(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面の像を第２面上に結像させる投影光学系の製造方法において、
複数の光学部材を組み立てて投影光学系を得る組立工程と、
前記投影光学系の波面収差を計測する波面収差計測工程と、
前記波面収差計測工程で計測された前記波面収差を所定の関数に対応させ、該関数を成分分解して波面収差の各成分を算出する波面収差成分算出工程と、
前記波面収差成分算出工程で得られた波面収差の各成分に応じて前記複数の光学部材を調整する第１及び第２調整工程と、
前記第２調整工程の前に実行されて、前記第２調整工程において調整された後の性能を予測する性能予測工程と、
前記性能予測工程と前記第２調整工程との間に実行されて、前記投影光学系の性能を、前記性能予測工程で予測された性能に基づいて判断する判断工程と、
を有し、
前記波面収差計測工程は、前記第１調整工程の前に実行される第１の波面収差計測工程と、前記第１調整工程と前記判断工程との間に実行される第２の波面収差計測工程とを含み、
前記波面収差成分算出工程は、前記第１の波面収差計測工程で計測された前記波面収差を所定の関数に対応させる第１の波面収差成分算出工程と、前記第２の波面収差計測工程で計測された前記波面収差を所定の関数に対応させる第２の波面収差成分算出工程とを含むことを特徴とする投影光学系の製造方法。
【請求項２】
前記第１調整工程は、前記光学部材を調整した後に残存する残存波面収差を補正できる非球面形状を算出する非球面形状算出工程を含むことを特徴とする請求項１記載の投影光学系の製造方法。
【請求項３】
前記非球面形状算出工程では、前記投影光学系の光軸に対して非回転対称成分を含む非球面を算出することを特徴とする請求項２記載の投影光学系の製造方法。
【請求項４】
前記非球面形状算出工程で算出された非球面を、前記複数の光学部材のうちの少なくとも１つの所定の光学部材の光学面に形成する非球面形成工程を更に備えることを特徴とする請求項２又は請求項３記載の投影光学系の製造方法。
【請求項５】
前記非球面形状算出工程は、前記複数の光学部材のうちの少なくとも２つの光学部材の光学面に関して前記非球面形状を算出し、
物体面上の所定の一点からの光束が前記光学面を通過する際の光束の径を部分光束径とするとき、前記少なくとも２つの光学部材は、前記光学面の有効径に対する前記部分光束径が異なるものが選択されることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の投影光学系の製造方法。
【請求項６】
前記第１調整工程は、少なくとも前記光学部材の姿勢を調整することを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載の投影光学系の製造方法。
【請求項７】
前記第１調整工程では、前記複数の光学部材のうちの少なくとも１つの光学部材の交換を行うことを特徴とする請求項１から請求項６の何れか一項に記載の投影光学系の製造方法。
【請求項８】
前記判断工程では、前記投影光学系が所定の性能を有していない場合には、前記非球面形状算出工程へ移行する判断を行うことを特徴とする請求項１から請求項７の何れか一項に記載の投影光学系の製造方法。
【請求項９】
前記第２調整工程は、前記投影光学系の外部から前記投影光学系の性能を調整することができる外部調整機構を用いて調整することを特徴とする請求項１から請求項８の何れか一項に記載の投影光学系の製造方法。
【請求項１０】
前記第２調整工程では、前記外部調整機構による調整量と前記投影光学系の性能の変化量との相関を求める工程を有することを特徴とする請求項９記載の投影光学系の製造方法。
【請求項１１】
前記第２調整工程は、前記光学部材の姿勢を調整する補助工程と、前記複数の光学部材のうちの前記第１面及び／又は前記第２面近傍の光学部材の交換を行う補助工程との少なくとも何れか一方を行うことを特徴とする請求項１から請求項１０の何れか一項に記載の投影光学系の製造方法。
【請求項１２】
前記第２調整工程は、前記投影光学系の波長を設定することを特徴とする請求項１から請求項１１の何れか一項に記載の投影光学系の製造方法。
【請求項１３】
前記第２調整工程は、前記第２面の姿勢を微調整する工程を含むことを特徴とする請求項１から請求項１２の何れか一項に記載の投影光学系の製造方法。
【請求項１４】
前記組立工程は、１つ又は複数の前記光学部材がそれぞれ収納された複数の鏡筒を組み立て、
前記調整工程では、前記波面収差成分算出工程で得られた波面収差の各成分に応じて前記複数の鏡筒を調整することを特徴とする請求項１から請求項１３の何れか一項に記載の投影光学系の製造方法。
【請求項１５】
第１面の像を第２面上に結像させる投影光学系の製造方法において、
複数の光学部材を組み立てて投影光学系を得る組立工程と、
前記投影光学系の波面収差を計測する波面収差計測工程と、
前記波面収差計測工程で計測された前記波面収差を所定の関数に対応させ、該関数を成分分解して波面収差の各成分を算出する波面収差成分算出工程と、
前記波面収差成分算出工程で得られた波面収差の各成分に応じて前記複数の光学部材を調整する第１及び第２調整工程と、
前記第２調整工程の前に実行されて、前記第２調整工程において調整された後の性能を予測する性能予測工程と、
前記性能予測工程と前記第２調整工程との間に実行されて、前記投影光学系の性能を、前記性能予測工程で予測された性能に基づいて判断する判断工程と、
を有し、
前記第１調整工程では、前記複数の光学部材のうちの少なくとも１つの光学部材の交換を行うことを特徴とする投影光学系の製造方法。
【請求項１６】
前記第１調整工程は、少なくとも前記光学部材の姿勢を調整することを特徴とする請求項１５記載の投影光学系の製造方法。
【請求項１７】
前記第２調整工程は、前記投影光学系の外部から前記投影光学系の性能を調整することができる外部調整機構を用いて調整することを特徴とする請求項１５又は請求項１６記載の投影光学系の製造方法。
【請求項１８】
前記第２調整工程では、前記外部調整機構による調整量と前記投影光学系の性能の変化量との相関を求める工程を有することを特徴とする請求項１７記載の投影光学系の製造方法。
【請求項１９】
前記第２調整工程は、前記光学部材の姿勢を調整する補助工程と、前記複数の光学部材のうちの前記第１面及び／又は前記第２面近傍の光学部材の交換を行う補助工程との少なくとも何れか一方を行うことを特徴とする請求項１５から請求項１８の何れか一項に記載の投影光学系の製造方法。
【請求項２０】
前記第２調整工程は、前記投影光学系の波長を設定することを特徴とする請求項１５から請求項１９の何れか一項に記載の投影光学系の製造方法。
【請求項２１】
前記第２調整工程は、前記第２面の姿勢を微調整する工程を含むことを特徴とする請求項１５から請求項２０の何れか一項に記載の投影光学系の製造方法。
【請求項２２】
第１面の像を第２面上に結像させる投影光学系の製造方法において、
複数の光学部材を組み立てて投影光学系を得る組立工程と、
前記投影光学系の波面収差を計測する波面収差計測工程と、
前記波面収差計測工程で計測された前記波面収差を所定の関数に対応させ、該関数を成分分解して波面収差の各成分を算出する波面収差成分算出工程と、
前記波面収差成分算出工程で得られた波面収差の各成分に応じて前記複数の光学部材を調整する第１及び第２調整工程と、
前記第２調整工程の前に実行されて、前記第２調整工程において調整された後の性能を予測する性能予測工程と、
前記性能予測工程と前記第２調整工程との間に実行されて、前記投影光学系の性能を、前記性能予測工程で予測された性能に基づいて判断する判断工程と、
を有し、
前記第２調整工程は、前記光学部材の姿勢を調整する補助工程と、前記複数の光学部材のうちの前記第１面及び／又は前記第２面近傍の光学部材の交換を行う補助工程との少なくとも何れか一方を行うことを特徴とする投影光学系の製造方法。
【請求項２３】
前記第２調整工程は、前記投影光学系の波長を設定することを特徴とする請求項２２記載の投影光学系の製造方法。
【請求項２４】
前記第２調整工程は、前記第２面の姿勢を微調整する工程を含むことを特徴とする請求項２２又は請求項２３記載の投影光学系の製造方法。
【請求項２５】
第１面の像を第２面上に結像させる投影光学系の製造方法において、
複数の光学部材を組み立てて投影光学系を得る組立工程と、
前記投影光学系の波面収差を計測する波面収差計測工程と、
前記波面収差計測工程で計測された前記波面収差を所定の関数に対応させ、該関数を成分分解して波面収差の各成分を算出する波面収差成分算出工程と、
前記波面収差成分算出工程で得られた波面収差の各成分に応じて前記複数の光学部材を調整する第１及び第２調整工程と、
前記第２調整工程の前に実行されて、前記第２調整工程において調整された後の性能を予測する性能予測工程と、
前記性能予測工程と前記第２調整工程との間に実行されて、前記投影光学系の性能を、前記性能予測工程で予測された性能に基づいて判断する判断工程と、
を有し、
前記第２調整工程は、前記投影光学系の波長を設定することを特徴とする投影光学系の製造方法。
【請求項２６】
前記第２調整工程は、前記第２面の姿勢を微調整する工程を含むことを特徴とする請求項２５記載の投影光学系の製造方法。
【請求項２７】
第１面の像を第２面上に結像させる投影光学系の製造方法において、
複数の光学部材を組み立てて投影光学系を得る組立工程と、
前記投影光学系の波面収差を計測する波面収差計測工程と、
前記波面収差計測工程で計測された前記波面収差を所定の関数に対応させ、該関数を成分分解して波面収差の各成分を算出する波面収差成分算出工程と、
前記波面収差成分算出工程で得られた波面収差の各成分に応じて前記複数の光学部材を調整する第１及び第２調整工程と、
前記第２調整工程の前に実行されて、前記第２調整工程において調整された後の性能を予測する性能予測工程と、
前記性能予測工程と前記第２調整工程との間に実行されて、前記投影光学系の性能を、前記性能予測工程で予測された性能に基づいて判断する判断工程と、
を有し、
前記第２調整工程は、前記第２面の姿勢を微調整する工程を含むことを特徴とする投影光学系の製造方法。
【請求項２８】
請求項１から請求項２７の何れか一項に記載の投影光学系の製造方法によって製造された投影光学系を準備する工程と、
前記投影光学系の前記第１面にマスクを位置決めするためのマスクステージを準備する工程と、
前記投影光学系の前記第２面に基板を位置決めするための基板ステージを準備する工程と
を有することを特徴とする露光装置の製造方法。
【請求項２９】
第１面の像を第２面上に結像させる投影光学系の製造方法において、
複数の光学部材を組み立てて投影光学系を得る組立工程と、
組み立てられた前記投影光学系の波面収差を計測する波面収差計測工程と、
前記波面収差計測工程で計測された前記波面収差を所定の関数に対応させ、該関数を成分分解して波面収差の各成分を算出する波面収差成分算出工程と、
