(57)【要約】【課題】光量の低下を低減し、空間コヒーレント長が短くても被検光学系の光学性能（波面収差）を高精度に測定することができる測定装置を提供する。【解決手段】被検光学系の波面収差を測定する測定装置であって、前記被検光学系の物体面側に配置され、前記被検光学系の回折限界以下の寸法を有する開口を含む開口板と、前記開口に光源からの光を集光する集光部と、前記開口板と前記集光部との間に配置され、前記光源からの光を分割する分割部とを有することを特徴とする。【選択図】図２
2008211075.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検光学系の波面収差を測定する測定装置であって、
前記被検光学系の物体面側に配置され、前記被検光学系の回折限界以下の寸法を有する開口を含む開口板と、
前記開口に光源からの光を集光する集光部と、
前記開口板と前記集光部との間に配置され、前記光源からの光を分割する分割部とを有することを特徴とする測定装置。
【請求項２】
前記開口板、前記集光部及び前記分割部は、一体的に構成されていることを特徴とする請求項１記載の測定装置。
【請求項３】
前記集光部は、平凸レンズ又はシリンドリカルレンズを含むことを特徴とする請求項１記載の測定装置。
【請求項４】
前記分割部は、前記光源からの光を回折して±０．５次光を生成する位相シフト型の回折格子を含むことを特徴とする請求項１記載の測定装置。
【請求項５】
前記開口板は、前記被検光学系の回折限界以下の寸法を有する複数の開口を含み、
前記回折格子のピッチ幅をｐ、前記回折格子と前記開口との間の距離をＬ、前記光源からの光の波長をλ、前記複数の開口のうち隣接する２つの開口の間の距離をｄ、整数をｍとすると、ｐｄ＝２ｍＬλを満足することを特徴とする請求項４記載の測定装置。
【請求項６】
前記開口板は、前記被検光学系の回折限界以下の寸法を有する複数の開口を含み、
前記複数の開口は、前記被検光学系のアイソプラナティック領域内に配置されることを特徴とする請求項１記載の測定装置。
【請求項７】
前記開口は、ピンホール又はスリットであることを特徴とする請求項１記載の測定装置。
【請求項８】
光源からの光を用いてレチクルを照明する照明光学系と、
前記レチクルのパターンを基板に投影する投影光学系と、
前記投影光学系を被検光学系として波面収差を測定する測定装置とを有し、
前記測定装置は、請求項１乃至７のうちいずれか一項に記載の測定装置であることを特徴とする露光装置。
【請求項９】
請求項８記載の露光装置を用いて基板を露光するステップと、
露光された前記基板を現像するステップとを有することを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学系の光学性能を測定する測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトリソグラフィー（焼き付け）技術を用いて、ＩＣやＬＳＩ等の半導体デバイスやＣＣＤ等の撮像素子、液晶パネル等の表示デバイスや磁気ヘッド等の微細な半導体デバイスを製造する際、投影露光装置が従来から使用されている。投影露光装置は、レチクル（マスク）に形成されたパターンを、投影光学系を介して、ウエハ等に転写する。かかる露光装置は、レチクルのパターンを、所定の倍率で正確にウエハに転写することが要求されるため、結像性能のよい、収差を抑えた投影光学系を用いることが重要である。
【０００３】
近年では、露光装置の高コスト化及び高性能化に伴い、露光装置上で投影光学系の収差を測定及び補正することによってスループットやコストパフォーマンスを向上させている。従って、露光装置上において、なるべく簡便に、且つ、短時間で投影光学系の光学性能（例えば、波面収差）を高精度に測定することが望ましい。
【０００４】
投影光学系の波面収差を高精度に測定する技術として、ピンホールを用いたＰＤＩ（Ｐｏｉｎｔ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ）やシアリング干渉計などが従来から提案されている（特許文献１乃至４参照）。
【０００５】
このような干渉計は、被検光学系（被検面）に入射する前の波面収差と被検光学系による波面収差とを分離するために、被検光学系の回折限界以下の大きさのピンホールを用いる。かかるピンホールは、回折格子などの光分割手段で分割された光で照明される。ピンホールを通過した光は理想球面波となり、被検光学系に入射する前の波面収差を除去することができるため、被検光学系の収差を容易に測定することができる。
