の回折格子１０の中心をピンホールアレー６の像の中心に移動する。
【００３８】
次のステップ１０６において、主制御系１６は、制御用のパラメータｋの値を１にセットする（初期化する）。次のステップ１０８において、照明装置ＩＬＳからピンホールアレー６に照明光ＥＬを照射し、回折格子１０から発生する０次光を含む複数の回折光によるｋ番目のシアリング干渉の干渉縞２２の強度分布Ｉkを撮像素子１４で検出する。検出結果は演算装置１２内の記憶装置に記憶される（ステップ１１０）。
【００３９】
次のステップ１１２において、主制御系１６は、パラメータｋが予め定められた計測回数を示すＮ（Ｎは２以上の整数）に達したか否かを判断する。この段階では、パラメータｋはＮより小さく、パラメータｋはＮではないため、動作はステップ１１４に移行して、主制御系１６はパラメータｋの値に１を加算する。
次のステップ１１６において、主制御系１６は、ウエハステージ制御系１７を介してウエハステージＷＳＴを駆動して、図３（Ｂ）に示すように、計測本体部８の回折格子１０をＸ方向にΔＸｋ及びＹ方向にΔＹｋだけ移動する。この場合、一例として、１回目の計
測時の移動量ΔＸ１及びΔＹ１は（０，０）とみなされる。ただし、１回目の計測時の移動量ΔＸ１及びΔＹ１を（０，０）以外の値に設定することも可能であり、このためには、パラメータｋの初期値を０として、最初の計測値を無視すればよい。また、各計測時の移動量ΔＸｋ及び移動量ΔＹｋは通常は異なっているが、同じ場合もあり得る。また、２回目以降の計測時の移動量ΔＸｋ，ΔＹｋの一方が０の場合もあり得る。
【００４０】
この後、ステップ１０８に戻り、回折格子１０から発生する回折光によるｋ番目のシアリング干渉の干渉縞２２の強度分布Ｉkの検出、及びこの光強度分布の記憶（ステップ１１０）を繰り返す。このステップ１０８及び１１０は、Ｎ回繰り返される。
その後、ステップ１１２において、パラメータｋがＮに達しているときには、動作はステップ１１８に移行する。そして、演算装置１２は、内部の記憶装置からＮ個の干渉縞の強度分布Ｉk（ｋ＝１〜Ｎ）の情報を読み出し、上記の各計測毎の回折格子１０の移動量ΔＸｋ，ΔＹｋの組み合わせ（移動経路）に応じて予め求められているｋ番目の係数の組であるＡk，Ｂk，Ａ’k，Ｂ’k（ｋ＝１〜Ｎ）と強度分布Ｉkとを用いて、次式よりＸ方向のシア波面ΔＷX及びＹ方向のシア波面ΔＷYを計算する。このシア波面は、撮像素子１４の各画素の検出信号（光強度）毎に計算される位相分布である。
【００４１】
2011108696.tif 000005
次のステップ１２０において、演算装置１２は、Ｘ方向及びＹ方向のシア波面より投影光学系ＰＯを通過する照明光の波面を求め、さらにこの波面から波面収差を求める。ここで求められた波面収差の情報は主制御系１６に供給される。
【００４２】
次のステップ１２２において、主制御系１６は、必要に応じて、図示しない結像特性補正機構を用いて投影光学系ＰＯの波面収差を補正する。この後、ステップ１２４においてレチクルステージＲＳＴに実際の露光用のレチクル４をロードし、ステップ１２６においてウエハステージＲＳＴに順次載置されるウエハの複数のショット領域にレチクル４のパターン像を走査露光する。
次に、上記の計測動作における回折格子１０の移動量ΔＸｋ，ΔＹｋ（ｋ＝１〜Ｎ）の組み合わせ（移動経路）、及びこの移動経路に対する数の組（Ａk，Ｂk，Ａ’k，Ｂ’k）（ｋ＝１〜Ｎ）の複数の実施例につき説明する。