前記波面収差成分算出工程で得られた波面収差の各成分に応じて前記複数の光学部材を調整する調整工程と、
を備え、
前記調整工程は、前記光学部材を調整した後に残存する残存波面収差を補正できる非球面形状を算出する非球面形状算出補助工程を備え、
前記非球面形状算出補助工程では、前記複数の光学部材のうちの少なくとも２つの光学部材の光学面に関して前記非球面形状を算出し、
物体面上の所定の一点からの光束が前記光学面を通過する際の光束の径を部分光束径とするとき、前記少なくとも２つの光学部材は、前記光学面の有効径に対する前記部分光束径が異なるものが選択されることを特徴とする投影光学系の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、投影光学系の製造方法及び露光装置の製造方法に係り、特にリソグラフィー工程においてマスクに形成されたパターンの像を基板に投影する際に用いて好適な投影光学系の製造方法及び露光装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、又は薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイスの製造においては、マスクやレチクル（以下、マスクと称する）に形成されたパターンの像をフォトレジスト等の感光剤が塗布されたウェハやガラスプレート等（以下、これらを総称する場合は、基板と称する）に転写する露光装置が用いられる。露光装置は、例えば極めて微細なパターンが形成される半導体素子等を製造する場合に多用されるステッパー等の一括露光型の投影露光装置と、例えば大面積の液晶表示素子を製造する場合に多用されるステップ・アンド・スキャン方式等の走査露光型の投影露光装置とに大別されるが、通常これらの露光装置の何れもがマスクのパターン像を基板に転写するための投影光学系を備える。
【０００３】
通常、マイクロデバイスは複数のパターンが層状に形成されて製造されるため、露光装置を用いてマイクロデバイスを製造する際には、投影されるマスクのパターン像と基板上に既に形成されているパターンとの正確な位置合わせを行った上で、マスクのパターン像を高解像度で忠実に基板上へ投影しなければならない。従って、投影光学系は収差が良好に抑えられ、高い解像度を有する極めて優れた光学性能が要求される。露光装置に設けられる投影光学系は、かかる優れた光学性能を有するように設計されるが、レンズ等の光学部材自身の製造誤差、又は投影光学系を製造する際に複数の光学部材を組み込んだ段階で生ずる組立て製造誤差等による誤差が残存していると、この残存誤差に起因する収差の発生等により設計通りの光学性能を発揮することはできない。従って、投影光学系は設計通りの光学特性を発揮するように、レンズ等の光学部材の間隔調整等の種々の調整が行われて製造される。
【０００４】
同出願人から露光装置に設けられる優れた結像特性を有する投影光学系の製造方法が種々案出されている。例えば、同出願人が特開平１０−１５４６５７号公報に開示した投影光学系の製造方法の概略は以下の通りである。つまり、まず投影光学系に設けられるレンズ等の光学部材の面形状を測定した後、光学部材を組み上げて投影光学系を得る。次に、投影光学系に残存する低次収差を計測し、この計測結果に基づいて投影光学系を調整する。その後、投影光学系に残存する高次収差を計測し、この高次収差を補正するために投影光学系のある光学部材に非球面を形成している。
【０００５】
また、同出願人が特開２０００−２４９９１７号公報等に開示した投影光学系の製造方法は、投影光学系に設けられる光学部材に屈折率の不均一性がある場合であっても良好な光学特性を有する投影光学系を製造することができる製造方法であり、その概略は以下の通りである。つまり、まずレンズ等の光学部材の面形状及び屈折率分布等の光学特性を測定した後、光学部材を組み上げて投影光学系を得る。次に、投影光学系に設けられた光学部材の屈折率の不均一性を考慮した場合の投影光学系に残存する収差と、屈折率の不均一性を考慮しない場合の投影光学系に残存する収差をシミュレーションにより算出し、屈折率の不均一性に起因する残存収差を補正しうる非球面を投影光学系の光学部材に形成することにより、光学部材の屈折率不均一性に起因する残存収差を補正している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、基板に形成されるパターンの微細化の要求が高まっている。その理由は、半導体素子を製造する場合を例に挙げると、パターンを微細化することにより、１枚の基板から製造される半導体素子の数が増加するため、半導体素子の製造コストを下げることができるとともに、半導体素子そのものを小型化することができるからであり、また、微細化することにより動作周波数を向上させることができ、更に低消費電力化を図ることもできるからである。現在のＣＰＵ（中央処理装置）は、０．１８μｍ程度のプロセスルールで製造されているが、今後０．１〜０．１３μｍ程度のプロセスルールでの製造が行われつつあり、将来的には更に微細なプロセスルールで製造されるものと予想される
【０００７】
微細なパターンを形成するには、露光時にマスクを照明する照明光を短波長化するとともに、投影光学系の開口数（Ｎ．Ａ．）を高く設定する必要がある。投影光学系の開口数を高く設定すると、収差が良好に抑えられた投影光学系の設計が困難になる。近年、設計技術が進歩し、高い開口数を有していても、収差の発生が少ない投影光学系の設計が従来と比較すると容易になっている。この優れた光学特性を実際に発揮する投影光学系を製造する際には、投影光学系を高度に調整する必要がある。しかしながら、パターンの微細化に伴い、投影光学系の調整には更なる高精度が要求されてきたため、上述した従来の投影光学系の製造方法では、設計通りの光学特性を有する投影光学系を製造するのは困難である。従来の方法を用いて設計通りの光学性能を有する投影光学系を製造するのは不可能であるという訳ではないが、従来の方法では、調整が煩雑になり製造時間が長くなって製造効率が低くなるものと考えられる。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、残存収差が良好に抑えられ、極めて優れた光学特性を有する投影光学系を効率よく製造することができる投影光学系の製造方法、及び当該投影光学系の製造方法によって製造された投影光学系を備える露光装置の製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
〔投影光学系の製造方法〕
上記課題を解決するために、本発明の第１の観点による投影光学系の製造方法は、第１面の像を第２面上に結像させる投影光学系の製造方法であって、複数の光学部材（２、２ａ〜２ｅ）を組み立てて投影光学系を得る組立工程（Ｓ１、Ｓ１０、Ｓ１２）と；前記投影光学系の波面収差を計測する波面収差計測工程（Ｓ１４、Ｓ３０）と；前記波面収差計測工程で計測された前記波面収差を所定の関数に対応させ、該関数を成分分解して波面収差の各成分を算出する波面収差成分算出工程（Ｓ３、Ｓ３４）と；前記波面収差成分算出工程で得られた波面収差の各成分に応じて前記複数の光学部材を調整する第１及び第２の調整工程（Ｓ４、Ｓ５、Ｓ３６〜Ｓ５０、Ｓ５２〜Ｓ６２）と；前記第２の調整工程（Ｓ５、Ｓ５２〜Ｓ６２）の前に実行されて、前記第２の調整工程において調整された後の性能を予測する性能予測工程（Ｓ３６）と；前記性能予測工程と前記第２の調整工程との間に実行されて、前記投影光学系の性能を、前記性能予測工程で予測された性能に基づいて判断する判断工程（Ｓ３８）と；を有し、前記波面収差計測工程は、前記第１の調整工程の前に実行される第１の波面収差計測工程と、前記第１の調整工程と前記判断工程との間に実行される第２の波面収差計測工程とを含み、前記波面収差成分算出工程は、前記第１の波面収差計測工程で計測された前記波面収差を所定の関数に対応させる第１の波面収差成分算出工程と、前記第２の波面収差計測工程で計測された前記波面収差を所定の関数に対応させる第２の波面収差成分算出工程とを含むことを特徴としている。
この発明によれば、高い光学性能が要求される投影光学系を製造するにあたり、組み立てられた投影光学系の波面収差を計測し、計測された波面収差を所定の関数に対応させて成分分解して波面収差の各成分を算出し、算出された波面収差を調整する際に少なくとも二段階の調整を行っている。このときに、後の調整において調整され後の投影光学系の性能を予測し、予測された性能に基づいて先の調整を終了するか否かを判断しているため、後の調整での調整作業が容易となり、残存収差が良好に抑えられて極めて優れた光学特性を有する投影光学系を効率良く製造することができる。また、第１及び第２の調整工程の双方、特に第２の調整工程において、波面収差計測及び波面収差成分算出を行っているため、高性能な投影光学系を効率良く製造できる。
また、本発明の第１の観点による投影光学系の製造方法は、前記第１調整工程が、前記光学部材（２、２ａ〜２ｅ）を調整した後に残存する残存波面収差を補正できる非球面形状を算出する非球面形状算出工程（Ｓ４６）を含むことを特徴としている。
この発明によれば、光学部材を調整した後に残存する残存波面収差を補正できる非球面形状を計算により求めているので、実際に光学部材に非球面を形成して試行錯誤しながら残存波面収差を補正する場合に比べて製造効率を向上させることができる。
また、本発明の第１の観点による投影光学系の製造方法では、前記非球面形状算出工程が前記投影光学系の光軸に対して非回転対称成分を含む非球面を算出することを特徴としている。
この発明によれば、残存波面収差を補正できる非球面形状を計算により求める際に、投影光学系の光軸に対して非回転対称成分を含む非球面を求めているので、幾何光学のザイデルの五収差等の低次の収差のみならず、高次の収差も効率よく補正することができる。
また、本発明の第１の観点による投影光学系の製造方法は、前記非球面形状算出工程（Ｓ５０）で算出された非球面を、前記複数の光学部材（２、２ａ〜２ｅ）のうちの少なくとも１つの所定の光学部材（２、２ａ〜２ｅ）の光学面に形成する非球面形成工程（Ｓ５０）を更に備えることを特徴としている。
また、本発明の第１の観点による投影光学系の製造方法では、前記非球面形状算出工程は、前記複数の光学部材のうちの少なくとも２つの光学部材の光学面に関して前記非球面形状を算出し、物体面上の所定の一点からの光束が前記光学面を通過する際の光束の径を部分光束径とするとき、前記少なくとも２つの光学部材は、前記光学面の有効径に対する前記部分光束径が異なるものが選択されることを特徴としている。
この発明によれば、光学部材の有効径と通過する光束径との比が異なる少なくとも２つの光学部材に非球面が形成されるため、特定の収差のみを効果的に補正する上で好適である。
また、本発明の第１の観点による投影光学系の製造方法は、前記第１調整工程が、少なくとも前記光学部材（２、２ａ〜２ｅ）の姿勢を調整することを特徴とし、また、前記複数の光学部材（２、２ａ〜２ｅ）のうちの少なくとも１つの光学部材（２、２ａ〜２ｅ）の交換を行うことを特徴としている。
