(57)【要約】【課題】任意の偏光光に対する被検光学系の波面収差を、短時間、且つ、簡易に測定することができる測定方法を提供する。【解決手段】被検光学系の波面収差を測定する測定方法であって、互いに異なる少なくとも３方位の直線偏光の各々に対する前記被検光学系の波面を測定する第１の測定ステップと、前記第１の測定ステップで測定された前記被検光学系の波面に基づいて、無偏光に対する前記被検光学系の波面及び前記被検光学系の複屈折特性を算出する第１の算出ステップと、前記第１の算出ステップで算出された前記被検光学系の波面及び前記複屈折特性に基づいて、任意の偏光光に対する前記被検光学系の波面を算出する第２の算出ステップとを有することを特徴とする測定方法を提供する。【選択図】図１
2008277632.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方法であって、
互いに異なる少なくとも３方位の直線偏光の各々に対する前記被検光学系の波面を測定する第１の測定ステップと、
前記第１の測定ステップで測定された前記被検光学系の波面に基づいて、無偏光に対する前記被検光学系の波面及び前記被検光学系の複屈折特性を算出する第１の算出ステップと、
前記第１の算出ステップで算出された前記被検光学系の波面及び前記複屈折特性に基づいて、任意の偏光光に対する前記被検光学系の波面を算出する第２の算出ステップとを有することを特徴とする測定方法。
【請求項２】
前記複屈折特性は、前記被検光学系のリタデーションの大きさと、前記被検光学系の複屈折の進相軸方位とを含むことを特徴とする請求項１記載の測定方法。
【請求項３】
前記被検光学系の波面を測定する際の、前記少なくとも３方位の直線偏光の各々の一部を前記被検光学系の物体面に集光して前記被検光学系に入射させると共に、前記少なくとも３方位の直線偏光の各々の他の一部を前記被検光学系に入射させることなく反射する集光光学系の位置、及び、前記集光光学系によって前記被検光学系に入射され前記被検光学系を通過した前記少なくとも３方位の直線偏光の各々を反射して前記被検光学系に入射させる反射光学系の位置を測定する第２の測定ステップと、
前記第２の測定ステップで測定された前記集光光学系の位置及び前記反射光学系の位置に基づいて、前記第１の測定ステップで測定された前記被検光学系の波面について、前記被検光学系の瞳各点における位相を補正する補正ステップとを更に有し、
前記第１の算出ステップでは、前記被検光学系に入射する直線偏光の方位をθ、前記被検光学系のリタデーションの大きさをＡ、前記第１の算出ステップで算出された前記被検光学系の波面をＢ、前記被検光学系の複屈折の進相軸方位をθ０、前記被検光学系に入射する直線偏光の方位に対する位相をφ（θ）とした場合に、前記補正ステップで補正された前記被検光学系の瞳各点における位相を、φ（θ）＝Ａ・ｓｉｎ（θ＋θ０）＋Ｂでフィッティングすることを特徴とする請求項１記載の測定方法。
【請求項４】
前記補正ステップでは、前記第２の測定ステップで測定された前記集光光学系の位置及び前記反射光学系の位置を、前記第１の測定ステップで測定された前記被検光学系の波面の傾き成分及びデフォーカス成分に換算することを特徴とする請求項３記載の測定方法。
【請求項５】
前記第１の算出ステップでは、前記第１の測定ステップで測定された前記被検光学系の波面を、Ｚｅｒｎｉｋｅ関数でフィッティングすることを特徴とする請求項１記載の測定方法。
【請求項６】
前記第１の算出ステップでは、前記被検光学系に入射する直線偏光の方位をθ、前記被検光学系のリタデーションの大きさをＡ１ｉ、前記第１の算出ステップで算出された前記被検光学系の波面をＢ１ｉ、前記被検光学系の複屈折の進相軸方位をθ１ｉ、前記被検光学系に入射する直線偏光の方位に対する前記Ｚｅｒｎｉｋｅ関数でフィッティングして得られるＺｅｒｎｉｋｅ係数をＺｉ（θ）とした場合に、前記第１の測定ステップで測定された前記被検光学系の波面を、Ｚｉ（θ）＝Ａ１ｉ・ｓｉｎ（θ＋θ１ｉ）＋Ｂ１ｉでフィッティングすることを特徴とする請求項５記載の測定方法。
【請求項７】
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、光源からの光の一部を前記被検光学系の物体面に集光して前記被検光学系に入射させると共に、前記光源からの光の他の一部を前記被検光学系に入射させることなく反射する集光光学系と、
前記被検光学系の物体面側に配置され、前記集光光学系によって前記被検光学系に入射され前記被検光学系を通過した光を反射して前記被検光学系に入射させる反射光学系と、
前記集光光学系で反射された光と前記反射光学系によって前記被検光学系に入射され前記被検光学系を通過した光との干渉によって得られる干渉パターンを検出する検出ユニットと、
前記集光光学系と前記検出ユニットとの間に配置され、前記集光光学系に入射する光の偏光状態を変更する偏光変更部とを有することを特徴とする測定装置。
【請求項８】
前記集光光学系の位置を測定する第１の測定部と、
前記反射光学系の位置を測定する第２の測定部と、
前記第１の測定部によって測定された前記集光光学系の位置、前記第２の測定部によって測定された前記反射光学系の位置、及び、前記検出ユニットの検出した前記干渉パターンに基づいて、前記被検光学系の波面収差を算出する制御部とを更に有することを特徴とする請求項７記載の測定装置。
【請求項９】
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７又は８のうちいずれか１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１０】
請求項９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、被検光学系の波面収差を測定する測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、投影露光装置に搭載される投影光学系（投影レンズ）の波面収差（透過波面収差）には、１０ｍλＲＭＳ以下（波長λ＝２４８ｎｍ、１９３ｎｍなど）の性能が要求されている。従って、露光装置に投影光学系を搭載した状態で、投影光学系の波面収差を高精度（１ｍλ程度）に測定する必要がある。また、生産性を高めるためには、測定の簡素化及び迅速化なども重要である。