【００４３】
［第１実施例］
この第１実施例では、ステップ１１６における１回目の計測時の回折格子１０のＸ方向、Ｙ方向の移動量（ΔＸｋ，ΔＹｋ）は（０，０）である。また、２回目以降の計測時における回折格子１０の移動量ΔＸｋと移動量ΔＹｋとの比は１：３と一定であり、干渉縞２２の強度分布Ｉkの計測回数Ｎは９である（ｋ＝１〜９）。
【００４４】
また、ｋ＝２〜９の範囲では、回折格子１０のＸ方向、Ｙ方向の周期Ｐｇに対して、移動量ΔＸｋ＝Ｐｇ／８、移動量ΔＹｋ＝３Ｐｇ／８である。この場合、干渉縞２２のＸ方向の移動量Ｐｇ／８に対応する位相シフト量δＸｋ（ｒａｄ）及び移動量３Ｐｇ／８に対応する位相シフト量δＹｋ（ｒａｄ）は次のようになる。
δＸｋ＝π／４，δＹｋ＝３π／４  （ｋ＝２〜９）  …（８Ｓ）
従って、１回目から９回目の計測時までの回折格子１０の移動による位相シフト量（δＸｋ，δＹｋ）の積算値は、（０，０），（π／４，３π／４），（π／２，３π／２）
，（３π／４，９π／４），（π，３π），（５π／４，１５π／４），（３π／２，９π／２），（７π／４，２１π／４），（２π，６π）となる。この位相シフト量の積算値をｄｅｇ単位で表した図が図３（Ｃ）である。
【００４５】
また、この場合の式（７Ａ）、（７Ｂ）に対応するＸ方向のシア波面ΔＷX及びＹ方向のシア波面ΔＷYは次のようになる。
【００４６】
2011108696.tif 000006
これは、上記の係数Ａk，Ｂkを、Ａ1＝Ａ5＝Ａ9＝Ｂ3＝Ｂ7＝Ｂ9＝０，Ａ2＝Ａ4＝Ｂ2＝Ｂ4＝１，Ａ3＝Ｂ1＝２1/2，Ａ6＝Ａ8＝Ｂ6＝Ｂ8＝−１，Ａ7＝Ｂ5＝−２1/2としたものである。他の係数Ａ’k，Ｂ’kは式（８Ｂ）に対応している。
ここで、以下の関係があるものとする。
Ｉ1＝（Ｉ1＋Ｉ9）／２  …（８Ｔ）
【００４７】
この実施例における２次元の干渉縞のコントラストの計算式は以下のようになる。ここで、パラメータａ及び４個のパラメータＸｓ，Ｘｃ，Ｙｓ，Ｙｃを次のように定義する。
ａ＝（１1＋１3＋１5＋Ｉ7）＋（Ｉ2＋Ｉ4＋Ｉ6＋Ｉ8）  …（８Ｃ）
Ｘｓ＝［（Ｉ2−Ｉ6）＋（Ｉ4−Ｉ8）＋２1/2（Ｉ3−Ｉ7）］２1/2  …（８Ｄ）
Ｘｃ＝［（Ｉ2−Ｉ6）−（Ｉ4−Ｉ8）＋２1/2（Ｉ1−Ｉ5）］２1/2  …（８Ｅ）
Ｙｓ＝［（Ｉ2−Ｉ6）＋（Ｉ4−Ｉ8）−２1/2（Ｉ3−Ｉ7）］２1/2  …（８Ｆ）
Ｙｃ＝［（Ｉ2−Ｉ6）−（Ｉ4−Ｉ8）−２1/2（Ｉ1−Ｉ5）］２1/2  …（８Ｇ）
これらのパラメータを用いて、Ｘ方向のシア波面及びＹ方向のシア波面のコントラストＣＸ，ＣＹは次のようになる。
ＣＸ＝（Ｘｓ2＋Ｘｃ2）1/2／ａ  …（８Ｈ）
ＣＹ＝（Ｙｓ2＋Ｙｃ2）1/2／ａ  …（８Ｉ）
【００４８】
［第２実施例］
この第２実施例では、ステップ１１６における１回目以降の計測時における回折格子１０のＸ方向の移動量ΔＸｋとＹ方向の移動量ΔＹｋとの比は一定ではなく、干渉縞２２の強度分布Ｉkの計測回数Ｎは９である（ｋ＝１〜９）。
【００４９】
