(57)【要約】蛍石などの結晶で形成された光学部材の複屈折に起因する光学系の残存収差を高精度に測定することのできる、収差測定装置。立方晶系に属する結晶で形成された光学部材を含む光学系（１５）の収差を測定する収差測定装置。光学系に所定の光束を照射するための光束照射ユニット（１〜１３）と、光学系を透過した光束に基づいて光学系の収差を計測するための収差計測ユニット（１７）とを備えている。光束照射ユニットは、第１の方向に沿って偏光した第１の直線偏光と、第１の方向とほぼ直交する第２の方向に沿って偏光した第２の直線偏光との間で、所定の光束の偏光状態を切り換えるための偏光切換え手段を有する。
2003028073.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
立方晶系に属する結晶で形成された光学部材を含む光学系の収差を測定する収差測定装置であって、
前記光学系に所定の光束を照射するための光束照射ユニットと、
前記光学系を透過した光束に基づいて前記光学系の収差を計測するための収差計測ユニットとを備え、
前記光束照射ユニットは、第１の方向に沿って偏光した第１の直線偏光と、前記第１の方向とは異なる第２の方向に沿って偏光した第２の直線偏光との間で、前記所定の光束の偏光状態を切り換えるための偏光切換え手段を有することを特徴とする収差測定装置。
【請求項２】
請求の範囲第１項に記載の収差測定装置において、
前記第１の方向と前記第２の方向とはほぼ直交することを特徴とする収差測定装置。
【請求項３】
請求の範囲第１項または第２項に記載の収差測定装置において、
前記収差計測ユニットは、前記第１の直線偏光の光束が照射された前記光学系を透過した光束に基づいて計測した第１収差計測結果と、前記第２の直線偏光の光束が照射された前記光学系を透過した光束に基づいて計測した第２収差計測結果とに基づいて、前記光学部材の複屈折に起因する前記光学系の収差を測定することを特徴とする収差測定装置。
【請求項４】
請求の範囲第１項乃至第３項のいずれか１項に記載の収差測定装置において、
前記偏光切換え手段は、
入射光束から所定の方向に沿って偏光した所定の直線偏光の光束を分離するための直線偏光分離手段と、
前記直線偏光分離手段を介して分離された前記所定の直線偏光の光束の偏光面を、前記所定の直線偏光の光束の中心軸線を中心として回転させるための偏光面回転手段とを有することを特徴とする収差測定装置。
【請求項５】
請求の範囲第４項に記載の収差測定装置において、
前記直線偏光分離手段は、ロションプリズムを有することを特徴とする収差測定装置。
【請求項６】
請求の範囲第４項または第５項に記載の収差測定装置において、
前記偏光面回転手段は、前記中心軸線を中心として回転可能な１／２波長板を有することを特徴とする収差測定装置。
【請求項７】
請求の範囲第４項または第５項に記載の収差測定装置において、
前記偏光面回転手段は、前記中心軸線を中心として回転可能な第１の１／４波長板と、前記中心軸線を中心として回転可能な第２の１／４波長板とを有することを特徴とする収差測定装置。
【請求項８】
請求の範囲第１項乃至第７項のいずれか１項に記載の収差測定装置において、
前記光束の波長は、１９３ｎｍまたは１５７ｎｍであることを特徴とする収差測定装置。
【請求項９】
立方晶系に属する結晶で形成された光学部材を含む光学系の収差を測定する収差測定方法であって、
第１の方向に沿って偏光した第１の直線偏光の光束を前記光学系に照射する第１照射工程と、
前記第１の直線偏光の光束が照射された前記光学系を透過した光束に基づいて前記光学系の収差を計測するための第１収差計測工程と、
前記第１の方向とは異なる第２の方向に沿って偏光した第２の直線偏光の光束を前記光学系に照射する第２照射工程と、
前記第２の直線偏光の光束が照射された前記光学系を透過した光束に基づいて前記光学系の収差を計測するための第２収差計測工程と、
前記第１収差計測工程で得られた第１収差計測結果と前記第２収差計測工程で得られた第２収差計測結果とに基づいて、前記光学部材の複屈折に起因する前記光学系の収差を測定する収差測定工程とを含むことを特徴とする収差測定方法。
【請求項１０】
請求の範囲第９項に記載の収差測定方法において、
前記第１の方向と前記第２の方向とはほぼ直交することを特徴とする収差測定方法。
【請求項１１】
請求の範囲第９項または第１０項に記載の収差測定方法において、
前記光束の波長は、１９３ｎｍまたは１５７ｎｍであることを特徴とする収差測定方法。
【請求項１２】
請求の範囲第２項乃至第８項のいずれか１項に記載の収差測定装置を用いて測定された前記光学系の収差測定結果、または請求の範囲第９項乃至第１１項のいずれか１項に記載の収差測定方法を用いて測定された前記光学系の収差測定結果に基づいて、前記光学部材の複屈折に起因して前記光学系に残存する収差を実質的に除去するために前記光学系を光学調整する光学調整工程を含むことを特徴とする調整方法。
【請求項１３】
請求の範囲第１２項に記載の調整方法において、
前記光学調整工程は、前記光学部材を前記光学系の光軸を中心として回転させるクロッキング工程と、前記光学部材を前記光軸に沿って移動させる移動工程と、前記光学部材を前記光軸とほぼ直交する面に沿って移動させるシフト工程と、前記光学部材を前記光軸に対して傾斜させるチルト工程とのうちの少なくとも１つの工程を含むことを特徴とする調整方法。
【請求項１４】
マスクを照明するための照明光学系と、
前記マスクに形成されたパターンの像を感光性基板上に形成するための請求の範囲第１２項または第１３項に記載の調整方法で調整された光学系とを備えていることを特徴とする露光装置。
【請求項１５】
請求の範囲第１４項に記載の露光装置を用いて前記マスクのパターンを前記感光性基板に露光する露光工程と、
前記露光工程により露光された前記感光性基板を現像する現像工程とを含むことを特徴とするマイクロデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、収差測定装置、収差測定方法、光学系の調整方法、および該調整方法で調整された光学系を備えた露光装置に関する。本発明は、特に半導体素子や液晶表示素子などのマイクロデバイスをフォトリソグラフィ工程で製造する際に使用される露光装置に搭載される投影光学系の収差測定に関するものである。
背景技術
半導体集積回路や液晶ディスプレイ等の電子デバイス（マイクロデバイス）の微細パターンの形成に際して、形成すべきパターンを４〜５倍程度に比例拡大して描画したフォトマスク（レチクルとも呼ぶ）のパターンを、投影露光装置を用いてウエハ等の感光性基板（被露光基板）上に縮小露光転写する方法が用いられている。この種の投影露光装置では、半導体集積回路の微細化に対応するために、その露光波長が短波長側へシフトし続けている。
