(57)【要約】【課題】被検物に入射した測定光束の波面を２つに分割する分割手段と、その分割によりずれた２つの波面が成す干渉縞を検出する検出器とを備えたシアリング干渉計のシア方向及び／又はシア量を高精度に実測する。【解決手段】所定の開口パターンを有した指標（１５）を、前記分割前の前記測定光束（Ｌ）中に挿入して、その指標１５の２つの像（１５−１，１５−２）を検出器（１２）上に形成し、前記検出器（１２）上での前記２つの像のずれをその検出器（１２）の出力から参照し、そのずれに基づいて前記分割手段（１１）による波面の分割方向及び／又は分割量を求める。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検物に入射した測定光束の波面を２つに分割する分割手段と、その分割によりずれた２つの波面が成す干渉縞を検出する検出器とを備えたシアリング干渉計に適用され、そのシアリング干渉計の前記波面の分割方向及び／又は分割量を測定するシアリング干渉計の校正方法であって、
所定の開口パターンを有した指標を分割前の前記測定光束中に挿入することにより、その指標の像を前記検出器上に２つ形成する像形成手順と、
前記検出器上に形成される前記２つの像のずれをその検出器の出力から参照し、そのずれに基づいて前記波面の分割方向及び／又は分割量を求める算出手順と
を有したことを特徴とするシアリング干渉計の校正方法。
【請求項２】
請求項１に記載のシアリング干渉計の校正方法において、
前記開口パターンは、均一又は不均一なピッチで配置された縞状のパターンである
ことを特徴とするシアリング干渉計の校正方法。
【請求項３】
請求項２に記載のシアリング干渉計の校正方法において、
前記開口パターンは、その中心点に関し対称なパターンである
ことを特徴とするシアリング干渉計の校正方法。
【請求項４】
請求項３に記載のシアリング干渉計の校正方法において、
前記開口パターンは、
その中心に原点を採ったパターン座標（Ｘ，Ｙ）、任意の定数ｋ、及び０より大きい整数Ｎに対し、
Ｘ２＋Ｙ２＝Ｎｋ
で表される同心円状パターンである
ことを特徴とするシアリング干渉計の校正方法。
【請求項５】
請求項３に記載のシアリング干渉計の校正方法において、
前記開口パターンは、放射状パターンである
ことを特徴とするシアリング干渉計の校正方法。
【請求項６】
請求項１に記載のシアリング干渉計の校正方法において、
前記像形成手順では、
前記指標の前記開口のエッジが前記分割前の前記測定光束の断面を走査するようその指標を移動させることにより、そのエッジの２つの像で前記検出器上を走査し、
前記算出手順では、
前記２つの像のずれを参照する代わりに、前記検出器上の所定画素を一方の像が走査するときと他方の像が走査するときの間における前記指標のずれを参照する
ことを特徴とするシアリング干渉計の校正方法。
【請求項７】
請求項１に記載のシアリング干渉計の校正方法において、
前記指標の前記開口の幅は、変更可能であり、
前記像形成手順では、
前記開口の幅を変化させることにより、その開口の２つの像の幅を前記検出器上で変化させ、
前記算出手順では、
前記２つの像のずれを参照する代わりに、前記検出器上で前記２つの像が重複するときと重複しないときとの移行時における前記開口の幅を参照する
ことを特徴とするシアリング干渉計の校正方法。
【請求項８】
投影光学系の一部又は全部を構成する光学系をシアリング干渉計で検査又は測定する測定手順を含む投影光学系の製造方法において、
前記測定手順では、
請求項１〜請求項７の何れか一項に記載のシアリング干渉計の校正方法により前記シアリング干渉計における波面の分割方向及び／又は分割量を検出し、
前記シアリング干渉計により前記光学系について干渉縞を検出し、
前記検出した前記分割方向及び／又は分割量と、前記検出した前記干渉縞とに基づいて、前記光学系を検査又は測定する
ことを特徴とする投影光学系の製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載の投影光学系の製造方法により製造されたことを特徴とする投影光学系。
【請求項１０】
請求項９に記載の投影光学系を搭載したことを特徴とする投影露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シアリング干渉計に適用されるシアリング干渉計の校正方法、投影光学系の製造方法、投影光学系、及び投影露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
投影露光装置に搭載される投影光学系など高精度な光学系の測定や検査に、シアリング干渉計（例えば、特願２００２−３０４１３号に従来例として記載されたもの）を適用することが提案された。
シアリング干渉計は、他の干渉計と同様、被検物を透過したり、被検面を反射したりした測定光束が生成する干渉縞を、ＣＣＤカメラなどの二次元検出器により検出するものであるが、干渉縞を生成する２波面が、何れも被検物を経由した同じ測定光束の波面である点において、他の干渉計とは異なる。
【０００３】
よって、シアリング干渉計には、被検物を経由した測定光束の波面を２つに分割（シア）するための分割手段としてハーフミラー、回折格子などが使用される。
仮に、分割された波面の分割方向（シア方向）及び分割量（シア量）が既知となっていれば、検出器の出力する干渉縞データから、被検物の透過波面や被検面の反射波面を復元することができる。