また、回折格子１０のＸ方向、Ｙ方向の移動量（ΔＸｋ，ΔＹｋ）を位相シフト量（δＸｋ，δＹｋ）に換算し、かつ１回目から９回目の計測時までの回折格子１０の移動による位相シフト量（δＸｋ，δＹｋ）の積算値（ｒａｄ）は、（π／４，π／２），（π／２，π），（π，π），（３π／２，３π／２），（π，２π），（２π，２π），（５π／４，５π／２），（５π／２，５π／２），（３π／２，３π）である。この位相シフト量の積算値をｄｅｇ単位で表した図が図５である。従って、回折格子１０はＸ方向、Ｙ方向にジグザグに移動している。
【００５０】
この位相シフト量に対応するｋ番目の計測時の干渉縞２２のノイズ成分のＸ方向、Ｙ方向の位相シフト量Ｎ1，Ｎ2は次のようになる。
（Ｎ1）＝（π／４），（π／２），（０），（０），（π），（０），（５π／４），（０），（３π／２）．
（Ｎ2）＝（３π／４），（３π／２），（２π），（３π），（３π），（４π），
（１５π／４），（５π），（９π／２）．
また、９個の干渉縞２２の強度分布Ｉk（ｋ＝１〜９）は、未知の係数ａ〜ｅ及びＸ方向、Ｙ方向のシア波面ΔＷX，ΔＷYを用いて次のようになる。
【００５１】
Ｉ1＝ａ＋ｂcos(ΔＷX+π/4)＋ｃcos(ΔＷY+π/2)＋ｄcos(Ｎ1+π/4)＋ｅcos(Ｎ2+3π/４)  …（１０Ａ）
Ｉ2＝ａ＋ｂcos(ΔＷX+π/2)＋ｃcos(ΔＷY+π)＋ｄcos(Ｎ1+π/2)＋ｅcos(Ｎ2+3π/2)
…（１０Ｂ）
Ｉ3＝ａ＋ｂcos(ΔＷX+π)＋ｃcos(ΔＷY+π)＋ｄcos(Ｎ1)＋ｅcos(Ｎ2+2π)  …（１０Ｃ）
Ｉ4＝ａ＋ｂcos(ΔＷX+3π/2)＋ｃcos(ΔＷY+3π/2)＋ｄcos(Ｎ1)＋ｅcos(Ｎ2+3π)  …（１０Ｄ）
Ｉ5＝ａ＋ｂcos(ΔＷX+π)＋ｃcos(ΔＷY+2π)＋ｄcos(Ｎ1+π)＋ｅcos(Ｎ2+3π)    …（１０Ｅ）
Ｉ6＝ａ＋ｂcos(ΔＷX+2π)＋ｃcos(ΔＷY+2π)＋ｄcos(Ｎ1)＋ｅcos(Ｎ2+4π)    …（１０Ｆ）
Ｉ7＝ａ＋ｂcos(ΔＷX+5π/4)＋ｃcos(ΔＷY+5π/2)＋ｄcos(Ｎ1+5π/4)＋ｅcos(Ｎ2+15π/4)  …（１０Ｇ）
Ｉ8＝ａ＋ｂcos(ΔＷX+5π/2)＋ｃcos(ΔＷY+5π/2)＋ｄcos(Ｎ1)＋ｅcos(Ｎ2+5π)   
…（１０Ｈ）
Ｉ9＝ａ＋ｂcos(ΔＷX+3π/2)＋ｃcos(ΔＷY+3π)＋ｄcos(Ｎ1+3π/2)＋ｅcos(Ｎ2+9π/2)    …（１０Ｉ）
これらの式（１０Ａ）〜（１０Ｉ）を解くことによって、本実施例のＸ方向、Ｙ方向のシア波面ΔＷX及びΔＷYは次のようになる。
【００５２】
2011108696.tif 000007
また、この実施例における２次元の干渉縞のコントラストＣＸ，ＣＹを式（８Ｈ），（８Ｉ）から計算するためのパラメータａ及びＸｓ，Ｘｃ，Ｙｓ，Ｙｃは次のようになる。
ａ＝（Ｉ2＋Ｉ5＋Ｉ6＋Ｉ9）／４  …（１２Ａ）
Ｘｓ＝（２Ｉ1−Ｉ2＋２Ｉ4−Ｉ5−Ｉ6＋２Ｉ7−２Ｉ8−Ｉ9）／４  …（１２Ｂ）
Ｘｃ＝（Ｉ2−２Ｉ3−Ｉ5＋Ｉ6＋Ｉ9）／４          …（１２Ｃ）
Ｙｓ＝（−２Ｉ1＋Ｉ2＋Ｉ5＋Ｉ6−２Ｉ7＋Ｉ9）／４  …（１２Ｄ）
Ｙｃ＝（−Ｉ2＋Ｉ5＋Ｉ6−Ｉ9）／４                …（１２Ｅ）
【００５３】
［第３実施例］
この第３実施例では、ステップ１１６における回折格子１０の１回目の計測時のＸ方向、Ｙ方向の移動量（ΔＸｋ，ΔＹｋ）は（０，０）であり、２回目以降の計測時における移動量ΔＸｋと移動量ΔＹｋとの比は一定ではなく、干渉縞２２の強度分布Ｉkの計測回数Ｎは７である（ｋ＝１〜７）。