現在、露光波長はＫｒＦエキシマレーザーの２４８ｎｍが主流となっているが、より短波長のＡｒＦエキシマレーザーの１９３ｎｍも実用化段階に入りつつある。さらに、波長１５７ｎｍのＦ２レーザーや波長１２６ｎｍのＡｒ２レーザー等の、いわゆる真空紫外域と呼ばれる波長帯の光を供給する光源を使用する投影露光装置の提案も行なわれている。また、投影光学系の大開口数（ＮＡ）化によっても高解像度化が可能であるため、露光波長の短波長化のための開発だけでなく、より大きい開口数を有する投影光学系の開発もなされている。
この場合、投影光学系の露光視野（露光フィールド）が小さい方が、光学系の大ＮＡ化に有利である。そこで、投影光学系自体の視野を小さくし、その代わりにレチクルとウエハとを露光中に相対走査して実質的に大視野を確保するスキャン型の露光装置も実用化されている。これらの露光装置に搭載される投影光学系には、高解像度の実現のために、その残存収差が極めて小さいことが要求される。従って、投影光学系の製造工程では、光の干渉を利用した波面収差計測を行い、残存収差量を露光波長の１／１０００程度の精度で計測し、その計測値に基づいて投影光学系の調整を行っている。
このような微小量の収差の計測では、レチクル上の１点を発し投影光学系内の各光路を経てウエハ上の１点に到達するまでの光路長の各光路による変化を表わす波面収差を計測するのが一般的である。波面収差の計測ために、干渉計の原理を応用した幾つかの方法が実用化され、提案されている。露光波長と同一の波長のレーザーを光源とするフィゾー干渉計は、計測精度が高く、投影光学系の波面収差の計測に適している。しかしながら、光源となるレーザーには、１ｍ以上の長さを有する投影光学系光路の往復距離（２ｍ）よりも大きな、進行方向への可干渉距離（時間的コヒーレンス長）が必要とされる。
露光波長が２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザーの場合には、波長がほぼ等しく、且つ時間的コヒーレンスが十分に長いレーザー（例えばアルゴンレーザーの高調波や半導体レーザーの高調波）が使用可能である。しかしながら、露光波長が１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザーの場合や露光波長が１５７ｎｍのＦ２レーザーの場合には、波長がほぼ等しく且つ時間的コヒーレンスが十分に長いレーザーが存在しないので、別の手法による波面収差計測が必要となる。その他の波面収差計測方法として、たとえばＰＤＩ（Ｐｏｉｎｔ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ）、トワイマングリーン型干渉計、シェアリング干渉計等の干渉式計測方法や、シャックハルトマン方式等の各種の計測方法が実用化され、提案されている。
高解像化のために露光波長を短波長化すると、露光波長に対して良好な透過性を有する光学材料が限られてくる。波長が２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザー光に対しては、透過性の光学材料として合成石英ガラスおよび蛍石（フッ化カルシウム結晶）を使用することができる。しかしながら、波長が１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー光に対しては、石英はコンパクションの問題があるため、蛍石を用いた光学部材（蛍石レンズなど）の構成比率を高める必要がある。さらに、波長が１５７ｎｍのＦ２レーザー光の場合には、合成石英ガラスの透過性が悪く、使用可能な光学材料は事実上蛍石に限定されることになる。
蛍石は、その結晶構造が立方晶系に分類されるため、光学的に等方であり複屈折はないものと考えられてきた。しかしながら、２００１年５月に開かれたＳＥＭＡＴＥＣＨ主催の１５７−Ｗｏｒｋｓｈｏｐにおいて、米国ＮＩＳＴより蛍石の本質的な複屈折が報告され、約２００ｎｍ以下の波長の光に対して蛍石が比較的大きな複屈折を有することが明らかになった。また、蛍石以外の立方晶系の結晶材料、例えばフッ化バリウムやフッ化ストロンチウムも、このような短波長光に対して複屈折を有することが判明した。
ただし、この本質的な複屈折（ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ  ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）の量は、光の波長と、結晶格子の方向と結晶中の光の進行方向との角度関係とに基づいて、一義的に決まるものである。したがって、光学設計の段階において、複屈折の量を予測し、その影響を設計的に補正することが可能である。より具体的には、各蛍石レンズの光軸を蛍石結晶の所定の結晶軸に一致させるとともに、別の所定の結晶軸が所定の方向を向くように各蛍石レンズをその光軸廻りに所定角度回転させて配置すること等により、蛍石の複屈折による悪影響を相殺することが可能である。
しかしながら、上述の手法により蛍石の複屈折に起因する収差が設計上ほぼ完全に補正されていたとしても、実際に製造される投影光学系では、各蛍石レンズの製造誤差や各蛍石レンズの位置決め誤差（取付け誤差）によって、蛍石の複屈折に起因する収差が残存している可能性がある。
発明の開示
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、たとえば蛍石などの結晶で形成された光学部材の複屈折に起因する光学系の残存収差を高精度に測定することのできる、収差測定装置および収差測定方法を提供することを目的とする。
また、本発明の収差測定装置および収差測定方法を用いて高精度に測定した収差結果に基づいて、複屈折に起因する光学系の残存収差を良好に除去することのできる、光学系の調整方法を提供することを目的とする。
さらに、本発明の調整方法を用いて良好に光学調整された良好な光学性能を有する光学系を備えた露光装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、良好な光学性能を有する光学系が搭載された露光装置を用いて、高解像度の露光技術にしたがって高性能のマイクロデバイスを製造することのできるマイクロデバイス製造方法を提供することを目的とする。
前記課題を解決するために、本発明の第１発明では、立方晶系に属する結晶で形成された光学部材を含む光学系の収差を測定する収差測定装置であって、
前記光学系に所定の光束を照射するための光束照射ユニットと、
前記光学系を透過した光束に基づいて前記光学系の収差を計測するための収差計測ユニットとを備え、
前記光束照射ユニットは、第１の方向に沿って偏光した第１の直線偏光と、前記第１の方向とは異なる第２の方向に沿って偏光した第２の直線偏光との間で、前記所定の光束の偏光状態を切り換えるための偏光切換え手段を有することを特徴とする収差測定装置を提供する。
第１発明の好ましい態様によれば、前記収差計測ユニットは、前記第１の直線偏光の光束が照射された前記光学系を透過した光束に基づいて計測した第１収差計測結果と、前記第２の直線偏光の光束が照射された前記光学系を透過した光束に基づいて計測した第２収差計測結果とに基づいて、前記光学部材の複屈折に起因する前記光学系の収差を測定する。