また、本発明の第１の観点による投影光学系の製造方法では、前記判断工程（Ｓ３８）において前記投影光学系が所定の性能を有していない場合には、前記非球面形状算出工程へ移行する判断を前記判断工程で行うことを特徴としている。
また、本発明の第１の観点による投影光学系の製造方法は、前記第２調整工程が、前記投影光学系（ＰＬ）の外部から前記投影光学系（ＰＬ）の性能を調整することができる外部調整機構（８、３２ａ〜３２ｅ、３５）を用いて調整することを特徴としている。
また、本発明の第１の観点による投影光学系の製造方法は、前記第２調整工程では、前記外部調整機構による調整量と前記投影光学系（ＰＬ）の性能の変化量との相関を求める工程（Ｓ５２）を有することを特徴としている。
また、本発明の第１の観点による投影光学系の製造方法は、前記第２調整工程が、前記光学部材（２、２ａ〜２ｅ）の姿勢を調整する補助工程（Ｓ６２）と、前記複数の光学部材（２、２ａ〜２ｅ）のうちの前記第１面及び／又は前記第２面近傍の光学部材（２、２ａ〜２ｅ）の交換を行う補助工程（Ｓ６２）との少なくとも何れか一方を行うことを特徴としている。
また、本発明の第１の観点による投影光学系の製造方法は、前記第２調整工程が、前記投影光学系（ＰＬ）の波長を設定することを特徴としている。
また、本発明の第１の観点による投影光学系の製造方法は、前記第２調整工程が、前記第２面の姿勢を微調整する工程を含むことを特徴としている。
また、本発明の第１の観点による投影光学系の製造方法は、前記組立工程が、１つ又は複数の前記光学部材（２、２ａ〜２ｅ）がそれぞれ収納された複数の鏡筒（３０ａ〜３０ｅ）を組み立て、前記調整工程では、前記波面収差成分算出工程で得られた波面収差の各成分に応じて前記複数の鏡筒（３０ａ〜３０ｅ）を調整することを特徴としている。
また、本発明の第２の観点による投影光学系の製造方法は、第１面の像を第２面上に結像させる投影光学系の製造方法であって、複数の光学部材（２、２ａ〜２ｅ）を組み立てて投影光学系を得る組立工程（Ｓ１、Ｓ１０、Ｓ１２）と；前記投影光学系の波面収差を計測する波面収差計測工程（Ｓ１４、Ｓ３０）と；前記波面収差計測工程で計測された前記波面収差を所定の関数に対応させ、該関数を成分分解して波面収差の各成分を算出する波面収差成分算出工程（Ｓ３、Ｓ３４）と；前記波面収差成分算出工程で得られた波面収差の各成分に応じて前記複数の光学部材を調整する第１及び第２の調整工程（Ｓ４、Ｓ５、Ｓ３６〜Ｓ５０、Ｓ５２〜Ｓ６２）と；前記第２の調整工程（Ｓ５、Ｓ５２〜Ｓ６２）の前に実行されて、前記第２の調整工程において調整された後の性能を予測する性能予測工程（Ｓ３６）と；前記性能予測工程と前記第２の調整工程との間に実行されて、前記投影光学系の性能を、前記性能予測工程で予測された性能に基づいて判断する判断工程（Ｓ３８）と；を有し、前記第１調整工程では、前記複数の光学部材（２、２ａ〜２ｅ）のうちの少なくとも１つの光学部材（２、２ａ〜２ｅ）の交換を行うことを特徴としている。
また、本発明の第３の観点による投影光学系の製造方法は、第１面の像を第２面上に結像させる投影光学系の製造方法であって、複数の光学部材（２、２ａ〜２ｅ）を組み立てて投影光学系を得る組立工程（Ｓ１、Ｓ１０、Ｓ１２）と；前記投影光学系の波面収差を計測する波面収差計測工程（Ｓ１４、Ｓ３０）と；前記波面収差計測工程で計測された前記波面収差を所定の関数に対応させ、該関数を成分分解して波面収差の各成分を算出する波面収差成分算出工程（Ｓ３、Ｓ３４）と；前記波面収差成分算出工程で得られた波面収差の各成分に応じて前記複数の光学部材を調整する第１及び第２の調整工程（Ｓ４、Ｓ５、Ｓ３６〜Ｓ５０、Ｓ５２〜Ｓ６２）と；前記第２の調整工程（Ｓ５、Ｓ５２〜Ｓ６２）の前に実行されて、前記第２の調整工程において調整された後の性能を予測する性能予測工程（Ｓ３６）と；前記性能予測工程と前記第２の調整工程との間に実行されて、前記投影光学系の性能を、前記性能予測工程で予測された性能に基づいて判断する判断工程（Ｓ３８）と；を有し、前記第２調整工程が、前記光学部材（２、２ａ〜２ｅ）の姿勢を調整する補助工程（Ｓ６２）と、前記複数の光学部材（２、２ａ〜２ｅ）のうちの前記第１面及び／又は前記第２面近傍の光学部材（２、２ａ〜２ｅ）の交換を行う補助工程（Ｓ６２）との少なくとも何れか一方を行うことを特徴としている。
また、本発明の第４の観点による投影光学系の製造方法は、第１面の像を第２面上に結像させる投影光学系の製造方法であって、複数の光学部材（２、２ａ〜２ｅ）を組み立てて投影光学系を得る組立工程（Ｓ１、Ｓ１０、Ｓ１２）と；前記投影光学系の波面収差を計測する波面収差計測工程（Ｓ１４、Ｓ３０）と；前記波面収差計測工程で計測された前記波面収差を所定の関数に対応させ、該関数を成分分解して波面収差の各成分を算出する波面収差成分算出工程（Ｓ３、Ｓ３４）と；前記波面収差成分算出工程で得られた波面収差の各成分に応じて前記複数の光学部材を調整する第１及び第２の調整工程（Ｓ４、Ｓ５、Ｓ３６〜Ｓ５０、Ｓ５２〜Ｓ６２）と；前記第２の調整工程（Ｓ５、Ｓ５２〜Ｓ６２）の前に実行されて、前記第２の調整工程において調整された後の性能を予測する性能予測工程（Ｓ３６）と；前記性能予測工程と前記第２の調整工程との間に実行されて、前記投影光学系の性能を、前記性能予測工程で予測された性能に基づいて判断する判断工程（Ｓ３８）と；を有し、前記第２調整工程が、前記投影光学系（ＰＬ）の波長を設定することを特徴としている。
また、本発明の第５の観点による投影光学系の製造方法は、第１面の像を第２面上に結像させる投影光学系の製造方法であって、複数の光学部材（２、２ａ〜２ｅ）を組み立てて投影光学系を得る組立工程（Ｓ１、Ｓ１０、Ｓ１２）と；前記投影光学系の波面収差を計測する波面収差計測工程（Ｓ１４、Ｓ３０）と；前記波面収差計測工程で計測された前記波面収差を所定の関数に対応させ、該関数を成分分解して波面収差の各成分を算出する波面収差成分算出工程（Ｓ３、Ｓ３４）と；前記波面収差成分算出工程で得られた波面収差の各成分に応じて前記複数の光学部材を調整する第１及び第２の調整工程（Ｓ４、Ｓ５、Ｓ３６〜Ｓ５０、Ｓ５２〜Ｓ６２）と；前記第２の調整工程（Ｓ５、Ｓ５２〜Ｓ６２）の前に実行されて、前記第２の調整工程において調整された後の性能を予測する性能予測工程（Ｓ３６）と；前記性能予測工程と前記第２の調整工程との間に実行されて、前記投影光学系の性能を、前記性能予測工程で予測された性能に基づいて判断する判断工程（Ｓ３８）と；を有し、前記第２調整工程が、前記第２面の姿勢を微調整する工程を含むことを特徴としている。
また、本発明の第６の観点による投影光学系の製造方法は、第１面の像を第２面上に結像させる投影光学系の製造方法であって、複数の光学部材（２、２ａ〜２ｅ）を組み立てて投影光学系（ＰＬ）を得る組立工程（Ｓ１０、Ｓ１２）と；組み立てられた前記投影光学系（ＰＬ）の波面収差を計測する波面収差計測工程（Ｓ３０）と；前記第２工程で計測された前記波面収差を所定の関数に対応させ、該関数を成分分解して波面収差の各成分を算出する波面収差成分算出工程（Ｓ３４）と；前記第３工程で得られた波面収差の各成分に応じて前記複数の光学部材を調整する調整工程（Ｓ４０〜Ｓ６２）と；を備え、前記調整工程は、前記光学部材を調整した後に残存する残存波面収差を補正できる非球面形状を算出する非球面形状算出補助工程（Ｓ４６）を備え、前記非球面形状算出補助工程では、前記複数の光学部材のうちの少なくとも２つの光学部材（２、２ａ〜２ｅ）の光学面に関して前記非球面形状を算出し、物体（Ｒ）面上の所定の一点（Ｑ１又はＱ２）からの光束が前記光学面を通過する際の光束の径を部分光束径とするとき、前記少なくとも２つの光学部材は、前記光学面の有効径に対する前記部分光束径が異なるものが選択されることを特徴としている。
〔露光装置の製造方法〕
上記課題を解決するために、本発明の露光装置の製造方法は、上記投影光学系の製造方法によって製造された投影光学系（ＰＬ）を準備する工程と、前記投影光学系（ＰＬ）の前記第１面にマスク（Ｒ）を位置決めするためのマスクステージ（１６）を準備する工程と、前記投影光学系（ＰＬ）の前記第２面に基板（Ｗ）を位置決めするための基板ステージ（１８）を準備する工程とを有することを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態による投影光学系の製造方法及び露光装置の製造方法について詳細に説明する。
〔露光装置〕
図１は、本発明の一実施形態による製造方法によって製造される投影光学系及び露光装置の概略構成を示す図である。本実施形態では、図１に示したように、レチクルＲに形成された回路パターンＤＰの投影光学系ＰＬを介した縮小像をウェハＷに設定された複数のショット領域の内、所定のショット領域に転写するステップ・アンド・リピート方式の露光装置１０を例に挙げて説明する。尚、以下の説明においては、図１中に示したＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＹ軸がウェハステージ１８に対して平行となるよう設定され、Ｚ軸がウェハステージ１８に対して直交する方向（投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに平行な方向）に設定されている。図中のＸＹＺ座標系は、実際にはＸＹ平面が水平面に平行な面に設定され、Ｚ軸が鉛直上方向に設定される。
【００１１】
図１に示した露光装置１０は、主に光源１２、照明光学系１４、レチクルＲのＸＹ平面内における位置決めを行うマスクステージとしてのレチクルステージ１６、投影光学系ＰＬ、ウェハＷを投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ（Ｚ軸方向）と直交するＸＹ平面内で移動させる基板ステージとしてのウェハステージ１８、及び主制御系２０から構成されている。尚、図１においては、説明の都合上、投影光学系ＰＬについてはその断面構造を図示している。光源１２は、例えばＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）等を備え、露光時に必要となる照明光ＩＬを射出する。照明光学系１４は図示しないリレーレンズ、フライアイレンズ等のオプティカルインテグレータ、インテグレータセンサ、スペックル低減装置、レチクルＲの照明領域を規定するレチクルブラインド等で構成されており、光源１２から射出された照明光ＩＬの照度分布を均一化するとともに、照明光ＩＬの断面形状を整形する。
【００１２】
照明光学系１４の下方（−Ｚ軸方向）に設置されたレチクルステージ１６は、レチクルホルダ１７を介してレチクルＲを保持する。レチクルステージ１６は、レチクルＲを所定位置に位置付けるためにレチクルステージ制御装置２２からの制御信号を受けてレチクルＲ面内（ＸＹ平面内）で移動可能に構成される。具体的には、レチクルＲはその回路パターンＤＰの中心点が投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ上に位置するように位置決めされる。均一な照度分布の照明光ＩＬが照射されると、レチクルＲに形成された回路パターンＤＰの像が、投影光学系ＰＬを介してウェハＷ上に投影される。投影光学系ＰＬには、温度、気圧等の環境変化に対応して、結像特性等の光学特性を一定に制御するレンズコントローラ部２９が設けられている。