【０００４】
一般に、光学系の測定では、その復元した波面が光学系の収差を示す測定結果として取得され、光学系の検査では、その復元した波面の良否によって光学系の良否が判定される。
因みに、シアリング干渉計のシア方向やシア量については、各光学要素のデータなどから予め求められた計算値が使用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、計算値を使用すると、特に高性能が要求される投影光学系に対しては、前記波面の凹凸の大きさが十分な精度で復元できずに測定精度や検査精度が不十分となることが分かった。
そこで、本発明は、シアリング干渉計の波面の分割方向（シア方向）及び／又は分割量（シア量）を高精度に実測することのできるシアリング干渉計の校正方法を提供することを目的とする。
【０００６】
また、本発明は、シアリング干渉計を用いて高性能な投影光学系を製造することのできる投影光学系の製造方法、高性能な投影光学系、及び、高性能な投影露光装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のシアリング干渉計の校正方法は、被検物に入射した測定光束の波面を２つに分割する分割手段と、その分割によりずれた２つの波面が成す干渉縞を検出する検出器とを備えたシアリング干渉計に適用され、そのシアリング干渉計の前記波面の分割方向及び／又は分割量を測定するシアリング干渉計の校正方法であって、所定の開口パターンを有した指標を分割前の前記測定光束中に挿入することにより、その指標の像を前記検出器上に２つ形成する像形成手順と、前記検出器上に形成される前記２つの像のずれをその検出器の出力から参照し、そのずれに基づいて前記波面の分割方向及び／又は分割量を求める算出手順とを有したことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載のシアリング干渉計の校正方法は、請求項１に記載のシアリング干渉計の校正方法において、前記開口パターンは、均一又は不均一なピッチで配置された縞状のパターンであることを特徴とする。
請求項３に記載のシアリング干渉計の校正方法は、請求項２に記載のシアリング干渉計の校正方法において、前記開口パターンは、その中心点に関し対称なパターンであることを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載のシアリング干渉計の校正方法は、請求項３に記載のシアリング干渉計の校正方法において、前記開口パターンは、その中心に原点を採ったパターン座標（Ｘ，Ｙ）、任意の定数ｋ、及び０より大きい整数Ｎに対し、Ｘ２＋Ｙ２＝Ｎｋで表される同心円状パターンであることを特徴とする。
請求項５に記載のシアリング干渉計の校正方法は、請求項３に記載のシアリング干渉計の校正方法において、前記開口パターンは、放射状パターンであることを特徴とする。
【００１０】
請求項６に記載のシアリング干渉計の校正方法は、請求項１に記載のシアリング干渉計の校正方法において、前記像形成手順では、前記指標の前記開口のエッジが前記分割前の前記測定光束の断面を走査するようその指標を移動させることにより、そのエッジの２つの像で前記検出器上を走査し、前記算出手順では、前記２つの像のずれを参照する代わりに、前記検出器上の所定画素を一方の像が走査するときと他方の像が走査するときの間における前記指標のずれを参照することを特徴とする。
【００１１】
請求項７に記載のシアリング干渉計の校正方法は、請求項１に記載のシアリング干渉計の校正方法において、前記指標の前記開口の幅は、変更可能であり、前記像形成手順では、前記開口の幅を変化させることにより、その開口の２つの像の幅を前記検出器上で変化させ、前記算出手順では、前記２つの像のずれを参照する代わりに、前記検出器上で前記２つの像が重複するときと重複しないときとの移行時における前記開口の幅を参照することを特徴とする。
【００１２】
請求項８に記載の投影光学系の製造方法は、投影光学系の一部又は全部を構成する光学系をシアリング干渉計で検査又は測定する測定手順を含む投影光学系の製造方法において、前記測定手順では、請求項１〜請求項７の何れか一項に記載のシアリング干渉計の校正方法により前記シアリング干渉計における波面の分割方向及び／又は分割量を検出し、前記シアリング干渉計により前記光学系について干渉縞を検出し、前記検出した前記分割方向及び／又は分割量と、前記検出した前記干渉縞とに基づいて、前記光学系を検査又は測定することを特徴とする。
【００１３】
請求項９に記載の投影光学系は、請求項８に記載の投影光学系の製造方法により製造されたことを特徴とする。
請求項１０に記載の投影露光装置は、請求項９に記載の投影光学系を搭載したことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。
【００１５】
［第１実施形態］
図１、図２、図３に基づいて本発明の第１実施形態について説明する。
本実施形態は、本発明のシアリング干渉計の校正方法を適用して、シアリング干渉計のシア方向及びシア量を高精度に実測するものである。
なお、ここでは、被検物が投影露光装置の投影光学系（例えば、ＥＵＶＬ）ＰＬであり、その投影光学系ＰＬの全体の透過波面を測定するために構成されたシアリング干渉計について説明する。
【００１６】