【０００３】
投影光学系の波面収差を測定する際には、干渉計が用いられており、画面領域内の複数点の波面を測定している。そして、干渉計によって測定した波面を多項式展開（Ｚｅｒｎｉｋｅ関数等）して得られる収差係数が最小となるように、投影光学系を調整している。
【０００４】
また、露光装置の解像度を向上させるために、近年では、無偏光照明に代わって偏光照明が用いられてきている。従って、投影光学系の波面収差においても、無偏光光に対する波面収差（無偏光波面）だけではなく、任意の偏光光に対する波面収差（偏光波面）を測定する必要がある。
【０００５】
投影光学系において、任意の偏光光に対する波面収差を測定する技術は、従来から幾つか提案されている（特許文献１及び２参照）。特許文献１及び２の技術は、投影光学系の複屈折性を測定し、かかる複屈折性を用いることで任意の偏光光に対する波面収差を得ている。具体的には、特許文献１の技術は、互いに異なる４方位（例えば、０度、９０度、１８０度、２７０度）の直線偏光を投影光学系に入射して複屈折性（大きさ及び進相軸方位）を測定している。また、特許文献２の技術は、互いに異なる２方位（例えば、０度、９０度）の直線偏光を入射して無偏光波面及び複屈折性（大きさ）を測定している。
【特許文献１】特開平２−１１６７３２号公報
【特許文献２】特開２０００−０７１５１５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、従来技術では、任意の偏光光に対する波面収差を、短時間、且つ、簡易に測定することが困難である。例えば、特許文献１においては、４方位の直線偏光に対する波面収差の測定が必要であるため、測定に長時間を要してしまう。また、特許文献１においては、光源の直後に配置したλ／２板（偏光切り換え手段）を回転させることで、互いに異なる４方位の直線偏光を投影光学系に入射させている。従って、４方位の直線偏光を維持するために、偏光切り換え手段から投影光学系までの光路（光学系）を無偏光特性にする必要があるが、このような光路を構成することは非常に困難である。
【０００７】
一方、特許文献２においては、２方位の直線偏光に対する波面を測定すればよいため、短時間で測定することができるが、複屈折の進相軸方位を予め知っておかなければならない。また、特許文献１と同様に、光源の直後に偏光切り換え手段を配置しているため、偏光切り換え手段から投影光学系までの光路（光学系）を無偏光特性にしなければならない。
【０００８】
そこで、本発明は、任意の偏光光に対する被検光学系の波面収差を、短時間、且つ、簡易に測定することができる測定方法及び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】
【０００９】
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方法は、被検光学系の波面収差を測定する測定方法であって、互いに異なる少なくとも３方位の直線偏光の各々に対する前記被検光学系の波面を測定する第１の測定ステップと、前記第１の測定ステップで測定された前記被検光学系の波面に基づいて、無偏光に対する前記被検光学系の波面及び前記被検光学系の複屈折特性を算出する第１の算出ステップと、前記第１の算出ステップで算出された前記被検光学系の波面及び前記複屈折特性に基づいて、任意の偏光光に対する前記被検光学系の波面を算出する第２の算出ステップとを有することを特徴とする。
【００１０】
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】
【００１１】
本発明によれば、例えば、任意の偏光光に対する被検光学系の波面収差を、短時間、且つ、簡易に測定することができる測定方法及び装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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。
【００１３】
図１は、本発明の一側面としての測定装置１の構成を示す概略ブロック図である。測定装置１は、被検光学系ＴＯＳの光学性能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、任意の偏光光に対する投影光学系の波面収差を測定する。測定装置１は、基本的には、フィゾー型干渉計の構成を有し、図１に示すように、光源１０と、干渉計ユニット２０と、λ／２板３０と、ＴＳレンズ４０と、ＲＳミラー５０と、レンズ位置測定部６０と、ミラー位置測定部７０と、制御部８０とを有する。
【００１４】
光源１０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である。光源１０は、例えば、被検光学系ＴＯＳの使用波長と略等しい発振波長を有して可干渉性のよいレーザー光源として具現化される。光源１０からの光は、干渉計ユニット２０に導光される。
【００１５】
干渉計ユニット２０は、後述するＴＳレンズ４０で反射された光（参照光）と後述するＲＳミラー５０で反射され被検光学系ＴＯＳを通過した光（被検光）との干渉によって得られる干渉パターンを検出する検出ユニットとしての機能を有する。干渉計ユニット２０は、本実施形態では、集光レンズ２０１と、空間フィルター２０２と、ハーフミラー２０３と、コリメータレンズ２０４と、空間フィルター２０５と、結像レンズ２０６と、ＣＣＤカメラ２０７とを有する。
【００１６】
まず、被検光学系ＴＯＳを通過する被検光について説明する。干渉計ユニット２０において、光源１０からの光は、集光レンズ２０１を介して、空間フィルター２０２に集光される。空間フィルター２０２は、コリメータレンズ２０４の開口数（ＮＡ）によって決まるエアリーディスク径の１／２程度の径を有する。従って、空間フィルター２０２から射出される光は理想球面波となり、ハーフミラー２０３で反射されてコリメータレンズ２０４に導光される。コリメータレンズ２０４に入射した光は平行光に変換され、干渉計ユニット２０から射出する。
【００１７】
干渉計ユニット２０とＴＳレンズ４０との間、詳細には、干渉計ユニット２０の直後（即ち、ＴＳレンズ４０の直前）には、λ／２板３０が配置されている。これにより、干渉計ユニット２０（集光レンズ２０１からλ／２板３０まで）は偏光特性を有する光学系（光路）であってもよく、干渉計ユニット２０を容易に構成することができる。但し、干渉計ユニット２０を無偏光特性の光学系で構成することができるのであれば、光源１０の直後にλ／２板３０を配置してもよい。