また、第１発明の好ましい態様によれば、前記偏光切換え手段は、入射光束から所定の方向に沿って偏光した所定の直線偏光の光束を分離するための直線偏光分離手段と、前記直線偏光分離手段を介して分離された前記所定の直線偏光の光束の偏光面を、前記所定の直線偏光の光束の中心軸線を中心として回転させるための偏光面回転手段とを有する。この場合、前記直線偏光分離手段は、ロションプリズムを有することが好ましい。また、前記偏光面回転手段は、前記中心軸線を中心として回転可能な１／２波長板を有することが好ましい。あるいは、前記偏光面回転手段は、前記中心軸線を中心として回転可能な第１の１／４波長板と、前記中心軸線を中心として回転可能な第２の１／４波長板とを有することが好ましい。
本発明の第２発明では、立方晶系に属する結晶で形成された光学部材を含む光学系の収差を測定する収差測定方法であって、
第１の方向に沿って偏光した第１の直線偏光の光束を前記光学系に照射する第１照射工程と、
前記第１の直線偏光の光束が照射された前記光学系を透過した光束に基づいて前記光学系の収差を計測するための第１収差計測工程と、
前記第１の方向とは異なる第２の方向に沿って偏光した第２の直線偏光の光束を前記光学系に照射する第２照射工程と、
前記第２の直線偏光の光束が照射された前記光学系を透過した光束に基づいて前記光学系の収差を計測するための第２収差計測工程と、
前記第１収差計測工程で得られた第１収差計測結果と前記第２収差計測工程で得られた第２収差計測結果とに基づいて、前記光学部材の複屈折に起因する前記光学系の収差を測定する収差測定工程とを含むことを特徴とする収差測定方法を提供する。
第１発明および第２発明の好ましい態様によれば、前記第１の方向と前記第２の方向とはほぼ直交する。また、前記光束の波長は、１９３ｎｍまたは１５７ｎｍであることが好ましい。
本発明の第３発明では、第１発明の収差測定装置を用いて測定された前記光学系の収差測定結果、または第２発明の収差測定方法を用いて測定された前記光学系の収差測定結果に基づいて、前記光学部材の複屈折に起因して前記光学系に残存する収差を実質的に除去するために前記光学系を光学調整する光学調整工程を含むことを特徴とする調整方法を提供する。
第３発明の好ましい態様によれば、前記光学調整工程は、前記光学部材を前記光学系の光軸を中心として回転させるクロッキング工程と、前記光学部材を前記光軸に沿って移動させる移動工程と、前記光学部材を前記光軸とほぼ直交する面に沿って移動させるシフト工程と、前記光学部材を前記光軸に対して傾斜させるチルト工程とのうちの少なくとも１つの工程を含む。
本発明の第４発明では、マスクを照明するための照明光学系と、
前記マスクに形成されたパターンの像を感光性基板上に形成するための第３発明の調整方法で調整された光学系とを備えていることを特徴とする露光装置を提供する。
本発明の第５発明では、第４発明の露光装置を用いて前記マスクのパターンを前記感光性基板に露光する露光工程と、前記露光工程により露光された前記感光性基板を現像する現像工程とを含むことを特徴とするマイクロデバイスの製造方法を提供する。
発明を実施するための最良の形態
複屈折とは、光の偏光方向によって屈折率が異なること、すなわち屈折角度や媒質（レンズ）中を伝搬する光の波長が光の偏光方向によって異なることを意味する。本発明の収差測定装置および収差測定方法においては、光学系の収差計測に際し、偏光方向が異なる２つの直線偏光光束、具体的には互いに直交する偏光方向を有する２つの直線偏光光束を用いて各直線偏光に対する収差を独立に計測する。こうして、互いに直交する方向に偏光面を有する直線偏光が受ける波面収差をそれぞれ計測することが可能である。その結果、互いに直交する偏光方向を有する２つの直線偏光による収差計測値の差として、複屈折に起因する光学系の収差量を測定（算定）することができる。
また、本発明の収差測定装置および収差測定方法を用いて複屈折による収差が得られると、この収差計測結果と蛍石等の光学材料の複屈折特性と光学部材（レンズ）の設計データとなどに基づいて、どの光学部材をどの程度調整（すなわち光学部材を光軸中心に回転させるクロッキング調整や、光学部材を光軸に沿って移動させる移動調整や、光学部材を光軸とほぼ直交する面に沿って移動させるシフト調整や、光学部材を光軸に対して傾斜させるチルト調整など）すれば複屈折の影響を除去することが可能であるかを推定することが可能である。その結果、この推定結果に基づいて、所定の光学部材に所定の光学調整を施こすことにより、複屈折に起因する光学系の残存収差を除去することが可能になる。
本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。
第１図は、本発明の実施形態にかかる収差測定装置および収差測定方法を適用すべき投影光学系を備えた露光装置の構成を概略的に示す図である。なお、第１図において、投影光学系ＰＬの基準光軸ＡＸに平行にＺ軸を、基準光軸ＡＸに垂直な面内において第１図の紙面に平行にＹ軸を、基準光軸ＡＸに垂直な面内において第１図の紙面に垂直にＸ軸を設定している。
第１図に示す露光装置は、紫外領域の照明光を供給するための光源ＬＳとして、Ｆ２レーザー光源（波長１５７ｎｍ）またはＡｒＦエキシマレーザー光源（波長１９３ｎｍ）を備えている。光源ＬＳから射出された光は、照明光学系ＩＬを介して、所定のパターンが形成されたレチクル（マスク）Ｒを均一に照明する。なお、光源ＬＳと照明光学系ＩＬとの間の光路はケーシング（不図示）で密封されており、光源ＬＳから照明光学系ＩＬ中の最もレチクル側の光学部材までの空間は、露光光の吸収率が低い気体であるヘリウムガスや窒素などの不活性ガスで置換されているか、あるいはほぼ真空状態に保持されている。
レチクルＲは、レチクルホルダＲＨを介して、レチクルステージＲＳ上においてＸＹ平面に平行に保持されている。レチクルＲには転写すべきパターンが形成されており、パターン領域全体のうちＸ方向に沿って長辺を有し且つＹ方向に沿って短辺を有する矩形状のパターン領域が照明される。レチクルステージＲＳは、図示を省略した駆動系の作用により、レチクル面（すなわちＸＹ平面）に沿って二次元的に移動可能であり、その位置座標はレチクル移動鏡ＲＭを用いた干渉計ＲＩＦによって計測され且つ位置制御されるように構成されている。
レチクルＲに形成されたパターンからの光は、投影光学系ＰＬを介して、感光性基板であるウエハＷ上にレチクルパターン像を形成する。ウエハＷは、ウエハテーブル（ウエハホルダ）ＷＴを介して、ウエハステージＷＳ上においてＸＹ平面に平行に保持されている。そして、レチクルＲ上での矩形状の照明領域に光学的に対応するように、ウエハＷ上ではＸ方向に沿って長辺を有し且つＹ方向に沿って短辺を有する矩形状の露光領域にパターン像が形成される。ウエハステージＷＳは、図示を省略した駆動系の作用によりウエハ面（すなわちＸＹ平面）に沿って二次元的に移動可能であり、その位置座標はウエハ移動鏡ＷＭを用いた干渉計ＷＩＦによって計測され且つ位置制御されるように構成されている。
