(57)【要約】【課題】  簡易な構成かつ短時間（即ち、リアルタイムに）で投影光学系の光学性能（波面収差など）を高精度に測定することが可能な測定装置を搭載した装置、それを利用した露光方法、並びに、デバイス製造方法を提供する。【解決手段】  光源からの光を用いてマスクに形成されたパターンを被露光体に露光する露光装置であって、前記パターンを前記被露光体に投影する投影光学系と、前記投影光学系の光学性能を干渉縞として検出する測定装置とを有することを特徴とする露光装置であって、前記測定装置は、理想球面波を形成するためのピンホールを有する点回折干渉計、理想円柱波又は理想楕円波を形成するためのスリットを有する線回折干渉計、若しくは、シアリング干渉を利用するシアリング干渉計であることを特徴とする露光装置を提供する。【選択図】      図１
2005244126.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を用いてマスクに形成されたパターンを被露光体に露光する露光装置であって、
前記パターンを前記被露光体に投影する投影光学系と、
前記光を利用して前記投影光学系の光学性能を干渉縞として検出する測定装置とを有し、
前記測定装置は、理想球面波を形成するためのピンホールを有する点回折干渉計、理想円柱波又は理想楕円波を形成するためのスリットを有する線回折干渉計、若しくは、シアリング干渉を利用するシアリング干渉計であることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記露光装置は、前記マスクを照明するための照明光学系を更に有し、前記測定装置は、前記照明光学系は前記測定装置の一部を兼ねていることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項３】
前記露光装置は、前記マスクと前記被露光体との位置合わせを行うためのアライメント光学系を更に有し、前記アライメント光学系は、前記測定装置の一部を兼ねていることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項４】
光源からの光を用いてマスクに形成されたパターンを被露光体に露光する露光装置であって、
前記マスクを照明するための照明光学系と、
前記マスクと前記被露光体との位置合わせを行うためのアライメント光学系と、
前記パターンを前記被露光体に投影する投影光学系と、
前記光を利用して前記投影光学系の光学性能を干渉縞として検出する測定装置とを有し、
前記照明光学系又は前記アライメント光学系は、前記測定装置の一部を兼ねていることを特徴とする露光装置。
【請求項５】
前記測定装置は、シアリング干渉を利用するシアリング干渉計であることを特徴とする請求項４記載の露光装置。
【請求項６】
前記露光装置は、前記被露光体を支持及び駆動するステージを更に有し、
前記測定装置は、
理想波面を生成する第１の開口部と、前記投影光学系の前記光学性能を反映する被検波面を生成する第２の開口部とを含むパターン部材と、
当該パターン部材を経た前記理想波面と前記被検波面との干渉縞を検出する検出部とを有し、
前記パターン部材と前記検出部は前記ステージに設けられていることを特徴とする請求項１又は４記載の露光装置。
【請求項７】
前記測定装置は、
理想波面を生成する第１の開口部と、前記投影光学系の前記光学性能を反映する被検波面を生成する第２の開口部とを含むパターン部材と、
当該パターン部材を経た前記理想波面と前記被検波面との干渉縞を検出する検出部とを有し、
前記パターン部材と前記検出部は前記アライメント光学系に設けられていることを特徴とする請求項３又は４記載の露光装置。
【請求項８】
前記検出部は、前記位置合わせに使用されることを特徴とする請求項７記載の露光装置。
【請求項９】
前記測定装置は、前記アライメント光学系のシステムエラーを検出するエラー検出機構を更に有することを特徴とする請求項７記載の露光装置。
【請求項１０】
前記エラー検出機構は、既知の反射波面形状を有することを特徴とする請求項９記載の露光装置。
【請求項１１】
前記露光装置は、前記マスクを支持及び駆動するステージを更に有し、
前記エラー検出機構の少なくとも一部は、前記ステージに支持されていることを特徴とする請求項９記載の露光装置。
【請求項１２】
前記エラー検出機構の少なくとも一部は、前記投影光学系に支持されていることを特徴とする請求項９記載の露光装置。
【請求項１３】
前記露光装置は、前記マスクを支持及び駆動するステージを更に有し、
前記測定装置は、
理想波面を生成する第１の開口部と、前記投影光学系の前記光学性能を反映する被検波面を生成する第２の開口部とを含むパターン部材と、
当該マスクを経た前記理想波面と前記被検波面との干渉縞を検出する検出部と、
前記第１及び第２の開口部に異なる次数の前記光を供給する機構を有し、
当該機構の全部又は一部は、前記照明光学系、前記アライメント光学系、前記ステージ及び前記投影光学系の少なくとも一に設けられることを特徴とする請求項４記載の露光装置。
【請求項１４】
前記第１の開口部の幅Δｒは、前記投影光学系の像面側の開口数をＮＡｉ、前記光の波長をλとすると、Δｒ＜０．５・λ／ＮＡｉを満足することを特徴とする請求項６、７及び１３のうちいずれか一項記載の露光装置。
【請求項１５】
前記パターン部材、及び、前記機構の少なくとも一部は、前記アライメント光学系内に、当該アライメント光学系の光路から退避可能に設けられていることを特徴とする請求項１３記載の露光装置。
【請求項１６】
前記機構は、光線分割部を含むことを特徴とする請求項１３乃至１５のうちいずれか一項記載の露光装置。
【請求項１７】
前記機構は、理想波面を生成する第３の開口部を有する別のパターン部材を含むことを特徴とする請求項１３乃至１６のうちいずれか一項記載の露光装置。
【請求項１８】
前記別のパターン部材は、アイソプラナティック領域よりも小さい幅を有する第４の開口部を有することを特徴とする請求項１７記載の露光装置。
【請求項１９】
前記第３の開口部の幅Δｒ’は、前記投影光学系の物体面側の開口数をＮＡｏ、前記光の波長をλとすると、Δｒ’＜０．５・λ／ＮＡｏを満足することを特徴とする請求項１８記載の露光装置。
【請求項２０】
前記第３の開口部及び前記第４の開口部との間隔は、前記干渉縞を形成可能な程度の空間コヒーレンシーが存在するように設定されている請求項１７記載の露光装置。
【請求項２１】
前記アライメント光学系は位置合わせ用の対物レンズを有し、
前記機構は、前記アライメント光学系内において前記対物レンズよりも前記光源側に配置され、理想波面を生成する第１の開口部を有する別のパターン部材を含むことを特徴とする請求項１３記載の露光装置。
【請求項２２】
前記機構は、前記照明光学系内の前記投影光学系の瞳と共役な位置に配置された光線分割部を含むことを特徴とする請求項１３記載の露光装置。
【請求項２３】
請求項１乃至２２記載の露光装置を利用して前記投影光学系の光学性能を算出するステップと、
前記算出された前記投影光学系の前記光学性能に基づいて前記投影光学系を調節するステップと、
前記調節された前記投影光学系を有する前記露光装置を使用して被露光体を露光するステップとを有することを特徴とする露光方法。
【請求項２４】
請求項１乃至２２記載の露光装置を利用して被露光体を露光するステップと、
前記露光された前記被露光体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、一般には、光学部材の性能を測定する方法及び装置に係り、特に、マスク上のパターンを被露光体に転写する投影光学系などの波面を測定する測定装置を搭載した露光装置、それを利用した露光方法並びにデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣやＬＳＩ等の半導体デバイスやＣＣＤ等の撮像デバイスや液晶パネル等の表示デバイスや磁気ヘッド等のデバイスをフォトリソグラフィ工程で製造する際にマスク（レチクル）に形成されたパターンを被露光体に転写する投影露光装置が従来から使用されている。かかる露光装置は、レチクル上のパターンを所定の倍率で正確に被露光体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。特に近年、半導体デバイスの一層の微細化の要求により、転写パターンは、光学系の収差に対して敏感になってきている。このため、高精度に投影光学系の光学性能（例えば、波面収差）を測定する需要が存在する。また、生産性や経済性を高める観点からは測定の簡素化、迅速化、コスト削減なども重要である。
【０００３】
この点、マスクパターンをウェハに実際に焼き付け、そのレジスト像を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）などの手段によって観察し検査する従来の方法は、露光、現像など検査に長時間が係り、ＳＥＭの操作の困難性やレジスト塗布や現像に基づく誤差のために検査の再現性が悪いという問題がある。そこで、かかる問題を解決するために、従来から、理想球面波を形成するためのピンホールを有する点回折干渉計（Ｐｏｉｎｔ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ：ＰＤＩ）やシアリング干渉を利用するシアリング干渉計（又はタルボ干渉計）（Ｓｈｅａｒｉｎｇ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ）が知られており、最近では、理想円柱波又は理想楕円波を形成するためのスリットを有する線回折干渉計（Ｌｉｎｅ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ：ＬＤＩ）を利用した測定装置が提案されている（例えば、特許文献１乃至３を参照のこと）。
【特許文献１】特開昭５７−６４１３９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