図１は、シアリング干渉計を説明する図である。なお、本発明は、シア方向が横方向（光軸に垂直方向）であるもの、縦方向（光軸方向）であるもの、光束の径方向であるもの何れにも適用可能だが、図１には、ＥＵＶＬの測定に主に適用される、横方向のシアリング干渉計を示した。
このシアリング干渉計は、投影光学系ＰＬの物体面（レチクル面Ｒ）の一点から発散する球面波（測定光束Ｌ）を、投影光学系ＰＬに入射させる。
【００１７】
この測定光束Ｌは、例えば、レチクル面Ｒにピンホール基板１３を配置すると共に、光源から射出した光束を、ピンホール基板１３のピンホール位置に集光させるなどして生成されたものである（図１の符号１４は、光源から射出した光束をピンホール位置に集光する集光光学系である。）。
【００１８】
投影光学系ＰＬを透過した測定光束Ｌは、投影光学系ＰＬの物体面（ウエハ面Ｗ）に集光する。投影光学系ＰＬを透過した後の測定光束Ｌの波面が、シアリング干渉計が測定すべき透過波面である。
シアリング干渉計は、投影光学系ＰＬの像面（ウエハ面Ｗ）側（例えば、測定光束Ｌの集光位置と投影光学系ＰＬとの間）に回折格子１１を配置しており、集光する測定光束Ｌの波面を横方向に分割して２つの光束Ｌ１、Ｌ２を生成する（光束Ｌ１、及び光束Ｌ２は、例えば、回折格子１１において生起する０次回折光、及び１次回折光である。）。この光束Ｌ１の波面、光束Ｌ２の波面の形状は、何れも、投影光学系ＰＬを透過した後の測定光束Ｌの波面形状と同じである。
【００１９】
これら光束Ｌ１の波面と光束Ｌ２の波面とが重なって干渉縞を生起する位置に、ＣＣＤカメラ１２などの二次元検出器の撮像面が配置される。このＣＣＤカメラ１２が検出する干渉縞から、投影光学系ＰＬの透過波面が復元される。
なお、回折格子１１は光束Ｌ１、Ｌ２以外の余分な光も発生させるので、その余分な光をカットするために、回折格子１１の射出側にマスクが配置される（不図示）。因みに、最も効果的なマスクは、光束Ｌ１、Ｌ２の集光点の近傍（つまり、ウエハ面Ｗの近傍）に配置され、かつそれら光束Ｌ１、Ｌ２の集光点にのみ開口を有したマスクである。
【００２０】
また、投影光学系ＰＬの透過波面は、投影光学系ＰＬの瞳座標で表すことが多いので（瞳位置における波面形状を求めることが多いので）、座標変換の手間をなるべく省くために、ここでは、シアリング干渉計におけるＣＣＤカメラ１２の撮像面は、投影光学系ＰＬの瞳位置（すなわち開口絞りの位置）と共役な位置に配置されたとする（後述する各実施形態においても同様。）。
【００２１】
図２は、本実施形態のシアリング干渉計の校正方法を説明する図である。
本実施形態のシアリング干渉計の校正方法では、図１に示したシアリング干渉計のシア量及びシア方向を実測するために、分割前の測定光束Ｌ中、特に、ここでは投影光学系ＰＬの瞳位置に、図２（ａ）に示すような指標１５を挿入する。
指標１５は、測定光束Ｌの一部の光線を遮光する空間フィルタである。その開口パターンは、均一又は不均一なピッチで配置された縞状のパターンである。
【００２２】
さらに、本実施形態では、指標１５の開口パターンは、図２（ａ）に示すように、周辺に近いほど密となった同心円状パターンとされる。このパターンを式で示すと式（１）のとおりである。
Ｘ２＋Ｙ２＝Ｎｋ　　・・・（１）
但し（Ｘ，Ｙ）は、開口パターンの各縞の中心の座標（座標原点は光軸上）、ｋは任意の定数、Ｎは０より大きい整数である。
【００２３】
因みに、これは、一般の球面発生用ゾーンプレートの回折パターンを示す式と同じである。投影光学系ＰＬの瞳位置にこのパターンが配置されたときには、ＣＣＤカメラ１２の撮像面には図２（ｂ）に示すような像が形成される。このとき、シア方向及びシア量を以下のようにして簡単に求めることが可能である。
図２（ｂ）に示すように、光束Ｌ１がＣＣＤカメラ１２の撮像面では、光束Ｌ１が形成する指標１５の像１５−１と、光束Ｌ２が形成する指標１５の像１５−２とが互いにずれて重なる。
【００２４】
図２（ａ）に示すように指標１５の開口パターンは縞状なので、その像には、図２（ｂ）に明らかなようなモアレ縞が現れる。図３は、図２（ｂ）のモアレ縞のみを示す図である。
ここで、「モアレ縞」とは、近接する明部同士（又は暗部同士）をつなげてできる縞であり、同じ場所に同位相で到達した光が互いの振幅を増幅させてできる「干渉縞」とは異なる。
【００２５】
指標１５の開口パターンが式（１）で表されることから、このモアレ縞は、等ピッチの直線状（ストライプ状）となる。シア方向及びシア量は、このモアレ縞のピッチｐ及び縞の方向から求められる。
先ず、シア方向は、モアレ縞に直交する方向とみなせる。また、シア量ｓは、ピッチｐに対し式（２）で表される。
【００２６】
ｓ＝ｋ／（２ｐ）　　・・・（２）
本実施形態では、指標１５を挿入した状態におけるＣＣＤカメラ１２の出力から、それら像１５−１、１５−２が重なってできる像の画像データを取得する。
さらに、取得した画像データを画像処理することにより図３に示すモアレ縞のみを抽出し、その縞の方向からシア方向を求め、また、その縞のピッチｐを参照して式（２）からシア方向及びシア量ｓを求める。
【００２７】
なお、モアレ縞の空間周波数は、指標１５の像１５−１、１５−２の個々の縞の空間周波数よりも十分に小さいので、前記画像処理において前記画像データから高周波数成分のみを除去する処理を行えば、前記したモアレ縞の抽出を、極めて簡単に行うことができる。