【００１３】
投影光学系ＰＬは、後述するように複数のレンズ素子２が鏡筒３０内で共通の光軸ＡＸを有するように同軸上に配列された構造を有し、レチクルＲの回路パターンＤＰが形成された面とウェハＷの表面とがそれらのレンズ素子２からなる光学系に関して共役になるようにレチクルＲとウェハＷとの間に配置されている。換言すると、レチクルＲの回路パターンＤＰが形成された面は、投影光学系ＰＬの物体面（第１面）に位置決めされ、ウェハＷの表面は投影光学系ＰＬの像面（第２面）に位置決めされる。投影光学系ＰＬの縮小倍率はレンズ素子２からなる光学系の倍率により決定される。また、鏡筒３０の外周部上であってＺ軸方向の中央位置には、投影光学系ＰＬを露光装置１０内の架台（図示しない）に装着させるためのフランジ３１が形成されている。
【００１４】
ウェハＷはウェハホルダ１９を介してウェハステージ１８上により保持されている。ウェハステージ１８は、図中Ｘ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれ移動可能な一対のブロック（図示省略）を重ね合わせたものであり、ＸＹ平面内での位置が調整自在になっている。また、図示は省略しているが、ウェハステージ１８は、Ｚ軸方向にウェハＷを移動させるＺステージ、ウェハＷをＸＹ平面内で微小回転させるステージ、及びＺ軸に対する角度を変化させてＸＹ平面に対するウェハＷの傾きを調整するステージ等から構成される。ウェハステージ１８の上面の一端にはウェハステージ１８の移動可能範囲以上の長さを有する移動鏡２８が取り付けられ、移動鏡２８の鏡面に対向した位置にレーザ干渉計２６が配置されている。
【００１５】
尚、図１では簡略化して図示しているが、移動鏡２８はＸ軸に垂直な反射面を有する移動鏡及びＹ軸に垂直な反射面を有する移動鏡より構成されている。また、レーザ干渉計２６は、Ｘ軸に沿って移動鏡２８にレーザビームを照射する２個のＸ軸用のレーザ干渉計及びＹ軸に沿って移動鏡２８にレーザビームを照射するＹ軸用のレーザ干渉計より構成され、Ｘ軸用の１個のレーザ干渉計及びＹ軸用の１個のレーザ干渉計により、ウェハステージ１８のＸ座標及びＹ座標が計測される。また、Ｘ軸用の２個のレーザ干渉計の計測値の差により、ウェハステージ１８の回転角が計測される。また、Ｘ軸用の２個のレーザ干渉計の計測値の差により、ウェハステージ１８のＸＹ平面内における回転角が計測される。レーザ干渉計２６により計測されたＸ座標、Ｙ座標、及び回転角の情報はステージ位置情報としてウェハステージ制御系２４へ出力され、ウェハＷの姿勢をナノオーダで制御する。
【００１６】
光源１２から射出される照明光ＩＬの強度及び照射タイミングの制御、レチクルステージ１６の微動制御、及びウェハステージ１８の移動制御は主制御系２０により一括して管理される。上記構成により、レチクルＲが照明光学系１４により均一に照明されると、レチクルＲに形成された回路パターンＤＰの像が投影光学系ＰＬの縮小倍率に応じて縮小され、ウェハＷ上のショット領域に転写される。一つのショット領域の露光処理が終了すると、次のショット領域が投影光学系ＰＬを介してレチクルＲのパターン面と共役な位置に位置するようにウェハステージ１８をＸＹ面内においてステップ移動し、同様の露光動作を行う。
【００１７】
〔投影光学系〕
以上、本発明の一実施形態による製造方法によって製造される露光装置の概略構成及び動作について説明したが、次に本発明の一実施形態による製造方法によって製造される投影光学系について説明する。図１に示したように、レンズ素子２は、それぞれ、その外周部分において環状のレンズ枠４により保持され、レンズ枠４は鏡筒３０内で光軸ＡＸに沿って配列している。レンズ枠４により保持された各レンズ素子２の光軸は投影光学装置ＰＬの光軸ＡＸと同軸となるように配置されている。鏡筒３０は分割鏡筒３０ａ〜３０ｅを有し、各々の分割鏡筒３０ａ〜３０ｅには１つ又は複数のレンズ素子２が収納されている。分割鏡筒３０ａには複数のレンズ素子２ａ及び開口絞りＡＳが設けられている。また、分割鏡筒３０ｂ〜３０ｅ各々にはレンズ要素２ｂ〜２ｅがそれぞれ設けられている。このように、分割鏡筒３０ａ〜３０ｅにはレンズ要素２ａ〜２ｅのみならず、開口絞りＡＳや収差を補正するための図示せぬ光学部材が１つ又は複数組み込まれている。尚、図１に示した鏡筒３０は、５つの分割鏡筒を有しているが、分割鏡筒の数は５つには限定されない。さらに、図１の鏡筒３０では、鏡筒３０を支持するためのフランジ３１よりも下部の分割鏡筒が１つ（３０ａ）であるが、この部分を複数の分割鏡筒で構成しても良い。
【００１８】
また、分割鏡筒３０ａ〜３０ｅには、投影光学系ＰＬを組み立てた後で投影光学系ＰＬの鏡筒３０の外部から残存する収差を調整するため外部調整機構としての調整部材３２ａ〜３２ｅが設けられている。調整部材３０ａ〜３０ｅは、図示せぬ光学部材の光軸ＡＸ方向の位置、光軸ＡＸに直交する面内における位置（偏心）、光軸ＡＸに直交する軸周りの回転位置、光軸ＡＸ周りの回転位置を含んだ姿勢を調整することが可能である。各調整部材３２ａ〜３２ｅは、例えば投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに直交する平面内において１２０度の角度をもって分割鏡筒３０ａ〜３０ｄの側壁部に取り付けられた３つのアクチュエータやピエゾ素子等の可動部材を有し、この可動部材が伸縮することにより上記の姿勢調整が可能となっている。また、調整部材３２ａ〜３２ｅには、可動部材の伸縮量を計測する変位センサが設けられている。尚、調整部材３２ａ〜３２ｅの姿勢はレンズコントローラ部２９により制御される。
【００１９】
また、投影光学系ＰＬの下部には、投影光学系ＰＬの残存収差を調整するための調整装置３４が設けられている。調整装置３４は、上述した投影光学系ＰＬに設けられた分割鏡筒３０ａとウェハＷとの間に配置されて投影光学系ＰＬの鏡筒３０で生じた球面収差を補正する平行平面板６を備える。この平行平面板６は、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸにほぼ垂直に配置されているが、平行板駆動装置３５によって適宜移動可能となっている。この平行板駆動装置３５は、レンズコントローラ部２９の制御下で平行平面板６の光軸ＡＸに垂直な面（ＸＹ平面）に対する傾斜角を制御する。
【００２０】
平行板駆動装置３５が、例えば、平行平面板６を光軸ＡＸに垂直な面から僅かに傾けることにより、鏡筒３０で生じた偏心コマ収差のみを独立して補正することができる。即ち、平行平面板６の法線が光軸ＡＸとなす傾き角と平行平面板６のこのような傾きの方向との少なくとも一方を調整することによって、他の球面収差等から独立して投影光学系ＰＬの偏心コマ収差のみを独立して補正することができる。上述の外部調整機構３２及び調整装置３４による収差の補正は、ウェハＷへの露光条件の変化に応じて適宜再調整が行われる。具体的には、露光条件として、２次光源の大きさ・形状、変形照明を行う場合にはその変形照明の形状・大きさ、レチクルＲに形成された回路パターンＤＰの種類、及び投影光学系ＰＬの開口数のうちの少なくとも１つを変更した場合、外部調整機構３２及び調整装置３４（平行板駆動装置３５）を駆動して投影光学系の収差の調整を行う。ここで、上述した変形照明とは、例えば、輪帯変形照明若しくは照明のコヒーレンシィσ（σ値＝照明光学系の射出側開口数／投影光学系の入射側開口数）を変化した照明、又は多極（例えば４極）状に照明光を分割した多重極照明等である。
【００２１】
図２は、投影光学系ＰＬの下端部に配置される調整装置３４の構造を説明する図である。図２（ａ）は調整装置３４の側方の断面構造を模式的に示す図であり、、図２（ｂ）は、調整装置３４の側面の構造を示す図である。図２に示したように、調整装置３４は、平行平面板６を内部に保持固定するための金具である第１部材３４ａと、この第１部材３４ａと鏡筒３０との間に配置される金具である第２部材３４ｂとを備える。第１部材３４ａと第２部材３４ｂとは、光軸ＡＸに垂直な面から僅かに傾いた摺り合わせ面ｐ１を介して摺動可能に連結されており、第１部材３４ａ及び第２部材３４ｂを光軸ＡＸの回りに相対的に回転させることにより、光軸ＡＸに対する平行平面板６の法線の傾き角を調節できるようになっている。尚、光軸ＡＸと摺り合わせ面ｐ１との傾き角は、平行平面板６の法線の光軸ＡＸに対する最大の傾き角の１／２に設定されている。つまり、図示の状態から第１部材３４ａが第２部材３４ｂに対して１８０゜回転すると、平行平面板６の法線の光軸ＡＸに対する傾き角は、光軸ＡＸと摺り合わせ面ｐ１との傾き角の２倍となる。
【００２２】
第２部材３４ｂと鏡筒３０とは、光軸ＡＸに垂直な摺り合わせ面ｐ２を介して摺動可能に連結されており、第２部材３４ｂ及び鏡筒３０を光軸ＡＸの回りに相対的に回転させることにより、光軸ＡＸに対する平行平面板６の法線の傾き方向が調節可能になっている。第１部材３４ａと第２部材３４ｂとの相対的な回転位置は、第１部材３４ａの上端周囲に設けた目盛環ＳＣ１を、第２部材３４ｂの下端の一箇所に設けた指標ｍ１で読み取ることにより視覚的に検出することができる。また、第２部材３４ｂの鏡筒３０との相対的な回転位置は、第２部材３４ｂの上端周囲に設けた目盛環ＳＣ２を、鏡筒３０の下端の一箇所に設けた指標ｍ１で読み取ることにより視覚的に検出することができる。平行板駆動装置３５に設けた第１駆動部３５ａは、第１部材３４ａと第２部材３４ｂとの相対的な回転位置を調整して、平行平面板６を光軸ＡＸに垂直な面から所望の角度だけ傾ける。これにより、鏡筒３０内で生じた特定方向の偏心コマ収差のみを独立して補正することができる。一方、第２駆動部３５ｂは、第１部材３４ａと鏡筒３０との相対的な回転位置を調整して、平行平面板６の傾き方向を適宜設定する。これにより、偏心コマ収差の補正方向を調節することができる。尚、第１部材３４ａと第２部材３４ｂとの相対的な回転位置や、第１部材３４ａと鏡筒３０との相対的な回転位置は、両駆動部３５ａ、３５ｂによる駆動量をモニタすることにより電気的に検出することもできる。例えば、第１部材３４ａと第２部材３４ｂとの相対的な回転位置を両駆動部３５ａの駆動量に基づいて検出することにより、この回転位置を第１部材３４ａの傾き角に換算することができる。
【００２３】
