(57)【要約】【課題】波長１５７ｎｍにおいて、Ｆ２レーザーを用いながらもコントラストの良好な干渉縞による波面収差の検出を可能とし、かかる波面収差の測定精度に優れた測定装置を提供する。【解決手段】光源からの射出光を被測定体の物体面上又は像面上に集光させる集光光学系と、前記被測定体の像面上又は物体面上に曲率中心が配置された反射光学系と、干渉縞を観察するための検出光学系とを有し、前記被測定体の波面収差を測定する測定装置であって、前記光源は、Ｆ２レーザーであることを特徴とする測定装置を提供する。【選択図】          図１
2004245744.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの射出光を被測定体の物体面上又は像面上に集光させる集光光学系と、前記被測定体の像面上又は物体面上に曲率中心が配置された反射光学系と、干渉縞を観察するための検出光学系とを有し、前記被測定体の波面収差を測定する測定装置であって、
前記光源は、Ｆ２レーザーであることを特徴とする測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般には、測定装置に係り、特に、Ｆ２レーザーに用いる光学系の波面収差を測定する測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フォトリソグラフィー（焼き付け）技術を用いて半導体メモリや論理回路などの微細な半導体素子を製造する際に、レチクル又はマスク（本出願ではこれらの用語を交換可能に使用する。）に描画された回路パターンを投影光学系によってウェハ等に投影して回路パターンを転写する投影露光装置が従来から使用されている。
【０００３】
投影露光装置で転写できる最小の寸法（解像度）は、露光に用いる光の波長に比例し、投影光学系の開口数（ＮＡ）に反比例する。従って、波長を短くすればするほど、解像度はよくなる。このため、近年の半導体素子の微細化への要求に伴い露光光源は、超高圧水銀ランプ（ｉ線（波長約３６５ｎｍ））、ＫｒＦエキシマレーザー（波長約２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザー（波長約１９３ｎｍ）と短波長化が進められ、今後は、Ｆ２レーザー（波長約１５７ｎｍ）の使用が有望視されている。
【０００４】
また、投影光学系を構成する投影レンズに変形が生じると、変形前後で光路が屈折し、一点に結像するべき光線が一点に収束せずに収差を生じる。収差は位置ずれを招いてウェハ上の回路パターンの短絡を招く。一方、短絡を防止するためにパターン寸法を広くすれば微細化の要求に反する。従って、投影レンズの波面収差を理想レンズに近い状態に組み立て調整する必要があり、そのためには、投影レンズの波面収差の測定が不可欠となる。
【０００５】
波長３６５ｎｍにおいては、ｉ線の露光波長３６５ｎｍに対して、可干渉距離の長いＡｒイオンレーザーの発振波長３６３．８ｎｍを利用してフィゾー型に代表される安定した干渉計を構成することで、投影レンズの波面収差の測定が可能である。両波長の差分については、例えば、設計上の色収差を用いて測定値に補正をかけることにより、露光波長での波面収差を得ることができる。
【０００６】
また、波長２４８ｎｍにおいては、ＫｒＦエキシマレーザーの露光波長２４８．２４８ｎｍに対して、可干渉距離の長いＡｒイオンレーザーの２倍高調波２４８．２４８ｎｍを利用してフィゾー型に代表される安定した干渉計を構成することで、投影レンズの波面収差の測定が可能である。かかる場合は、両波長は完全に一致するため、色収差を用いて測定値に補正をかける必要はない。
【０００７】
更に、波長１９３ｎｍにおいては、可干渉のよい安定した光源を得ることは難しいが、高周波によるパルス光の発振は可能であり、かかる発振波長を利用して干渉計を構成することで、投影レンズの波面収差の測定が可能である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、波長１５７ｎｍにおいては、可干渉性のよい安定した光源を得ることが非常に困難である。そこで、実際のＦ２レーザーを用いることも考えられる。しかし、投影レンズのように被検レンズが色収差を有する場合、Ｆ２レーザーのスペクトル幅が１ｐｍ程度と広いために干渉縞が少しづつずれて重なり、波面収差の測定精度が低下することになる。
【０００９】