【特許文献１】特開２００３−１４４１５号公報
【特許文献２】特開２０００−１４６７０５号公報
【特許文献３】特開２０００−９７６６６号公報
【特許文献４】特開２０００−９７６６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の干渉計は、ピンホールや光分割手段を用いているために、干渉パターンを検出する検出手段上での光量が著しく低下し、空間コヒーレント長の短い光源の場合には、十分なコントラストを得ることができない。
【０００７】
例えば、光分割手段として一般的な回折格子を用いた場合、かかる回折格子からは０次光と±１次光が発生する。０次光と＋１次光又は−１次光とを干渉させる（即ち、０次光と＋１次光又は−１次光でピンホールを照明する）と、０次光の光量と＋１次光又は−１次光の光量との光量差が大きいため、コントラストが劣化してしまう。一方、＋１次光と−１次光とを干渉させると、光量が著しく低下してしまう。
【０００８】
また、シアリング干渉計では、最適なシア比が得られるようにピンホール間の距離を決定した場合、かかる距離が空間コヒーレント長以上となってしまうため、十分なコントラストの干渉パターンを得ることができない。また、ピンホール間の距離を空間コヒーレント長以下にした場合には、十分なシア比を得ることができないため、測定精度が著しく低下してしまう。
【０００９】
そこで、本発明は、光量の低下を低減し、空間コヒーレント長が短くても被検光学系の光学性能（波面収差）を高精度に測定することができる測定装置を提供することを例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての測定装置は、被検光学系の波面収差を測定する測定装置であって、前記被検光学系の物体面側に配置され、前記被検光学系の回折限界以下の寸法を有する開口を含む開口板と、前記開口に光源からの光を集光する集光部と、前記開口板と前記集光部との間に配置され、前記光源からの光を分割する分割部とを有することを特徴とする。
【００１１】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、例えば、光量の低下を低減し、空間コヒーレント長が短くても被検光学系の光学性能（波面収差）を高精度に測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【００１４】
図１は、本発明の一側面としての測定装置１の構成を示す概略断面図である。測定装置１は、被検光学系ＴＯＳの光学性能（例えば、被検光学系ＴＯＳの波面収差や被検光学系ＴＯＳを構成する光学素子の表面形状）を測定する測定装置である。測定装置１は、本実施形態では、露光装置に用いられる投影光学系を被検光学系ＴＯＳとし、かかる投影光学系の波面収差を測定するシアリング干渉計として具現化される。測定装置１は、図１に示すように、照明装置ＩＡと、干渉用波面発生マスク１０と、検出部２０とを有する。
【００１５】
照明装置ＩＬは、干渉用波面発生マスク１０を照明し、光源部ＬＳと、図示しない照明光学系とを含む。光源部ＬＳは、被検光学系ＴＯＳとしての投影光学系を用いる露光装置の光源と同様な光源を使用し、例えば、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザーや波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザーなどを光源として使用する。照明光学系は、干渉用波面発生マスク１０を照明する光学系であり、ハエの目レンズ、開口絞り、コンデンサーレンズ、スリットなどを含む。
【００１６】
干渉用波面発生マスク１０は、被検光学系ＴＯＳの物体面側に配置され、図２に示すように、開口板１１０と、集光部１２０と、分割部１３０とを有する。測定装置１は、本実施形態では、図２に示すように、開口板１１０、集光部１２０及び分割部１３０が一体的に構成された干渉用波面発生マスク１０を有する。開口板１１０、集光部１２０及び分割部１３０を一体的に構成する（即ち、干渉用波面発生マスク１０を構成する）ことで取り扱いが容易となる。しかしながら、開口板１１０、集光部１２０及び分割部１３０は一体的に構成されていなくてもよい。換言すれば、測定装置１は、開口板１１０、集光部１２０及び分割部１３０をそれぞれ別体として有していてもよい。ここで、図２は、干渉用波面発生マスク１０の構成を示す拡大断面図である。
【００１７】