図３は、第１部材３４ａに保持されている平行平面板６の傾き角と偏心コマ収差の発生及び補正との関係を概念的に説明する図である。例えば、図３中の実線で示すように平行平面板６とウェハＷとが平行になっている場合、鏡筒３０からの照明光ＩＬはウェハＷ上の点Ｐ１に結像するものとする。この状態から平行平面板６を２点鎖線で示すように僅かに傾けると、照明光ＩＬは、偏心コマ収差によって点Ｐ１に結像しなくなる。具体的には、照明光ＩＬのうち光軸ＡＸに沿って進行してきた光は、平行平面板６によって平行移動して点Ｐ１の近傍の点Ｐ２に結像するが、照明光ＩＬのうち開口角で進行してきた光は、平行平面板６の比較的大きな作用を受けて平行移動し、点Ｐ２よりも点Ｐ１から離れた点Ｐ３に結像する。つまり、鏡筒３０によって偏心コマ収差が生じていなかったとしても、平行平面板６を傾けることによって偏心コマ収差が生じてしまう。このことは、当初２点鎖線で示す照明光ＩＬのような偏心コマ収差が生じていた場合、平行平面板６を時計方向に回転させることによって偏心コマ収差を補正できることを意味する。尚、この調整装置３４の詳細については、例えば、特開１１−１２１３２２号公報を参照されたい。
【００２４】
図１に戻り、調整装置３４の下端部には、ガラス枠３６が螺合されており、ガラス枠３６内には曲面を有するガラス板８が装着されている。このガラス板８の厚さを変更することにより投影光学系ＰＬの下端からウェハＷまでの光学長を変更して球面収差を調整することができる。また、仮に投影光学系ＰＬがペッツバールの条件を満たしておらず、像面歪曲収差を生じている場合にはこのガラス板８の曲率半径を変更することで投影光学系ＰＬの像面歪曲を調整することができる。ここで、ペッツバールの条件とは、像面歪曲を生じさせないための条件であり、ペッツバールの和が０となることである。ペッツバールの和を変えるためには、投影光学系ＰＬの焦点距離を変化させる必要がある。このためには、種々の厚み及び曲率半径を有するガラス板８が装着された複数のガラス枠３６を予め容易しておき、後述する球面収差及び像面収差を調整する際にガラス枠３６ごと交換するのが便利である。かかるガラス板８による収差の調整の際にはガラス枠３６だけ交換すればよいので、投影光学装置ＰＬを分解する必要はない。ガラス板８の厚み及び曲率半径の設定方法についての詳細は、例えば特開平９−３２９７４２号公報を参照されたい。
【００２５】
以上、本発明の一実施形態による製造方法によって製造される露光装置及び投影光学系の構成について説明したが、次に、投影光学系ＰＬの製造の際に用いられる組立装置、位相回復法を用いた収差測定装置、及び波面収差を測定する波面収差測定装置について順に説明する。尚、上記の位相回復法を用いた収差測定装置及び波面収差を測定する波面収差測定装置の何れも、波面収差を測定する測定装置であるが、各々を区別するために、前者を単に「収差測定装置」と称し、後者を「波面収差測定装置」と称する。尚、このように本実施形態では、投影光学系ＰＬの残存収差を測定するために、「収差測定装置」及び「波面収差測定装置」を用いている。その理由は、「波面収差測定装置」の測定精度は「収差測定装置」の測定精度よりも高く、投影光学系ＰＬの製造過程において、「収差測定装置」を用いて投影光学系ＰＬの残存収差をある程度まで追い込み、その後は計測精度の高い「波面収差測定装置」を用いて計測を行いつつ残存収差の極めて少ない投影光学系ＰＬを製造するためである。
【００２６】
〔組立装置〕
図４は、本発明の一実施形態による製造方法によって投影光学系を製造する際に用いられる組立装置の構成を概略的に示す断面図である。図４に示したように、組立装置は、定盤部５１ａと該定盤部５１ａから立設した柱部５１ｂとを有する架台５１と、該架台５１の定盤部５１ａ上に回転可能に設けられ、高い回転精度を有するエアスピンドルを用いた回転台５２と、架台５１の柱部５１ｂに上下動可能に設けられた上下動ステージ５３とを備えている。上記回転台５２は、その駆動手段としてＡＣサーボモータ（図示略）を使用している。また、上下動ステージ５３は、転がり軸受の直進案内、駆動用ボールねじとエンコーダ付きＡＣサーボモータ及び制動用電磁ブレーキ（いずれも図示略）により構成される。尚、上下動ステージ２の上下位置の検出は上記エンコーダによって行われる。
【００２７】
上下動ステージ５３には、回転台５２の上方に配された荷重低減部５４と、荷重低減部５４の下方に配された偏芯調整部５５とが設けられている。荷重低減部５４は、図５に示すように、上下動ステージ５３から回転台５２上方に配された上部環状ベース５３ａと、上部環状ベース５３ａの上部に設けられ、位置調整対象となる分割鏡筒３０ａ、３０ｂ、…、３０ｅの荷重を低減させる荷重低減機構５６とを備えている。図５は、組立装置の荷重低減部５４を示す要部の断面図である。荷重低減機構５６は、上部環状ベース５３ａの上部に設けられ上下方向にロッド部５７ａを進退可能なエアシリンダ５７と、ロッド部５７ａの上端にスラストベアリング５８を挟み込むようにしてスラスト方向に移動可能に設けられた複数の爪部材５９と、該爪部材５９上に設けられエアシリンダ５７の圧力を測定し制御するロードセル６０とを備えている。
【００２８】
前記爪部材５９は、内側に配された分割鏡筒３０ａ、３０ｂ、…、３０ｅの上部フランジ部に先端を引っかけることができるように断面Ｌ字状に形成されている。また、ロードセル６０は、エアシリンダ５７により爪部材５９が上方に押し上げられた際に、上下動ステージ５３に設けられた水平方向突出部５３ｃの下部に当接するように配置されている。偏芯調整部５５は、図４及び図６に示すように、上下動ステージ５３から上部環状ベース５３ａの下方に配された下部環状ベース５３ｂと、該下部環状ベース５３ｂに設けられその内側に配された分割鏡筒３０ａの水平方向（光軸に交差する方向）位置を検出する接触式電気マイクロメータ（位置計測機構、変位計）６１と、下部環状ベース５３ｂの上部に設けられその内側に配された分割鏡筒３０ａの偏芯調整を行う偏芯調整機構６２とを備えている。図６は、組立装置の偏芯調整部５５を示す要部の断面図である。接触式電気マイクロメータ６１は、分割鏡筒３０ａ外周部の基準外径部分に接触端子６１ａの先端を接触させて基準外径部分の振れ（光軸ずれ）を計測するものである。尚、接触式電気マイクロメータ６１の代わりに、レーザ変位計や静電容量変位計を用いてもよい。また、接触式電気マイクロメータ６１を、上部環状ベース５３ａに設けても構わない。
【００２９】
偏芯調整機構６２は、図６に示すように、下部環状ベース５３ｂ上にＬＭ（直線案内）ガイド６５を介して支持され半径方向に進退可能なチャック６２Ａを二対備えている。これらのチャック６２Ａは、進退方向が互いに直交するように設置され、内側の分割鏡筒３０ａを前後左右から挟み込むことができるようになっている。チャック６２Ａの駆動は、一対のチャック６２Ａを上部で連結したチャック用エアシリンダ６３により行われ、各チャック６２Ａの半径方向内側に突出した一対の支持凸部６２ａの先端で分割鏡筒３０ａ、３０ｂ、…、３０ｅの下部を挟むようになっている。尚、各チャック６２Ａ及びチャック用エアシリンダ６３は、上部環状ベース５３ａ等に干渉しないように配されている。また、各チャック６２Ａには、支持凸部６２ａより下方に配され半径方向内側に向けて進退可能なリニアアクチュエータ（位置決め機構）が設けられている。
【００３０】
また、６６は以上説明した組立装置に組み立て指示を出力するコンピュータである。このコンピュータ６６には、組み立てる投影光学系ＰＬの設計データ及びレンズ素子２各々の屈折率分布、面形状、及び厚さ等の計測データが予め入力され、これらのデータに基づいてコンピュータ６６は、投影光学系ＰＬの光学特性をシミュレーションにより求める。そして、シミュレーションにより得られた結果に基づいて、光学特性が最適となる各レンズ素子２の分割鏡筒３０ａ〜３０ｅへの組み込み位置、組み込み角度（レンズ素子２の光軸周りの回転位置）、分割鏡筒３０ａ〜３０ｅの間隔等を指示する組み込み情報を組立装置に出力する。
【００３１】
以上、組立装置の構成について説明したが、次に分割鏡筒３０ａ、３０ｂ、…、３０ｅの組み立て工程の概略について説明する。まず、投影光学系ＰＬの最下部に位置する分割鏡筒３０ａを回転台５２上に載置する。載置後、上下動ステージ５３を駆動して、接触式電気マイクロメータ６１の接触端子６１ａが分割鏡筒３０ａの基準外径部分に当接する位置に移動させる（尚、予め爪部材５９は半径方向外方に退避させておく）。この状態で、回転台５２を回転させることにより、接触式電気マイクロメータ６１で回転台５２に対する分割鏡筒３０ａの振れ（位置ずれ、光軸ずれ）を計測する。この後、上下動ステージ５３を下げるとともに、チャック用エアシリンダ６３によってチャック６２Ａを互いに接近する方向に移動させ、分割鏡筒３０ａの下部フランジ部外側面を挟む。その時、リニアアクチュエータが回転台５２の外周面に対向する。
【００３２】
更に、爪部材５９を半径方向内側に移動させて分割鏡筒３０ａの上部フランジ部に引っかける。この状態で、エアシリンダ５７を駆動して爪部材５９を介して分割鏡筒３０ａを上方向（回転台５２から離れる方向）に押圧して力を加えることにより、回転台５２に加わる分割鏡筒３０ａの荷重を減らし、両者間の摩擦力を低減しておく。このとき、ロードセル６０が水平方向突出部５３ｃの下部に当接してエアシリンダ５７の圧力を計測し、この値によってエアシリンダ５７それぞれの圧力が同じ値になるように調整される。この状態で、各リニアアクチュエータの先端を回転台５２の外周面に当接させるとともに、計測された振れに基づいて、各リニアアクチュエータを進退させることにより、回転台５２に対して分割鏡筒Ｄ1を相対的に水平方向（分割鏡筒３０ａの光軸と交差する方向）に移動させて偏芯調整（光軸ずれの補正）を行う。偏芯調整後、エアシリンダ５７による加圧を解除するとともに、チャック用エアシリンダ６３によってチャック６２Ａの間隔を拡げ、分割鏡筒３０ａの支持を解除する。
【００３３】
次に、二番目の分割鏡筒３０ｂを分割鏡筒３０ａ上に載置し、分割鏡筒３０ａと同様に振れ測定及び偏芯調整を行う。即ち、上下動ステージ５３を上方に移動して、接触式電気マイクロメータ６１の接触端子６１ａが分割鏡筒３０ｂの外周面に当接する位置に移動させる。この状態で、回転台５２を回転させることにより、接触式電気マイクロメータ６１で回転台５２及び分割鏡筒３０ａに対する分割鏡筒３０ｂの振れ（位置ずれ、光軸ずれ）を計測する。この後、上下動ステージ５３を下げて、チャック用エアシリンダ６３によってチャック６２Ａを互いに接近する方向に移動させ、分割鏡筒３０ｂの下部フランジ部外側面を挟む。その時、リニアアクチュエータが分割鏡筒３０ａの上部フランジ部外側面に対向する。更に、爪部材５９を半径方向内側に移動させて分割鏡筒３０ｂの上部フランジ部に引っかける。この状態で、エアシリンダ５７を駆動して爪部材５９を介して分割鏡筒３０ｂを上方向（分割鏡筒３０ａから離れる方向）に押圧して力を加えることにより、分割鏡筒３０ａに加わる分割鏡筒３０ｂの荷重を減らし、両者間の摩擦力を低減しておく。（図４）
【００３４】