【００１８】
また、λ／２板３０は、回転機構３２に接続し、光軸周りに回転可能に構成される。これにより、λ／２板３０の進相軸方位を任意の方向に回転させることができ、干渉計ユニット２０から射出される光（ＴＳレンズ４０に導光される光）を任意の方位（例えば、互いに異なる少なくとも３方位）の直線偏光に制御することができる。換言すれば、λ／２板３０は、ＴＳレンズ４０（被検光学系ＴＯＳ）に入射する光の偏光状態を変更する偏光変更部として機能する。但し、偏光変更部は、λ／２板３０に限定されるものではなく、光の変更状態を変更することができる他の光学部材であってもよい。λ／２板３０で所定の方位の直線偏光に変換された光は、偏光状態を維持してＴＳレンズ４０に入射する。
【００１９】
ＴＳレンズ４０に入射した光の一部は、ＴＳレンズ４０を介して、被検光学系ＴＯＳの物体面（レチクル面）ＯＳに集光される。ＴＳレンズ４０は、被検光学系ＴＯＳの物体面ＯＳ側に配置され、干渉計ユニット２０（光源１０）から射出した光を被検光学系ＴＯＳの物体面ＯＳに集光する集光光学系として機能する。
【００２０】
被検光学系ＴＯＳの物体面ＯＳに集光された光は、被検光学系ＴＯＳを通過して像面（ウエハ面）ＩＳに結像され、ＲＳミラー５０で反射される。ＲＳミラー５０は、被検光学系ＴＯＳの像面ＩＳ側に配置され、被検光学系ＴＯＳを通過した光を反射して被検光学系ＴＯＳに入射させる反射光学系として機能する。ＲＳミラー５０で反射された光は、被検光学系ＴＯＳ、ＴＳレンズ４０及びλ／２板３０を略同一光路で逆行して干渉計ユニット２０に入射する。
【００２１】
被検光学系ＴＯＳを通過して干渉計ユニット２０に入射した光は、コリメータレンズ２０４及びハーフミラー２０３を透過し、空間フィルター２０５に集光される。空間フィルター２０５は、迷光及び急傾斜波面を遮断する機能を有する。空間フィルター２０５を通過した光は、結像レンズ２０６を介して、ＣＣＤカメラ２０７に平行光として入射する。
【００２２】
次に、参照光について説明する。参照光は、干渉計ユニット２０からＴＳレンズ４０に入射した光の他の一部を反射させることで得られる。本実施形態では、ＴＳレンズ４０の最終面であるフィゾー面で反射された光を、被検光と同一光路（コリメータレンズ２０４、ハーフミラー２０３、空間フィルター２０５、結像レンズ２０６）で逆行させ、参照光として、ＣＣＤカメラ２０７に入射させる。換言すれば、集光光学系としてのＴＳレンズ４０は、干渉計ユニット２０（光源１０）から射出した光の他の一部を被検光学系ＴＯＳに入射させることなく反射する機能も有する。
【００２３】
ＣＣＤカメラ２０７では、被検光と参照光との干渉（重ね合わせ）によって干渉パターンが形成され、かかる干渉パターンが検出される。ＣＣＤカメラ２０７によって検出された干渉パターンは、制御部８０に送られる。ここで、ＴＳレンズ４０は、ピエゾ（ＰＺＴ）素子などを含む走査機構４２によって、光軸方向に走査できるように構成されている。従って、測定装置１は、所謂、フリンジスキャンによって、被検光学系ＴＯＳの波面を高精度に測定することができる。
【００２４】
レンズ位置測定部６０は、集光光学系としてのＴＳレンズ４０の位置（詳細には、被検光学系ＴＯＳに対するＴＳレンズ４０のＸＹＺ方向の位置）を測定し、かかる測定結果（ＴＳレンズ４０の位置）を制御部８０に送る。本実施形態では、レンズ位置測定部６０は、被検光学系ＴＯＳの波面を測定する際のＴＳレンズ４０の位置を測定する第１の測定部として機能する。レンズ位置測定部６０は、例えば、参照（基準）ミラーと、レーザー干渉計とで構成される。但し、レンズ位置測定部６０は、当業界で周知のいかなる構成をも適用することができるので、ここでは詳しい構造及び動作の説明は省略する。
【００２５】
ミラー位置測定部７０は、反射光学系としてのＲＳミラー５０の位置（詳細には、被検光学系ＴＯＳに対するＲＳミラー５０のＸＹＺ方向の位置）を測定し、かかる測定結果（ＲＳミラー５０の位置）を制御部８０に送る。本実施形態では、ミラー位置測定部７０は、被検光学系ＴＯＳの波面を測定する際のＲＳミラー５０の位置を測定する第２の測定部として機能する。ミラー位置測定部７０は、レンズ位置測定部６０と同様に、参照（基準）ミラーと、レーザー干渉計とで構成される。但し、ミラー位置測定部７０は、当業界で周知のいかなる構成をも適用することができるので、ここでは詳しい構造及び動作の説明は省略する。
【００２６】
制御部８０は、図示しないＣＰＵ、メモリを有し、測定装置１の動作を制御する。制御部８０は、本実施形態では、ＣＣＤカメラ２０７、回転機構３２、レンズ位置測定部６０及びミラー位置測定部７０と電気的に接続されている。制御部８０は、回転機構３２を制御して、被検光学系ＴＯＳに所定の方位の直線偏光を入射させることが可能であり、本実施形態では、互いに異なる少なくとも３方位の直線偏光を被検光学系ＴＯＳに入射させる。制御部８０は、レンズ位置測定部６０の測定結果、ミラー位置測定部７０の測定結果及び／又はＣＣＤカメラ２０７の検出した干渉パターンに基づいて、被検光学系ＴＯＳの波面収差（本実施形態では、任意の偏光光に対する被検光学系ＴＯＳの偏光波面）を算出する。
【００２７】
制御部８０は、被検光学系ＴＯＳの偏光波面の算出処理として、まず、互いに異なる少なくとも３方位の直線偏光の各々に対する被検光学系ＴＯＳの波面（無偏光波面）を測定する第１の測定ステップを実行する。次いで、制御部８０は、第１の測定ステップで測定された被検光学系ＴＯＳの波面に基づいて、無偏光に対する被検光学系ＴＯＳの波面及び被検光学系ＴＯＳの複屈折特性を算出する第１の算出ステップを実行する。次に、制御部８０は、第１の算出ステップで算出された被検光学系ＴＯＳの波面及び複屈折特性に基づいて、任意の偏光光に対する被検光学系ＴＯＳの波面（偏光波面）を算出する第２の算出ステップを実行する。また、制御部８０は、後述するように、被検光学系ＴＯＳの波面を測定する際のＴＳレンズ４０の位置及びＲＳミラー５０の位置を測定する第２の測定ステップを実行する場合もある。
【００２８】