従って、現段階では、波長１５７ｎｍにおいては、波面収差を測定するための干渉計を構成することができないため、露光によって実際にパターンを焼き、その焼き特性から投影レンズを組み立て調整する以外に方法がない。かかる方法では、露光のための時間がかかると共に、調整精度不足を生じるという問題がある。
【００１０】
そこで、本発明は、波長１５７ｎｍにおいて、Ｆ２レーザーを用いながらもコントラストの良好な干渉縞による波面収差の検出を可能とし、かかる波面収差の測定精度に優れた測定装置を提供することを例示的目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
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、光源からの射出光を被測定体の物体面上又は像面上に集光させる集光光学系と、前記被測定体の像面上又は物体面上に曲率中心が配置された反射光学系と、干渉縞を観察するための検出光学系とを有し、前記被測定体の波面収差を測定する測定装置であって、前記光源は、Ｆ２レーザーであることを特徴とする。
【００１２】
本発明の別の側面としての測定方法は、被測定体の波面収差を測定する測定方法であって、前記被測定体に照射するＦ２レーザーのスペクトル幅を減少させるように、当該Ｆ２レーザーのガス圧を変化させるステップと、スペクトル幅を減少させた前記Ｆ２レーザーを前記被測定体に照射するステップとを有することを特徴とする。前記Ｆ２レーザーのガス圧は、１００ｋＰａ以上、５００ｋＰａ以下であることを特徴とする。前記Ｆ２レーザーのスペクトル幅は、０．２ｐｍ以上、１．０ｐｍ以下であることを特徴とする。
【００１３】
本発明の更に別の側面としての測定方法は、被測定体の波面収差を測定する測定方法であって、前記被検出体に照射されるＦ２レーザーのガス圧を変更するステップと、前記ガス圧に基づいて、前記Ｆ２レーザーの中心波長を算出するステップと、前記算出ステップで算出された前記Ｆ２レーザーの中心波長と前記被測定体の波面収差敏感度に基づいて、測定される前記被測定体の波面収差を補正するステップとを有することを特徴とする。前記補正ステップは、前記算出ステップで算出された前記中心波長と基準波長との波長差を求めるステップと、前記波長差と前記被測定体の前記波面収差敏感度から補正値を求めるステップと、前記測定される前記被測定体の波面収差から前記補正値を減算するステップとを有することを特徴とする。
【００１４】
本発明の更に別の側面としての測定装置は、被測定体の波面収差を測定する測定装置であって、所定のスペクトル幅を有する光を射出する光源と、前記被測定体の波面収差を干渉縞として検出する検出光学系と、前記光源から射出される光の前記スペクトル幅を調整する調整手段とを有することを特徴とする。前記光は、Ｆ２レーザーであることを特徴とする。前記調整手段は、前記検出光学系が前記干渉縞を検出できるように、前記スペクトル幅を調整することを特徴とする。前記調整手段は、前記光のガス圧を変化させることで前記スペクトル幅を調整することを特徴とする。
【００１５】
本発明の更に別の側面としての調整方法は、所定のスペクトル幅を有する光を射出する光源を有する露光装置を調整する調整方法であって、前記スペクトル幅を調整して波面収差を求めるステップと、前記スペクトル幅を調整する前の状態を示すように波面収差を補正するステップとを有することを特徴とする。
【００１６】
本発明の更に別の側面としての露光方法は、露光時に所定のスペクトル幅を有する光を用いてマスクに形成されたパターンを照明し、当該パターンを光学系を介して被処理体に露光する露光方法であって、前記光の前記所定のスペクトル幅を前記露光時よりも狭帯域化するステップと、前記狭帯域化したスペクトル幅の光を用いて前記光学系の波面収差を測定するステップと、前記狭帯域化したスペクトル幅の光の中心波長と前記光学系の波面収差敏感度から前記測定された波面収差に補正をかけるステップと、前記補正がかけられた波面収差が低減するように、前記光学系を調整するステップと、前記狭帯域化したスペクトル幅の光を前記所定のスペクトル幅に戻すステップとを有することを特徴とする。
【００１７】
本発明の更に別の側面としての露光装置は、光学素子から構成される投影光学系を介してマスクに形成されたパターンを被処理体に露光する露光装置であって、上述の測定装置と、前記測定装置が測定した前記投影光学系の波面収差に基づいて、前記光学素子を駆動する駆動手段とを有することを特徴とする。
【００１８】
本発明の更に別の側面としてのデバイス製造方法は、上述の露光装置を用いて被処理体を露光するステップと、露光された前記被処理体に所定のプロセスを行うステップとを有することを特徴とする。