また、モアレ縞のピッチｐの測定は、簡単には、モアレ縞の隣接する２つの明部の縞中心同士の間隔、又はモアレ縞の隣接する２つの暗部の縞中心同士の間隔を測定すればよいが、互いに離れた２つの明部の縞中心同士の間隔や、互いに離れた２つの暗部の縞中心同士の間隔などを測定した方が、より高い精度でピッチｐを求めることができる。
【００２８】
以上、本実施形態のシアリング干渉計の校正方法によれば、シアリング干渉計のシア方向及びシア量を高精度に実測することができる。特に、その際の指標として指標１５（図２（ａ）、式（１）参照）を使用するので、式（２）などにより簡単かつ確実にシア方向及びシア量が求まる。
なお、このシアリング干渉計の校正時は、測定時と同様にシアリング干渉計内に投影光学系ＰＬが配置されているので、光束Ｌ１の波面、光束Ｌ２の波面には、それぞれ投影光学系ＰＬの収差成分が重畳されている（因みに、通常の測定は、投影光学系ＰＬの透過波面を測定し、その透過波面に重畳されている収差成分を知ることを目的としている。）。
【００２９】
このため、指標１５の像１５−１、１５−２が重なってできる像には、それぞれ図示しなかったが、その収差成分に応じた干渉縞がうねりとなって重畳されている。このうねりの空間周波数は、モアレ縞の空間周波数と比較すると十分に低い。
よって、上記画像処理の際には、低い空間周波成分を除去することでこのうねりを除去して、モアレ縞をより高精度に抽出することが好ましい。
【００３０】
なお、本実施形態では、ゾーンプレートと同じ開口パターンの指標１５が使用されるが、この指標１５は回折光学素子として使用される訳ではないので、その開口パターンの形成密度（式（１）中のｋの値により決まる）については、上記したシア量及びシア方向が十分な精度で求められる程度（つまり、モアレ縞が十分な精度で検出できる程度）に高ければよい。
【００３１】
また、本実施形態において、投影光学系ＰＬの瞳位置に指標１５を直接配置することが困難な場合、別の位置（例えば、投影光学系ＰＬに入射する前の測定光束Ｌ）に指標を配置し、その指標を瞳位置に投影すればよい。このときの指標の開口パターンは、投影光学系ＰＬの瞳位置に投影されるパターンが所望のパターン（図２（ａ））となるよう、設定される。言うまでもないが、指標の配置位置が瞳位置と共役であれば、その指標の開口パターンは図２（ａ）と同じでよい。
【００３２】
［第２実施形態］
図４、図５に基づいて本発明の第２実施形態について説明する。
本実施形態は、第１実施形態と同様、本発明のシアリング干渉計の校正方法を適用して、シアリング干渉計のシア方向及びシア量を高精度に実測するものである。
【００３３】
なお、ここでは、第１実施形態との相違点についてのみ説明し、同じ部分については説明を省略する。
図４は、本実施形態のシアリング干渉計の校正方法を説明する図である。
第１実施形態との相違点は、指標１５に代えて、図４（ａ）に示すような指標２５が使用される点にある。
【００３４】
本実施形態の指標２５の開口パターンは、同心から放射状に延びる複数の帯からなる放射状パターンである。このパターンにおいて隣接する帯同士の成す角度は均一である。
このとき、光束Ｌ１がＣＣＤカメラ１２の撮像面上に形成するこの指標２５の像２５−１と、及び光束Ｌ２がＣＣＤカメラ１２の撮像面上に形成するこの指標２５の像２５−２とが成すモアレ縞は、図４（ｂ）のようになる。図５は、図４（ｂ）のモアレ縞のみを示す図である。
【００３５】
図５に示したように、モアレ縞は、同心、かつ互いに大きさの異なる複数の８の字状パターンからなる。
このとき、シア方向は、８の字状パターンの２つの輪部を互いに分断する第１の対称軸Ｌ０に水平な方向とみなせる。
また、シア量ｓは、８の字状パターンに対し、式（３）で表される。
【００３６】
ｓ＝Ｎθ・ｈＮ　　・・・（３）
但し、Ｎは８の字状パターンの番号である。図５中に示したように、その輪部の大きいものから順に、その番号Ｎを０，１，２，・・・とする。また、ｈＮは、８の字状パターンの一方の輪部の第１の対称軸Ｌ０を基準とした高さ（但し、８の字状パターンの縞中心までを計った高さ）である。また、θは、指標２５の互いに隣接する帯同士の成す角度θである（図４（ａ）参照）。
【００３７】
よって、本実施形態では、ＣＣＤカメラ１２から取得した指標２５の像２５−１、２５−２の画像データに第１実施形態と同様の画像処理を施してモアレ縞を抽出し、その第１の対称軸Ｌ０からシア方向を求め、また、所定番目の８の字状パターンの高さｈＮを参照して式（３）からシア量ｓを求める。
【００３８】
なお、高さｈＮの測定は、簡単には、モアレ縞の第１の対称軸を基準とした特定の８の字状パターンの一方の輪部の高さｈＮを測定すればよいが、好ましくは、その８の字状パターンの全体の高さ２ｈＮを測定した方が、高い精度で高さｈＮを求めることができる。
［上記各実施形態の補足］
なお、以上の説明では、シア方向が横方向であるようなシアリング干渉計を説明したが、縦方向であるものや径方向であるものにも適用できる。但し、上記説明した指標の開口パターン（図２（ａ）、図４（ａ）参照）は、シア方向が横方向であるときに特に適したもの（シア方向やシア量が簡単に求まるもの）なので、縦方向や径方向である場合、開口パターンはそれぞれのシア方向に適したものが選択されることが好ましい。なお、その場合も、縞状であることが好ましい。
【００３９】
［第３実施形態］