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の測定装置は、依然として測定装置及び露光装置を含むシステム全体の大型化、構成の複雑化によるコストアップ、測定時間の長期化を招いていた。
【０００５】
そこで、本発明は、簡易な構成かつ短時間（即ち、リアルタイムに）で投影光学系の光学性能（波面収差など）を高精度に測定することが可能な測定装置を搭載した装置、それを利用した露光方法、並びに、デバイス製造方法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】
【０００６】
本発明の一側面としての露光装置は、光源からの光を用いてマスクに形成されたパターンを被露光体に露光する露光装置であって、前記パターンを前記被露光体に投影する投影光学系と、前記投影光学系の光学性能を干渉縞として検出する測定装置とを有することを特徴とする露光装置であって、前記測定装置は、理想球面波を形成するためのピンホールを有する点回折干渉計、理想円柱波又は理想楕円波を形成するためのスリットを有する線回折干渉計、若しくは、シアリング干渉を利用するシアリング干渉計であることを特徴とする。
【０００７】
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】
【０００８】
本発明によれば、簡易な構成かつ短時間（即ち、リアルタイムに）で投影光学系の光学性能（波面収差など）を高精度に測定することが可能な測定装置を搭載した装置、それを利用した露光方法、並びに、デバイス製造方法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】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態の測定装置を備えた露光装置１００について、添付図面を参照して説明する。ここで、図１は、露光装置１００の概略ブロック図である。露光装置１００は、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１５２に形成された回路パターンを被露光体（プレート）１７２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」とは、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ショットの露光領域に移動する露光方法である。
【００１０】
露光装置１００は、測定装置１０１を搭載し、照明装置と、アライメント光学系１２０と、マスク１５２と、投影光学系１６０と、プレート１７２とを有する。なお、本明細書では、特に断らない限り、参照番号１００は、参照番号１００Ａなどを総括するものとする。
【００１１】
照明装置は、転写用の回路パターンが形成されたマスク１５２を照明し、光源部１０５と、照明光学系（１１０、１１２）とを有する。光源部１０５は、例えば、光源としては、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザーなどを使用することができる。但し、レーザーの種類はエキシマレーザーに限定されず、レーザーの個数も限定されない。また、光源部１０５がレーザーを使用する場合、レーザー光源からの平行光束を所望のビーム形状に整形する光束整形光学系、コヒーレントなレーザー光束をインコヒーレント化するインコヒーレント化光学系を使用することが好ましい。また、光源部１０５に使用可能な光源はレーザーに限定されるものではなく、一又は複数の水銀ランプやキセノンランプなどのランプも使用可能である。
【００１２】
照明光学系は、マスク１５２を照明する光学系であり、レンズ、ミラー、オプティカルインテグレーター、σ絞り等を含む。本実施形態の照明光学系は、引き回し光学系１１０と、第１の照明光学系１１２とを有する。引き回し光学系１１０は、光源部１０５からの光束を偏向して第１及び第２の照明光学系１１２と１２０に導光する。第１の照明光学系１１２は、マスク１５２を照明する光学系であり、例えば、コンデンサーレンズ、ハエの目レンズ、開口絞り、コンデンサーレンズ、スリット、結像光学系の順で光学素子を整列する。
【００１３】
アライメント光学系１２０は、測定装置１０１に使用されるマスク（後述する第１及び第２のマスク１４２及び１８０）を照明する機能も兼ねているため、本明細書では、第２の照明光学系と呼ぶ場合もある。アライメント光学系１２０は、アライメントスコープを構成すると共に、後述するように、測定装置１０１の一部を構成する。第２の照明光学系１２０は、通常の露光時は光路外に配置されており、図１は、アライメント照明光学系１２０を駆動する駆動機構は省略している。アライメントスコープは、マスク１５２上の図示しないアライメントマークを照明して、その反射光と基準マークとを比較する。また、ウェハステージ１７０上のアライメントマークを投影光学系１６０を介して結像することによってウェハステージ１７０の位置合わせも行う。
【００１４】
マスク（又はレチクル）１５２は、例えば、石英製で、その上には転写されるべき回路パターン（又は像）が形成され、マスクステージ（又はレチクルステージ）１５０に支持及び駆動される。マスク１５２から発せられた回折光は、投影光学系１６０を通りプレート１７２上に投影される。マスク１５２とプレート１７２は、光学的に共役の関係にある。本実施形態の露光装置１００はスキャナーであるため、マスク１５２とプレート１７２を縮小倍率比の速度比でスキャンすることによりマスク１５２のパターンをプレート１７２上に転写する。なお、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置（「ステッパー」とも呼ばれる。）の場合は、マスク１５２とプレート１７２を静止させた状態で露光が行われる。
【００１５】
投影光学系１６０は、複数のレンズ素子のみからなる光学系、複数のレンズ素子と少なくとも一枚の凹面鏡とを有する光学系（カタディオプトリック光学系）、複数のレンズ素子と少なくとも一枚のキノフォームなどの回折光学素子とを有する光学系、全ミラー型の光学系等を使用することができる。色収差の補正が必要な場合には、互いに分散値（アッベ値）の異なるガラス材からなる複数のレンズ素子を利用したり、回折光学素子をレンズ素子と逆方向の分散が生じるように構成したりする。かかる投影光学系１６０の光学性能（例えば、波面収差）を、測定装置１０１が測定する。
【００１６】
プレート１７２は、ウェハや液晶基板などの被処理体でありフォトレジストが塗布されている。プレート１７２は図示しないチャックを介してステージ１７０に載置される。ステージ１７０は、プレート１７２及び測定装置１０１の一部を支持する。ステージ１７０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。例えば、ステージ１７０は、リニアモーターを利用してＸＹ方向にプレート１７２及び測定装置１０１の一部を移動することができる。マスク１５２とプレート１７２は、例えば、同期走査され、ステージ１７０とマスクステージ１５０の位置は、第２の照明光学系１２０を利用して監視され、両者は一定の速度比率で駆動される。
【００１７】
図１に示す測定装置１０１は、アライメント光学系（第２の照明光学系）１２０と、第１のマスク１４２と、光線分割手段１４６と、第２のマスク１８０と、撮像手段１８６と、通信用ケーブル１８８と、制御部１９０と、メモリ１９２とを有する。本実施形態では、測定装置１０１は、被検光学系としての投影露光装置１６０の光学性能を干渉縞を検出することによって測定する干渉計を含み、干渉計としてＬＤＩを使用する。但し、測定装置１０１は後述するようにＰＤＩやＬＳＩを使用してもよい。
【００１８】
図２に示すように、第２の照明光学系１２０は、照明用光学系１２１、１２３と、照明光学系用視野絞り１２２と、折り曲げミラー１２４と、ハーフミラー１２５と、集光レンズ１２６と、撮像系用光学系１２７、１２９と、基準マーク１２８と、撮像手段１３０とを有する。ここで、図２は、測定装置１０１の第２の照明光学系１２０、第１のマスク１４２及び光線分割手段１４６含む光路図である。
【００１９】
光学系１２１は、視野絞り１２２に集光する集光光学系であり、光学系１２３は、視野絞り１２２からの光束を平行光に変換するコリメータである。折り曲げミラー１２４及びハーフミラー１２５は光学系１２４からの光束を偏向し、集光レンズ１２６は、第１のマスク１４２に集光する。光源部１０５から引き回し光学系１１０を介して供給された光は、光学素子１２１乃至１２６を経て、投影光学系１６０へ射出され、また、光学素子１２５乃至１３０は、マスクステージ１５０とウェハステージ１７０とのアライメントスコープとして機能するため、集光レンズ１２６は、マスクパターンとプレート１７２とのアライメント用の対物レンズとしても機能する。
【００２０】
第１のマスク１４２は、基板１４０を介して第２の照明光学系１２０に取り付けられ、図３に示すように、一対のスリット１４４ａ及び１４４ｂを有する。ここで、図３は、第１のマスク１４２の概略平面図である。第１のマスク１４２は９０度の角度で配された２種類のスリット１４４ａ及び１４４ｂから構成される。スリット１４４ａ及び１４４ｂは幅と長さが同一で方向だけ異なっている。
【００２１】
後述するように、集光レンズ１２６は、スリット１４４ａ又は１４４ｂのみを照明することができる。かかる目的のため、第１のマスク１４２は、照明光学系１２０に対して図示しない駆動機構によって移動可能に取り付けられていてもよいし、駆動機構は照明光学系１２０側に設けられていてもよい。
【００２２】
本実施形態では、スリット１４４ａが延在する方向をｙ方向、スリット１４４ａが延在する方向をｘ方向と呼ぶ場合がある。また、本実施形態では、スリット１４４ａを０度方位スリット、１４４ｂを９０度方位スリットと呼ぶ場合がある。スリット１４４ａ及び１４４ｂの幅Δｒは投影光学系１６０のレチクル側、即ち、物体側の開口数をＮＡｏとし、露光波長をλとすると、次式で決定される回折限界以下の幅となっている。