【００１９】
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。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の一側面としての測定装置１００及び露光装置２００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。ここで、図１は、本発明の一側面としての測定装置１００の例示的一形態を示す概略構成図である。
【００２１】
測定装置１００は、露光装置２００で使われるＦ２レーザーを光源１１０として、トワイマングリーン型の干渉計を構成し、露光装置の投影光学系などの被測定体Ｔの波面収差を画面内の任意の測定点に関して自動測定可能な波面収差測定装置である。以下、本実施形態では、被測定体Ｔを投影光学系として説明する。測定装置１００は、図１に示すように、光源１１０と、干渉計ユニット１２０と、引き回し光学系１３０と、ＴＷＧ−ＸＹＺステージ１４０と、トワイマングリーンユニット１５０と、ＲＳ−ＸＹＺステージ１６０と、制御部１７０と、調整手段１８０とを有する。
【００２２】
測定装置１００は、被検光と参照光を重ね合わせによって干渉縞を形成し、被測定体Ｔの波面収差を計測する。まず、被検光について説明する。光源１１０からのＦ２レーザー光は、干渉計ユニット１２０へ導光される。干渉計ユニット１２０の内部においては、集光レンズ１２１により空間フィルター１２２上へ、光束が集められる。ここで、空間フィルター１２２の径は、コリメータレンズ１２４の開口数（ＮＡ）によって決まるエアリーディスク径の１／２程度に設定されている。これにより、空間フィルター１２２からの射出光は理想球面波となり、ハーフミラー１２３を透過後、コリメータレンズ１２４により平行光に変換されて、干渉計ユニット１２０から射出する。その後、引き回し光学系１３０により、被測定体Ｔの物体面（レチクル面）の上部へと導かれ、ＴＷＧ−ＸＹＺステージ１４０（ＴＷＧ−ＸＹＺステージ１４０は、Ｘステージ１４２、Ｙステージ１４４、Ｚステージ１４６を含む）上へと入射する。
【００２３】
ＴＷＧ−ＸＹＺステージ１４０に入射した平行光は、ステージ基盤ＳＢに固定配置されたミラーＭ１によりＹ方向に反射され、Ｙステージ１４４上に配置されたＹ方向に移動可能なミラーＭ２によりＸ方向に反射され、更に、Ｘステージ１４２上に配置されたＸ方向に移動可能なミラーＭ３によりＺ方向に反射され、とワイマングリーンユニット１５０へと入射する。
【００２４】
トワイマングリーンユニット１５０の内部においては、ハーフミラー１５１を透過後、コリメータレンズ１５４により被測定体Ｔの物体面（レチクル面）上へと集光され、被測定体Ｔを透過後に、像面（ウェハ面）上に再結像される。トワイマングリーンユニット１５０は、結像光学系としての機能を有する。
【００２５】
その後、再結像された光は、ＲＳ−ＸＹＺステージ１６０（ＲＳ−ＸＹＺステージ１６０は、Ｘステージ１６２、Ｙステージ１６４、Ｚステージ１６６を含む）上に配置されたＲＳミラー１６８により反射され、被測定体Ｔ、コリメータレンズ１５４、ハーフミラー１５１、ミラーＭ３、ミラーＭ２、ミラーＭ１、引き回し光学系１３０をほぼ同一光路で逆行し、再び、干渉計ユニット１２０へと逆入射する。
【００２６】
干渉計ユニット１２０へ入射した後の光は、コリメータレンズ１２４、ハーフミラー１２３で反射され、空間フィルター１２５上に集光される。ここで、空間フィルター１２５は、迷光及び急傾斜波面を遮断するものである。空間フィルター１２５を通過した後の光は、結像レンズ１２６によりＣＣＤカメラ１２７上にほぼ平行光束として入射する。
【００２７】
一方、参照光は、トワイマングリーンユニット１５０において、ハーフミラー１５１で反射した光束を参照ミラー１５２で逆行させて、再び、ハーフミラー１５１で反射させて、ＣＣＤカメラ１２７へと導かれる。ここで、ハーフミラー１５１と参照ミラー１５２との距離は、ハーフミラー１５１からＲＳミラー１６８までの光路長と等しくなるように設計されている。通常、露光装置に搭載される投影レンズの場合、かかる光路長は３ｍ以上となり、トワイマングリーンユニット１５０はＺステージ１４６上に配置される必要があるため、２往復以上折り返す構成とし、小型化されている。ここで、いわゆるフリンジスキャン法、つまり、ＰＺＴ素子１５３を光軸方向に波長程度走査することにより、高精度な位相検出が可能となる。このようにして、参照光と被検光は、重ね合わせられ、干渉縞を形成し、ＣＣＤカメラ１２７によって検出可能となる。干渉計ユニット１２０は、検出光学系としての機能を有する。