図６、図７、図８、図９に基づいて本発明の第３実施形態について説明する。
本実施形態は、本発明のシアリング干渉計の校正方法を適用して、本発明のシアリング干渉計のシア量を高精度に実測するものである。
なお、ここでは、第１実施形態との相違点についてのみ説明し、同じ部分については説明を省略する。
【００４０】
先ず、簡単のため、特定の被測定方向のシア量を測定する場合について説明する。
図６は、本実施形態のシアリング干渉計の校正方法を説明する図である。図６に示すシアリング干渉計は、図１に示したシアリング干渉計と同じである。
本実施形態の校正方法では、第１実施形態の校正方法とは異なり、指標１５に代えて指標３５使用する（以下、挿入位置は、第１実施形態の挿入位置と同様、投影光学系ＰＬの瞳位置とする。）。
【００４１】
この指標３５も、第１実施形態の指標１５と同様、測定光束Ｌの一部の光線を遮光する空間フィルタである。
但し、指標３５の開口パターンは、第１実施形態の指標１５の開口パターンのように縞状である必要はなく、少なくともエッジ（遮光部と開口との境界）を有していればよい。
【００４２】
このような指標３５としては、スリットを有したスリット板、円径の遮光板、長方形の遮光板などが使用可能である。なお、遮光板を使用する場合は、その周縁をエッジとして使用する。以下、図６中に示すように長方形の遮光板を指標３５として使用する（符号３５ａは、エッジである。）。
先ず、指標３５の姿勢は、特定の被測定方向（ここでは、図６中に示すように光軸方向Ｚに垂直なＹ方向）にエッジ３５ａが交差するよう保たれる。
【００４３】
そして、その指標３５を被測定方向（ここでは、Ｙ方向）に移動させて投影光学系ＰＬの瞳における測定光束Ｌに徐々に挿入する。これにより、瞳は、指標３５のエッジ３５ａによって被測定方向（ここでは、Ｙ方向）に走査される。
このとき、ＣＣＤカメラ１２の撮像面上は、図６右下に示すように、光束Ｌ１によるエッジ３５ａの像３５−１と、光束Ｌ２によるエッジ３５ａの像３５−２とで走査される。
【００４４】
図７は、指標３５の位置ＹをＹ０〜Ｙｎまで変化させたときの像３５−１，３５−２の変化の様子を比較する図である。
上段は、指標３５が各位置にあるときの測定光束Ｌ内のエッジ３５ａの様子、中段はそのときに光束Ｌ１が成す像３５−１の様子、下段はそのときに光束Ｌ２が成す像３５−２の様子である。なお、中段、下段に点線で示すのは、それぞれ光束Ｌ２、Ｌ１に対応する領域である。
【００４５】
指標３５の位置Ｙが同じであったとしても、ＣＣＤカメラ１２の撮像面上における像３５−１と像３５−２とには、被測定方向（ここではＹ方向）のシア量ｓＹに応じてずれが生じている。
図７中に符号Ｐで示すのは、ＣＣＤカメラ１２の撮像面上の或る画素である。
この画素Ｐに着目すると、この画素Ｐが一方の像３５−１に走査されるとき（図７中「＊」で示す状態）の指標３５の位置ＹはＹ１であり、同じ画素Ｐが他方の像３５−２に走査されるとき（図７中「＊＊」で示す状態）の指標３５の位置ＹはＹ２である。
【００４６】
この位置Ｙ１と位置Ｙ２との差｜Ｙ１−Ｙ２｜が、被測定方向（ここではＹ方向）のシア量ｓＹ（投影光学系ＰＬの瞳上での距離で表したもの）である。
これを高精度に検出するべく、本実施形態では、光束Ｌ２、Ｌ１を一方ずつ遮光し、それぞれの状態で指標３５を移動させる。そして、各移動中におけるＣＣＤカメラ１２の画素Ｐの出力Ｉをサンプリングする。これによって、指標３５の位置Ｙ−画素Ｐの出力Ｉの対応関係が得られる。
【００４７】
図８（ａ）に示すのは、光束Ｌ２を遮光して光束Ｌ１のみを通過させたときにサンプリングされた画素Ｐの出力Ｉの変化波形、図８（ｂ）に示すのは、光束Ｌ１を遮光して光束Ｌ２のみを通過させたときにサンプリングされた画素Ｐの出力Ｉの変化波形である。
２つの波形においてそれぞれ出力Ｉの急激に変換する箇所（段差部Ｄ１，Ｄ２）が、それぞれ画素Ｐがエッジ３５ａの像３５−１，３５−２で走査された状態（図７の「＊」「＊＊」）に対応する。
【００４８】
ここで、２つの波形を比較すると、全体的に出力Ｉの値が異なる。これは、光束Ｌ１と光束Ｌ２との間に輝度差が生じているからである。しかし、２つの波形を比較すると、段差部Ｄ１，Ｄ２の形状自体は、互いに同じとなる。
この事実を利用し、本実施形態では、光束Ｌ１についてサンプリングしたデータが示す波形（図８（ａ））と、光束Ｌ２についてサンプリングしたデータが示す波形（図８（ｂ））とを参照し、一方の波形の段差部Ｄ１と、他方の波形の段差部Ｄ２との間の指標３５の位置の差｜Ｙ１−Ｙ２｜を、シア量ｓＹとして求める。
【００４９】
ここで、サンプリングしたデータは離散的であるので、そのデータに最小自乗法を適用してそのデータの示している波形を正確に求め、段差部Ｄ１，Ｄ２の検出精度、ひいては｜Ｙ１−Ｙ２｜の検出精度を高めることが好ましい。
以上、本実施形態では、シア量ｓＹを取得するに当たり、指標３５を移動させると共にそのときの微小領域（画素Ｐ）の輝度変化（出力Ｉの変化）をサンプリングするので、その単位移動量当たりのサンプリング数さえ十分に多くすれば、ＣＣＤカメラ１２の二次元分解能に依らず、十分に高い精度でシア量ｓＹを取得できる。
【００５０】
なお、本実施形態におけるデータのサンプリング方法については、図８（ａ）（ｂ）それぞれの波形を個別に得られるのであれば、指標３５の移動を１回だけ行い、その途中で光束Ｌ１と光束Ｌ２とを切り替える方法や、光束Ｌ１とＬ２との双方を通過させた状態で指標３５の移動を１回だけ行う方法なども適用できる。