この状態で、各リニアアクチュエータの先端を分割鏡筒３０ａの外周面に当接させるとともに、計測された振れに基づいて、各リニアアクチュエータを進退させることにより、分割鏡筒３０ａに対して分割鏡筒３０ｂを相対的に水平方向（分割鏡筒３０ｂの光軸と交差する方向）に移動させて偏芯調整（光軸ずれの補正）を行う。偏芯調整後、エアシリンダ５７による加圧を解除するとともに、分割鏡筒３０ａと分割鏡筒３０ｂとを互いに両者のフランジ部分でボルト止めして固定する。この後、チャック６２Ａの間隔を拡げ、分割鏡筒３０ｂの支持を解除する。以降、次の分割鏡筒３０ｃから最上部の分割鏡筒３０ｅまで、順次同様の工程によって偏芯調整するとともに互いに固定して組み立てることにより、投影光学系ＰＬが製造される。
【００３５】
〔位相回復法を用いた収差測定装置（収差測定装置）〕
図７は、位相回復法を用いた収差測定装置（収差測定装置）の概略構成を示す図である。図７に示したように、収差測定装置は、投影光学系ＰＬに適した波長の照明光（例えば、投影光学系ＰＬを設計する際に用いた中心波長を有し、波長幅が狭く、高コヒーレンシの照明光）を射出する照明光源７０と、ピンホール７２が形成されたパターン板７１、投影光学系ＰＬの結像位置に前側焦点位置が配置された対物レンズ系７３、及び対物レンズ系７３で集光された光を撮像するＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の撮像素子７４、及び撮像素子７４から出力される撮像信号の信号強度分布に基づいて位相回復法に基づく所定の演算処理を行う処理部である。以上のように、位相回復法を用いた収差測定装置（収差測定装置）は、簡素な装置構成であって安価であり、投影光学系ＰＬの残存収差を容易に求めることができるという利点がある。
【００３６】
以上説明した構成の収差測定装置を用いて投影光学系ＰＬの残存収差を測定する場合には、まず、図７に示すように、投影光学系ＰＬの物体面にパターン板７１のパターン形成面を位置決めするとともに、投影光学系ＰＬの結像位置（像面）に対物レンズ系７３の前側焦点位置を位置決めする。その後、照明光源７０から射出される照明光によりパターン板７１に形成されたピンホール７２を照明して理想的な球面波を発生させる。この理想的な球面波が投影光学系ＰＬを通過すると、投影光学系ＰＬに残存する収差の影響を受けて理想的な球面の波面形状が変化する。投影光学系ＰＬを通過した光を対物光学系７３で集光し、その像を撮像素子７４で撮像して得られた撮像信号は、投影光学系ＰＬの残存収差に応じて強度分布が変化する。よって、投影光学系ＰＬの残存収差収差に関する情報を含む画像信号を、位相回復法に基づく所定の演算を行うことにより、投影光学系ＰＬの残存収差を求めることができる。尚、上述した位相回復法の詳細な内容については、米国特許第４，３０９，６０２号明細書等を参照されたい。
【００３７】
〔波面収差測定装置〕
図８は、波面収差測定装置の概略構成を示す図である。尚、図８に示した波面収差測定装置は、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）から射出される光の波長に適した投影光学系ＰＬの波面収差を測定する際に用いられる波面収差測定装置である。図８に示す波面収差測定装置は、Ａｒイオンレーザ光を出射するＡｒイオンレーザ発振器８１と、フィゾーレンズ８２を有する波面干渉計部８４と、Ａｒイオンレーザ光を波面干渉計部８４へ導くミラーＭ２〜Ｍ５と、干渉縞を微小変化させるピエゾ素子９０と、カメラ等の撮像素子９０と、投影光学系ＰＬの波面収差などの演算処理を行う処理装置８６とを備えている。図８に示した例では波面干渉計部８４はフィゾー型干渉計で構成されている。
【００３８】
また、Ａｒイオンレーザ発振器８１として、Ａｒイオンレーザ光の第２高調波（波長が４９６．５ｎｍのＡｒイオンレーザ光の２倍高調波で，波長が２４８．２５ｎｍのレーザ光）を出射する第２高調波発振器を用いている。Ａｒイオンレーザ発振器８１とミラーＭ２との間には、ハーフミラーＭ１が設けられている。Ａｒイオンレーザ発振器８１から出射されたＡｒイオンレーザ光の第２高調波（以下単にレーザ光という）は、ハーフミラーＭ１を透過し、ミラーＭ２、ミラーＭ３、ミラーＭ４、及びミラーＭ５で順に反射されて波面干渉計部８４のハーフミラーＭ６に入射するように構成されている。波面干渉計部８４は、ハーフミラーＭ６を透過したレーザ光をビームエキスパンダ８７により拡げて反射ミラー８８で垂直下方へ反射させ、この反射光をフィゾーレンズ８２の最終球面であるフィゾー面（参照面）８３及び投影光学系ＰＬに入射させ、フィゾー面８３で反射された参照光ＬRと、フィゾー面８３及び投影光学系ＰＬを透過して反射球面８５で反射され、再び投影光学系ＰＬを透過した被検光ＬDとを合成して干渉縞を発生させるように構成されている。ピエゾ素子８９はフィゾーレンズ８２を光軸方向（Ｚ軸方向）に微小変位させ、波面干渉計部８４により発生する干渉縞を微小変化させるために設けられる。
【００３９】
フィゾーレンズ８２を含む波面干渉計部８４は、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向に移動可能な３軸ステージ上に載置されている。一方、反射球面８５は、フィゾーレンズ８２とは別の３軸ステージ上に載置されている。また、フィゾーレンズ８２の焦点位置及び反射球面８５の焦点位置（曲率中心）をそれぞれ測定する測長干渉計（図示略）が設けられている。尚、ミラーＭ５は、Ｘ軸方向には移動不能であり、Ｙ軸方向にのみ波面干渉計部８４と一緒に移動するように構成されている。これによって、波面干渉計部８４及び反射球面８５がＸ軸及びＹ軸方向に移動しても、Ａｒイオンレーザ発振器８１から出射したレーザ光を常に波面干渉計部８４のハーフミラーＭ６に入射させることができる。ハーフミラーＭ１の反射光路中には、Ａｒイオンレーザ発振器８１から出射されるＡｒイオンレーザ光の基本波又は第２高調波の発振波長を測定する波長モニタ９１が設けられている。そして、処理装置８６は、波長モニタ９１により測定される前記発振波長の変動を補正するように構成されている。
【００４０】
上記構成において、Ａｒイオンレーザ発振器８１から射出されたレーザ光は、ハーフミラーＭ１を透過し、ミラーＭ２、ミラーＭ３、ミラーＭ４、及びミラーＭ５でそれぞれ反射された後、波面干渉計部８４のハーフミラーＭ６に入射する。ハーフミラーＭ６を透過したレーザ光はビームエキスパンダ８７により拡げられて反射ミラー８８で反射される。この反射光はフィゾーレンズ８２及び投影光学系ＰＬに入射し、フィゾー面８３で反射された参照光ＬRと、フィゾー面８３及び投影光学系ＰＬを透過して反射球面８５で反射され、再び投影光学系ＰＬを透過した被検光ＬDとが反射ミラー８８で反射されて合成され、干渉縞が発生する。この干渉縞がビームエキスパンダ８７及びハーフミラーＭ６を経て撮像素子９０に入射し、撮像素子９０により撮像される。撮像素子９０は入射した干渉縞の画像情報の信号を処理装置８６へ出力する。ピエゾ素子８９によりフィゾーレンズ８２を光軸方向（Ｚ方向）に微小変位させて干渉縞を微小変化させながら、撮像素子９０で干渉縞を撮像することにより、処理装置８６が、撮像素子９０から出力される干渉縞の画像情報の信号に基づき、投影光学系ＰＬの波面収差を演算処理して求める。この演算結果を不図示の表示装置で表示したり、不図示のプリンタにより出力することができる。
【００４１】
以上、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）から射出される光の波長に適した投影光学系ＰＬの波面収差を測定する際に用いられる波面収差測定装置について説明したが、この波面収差測定装置の詳細については、例えば特開平１０−３８７５７号公報を参照されたい。また、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）から射出される光の波長に適した投影光学系ＰＬの波面収差を測定する波面収差測定装置の詳細については特開２０００−９７６１６号公報を、超高圧水銀ランプ等から射出されるｉ線（３６５ｎｍ）に適した投影光学系ＰＬの波面収差を測定する波面収差測定装置の詳細については特開平１０−３８７５８号公報をそれぞれ参照されたい。
【００４２】
〔波面収差のツェルニケ（Zernike）の多項式による表現方法〕
次に、本実施形態では、図７に示した収差測定装置又は図８に示した波面収差測定装置を用いて測定した波面収差の取り扱いを容易にするために、波面収差をツェルニケ多項式により表現している。そこで、以下、波面収差及びその各成分のツェルニケ多項式による表現について基本的な事項を説明する。ツェルニケ多項式の表現では、座標系として極座標を用い、直交関数系としてツェルニケの円筒関数（所定の関数）を用いる。
【００４３】
まず、射出瞳面上に極座標を定め、得られた波面収差Ｗを、Ｗ（ρ，θ）として表わす。ここで、ρは射出瞳の半径を１に規格化した規格化瞳半怪であり、θは極座標の動径角である。次いで、波面収差Ｗ（ρ，θ）を、ツェルニケの円筒関数系Ｚn（ρ，θ）を用いて、次の（１）式に示すように展開する。
0004552337.tif 000002
【００４４】
ここで、Ｃｎは展開係数（ツェルニケ係数）である。以下、ツェルニケの円筒関数系Ｚｎ（ρ，θ）のうち、第１項〜第３６項にかかる円筒関数系Ｚ１〜Ｚ３６は、次に示す通りである。
ｎ：Ｚｎ（ρ，θ）
1：１
2：ρcosθ
3：ρsinθ
4：２ρ2−１
5：ρ2cos２θ
6：ρ2sin２θ
7：（３ρ2−２）ρcosθ
8：（３ρ2−２）ρsinθ
9：６ρ4−６ρ2＋１
10：ρ3cos３θ
11：ρ3sin３θ
12：（４ρ2−３）ρ2cos２θ
13：（４ρ2−３）ρ2sin２θ
14：（１０ρ4−１２ρ2＋３）ρcosθ
15：（１０ρ4−１２ρ2＋３）ρsinθ
16：２０ρ6−３０ρ4＋１２ρ2−１
17：ρ4cos４θ
18：ρ4sin４θ
19：（５ρ2−４）ρ3cos３θ
20：（５ρ2−４）ρ3sin３θ
21：（１５ρ4−２０ρ2＋６）ρ2cos２θ
22：（１５ρ4−２０ρ2＋６）ρ2sin２θ
23：（３５ρ6−６０ρ4＋３０ρ2−４）ρcosθ
24：（３５ρ6−６０ρ4＋３０ρ2−４）ρsinθ
25：７０ρ8−１４０ρ6＋９０ρ4−２０ρ2＋１
26：ρ5cos５θ
27：ρ5sin５θ
28：（６ρ2−５）ρ4cos４θ
29：（６ρ2−５）ρ4sin４θ
30：（２１ρ4−３０ρ2＋１０）ρ3cos３θ
31：（２１ρ4−３０ρ2＋１０）ρ3sin３θ
32：（５６ρ6−１０４ρ4＋６０ρ2−１０）ρ2cos２θ
33：（５６ρ6−１０４ρ4＋６０ρ2−１０）ρ2sin２θ
34：（１２６ρ8−２８０ρ6＋２１０ρ4−６０ρ2＋５）ρcosθ
35：（１２６ρ8−２８０ρ6＋２１０ρ4−６０ρ2＋５）ρsinθ
36：２５２ρ10−６３０ρ8＋５６０ρ6−２１０ρ4＋３０ρ2−１
【００４５】
従来技術における波面収差Ｗに基づく評価手法は、波面収差の全成分Ｗの最大最小の差（Ｐ−Ｖ値）やＲＭＳ（root mean square：自乗平均平方根）値を評価指標として用いていた。しかしながら、波面収差の全成分ＷのＰ−Ｖ値やＲＭＳ値による評価では同じ値となる場合でも、各項の展開係数Ｃ１、Ｃ２、・・・・の組み合わせによっては、所望の性能を達成することができない場合がある。したがって、本発明では、波面収差Ｗの各成分について考える。