開口板１１０は、被検光学系ＴＯＳの回折限界以下の寸法を有する複数の開口を有し、本実施形態では、被検光学系ＴＯＳの回折限界以下の径を有する２つのピンホール１１１及び１１２を有する。従って、開口板１１０のピンホール１１１及び１１２を通過した光の波面は、理想球面波となる。換言すれば、開口板１１０のピンホール１１１及び１１２は、理想球面波の光を生成する機能を有する。
【００１８】
測定装置１のようなシアリング干渉計においては、一般的に、後述する検出部２０で検出される有効信号に複数のノイズ信号が重畳されている。かかるノイズ信号は検出部２０に起因するものが多く、シア比が小さい場合には、検出部２０はノイズ信号（誤差）に敏感になる。従って、最適なシア比（例えば、３％乃至５％）が得られるように、開口板１１０におけるピンホール１１１とピンホール１１２との距離を設定する必要がある。ここで、シア比（％）は、（ピンホール１１１からの光とピンホール１１２からの光とのずれ量）／（検出部２０上での像の直径）×１００で定義される。測定装置１において、図３に示すように、開口板１１０におけるピンホール１１１とピンホール１１２との間の距離をｄ、被検光学系ＴＯＳの倍率をＸ、被検光学系ＴＯＳの開口数をＮＡ、被検光学系ＴＯＳの結像位置と検出部２０との間の距離をｈとする。この場合、シア比は、以下の数式１で表される。図３は、測定装置１におけるシア比を説明するための図である。
【００１９】
【数１】
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【００２０】
開口板１１０における２つのピンホール１１１及び１１２は、本実施形態では、数式１に示すシア比が３％乃至５％となるような距離で配置される。
【００２１】
なお、開口板１１０は、図４に示すように、被検光学系ＴＯＳの回折限界以下の径を有する複数のピンホール１１３を有する開口板１１０Ａに置換してもよい。複数のピンホール１１３を配置する領域ＰＡＡは、被検光学系ＴＯＳの収差が同一とみなせる、所謂、アイソプラナティック領域以下の大きさである。換言すれば、複数のピンホール１１３は、アイソプラナティック領域内に配置される。また、複数のピンホール１１３のうち隣接する２つのピンホール間の距離（例えば、ピンホール１１３ａとピンホール１１３ｂとの間の距離）Ｄ１は、空間コヒーレント長よりも長い距離にする。これにより、検出部２０上での光量を増加させることができる。ここで、図４は、開口板１１０Ａの構成を示す概略平面図である。
【００２２】
集光部１２０は、開口板１１０のピンホール１１１及び１１２に照明装置ＩＡ（光源部ＬＳ）からの光を集光する。換言すれば、集光部１２０は、開口板１１０のピンホール１１１及び１１２に対して集光点を有する。集光部１２０は、開口板１１０のピンホール１１１及び１１２に光を集光させることで、ピンホール１１１及び１１２を照明する光の光強度を向上させている。これにより、ピンホール１１１及び１１２を通過する光の光量を増加させることができる。集光部１２０は、本実施形態では、平凸レンズで構成され、後述する分割部１３０としての回折格子に密着されている。
【００２３】
分割部１３０は、開口板１１０と集光部１２０との間に配置され、照明装置（光源部）からの光を複数の光に分割する。分割部１３０は、開口板１１０のピンホール１１１及び１１２を通過する光の干渉性を高める機能を有する。分割部１３０は、本実施形態では、照明装置（光源部）からの光を回折して±０．５次光を生成する位相シフト型の回折格子で構成される。
【００２４】
分割部１３０としての位相シフト型の回折格子は、分割（回折）した複数の光（±０．５次光）の光強度を、干渉用波面発生マスク１０（開口板１１０）の下面において同一にすることが可能である。具体的には、分割部１３０としての位相シフト型の回折格子を以下の数式２で示す関係を満足するように構成することで、開口板１１０における２つのピンホール１１１及び１１２を同じ強度（光量）の光（±０．５次光）で照明することができる。これにより、ピンホール１１１を通過した光（例えば、＋０．５次光）の光量とピンホール１１２を通過した光（例えば、−０．５次光）の光量との光量差をなくし、検出部２０上に形成される干渉パターンのコントラストの劣化を防止することができる。
（数２）
ｐｄ＝２ｍＬλ
ここで、ｐは回折格子のピッチ幅、Ｌは回折格子とピンホール１１１及び１１２との間の距離、λは照明装置からの光の波長、ｄは２つのピンホール１１１及び１１２の間の距離、ｍは整数である。
【００２５】