また、本実施形態では、指標３５の位置Ｙについては、その絶対的な位置を認識しなくとも、少なくとも図８に示す段差部Ｄ１，Ｄ２との間での指標３５の移動量さえ認識できればよい。
【００５１】
また、本実施形態では、指標３５の位置Ｙ（又は移動量）と時間ｔとの関係が既知であれば、位置Ｙ（又は移動量）の代わりに時間ｔによって前記データを構築し、管理してもよい。因みに、時間ｔで管理する方が簡便である。
また、本実施形態において、投影光学系ＰＬの瞳位置に指標３５を直接挿入することが困難な場合、瞳の共役位置に挿入し、その像を瞳位置に投影することにしてもよい。
【００５２】
（第３実施形態の応用例）
なお、上記の説明は、特定の被測定方向についてのシア量ｓＹしか求めていないが、本実施形態を応用してシアリング干渉計のシア方向とシア量とを同時に測定することもできる。
【００５３】
この方法では、互いに別の方向に延びる２つのエッジで同時に投影光学系ＰＬの瞳を走査する。例えば、図６に示した指標３５を用い、図９の上段に示すようにエッジ３５ａとそれに垂直な別のエッジ３５ｂとで走査する。
この場合、指標３５の移動方向は、これらエッジ３５ａとエッジ３５ｂとの双方に交差する方向とされる。
【００５４】
このとき、ＣＣＤカメラ１２の撮像面上は、光束Ｌ１によるエッジ３５ａ、３５ｂの像３５ａ−１、３５ｂ−１、及び光束Ｌ２によるエッジ３５ａ、３５ｂの像３５ａ−２、３５ｂ−２で走査される。
また、出力変化をサンプリングすべき画素Ｐは、単一の画素でなく、少なくとも像３５ａ−１，３５ａ−２の通過する経路に配置された第１の画素と、像３５ｂ−１，３５ｂ−２の通過する経路に配置された第２の画素となる。
【００５５】
このようにすれば、その移動方向を基準としたシア方向とシア量とを同時に求めることができる。
図９は、指標３５の位置ＹをＹ０〜Ｙｎまで変化させたときの像３５ａ−１，３５ｂ−１，３５ａ−２，３５ｂ−２の変化の様子を比較する図である。
上段は、指標３５が各位置にあるときの測定光束Ｌ内のエッジ３５ａ，３５ｂの様子、中段はそのときに光束Ｌ１が成す像３５ａ−１、３５ｂ−１の様子、下段はそのときに光束Ｌ２が成す像３５ａ−２、３５ｂ−２の様子である。なお、中段、下段に点線で示すのは、それぞれ光束Ｌ２、Ｌ１に対応する領域である。
【００５６】
また、図９に符号Ｐａ，Ｐｂで示すのは、前記第１の画素を含む画素列、前記第２の画素を含む画素列である。
因みに、画素列Ｐａは、移動方向（＝基準方向）に対しエッジ３５ａが成す角度と同角度で配置された画素列であり、画素列Ｐｂは、移動方向（＝基準方向）に対しエッジ３５ｂが成す角度と同角度で配置された画素列である。
【００５７】
例えば、指標３５を移動させたときに、画素列Ｐａの出力と画素列Ｐｂの出力とをそれぞれサンプリングし、各画素の出力波形を比較する。
そして、画素列Ｐａが像３５ａ−１で走査されたとき（図９の「＊」）、画素列Ｐａが像３５ａ−２で走査されたとき（図９の「＊＊」）、画素列Ｐｂが像３５ｂ−１で走査されたとき（図９の「＊」）、画素列Ｐｂが像３５ｂ−２で走査されたとき（図９の「＊＊’」）のそれぞれにおける指標３５の各位置（Ｙ１，Ｙ２ａ，Ｙ１，Ｙ２ｂ）の関係などから、シア方向とシア量とを高精度に算出することができる。
【００５８】
［第４実施形態］
図１０、図１１に基づいて本発明の第４実施形態について説明する。
本実施形態は、本発明のシアリング干渉計の校正方法を適用して、本発明のシアリング干渉計（図１参照）のシア方向及びシア量（ここではそれらを示す情報として、２方向のシア量）を高精度に実測するものである。
【００５９】
なお、ここでは、第１実施形態との相違点についてのみ説明し、同じ部分については説明を省略する。
本実施形態のシアリング干渉計の校正方法では、第１実施形態のシアリング干渉計の校正方法とは異なり、指標１５に代えて図１０に示すような指標４５使用する（以下、挿入位置は、第１実施形態の挿入位置と同様、投影光学系ＰＬの瞳位置とする。）。
【００６０】
この指標４５も、第１実施形態の指標１５と同様、測定光束Ｌの一部の光線を遮光する空間フィルタである。
但し、指標４５は、開閉式のスリット板であり、そのスリット幅が変更可能に構成されている。
なお、図１０に示す指標４５は、２方向のシア量（ｓＸ，ｓＹ）を測定するために、互いに交差する２方向（以下、互いに直交するＸ方向及びＹ方向とする。）にそれぞれ開閉可能である。このような指標４５は、Ｙ方向に開閉可能な開閉式スリット板４５Ｙと、Ｘ方向に開閉可能な開閉式スリット板４５Ｘとを組み合わせたものなどである。なお、開閉式スリット板４５Ｙ，４５Ｘは、それぞれ不図示の駆動機構により駆動される。
【００６１】
以下、Ｙ方向のシア量ｓＹを測定する場合について説明する。Ｘ方向のシア量ｓＸを測定する方法は、開閉式スリット板４５Ｙに代えて開閉式スリット板４５Ｘが駆動される点において以下の説明と異なる。
先ず、開閉式スリット板４５Ｙを駆動してスリットのＹ方向の幅を変化させつつ、ＣＣＤカメラ１２の出力をサンプリングする。本実施形態では、このときに光束Ｌ１と光束Ｌ２との何れも遮光せずに同時に通過させる。よって、ＣＣＤカメラ１２の撮像面上には、図１１の下段に示すように光束Ｌ１によるスリットの像４５−１、光束Ｌ２によるスリットの像４５−２が同時に形成される。