【００４６】
まず、波面収差Ｗを、回転対称成分と奇数対称成分と偶数対称成分とに分類することができる。ここで、回転対称成分とは、θを含まない項、すなわち、ある座標での値と、その座標を瞳の中央を中心として任意の角度だけ回転した座標での値とが等しい回転対称な成分である。また、奇数対称成分とは、sinθ（またはcosθ）、sin３θ（またはcos３θ）などの、動径角θの奇数倍の３角関数を含む項、すなわち、ある座標での値と、その座標を瞳の中央を中心として３６０°の奇数分の１だけ回転した座標での値とが等しい奇数対称な成分である。更に、偶数対称成分とは、sin２θ（またはcos２θ）、sin４θ（またはcos４θ）などの、動径角θの偶数倍の３角関数を含む項、すなわち、ある座標での値と、その座標を瞳の中央を中心として３６０°の偶数分の１だけ回転した座標での値とが等しい偶数対称な成分である。
【００４７】
この場合、波面収差Ｗの回転対称成分Ｗrot、奇数対称成分Ｗodd、及び偶数対称成分Ｗevnは、それぞれ次の式（２）〜（４）で表される。以下、表現の簡素化のために、原則として第ｎ項の展開係数Ｃｎをもって第ｎ項を表すこととする。すなわち、以下の式（２）〜（４）及び各成分の表現において、ＣｎはＣｎ・Ｚｎを意味するものとする。
【００４８】
0004552337.tif 000003
【００４９】
〔投影光学系の製造方法〕
次に、本発明の一実施形態による投影光学系の製造方法について説明する。本実施形態による投影光学系の製造方法の詳細を説明する前に、理解を容易にするために、その概略について簡単に説明する。図９は、本発明の一実施形態による投影光学系の製造方法の概略を示すフローチャートである。図９に示したように、本実施形態の投影光学系ＰＬの製造方法は、投影光学系の組み立て工程Ｓ１、波面収差計測工程Ｓ２、波面収差成分算出工程Ｓ３、第１調整工程Ｓ４、及び第２調整工程Ｓ５を有する。
【００５０】
投影光学系の組み立て工程Ｓ１は、１つ又は複数の光学部材を分割鏡筒３０ａ〜３０ｅ内に組み込んで分割鏡筒３０ａ〜３０ｅ各々を組み立てるとともに、組み立てた分割鏡筒３０ａ〜３０ｅを組立装置（図４〜図６参照）を用いて組み立てることにより投影光学系ＰＬを得る。波面収差計測工程Ｓ２は、図７に示した収差測定装置又は図８に示した波面収差測定装置を用いて組み立てた投影光学系ＰＬに残存する収差を測定する。波面収差成分算出工程Ｓ３は波面収差計測工程Ｓ２の測定結果に基づいて上述したツェルニケ係数を求め、投影光学系ＰＬに残存する波面収差をツェルニケの多項式で表現する。また、組み立てた投影光学系ＰＬを介して所定のパターン（例えば、理想格子）の像をウェハＷに転写し、その転写結果から投影光学系のディストーション（歪曲収差）を求める。
【００５１】
これは、投影光学系ＰＬと収差測定装置又は波面収差測定装置との相対的な位置ずれに応じて波面収差計測工程Ｓ２の計測結果の展開係数Ｃ２及びＣ３にかかる第２項及び第３項の値が実際の投影光学系ＰＬに残存する収差と異なる値が計測されるためである。よって、実際にパターンを転写した結果及び展開係数Ｃ４以降の展開係数で表現される波面収差から展開係数Ｃ２及びＣ３にかかる第２項及び第３項の値を求め、正確な波面収差をツェルニケの多項式で表現している。展開係数Ｃ２及びＣ３は、上述したようにチルト成分に関するものであり、波面が投影光学系ＰＬの光軸に対して直交する平面からどれだけ傾斜しているかを示すものである。従って、このチルト成分は結果としてディストーションに大きな影響を与えるものであるため、実際に所定のパターンを転写することにより正確な値を求めている。
【００５２】
第１調整工程Ｓ４では、波面収差成分算出工程Ｓ３で求められたツェルニケ係数で示される波面収差に基づいて投影光学系ＰＬの調整を行う。調整は、基本的には投影光学系ＰＬ内に組み込まれている光学部材の姿勢（光学部材の光軸ＡＸ方向の位置、光軸ＡＸに直交する面内における位置（偏心）、光軸ＡＸに直交する軸周りの回転位置、光軸ＡＸ周りの回転位置を含む）を調整することにより行うが、ここでは、投影光学系ＰＬの設計値から投影光学系の光学部材の配置等を考慮して、投影光学系ＰＬの調整後の性能予測値をシミュレーションにより予め求めながら投影光学系ＰＬの調整を行うことを特徴としている。また、シミュレーションにより、光学部材の姿勢調整により残存収差が所定値以下に補正することができないと判断された場合には、投影光学系ＰＬ内の光学部材を交換して再組み立てを行う。更に、投影光学系ＰＬに残存する収差を補正できる非球面形状をシミュレーションにより算出し、このシミュレーション結果により投影光学系ＰＬ内の所定の光学部材に非球面を形成している。第１調整工程では、第２調整工程で調整された後の投影光学系ＰＬの性能の予測値が所定の性能を有するまでかかる調整を行う。
【００５３】
第２調整工程Ｓ５では、投影光学系ＰＬに設けられる外部調整機構（例えば、図１に示した、調整部材３２ａ〜３２ｅや平行板駆動装置３５）を用いて投影光学系ＰＬ内に設けられる光学部材の姿勢を外部から調整する。また、必要であれば、投影光学系ＰＬのウェハＷに近接する光学部材（例えば、図１中のガラス板８等）やレチクルＲに近接する図示せぬ光学部材の少なくとも一方の交換を行う。更に必要であれば、照明光の波長を変えることにより、投影光学系ＰＬに適した波長を可変する調整を行う。第２調整工程では、第２調整工程では投影光学系の性能が最終的な性能を有するまでかかる調整を行う。
【００５４】
以上、本発明の一実施形態による投影光学系の製造方法の概略について説明したが、次にその詳細なフローについて説明する。図１０〜図１２は、本発明の一実施形態による投影光学系の製造方法の詳細なフローを示すフローチャートである。尚、フローチャートでは判断工程をひし形で図示するのが一般的であるが、図１０〜図１２においては、図示の都合上、判断工程（例えば、図１０中の工程Ｓ１６、Ｓ２２、Ｓ２６）を図示のように表している。
【００５５】
投影光学系ＰＬを製造するには、まず、コンピュータ６６が図４に示した組立装置に組み込み指示を出力し（工程Ｓ１０）、組立装置がコンピュータ６６からの組み込み指示に基づいて、レンズ素子２等の１つ又は複数の光学部材を分割鏡筒３０ａ〜３０ｅ内に組み込んで分割鏡筒３０ａ〜３０ｅ各々を組み立てるとともに、組み立てた分割鏡筒３０ａ〜３０ｅを組立装置を用いて組み立てることにより投影光学系ＰＬを得る（工程Ｓ１２）。尚、図１０中の工程Ｓ１０及び工程Ｓ１２は、図９中の組立工程Ｓ１に相当する。
【００５６】
ここで、分割鏡筒３０ａ〜３０ｅに組み込まれる光学部材は、屈折率分布の不均質性及び加工面の製造誤差が生じているため、予めこれらを考慮して投影光学系ＰＬの光学特性が最良（波面収差が最小）となるように光学部材を分割鏡筒３０ａ〜３０ｅに組み込むことが製造効率を向上させる上で好ましい。以下、分割鏡筒３０ａ〜３０ｅ内に組み込まれる光学部材の製造から分割鏡筒に組み込まれるまでに行われる一連の工程の詳細について説明する。図１７は、分割鏡筒３０ａ〜３０ｅ内に組み込まれる光学部材の製造から分割鏡筒に組み込まれるまでに行われる一連の工程の詳細を示すフローチャートである。
【００５７】
図１７において、まず、各光学部材を形成すべきブロック硝材（ブランクス）を製造した後、製造されたブロック硝材の屈折率の絶対値及び屈折率分布を図１８に示す干渉計装置を用いて計測する（工程Ｓ１００）。図１８は、ブロック硝材の屈折率の絶対値及び屈折率分布を測定する干渉計装置の構成を示す図である。図１８に示した干渉計装置１００は、制御系１０１に制御された干渉計ユニット１０２からの射出光が、フィゾーステージ１０３ａ上に支持されたフィゾーフラット（フィゾー平面）１０３に入射する。ここで、フィゾーフラット１０３で反射された光は参照光として干渉計ユニット１０２へ戻る。
【００５８】
一方、フィゾーフラット１０３を透過した光は測定光として試料ケース１０４内の被検物体に入射する。ここで、試料ケース１０４内にはオイル１０５が充填されており、試料ケース１０４の中の所定位置に被検物体である上述のブロック硝材１０６が配置される。ブロック硝材１０６を透過した光は、反射平面１０７によって反射され、ブロック硝材１０６及びフィゾーフラット１０３を介して干渉計ユニット１０２へ戻る。こうして、干渉計ユニット１０２へ戻った参照光と測定光との位相ずれに基づいて、各ブロック硝材１０６の屈折率分布による波面収差が、ひいては各光学部材の屈折率分布による波面収差が計測される。尚、屈折率均質性の干渉計による計測に関する詳細については、例えば特開平８−５５０５号公報を参照することができる。測定されたブロック硝材１０６の屈折率の絶対値及び屈折率分布は、図４に示したコンピュータ６６に入力されてデータベース化される。尚、ブロック硝材１０６の屈折率分布には予め規格が定められており、計測の結果得られた屈折率分布が規格外であるブロック硝材１０６は用いない。
【００５９】
ブロック硝材１０６の屈折率の絶対値及び屈折率分布の計測が終了すると、次に、計測を終了したブロック硝材１０６に対して研削・研磨等の加工を行って投影光学系ＰＬ内に配置される光学部材を設計値通りに製造する工程を行う（工程Ｓ１０２）。尚、投影光学系ＰＬの設計データは予めコンピュータ６６に入力されているとする。次に、加工を終えた光学部材の加工面形状、曲率半径、及び中心厚を測定する工程が行われる（工程Ｓ１０４）。光学部材の加工面形状は、理想球面（ベストフィット球面）に対する加工面のずれを計測することにより測定される。光学部材の加工面形状は、例えばトワイマン・グリーン型干渉計又はフィーゾー型干渉計を応用した干渉計を用いて計測される。この干渉計の具体的な構成については、例えば特開平７−１２５３５号公報又は特開平７−１１３６０９号公報の内容を参照されたい。
【００６０】
光学部材の曲率半径は、ニュートンゲージを用いて又はレーザ干渉計を用いて測定する。ニュートンゲージを用いて測定する方法は、高い精度をもって形成された球面を有するニュートン原器上に光学部材を載置し、光学部材側から一定波長の光源、例え水銀ランプやナトリウムランプから射出される光を照射したときに得られるニュートンリングを観察して光学部材の曲率半径を求める。ニュートンゲージを用いて光学部材の曲率半径を測定する方法の詳細は、例えば特開平５−２７２９４４号公報、特開平６−１２９８３６号公報、及び特開平６−１７４４５１号公報の内容を参照されたい。また、レーザ干渉計で光学部材の曲率半径を測定する方法の詳細は、特開平５−３４０７３４号公報、特開平５−３４０７３５公報、及び特開平５−３４６３１５号公報の内容を参照されたい。
【００６１】
光学部材の中心厚は図１９に示した中心厚測定装置を用いて測定する。図１９は、マイケルソン型干渉計を利用した中心厚測定装置の概略構成図である。図１９（ａ）に示した中心厚測定装置は、所定波長の測定光を射出する光源１１０、光学系１１１、及びハーフミラー１１２を備える。光学系１１１は、図示しないピンホール及びコリメートレンズ等からなり、光源１１０から射出された測定光を平行光束にしてハーフミラー１１２に入射させる。ハーフミラー１１２は、入射光束の一部を反射し、残りを透過する。