【００２３】
【数１】
2005244126.tif 000003
【００２４】
スリットの幅を数式１のようにすることで、スリットから回折する光は、ＮＡｏの範囲で等位相とみなすことができる。長さＬｒは長いほど光量の観点からよいが、投影光学系７の収差が同一とみなすことができる、いわゆるアイソプラナティック領域より小さくする必要がある。
【００２５】
光線分割手段１４６は、スリット１４４ａ及び１４４ｂから回折した光束を振幅分割する。光線分割手段１４６は、例えば、図４に示す構造を有する、グレーティングとして構成される。光線分割手段１４６は、マスクステージ１５０に配置された図示しない透過基板上に配置される。もしくは、回折格子が配された図示しない基板を用意して、マスク１５２の代わりに、マスクステージ１５０上に搭載して使用してもよい。
【００２６】
図４においては、光線分割手段１４６は振幅型の回折格子である。ｙ方向に長いスリット１４４ａを使用して測定する場合は、図４の１４８ａのような、ｘ方向にラインが並んでいる回折格子を使用する。回折格子１４８ａにより光束は図のｘ方向に光が分割されることになる。分割された複数の光束は、投影光学系１６０により第２のマスク１８０に結像する。回折格子１４８ａ及び１４８ｂは、光線分割手段１４６が置かれているマスクステージ１５０の駆動機構によって駆動される。
【００２７】
第２のマスク１８０は、図５に示すように、０度方位（ｙ方向）に配されたスリット１８１ａと窓１８３ａのペアと、９０度方位（ｘ方向）に配されたスリット１８１ｂと窓１８３ｂのペアを含む。ここで、図５は、第２のマスク１８０の概略平面図である。スリット１８１ａと窓１８３ａのペアとスリット１８１ｂと窓１８３ｂのペアは幅や間隔などは同一で方位のみが異なっている。スリット１８１ａと１８１ｂの幅Δｗは投影光学系１６０のウェハ側、即ち、像側の開口数をＮＡｉとして、次式で決定される回折限界以下の幅となっている。
【００２８】
【数２】
2005244126.tif 000004
【００２９】
スリット１８１ａと１８１ｂの幅を数式２のようにすることで、スリット１８１ａと１８１ｂから回折する光はＮＡｉの範囲で等位相とみなすことができる。
【００３０】
窓１８３ａ及び１８３ｂの幅Δｗ’は測定したい投影光学系の空間周波数により決定する。高周波まで測定したい場合は広く、低周波でよいときは狭くする。投影光学系１６０の瞳の空間周波数をｆとおくとΔｗ’は次式で与えられる。ここで、瞳半径で一周期となる波面収差の周波数ｆを１とする。
【００３１】
【数３】
2005244126.tif 000005
【００３２】
スリットと窓の長さＬｗは光量の観点から長いほどよいが、投影光学系１６０の収差が同一とみなすことができる、いわゆるアイソプラナティック領域より小さくする必要がある。
【００３３】
撮像手段１８６はＣＣＤ等からなり、スリット１８１ａ又は１８１ｂと窓１８３ａ又は１８３ｂからの２つの光束の干渉縞を検出する。ケーブル１８８は、撮像手段１８６と制御部１９０とを通信可能に接続する。制御部１９０は、撮像手段１８６の出力から位相情報を取得する。また、制御部１９０は、露光装置１００の各部を制御する。メモリ１９２は、後述する図８に示す測定方法、制御部１９０が撮像手段１８６の出力から位相情報を取得するための処理方法、制御部１９０が取得した位相情報、制御部１９０が行う制御方法、その他のデータを格納する。
【００３４】
以下、図８を参照して、測定装置１０１の動作について説明する。ここで、図８は、測定装置１０１の動作を説明するためのフローチャートである。まず、投影光学系１６０のｘ方向の波面収差を測定する（ステップ１００２）。
【００３５】
図１において、光源部１０５から出射した光束は引き回し光学系１１０により、結像性能測定用の第２の照明光学系１２０に引き回される。引き回し光学系１１０からの光束は照明光学系用光学系１２１により集光され、視野絞り１２２に照射される。視野絞り１２２は基板１４０上に配された第１のマスク１４２を照射する大きさとなっている。視野絞り１２２からの光束は光学系１２３で平行光にされ、折り曲げミラー１２４、ハーフミラー１２５で折り曲げられ、集光レンズ１２６に入射する。集光レンズ１２６は第１のマスク１４２に光を集光する。
【００３６】
ステップ１００２においては、図示しない駆動機構は照明光学系１２０とマスク１４２を相対的に移動して、集光レンズ１２６からの光束が０度方位スリット１４４ａのみに照射されるようにする。
【００３７】
スリット１４４ａは回折限界以下の幅であるため、スリット１４４ａ射出後の光は図中のｘ方向に関しては等位相の波面を持った回折光となる。一方、スリット１４４ａのｙ方向又は長手方向への光の回折は小さいので、少なくとも、図３のｙ方向に関しては、投影光学系１６０の物体側、即ち、レチクル側の開口数と同等かそれ以上の開口数を持つような光束を集光レンズ１２６でスリット１４４ａに照射する。これにより、投影光学系１６０の光学瞳全面に光が照射されるようになる。しかも、スリット１４４ａの短手方向に回折した光は等位相となっている。
【００３８】
光束は、スリット１４４ａで回折し、図のｘ方向に等位相な波面となって、光線分割手段１４６の回折格子１４８ａによりｘ方向に振幅分割を受ける。振幅分割を受けた複数の光束は投影光学系１６０により第２のマスク１８０上に結像する。即ち、スリット１４４ａを回折し、回折格子１４８ａで回折した光のうち、０次光が光線分割手段１８０のスリット１８１ａ、１次光が窓１８３ａに結像するように、回折格子１４８ａのピッチは決定されると共に光線分割手段１８０はマスクステージ１５０によって位置決めされている。その他の回折光はマスク１８０の遮光部で遮光される。１次光の代わりに−１次光を使用してもよい。
【００３９】
窓１８３ａを通過した光束は投影光学系１６０の波面収差の影響を受ける。一方、スリット１８１ａは回折限界以下の幅であるため、スリット１８１ａ射出後の光は図中のｘ方向に広がり、ｘ方向に関しては投影光学系１６０の波面収差情報の消えた、等位相の波面を持った回折光となる。図６にスリット１８１ａと窓１８３ａの中心から射出した光の模式図を示す。スリット１８１ａを経た光は、理想円柱波面又は理想楕円波面１８２ａであり、窓１８３ａを経た光は被検波面１８４ａであることが理解される。
【００４０】
図７に撮像手段１８６が検出する、スリット１８１ａと窓１８３ａの中心から射出した光の干渉縞の一例を示す。スリット１８１ａと窓１８３ａの間隔の分だけ中心のずれた投影光学系１８６の瞳の像が２つ撮像され、これらの共通領域に干渉縞が発生している。光束１８２ａのｘ方向は等位相なので、図７の干渉縞から位相情報を取り出すと、投影光学系１６０のｘ方向の波面収差を求めることができる。位相情報の取得にはいわゆる、フリンジスキャン法を用いる。フリンジスキャン法においては、マスクステージ１５０が回折格子１４８ａを回折格子のラインと垂直方向、即ち、ｘ方向に１ピッチ程度走査しながら、撮像手段１８６が複数枚干渉縞を撮像する。
【００４１】
撮像された複数枚の干渉縞は撮像手段１８６からケーブル１８８を介して制御部１９０に送られ、制御部１９０は位相情報を取得する。制御部１９０は、位相情報を取得する際に、例えば、電子モアレ法を使用してもよい。本実施形態では、干渉縞は図７のようなキャリア縞を有するので、撮像した干渉縞に、制御部１９０が作成、又は予め用意されてメモリ１９２に格納されたキャリア縞を乗じて処理することが可能である。電子モアレ法を用いれば、一枚の干渉縞で位相情報を取り出せるので時間の観点から有利である。
【００４２】
次に、投影光学系１６０のｙ方向の波面収差の測定を行う（ステップ１００４）。
ステップ１００２と同様にして集光レンズ１２６は第１のマスク１４２に光を集光する。この際、ステップ１００４においては、図示しない駆動機構は照明光学系１２０とマスク１４２を相対的に移動して、集光レンズ１２６からの光束が９０度方位スリット１４４ｂのみに照射されるようにする。
【００４３】
スリット１４４ｂは回折限界以下の幅であるため、スリット１４４ｂ射出後の光は図中のｙ方向に広がり、ｙ方向に関しては等位相の波面を持った回折光となる。一方、スリット１４４ｂのｘ方向又は長手方向への光の回折は小さいので、少なくとも、図３のｘ方向に関しては、投影光学系１６０の物体側、即ち、レチクル側の開口数と同等かそれ以上の開口数を持つような光束を集光レンズ１２６でスリット１４４ａに照射する。これにより、投影光学系１６０の光学瞳全面に光が照射されるようになる。しかも、スリット１４４ｂの短手方向に回折した光は等位相となっている。
【００４４】
光束は、スリット１４４ｂで回折し、図のｙ方向に等位相な波面となって、光線分割手段１４６の回折格子１４８ｂによりｙ方向に振幅分割を受ける。振幅分割を受けた複数の光束は投影光学系１６０により第２のマスク１８０上に結像する。即ち、スリット１４４ｂを回折し、回折格子１４８ｂで回折した光のうち、０次光が光線分割手段１８０のスリット１８１ｂ、１次光が窓１８３ｂに結像するように、回折格子１４８ｂのピッチは決定されると共に光線分割手段１８０はマスクステージ１５０によって位置決めされている。その他の回折光はマスク１８０の遮光部で遮光される。１次光の代わりに−１次光を使用してもよい。
【００４５】
窓１８３ｂを通過した光束は投影光学系１６０の波面収差の影響を受ける。一方、スリット１８１ｂは回折限界以下の幅であるため、スリット１８１ｂ射出後の光は図中のｙ方向に広がり、ｙ方向に関しては投影光学系１６０の波面収差情報の消えた、等位相の波面を持った回折光となる。干渉縞の位相を求めるには、ステップ１００２と同様にフリンジスキャン法を使用する。フリンジスキャン法においては、マスクステージ１５０が回折格子１４８ｂを回折格子のラインと垂直方向、即ち、ｙ方向に１ピッチ程度走査しながら、撮像手段１８６が複数枚干渉縞を撮像する。
【００４６】