【００２８】
ここで、ＴＷＧ−ＸＹＺステージ１４０（Ｘステージ１４２、Ｙステージ１４４、Ｚステージ１４６）及びＲＳステージ１６０（Ｘステージ１６２、Ｙステージ１６４、Ｚステージ１６６）は、制御部１７０の制御によって、ＴＷＧ−ＸＹＺステージ駆動部１４０ａ、ＲＳ−ＸＹＺステージ駆動部１６０ａを介して、被測定体Ｔの任意の像高位置へと移動可能である。従って、例えば、露光領域内の任意の像点における波面収差を連続的に測定することが可能となっている。
【００２９】
次に、光源１１０について、詳細に説明する。光源１１０は、干渉縞計測用の光源として使用され、本実施形態では、Ｆ２レーザーを使用する。Ｆ２レーザーのスペクトル半値幅は、約１ｐｍであり、このままでも面形状等を測定するための干渉計を構成することは可能であるが、露光装置用の投影レンズの波面収差を測定するための干渉計を構成することは以下の理由により困難である。
【００３０】
通常、露光装置用の投影レンズは、Ｆ２レーザーのスペクトル半値幅１ｐｍの条件でも、パターンの解像特性（コントラスト等）が劣化しないように、色収差が十分に小さくなるように設計される。しかしながら、かかる条件下においては、干渉縞のコントラストの劣化が大きすぎ、十分な精度を得ることは困難である。従って、光源１１０のスペクトルを狭帯域化し、干渉縞のコントラストの劣化を防止する必要がある。
【００３１】
しかし、例えば、狭帯域化ユニットにより、Ｆ２レーザーの狭帯域化を行った場合、従来のＫｒＦエキシマレーザー、ＡｒＦエキシマレーザーと異なり、Ｆ２レーザーの出力の大幅な低下が発生する。更に、かかる波長での透過特性のよい光学部材を得ることは難しいために狭帯域化ユニットの製作も困難である。即ち、波長１５７ｎｍのＦ２レーザーにおいて、狭帯域化ユニットによるスペクトル半値幅の低下は極めて難しい。
【００３２】
そこで、本発明においては、光源１１０から射出されるＦ２レーザーのスペクトル半値幅を調整する調整手段１８０を設けている。より詳細には、調整手段１８０は、制御部１７０に制御され、干渉計ユニット１２０が干渉縞を検出できるように、Ｆ２レーザーのスペクトル半値幅を調整する。調整手段１８０は、本実施形態では、Ｆ２レーザーのガス圧の変化によりスペクトル半値幅が変化することに着目し、Ｆ２レーザーのガス圧の変化させることでＦ２レーザーの狭帯域化を実現している。但し、調整手段１８０は、Ｆ２レーザーのスペクトル半値幅を変化させることが可能であれば、Ｆ２レーザーのガス圧を変化させることに限らない。
【００３３】
図２は、光源１１０のスペクトル半値幅と干渉縞のコントラストの関係を示すグラフである。同図は、横軸に光源１１０のスペクトル半値幅を、縦軸に干渉縞のコントラストを採用している。なお、計算は、被測定体Ｔの色収差量を０．２λ／ｐｍ（シングルパス）とし、スペクトル幅内における各波長で生じる干渉強度を積分することにより求めている。ここで、スペクトルの形状は、ガウシアン型とローレンツ型の両方を仮定した。以下、コントラストの低下の大きいローレンツ型を中心に説明する。
【００３４】
図２を参照するに、光源１１０のスペクトル半値幅１ｐｍの場合、コントラストは、ローレンツ型で３０％（ガウシアン型で６０％）まで低下する。一方、高精度な干渉縞の計測を行うためには、振動等の外乱上の条件にも左右されるが、色収差に起因するコントラストの低下は、４０％に抑える必要がある。その場合、図２から、光源１１０のスペクトル半値幅は、０．７ｐｍ以下とすればよいことがわかる。
【００３５】
さらに、図３（ａ）にＦ２レーザーのガス圧とスペクトル半値幅の関係を示すグラフを、図３（ｂ）にＦ２レーザーのガス圧と中心波長の関係を示すグラフを示す。図３（ａ）は、横軸にＦ２レーザーのガス圧を、縦軸にスペクトル半値幅を採用し、図３（ｂ）は、横軸にＦ２レーザーのガス圧を、縦軸に中心波長を採用している。なお、図３（ａ）及び（ｂ）のグラフは、ＡＰＰＬＩＥＤ  ＯＰＴＩＣＳ／２０  Ａｐｒｉｌ  ２００１／Ｖｏｌ．４０，Ｎｏ．１２を基に作成した。
【００３６】
図３（ａ）を参照するに、露光時の使用状態に対して、ガス圧を約２００ｋＰａ下げれば、スペクトル半値幅を１ｐｍから０．５ｐｍへ狭められることがわかる。しかしながら、図３（ｂ）に示すように、ガス圧の変化に伴い、中心波長も同時に変化し、本実施形態の条件の場合には、−０．３ｐｍの中心波長シフトが発生する。これは、投影レンズ用の波面収差に要求される測定精度を超えた量であり、無視することができないため、図４を参照して以下に説明される測定方法１０００を用いる必要がある。