このように、干渉用波面発生マスク１０は、集光部１２０によって光量の低下を防止すると共に、分割部１３０によって干渉性を向上させる。干渉用波面発生マスク１０は、空間コヒーレント長が短くても被検光学系ＴＯＳの波面収差を高精度に測定することを可能にする。
【００２６】
検出部２０は、開口板１１０のピンホール１１１及び被検光学系ＴＯＳを通過した光と開口板１１０のピンホール１１２及び被検光学系ＴＯＳを通過した光との干渉によって形成される干渉パターンを検出する。検出部２０は、例えば、ＣＣＤセンサ等のイメージセンサ（光センサ）で構成される。被検光学系ＴＯＳが高ＮＡである場合、干渉パターンが密すぎてナイキスト周波数を越えてしまうことがある。この場合、検出部２０で干渉パターンを検出することができないため、検出部２０と被検光学系ＴＯＳとの間にＮＡを減少させるレンズを配置すればよい。
【００２７】
照明装置ＩＡからの光は、干渉用波面発生マスク１０において、集光部１２０で集光され、更に、分割部１３０で分割されて開口板１１０（ピンホール１１１及び１１２）を照明する。ピンホール１１１及び１１２を通過した光は理想球面波となり、被検光学系ＴＯＳを通過して、被検光学系ＴＯＳの結像位置から遠方に配置された検出部２０（の受光面）で干渉し、干渉パターンを形成する。なお、被検光学系ＴＯＳを通過した２つの光は横ずれしており、干渉パターンには被検光学系ＴＯＳの収差の差（収差情報）が含まれている。
【００２８】
また、干渉用波面発生マスク１０を９０度回転させて、同様に、検出部２０で干渉パターンを検出する。本実施形態では、干渉用波面発生マスク１０を９０度回転させているが、図５に示すように、開口板１１０Ａ、２つの集光部１２０及び分割部１３０Ａが一体的に構成された干渉用波面発生マスク１０Ａを移動させてもよい。開口板１１０Ａは、ピンホール１１１及び１１２と、ピンホール１１１及び１１２に直交する方向にピンホール１１１Ａ及び１１２Ａとを有する。分割部１３０Ａは、位相シフト型の回折格子部１３２と、回折格子部１３２の格子パターンに直交する方向に格子パターンを有する位相シフト型の回折格子部１３２Ａとを有する。また、ピンホール１１１及び１１２、集光部１２０及び回折格子部１３２で構成された干渉用波面発生マスクと、ピンホール１１１Ａ及び１１２Ａ、集光部１２０及び回折格子部１３２Ａで構成された干渉用波面発生マスクとを交換可能に配置してもよい。ここで、図５は、干渉用波面発生マスク１０Ａの構成を示す概略斜視図である。
【００２９】
検出部２０によって検出された２つの干渉パターンは、図示しない解析部に送られる。解析部は、ＦＦＴ法や電子モアレ法を用いて干渉パターンを解析し、被検光学系ＴＯＳの波面収差を取得する。ＦＦＴ法は、干渉パターンをフーリエ変換してフーリエ空間での広がりを収差とみなし、かかるフーリエ空間にフィルターをかけて逆フーリエ変換することで波面情報を導出する。また、電子モアレ法は、干渉パターンに複数の仮想の電子格子をかけて複数の画像データを作成し、位相シフト法と同様の処理により波面情報を導出する。
【００３０】
ＦＦＴ法や電子モアレ法で得られた２つの波面情報は収差の差分であり、シアした方向に積分することで被検光学系ＴＯＳの波面収差を得ることができる。互いに直交する方向にシアした２つの干渉パターンを用いる理由は、例えば、Ｘ方向の波面だけを使用するとＹ方向の波面の精度が悪くなるからである。
【００３１】
測定装置１によれば、光量の低下を低減し、空間コヒーレント長が短くても被検光学系ＴＯＳの光学性能（波面収差）を高精度に測定することができる。なお、測定装置１は、図６に示すように、スリット１１４及び１１５を開口として含む開口板１１０Ｂを有する干渉用波面発生マスク１０Ｂを用いてもよい。開口板１１０Ｂのスリット１１４及び１１５は、図６に示すように、分割部１３０としての回折格子の格子パターンに対して平行に配置される。スリット１１４及び１１５の短手方向の長さは被検光学系ＴＯＳの回折限界以下であり、スリット１１４及び１１５の長手方向の長さはアイソプラナティック以下である。干渉用波面発生マスク１０Ｂは、開口としてピンホールではなくスリットを用いているため、干渉用波面発生マスク１０と比較して、光量を増加させることができる。更に、干渉用波面発生マスク１０Ｂは、図７に示すように、集光部１２０としてシリンドリカルレンズを用いることで、集光部１２０として平凸レンズを用いる場合よりも光量を増加させることができる。ここで、図６及び図７は、干渉用波面発生マスク１０Ｂの構成を示す概略斜視図である。
【００３２】