以下、制御部８０による被検光学系ＴＯＳの偏光波面の算出処理（即ち、測定装置１における被検光学系ＴＯＳの波面収差の測定方法）について、測定装置１の測定動作と共に具体的に説明する。図２は、測定装置１における被検光学系ＴＯＳの波面収差の測定方法を説明するためのフローチャートである。
【００２９】
図２を参照するに、ステップＳ１００２において、０度方位の直線偏光に対する被検光学系ＴＯＳの波面を測定すると共に、ＴＳレンズ４０の位置及びＲＳミラー５０の位置（ＸＹＺ方向の位置）を測定する。具体的には、まず、制御部８０が回転機構３２を介してλ／２板３０を回転させ、被検光学系ＴＯＳに対して０度方位の直線偏光を入射させる。この状態において、フリンジスキャン法によって、ＣＣＤカメラ２０７で干渉パターンを検出し、かかる干渉パターンに基づいて被検光学系ＴＯＳの波面を求める。また、同時に、レンズ位置測定部６０及びミラー位置測定部７０を用いて、０度方位の直線偏光に対する被検光学系ＴＯＳの波面を測定しているときのＴＳレンズ４０の位置及びＲＳミラー５０の位置を測定する。
【００３０】
次に、ステップＳ１００４において、４５度方位の直線偏光に対する被検光学系ＴＯＳの波面を測定すると共に、ＴＳレンズ４０の位置及びＲＳミラー５０の位置を測定する。また、ステップＳ１００６において、９０度方位の直線偏光に対する被検光学系ＴＯＳの波面を測定すると共に、ＴＳレンズ４０の位置及びＲＳミラー５０の位置を測定する。具体的には、ステップＳ１００４及びＳ１００６においては、制御部８０が回転機構３２を介してλ／２板３０を回転させ、被検光学系ＴＯＳに対して４５度方位又は９０度方位の直線偏光を入射して被検光学系ＴＯＳの波面を求める。また、ステップＳ１００２と同様に、４５度方位又は９０度方位の直線偏光に対する被検光学系ＴＯＳの波面を測定しているときのＴＳレンズ４０の位置及びＲＳミラー５０の位置を測定する。
【００３１】
ステップＳ１００２、Ｓ１００４及びＳ１００６において、ＴＳレンズ４０の位置及びＲＳミラー５０の位置を測定する理由について説明する。ステップＳ１００４又はＳ１００６で波面を測定する際のＴＳレンズ４０及びＲＳミラー５０の位置が、ステップＳ１００２で波面を測定した際のＴＳレンズ４０及びＲＳミラー５０の位置に対して変動していた場合、偏光波面を算出する際の誤差となってしまう。詳細には、ステップＳ１００４及び／又はＳ１００６で測定した被検光学系ＴＯＳの波面に傾き成分やデフォーカス成分が発生してしまうため、被検光学系ＴＯＳの偏光波面を算出する際の誤差となる。なお、ＴＳレンズ４０及び／又はＲＳミラー５０がＸＹ方向に変動した場合には、被検光学系ＴＯＳの波面に傾き成分が発生し、ＴＳレンズ４０及び／又はＲＳミラー５０がＺ方向に変動した場合には、被検光学系ＴＯＳの波面にデフォーカス成分が発生する。そこで、ＴＳレンズ４０及び／又はＲＳミラー５０が変動した場合に検光学系ＴＯＳの波面に発生する傾き成分及びデフォーカス成分を補正する（ステップＳ１００８）ために、ＴＳレンズ４０の位置及びＲＳミラー５０の位置を測定する。
【００３２】
ステップＳ１００８では、ステップＳ１００２、Ｓ１００４及びＳ１００６で得られた被検光学系ＴＯＳの波面について、被検光学系ＴＯＳの瞳各点における位相を補正する。具体的には、まず、ステップＳ１００２、Ｓ１００４及びＳ１００６で測定したＴＳレンズ４０の位置及びＲＳミラー５０の位置を、波面の傾き成分及びデフォーカス成分に換算して瞳各点における位相補正量を算出する。次いで、かかる位相補正量を、ステップＳ１００２、Ｓ１００４及びＳ１００６で得られた被検光学系ＴＯＳの波面の位相に加算する。これにより、被検光学系ＴＯＳの瞳各点における位相の補正が実現される。
【００３３】
例えば、ステップＳ１００２でのＴＳレンズ４０の位置及びＲＳミラー５０の位置に対するステップＳ１００４でのＴＳレンズ４０の相対位置及びＲＳミラー５０の相対位置を、（ΔＸｔｓ、ΔＹｔｓ、Ｚｔｓ）及び（ΔＸｒｓ、ΔＹｒｓ、ΔＺｒｓ）とする。この場合、ＴＳレンズ４０の位置変動による波面変化量Ｗｔｓ（ｘ、ｙ）は、以下の数式１で表され、ＲＳミラー５０の位置変動による波面変化量Ｗｒｓ（ｘ、ｙ）は、以下の数式２で表される。
（数１）
Ｗｔｓ（ｘ、ｙ）＝Ｃ２ｔｓ・ｘ＋Ｃ３ｔｓ・ｙ＋Ｃ４ｔｓ・ｚ
（数２）
Ｗｒｓ（ｘ、ｙ）＝Ｃ２ｒｓ・ｘ＋Ｃ３ｒｓ・ｙ＋Ｃ４ｒｓ・ｚ
数式１及び数式２において、第１項及び第２項は、波面の傾き成分であり、第３項は、波面のデフォーカス成分である。また、Ｃ２ｔｓ、Ｃ３ｔｓ、Ｃ４ｔｓ、Ｃ２ｒｓ、Ｃ３ｒｓ及びＣ４ｒｓは、以下の数式３、数式４、数式５、数式６、数式７及び数式８で表される。但し、数式３乃至数式５において、ＮＡｔｓは、被検光学系ＴＯＳのＴＳレンズ４０側（物体面側）の開口数であり、数式６乃至数式８において、Ｎｒｓは、被検光学系ＴＯＳのＲＳミラー５０側（像面側）の開口数である。
（数３）
Ｃ２ｔｓ＝ＮＡｔｓ・ΔＸｔｓ
（数４）
Ｃ３ｔｓ＝ＮＡｔｓ・ΔＹｔｓ
（数５）
Ｃ４ｔｓ＝ＮＡｔｓ２・ΔＺｔｓ／２
（数６）
Ｃ２ｒｓ＝ＮＡｒｓ・ΔＸｒｓ
（数７）
Ｃ３ｒｓ＝ＮＡｒｓ・ΔＹｒｓ
（数８）
Ｃ４ｒｓ＝ＮＡｒｓ２・ΔＺｒｓ／２
ここで、ステップＳ１００４で得られた被検光学系ＴＯＳの波面をＷ２２（ｘ、ｙ）とする。この場合、ステップＳ１００８において、被検光学系ＴＯＳの瞳各点（ｘ、ｙ）における位相を補正することで、以下の数式９に示すように、補正された被検光学系ＴＯＳの波面Ｗ２２’（ｘ、ｙ）を得ることができる。
（数９）
Ｗ２２’（ｘ、ｙ）＝Ｗ２２（ｘ、ｙ）＋Ｗｔｓ（ｘ、ｙ）＋Ｗｒｓ（ｘ、ｙ）
また、ステップＳ１００６で得られた被検光学系ＴＯＳの波面についても、上述した手順によって、被検光学系ＴＯＳの瞳各点における位相を補正すればよい。
【００３４】
ステップＳ１０１０において、制御部８０は、ステップＳ１００８で補正された被検光学系ＴＯＳの瞳各点の波面に基づいて、無偏光に対する被検光学系ＴＯＳの波面（無偏光波面）の及び複屈折特性を算出する。複屈折特性としては、リタデーションの大きさ及び複屈折の進相軸方位を算出する。詳細には、ステップＳ１００８で補正された被検光学系ＴＯＳの波面のある瞳位置での位相に着目すると、０度方位、４５度方位及び９０度方位の直線偏光に対する位相は、図３において、位相ＷＰ１、位相ＷＰ２及び位相ＷＰ３で示される。位相ＷＰ１、位相ＷＰ２及び位相ＷＰ３は、被検光学系ＴＯＳの複屈折特性が１軸性であるとすると、図３に示すように、ｓｉｎ波（ｓｉｎカーブの曲線）ＣＬ１上にプロットされる。従って、被検光学系ＴＯＳの波面の位相φは、被検光学系ＴＯＳに入射する直線偏光の方位θの関数として、以下の数式１０で表される。但し、数式１０において、θ０は進相軸方位を表し、Ａはリタデーションの大きさを表し、Ｂは無偏光波面を表している。また、図３は、被検光学系ＴＯＳに入射する直線偏光の方位と被検光学系ＴＯＳの波面の位相（ステップＳ１００８で補正された被検光学系ＴＯＳの波面の位相）との関係を示すグラフである。図３では、横軸に被検光学系ＴＯＳに入射する直線偏光の方位を採用し、横軸に被検光学系ＴＯＳの波面の位相を採用している。