【００６２】
図１１は、スリットのＹ方向の幅ｄをｄｍａｘ〜０まで変化させたときの像４５−１、４５−２の変化の様子を示す図である。
上段は、指標４５の開閉式スリット板４５ＹのＹ方向の幅ｄが各値にあるときの測定光束Ｌ内のスリットの様子、下段はそのときの像４５−１，４５−２の様子である。
【００６３】
図１１に明らかなように、スリットの幅ｄが狭まるに従って、像４５−１の幅，像４５−２の幅は共に狭まる。そして、最初は互いに重複していた像４５−１，４５−２は、スリットの幅ｄがシア量ｓＹに丁度等しくなったときに重複しなくなり、像４５−１の縁と像４５−２の縁とが接する。
よって、本実施形態では、サンプリングしたＣＣＤカメラ１２の出力に基づいて、像４５−１と像４５−２とが丁度接するようなスリットの幅ｄを求め、それをシアリング量ｓＹとみなせばよい（以下、Ｙ方向のシア量ｓＹの測定の説明。Ｘ方向のシア量ｓＸも同様に測定される。）。
【００６４】
なお、本実施形態を応用すれば、投影光学系ＰＬの瞳の幅（開口の径）を測定することもできる。
すなわち、スリットの幅ｄを全開の状態（測定光束Ｌを何ら遮光しない状態）から徐々に狭めると共に、そのときのＣＣＤカメラ１２の出力をサンプリングする。サンプリングされたＣＣＤカメラ１２の出力に基づいて、スリットの像４５−１，４５−２の縁が最初に現れるときのスリットの幅Ｄを求める。この値Ｄを、投影光学系ＰＬの開口の径とみなす。
【００６５】
なお、本実施形態の校正方法を実現するに当たり、投影光学系ＰＬに対し予め開閉式スリット板４５Ｙ，４５Ｘを備えたり、それらスリット板が着脱可能なように投影光学系ＰＬを構成してもよい。
［第５実施形態］
図１２、図１３、図１４に基づいて本発明の第５実施形態について説明する。
【００６６】
本実施形態では、上記各実施形態の何れかの校正方法により求めたシア方向及び／又はシア量を利用して、シアリング干渉計を調整する。
図１２は、本実施形態のシアリング干渉計の調整方法を説明する図である。
図１２に示すシアリング干渉計も、図１又は図６に示すシアリング干渉計と同じである。
【００６７】
第１実施形態のところで述べたが、回折格子１１から射出する余分な光をカットするために、光束Ｌ１、Ｌ２の集光点の近傍（つまり、ウエハ面Ｗの近傍）に配置され、かつそれら光束Ｌ１、Ｌ２の集光点にのみ開口Ｈ１，Ｈ２を有したマスク５１が使用される。
但し、その集光点の間隔は、シアリング干渉計のシア量により異なるので、マスク５１の開口Ｈ１，Ｈ２の間隔も調整可能であることが望ましい。
【００６８】
そこで、本実施形態のマスク５１は、２つの開口Ｈ１，Ｈ２の間隔が可変となるよう構成される。
図１３は、本実施形態のマスク５１の構成の一例を示す図である。
【００６９】
このマスク５１は、例えば図１３（ａ）に示すような２枚のスリット板５１ａ、５１ｂを重ねたものである。
一方のスリット板５１ａには、少なくとも互いに非平行な一対のスリット５１ａ−１，５１ａ−２１が形成されている。他方のスリット板５１ｂには、少なくとも１本のスリット５１ｂ−１が形成されている。
【００７０】
これらスリット板５１ａとスリット板５１ｂとは、図１３（ｂ）に示すようにスリット５１ｂ−１が２本のスリット５１ａ−１，５１ａ−２の双方に交差するよう重ねられる。
このようなマスク５１の作用は、図１３（ｃ）に示すように、スリット５１ｂ−１とスリット５１ａ−１，５１ａ−２とが交差する２箇所にのみ開口Ｈ１，Ｈ２を有し、かつそれ以外の箇所は遮光部となったマスクと等価である。
【００７１】
そして、スリット板５１ａとスリット板５１ｂとの相対位置を、例えばスリット５１ｂ−１に垂直な方向に変化させれば、それら開口Ｈ１，Ｈ２の間隔は変化する。
よって、このマスク５１を使用すれば、上記各実施形態などで測定されたシア量に応じて、開口Ｈ１，Ｈ２の配置関係を調整することができる。
【００７２】
この際、開口Ｈ１、開口Ｈ２を、光束Ｌ１の集光点、光束Ｌ２の集光点にそれぞれ一致させれば、マスク５１の効果が最大に得られる。よって、シアリング干渉計による測定をさらに高精度化することが可能となる。
なお、マスク５１を構成する２つのスリット板については、図１３に示したものに限らず、例えば、図１４（ａ）に示すような２つのスリット板も適用できる。
【００７３】
図１４（ａ）に示した一方のスリット板６１ａには、互いに平行な２本のスリット６１ａ−１，６１ａ−２が形成されており、他方のスリット板６１ｂにも、互いに平行な２本のスリット６１ｂ−１，６１ｂ−２が形成されている。
【００７４】
図１４（ｂ）に示すように、これらのスリット板６１ａ、６１ｂを重ねてその面内で一方を回転させれば、開口Ｈ１、Ｈ２の間隔を変化させることができる。なお、図１３（ｃ）に示すように、これらスリット６１ｂ−１、６１ｂ−２，６１ａ−１，６１ａ−２の交差箇所は４箇所あるので、必要な２つの開口Ｈ１，Ｈ２以外の開口については遮光することが好ましい（なお、それら開口が必要な２つの開口Ｈ１，Ｈ２と十分に離れていれば、遮光しなくてもよいことは言うまでもない。）。
【００７５】
［第６実施形態］
図１５に基づいて本発明の第６実施形態について説明する。
図１５は、本実施形態の投影露光装置の概略構成図である。
この投影露光装置に搭載された投影光学系ＰＬの全部又は一部の光学系は、その製造時、例えば、図１に示したシアリング干渉計によって測定又は検査されている。
【００７６】