また、回折格子１０の移動量（ΔＸｋ，ΔＹｋ）を位相シフト量（δＸｋ，δＹｋ）に換算し、かつ１回目から７回目の計測時までの回折格子１０の移動による位相シフト量（δＸｋ，δＹｋ）の積算値（ｒａｄ）は、（０，０），（０，π），（π／２，π／２），（π／２，３π／２），（π，π），（π，０），（３π／２，π／２）である。この位相シフト量の積算値をｄｅｇ単位で表した図が図６である。従って、回折格子１０はＸ方向、Ｙ方向にジグザグに移動している。
【００５４】
本実施例のＸ方向、Ｙ方向のシア波面ΔＷX及びΔＷYは、干渉縞２２の強度分布Ｉkを用いて次のようになる。
【００５５】
2011108696.tif 000008
なお、式（１４Ａ）、式（１４Ｂ）におけるＤＣは、以下の通りである。
ＤＣ＝（Ｉ1＋Ｉ2＋Ｉ5＋Ｉ6）／４  …（１４Ｃ）
また、この実施例における２次元の干渉縞のコントラストＣＸ，ＣＹを式（８Ｈ），（８Ｉ）から計算するためのパラメータａ及びＸｓ，Ｘｃ，Ｙｓ，Ｙｃは次のようになる。
ａ＝（Ｉ1＋Ｉ2＋Ｉ5＋Ｉ6）／４  …（１４Ｄ）
Ｘｓ＝（Ｉ3＋Ｉ4−２ａ）／２   …（１４Ｅ）
Ｘｃ＝（Ｉ1＋Ｉ2−２ａ）／２   …（１４Ｆ）
Ｙｓ＝（Ｉ3＋Ｉ7−２ａ）／２   …（１４Ｇ）
Ｙｃ＝（Ｉ1＋Ｉ6−２ａ）／２   …（１４Ｈ）
【００５６】
本実施形態の効果等は以下の通りである。
（１）本実施形態の波面収差計測装置３０による波面計測方法は、計測用レチクル４及び投影光学系ＰＯ（被検光学系）を通過した光束を互いに直交するＸ方向（第１方向）及びＹ方向（第２方向）に周期（ピッチ）Ｐｇのパターンが形成された回折格子１０に入射させ、回折格子１０から発生する複数の光束による干渉縞２２に基づいて投影光学系ＰＯの波面情報を求める波面計測方法である。この波面計測方法は、回折格子１０を、Ｘ方向及びＹ方向へ移動させるとともに、回折格子１０の移動量が所定の一定又は異なる移動量ΔＸｋ，ΔＹｋになる毎に干渉縞２２の強度分布を計測することによって、干渉縞２２の強度分布を複数回計測するステップ１０８〜１１６と、干渉縞２２の強度分布の複数回の計測結果から投影光学系ＰＯを通過した光束のＸ方向へのシア波面ΔＷX及びＹ方向へのシア波面ΔＷYを求めるステップ１１８とを含んでいる。
【００５７】
また、波面収差計測装置３０は、計測用レチクル４及び投影光学系ＰＯを通過した光束を互いに直交するＸ方向及びＹ方向に周期性を持つ回折格子１０に入射させ、回折格子１０から発生する複数の光束による干渉縞２２に基づいて投影光学系ＰＯの波面情報を求める波面計測装置である。波面収差計測装置３０は、干渉縞２２の強度分布を検出する撮像素子１４（検出器）と、回折格子１０をＸ方向及びＹ方向に移動するウエハステージＷＳＴ（移動機構）と、回折格子１０をウエハステージＷＳＴを介してＸ方向及びＹ方向へ移動させるとともに、回折格子１０の移動量が所定の一定又は異なる移動量ΔＸｋ，ΔＹｋになる毎に、それぞれ撮像素子１４によって干渉縞２２の強度分布を計測させることによって、干渉縞２２の強度分布を複数回計測させる主制御系１６（制御装置）と、干渉縞２２の強度分布の複数回の計測結果から投影光学系ＰＯを通過した光束のＸ方向へのシア波面及びＹ方向へのシア波面を求める演算装置１２とを備えている。
【００５８】