撮像された複数枚の干渉縞は撮像手段１８６からケーブル１８８を介して制御部１９０に送られ、制御部１９０は位相情報を取得する。制御部１９０は、位相情報を取得する際に、例えば、電子モアレ法を使用してもよい。スリット１８１ｂからの波面はｙ方向に等位相となっているので、ステップ１００４で測定される位相は、投影光学系１６０のｙ方向の波面収差情報となっている．
次に、制御部１９０は、ステップ１００２及び１００４で得られた投影光学系１６０のｘ及びｙ方向の波面収差情報を接続することによって投影光学系１６０の波面収差情報を得る（ステップ１００６）。更に、測定する画角を変えながら、ステップ１００２乃至ステップ１００６を繰り返すことで、投影光学系１６０の全画角における波面収差情報を得ることができる（ステップ１００８）。制御部１９０は、各画角における波面収差から、回転非対称性分を抜き取ることで、投影光学系１６０の歪曲成分も求めることが可能である（ステップ１０１０）。また、制御部１９０は、波面収差の回転対称成分から投影光学系１６０の像面湾曲を求めることも可能である（ステップ１０１２）。
【００４７】
以上、投影光学系１６０の複数の画角における波面収差と、画角内の歪曲と像面湾曲の測定が可能となる。もちろん、一つの画角について、ステップ１００２乃至１００６のみを行って、一つの画角の波面収差のみを測定することも可能である。
【００４８】
上述したように、本実施形態においては、第２の照明光学系１２０は、マスク１５２とプレート１７２の位置合わせを行う位置合わせ光学系も兼ねている。集光レンズ１２６を用いて、マスクステージ１５０上の配置された不図示の位置合わせマークに光束を照射する。照明された位置合わせ用マークは集光レンズ１２６とリレーレンズ１２７により基準マーク１２８上に中間結像する。位置合わせ用マークの中間像と基準マークは、エレクターレンズ１２９によりＣＣＤ等の撮像手段１３０に結像される。撮像手段１３０上に結像された位置合わせ用マークの像と基準マークの像のずれ量を測定して、マスクステージ１５０の位置決めを行う。同様にして、ウェハステージ１７０上の不図示の位置合わせ用マークを投影光学系１６０を介して撮像手段１３０に結像することで、ウェハステージ１７０の位置合わせを行うこともできる。
【００４９】
本実施形態においては、アライメントスコープと測定装置１０１の一部（照明部）が共通なため、装置の簡素化とコストダウンが可能である。もちろん、これらは別体であってもよい。
【００５０】
以下、図８乃至１０を参照して、本発明の第２の実施形態の測定装置１０１Ａについて説明する。測定装置１０１Ａは、第２の照明光学系１２０Ａ、光線分割手段１４６の配置、及び、第１のマスク１４２Ａについて、図２に示す測定装置１０１と異なる。なお、第１の実施形態と同一の部材には同一符号を付して重複説明は省略する。なお、測定装置１０１Ａが使用される場合、図１に示す参照符号１０１は１０１Ａと読み替えるものとする。ここで、図９は、測定装置１０１Ａの第２の照明光学系１２０Ａ、光線分割手段１４６及び第１のマスク１４２Ａを含む光路図である。
【００５１】
測定装置１０１Ａが、アライメントスコープとして機能する第２の照明光学系１２０Ａを利用して機構の簡素化を図っている点は第１の実施形態と同様であり、第２の照明光学系１２０Ａの光学素子１２１乃至１３０の機能は同様である。但し、集光レンズ１２６の焦点位置はマスクステージ１５０上の第１のマスク１４２Ａに設定されている。
【００５２】
測定装置１０１Ａは図４に示す光線分割手段１４６を使用するが、光線分割手段１４６を図２に示す第２の照明光学系１２０の集光レンズ１２６とハーフミラー１２７との間に設けている点で（即ち、第２の照明光学系１２０Ａを使用している点で）、まず、第１の実施形態と異なる。この結果、集光レンズ１２６には光線分割手段１４６で振幅分割された複数の光束が入射する。回折格子１４８ａは、後述する第１のマスク１４２Ａのスリット１４４ｃと窓１４５ａに対応し、回折格子１４８ｂは、スリット１４４ｄと窓１４５ｂに対応する。
【００５３】
また、本実施形態は、第１のマスク１４２Ａを、第２の照明光学系１２０Ａ側ではなくマスクステージ１５０の図示しない基板（基板１４０に相当）に一体的に設けている点でも第１の実施形態と異なる。このような基板は、例えば、石英や蛍石などの透明基板からなり、かかる基板のいずれかの側に第１のマスク１４２Ａをクロムなどで形成する。集光レンズ１２６は、光束をマスクステージ１５０上に配置された第１のマスク１４２Ａに集光する。集光光束は投影光学系１６０のレチクル側、即ち、物体側の開口数ＮＡｏと同じσ＝１照明である。集光レンズ１２６には光線分割手段１４６で振幅分割された複数の光束が入射するので、第１のマスク１４２Ａ上にも複数の像が集光される。集光される像のそれぞれは視野絞り１２２で決定される大きさに制限されている。
【００５４】
第１のマスク１４２Ａの構造を図１０に示す。ここで、図１０は、第１のマスク１４２Ａの概略平面図である。第１のマスク２４は、０度方位に配されたスリット１４４ｃと窓１４５ａのペアと、９０度方位に配されたスリット１４４ｄと窓５３の１４５ｂのペアで構成される。両ペアは幅や間隔などは同一で配置方位のみが異なっている。スリット１４４ｃ及び１４４ｄの幅Δｒは投影光学系１６０のレチクル側、即ち、物体側の開口数をＮＡｉとすると次式で決定される回折限界以下の幅となっている。
【００５５】
【数４】
2005244126.tif 000006
【００５６】
スリット１４４ｃ及び１４４ｄの幅を数式４のようにすることで、スリットから回折する光はＮＡｉの範囲で等位相とみなすことができる。一方、窓１４５ａ及び１４５ｂの幅Δｒ’はλ／ＮＡｉ以下の大きさである。数式３と同程度としてもよいが、窓１４５ａ及び１４５ｂを通過した光は、後述するように、ウェハ側で回折限界以下のスリットを通過するためレチクル側で等位相とする必要はないので、光量の観点から広めにとっておく。
【００５７】
回折格子１４８ａで回折した光のうち、０次光がスリット１４４ｃ、１次光が窓１４５ａに結像するように、回折格子１４８ａのピッチは決定されると共にマスクステージ１５０は第１のマスク１４２Ａを位置決めする。その他の回折光はマスク１４２Ａの遮光部で遮光される。１次光の代わりに−１次光を使用してもよいし、０次光を使わずに、＋／−１次光を用いてもよい。第２のマスク１８０、その他の測定装置１０１Ａの要素１８６乃至１９２は図１と同様である。
【００５８】
以下、図８を参照して、測定装置１０１Ａの動作について説明する。まず、投影光学系１６０のｘ方向の波面収差を測定する（ステップ１００２）。第１の実施形態のステップ１００２と同様にして集光レンズ１２６は第１のマスク１４２Ａに光を集光する。この際、ステップ１００２においては、図示しない駆動機構は照明光学系１２０Ａとマスクステージ１５０を相対的に移動して、集光レンズ１２６からの光束が０度方位スリット１４４ｃ及び窓１４５ａのみに照射されるようにする。スリット１４４ｃを通過した光束は第１の実施形態において説明したように、図１０のｘ方向に等位相な波面を持つ光束となっている。一方、窓１４５ａを通過した光束は第２の照明光学系１２０Ａの収差が載った光束となっている。第１のマスク１４２Ａのスリット１４４ｃと窓１４５ａは投影光学系１６０により、ウェハステージ１７０上に配置された第２のマスク１８０に結像される。第１のマスク１４２Ａのスリット１４４ｃは第２のマスク１８０の窓１８３ａ、窓１４５ａはスリット１８１ａに結像するように、ウェハステージ１７０を駆動して、第２のマスク１８０の位置を調整する。
【００５９】
スリット１８１ａを回折する光束はｘ方向に等位相な波面を持つ。一方、窓１８３ａを透過する波面は、第１のスリット１４４ｃでｘ方向に等位相な波面に整形された後、投影光学系１６０を透過してきているので、投影光学系１６０のｘ方向の波面収差情報を有している。このため、撮像手段１８６で観察される干渉縞から、位相情報を求めると、投影光学系１６０のｘ方向の波面収差情報を得ることができる。干渉縞から位相情報の算出には、第１の実施形態と同様に、回折格子１４８ａを不図示の駆動手段で駆動させてフリンジスキャン法で求めても良いし、電子モアレを用いてもよい。
【００６０】
ステップ１００４の投影光学系１６０のｙ方向の波面収差を求める際には、光線分割手段１４６の回折格子１４８ｂ、第１のマスク１４２Ａのスリット１４４ｄと窓１４５ｂ、第２のマスク１８０のスリット１８１ｂと窓１８３ｂを用いて、ステップ１００２と同様な測定を行う。
【００６１】
次に、制御部１９０は、ステップ１００２及び１００４で得られた投影光学系１６０のｘ及びｙ方向の波面収差情報を接続することによって投影光学系１６０の波面収差情報を得る（ステップ１００６）。更に、測定する画角を変えながら、ステップ１００２乃至ステップ１００６を繰り返すことで、投影光学系１６０の全画角における波面収差情報を得ることができる（ステップ１００８）。制御部１９０は、各画角における波面収差から、回転非対称性分を抜き取ることで、投影光学系１６０の歪曲成分も求めることが可能である（ステップ１０１０）。また、制御部１９０は、波面収差の回転対称成分から投影光学系１６０の像面湾曲を求めることも可能である（ステップ１０１２）。
【００６２】
以上、投影光学系１６０の複数の画角における波面収差と、画角内の歪曲と像面湾曲の測定が可能となる。もちろん、一つの画角について、ステップ１００２乃至１００６のみを行って、一つの画角の波面収差のみを測定することも可能である。
【００６３】
本実施形態においても、第２の照明光学系１２０Ａは、マスク１５２とプレート１７２の位置合わせを行う位置合わせ光学系も兼ねている。但し、アライメント計測時には光線分割手段１４６は光路外に退避させておく。この結果、第２の照明光学系１２０Ａは、実質的に第２の照明光学系１２０と同様な作用を奏する。
本実施形態においても、アライメントスコープと測定装置１０１の一部（照明部）が共通なため、装置の簡素化とコストダウンが可能である。もちろん、これらは別体であってもよい。
【００６４】