以下、図８を参照して、測定装置１の変形例である測定装置１Ｃについて説明する。図８は、本発明の一側面としての測定装置１Ｃの構成を示す概略断面図である。
【００３３】
測定装置１Ｃは、被検光学系ＴＯＳの光学性能を測定する測定装置であって、本実施形態では、露光装置に用いられる投影光学系の波面収差を測定するＰＤＩとして具現化される。測定装置１Ｃは、図８に示すように、照明装置ＩＬと、干渉用波面発生マスク１０Ｃと、検出部２０と、像面側マスク３０とを有する。
【００３４】
干渉用波面発生マスク１０Ｃは、被検光学系ＴＯＳの物体面側に配置され、開口板１１０Ｃと、集光部１２０と、分割部１３０とを有する。測定装置１Ｃは、本実施形態では、開口板１１０Ｃ、集光部１２０及び分割部１３０が一体的に構成された干渉用波面発生マスク１０Ｃを有するが、開口板１１０Ｃ、集光部１２０及び分割部１３０は一体的に構成されていなくてもよい。
【００３５】
開口板１１０Ｃは、図９に示すように、被検光学系ＴＯＳの回折限界以下の径を有するピンホール１１１Ｃと、ピンホール１１１Ｃの径よりも大きい径を有するピンホール１１２Ｃとを有する。なお、ピンホール１１２Ｃの径は、ピンホール１１１Ｃと同じ径であってもよい。測定装置１Ｃはシアリング干渉計ではないため、干渉用波面発生マスク１０Ｃの開口板１１０Ｃにおけるピンホール１１１Ｃとピンホール１１２Ｃとの距離は短くてよい。但し、ピンホール１１１Ｃとピンホール１１２Ｃとの距離は、ピンホール１１２Ｃから射出される光が後述する像面側マスク３０のピンホール３１に入射しない程度の距離にする必要がある。ここで、図９は、開口板１１０Ｃの概略平面図である。
【００３６】
干渉用波面発生マスク１０Ｃは、集光部１２０によって光量の低下を防止すると共に、分割部１３０によって干渉性を向上させる。干渉用波面発生マスク１０Ｃは、空間コヒーレント長が短くても被検光学系ＴＯＳの波面収差を高精度に測定することを可能にする。
【００３７】
像面側マスク３０は、被検光学系ＴＯＳの結像位置（像面）に配置され、図１０に示すように、開口板１１０Ｃのピンホール１１１Ｃの像の位置にピンホール３１を有し、ピンホール１１２Ｃの像の位置にピンホール３２を有する。像面側マスク３０において、ピンホール３２は、被検光学系ＴＯＳの回折限界以下の径を有する。一方、ピンホール３１は、被検光学系ＴＯＳの回折限界よりも十分に大きい径を有する。ここで、図１０は、像面側マスク３０の概略平面図である。
【００３８】
照明装置ＩＬからの光で干渉用波面発生マスク１０Ｃ（開口板１１０Ｃのピンホール１１１Ｃ及び１１２Ｃ）を照明すると、ピンホール１１１Ｃからは理想球面波の光が射出され、ピンホール１１２Ｃからは照明装置ＩＬの収差の影響を含んだ波面の光が射出される。
【００３９】
ピンホール１１１Ｃ及び１１２Ｃから射出された光は、被検光学系ＴＯＳを通過することで、被検光学系ＴＯＳの収差の影響を波面に受け、ピンホール１１１Ｃからの光がピンホール３１に入射し、ピンホール１１２Ｃからの光がピンホール３２に入射する。
【００４０】
像面側マスク３０において、ピンホール３１からは理想球面波の光が射出し、ピンホール３２からは被検光学系ＴＯＳの収差を含んだ光が射出する。ピンホール３１からの光及びピンホール３２からの光は、被検光学系ＴＯＳの結像位置から遠方に配置された検出部２０（の受光面）で干渉し、干渉パターンを形成する。また、干渉用波面発生マスク１０Ｃを９０度回転させて、同様に、検出部２０で干渉パターンを検出する。
【００４１】
検出部２０によって検出された２つの干渉パターンは、図示しない解析部に送られる。解析部は、上述したように、ＦＦＴ法や電子モアレ法を用いて干渉パターンを解析し、被検光学系ＴＯＳの波面情報を導出する。測定装置１Ｃにおいて、解析部で導出される被検光学系ＴＯＳの波面情報は被検光学系ＴＯＳの波面収差そのものであり、測定装置１のように波面情報を積分する必要がない。また、シア比を大きくするために開口板１１０Ｃにおけるピンホール１１１Ｃとピンホール１１２Ｃとの距離を長くするという制限がなく、検出部２０のスペックに応じて干渉パターンの数を最適な数にすることができる。
【００４２】
測定装置１Ｃによれば、光量の低下を低減し、空間コヒーレント長が短くても被検光学系ＴＯＳの光学性能（波面収差）を高精度に測定することができる。
【００４３】