本実施形態によれば、２次元の回折格子１０を計測用レチクル４に対して２次元的に移動する間に複数回、干渉縞２２の強度分布を計測し、この計測結果からＸ方向及びＹ方向へのシア波面を求めている。従って、投影光学系ＰＯの波面情報を効率的に、かつ高精度に計測できる。
また、本実施形態では、２次元の回折格子１０の１回の走査データから上記の計測方法を用いて、位相シフト解析を行うことによって、波面計測を行うことができる。これにより、回折格子１０等に付着する異物等による輝度むらに影響されない計測が可能となる。また、１種類の回折格子１０を１回走査するのみでよいため、非点収差の誤差が発生しな
い状態で波面計測が可能となる。
【００５９】
また、計測用レチクル４（光源）と回折格子１０との種類を増やすことで、位相シフトのステップ数を最適化し、計測時間の短縮と計測精度向上とが期待される。
（２）なお、本実施形態では、計測用レチクル４を静止させて回折格子１０をＸ方向、Ｙ方向に移動しているが、回折格子１０を静止させて、計測用レチクル４をＸ方向、Ｙ方向に移動させながら、干渉縞２２の強度分布を計測し、この計測結果からＸ方向、Ｙ方向のシア波面を求めても良い。
【００６０】
（３）また、本実施形態では、干渉縞２２の強度分布の計測回数がＮ回の場合に、式（７Ａ）、（７Ｂ）からＸ方向、Ｙ方向のシア波面ΔＷX，ΔＷYを求めている。従って、計算が容易である。
（４）また、本実施形態の露光方法は、照明光ＥＬ（露光光）でレチクルＲのパターンを照明し、照明光ＥＬでそのパターン及び投影光学系ＰＯを介してウエハＷ（基板）を露光する露光方法において、投影光学系ＰＯの波面収差を計測するために、本実施形態の波面計測方法を用いている。
【００６１】
また、本実施形態の露光装置１００は、投影光学系ＰＯの波面収差を計測するために波面収差計測装置３０を備えている。
従って、露光装置の投影光学系ＰＯの波面収差を露光波長で高精度に評価できる。また、この計測結果を投影光学系ＰＯの各光学部材のアラインメントに使用することで、優れた性能の投影光学系を製造することもできる。さらに、オンボディで投影光学系ＰＯのフルフィールドでの干渉計データを取得し、投影光学系ＰＯの光学部材の波面収差を計測することで、露光装置の重要なパラメータをモニタするための最適化ソリューションを提供することができる。
なお、上記の実施形態では、計測用レチクル４にピンホールアレー６（光源）が形成されている場合の干渉計における波面解析を説明したが、本発明は、周期面光源を用いたインコヒーレント照明計測系にも適用できる。また、本発明は、単一ピンホールを用いたコヒーレント照明計測系にも適用できる。
【００６２】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態につき図８及び図９を参照して説明する。本実施形態の波面収差計測装置の基本的な構成は図１の波面収差計測装置３０と同様であるが、本実施形態では、計測用レチクルのパターン（光源）及び回折格子のパターンが市松格子である点が異なっている。以下、図８（Ａ）〜図８（Ｄ）において、図２（Ａ）〜図２（Ｄ）に対応する部分には同一符号を付してその詳細な説明を省略又は簡略化する。
【００６３】