【００３７】
図４は、本発明の測定方法１０００を説明するためのフローチャートである。測定方法１０００は、被測定体Ｔの波面収差を測定する測定方法であって、ガス圧を変化することで生じる中心波長シフトを考慮した一例である。測定方法１０００は、制御部１７０において次のような処理を行い、測定した波面収差に対して補正を施す。まず、光源１１０からガス圧を通信により受信する（ステップ１００２）。次に、ステップ１００２で受信したガス圧と図３（ｂ）に示したガス圧と中心波長の関係から、ガス圧を変化させた後の中心波長を計算する（ステップ１００４）。更に、ガス圧を変化させた後の中心波長と基準波長（露光時の中心波長）との波長差を計算する（ステップ１００６）。また、制御部１７０には、被測定体Ｔの設計上の波面収差の波面収差敏感度が記録されていて、ステップ１００６で得た波長差とかかる波面収差敏感度から補正値を計算する（ステップ１００８）。そして、測定された波面収差（即ち、測定値）から補正値を減算すれば（ステップ１０１０）、露光時における波面収差を得ることができる。
【００３８】
以上、高精度に干渉縞を計測するためには、干渉縞のコントラストが５０％以上必要であるという条件で説明を行ったが、外乱の大きさ、要求される測定精度に応じて必要な干渉縞のコントラストを決定し、図２及び図３から、上述した測定方法１０００を用いて、半値幅、ガス圧、中心波長シフトを順次求め、必要に応じて測定した波面収差に補正を行えばよい。
【００３９】
この結果、波長１５７ｎｍにおいて、露光用光源であるＦ２レーザーを使用しながらも、コントラストの良好な干渉縞が得られ、高精度な波面収差の測定が可能となる。
【００４０】
以下、図５を参照して、本発明の一側面である露光装置２００について説明する。図５は、本発明の一側面である露光装置２００の例示的一形態を示す概略構成図である。露光装置２００は、測定装置１００を露光装置に適用したものである。露光装置２００は、露光用の照明光としてＦ２レーザーを用いて、例えば、ステップ・アンド・スキャン方式やステップ・アンド・リピート方式でマスク２１０に形成された回路パターンをウェハ２１４に露光する投影露光装置である。かかる露光装置は、サブミクロンやクオーターミクロン以下のリソグラフィー工程に好適であり、以下、本実施形態ではステップ・アンド・スキャン方式の露光装置（「スキャナー」とも呼ばれる。）を例に説明する。ここで、「ステップ・アンド・スキャン方式」とは、マスクに対してウェハを連続的にスキャン（走査）してマスクパターンをウェハに露光すると共に、１ショットの露光終了後ウェハをステップ移動して、次の露光領域に移動する露光方法である。「ステップ・アンド・リピート方式」は、ウェハの一括露光ごとにウェハをステップ移動して次の露光領域に移動する露光方法である。
【００４１】
露光装置２００の基本的な構成は、先願である公開特許公報２０００年２７７４１２号と同様である。図５を参照するに、光源１１０から射出したＦ２レーザーは、ビーム整形光学系２０２により光軸に対して対称なビーム形状に変換され、光路切り替えミラー２０４に導光される。光路切り替えミラー２０４は、通常の露光時は光路外に配置される。
【００４２】
ビーム整形光学系２０２を射出した光束は、インコヒーレント化光学系２０６へ入射し、可干渉性を低下させた後に照明光学系２０８を透過し、マスク（又はマスク面）２１０を照明する。マスク２１０を通過してマスクパターンを反映する光は、投影光学系２１２によってウェハ２１４が配置されるウェハ面位置２１４ａに結像される。なお、図５においては、露光時を示していないため、ウェハ２１４はウェハ面位置２１４ａに位置していないが、露光時には、ウェハステージ２１６によってウェハ面位置２１４ａに移動される。
【００４３】
一方、露光時以外には、光路切り替えミラー２０４が光路中に配置される。ビーム整形光学系２０２からの光束は、光路切り替えミラー２０４により反射され、引き回し光学系２２０へと導かれ、マスク２１０の近傍に配置された干渉計ユニット１２０付近へと導光される。引き回し光学系２２０から射出した光束は、集光レンズ２２２により一点に集められる。ここで、集光レンズ２２２の焦点近傍にはピンホール２２４が配置されている。
【００４４】