なお、測定装置１Ｃにおいて、干渉用波面発生マスク１０Ｃの開口板１１０Ｃを図１１に示す開口板１１０Ｄに置換し、像面側マスク３０を図１２に示す像面側マスク３０Ｄに置換しても干渉計を構成することができる。かかる干渉計は、ＬＤＩ（Ｌｉｎｅ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ）であり、スリットを用いて被検光学系ＴＯＳの波面収差を測定する。ＬＤＩは、ピンホールではなくスリットを用いるため、ＰＤＩよりも光量を増加させることができる。ここで、図１１は、開口板１１０Ｄの概略平面図である。図１２は、像面側マスク３０Ｄの概略平面図である。
【００４４】
開口板１１０Ｄは、図１１に示すように、被検光学系ＴＯＳの回折限界以下のスリット幅（短手方向）を有するスリット１１１Ｄと、スリット１１１Ｄのスリット幅よりも大きいスリット幅を有するスリット１１２Ｄとを有する。
【００４５】
像面側マスク３０Ｄは、図１２に示すように、開口板１１０Ｄのスリット１１１Ｄの像の位置にスリット３１Ｄを有し、スリット１１２Ｄの像の位置にスリット３２Ｄを有する。像面側マスク３０において、スリット３２Ｄは、被検光学系ＴＯＳの回折限界以下のスリット幅（短手方向）を有する。一方、スリット３１Ｄは、被検光学系ＴＯＳの回折限界よりも十分に大きいスリット幅を有する。
【００４６】
以下、本発明に係る測定装置を適用した露光装置について説明する。図１３は、本発明の一側面としての露光装置５００の構成を示す概略断面図である。露光装置５００は、本実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式でレチクル５２０のパターンをウエハ５４０に露光する投影露光装置である。但し、露光装置５００は、ステップ・アンド・リピート方式も適用することができる。露光装置５００は、照明装置５１０と、レチクル５２０及び干渉用波面発生マスク１０を支持するレチクルステージ５２５と、投影光学系５３０と、ウエハ５４０及び検出部２０を支持するウエハステージ５４５とを有する。なお、露光装置５００において、照明装置５１０、干渉用波面発生マスク１０及び検出部２０は、上述した測定装置１を構成する。なお、本実施形態では、測定装置１を露光装置５００に適用した例を説明するが、同様に、測定装置１Ｃを適用することができる。この場合、像面側マスク３０を投影光学系５３０の結像位置に配置可能に構成すればよい。
【００４７】
照明装置５１０は、転写用の回路パターンが形成されたレチクル５２０及び干渉用波面発生マスク１０を照明し、光源部５１２と、照明光学系５１４とを有する。
【００４８】
光源部５１２は、例えば、光源としてエキシマレーザーを使用する。エキシマレーザーは、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザー、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザーなどを含む。但し、光源部５１２の光源はエキシマレーザーに限定されず、例えば、波長約１５７ｎｍのＦ２レーザーなどを使用してもよい。
【００４９】
照明光学系５１４は、レチクル５２０及び干渉用波面発生マスク１０を照明する光学系である。照明光学系５１４は、レンズ、ミラー、オプティカルインテグレーター、位相板、回折光学素子、絞り等を含む。
【００５０】
レチクル５２０は、回路パターンを有し、レチクルステージ５２５に支持及び駆動される。レチクル５２０から発せられた回折光は、投影光学系５３０を介して、ウエハ５４０に投影される。露光装置５００は、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置であるため、レチクル５２０とウエハ５４０を走査することによって、レチクル５２０のパターンをウエハ５４０に転写する。
【００５１】
レチクルステージ５２５は、レチクル５２０及び干渉用波面発生マスク１０を支持し、図示しない移動機構に接続されている。図示しない移動機構は、リニアモーターなどで構成され、Ｘ軸方向にレチクルステージ５２５に駆動することでレチクル５２０及び干渉用波面発生マスク１０を移動させることができる。
【００５２】
投影光学系５３０は、レチクル５２０のパターンをウエハ５４０に投影する光学系である。投影光学系５３０は、屈折系、反射屈折系、或いは、反射系を使用することができる。投影光学系５３０は、照明装置５１０、干渉用波面発生マスク１０及び検出部２０で構成される測定装置１によって、高精度に波面収差が測定され、かかる測定結果に基づいて波面収差が調整される。
【００５３】
本実施形態では、基板としてウエハ５４０を用いる。但し、ウエハ５４０の代わりにガラスプレート、その他の基板を用いることもできる。ウエハ５４０には、フォトレジストが塗布されている。