また、図示の露光装置では、投影光学系ＰＬを構成する光学部材のうち最もレチクル側に配置された光学部材（本実施形態ではレンズ１５１）と最もウエハ側に配置された光学部材（本実施形態ではレンズ１６４）との間で投影光学系ＰＬの内部が気密状態を保つように構成され、投影光学系ＰＬの内部の気体はヘリウムガスや窒素などの不活性ガスで置換されているか、あるいはほぼ真空状態に保持されている。
さらに、照明光学系ＩＬと投影光学系ＰＬとの間の狭い光路には、レチクルＲおよびレチクルステージＲＳなどが配置されているが、レチクルＲおよびレチクルステージＲＳなどを密封包囲するケーシング（不図示）の内部に窒素やヘリウムガスなどの不活性ガスが充填されているか、あるいはほぼ真空状態に保持されている。
また、投影光学系ＰＬとウエハＷとの間の狭い光路には、ウエハＷおよびウエハステージＷＳなどが配置されているが、ウエハＷおよびウエハステージＷＳなどを密封包囲するケーシング（不図示）の内部に窒素やヘリウムガスなどの不活性ガスが充填されているか、あるいはほぼ真空状態に保持されている。このように、光源ＬＳからウエハＷまでの光路の全体に亘って、露光光がほとんど吸収されることのない雰囲気が形成されている。
上述したように、投影光学系ＰＬによって規定されるレチクルＲ上の照明領域およびウエハＷ上の露光領域（すなわち実効露光領域ＥＲ）は、Ｙ方向に沿って短辺を有する矩形状である。したがって、駆動系および干渉計（ＲＩＦ、ＷＩＦ）などを用いてレチクルＲおよびウエハＷの位置制御を行いながら、矩形状の露光領域および照明領域の短辺方向すなわちＹ方向に沿ってレチクルステージＲＳとウエハステージＷＳとを、ひいてはレチクルＲとウエハＷとを同期的に移動（走査）させることにより、ウエハＷ上には露光領域の長辺に等しい幅を有し且つウエハＷの走査量（移動量）に応じた長さを有する領域に対してレチクルパターンが走査露光される。
第２図は、本発明の実施形態にかかる収差測定装置の構成を概略的に示す図である。なお、第２図においても、投影光学系１５（ＰＬ）の基準光軸に平行にＺ軸を、基準光軸に垂直な面内において第２図の紙面に平行にＹ軸を、第２図の紙面に垂直にＸ軸を設定している。本実施形態の収差測定装置では、計測対象である投影光学系１５（第１図の投影光学系ＰＬに対応）に対して物体側（レチクルＲ側）から露光波長の光束を照射し、像側（ウエハＷ側）でその光束を受光する。そして、像側で受光した光束に基づいて、投影光学系１５を透過する際に生じた収差（波面収差）を計測する。
第２図を参照すると、本実施形態の収差測定装置は、第１図の露光装置と同様に、Ｆ２レーザー光源（波長１５７ｎｍ）またはＡｒＦエキシマレーザー光源（波長１９３ｎｍ）からなる光源１を備えている。光源１を発した光束Ｌ１は、ミラー３およびビーム窓４を経て、整形光学系７に入射する。上述したように、このような短波長の光束は大気中の酸素による激しい吸収を受けるので、光源１からビーム窓４までの光路は気密性の遮蔽部材５で覆われている。同様に、整形光学系７から後述するテストレチクル１４までの光路も、気密性の遮蔽部材６で覆われている。遮蔽部材５および６の内部には、窒素や希ガス等のように使用波長に対する吸収の少ないガスが充填（ガス置換）されている。あるいは、遮蔽部材５および６の内部を真空状態にしても良い。
整形光学系７は、光束Ｌ１をほぼ平行光束に変換し且つ光束内の照度をほぼ均一化するための光学系であり、ビームエキスパンダーやシリンドリカルレンズ等を含んでいる。整形光学系７の作用により平行光束に変換され且つ照度の均一化された光束Ｌ２は、偏光制御光学系８に入射する。偏光制御光学系８は、本発明の特徴的な構成要素であり、入射光束Ｌ２の偏光状態を所望の状態に制御する。偏光制御光学系８の詳細な構成および作用については後述する。偏光制御光学系８の作用によって偏光状態の制御された光束Ｌ３は、ミラー９により反射された後、可動式送光光学系１０に入射する。
可動式送光光学系１０は、ミラー１１と集光レンズ群１２とから構成されている。したがって、ミラー９により反射されて可動式送光光学系１０に入射した光束Ｌ３は、ミラー１１で反射され、集光レンズ群１２を介して集光された後、テストレチクル１４上の検査用パターンを照明する。ここで、ミラー１１と集光レンズ群１２とを一体的に保持する可動式送光光学系１０は、遮蔽部材６に設けられたガイドレール１３上を、テストレチクル１４に平行な面（ＸＹ平面）に沿って二次元的に移動可能に構成されている。こうして、可動式送光光学系１０を介した光束Ｌ３は、テストレチクル１４上の任意の箇所を照明することが可能である。
テストレチクル１４上の検査用パターンを透過した光束（計測光束）は、計測対象である投影光学系１５に入射する。投影光学系１５に入射した光束は、レンズ１５１および１５２を透過し、平面ミラー１５３の第１反射面で反射された後、レンズ１５４および１５５を介して凹面反射鏡１５６に入射する。凹面反射鏡１５６で反射された光束は、レンズ１５４および１５５を介して、平面ミラー１５３に再び入射する。平面ミラー１５３の第２反射面で反射された光束は、レンズ１５７、１５８、１５９、１６０、１６１、１６２、１６３および１６４を順次透過し、収差計測ユニット１７に入射する。
ここで、収差計測ユニット１７は、投影光学系１５が露光装置で使用される際にウエハが配置される位置（像面位置）を基準にして配置されている。なお、投影光学系１５がＦ２レーザー光源の使用を前提として設計されている場合、光学系を構成するほぼすべてのレンズは蛍石（フッ化カルシウム結晶）等の立方晶系の結晶材料で形成されている。また、投影光学系１５がＡｒＦエキシマレーザー光源の使用を前提として設計されている場合にも、蛍石等の立方晶系の結晶材料で形成されたレンズを含むことになる。なお、本実施形態では、反射屈折型の投影光学系１５を想定しているが、計測対象の光学系は屈折型であってもよい。
収差計測ユニット１７は、投影光学系１５の収差（波面収差）を計測するユニットであり、その詳細な構成および作用については後述する。収差計測ユニット１７は、定盤２４上をＸＹ平面に沿って移動可能なステージ１９上に載置されている。本実施形態では、収差計測ユニット１７と可動式送光光学系１０とを投影光学系１５を介して光学的に対応する位置関係に設置することによって、投影光学系１５の波面収差の計測が可能になる。そして、この光学的な対応関係を保ったまま、収差計測ユニット１７と可動式送光光学系１０とをＸＹ平面に沿って二次元的に移動させることにより、投影光学系１５の有効視野の全体に亘って収差計測することが可能になる。
ここで、収差計測ユニット１７の内部光路および投影光学系１５と収差計測ユニット１７との間の光路についても、酸素による光の吸収を避けるために、その空間をガス置換するか、あるいは真空にする必要がある。したがって、収差計測ユニット１７、ステージ１９、定盤２４および後述する移動鏡１８がパージ隔壁１６で覆われ、その内部がガスパージまたは真空引きされている。また、パージ隔壁１６と定盤２４との間には、防振材２６Ａおよび２６Ｂが設けられている。