（数１０）
φ（θ）＝Ａ・ｓｉｎ（θ＋θ０）＋Ｂ
従って、制御部８０は、ステップＳ１００８で補正された位相ＷＰ１、ＷＰ２及びＷＰ３を数式１０でフィッティングすることによって、無偏光波面Ｂ及び複屈折特性（本実施形態では、リタデーションの大きさＡ及び進相軸方位θ０）を算出することができる。図３においては、無偏光波面Ｂ＝０（位相の最大値と位相の最小値との中心値）、リタデーションの大きさＡ＝（位相の最大値＋位相の最小値）／２、進相軸方位θ０＝１番目の位相の最大値における直線偏光の方位である。このようにして、被検光学系ＴＯＳの瞳各点において、無偏光波面及び複屈折特性を得ることができる。
【００３５】
次に、ステップＳ１０１２において、制御部８０は、ステップＳ１０１０で得た無偏光波面及び複屈折特性に基づいて、被検光学系ＴＯＳの瞳各点における任意の直線偏光或いは任意の偏光光に対する位相を算出する。このようにして、被検光学系ＴＯＳの瞳全面において任意の直線偏光或いは任意の偏光光に対する位相を算出することによって、任意の偏光に対する被検光学系ＴＯＳの偏光波面を求めることができる。
【００３６】
以上説明したように、図１に示す測定装置１及び図２に示す測定方法によれば、任意の偏光に対する被検光学系ＴＯＳの偏光波面を求める際、互いに異なる３方位の直線偏光の各々に対する被検光学系ＴＯＳの波面を測定すればよい。従って、短時間で被検光学系ＴＯＳの偏光波面を測定することができる。また、被検光学系ＴＯＳの複屈折の進相軸方位を予め知っておく必要もなく、簡易に被検光学系ＴＯＳの偏光波面を測定することができる。
【００３７】
被検光学系ＴＯＳの波面の測定においては、被検光学系ＴＯＳに入射する光の偏光方向の位相に対する被検光学系ＴＯＳから射出する光の同一偏光方向の位相差を測定する必要がある。従って、被検光学系ＴＯＳに入射する光の偏光方向のみの位相を検出する検光子を配置しなければならない。しかしながら、測定装置１では、干渉計ユニット２０がダブルパス干渉計であるため、検光子を配置する必要がない。これは、参照光が直線偏光であるため、被検光における参照光の偏光方向と同一な偏光方向のみが干渉し、かかる偏光方向の位相が測定されるからである。換言すれば、参照光と被検光との干渉は、検光子と同じ役割を果たす。測定装置１では、フィゾー型干渉計を利用しているため、参照光の偏光状態と被検光学系ＴＯＳに入射する光の偏光状態は同一となる。但し、測定装置１が他の方式の干渉計（トワイマングリーン型干渉計等）を利用する場合は、参照光の偏光状態と被検光学系ＴＯＳに入射する光の偏光状態とを同一にする手段を干渉計に配置すればよい。一方、シングルパス干渉計を利用した場合には、上述したように、参照光の偏光状態と被検光学系ＴＯＳに入射する光の偏光状態とを同一にする手段を配置することで、図２に示すフローチャートに従って、被検光学系ＴＯＳの偏光波面を測定することができる。
【００３８】
以下、制御部８０による被検光学系ＴＯＳの偏光波面の別の算出処理について、測定装置１の測定動作と共に具体的に説明する。図４は、本発明の一側面としての測定方法を説明するためのフローチャートである。
【００３９】
図４を参照するに、ステップＳ１１０２において、０度方位の直線偏光に対する被検光学系ＴＯＳの波面を測定する。具体的には、まず、制御部８０が回転機構３２を介してλ／２板３０を回転させ、被検光学系ＴＯＳに対して０度方位の直線偏光を入射させる。この状態において、フリンジスキャン法によって、ＣＣＤカメラ２０７で干渉パターンを検出し、かかる干渉パターンに基づいて被検光学系ＴＯＳの波面を求める。この際、図２に示す測定方法とは異なり、ＴＳレンズ４０の位置及びＲＳミラー５０の位置を測定する必要はない。
【００４０】
次に、ステップＳ１１０４において、４５度方位の直線偏光に対する被検光学系ＴＯＳの波面を測定する。また、ステップＳ１１０６において、９０度方位の直線偏光に対する被検光学系ＴＯＳの波面を測定する。具体的には、ステップＳ１１０４及びＳ１１０６においては、制御部８０が回転機構３２を介してλ／２板３０を回転させ、被検光学系ＴＯＳに対して４５度方位又は９０度方位の直線偏光を入射して被検光学系ＴＯＳの波面を求める。この際、ステップＳ１１０２と同様に、ＴＳレンズ４０の位置及びＲＳミラー５０の位置を測定する必要はない。
【００４１】
次いで、ステップＳ１１０８において、ステップＳ１１０２、Ｓ１１０４及びＳ１１０６で得られた被検光学系ＴＯＳの波面の各々を、Ｚｅｒｎｉｋｅ関数でフィッティング（関数近似）する。換言すれば、ステップＳ１１０８では、被検光学系ＴＯＳの瞳座標（ｘ、ｙ）に対して、被検光学系ＴＯＳの波面Ｗ（ｘ、ｙ）を、以下の数式１１に示すように、所謂、Ｚｅｒｎｉｋｅ直交関数で展開する。数式１１において、Ｚ１、Ｚ２、・・・は、Ｚｅｒｎｉｋｅ係数と呼ばれる。
（数１１）
Ｗ（ｘ、ｙ）＝Ｚ１＋Ｚ２・ｒ・ｃｏｓθ＋Ｚ３・ｒ・ｓｉｎθ＋Ｚ４・（２ｒ２−１）＋Ｚ５・ｒ２・ｃｏｓθ＋Ｚ６・ｒ２・ｓｉｎθ＋Ｚ７・（３ｒ３−２ｒ＋１）・ｃｏｓθ＋Ｚ８・（３ｒ３−２ｒ＋１）・ｓｉｎθ＋・・・