【００５４】
ウエハステージ５４５は、ウエハ５４０及び検出部２０を支持し、例えば、リニアモーターを利用してウエハ５４０及び検出部２０を駆動する。
【００５５】
投影光学系５３０の波面収差を測定するための測定装置１を構成する干渉用波面発生マスク１０及び検出部２０は、上述した通りのいかなる形態をも適用可能であり、ここでの詳細な説明は省略する。
【００５６】
露光装置５００の動作において、まず、投影光学系５３０の波面収差を測定する。投影光学系５３０の波面収差は、上述したように、測定装置１を構成する照明装置５１０、干渉用波面発生マスク１０及び検出部２０を用いて測定される。投影光学系５３０の波面収差が測定されると、かかる測定結果に基づいて、投影光学系５３０の波面収差が調整される。測定装置１は、上述したように、投影光学系５３０の波面収差を高精度に測定することができるため、投影光学系５３０の波面収差も高精度に調整することができる。
【００５７】
次いで、レチクル５２０のパターンをウエハ５４０に露光する。光源部５１２から発せられた光束は、照明光学系５１４によってレチクル５２０を照明する。レチクル５２０のパターンを反映する光は、投影光学系５３０によってウエハ５４０上に結像する。露光装置５００が使用する投影光学系５３０は、上述したように、波面収差が高精度に調整されており、優れた結像能力を達成する。従って、露光装置５００は、高いスループットで経済性よく高品位なデバイス（半導体素子、ＬＣＤ素子、撮像素子（ＣＣＤなど）、薄膜磁気ヘッドなど）を提供することができる。
【００５８】
次に、図１４及び図１５を参照して、露光装置５００を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図１４は、デバイス（半導体デバイスや液晶デバイス）の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体デバイスの製造を例に説明する。ステップ１（回路設計）では、デバイスの回路設計を行う。ステップ２（レチクル製作）では、設計した回路パターンを形成したレチクルを製作する。ステップ３（ウエハ製造）では、シリコンなどの材料を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は、前工程と呼ばれ、レチクルとウエハを用いてリソグラフィー技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。ステップ５（組み立て）は、後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）では、ステップ５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００５９】
図１５は、ステップ４のウエハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）では、ウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウエハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウエハ上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）では、ウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）では、ウエハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置５００によってレチクルの回路パターンをウエハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウエハを現像する。ステップ１８（エッチング）では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによってウエハ上に多重の回路パターンが形成される。かかるデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。このように、露光装置５００を使用するデバイス製造方法、並びに結果物としてのデバイスも本発明の一側面を構成する。
【００６０】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の一側面としての測定装置の構成を示す概略断面図である。