収差計測に際して、その精度を一層向上させるには、収差計測ユニット１７の位置および可動式送光光学系１０の位置を干渉計等の計測手段でそれぞれ計測することが好ましい。第２図に示す例では、収差計測ユニット１７の位置を計測するためのレーザー干渉計２２を台座２１上に設置している。レーザー干渉計２２から射出されたレーザー光は、パージ隔壁１６に設けられた気密性のガラス窓１６ａを介してパージ隔壁１６の内部に入射し、ステージ１９上に設けられた移動鏡１８で反射された後に、ガラス窓１６ａを介してレーザー干渉計２２に戻る。レーザー干渉計２２は、移動鏡１８の反射面の位置を、ひいては収差計測ユニット１７の位置を計測する。
第２図では、収差計測ユニット１７のＹ方向位置を計測するための干渉計２２のみを示しているが、そのＸ方向位置を計測するための干渉計を設けることがさらに好ましいことは言うまでもない。また同様に、可動式送光光学系１０のＸ方向位置およびＹ方向位置を計測するための一対の干渉計を設けることが好ましい。収差計測ユニット１７が計測した収差情報は、電気信号として外部へ伝達される。この場合、収差計測ユニット１７からの信号線（電気配線）２８をパージ隔壁１６の外へ導くには、パージ隔壁１６に設けられた真空装置用の電流導入器２７を用いるのが良い。
こうして、電流導入器２７を介して外部へ導かれた信号線２８は、処理装置２９に接続されている。処理装置２９は、収差計測ユニット１７が検出した収差情報を信号処理して、投影光学系１５の波面収差を算定する。また、処理装置２９は、必要に応じて、レーザー干渉計２２からの出力に基づいて収差計測ユニット１７の位置を読み込み、ステージ１９に移動指令を供給する。処理装置２９からステージ１９への信号線２５は、パージ隔壁１６に設けられた電流導入器２６を介して、パージ隔壁１６の内部に導かれている。
第３図は、第２図の収差計測ユニットとしてのシェアリング干渉計の構成を概略的に示す図である。本実施形態では、第２図の収差計測ユニット１７として、第３図に示すようなシェアリング干渉計１７Ａを用いることができる。この場合、テストレチクル１４の検査用パターンとして、いわゆるピンホール（遮光部のバックグランド上に形成された微小透過開口）を使用する。第３図を参照すると、テストレチクル１４の検査用パターンとしてのピンホールの投影光学系１５による投影像は、シェアリング干渉計１７Ａの上方近傍の位置ＦＰに形成される。
位置ＦＰに形成されたピンホール像からの発散光束は、レンズ群１７１によって平行光束に変換され、ピッチの等しい位相グレーティング（デューティーは１：１で位相差は１８０度）１７２ａおよび１７３ａが形成された２枚の透過性平行平面板１７２および１７３に入射する。第１の平行平面板１７２に入射した光束は、第１の位相グレーティング１７２ａによって、図中左右に所定角度離れた２本の回折光に分割される。次いで、この２光束は第２の平行平面板１７３に入射し、第２の位相グレーティング１７３ａによって、再度同じ角度で左右２方向にそれぞれ回折される。
その結果、第１の位相グレーティング１７２ａで左に回折し、第２の位相グレーティング１７３ａで右に回折した光束（光束Ａ）と、第１の位相グレーティング１７２ａで右に回折し、第２の位相グレーティング１７３ａで左に回折した光束（光束Ｂ）とは、図中実線で示すように同一方向に沿ってレンズ群１７４に入射する。レンズ群１７４を介して集光された光束は、レンズ群１７６を介して集光された後、ＣＣＤ等の撮像素子１７７の撮像面上に２つの光束の干渉縞を形成する。光束Ａと光束Ｂとは、元々同一の光束であり且つ投影光学系１５の波面収差情報を有する。しかしながら、撮像素子１７７上では、位相グレーティング１７２ａおよび１７３ａのピッチと、位相グレーティング１７２ａと位相グレーティング１７３ａとの光軸に沿った間隔とで決まる量だけ、光束Ａと光束Ｂとが位置シフトして重ね合わされることになる。
こうして、撮像素子１７７上の干渉縞には投影光学系１５の波面収差情報の上記位置シフト量分だけの差分が現れることになり、この干渉縞を解析することにより投影光学系１５の波面収差（収差）を算定することができる。なお、上述のように、位相グレーティング１７２ａと１７３ａとの間隔を変更すると、この位置シフト量すなわち差分間隔を変更することができるので、２枚の平行平面板１７２および１７３は光軸方向（図中上下方向）に移動可能な構造とすることが望ましい。
また、位相グレーティング１７２ａおよび１７３ａから生じる回折光は、上記の光束Ａおよび光束Ｂだけではなく、図中破線で示すような不要な回折光も生じ、この不要光が波面収差測定の精度を悪化させる恐れがある。そこで、レンズ群１７４とレンズ群１７６との間に開口絞り１７５を設け、この開口絞り１７５により不要な回折光を遮蔽することが好ましい。なお、シェアリング干渉計１７Ａにおいても、使用する測定光が吸収されないように、その内部をガス置換するか、あるいは真空にする必要がある。また、場合によっては、撮像素子１７７からの信号線も、真空装置用の電流導入器等を介して、シェアリング干渉計１７Ａの外部へ導くことが望ましい。
第４図は、第２図の収差計測ユニットとしてのシャックハルトマンセンサーの構成を概略的に示す図である。本実施形態では、第２図の収差計測ユニット１７として、第４図に示すようなシャックハルトマンセンサー１７Ｂを用いることもできる。この場合にも、テストレチクル１４上の検査用パターンとしてピンホールを使用する。ピンホールの投影光学系１５による投影像は、シャックハルトマンセンサー１７Ｂの上方近傍の位置ＦＰに形成される。
位置ＦＰに形成されたピンホール像からの発散光束は、レンズ群１７８を介して平行光束に変換された後、マイクロレンズアレイ１７９に入射する。マイクロレンズアレイ１７９は、フライアイレンズと同様に、多数の微小レンズ要素を二次元的に稠密に配列することによって構成された光学素子である。マイクロレンズアレイ１７９に平行光束が入射すると、入射光束は各微小レンズ要素によって波面分割され、その後側焦点面の近傍には集光点１８１がそれぞれ形成される。多数の集光点１８１が形成される位置には、ＣＣＤ等の撮像素子１８０の撮像面が位置決めされている。こうして、撮像素子１８０により、各集光点１８１の位置がそれぞれ計測される。
シャックハルトマンセンサー１７Ｂに入射する光束は、投影光学系１５を透過した光束であるため、投影光学系１５の収差（波面収差）によって、その波面が微妙に変形している。その結果、各集光点１８１の位置は、投影光学系１５が無収差のときに集光する各基準位置から、投影光学系１５の波面収差に依存する微小量だけそれぞれ位置ずれする。したがって、シャックハルトマンセンサー１７Ｂでは、各集光点１８１の各基準位置からの位置ずれ量を計測することにより、投影光学系１５の波面収差を算定することができる。