次に、ステップＳ１１１０において、制御部８０は、ステップＳ１１０８で得られたＺｅｒｎｉｋｅ係数の各項に対して、無偏光Ｚｅｒｎｉｋｅ（無偏光波面）及び複屈折（偏光）Ｚｅｒｎｉｋｅを算出する。具体的には、ステップＳ１１０８で得られたＺｅｒｎｉｋｅ係数の任意の項Ｚｉ（ｉは項番号）に着目すると、０度方位、４５度方位及び９０度方位の直線偏光におけるＺｅｒｎｉｋｅ係数は、図５において、ＺＴ１、ＺＴ２及びＺＴ３で示される。Ｚｅｒｎｉｋｅ係数ＺＴ１、ＺＴ２及びＺＴ３は、被検光学系ＴＯＳの複屈折特性が１軸性であるとすると、図５に示すように、ｓｉｎ波（ｓｉｎカーブの曲線）ＣＬ２上にプロットされる。従って、Ｚｅｒｎｉｋｅ係数Ｚｉは、被検光学系ＴＯＳに入射する直線偏光の方位θの関数として、以下の数式１２で表される。但し、数式１２において、θ１ｉ及びＡ１ｉは、ｉ番目のＺｅｒｎｉｋｅ係数に対する複屈折Ｚｅｒｎｉｋｅであり、それぞれ、進相軸方位及びリタデーションの大きさを表している。Ｂ１ｉは、無偏光Ｚｅｒｎｉｋｅを表している。また、図５は、被検光学系ＴＯＳに入射する直線偏光の方位とＺｅｒｎｉｋｅ係数（ステップＳ１１０８で得られたＺｅｒｎｉｋｅ係数）との関係を示すグラフである。図５では、横軸に被検光学系ＴＯＳに入射する直線偏光の方位を採用し、横軸にＺｅｒｎｉｋｅ係数を採用している。
（数１２）
Ｚｉ（θ）＝Ａ１ｉ・ｓｉｎ（θ＋θ１ｉ）＋Ｂ１ｉ
制御部８０は、ステップＳ１１０８で得られたＺｅｒｎｉｋｅ係数ＺＴ１、ＺＴ２及びＺＴ３を数式１２でフィッティングすることによって、Ｚｅｒｎｉｋｅ係数の各項に対して、無偏光Ｚｅｒｎｉｋｅ及び複屈折Ｚｅｒｎｉｋｅを算出することができる。図５においては、無偏光Ｚｅｒｎｉｋｅ（無偏光波面）Ｂ１ｉ＝−２０ｍλ（（最大値＋最小値）／２）、リタデーションの大きさＡ１ｉ＝２０ｍλ（（最大値−最小値）／２）、進相軸方位θ１ｉ＝０度（１番目の位相の最大値における直線偏光の方位）である。
【００４２】
なお、被検光学系ＴＯＳが多軸性である場合には、ステップＳ１１０２、Ｓ１１０４及びＳ１１０６に加えて、更に異なる方位の直線偏光に対する被検光学系ＴＯＳの波面を測定すればよい。これにより、無偏光Ｚｅｒｎｉｋｅ及び複屈折Ｚｅｒｎｉｋｅをより高精度に求めることができる。
【００４３】
具体的には、被検光学系ＴＯＳが２軸性である場合には、５方位以上の直線偏光の各々に対して被検光学系ＴＯＳの波面を測定すればよい。例えば、０度方位、４５度方位及び９０度方位の直線偏光に加えて、２２．５度方位及び６７．５度方位の直線偏光に対する被検光学系ＴＯＳの波面を測定すればよい。２２．５度方位及び６７．５度方位の直線偏光におけるＺｅｒｎｉｋｅ係数は、図５において、ＺＴ４及びＺＴ５で示される。これらのＺｅｒｎｉｋｅ係数ＺＴ１乃至ＺＴ５から無偏光Ｚｅｒｎｉｋｅ及び複屈折Ｚｅｒｎｉｋｅを算出する（ステップＳ１１１０）。この際、制御部８０は、Ｚｅｒｎｉｋｅ係数ＺＴ１乃至ＺＴ５を、以下の数式１３でフィッティングすればよい。
（数１３）
Ｚｉ（θ）＝Ａ１ｉ・ｓｉｎ（θ＋θ１ｉ）＋Ａ２ｉ・ｓｉｎ（２（θ＋θ２ｉ））＋Ｂ１ｉ
図５には、数式１３でフィッティングされた結果が示されている。曲線ＣＬ２は、数式１３に示す第１項と第３項との和であり、曲線ＣＬ３は、数式１３に示す第２項である。一般に、第２項である２θ成分は１θ成分よりも小さい値であり、図５においては、左縦軸に１θ成分の目盛りを示し、右縦軸に２θ成分の目盛りを示している。
【００４４】
このようにして、ステップＳ１１１０において、Ｚｅｒｎｉｋｅ係数の各項に対して、数式１３に示すＡ１ｉ、θ１ｉ、Ａ２ｉ、θ２ｉ及びＢ１ｉを求めることができる。なお、Ａ１ｉ及びθ１ｉは、複屈折Ｚｅｒｉｎｋｅの１θ成分のリタデーションの大きさ及び進相軸方位である。また、Ａ２ｉ及びθ２ｉは、複屈折Ｚｅｒｎｉｋｅの２θ成分のリタデーションの大きさ及び進相軸方位である。Ｂ１ｉは、無偏光Ｚｅｒｎｉｋｅ（無偏光波面）である。
【００４５】
次に、ステップＳ１１１２において、制御部８０は、ステップＳ１１１０で得られた無偏光Ｚｅｒｎｉｋｅ及び複屈折Ｚｅｒｎｉｋｅに基づいて、被検光学系ＴＯＳの瞳各点における任意の直線偏光或いは任意の偏光光に対する位相を算出する。このようにして、被検光学系ＴＯＳの瞳全面において任意の直線偏光或いは任意の偏光光に対する位相を算出することによって、任意の偏光に対する被検光学系ＴＯＳの偏光波面を求めることができる。
【００４６】
具体的には、被検光学系ＴＯＳの瞳のある点に着目し、求めたい直線偏光の方位θ及びステップＳ１１１０で得られた無偏光Ｚｅｒｎｉｋｅ及び複屈折Ｚｅｒｎｉｋｅを数式１２又は数式１３に代入する。これにより、項番号ｉにおけるＺｅｒｎｉｋｅ係数（Ｚｉ（θ））が求まる。このようにして、全ての項番号（例えば、５乃至３６）についてＺｅｒｎｉｋｅ係数を求めて被検光学系ＴＯＳの瞳座標（ｘ、ｙ）における位相を算出し、被検光学系ＴＯＳの瞳各点で項番号に対して和を算出すればよい。このようにして、多軸性の複屈折特性を有する被検光学系ＴＯＳに対しても、無偏光波面及び偏光波面を求めることができる。また、被検光学系ＴＯＳが２軸以上の多軸性を有する場合には、被検光学系ＴＯＳに入射させる直線偏光の方位を７つ以上にすればよい。換言すれば、互いに異なる７方位以上の直線偏光の各々に対する被検光学系ＴＯＳの波面を測定すればよい。
【００４７】
なお、上述したように、図４に示す測定方法では、ステップＳ１１０２、Ｓ１１０４及びＳ１１０６においてＴＳレンズ４０の位置及びＲＳミラー５０の位置を測定していない。但し、複屈折特性の傾き及びパワー成分（Ｚｅｒｎｉｋｅ係数の第２項、第３項及び第４項）に関しても求めたい場合には、ステップＳ１１０２、Ｓ１１０４及びＳ１１０６においてＴＳレンズ４０の位置及びＲＳミラー５０の位置を測定すればよい。そして、図２に示す測定方法のように、ＴＳレンズ４０の位置及びＲＳミラー５０の位置に基づいて、直線偏光の各方位におけるＺｅｒｎｉｋｅ係数の傾き及びパワー成分であるＺ２（θ）、Ｚ３（θ）及びＺ４（θ）に対して補正を行えばよい。
【００４８】
以上説明したように、図４に示す測定方法によれば、任意の偏光に対する被検光学系ＴＯＳの偏光波面を求める際、互いに異なる少なくとも３方位の直線偏光の各々に対する被検光学系ＴＯＳの波面を測定すればよい。従って、短時間で被検光学系ＴＯＳの偏光波面を測定することができる。また、被検光学系ＴＯＳの複屈折の進相軸方位を予め知っておく必要もなく、簡易に被検光学系ＴＯＳの偏光波面を測定することができる。
【００４９】
上述した測定方法では、干渉計によって、被検光学系ＴＯＳの無偏光波面及び複屈折特性を測定した。但し、任意の偏光解析法によって被検光学系ＴＯＳの複屈折性を求め、無偏光波面又は既知の偏光に対する被検光学系ＴＯＳの波面を干渉計で測定し、これらから任意の偏光に対する被検光学系ＴＯＳの偏光波面を算出してもよい。具体的には、まず、偏光解析法によって被検光学系ＴＯＳのＪｏｎｅｓ  Ｍａｔｒｉｘを測定し、既知の偏光に対する被検光学系ＴＯＳの波面でＪｏｎｅｓ  Ｍａｔｒｉｘを規格化する。そして、規格化されたＪｏｎｅｓ  Ｍａｔｒｉｘから任意の偏光に対する被検光学系ＴＯＳの偏光波面を算出する。