ピンホール２２４を通過した光束は、コリメータレンズ２２６により平行光に変換される。ピンホール２２４の径は、コリメータレンズ２２６の開口数（ＮＡ）によって決まるエアリーディスク径と同程度に設定されている。この結果、ピンホール２２４から射出した光束は、ほぼ理想的な球面波となっている。コリメータレンズ２２６からの平行光は、ハーフミラー２２８により反射され、ＴＷＧ−ＸＹＺステージ１４０に搭載されたトワイマングリーンユニット１５０へと入射する。トワイマングリーンユニット１５０に入射した光束は、上述したように、被検光と参照光に分割され、干渉計ユニット１２０にて重ね合わせられ干渉縞を形成する。
【００４５】
なお、干渉計ユニット１２０は、トワイマングリーンユニット１５０を搭載しない場合は、上述した干渉縞を検出する機能（即ち、集光レンズ１２１、空間フィルター１２２、結像レンズ１２６、ＣＣＤカメラ１２７）を有すればよいが、トワイマングリーンユニット１５０を搭載しない場合は、公開特許公報２０００年２７７４１２号で示されているように、干渉計ユニット１２０内で参照光被検光とに分割し、重ね合わせる干渉方式を実現する構成となっていればよい。例えば、ラテラルシェアー方、ラジアルシェアー型の干渉計タイプなどがあげられる。
【００４６】
ここで、図６を参照して、露光装置２００を用いた露光方法２０００について説明する。図６は、本発明の露光方法２０００を説明するためのフローチャートである。露光方法２０００は、投影光学系２１２を調整して（即ち、投影光学系２１２の波面収差を露光に最適な波面収差の範囲内に調整して）、露光を行うための方法である。
【００４７】
通常は、光源１１０は露光時のガス圧に設定されているが、投影光学系２１２の波面収差の測定前に、制御部１７０が、ガス圧を変化させる指令を調整手段１７０に送信する（ステップ２００２）。かかる指令に従って、Ｆ２レーザーのスペクトル半値幅の狭帯域化（例えば、０．５ｐｍ以下）が行われる（ステップ２００４）。Ｆ２レーザーのスペクトル半値幅の狭帯域化が行われた後、投影光学系２１２の波面収差を測定する指令が送信され、例えば、トワイマングリーン型の場合は、参照ミラーを駆動させることにより、所謂、フリンジスキャン法により、波面収差の測定が行われる（ステップ２００６）。波面収差測定後に、制御部１７０は、変更したＦ２レーザーのガス圧を受信し（ステップ２００８）、ガス圧を変化させた後の中心波長を計算する（ステップ２０１０）。更に、ガス圧を変化させた後の中心波長と基準波長（露光時の中心波長）との波長差を計算し（ステップ２０１２）、かかる波長差と波面収差敏感度から補正値を計算する（ステップ２０１４）。そして、ステップ２００６で測定された波面収差（即ち、測定値）とステップ２０１４で得た補正値から露光時（露光波長）における波面収差を求める（ステップ２０１６）。その後、制御部１８０により、通常のガス圧（露光時のガス圧）に戻す指令が送信され（ステップ２０１８）、露光状態のＦ２レーザーのスペクトル半値幅及び中心波長に再設定される（ステップ２０２０）。なお、ステップ２０１６で求めた波面収差が許容範囲を超える場合（即ち、結像性能に悪影響を与える場合）は、制御部１７０は、かかる波面収差が低減するように、駆動手段２１２ａよって投影光学系２１２を構成する光学素子を駆動させて、投影光学系２１２を調整する（ステップ２０２２）。このようにして、投影光学系２１２の波面収差を露光に適した範囲に調整後、露光が行われる。
【００４８】
次に、図７及び図８を参照して、露光装置２００を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図７は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）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、半導体チップ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（マスク製作）では、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。ステップ３（ウェハ製造）では、シリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は前工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いてリソグラフィー技術によってウェ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ェ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。