なお、収差計測ユニット１７は、上述のシェアリング干渉計１７Ａおよびシャックハルトマンセンサー１７Ｂに限定されることなく、たとえば前述のＰＤＩを用いることもできる。あるいは、テストレチクル１４上の検査パターンとしてのピンホールの投影光学系１５による投影像そのものを検出し、その空間像のフーリエ変換から波面収差を算定する方法を用いることもできる。
また、以上の説明では、計測対象である投影光学系１５に対して物体側（レチクル側）から露光波長の光束を照射し、その像側（ウエハ側）で受光した光束に基づいて投影光学系１５を透過する際に生じた収差（波面収差）を計測する構成を採用している。しかしながら、これとは反対に、投影光学系１５に対して像側（ウエハ側）から露光波長の光束を照射し、その物体側で受光した光束に基づいて投影光学系１５を透過する際に生じた波面収差を計測する構成を採用することもできる。
また、投影光学系１５の波面収差を測定する他の方法として、フィゾー干渉計やトワイマングリーン干渉計を応用した測定方法を採用するのであれば、投影光学系１５の像側または物体側のいずれか一方の側を、照射側（送光側）および受光側に設定することもできる。この場合、照射側でも受光側でもない他方の側における計測光束の集光点の近傍に、その集光点を球心とする球面反射鏡を設置し、この球面反射鏡により照射側からの計測光を受光側へ戻すように構成すればよい。
第５図は、第２図の偏光制御光学系の構成を概略的に示す図である。第５図を参照すると、偏光制御光学系８への入射光束Ｌ２は、第１のプリズム部材８１Ａと第２のプリズム部材８１Ｂとから構成されたロションプリズム８１に入射する。ロションプリズム８１は、フッ化マグネシウム等の大きな複屈折を有する１軸性結晶材料で形成されている。ロションプリズム８１の構成は、一般的なロションプリズムと同様であり、第１のプリズム部材８１Ａでは１軸性結晶の光学軸が光束Ｌ２の進行方向と平行な方向（Ｚ方向）に設定され、第２のプリズム部材８１Ｂでは１軸性結晶の光学軸が第５図の紙面と垂直な方向（Ｙ方向）に設定されている。
ロションプリズム８１では、入射光束Ｌ２のうち、紙面に平行な方向（Ｘ方向）に偏光方向を有する直線偏光の光束は直進し、紙面に垂直な方向（Ｙ方向）に偏光方向を有する直線偏光の光束は屈折作用を受ける。すなわち、ロションプリズム８１への入射光束Ｌ２は、紙面に平行な偏光方向を有する直線偏光の直進光ＬＯ（図中実線で示す）と、紙面に垂直な偏光方向を有する直線偏光の屈折光ＬＥ（図中破線で示す）とに分割される。屈折光ＬＥは開口絞り８４により遮蔽され、直進光ＬＯのみが開口絞り８４を通過して１／２波長板８２に入射する。
このように、ロションプリズム８１は、入射光束から所定の方向に沿って偏光した所定の直線偏光の光束を分離するための直線偏光分離手段を構成している。なお、Ｆ２レーザー光もＡｒＦレーザー光もある程度の偏光特性を有するので、入射光束Ｌ２により多く含まれる直線偏光成分の方向に直進光ＬＯの偏光方向を合致させると、光量確保の点で有利になる。この目的のためには、第２のプリズム部材８１Ｂの光学軸と、光束Ｌ２により多く含まれる直線偏光成分の方向とを直交させることが好ましい。
上述したように、直進光ＬＯは、１／２波長板８２に入射する。１／２波長板８２は、フッ化マグネシウム等の１軸性結晶材料、あるいは蛍石等の立方晶系の結晶材料で形成されている。１／２波長板８２を１軸性結晶で形成する場合、その光学軸がＺ軸と直交するように設定する。これは、一般的な１／２波長板と同様であり、１／２波長板８２の長さＳ１の設定方法も一般的な１／２波長板と同じである。
一方、１／２波長板８２を蛍石等の立方晶系の結晶材料で形成する場合、その結晶軸［１１０］がＺ軸と一致するように設定する。これは、結晶軸［１１０］に平行な方向に沿って光束が進むときに、複屈折が最大になるからである。結晶が蛍石の場合、結晶軸［１１０］に平行な方向に進む光での複屈折量は、結晶軸［１００］の方向に偏光方向（電場方向）を有する光の屈折率ｎ１００と、結晶軸［０−１１］の方向に偏光方向を有する光の屈折率ｎ０１１との差として、波長１９３ｎｍのＡｒＦレーザー光に対しては３．２×１０−７程度であり、波長１５７ｎｍのＦ２レーザー光に対しては１１．２×１０−７程度となる。
これは、蛍石を１ｃｍ進行する毎に、進行する両直線偏光での波面の相対位置関係が、ＡｒＦレーザー光では３．２ｎｍ変化し、Ｆ２レーザー光では１１．２ｎｍ変化することを表わしている。したがって、蛍石で形成された１／２波長板８２の長さＳ１を７．０ｃｍに設定すると、Ｆ２レーザー光に対しては、７．０×１１．２ｎｍ≒７８ｎｍとなり、両直線偏光の間に１／２波長の光路差が生じる。すなわち、１／２波長板として作用することになる。
なお、１／２波長板８２は、Ｚ方向を回転軸として回転可能に設置されている。したがって、１／２波長板８２の回転位置によって、射出光束Ｌ３の偏光状態を、入射光束Ｌ０と同様に紙面に平行なＸ方向に偏光方向を有する直線偏光状態と、紙面に垂直なＹ方向に偏光方向を有する直線偏光状態との間で切り換えることができる。このように、１／２波長板８２は、所定の直線偏光の光束の偏光面をその光束の中心軸線を中心として回転させるための偏光面回転手段を構成している。
本実施形態では、Ｘ方向に偏光方向を有する直線偏光の光束を投影光学系１５に入射させ、投影光学系１５を透過した光束に基づいてＸ方向偏光に対する光学系の収差を計測する。次いで、Ｙ方向に偏光方向を有する直線偏光の光束を投影光学系１５に入射させ、投影光学系１５を透過した光束に基づいてＹ方向偏光に対する光学系の収差を計測する。こうして、Ｘ方向偏光に対して得られた収差計測結果とＹ方向偏光に対して得られた収差計測結果とに基づいて、蛍石などの結晶で形成された結晶レンズの複屈折に起因する投影光学系１５の残存収差を測定する。
第３図および第４図に例示した収差計測ユニット（１７Ａおよび１７Ｂ）は、いずれも直線偏光での収差計測が可能な系であるため、互いに直交する偏光方向を有する２つの直線偏光の光束の各々について収差計測することに何ら問題はない。ただし、第２図に示すミラー９および１１の構成によっては、光束Ｌ３の偏光状態を変化させてしまうので、ミラー９および１１は光束Ｌ３の偏光状態を変化させない構成とすることが好ましい。また、ロションプリズム８１の透過光（直進光）ＬＯの偏光方向がミラー９および１１の反射面に対してＰ偏光またはＳ偏光になるように設定（その中間状態にはならないように設定）することにより、ミラー９および１１による偏光状態の変化を防止することもできる。
第６図は、第５図の１／２波長板に代えて一対の１／４波長板を用いた変形例を示す図である。第６図の変形例は、第５図の１／２波長板８２に代えて一対の１／４波長板８２Ａおよび８２Ｂを用いても同様の効果を得ることができることを示している。第６図を参照すると、光学部材８２Ａおよび光学部材８２Ｂはともに１／４波長板であり、１軸性結晶材料または立方晶系の結晶材料で形成されている。また、第５図の１／２波長板９２と同様に、両方の１／４波長板８２Ａおよび８２Ｂは、Ｚ軸方向を中心として回転可能に構成されている。