以下、図１０及び図１１を参照して、本発明の第３の実施形態の測定装置１０１Ｂについて説明する。測定装置１０１Ｂは、第１のマスク１４２Ａ及び光線分割手段１４６の配置について、測定装置１０１及び１０１Ａと異なる。なお、図２及び図９と同一の部材には同一符号を付して重複説明は省略する。なお、測定装置１０１Ｂが使用される場合、図１に示す参照符号１０１は１０１Ｂと読み替えるものとする。ここで、図１１は、測定装置１０１Ｂの第２の照明光学系１２０Ａ、光線分割手段１４６及び第１のマスク１４２Ａを含む光路図である。
【００６５】
測定装置１０１Ｂが、アライメントスコープとして機能する第２の照明光学系１２０を利用して機構の簡素化を図っている点は第１の実施形態と同様であり、第２の照明光学系１２０の光学素子１２１乃至１３０の機能は同様である。但し、集光レンズ１２６の焦点位置はマスクステージ１５０上の第１のマスク１４２Ａに設定されている。
【００６６】
測定装置１０１Ｂは図４に示す光線分割手段１４６を使用するが、本実施形態は、光線分割手段１４６をマスクステージ１５０に搭載された図示しない基板の第２の照明光学系１２０側に配置している。回折格子１４８ａは、後述する第１のマスク１４２Ａのスリット１４４ｃと窓１４５ａに対応し、回折格子１４８ｂは、スリット１４４ｄと窓１４５ｂに対応する点は同様である。また、本実施形態は、第１のマスク１４２Ａを、マスクステージ１５０に搭載された図示しない基板の投影光学系１６０側に配置している。このような基板は、例えば、石英や蛍石などの透明基板からなり、かかる基板の一方の側に光線分割手段１４６を、反対側に第１のマスク１４２Ａをクロムなどで形成する。集光レンズ１２６は、光束をマスクステージ１５０上に配置された第１のマスク１４２Ａに集光する。集光光束は投影光学系１６０のレチクル側、即ち、物体側の開口数ＮＡｏと同じσ＝１照明である。集光レンズ１２６を経た光束は光線分割手段１４６で複数の光束に振幅分割されるので、第１のマスク１４２Ａ上には複数の像が集光される。集光される像のそれぞれは視野絞り１２２で決定される大きさに制限されている。
【００６７】
回折格子１４８ａで回折した光のうち、０次光が窓１４５ａ、１次光がスリット１４４ｃに結像するように、回折格子１４８ａのピッチは決定される。その他の回折光はマスク１４２Ａの遮光部で遮光される。１次光の代わりに−１次光を使用してもよいし、０次光を使わずに、＋／−１次光を用いてもよい。第２のマスク１８０、その他の測定装置１０１Ｂの要素１８６乃至１９２は図１と同様である。
【００６８】
測定装置１０１Ｂの動作は、測定装置１０１Ａと同様である。本実施形態においても、アライメントスコープと測定装置１０１の一部（照明部）が共通なため、装置の簡素化とコストダウンが可能である。特に、本実施形態は、第２の照明光学系１２０内にスリットや回折格子をおく必要がないため、従来の露光装置のアライメントスコープをそのまま使用できるというメリットがある。もちろん、これらは別体であってもよい。
【００６９】
以下、図１２及び図１３を参照して、本発明の第４の実施形態の測定装置１０１Ｃ及びそれを有する露光装置１００Ａについて説明する。ここで、図１２は、露光装置１００Ａの概略ブロック図である。図１３は、測定装置１０１Ｃの第２の照明光学系１２０Ｂ、第１のマスク１４２Ｂ、光線分割手段１４６及び第２のマスク１８０Ａを含む光路図である。第４の実施形態の測定装置１０１Ｃは、第１乃至３の実施形態の測定装置１０１乃至１０１Ｂとは、撮像手段１８６を第２の照明光学系１２０内に配置している点で異なる。なお、第１乃至第３の実施形態と同一の部材には同一符号を付して重複説明は省略する。
【００７０】
第１のマスク１４２Ｂは、図３に示す第１のマスク１４２と同様の構造を有し、視野絞り１２２の代わりに光学系１２１及び１２３の間に挿入されている。但し、スリット１４４ａ及び１４４ｂの幅Δｒは、投影光学系１６０のレチクル側、即ち、物体側の開口数をＮＡｏとし、集光光学系１２３と集光レンズ１２６による結像倍率をβとして次式で決定される回折限界以下の幅となっている。
【００７１】
【数５】
2005244126.tif 000007
【００７２】
スリットの幅を数式５のようにすることで、スリットから回折する光は、レチクル上ＮＡｏの範囲で等位相とみなすことができる。長さＬｒは長いほど光量の観点からよいが、投影光学系１６０の収差が同一とみなすことができる、いわゆるアイソプラナティック領域より小さくする必要がある。第１のマスク１４２は、図示しない駆動機構によって駆動可能であり、これによって、照明領域をスリット１４４ａ及び１４４ｂの間で選択することができる。
【００７３】
マスクステージ１５０は、図１２に示すように、光束が素通りする貫通穴１５１を有する。光線分割手段１４６は、ハーフミラー１２５と光学系１２７との間に配置されている。
【００７４】
第２のマスク１８０Ａは、図５に示す第２のマスク１８０と同様の構造を有し、基準マーク１２８の代わりに、光学系１２７及び１２９の間に設けられている。但し、スリット１８１ａ及び１８１ｂの幅Δｗは、光学系１２７と集光レンズ１２６による結像倍率をβ’として、次式で決定される回折限界以下の幅となっている。
【００７５】
【数６】
2005244126.tif 000008
【００７６】
スリット１８１ａ及び１８１ｂの幅Δｗを数式６のようにすることで、スリット１８１ａ及び１８１ｂから回折する光はＮＡｏの範囲で等位相とみなすことができる。窓１８３ａの幅Δｗ’は測定したい投影光学系１６０の空間周波数により決定する。高周波まで測定したい場合は広く、低周波でよいときは狭くする。投影光学系１６０の瞳の空間周波数をｆとおくとΔｗ’は次式で決定される。
【００７７】
【数７】
2005244126.tif 000009
【００７８】
ここで、瞳半径で一周期となる波面収差の周波数ｆを１とする。スリット１８１ａと窓１８３ａの長さＬｗは光量の観点から長いほどよいが、投影光学系１６０の収差が同一とみなすことができる、いわゆるアイソプラナティック領域より小さくする必要がある。
【００７９】
光学系１２９と撮像手段１３０との間には瞳共役光学系１３１が設けられている。
【００８０】
また、測定装置１０１Ｃは、ウェハステージ１７０の像面上に反射手段１７４を更に有する。図１２においては、反射手段１７４は、光束の集光点上に曲率中心を持つ凹面ミラーであり、反射手段１７４は、光束をほぼ正反射する。また、測定装置１０１Ｃは、マスク１５０の物体面上に更に別の反射手段１５６を有する。図１３においては、反射手段１５６は、光束の集光点上に曲率中心を持つ凹面ミラーであり、光束をほぼ正反射する。もっとも、反射手段１５６は凹面又は凸面の球面ミラーであり、予め別手段で形状、もしくは波面波面の位相が既知となっていれば足りる。
【００８１】
以下、図１４を参照して、測定装置１０１Ｃの動作について説明する。ここで、図１４は、測定装置１０１Ｃの動作を説明するためのフローチャートである。まず、投影光学系１６０のｘ方向の波面収差を測定する（ステップ１１０２）。
【００８２】
図１３において、光源部１０５から出射した光束は引き回し光学系１１０により、結像性能測定用の第２の照明光学系１２０に引き回される。引き回し光学系１１０からの光束は照明光学系用光学系１２１により集光され、第１のマスク１４２Ｂに照射される。第１のマスク１４２Ｂからの光束は光学系１２３で平行光にされ、折り曲げミラー１２４、ハーフミラー１２５で折り曲げられ、集光レンズ１２６に入射する。ステップ１１０２においては、図示しない駆動機構は第１のマスク１４２Ｂを移動して、光束が０度方位スリット１４４ａのみに照射されるようにする。
【００８３】
スリット１４４ａ射出後の光束は、スリット１４４ａが回折限界以下の幅であるため、図中のｘ方向に広がった、ｘ方向に関しては等位相の波面を持った回折光となる。一方、スリット１４４ａのｙ方向、即ち、長手方向への光の回折は小さいので、少なくとも図３のｙ方向に関しては、投影光学系１６０の物体側、即ち、レチクル側の開口数と同等かそれ以上の開口数を持つような光束を集光レンズ１２１でスリット１４４ａに照射する。これにより、投影光学系１６０の光学瞳全面に光が照射されるようになる。しかも、スリット１４４ａの短手方向に回折した光は等位相となっている。
【００８４】
スリット１４４ａ回折後の光束は光学系１２３、集光レンズ１２６により投影光学系１６０の物体面上に結像する。物体面の結像光束は投影光学系１６０により、ウェハステージ１７０側の像面上に集光し、反射手段３１で反射する。光束は凹面ミラー３１によりほぼ正反射され、反射後の光束は投影光学系１６０の往路とほぼ同じ光路を通り、レチクルステージ１５０側の物体面に集光し、集光レンズ１２６、ハーフミラー１２５を通過して光線分割手段１４６に入射する。光線分割手段１４６は光束をｘ方向に振幅分割し、振幅分割された光束は撮像系用光学系１２７により第２のマスク１８０Ａ上に集光する。
【００８５】
回折格子１４８ａで振幅分割された光束のうち、０次光がスリット１８１ａ、１次光が窓１８３ａに結像するように、光線分割手段１４６の回折格子１４８ａのピッチは決定される。その他の回折光は第２のマスク１８０の遮光部で遮光される。１次光の代わりに−１次光を使用してもよい。窓１８３ａを通過する光束は投影光学系１６０の波面収差の影響を受けている。一方、スリット１８１ａは、回折限界以下の幅であるため、スリット射出後の光は図中のｘ方向に広がり、ｘ方向に関して投影光学系１６０の波面収差情報の消えた、等位相の波面を持った光束となる。
【００８６】
第２のマスク１８０Ａを透過した光束は撮像系用光学系１２９と瞳共役光学系１３１により撮像手段で撮像される。撮像手段１３０には、投影光学系１６０の波面収差情報を持った光束とｘ方向に等位相な波面を持つ光束の干渉縞が観察されることになる。この干渉縞から位相情報を求めることで、投影光学系１６０のｘ方向の波面収差を精度よく測定できる。
【００８７】