【００４９】
図８は、ステップ４のウェ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、ウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウェ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、ウェハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）では、ウェハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置２００によってマスクの回路パターンをウェハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウェハを現像する。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ェハ上に多重に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２００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。
【００５０】
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。
【００５１】
本出願は、更に以下の事項を開示する。
【００５２】
〔実施態様１〕  光源からの射出光を被測定体の物体面上又は像面上に集光させる集光光学系と、前記被測定体の像面上又は物体面上に曲率中心が配置された反射光学系と、干渉縞を観察するための検出光学系とを有し、前記被測定体の波面収差を測定する測定装置であって、
前記光源は、Ｆ２レーザーであることを特徴とする測定装置。
【００５３】
〔実施態様２〕  被測定体の波面収差を測定する測定方法であって、
前記被測定体に照射するＦ２レーザーのスペクトル幅を減少させるように、当該Ｆ２レーザーのガス圧を変化させるステップと、
スペクトル幅を減少させた前記Ｆ２レーザーを前記被測定体に照射するステップとを有することを特徴とする測定方法。
【００５４】
〔実施態様３〕  前記Ｆ２レーザーのガス圧は、１００ｋＰａ以上、５００ｋＰａ以下であることを特徴とする実施態様２記載の測定方法。
【００５５】
〔実施態様４〕  前記Ｆ２レーザーのスペクトル幅は、０．７ｐｍ以下であることを特徴とする実施態様２記載の測定方法。
【００５６】
〔実施態様５〕  被測定体の波面収差を測定する測定方法であって、
前記被検出体に照射されるＦ２レーザーのガス圧を変更するステップと、
前記ガス圧に基づいて、前記Ｆ２レーザーの中心波長を算出するステップと、
前記算出ステップで算出された前記Ｆ２レーザーの中心波長と前記被測定体の波面収差敏感度に基づいて、測定される前記被測定体の波面収差を補正するステップとを有することを特徴とする測定方法。
【００５７】
〔実施態様６〕  前記補正ステップは、
前記算出ステップで算出された前記中心波長と基準波長との波長差を求めるステップと、
前記波長差と前記被測定体の前記波面収差敏感度から補正値を求めるステップと、
前記測定される前記被測定体の波面収差から前記補正値を減算するステップとを有することを特徴とする実施態様５記載の測定方法。
【００５８】
〔実施態様７〕  被測定体の波面収差を測定する測定装置であって、
所定のスペクトル幅を有する光を射出する光源と、
前記被測定体の波面収差を干渉縞として検出する検出光学系と、
前記光源から射出される光の前記スペクトル幅を調整する調整手段とを有することを特徴とする測定装置。
【００５９】
〔実施態様８〕  前記光は、Ｆ２レーザーであることを特徴とする実施態様７記載の測定装置。
【００６０】
〔実施態様９〕  前記調整手段は、前記検出光学系が前記干渉縞を検出できるように、前記スペクトル幅を調整することを特徴とする実施態様７記載の測定装置。
【００６１】
〔実施態様１０〕  前記調整手段は、前記光のガス圧を変化させることで前記スペクトル幅を調整することを特徴とする実施態様７記載の測定装置。
【００６２】
〔実施態様１１〕  所定のスペクトル幅を有する光を射出する光源を有する露光装置を調整する調整方法であって、
前記スペクトル幅を調整して波面収差を求めるステップと、