また、その測定又は検査に先行して、そのシアリング干渉計のシア方向及び／又はシア量は、上記各実施形態の何れかの校正方法により検出されている。
さらに、その測定又は検査時には、シアリング干渉計が検出する干渉縞だけでなく、前記検出したシア方向及び／又はシア量に基づいて、光学系の収差を示す波面が復元される。よって、その測定又は検査は、高精度に行われる。
【００７７】
そして、投影光学系ＰＬの少なくとも何れかの面、及び／又は投影露光装置の何れかの箇所は、その測定結果に応じて調整される。
前記調整の方法がたとえ従来と同じであったとしても、測定又は検査が高精度な分だけ、投影光学系及び／又は投影露光装置は高性能になる。
なお、投影露光装置は、少なくともウェハステージ１０８と、光を供給するための光源部１０１と、投影光学系ＰＬとを含む。ここで、ウェハステージ１０８は、感光剤を塗布したウエハｗを表面１０８ａ上に置くことができる。また、ステージ制御系１０７は、ウェハステージ１０８の位置を制御する。また投影光学系ＰＬの物体面Ｐ１、及び像面Ｐ２に、それぞれレチクルｒ、ウエハｗが配置される。さらに投影光学系ＰＬは、スキャンタイプの投影露光装置に応用されるアライメント光学系を有する。さらに照明光学系１０２は、レチクルｒとウエハｗとの間の相対位置を調節するためのアライメント光学系１０３を含む。レチクルｒは、該レチクルｒのパターンのイメージをウエハｗ上に投影するためのものであり、ウェハステージ１０８の表面１０８ａに対して平行移動が可能であるレチクルステージ１０５上に配置される。そしてレチクル交換系１０４は、レチクルステージ１０５上にセットされたレチクルｒを交換し運搬する。またレチクル交換系１０４は、ウェハステージ１０８の表面１０８ａに対し、レチクルステージ１０５を平行移動させるためのステージドライバー（不図示）を含む。また、主制御部１０９は位置合わせから露光までの一連の処理に関する制御を行う。
【００７８】
［上記各実施形態の補足］
なお、上記各実施形態では、被検物（投影光学系ＰＬ）の透過波面を測定するシアリング干渉計について説明したが、被検面の反射波面を測定するシアリング干渉計にも本発明は適用可能である。その場合、指標の配置位置は、その被検面の配置位置であることが好ましい。また、指標は、開口及び反射部として遮光部及び非反射部を有した空間フィルタとなる。
【００７９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、シアリング干渉計の波面の分割方向（シア方向）及び／又は分割量（シア量）を高精度に実測することのできるシアリング干渉計の校正方法が実現する。
また、本発明によれば、シアリング干渉計を用いて高性能な投影光学系を製造することのできる投影光学系の製造方法、高性能な投影光学系、及び、高性能な投影露光装置が実現する。
【図面の簡単な説明】
【図１】シアリング干渉計を説明する図である。
【図２】第１実施形態のシアリング干渉計の校正方法を説明する図である。
【図３】第１実施形態のシアリング干渉計の校正方法において生起するモアレ縞を説明する図である。
【図４】第２実施形態のシアリング干渉計の校正方法を説明する図である。
【図５】第２実施形態のシアリング干渉計の校正方法において生起するモアレ縞を説明する図である。
【図６】第３実施形態のシアリング干渉計の校正方法を説明する図である。
【図７】第３実施形態において、指標３５の位置ＹをＹ０〜Ｙｎまで変化させたときの像３５−１，３５−２の変化の様子を比較する図である。
【図８】第３実施形態における画素Ｐの出力Ｉの変化波形を示す図である。
【図９】第３実施形態の応用例において、指標３５の位置ＹをＹ０〜Ｙｎまで変化させたときの像３５ａ−１，３５ｂ−１，３５ａ−２，３５ｂ−２の変化の様子を比較する図である。
【図１０】第４実施形態の指標４５を説明する図である。
【図１１】第４実施形態において、スリットのＹ方向の幅ｄをｄｍａｘ〜０まで変化させたときの像４５−１、４５−２の変化の様子を示す図である。
【図１２】第５実施形態のシアリング干渉計の調整方法を説明する図である。
【図１３】第５実施形態のマスク５１の構成の一例を示す図である。
【図１４】第５実施形態のマスク５１の構成の別の例を示す図である。
【図１５】第６実施形態の投影露光装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１１　回折格子
１２　ＣＣＤカメラ
１３　ピンホール基板
１４　集光光学系
１５，２５，３５，４５　指標
５１　マスク
５１ａ，５１ｂ，６１ａ，６１ｂ　スリット板
ＰＬ　投影光学系
Ｌ　測定光束
Ｌ１，Ｌ２　光束
Ｒ　レチクル面
Ｗ　ウエハ面
ＰＬ　投影光学系
１０１　光源部
１０２　照明光学系
１０３　アライメント光学系
１０４　レチクル交換系
１０５　レチクルステージ
１０７　ステージ制御系
１０８　ウェハステージ
１０９　主制御部
ｗ　ウエハ
ｒ　レチクル
【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】
2004037429.tif 000014
【図１３】
2004037429.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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