干渉縞から位相を求めるには、フリンジスキャン法を使用する。フリンジスキャン法で必要な位相の変調は、光線分割手段１４６の回折格子１４８ａを回折格子のラインと垂直方向、即ち、図４のｘ方向に１ピッチ程度走査して行う。回折格子１４６の駆動は、不図示の光線分割手段１４６の駆動機構で行う。撮像された複数枚の干渉縞は撮像手段１３０から通信用ケーブル１３２を介して制御部１９０に送られ、位相情報が取得される。位相情報の取得に、電子モアレ法を用いることもできることは第１の実施形態と同様である。本実施例では、撮像された干渉縞は投影光学系を２回透過し、投影光学系１６０の波面収差の２倍の値が測定されているので、演算で補正を行う（即ち、２で割る）。
【００８８】
次に、投影光学系１６０のｙ方向の波面収差の測定を行う（ステップ１１０４）。
ステップ１１０４では、図示しない駆動機構が第１のマスク１４２Ｂを駆動して、
９０度方位スリット１４４ｂのみを使用するようにする。また、これに応答して、回折格子１４８ｂ、スリット１８１ｂ及び窓１８３ｂを使用する。第１のマスク１４２Ｂの９０度方位スリット１４４ｂに照明光学系用光学系１２１により光束を照射する。光束は、スリット１４４ｂで回折し、図のｙ方向に等位相な波面となって、照明光学系用光学系１２３、折り曲げミラー１２４、ハーフミラー１２５を透過して、集光レンズ１２６に入射する。
【００８９】
集光レンズ１２６により第１のマスク１４２Ｂのスリット１４４ｂは投影光学系１６０の物体面上に結像する。物体面の結像光束は投影光学系１６０により、ウェハステージ１７０の像面上に集光し、反射手段１７４で反射し、投影光学系１６０の往路とほぼ同じ光路を通り、マスクステージ１５０の物体面に集光する。集光光は、集光レンズ１２６、ハーフミラー１２５を通過して光線分割手段１４６の回折格子１４８ｂに入射する。回折格子１４８ｂは光束をｙ方向に振幅分割する。振幅分割された光束のうち０次光は、撮像系用光学系１２７により第２のマスク１８０Ａ上のスリット１８１ｂに集光し、１次光は窓１８３ｂに集光する。または、−１次光を窓に集光してもよい。
【００９０】
スリット１８１ｂを回折した光束は図のｙ方向に等位相な波面となっている。一方、窓１８３ｂを透過する光束は投影光学系７の波面収差情報を持っている。このため、撮像手段１３０には、投影光学系７のｙ方向の波面収差情報を持った光束の干渉縞が観察される。干渉縞から位相を求めるには、ステップ１１０２と同様にフリンジスキャンを使用する。この場合、回折格子１４８ｂを図のｙ方向に１ピッチ程度駆動する。もしくは、電子モアレ法を用いてもよい。ステップ１１０２と同様に、撮像された干渉縞は投影光学系を２回透過し、投影光学系１６０の波面収差の２倍の値が測定されているので、演算で補正を行う。
【００９１】
次に、制御部１９０は、ステップ１１０２及び１１０４で得られた投影光学系１６０のｘ及びｙ方向の波面収差情報を接続することによって投影光学系１６０の波面収差情報を得る（ステップ１１０６）。
【００９２】
但し、測定された波面には、照明用光学系１２３、折り曲げミラー１２４、ハーフミラー１２５、集光レンズ１２６、光線分割手段１４６、撮像系用光学系１２７で発生する波面収差の影響も乗畳されているので、これらの影響を除去しなくてはならない。このために、反射手段１５６を用いた校正を行う（ステップ１１０８）。反射手段１５６は、凹面又は凸面の球面ミラーであり、予め別手段で形状、もしくは波面波面の位相が既知となっている。反射手段１５６は、図１３においては、凹面ミラーとして構成されている。反射手段１５６の曲率中心が集光レンズ１２６の集光点に一致するように反射手段１５６を配置する。
【００９３】
この状態で、ステップ１１０２及び１１０４と同様の測定を行い、反射手段１５６からの反射波面の収差測定を行う。この測定結果から、既知の反射手段１５６の反射波面の位相を除去することで、照明用光学系１２３、折り曲げミラー１２４、集光レンズ１２６、ハーフミラー１２５、光線分割手段１４６、撮像系用光学系１２７で発生する波面収差、即ち、システムエラーを測定することができる。ステップ１１０８の測定結果からこのシステムエラーを除去することで、投影光学系１６０の波面収差を精度良く測定可能である。
【００９４】
更に、測定する画角を変えながら、ステップ１１０２乃至ステップ１１０８を繰り返すことで、投影光学系１６０の全画角における波面収差情報を得ることができる（ステップ１１１０）。制御部１９０は、各画角における波面収差から、回転非対称性分を抜き取ることで、投影光学系１６０の歪曲成分も求めることが可能である（ステップ１１１２）。また、制御部１９０は、波面収差の回転対称成分から投影光学系１６０の像面湾曲を求めることも可能である（ステップ１１１４）。
【００９５】
以上、投影光学系１６０の複数の画角における波面収差と、画角内の歪曲と像面湾曲の測定が可能となる。もちろん、一つの画角について、ステップ１１０２乃至１１０８のみを行って、一つの画角の波面収差のみを測定することも可能である。また、ステップ１１０８のシステムエラー校正をステップ１１０２の前で一度だけ行い、校正値を計算手段に保持しておいて、各画角の測定値を校正することも可能である。
【００９６】
本実施形態においても、第２の照明光学系１２０Ｂは、マスク１５２とプレート１７２の位置合わせを行う位置合わせ光学系を兼ねている。位置合わせ計測を行う時は、光線分割手段１４６と瞳共役光学系１３１を光路から外し、第１のマスク１４２Ｂの代わリに視野絞り１２２を置き、第２のマスク１８０Ａの代わりに基準マーク３３を配置することによって、第２の照明光学系１２０Ｂを第２の照明光学系１２０に変換し、第１の実施形態で説明したような方法で位置合わせ計測を行うことができる。
【００９７】
本実施形態では撮像手段が第２の照明光学系内にあるため、位置合わせ光学系のほとんどが共用できる上、撮像手段１８６がウェハステージ１７０上にないので、ウェハステージ１７０駆動精度や、撮像手段１８６が発する熱が露光に影響を与えない点で好ましい。
【００９８】
以下、図１２、図１４及び図１５を参照して、本発明の第５の実施形態の測定装置１０１Ｄについて説明する。測定装置１０１Ｄは、第２の照明光学系１２０Ｃを有し、第１のマスク１４２Ａをマスクステージ１５０又は専用レチクル上に配置している点で図１３に示す測定装置１０１Ｃと異なる。なお、図１５において、第１乃至第４の実施形態と同一の部材には同一符号を付して重複説明は省略する。測定装置１０１Ｄが使用される場合、図１２に示す参照符号１０１Ｃは１０１Ｄと読み替えるものとする。ここで、図１５は、測定装置１０１Ｄの第２の照明光学系１２０Ｃ、第１のマスク１４２Ａ、光線分割手段１４６及び第２のマスク１８０Ａを含む光路図である。
【００９９】
第２の照明光学系１２０Ｃは、第１のマスク１４２Ｂの代わりに視野絞り１２２を配置している点で、第２の照明光学系１２０Ｂと相違する。第１のマスク１４２Ａは、図９と同様に、マスクステージ１５０に形成される。また、測定装置１０１Ｄは、投影光学系１６０上に更に別の反射手段１６２を有する。図１５においては、反射手段１６２は、光束の集光点上に曲率中心を持つ凹面ミラーであり、光束をほぼ正反射する。もっとも、反射手段１６２は凹面又は凸面の球面ミラーであり、予め別手段で形状、もしくは波面波面の位相が既知となっていれば足りる。反射手段１６２は、反射手段１５６と同様の構造及び機能を奏する。
【０１００】
以下、図１４を参照して、測定装置１０１Ｄの動作について説明する。まず、投影光学系１６０のｘ方向の波面収差を測定する（ステップ１１０２）。第４の実施形態のステップ１１０２と同様にして、光源部１０５から出射した引き回し光学系１１０からの光束は、引き回し光学系１１０により、結像性能測定用の第２の照明光学系１２０に引き回される。引き回し光学系１１０からの光束は照明光学系用光学系１２１により集光され、視野絞り１２２に照射される。視野絞り１２２は後述の第１のマスク１４２Ａ用基板上に配されたパターンを照射する大きさとなっている。視野絞り１２２からの光束は光学系１２３で平行光にされ、折り曲げミラー１２４、ハーフミラー１２５で折り曲げられ、集光レンズ１２６に入射する。集光レンズ１２６により光束はマスクステージ１５０上に配置された透過基板のマスク１４２Ａに集光する。
【０１０１】
ステップ１１０２においては、第１のマスク１４２Ａの０度方位スリット１４４ｃ及び窓１４５ａが照明されるようにマスクステージ１５０は駆動される。集光レンズ１２６によりスリット１４４ｃに光束が集光する。スリット１４４ｃ射出後の光束は図のｘ方向に等位相の波面となる。スリット１４４ｃ出射後の光束は投影光学系１６０によりウェハステージ１７０に結像し、反射手段１７４で反射して、投影光学系１６０の往路とほぼ同一光路を通って第１のマスク１４２Ａ上に結像する。
【０１０２】
反射手段１７４はウェハ側の結像点に対して偏心して配置される。こうすることにより、スリット５０を出射した光が、２回投影光学系１６０を通過して再び第１のマスク１４２Ａに戻ってきたときに、第１のマスク１４２Ａの窓１４５ａ側を通過する。窓１４５ａの開口部の幅は回折限界より充分大きく、投影光学系１６０の波面収差情報を消さないようになっている。窓１４５ａからの光束は集光レンズ１２６、ハーフミラー１２５を透過して光線分割手段１４６の回折格子１４８ａに入射する。
【０１０３】
回折格子１４８ａは光束をｘ方向に振幅分割し、振幅分割された光束のうち０次光は、撮像系用光学系１２７により第２のマスク１８０Ａ上のスリット１８１ａに集光し、１次光は窓１８３ａに集光する。または、−１次光を窓に集光してもよい。スリット１８１ａを回折した光束は図のｘ方向に等位相な波面となり、窓１８３ａを透過する光束は投影光学系１６０の波面収差情報を持っている。第２のマスク１８０Ａを透過し、撮像系用光学系１２９と瞳共役光学系１３１により撮像手段１３０に撮像される干渉縞は、投影光学系１６０のｘ方向の波面収差情報を持っていることになる。
【０１０４】
干渉縞から位相を求めるには、第４の実施形態と同様にフリンジスキャンを使用する。この場合、回折格子１４８ａを図のｘ方向に１ピッチ程度駆動しながら、干渉縞を撮像する。もしくは、電子モアレ法を用いてもよい。撮像された干渉縞は投影光学系を２回透過し、投影光学系１６０の波面収差の２倍の値が測定されているので、演算で補正を行う。