前記スペクトル幅を調整する前の状態を示すように波面収差を補正するステップとを有することを特徴とする調整方法。
【００６３】
〔実施態様１２〕  露光時に所定のスペクトル幅を有する光を用いてマスクに形成されたパターンを照明し、当該パターンを光学系を介して被処理体に露光する露光方法であって、
前記光の前記所定のスペクトル幅を前記露光時よりも狭帯域化するステップと、
前記狭帯域化したスペクトル幅の光を用いて前記光学系の波面収差を測定するステップと、
前記狭帯域化したスペクトル幅の光の中心波長と前記光学系の波面収差敏感度から前記測定された波面収差に補正をかけるステップと、
前記補正がかけられた波面収差が低減するように、前記光学系を調整するステップと、
前記狭帯域化したスペクトル幅の光を前記所定のスペクトル幅に戻すステップとを有することを特徴とする露光方法。
【００６４】
〔実施態様１３〕  光学素子から構成される投影光学系を介してマスクに形成されたパターンを被処理体に露光する露光装置であって、
実施態様１、７乃至１０のうちいずれか一項記載の測定装置と、
前記測定装置が測定した前記投影光学系の波面収差に基づいて、前記光学素子を駆動する駆動手段とを有することを特徴とする露光装置。
【００６５】
〔実施態様１４〕  実施態様１３記載の露光装置を用いて被処理体を露光するステップと、
露光された前記被処理体に所定のプロセスを行う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。
【００６６】
【発明の効果】
本発明によれば、波長１５７ｎｍにおいて、Ｆ２レーザーを用いながらもコントラストの良好な干渉縞による波面収差の検出を可能とし、かかる波面収差の測定精度に優れた測定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一側面としての測定装置の例示的一形態を示す概略構成図である。
【図２】光源のスペクトル半値幅と干渉縞のコントラストの関係を示すグラフである。
【図３】図３（ａ）は、Ｆ２レーザーのガス圧とスペクトル半値幅の関係を示すグラフであり、図３（ｂ）は、Ｆ２レーザーのガス圧と中心波長の関係を示すグラフである。
【図４】本発明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】本発明の一側面である露光装置の例示的一形態を示す概略構成図である。
【図６】本発明の露光方法を説明するためのフローチャートである。
【図７】デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。
【図８】図７に示すステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。
【符号の説明】
１００              測定装置
１１０              光源
１２０              干渉計ユニット
１２１              集光レンズ
１２２              空間フィルター
１２３              ハーフミラー
１２４              コリメータレンズ
１３０              引き回し光学系
１４０              ＴＷＧ−ＸＹＺステージ
１４０ａ            ＴＷＧ−ＸＹＺステージ駆動部
１５０              トワイマングリーンユニット
１５１              ハーフミラー
１５２              参照ミラー
１５３              ＰＺＴ素子
１６０              ＲＺ−ＸＹＺステージ
１６０ａ            ＲＺ−ＸＹＺステージ駆動部
１６８              ＲＺミラー
１７０              制御部
１８０              調整手段
Ｔ                  被測定体
Ｍ１乃至Ｍ３        ミラー
２００              露光装置
２０４              光路切り替えミラー
２１２              投影光学系
２１２ａ            駆動手段
２１４              ウェハ
２１６              ウェハステージ
【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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