１／４波長板８２Ｂまたは８２Ａが１軸性結晶材料で形成されている場合、その構造は一般的な１／４波長板と同様である。１／４波長板８２Ｂまたは８２Ａが立方晶系の結晶材料で形成されている場合、その構造は第５図の１／２波長板８２と基本的に同様であるが、その長さＳ２およびＳ３は半分となる。すなわち、Ｆ２レーザー光に対しては、３．５ｃｍの長さで１／４波長板となる。入射側の１／４波長板８２Ｂは、その設定角度に応じて直線偏光の入射光ＬＯを円偏光の光束ＬＴに変換して射出することが可能である。
この場合、１／４波長板８２Ａからの射出光束Ｌ３は、１／４波長板８２Ａの回転方向に一致する偏光方向を有する直線偏光の光束となる。換言すれば、１／４波長板８２Ａの回転に応じて、光束Ｌ３を任意の偏光方向を有する直線偏光の光束とすることができる。また、１／４波長板８２Ｂの設定角度によっては、射出光束ＬＴを入射光束ＬＯと同じ直線偏光とすることができる。この場合には、１／４波長板８２Ａの回転方向によっては、射出光束Ｌ３を右回りまたは左回りの円偏光の光束とすることができる。
第５図の１／２波長板８２を用いた場合には、射出光Ｌ３の偏光状態を、互いに直交する２つの直線偏光状態に切り換えることはできるが、２つの偏光状態を全体として回転させることはできない。一方、第６図の一対の１／４波長板８２Ｂまたは８２Ａを用いた場合には、射出光Ｌ３の偏光状態を、互いに直交する２つの直線偏光状態に切り換えることに加え、２つの偏光状態を全体として回転させることもできるので、一層好都合である。また、射出光Ｌ３を円偏光状態とすることもでき、この場合には自然光（ランダム偏光）に近い状態の光束で投影光学系１５の収差を計測できるので、複屈折の影響を無視した収差計測を行うこともできる。
ところで、投影光学系１５に残存する複屈折による波面収差が大きいと、投影光学系１５を透過する光束内での所定の直交する直線偏光の波面の差が大きくなり、これが１／２波長板や１／４波長板と同様に作用して、光束の偏光状態を変換してしまうこともあり得る。第７図に示す偏光変換計測ユニット３０は、投影光学系１５によって、このような偏光の変換がどの程度生じているかを計測するための装置である。偏光変換計測ユニット３０は、例えば第２図中の収差計測ユニット１７と並んでステージ１９上に設置される。
第７図を参照すると、テストレチクル１４上のピンホールパターンを透過した光が、投影光学系１５を介して偏光変換計測ユニット３０の上方近傍の位置ＦＰにピンホール像を形成する。位置ＦＰに形成されたピンホール像からの発散光束は、レンズ群１８２によって平行光束に変換された後、一対の１／４波長板１８３および１８４を介して、ロションプリズム１８５に入射する。ロションプリズム１８５では、直線偏光成分によって光束が分割され、第７図の紙面に平行な方向に偏光方向を有する直線偏光の光束Ｌ１Ｏは、ＣＣＤ等の撮像素子１８６に入射する。
第６図に示す一対の１／４波長板８２Ｂおよび８２Ａと同様に、一対の１／４波長板１８３および１８４の光軸に対する回転角度によっては、投影光学系１５から射出される光束の偏光方向を、ロションプリズム１８５に対して最適化することができる。すなわち、ロションプリズム１８５への入射光の偏光方向とその射出光（直進光）Ｌ１Ｏの偏光方向とが同一になるように、一対の１／４波長板１８３および１８４の回転方向を初期設定する。そして、この初期設定状態で、撮像素子１８６からの光量信号ＳＧ１を採取する。これは、基本的には、投影光学系１５の瞳面内透過率を計測することに他ならない。
次いで、ロションプリズム１８５への入射光の偏光方向とその射出光（直進光）Ｌ１Ｏの偏光方向とが直交するように、一対の１／４波長板１８３および１８４の回転方向を設定する。そして、この設定状態においても、撮像素子１８６からの光量信号ＳＧ２を採取する。この場合、投影光学系１５に複屈折に起因する直交する直線偏光間の波面のズレ（リタデーション）が無ければ、光量信号ＳＧ２は０になるはずである。したがって、光量信号ＳＧ２と光量信号ＳＧ１との比率から、投影光学系１５内での偏光の変換比率を算定することができる。また、これに基づいて、投影光学系１５の複屈折に伴う波面収差の量を概略的に算定することもできる。
ところで、本実施形態の収差計測装置を用いて投影光学系１５における複屈折に伴う残存収差の測定結果が得られると、この測定結果や投影光学系１５の設計データや蛍石等の結晶材料の複屈折特性などに基づいて、複屈折に伴う残存収差を除去するためにどのレンズエレメントをどのように調整すればよいかを判断することができる。具体的な調整方法は、投影光学系１５のタイプによって異なるので一概には決まらない。一般的には、蛍石等の結晶からなるレンズ（１５１〜１６４）を光軸廻りに回転させるクロッキング調整や、光軸に沿って移動させる移動調整や、光軸とほぼ直交する面に沿って移動させるシフト調整や、光軸に対して傾斜させるチルト調整などが適用可能である。
すなわち、本実施形態の調整方法において、投影光学系１５から複屈折の影響による波面収差を除去する手順では、本実施形態の収差計測装置によって複屈折に伴う残存収差を測定する。次いで、測定された収差結果や投影光学系１５の設計データや蛍石等の結晶材料の複屈折特性などに基づいて、複屈折に伴う残存収差を補正するためにどのレンズエレメントをどの程度調整すればよいかを算定する。そして、算定結果に基づいて、投影光学系１５の光学調整を行う。投影光学系１５の光学調整後に、本実施形態の収差計測装置を用いて複屈折に伴う残存収差を再度測定する。測定された収差結果を参照して、複屈折に伴う収差が良好に補正されていれば調整工程は完了するが、複屈折に伴う収差が十分に補正されていなければ上記調整工程を繰り返すことになる。
なお、上述の実施形態では、複屈折性の光学材料としてフッ化カルシウム結晶（蛍石）を用いているが、これに限定されることなく、他の一軸性結晶、たとえばフッ化バリウム結晶（ＢａＦ２）、フッ化リチウム結晶（ＬｉＦ）、フッ化ナトリウム結晶（ＮａＦ）、フッ化ストロンチウム結晶（ＳｒＦ２）、フッ化ベリリウム結晶（ＢｅＦ２）など、紫外線に対して透明な他の結晶材料を用いることもできる。このうち、フッ化バリウム結晶は、すでに直径２００ｍｍを越す大型の結晶材料も開発されており、レンズ材料として有望である。この場合、フッ化バリウム（ＢａＦ２）などの結晶軸方位も本発明に従って決定されることが好ましい。
上述の実施形態の露光装置では、照明装置によってレチクル（マスク）を照明し（照明工程）、投影光学系を用いてマスクに形成された転写用のパターンを感光性基板に露光する（露光工程）ことにより、マイクロデバイス（半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等）を製造することができる。以下、本実施形態の露光装置を用いて感光性基板としてのウエハ等に所定の回路パターンを形成することによって、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き第８図のフローチャートを参照して説明する。