【００５０】
また、上述した測定方法では、λ／２板３０を回転させることによって、互いに異なる３方位の直線偏光を被検光学系ＴＯＳに入射させた。但し、図６に示すように、被検光学系ＴＯＳに入射させる直線偏光の方位を一定方位に固定し、被検光学系ＴＯＳを光軸周りに回転させることで、任意の方位の直線偏光を被検光学系ＴＯＳに入射させてもよい。ここで、図６は、本発明の一側面としての測定装置１Ａの構成を示す概略ブロック図である。
【００５１】
測定装置１Ａ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、任意の偏光光に対する被検光学系ＴＯＳの波面収差を測定する。測定装置１Ａは、測定装置１と同様に、基本的には、フィゾー型干渉計の構成を有する。測定装置１Ａは、図６に示すように、光源１０と、干渉計ユニット２０と、ＴＳレンズ４０と、ＲＳミラー５０と、レンズ位置測定部６０と、ミラー位置測定部７０と、制御部８０と、回転保持機構９２とを有する。
【００５２】
回転保持機構９２は、被検光学系ＴＯＳを光軸周りに回転可能に保持する。具体的には、回転保持機構９２は、制御部８０に制御され、被検光学系ＴＯＳを任意の回転角に回転させると共に、かかる任意の回転角で被検光学系ＴＯＳを保持する。
【００５３】
測定装置１Ａにおける被検光学系ＴＯＳの波面収差の測定方法については、ステップＳ１００２乃至Ｓ１００６、又は、ステップＳ１１０２乃至Ｓ１１０６において、λ／２板３０を回転させる代わりに、被検光学系ＴＯＳを回転させればよい。具体的には、ステップＳ１００２乃至Ｓ１００６、又は、ステップＳ１１０２乃至Ｓ１１０６において、被検光学系ＴＯＳを０度方位、４５度方位及び９０度方位に回転させて被検光学系ＴＯＳの波面を測定する。
【００５４】
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７は、本発明の一側面としての露光装置９００の構成を示す概略ブロック図である。露光装置９００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のパターンをウエハ９４０に露光する投影露光装置である。但し、露光装置９００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。
【００５５】
露光装置９００は、照明装置９１０と、レチクル及び測定ユニットＭＵを支持するレチクルステージ９２５と、投影光学系９３０と、ウエハ９４０及びＲＳミラー５０を支持するウエハステージ９４５と、測定装置１とを有する。測定ユニットＭＵは、本実施形態では、λ／２板３０と、ＴＳレンズ４０で構成される。また、本実施形態では、測定装置１を露光装置９００に適用した例を説明するが、露光装置９００には、同様に、測定装置１Ａを適用することができる。
【００５６】
照明装置９１０は、転写用の回路パターンが形成されたレチクルを照明し、光源部９１２と、照明光学系９１４とを有する。
【００５７】
光源部９１２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９１２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。
【００５８】
照明光学系９１４は、レチクルを照明する光学系である。照明光学系９１４は、本実施形態では、引き回し光学系、インコヒーレント化光学系、偏光照明光学系等を含む。露光装置９００においては、干渉性の低い光源部９１２を測定装置１の光源１０として使用することが可能である。この場合、照明光学系９１４に光路切り替えミラーを配置し、かかるミラーによって、光源部９１２からの光を集光レンズ２０１に導光させるように構成すればよい。
【００５９】
レチクルは、回路パターンを有し、レチクルステージ９２５に支持及び駆動される。レチクルから発せられた回折光は、投影光学系９３０を介して、ウエハ９４０に投影される。露光装置９００は、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置であるため、レチクルとウエハ９４０を走査することによって、レチクルのパターンをウエハ９４０に転写する。
【００６０】
レチクルステージ９２５は、レチクル及び測定ユニットＭＵ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、ＸＹＺ方向にレチクルステージ９２５を駆動する。レチクルステージ９２５は、レチクルのパターンをウエハ９４０に露光する際には、投影光学系９３０の物体面ＯＳにレチクルを配置し、投影光学系９３０の波面収差を測定する際には、投影光学系９３０の物体面ＯＳ側に測定ユニットＭＵを配置する。
【００６１】
投影光学系９３０は、レチクルのパターンをウエハ９４０に投影する光学系である。投影光学系９３０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９３０は、測定装置１によって、高精度に波面収差（特に、任意の偏光光に対する偏光波面）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。
【００６２】
本実施形態では、基板としてウエハ９４０を用いる。但し、ウエハ９４０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９４０には、フォトレジストが塗布されている。
【００６３】
ウエハステージ９４５は、ウエハ９４０及びＲＳミラー５０を支持し、例えば、リニアモーターを利用してウエハ９４０及びＲＳミラー５０を駆動する。ウエハステージ９４５は、レチクルのパターンをウエハ９４０に露光する際には、投影光学系９３０の像面ＩＳにウエハ９４０を配置し、投影光学系９３０の波面収差を測定する際には、投影光学系９３０の像面ＩＳ側にＲＳミラー５０を配置する。
【００６４】