【図２】図１に示す測定装置の干渉用波面発生マスクの構成を示す拡大断面図である。
【図３】図１に示す測定装置におけるシア比を説明するための図である。
【図４】図２に示す干渉用波面発生マスクの開口板と置換可能な開口板の一例を示す概略平面図である。
【図５】図１に示す干渉用波面発生マスクと置換可能な干渉用波面発生マスクの構成を示す概略斜視図である。
【図６】図１に示す干渉用波面発生マスクと置換可能な干渉用波面発生マスクの構成を示す概略斜視図である。
【図７】図１に示す干渉用波面発生マスクと置換可能な干渉用波面発生マスクの構成を示す概略斜視図である。
【図８】本発明の一側面としての測定装置の構成を示す概略断面図である。
【図９】図１に示す測定装置の干渉用波面発生マスクにおける開口板の概略平面図である。
【図１０】図１に示す測定装置の像面側マスクの概略平面図である。
【図１１】ＬＤＩを構成する場合の干渉用波面発生マスクにおける開口板の概略平面図である。
【図１２】ＬＤＩを構成する場合の像面側マスクの概略平面図である。
【図１３】本発明の一側面としての露光装置の構成を示す概略断面図である。
【図１４】デバイスの製造を説明するためのフローチャートである。
【図１５】図１４に示すステップ４のウエハプロセスの詳細なフローチャートである。
【符号の説明】
【００６２】
１                                  測定装置
１０                                干渉用波面発生マスク
１１０                              開口板
１１１、１１２及び１１３            ピンホール
１２０                              集光部
１３０                              分割部
２０                                検出部
ＩＡ                                照明装置
ＬＳ                                光源部
ＴＯＳ                              被検光学系
１０Ａ                              干渉用波面発生マスク
１１０Ａ                            開口板
１３０Ａ                            分割部
１３２及び１３２Ａ                  回折格子部
１１０Ｂ                            開口板
１１４及び１１５                    スリット
１Ｃ                                測定装置
１０Ｃ                              干渉用波面発生マスク
１１０Ｃ                            開口板
１１１Ｃ及び１１２Ｃ                ピンホール
３０                                像面側マスク
３１及び３２                        ピンホール
１１０Ｄ                            開口板
１１１Ｄ及び１１２Ｄ                スリット
３０Ｄ                              像面側マスク
３１Ｄ及び３２Ｄ                    スリット
５００                              露光装置
５１０                              照明装置
５１２                              光源部
５１４                              照明光学系
５２０                              レチクル
５２５                              レチクルステージ
５３０                              投影光学系
５４０                              ウエハ
５４５                              ウエハステージ
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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