先ず、第８図のステップ３０１において、１ロットのウエハ上に金属膜が蒸着される。次のステップ３０２において、その１ロットのウエハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。その後、ステップ３０３において、本実施形態の露光装置を用いて、マスク上のパターンの像がその投影光学系を介して、その１ロットのウエハ上の各ショット領域に順次露光転写される。その後、ステップ３０４において、その１ロットのウエハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップ３０５において、その１ロットのウエハ上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウエハ上の各ショット領域に形成される。
その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造される。上述の半導体デバイス製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスをスループット良く得ることができる。なお、ステップ３０１〜ステップ３０５では、ウエハ上に金属を蒸着し、その金属膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチングの各工程を行っているが、これらの工程に先立って、ウエハ上にシリコンの酸化膜を形成後、そのシリコンの酸化膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチング等の各工程を行っても良いことはいうまでもない。
また、本実施形態の露光装置では、プレート（ガラス基板）上に所定のパターン（回路パターン、電極パターン等）を形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得ることもできる。以下、第９図のフローチャートを参照して、このときの手法の一例につき説明する。第９図において、パターン形成工程４０１では、本実施形態の露光装置を用いてマスクのパターンを感光性基板（レジストが塗布されたガラス基板等）に転写露光する、所謂光リソグラフィ工程が実行される。この光リソグラフィー工程によって、感光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レジスト剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフィルター形成工程４０２へ移行する。
次に、カラーフィルター形成工程４０２では、Ｒ（Ｒｅｄ）、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）、Ｂ（Ｂｌｕｅ）に対応した３つのドットの組がマトリックス状に多数配列されたり、またはＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルターの組を複数水平走査線方向に配列されたりしたカラーフィルターを形成する。そして、カラーフィルター形成工程４０２の後に、セル組み立て工程４０３が実行される。セル組み立て工程４０３では、パターン形成工程４０１にて得られた所定パターンを有する基板、およびカラーフィルター形成工程４０２にて得られたカラーフィルター等を用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。セル組み立て工程４０３では、例えば、パターン形成工程４０１にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルター形成工程４０２にて得られたカラーフィルターとの間に液晶を注入して、液晶パネル（液晶セル）を製造する。
その後、モジュール組み立て工程４０４にて、組み立てられた液晶パネル（液晶セル）の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素子の製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する液晶表示素子をスループット良く得ることができる。
なお、上述の実施形態では、露光装置に搭載される投影光学系に対して本発明を適用しているが、これに限定されることなく、他の一般的な光学系に対して本発明を適用することもできる。また、上述の実施形態では、１９３ｎｍの波長光を供給するＡｒＦエキシマレーザー光源や１５７ｎｍの波長光を供給するＦ２レーザー光源を用いているが、これに限定されることなく、たとえば１２６ｎｍの波長光を供給するＡｒ２レーザー光源などを用いることもできる。
産業上の利用の可能性
以上説明したように、本発明の収差測定装置および収差測定方法では、互いに直交する偏光方向を有する２つの直線偏光による収差計測値の差を求めることにより、蛍石などの結晶で形成された光学部材の複屈折に起因する光学系の残存収差を高精度に測定することができる。また、本発明の収差測定装置および収差測定方法を用いて高精度に測定した収差結果に基づいて、複屈折に起因する光学系の残存収差を良好に除去することができる。さらに、本発明では、良好に光学調整された良好な光学性能を有する光学系を備えた露光装置を実現することができる。また、本発明では、良好な光学性能を有する光学系が搭載された露光装置を用いて、高解像度の露光技術にしたがって高性能のマイクロデバイスを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の実施形態にかかる収差測定装置および収差測定方法を適用すべき投影光学系を備えた露光装置の構成を概略的に示す図である。
第２図は、本発明の実施形態にかかる収差測定装置の構成を概略的に示す図である。
第３図は、第２図の収差計測ユニットとしてのシェアリング干渉計の構成を概略的に示す図である。
第４図は、第２図の収差計測ユニットとしてのシャックハルトマンセンサーの構成を概略的に示す図である。
第５図は、第２図の偏光制御光学系の構成を概略的に示す図である。
第６図は、第５図の１／２波長板に代えて一対の１／４波長板を用いた変形例を示す図である。
第７図は、第２図の投影光学系によって偏光の変換がどの程度生じているかを計測するための偏光変換計測ユニットの構成を概略的に示す図である。
第８図は、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フローチャートである。
第９図は、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得る際の手法のフローチャートである。
【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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【国際調査報告】
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