測定装置１は、投影光学系ＴＯＳの波面収差を測定する。測定装置１は、光源１０と、集光レンズ２０１と、集光レンズ２０１と、空間フィルター２０２と、ハーフミラー２０３と、コリメータレンズ２０４と、ＣＣＤカメラ２０７と、λ／２板３０と、ＴＳレンズ４０と、ＲＳミラー５０とを含む。また、測定装置１は、レンズ位置測定部６０と、ミラー位置測定部７０と、制御部８０とを含む。レンズ位置測定部６０は、本実施形態では、レチクルステージ９２５に設置された基準ミラー６２と、基準ミラー６２に光を照射すると共に、基準ミラー６２で反射された光を検出するセンサ６４とで構成される。また、ミラー位置測定部７０は、本実施形態では、ウエハステージ９４５に設置された基準ミラー７２と、基準ミラー７２に光を照射すると共に、基準ミラー７２で反射された光を検出するセンサ７４とで構成される。また、測定装置１は、基準ミラーと、センサとで構成され、投影光学系９３０の位置を測定する光学系位置測定部を含んでもよい。測定装置１の詳細な構成及び動作は、上述した通りであるため、ここでの詳細な説明は省略する。
【００６５】
露光装置９００の動作において、まず、投影光学系９３０の波面収差を測定する。特に、本実施形態では、任意の偏光光に対する投影光学系９３０の偏光波面を測定する。投影光学系９３０の偏光波面は、上述したように、測定装置１を用いて測定される。投影光学系９３０の偏光波面が測定されると、かかる測定結果に基づいて、投影光学系９３０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９３０の偏光波面を高精度に測定することができるため、投影光学系９３０の波面収差も高精度に調整することができる。
【００６６】
次いで、レチクルのパターンをウエハ９４０に露光する。光源部９１２から発せられた光束は、照明光学系９１４によってレチクルを照明する。レチクルのパターンを反映する光は、投影光学系９３０によってウエハ９４０上に結像する。露光装置９００が使用する投影光学系９３０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９００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。
【００６７】
次に、図８及び図９を参照して、露光装置９００を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図８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。
【００６８】
図９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９００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９００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。
【００６９】
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】
【００７０】
【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ブロック図である。
【図２】本発明の一側面としての測定方法を説明するためのフローチャートである。
【図３】被検光学系に入射する直線偏光の方位と被検光学系の波面の位相との関係を示すグラフである。
【図４】本発明の一側面としての測定方法を説明するためのフローチャートである。
【図５】被検光学系ＴＯＳに入射する直線偏光の方位とＺｅｒｎｉｋｅ係数との関係を示すグラフである。
【図６】本発明の一側面としての測定装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図７】本発明の一側面としての露光装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図８】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９】図８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】
【００７１】
１                          測定装置
１０                        光源
２０                        干渉計ユニット
２０１                      集光レンズ
２０２                      空間フィルター
２０３                      ハーフミラー
２０４                      コリメータレンズ
２０５                      空間フィルター
２０６                      結像レンズ
２０７                      ＣＣＤカメラ
３０                        λ／２板
３２                        回転機構
４０                        ＴＳレンズ
５０                        ＲＳミラー
６０                        レンズ位置測定部
７０                        ミラー位置測定部
８０                        制御部
ＴＯＳ                      被検光学系
１Ａ                        測定装置
９２                        回転保持機構
９００                      露光装置
９１０                      照明装置
９１２                      光源部
９１４                      照明光学系
９２５                      レチクルステージ
９３０                      投影光学系
９４０                      ウエハ
９４５                      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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