図８（Ａ）は、本実施形態の波面収差計測装置の計測本体部８Ａ、計測用レチクル４、及び投影光学系ＰＯを透過光学系として示す図である。本実施形態では、計測用レチクル４には、図８（Ｂ）に示すように、ピンホール群６ＳをＸ方向、Ｙ方向に周期（ピッチ）Ｐｓ／βで市松格子状に配列したピンホールアレー６Ａが形成されている。この場合にも、ピンホールアレー６Ａの代わりに、図８（Ｃ）の市松格子状のピンホールアレー６ＡＨを使用可能である。
【００６４】
また、計測本体部８Ａの回折格子１０Ａには、図８（Ｄ）に示すように、開口パターン１０ａがＸ方向、Ｙ方向に周期Ｐｇで市松格子状に形成されている。従って、計測本体部８Ａの撮像素子１４の受光面には、０次光２０Ａ、＋１次回折光２０ＡＡ、及び−１次回折光２０ＡＢ等による干渉縞２２Ａ（図８（Ｄ）参照）が形成される。
回折格子１０Ａからの複数の回折光のスペクトルは、図９（Ａ）に示すように、０次光Ｌ０、Ｘ軸上の２つの回折光ＬＡ，ＬＢ、及びＹ軸上の２つの回折光ＬＣ，ＬＤ等を含ん
でいる。
【００６５】
本実施形態においても、図４の計測動作と同様の動作によって、投影光学系ＰＯのＸ方向のシア波面ΔＷX及びＹ方向のシア波面ΔＷYを求める。一例として、図４のステップ１１６に対応する工程における１回目の計測時の回折格子１０ＡのＸ方向、Ｙ方向の移動量（ΔＸｋ，ΔＹｋ）は（０，０）である。また、２回目以降の計測時における回折格子１０Ａの移動量ΔＸｋと移動量ΔＹｋとの比は１：２と一定であり、干渉縞２２Ａの強度分布Ｉkの計測回数Ｎは９である（ｋ＝１〜９）。
【００６６】
また、ｋ＝２〜９の範囲では、回折格子１０ＡのＸ方向、Ｙ方向の周期Ｐｇに対して、移動量ΔＸｋ＝Ｐｇ／８、移動量ΔＹｋ＝２Ｐｇ／８である。この場合、干渉縞２２ＡのＸ方向の移動量Ｐｇ／８に対応する位相シフト量δＸｋ（ｒａｄ）及び移動量３Ｐｇ／８に対応する位相シフト量δＹｋ（ｒａｄ）は次のようになる。
δＸｋ＝π／４，δＹｋ＝２π／４＝π／２  （ｋ＝２〜９）  …（１５Ａ）
従って、１回目から９回目の計測時までの回折格子１０Ａの移動による位相シフト量（δＸｋ，δＹｋ）の積算値は、（０，０），（π／４，π／２），（π／２，π），（３π／４，３π／２），（π，２π），（５π／４，５π／２），（３π／２，３π），（７π／４，７π／２），（２π，４π）となる。この位相シフト量の積算値をｄｅｇ単位で表した図が図９（Ｂ）である。
【００６７】
また、９個の干渉縞２２Ａの強度分布Ｉk（ｋ＝１〜９）は、未知の係数ａ〜ｃ及びＸ方向、Ｙ方向のシア波面ΔＷX，ΔＷYを用いて次のようになる。
Ｉ1＝ａ＋ｂcos(ΔＷX)＋ｃcos(ΔＷY)             …（１５Ｂ）
Ｉ2＝ａ＋ｂcos(ΔＷX+π/4)＋ｃcos(ΔＷY+π/2)   …（１５Ｃ）
Ｉ3＝ａ＋ｂcos(ΔＷX+π/2)＋ｃcos(ΔＷY+π)     …（１５Ｄ）
Ｉ4＝ａ＋ｂcos(ΔＷX+3π/4)＋ｃcos(ΔＷY+3π/2) …（１５Ｅ）
Ｉ5＝ａ＋ｂcos(ΔＷX+π)＋ｃcos(ΔＷY+2π)      …（１５Ｆ）
Ｉ6＝ａ＋ｂcos(ΔＷX+5π/4)＋ｃcos(ΔＷY+5π/2) …（１５Ｇ）
Ｉ7＝ａ＋ｂcos(ΔＷX+3π/2)＋ｃcos(ΔＷY+3π)   …（１５Ｈ）
Ｉ8＝ａ＋ｂcos(ΔＷX+7π/4)＋ｃcos(ΔＷY+7π/2) …（１５Ｉ）
Ｉ9＝ａ＋ｂcos(ΔＷX+2π)＋ｃcos(ΔＷY+4π)      …（１５Ｊ）
これらの式からＸ方向のシア波面に対して次の関係が得られる。