【０１０５】
次に、投影光学系１６０のｙ方向の波面収差の測定を行う（ステップ１１０４）。
ステップ１１０４では、マスクステージ１５０が第１のマスク１４２Ａを駆動して、９０度方位スリット１４４ｄと窓１４５ｂを使用するようにする。また、これに応答して、回折格子１４８ｂ、スリット１８１ｂ及び窓１８３ｂを使用する。ステップ１１０２と同様の測定を行い投影光学系１６０のｙ方向の波面収差を求める。
【０１０６】
次に、制御部１９０は、ステップ１１０２及び１１０４で得られた投影光学系１６０のｘ及びｙ方向の波面収差情報を接続することによって投影光学系１６０の波面収差情報を得る（ステップ１１０６）。
【０１０７】
但し、測定された波面には、ハーフミラー１２５、集光レンズ１２６、光線分割手段１４６、撮像系用光学系１２７で発生する波面収差の影響も乗畳されているので、これらの影響を除去しなくてはならない。このために、反射手段１６２を用いた校正を行う（ステップ１１０８）。反射手段１６２は、凹面又は凸面の球面ミラーであり、予め別手段で形状、もしくは波面波面の位相が既知となっている。反射手段１６２は、図１５においては、凹面ミラーとして投影光学系１６０に搭載されている。反射手段１６２の曲率中心が集光レンズ１２６の集光点、即ち、第１のマスク１４２Ａと一致するように反射手段１６２を配置する。
【０１０８】
この状態で、ステップ１１０２及び１１０４と同様の測定を行い、反射手段１６２からの反射波面の収差測定を行う。このとき、集光点は、反射光が窓１８３ａ及び１８３ｂを通過するように、反射手段１６２の曲率中心に対して、横にずれた位置に集光される。この測定結果から、既知の反射手段１６２の反射波面の位相を除去することで、集光レンズ１２６、ハーフミラー１２５、光線分割手段１４６、撮像系用光学系１２７で発生する波面収差、即ち、システムエラーを測定することができる。ステップ１１０８の測定結果からシステムエラーを除去することで、投影光学系１６０の波面収差を精度良く測定可能である。
【０１０９】
更に、測定する画角を変えながら、ステップ１１０２乃至ステップ１１０８を繰り返すことで、投影光学系１６０の全画角における波面収差情報を得ることができる（ステップ１１１０）。制御部１９０は、各画角における波面収差から、回転非対称性分を抜き取ることで、投影光学系１６０の歪曲成分も求めることが可能である（ステップ１１１２）。また、制御部１９０は、波面収差の回転対称成分から投影光学系１６０の像面湾曲を求めることも可能である（ステップ１１１４）。
【０１１０】
以上、投影光学系１６０の複数の画角における波面収差と、画角内の歪曲と像面湾曲の測定が可能となる。もちろん、一つの画角について、ステップ１１０２乃至１１０８のみを行って、一つの画角の波面収差のみを測定することも可能である。また、ステップ１１０８のシステムエラー校正をステップ１１０２の前で一度だけ行い、校正値を計算手段に保持しておいて、各画角の測定値を校正することも可能である。
【０１１１】
本実施形態においても、第２の照明光学系１２０Ｃは、マスク１５２とプレート１７２の位置合わせを行う位置合わせ光学系を兼ねている。位置合わせ計測を行う時は、光線分割手段１４６と瞳共役光学系１３１を光路から外し、第２のマスク１８０Ａの代わりに基準マーク３３を配置することによって、第２の照明光学系１２０Ｂを第２の照明光学系１２０に変換し、第１の実施形態で説明したような方法で位置合わせ計測を行うことができる。
【０１１２】
本実施形態では撮像手段が第２の照明光学系内にあるため、位置合わせ光学系のほとんどが共用できる上、撮像手段１８６がウェハステージ１７０上にないので、ウェハステージ１７０駆動精度や、撮像手段１８６が発する熱が露光に影響を与えない点で好ましい。また、本実施形態は、第４の実施形態に対し、第１のマスク１４２Ａが投影光学系１６０の近くに配置されるのでシステムエラーの量を小さくすることができるというメリットがある。
【０１１３】
以下、図１６を参照して、本発明の第６の実施形態の測定装置１０１Ｅ及びそれを有する露光装置１００Ｂについて説明する。測定装置１０１Ｅは、第３の実施形態の測定装置１０１Ｂが利用する光学系を、第２の照明光学系から第１の照明光学系に変更している。なお、図１６において、第１乃至第５の実施形態と同一の部材には同一符号を付して重複説明は省略する。ここで、図１６は、露光装置１００Ｂの概略ブロック図である。
【０１１４】
基本的な構成は測定装置１０１Ｂと同様である。以下、測定装置１０１Ｅの動作について説明する。図１６において、光源部１０５から出射した光束は引き回し光学系１１０により、露光装置１００Ｂ本体の通常の露光にも使用される第１の照明光学系１１２に引き回される。第１の照明光学系１１２が照射する光は、光線分割手段１４６の回折格子１４８ａで図のｘ方向に振幅分割を受ける。振幅分割された光は第１のマスク１４２Ａに結像する。結像した光束の０次光は第１のマスク１４２Ａの窓１４５ａ、１次光はスリット１４４ｃを透過する。スリット１４４ｃと窓１４５ａは投影光学系１６０により第２のマスク１８０に結像する。第２のマスク１８０透過後の光は干渉し、撮像手段１８６で干渉縞が観察される。本実施形態の干渉縞も空間キャリアがのっているので、電子モアレ法を使用して干渉縞から位相を求める。図８のフローを利用して投影光学系の結像性能を測定することができる。本実施形態は、測定装置１０１Ｂに対して、露光用の照明光学系をそのまま使用できるので装置構成が簡単になるというメリットがある。
【０１１５】
以下、図１７を参照して、本発明の第７の実施形態の測定装置１０１Ｆ及びそれを有する露光装置１００Ｃについて説明する。測定装置１０１Ｆは、第２の実施形態の測定装置１０１Ａが利用する光学系を、第２の照明光学系から第１の照明光学系に変更している。なお、図１７において、第１乃至第６の実施形態と同一の部材には同一符号を付して重複説明は省略する。ここで、図１７は、露光装置１００Ｃの概略ブロック図である。
【０１１６】
測定装置１０１Ｆは、光線分割手段１４６をマスクステージ１５０から第１の照明光学系１１２Ａ内に移している点で測定装置１０１Ｅとは異なり、光線分割手段１４６を第２の照明光学系１２０Ａから第１の照明光学系１１２Ａに移している点で測定装置１０１Ａと異なっている。光線分割手段１４６は、第１の照明光学系１１２Ａ内のσ絞り等、投影光学系１６０の瞳と共役な位置に配置されている。
【０１１７】
基本的な構成は測定装置１０１Ａと同様である。以下、測定装置１０１Ｆの動作について説明する。光源部１０５から出射した光束は引き回し光学系１１０により、露光装置１００Ｃ本体の通常の露光にも使用される第１の照明光学系１１２Ａに引き回される。照射光束は投影光学系１６０のレチクル側、即ち、物体側の開口数ＮＡｏと同じσ＝１照明である。第１のマスク１４２Ａには、光線分割手段１４６により振幅分割されたσ＝１の光束が照射される。
【０１１８】
第１のマスク１４２Ａは、ステージ１５０上に配置された透過基板か、レチクルステージ１５０上に搭載可能な専用のレチクル上に配置される。図１７は、第１のマスク１４２Ａがレチクルステージ１５０上の基板を配した例を示している。第１のマスク１４２Ａは投影光学系１６０により、第２のマスク１８０に投影される。第２のマスク１８０のスリット１８１ａと窓１８３ａを透過した光束は干渉して撮像手段１８６で撮像される。
【０１１９】
以上のような構成で、測定装置１０１Ａで説明した図８のフローにより、光線分割手段１４６を駆動して干渉縞を撮像するフリンジスキャン法か、電子モアレ法により干渉縞から位相情報をとりだすことで、投影光学系１６０の結像性能を測定することが可能である。本実施形態では、第２の実施形態に比べて装置構成が簡素になるというメリットがある。また、第６の実施形態に対して電子モアレ法に加えてフリンジスキャン法により位相情報を測定できるメリットもある。
【０１２０】
以下、図１８を参照して、本発明の第８の実施形態としての測定装置１０１Ｇ及びそれを有する露光装置１００Ｄについて説明する。測定装置１０１Ｇは、第６及び第７の実施形態の測定装置１０１Ｅ及び１０１Ｆから光線分割手段１４６を除去している。なお、図１８において、第１乃至第７の実施形態と同一の部材には同一符号を付して重複説明は省略する。ここで、図１８は、露光装置１００Ｄの概略ブロック図である。
【０１２１】
以下、測定装置１０１Ｆの動作について説明する。光源部１０５から出射した光束は引き回し光学系１１０により、露光装置１００Ｄ本体の通常の露光にも使用される第１の照明光学系１１２に引き回される。
【０１２２】
第１のマスク１４２Ａは、ステージ１５０上に配置された透過基板か、レチクルステージ１５０上に搭載可能な専用のレチクル上に配置される。図１８は、第１のマスク１４２Ａがレチクルステージ１５０上の基板を配した例を示している。第１のマスク１４２Ａは投影光学系１６０により、第２のマスク１８０に投影される。第２のマスク１８０のスリット１８１ａと窓１８３ａを透過した光束は干渉して撮像手段１８６で撮像される。
【０１２３】
第１の照明光学系１１２において、光束はインコヒーレント化されるが、第１のマスク１４２Ａのスリット１４４ｃ及び１４４ｄと窓１４５ａ及び１４５ｂの間隔はサブｍｍオーダーなので、干渉縞形成可能な程度の空間コヒーレンシーは存在している。もしくは、結像性能測定時はインコヒーレント化ユニットを光路外に配置することで、空間コヒーレンシーを向上することも可能である。このため、第１のマスク１４２Ａ通過後の光束は干渉縞を形成するので、投影光学系１６０を介して第２のマスク１８０のスリット１８１ａ及び１８１ｂと窓１８３ａ及び１８３ｂに第１のマスク１４２Ａを結像し、撮像手段１８６によって干渉縞を撮像することができる。
【０１２４】
以上のような構成で、図８のフローのように、電子モアレ法により干渉縞から位相情報をとりだすことで、投影光学系１６０の結像性能を測定することが可能である。本実施形態では、第６及び７の実施形態に対して装置構成が簡素になるというメリットがある。
【０１２５】
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ず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、光線分割手段１４６は回折格子に限定されず、光学くさび板など他の部材も含む。
【０１２６】
また、例えば、本実施形態は、ＬＤＩについて説明したが、本発明は、ＰＤＩ、ＬＳＩ（Ｌａｔｅｒａｌ  Ｓｈｅａｒｉｎｇ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ）などのシアリング干渉計（又はタルボ干渉計）にも適用することができる。図１９に、本発明の第９の実施形態としてのシアリング干渉を利用した測定装置１０１Ｈ及びそれを有する露光装置１００Ｅの概略ブロック図を示す。かかる構成で、図８のフローのように、干渉縞から位相情報をとりだすことで、投影光学系１６０の結像性能を測定することが可能である。この場合、ステップ１００２は、投影光学系１６０のｘ方向のシアリング波面の測定、ステップ１００４は、投影光学系１６０のｙ方向のシアリング波面の測定、と読み替えればよい。シアリング干渉計の動作は周知であるので、ここでは詳しい説明は省略する。本実施形態では、シアリング干渉計がアライメントスコープを兼ねている第２の照明光学系１２０を利用しているので装置構成が簡素になるというメリットがある。ＰＤＩの場合には、球面波を利用してｘ方向とｙ方向を同時に測定することができるので、図８のフローにおけるステップ１００２乃至１００６を、投影光学系１６０の波面収差を測定と統合すればよい。
【０１２７】
以下、本発明の一実施形態の収差補正方法について説明する。露光装置１００は投影光学系１６０を構成する図示しない複数の光学素子が光軸方向及び／又は光軸直交方向へ移動可能になっており、不図示の収差調節用の駆動系により、本実施形態により得られる収差情報にもとづいて、一又は複数の光学素子を駆動することにより、投影光学系１６０の一又は複数値の収差（特に、ザイデルの５収差）を補正したり、最適化したりすることができる。また、投影光学系１６０の収差を調整する手段としては、可動レンズ以外に、可動ミラー（光学系がカタディオプトリック系やミラー系のとき）や、傾動できる平行平面板や、圧力制御可能な空間、アクチュエータによる面補正などさまざまな公知の系を用いるものが適用できる。
【０１２８】
通常の露光においては、光源部１０５から出射した光束は引き回し光学系１１０により、露光装置１００乃至１００Ｄ本体の第１の照明光学系１１２（又は１１２Ａ）に引き回される。第２の照明光学系１２０乃至１２０Ｃがある場合には、それらは通常の露光時は光路外に配置されている。第１の照明光学系１１２に入射した光束は、光束形整形、インコヒーレント化、σ調整、視野調整等が行われて、マスク１５２を、例えば、ケーラー照明する。マスク１５２はマスクステージ１５０上に置かれ、スキャンタイプの露光装置では露光に応じて駆動される。マスク１５２を通過してマスクパターンを反映する光は、投影光学系１６０により投影倍率（例えば、１／４、１／５）で図示しないウェハチャックによってステージ１７０に固定されたプレート１７２に結像される。ウェハチャックはウェハステージ１７０上に配され、露光に応じて駆動される。投影光学系１６０は、収差が補正されているので高品位な露光処理（即ち、所望の解像度）をプレート１７２上で得ることができる。
【０１２９】
次に、図２０及び図２１を参照して、露光装置１００等を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図２０は，半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、あるいは液晶パネルやＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。ステップ１（回路設計）では、半導体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。一方、ステップ３（ウェハ製造）では、シリコン等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、上記用意したマスクとウェハを用いて、リソグラフィ技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作製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で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。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。
【０１３０】
図２１は、図２０のステップ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等によって形成する。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）ではウェハに感光材を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置１０によってマスク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。本実施形態の製造方法を用いれば、投影光学系１６０の結像性能を迅速かつ簡易に取得することができるので、露光のスループットも低下せず、また、波面収差が高精度に補正された投影光学系１６０を使用することができる。このため、従来は製造が難しかった高解像度のデバイス（半導体素子、ＬＣＤ素子、撮像素子（ＣＣＤなど）、薄膜磁気ヘッドなど）を経済性及び生産性よく製造することができる。波面収差が補正された投影光学系１６０は、ウェハステージのアライメントを高精度に行う。また、このように、露光装置１００を使用するデバイス製造方法、並びに結果物（中間、最終生成物）としてのデバイスも本発明の一側面を構成する。
【図面の簡単な説明】
【０１３１】
【図１】本発明の第１乃至第３の実施形態に共通の測定装置を備えた露光装置の概略ブロック図である。
【図２】図１に示す露光装置に適用可能な、本発明の第１の実施形態の測定装置の第２の照明光学系、光線分割手段及び第１のマスクを含む光路図である。
【図３】図２に示す第１のマスクの概略平面図である。
【図４】図２に示す光線分割手段の概略平面図である。
【図５】図２に示す第２のマスクの概略平面図である。
【図６】図５に示す第２のマスクのスリットと窓の中心から射出した光の模式図である。
【図７】図２に示す撮像手段が検出する、図５に示すスリットと窓から射出した光の干渉縞の一例を示す概略平面図である。
【図８】図１に示す測定装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図９】図１に示す露光装置に適用可能な、本発明の第２の実施形態の測定装置の第２の照明光学系、光線分割手段及び第１のマスクを含む光路図である。
【図１０】図９に示す第２のマスクの概略平面図である。
【図１１】図１に示す露光装置に適用可能な、本発明の第３の実施形態の測定装置の第２の照明光学系、光線分割手段及び第１のマスクを含む光路図である。
【図１２】本発明の第４及び第５の実施形態に共通の測定装置を備えた露光装置の概略ブロック図である。
【図１３】図１２に示す露光装置に適用可能な、本発明の第４の実施形態の測定装置の第２の照明光学系、第１のマスク、光線分割手段及び第２のマスクを含む光路図である。
【図１４】図１２に示す測定装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１５】図１２に示す露光装置に適用可能な、本発明の第５の実施形態の測定装置の第２の照明光学系、第１のマスク、光線分割手段及び第２のマスクを含む光路図である。
【図１６】本発明の第６の実施形態としての測定装置を備えた露光装置の概略ブロック図である。
【図１７】本発明の第７の実施形態としての測定装置を備えた露光装置の概略ブロック図である。
【図１８】本発明の第８の実施形態としての測定装置を備えた露光装置の概略ブロック図である。
【図１９】本発明の第９の実施形態としての、シアリング干渉に基づく測定装置を備えた露光装置の概略ブロック図である。
【図２０】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２１】図２０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】
【０１３２】
１００−１００Ｅ                            露光装置
１０１−１０１Ｈ                            測定装置
１１０、１１２、１１２Ａ                    照明光学系
１２０−１２０Ｃ                            アライメント光学系
１５２                                      マスク（レチクル）
１６０                                      投影光学系
１４２−１４２Ｂ                            第１のマスク
１４６                                      光線分割手段
１８０、１８０Ａ                            第２のマスク
１９０                                      制御部
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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