【００６８】
−２Ｉ3＋２Ｉ7＝４ｂsin(ΔＷX)  …（１５Ｋ）
Ｉ1−２Ｉ5＋Ｉ9＝４ｂcos(ΔＷX)  …（１５Ｌ）
この式（１５Ｋ），（１５Ｌ）を解くことによって、Ｘ方向のシア波面ΔＷXは次の式（１６Ａ）となる。
【００６９】
2011108696.tif 000009
同様に、上記の式（１５Ｂ）〜（１５Ｊ）からＹ方向のシア波面に対して次の関係が得られる。
−２Ｉ2＋２Ｉ4−２Ｉ6＋２Ｉ8＝８ｃsin(ΔＷY)  …（１５Ｍ）
Ｉ1−２Ｉ3＋２Ｉ5−２Ｉ7＋Ｉ9＝８ｃcos(ΔＷY)  …（１５Ｎ）
この式（１５Ｍ），（１５Ｎ）を解くことによって、Ｙ方向のシア波面ΔＷYは上記の式（１６Ｂ）となる。
【００７０】
また、この実施形態における２次元の干渉縞のコントラストＣＸ，ＣＹを計算するためのパラメータａ〜ｃは次のようになる。
ａ＝（Ｉ1＋２Ｉ3＋２Ｉ5＋２Ｉ7＋Ｉ9）／８              …（１７Ａ）
ｂ＝［（Ｉ1−２Ｉ5＋Ｉ9）2＋（２Ｉ7−２Ｉ3）2］1/2／４  …（１７Ｂ）
ｃ＝  ［（Ｉ1−２Ｉ3＋２Ｉ5−２Ｉ7＋Ｉ9）2＋（−２Ｉ2＋２Ｉ4−２Ｉ6＋２Ｉ8）2］1/2／８  …（１７Ｃ）
これらを用いてコントラストＣＸ，ＣＹは次のようになる。
ＣＸ＝ｂ／ａ，  ＣＹ＝ｃ／ａ  …（１７Ｄ）
【００７１】
なお、本発明は、タルボ干渉計以外の任意の干渉計を用いてシアリング干渉等による干渉縞を検出して被検光学系の波面収差を計測する場合に適用可能である。
また、上述の実施形態では、ＥＵＶ光源としてレーザプラズマ光源を用いるものとしたが、これに限らず、ＳＯＲ（Synchrotron Orbital Radiation)リング、ベータトロン光源、ディスチャージド光源（放電励起プラズマ光源、回転型放電励起プラズマ光源など）、Ｘ線レーザなどのいずれを用いても良い。
【００７２】
また、図１の実施形態では、露光光としてＥＵＶ光を用い、複数枚のミラー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、これは一例である。例えば露光光としてＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）等を用いて反射屈折系又は屈折系からなる投影光学系を用いる場合にも、その波面収差を計測するために本発明を適用可能である。
【００７３】
さらに、本発明は、露光装置の投影光学系以外の光学系、例えば顕微鏡の対物レンズ、又はカメラの対物レンズ等の波面収差を計測する場合にも適用可能である。
なお、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る。
【符号の説明】
【００７４】
ＩＬＳ…照明装置、Ｒ…レチクル、ＲＳＴ…レクチルステージ、ＰＯ…投影光学系、Ｗ…ウエハ、ＷＳＴ…ウエハステージ、ＷＢ…ウエハベース、４…計測用レチクル、６…ピンホールアレー、８…計測本体部、１０…回折格子、１２…演算装置、１４…撮像素子、１６…主制御系、１７…ウエハステージ制御系、３０…波面収差計測装置、１００…露光装置
【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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