【００６２】
よって、光源１１０側から入射した光束の一部が、中心厚測定の対象である光学部材１１３側へ反射され、残りの光束が反射ミラー１０５側へ透過される。光学部材１１３側に反射された光束に対して、光学部材１１３のハーフミラー１１２側の表面及び光学部材１１３の裏面は、それぞれ反射面１１３ａ，１１３ｂとなっている。また、反射ミラー１１４は、図示しない移動ステージに取り付けられ、移動ステージとともに図１９（ａ）中の符号１１６を付した矢印の方向に移動可能に構成されており、ハーフミラー１１２を透過した光束を反射してハーフミラー１１２に戻している。
【００６３】
光学部材１１３で反射した光束は、計測光としてハーフミラー１１２を透過して受光素子１０６に入射する。一方、反射ミラー１１４で反射した光束は、参照光としてハーフミラー１１２で反射されて受光素子１０６に至る。これらの計測光及び参照光は、受光素子１０６上で干渉するよう設定される。受光素子１０６は、この計測光と参照光との干渉光を光電変換し、干渉信号として外部に出力する。
【００６４】
図１９（ｂ）は、光源１１０に可干渉距離が測定する間隔よりも十分小さいものを使用したときの受光素子１０６に入射される干渉光の強度と反射ミラー１１４の位置との関係を示す図である。ここで、計測光がハーフミラー１１２で分離され、光学部材１１３の反射面１１３ａで反射され、再びハーフミラー１１２に至る光路の光路長をＡ１とする。また、計測光がハーフミラー１１２で分離され、光学部材１１３の反射面１１３ｂで反射され、再びハーフミラー１１２に到る光路の光路長をＡ２とする。更に、参照光がハーフミラー１１２で分離され、反射ミラー１１４で反射され、再びハーフミラー１１２に至る光路の光路長をＢとする。
【００６５】
反射面１１３ａ，１１３ｂで反射した計測光は、ハーフミラー１１２により反射ミラー１１４で反射した参照光と光路長差に応じて干渉することになる。つまり、各計測光と参照光とは、光路長Ａ１，Ａ２と光路長Ｂとがほぼ等しくなった場合に干渉し、このときに強度変化する干渉光が得られる。よって、反射ミラー１１４の位置をずらすことにより、光路長Ｂが光路長Ａ１とほぼ等しくなると、受光素子１０６に入射される干渉光の強度は、図１９（ｂ）において符号１１３ａで指し示した波形のように変化する。また、光路長Ｂが光路長Ａ２とほぼ等しくなると、受光素子１０７に入射される干渉光の強度は、図１９（ｂ）において符号１１３ｂで指し示した波形のように変化する。
【００６６】
尚、計測光と参照光とが分離されてハーフミラー１１２で再び合成されるまでの間で、計測光及び参照光が例えば屈折率が低い媒質から入射して屈折率の高い媒質との境界面で反射するような場合、例えば反射面１１３ａで反射する場合では、位相の１８０度反転、いわゆる位相の飛びを生じる。この場合、干渉光の強度分布は、図１９（ｂ）において符号１１３ｂで指し示した干渉光の強度変化に対する符号１１３ａで指し示した干渉光の強度変化のように、その振幅のほぼ中心に対して反転した状態となる。そして、干渉光の強度分布に対応して受光素子１０６から出力される干渉信号と移動ステージで設定される反射ミラー１１４の位置とに基づいて光学部材１１３の中心厚が求められる。尚、光学部材の中心厚を測定するには、上述した測定方法以外に、測定針を用いて接触式で測定しても良い。また、加工された光学部材には、通常、反射防止膜が形成されるが、この反射防止膜は、以上説明した測定の前に形成しても後に形成しても良い。
【００６７】
以上説明した測定方法により測定された光学部材の加工面形状、曲率半径、及び中心厚は、図４に示したコンピュータ６６に入力されてデータベース化される。次に、測定された屈折率分布、加工面形状、曲率半径、及び中心厚を有する光学部材を用いて投影光学系ＰＬ組み立てた際の特性を、コンピュータ６６によるシミュレーションによって予測する工程を行う（工程Ｓ１０６）。具体的には、まず投影光学系ＰＬが備える光学部材の間隔を設計値通りに設定した上で、上記の測定結果を各光学部材に加味した投影光学系ＰＬの特性を得る。ここで、投影光学系ＰＬの特性の評価は、例えば波面収差の全成分ＷのＰ−Ｖ値やＲＭＳ値を用いて行う。
【００６８】
次に、シミュレーションにて仮想的に組み立てられた光学部材の間隔、光軸周りの回転角（組み込み角度）を可変させたときの投影光学系ＰＬの特性をシミュレーションで求める。工程Ｓ１０２で製造された光学部材には前述の屈折率分布の不均質や製造誤差が生じているため、光学部材の光軸周りの回転角（組み込み角度）のみを変えた場合でも投影光学系ＰＬの特性は変化する。ここでは、最も光学特性が良くなるよう各光学部材の間隔と組み込み角度とを最適化する（工程Ｓ１０８）。以上の工程を経てシミュレーションにより光学部材の間隔と組み込み角度が最適化されると、コンピュータ６６は図４に示した組立装置に組み込み情報を出力する。組立装置はコンピュータ６６からの組み込み情報を受けると、この組み込み情報に含まれる最適化された光学部材の間隔及び組み込み角度通りに光学部材を分割鏡筒３０ａ〜３０ｅ内に組み込んで分割鏡筒３０ａ〜３０ｅ各々を組み立てるとともに、組み立てた分割鏡筒３０ａ〜３０ｅを組立装置を用いて組み立てることにより投影光学系ＰＬを得る（工程Ｓ１１０）。
【００６９】
組立装置により投影光学系ＰＬが組み立てられると、次に、図７に示した収差測定測定装置を用いて波面収差を計測する（工程Ｓ１４）。ここで、投影光学系ＰＬの残存収差を計測するためには、図７に示したように、パターン板７１に形成されたピンホール７２が投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ上に配置している場合のみならず、光軸ＡＸに直交する面内の複数の計測点（例えば、数十点）にピンホール７２を配置した状態で波面収差を測定する必要がある。そこで、この工程では、光軸ＡＸに直交する面内においてピンホール７２の位置を計測点に移動させつつ波面収差を測定する。尚、パターン板７１を移動させるのではなく、パターン板７１に複数のピンホールを形成し、照明光源７０内に照明領域を規定する部材を設け、一度に１つのピンホールを照明することにより波面収差を計測するようにしても良い。
【００７０】
次に、全ての計測点で波面収差が測定可能か否かが判断される（工程Ｓ１６）。図７に示した収差測定装置は、撮像素子７４で撮像して得られた撮像信号に対して位相回復法に基づく所定の演算を行うことにより、投影光学系ＰＬの残存収差を求めているが、位相回復法では投影光学系ＰＬの残存収差が大きすぎると波面を復元することができない。よって、工程Ｓ１６において、全ての測定点において波面収差が測定可能か否かが判断される。収差測定が不可能な計測点が１つでもあると判断された場合（判断結果が「ＮＯ」）の場合には、組立装置で分割鏡筒３０ａ〜３０ｅの間隔調整や分割鏡筒３０ａ〜３０ｅ間の偏心調整を行い（工程Ｓ１８）、調整後工程Ｓ１４に戻る。
【００７１】
一方、工程Ｓ１６において、全ての計測点で収差測定可能である場合（判断結果が「ＹＥＳ」）の場合には、収差測定装置で全計測点における波面収差を計測する（工程Ｓ２０）。計測が終了すると、波面収差のＲＭＳ値及びディストーションが所定の規格内であるか否かを判断する（工程Ｓ２２）。この工程は、後述する高精度の収差測定ができる程度に投影光学系ＰＬが調整されているか否かを判断する工程である。この判断結果が「ＮＯ」の場合には、分割鏡筒３０ａ〜３０ｅの間隔調整や分割鏡筒３０ａ〜３０ｅ間の偏心調整を行い（工程Ｓ２４）、調整後工程Ｓ２０へ戻る。
【００７２】
一方、工程Ｓ２２の判断結果が「ＹＥＳ」の場合、つまり後述する高精度の収差測定ができる程度に投影光学系ＰＬが調整されてると判断された場合には、センターアス成分及び非等方的ディストーションが所定の規格内であるか否かを判断する（工程Ｓ２６）。ここで、センターアス成分とは投影光学系ＰＬの投影領域の中心で生ずるアス成分である。また、非等方的ディストーションとは、結像倍率が像面内の所定の子午方向とこれに直交する子午方向とで異なるような収差をいう。工程Ｓ２２の判断結果が「ＮＯ」の場合には、センターアス成分補正用の光学部材を回転することによりセンターアス成分を調整する（工程Ｓ２８）。ここで、センターアス成分補正用の光学部材は、例えばＸ軸方向の曲率とＹ軸方向の曲率とが異なるトーリック面が形成された光学部材である。よって、このトーリック面が形成された光学部材を回転させることにより、センターアス成分を補正することができる。
【００７３】
次に、トーリック面が形成された光学部材を用いてセンターアス成分を補正する原理について簡単に説明する。図１３は、センターアス成分を補正する原理を説明するための図である。図１３において、光学部材９５，９６は、投影光学系ＰＬを構成する光学部材中の一部の光学部材である。これらの光学部材９５，９６のうちの少なくとも一方は、光軸ＡＸを中心として回転可能に設けられている。そして、光学部材９５，９６は、それぞれ曲率半径の最も強い方向９５Ａ，９６Ａと、これら方向９５Ａ，９６Ａと直交した方向であってそれぞれ曲率半径の最も弱い方向９５Ｂ，９６Ｂとを有している。ここで、図中実線で示す方向９５Ａ，９６Ａでは光学部材９５，９６の屈折力が最も強くなり、図中破線で示す方向９５Ｂ，９６Ｂでは光学部材の屈折力が最も弱くなる。尚、以下においては、曲率半径（屈折力）が最も強くなる方向９５Ａ，９６Ａを強主経線と称し、曲率半径（屈折力）が最も弱くなる方向９５Ｂ，９６Ｂを弱主経線と称する。
【００７４】
図１３（ａ）に示すように、２つの光学部材９５，９６において強主経線９５Ａ，９６Ａが互いに９０度をなす場合には、これら２つの光学部材９５，９６からは、センターアス成分又は非等方的ディストーションは発生しない。また、図１３（ｂ）に示すように、２つの光学部材９５，９６において、強主経線９５Ａ，９６Ａのなす角度を９０度から外した場合には、これらのなす角度に応じた量の軸上センターアス成分又は非等方的ディストーションが発生する。
【００７５】
従って、例えば、投影光学系ＰＬを構成する光学部材のうち、２つの光学部材の光学面を、所定の子午方向とこの子午方向と直交する方向とで異なるパワーを有する形状とし、且つ光軸ＡＸを中心として相対的に回転可能とすれば、センターアス成分又は非等方的ディストーションの一方を補正することができる。更に、上記２つの光学部材とは異なる２つの光学部材の光学面を、所定の子午方向とこの子午方向と直交する方向とで異なるパワーを有する形状とし、かつ光軸を中心として相対的に回転可能とすれば、センターアス成分及び非等方的ディストーションの双方を補正することができる。尚、センターアス成分の発生量を調整するための光学面は、投影光学系ＰＬの瞳近傍に設けることが好ましく、非等方的ディストーションの発生量を調整するための光学面は、物体面又は像面近傍に設けることが好ましい。尚、センターアス成分及び非等方的ディストーションを調整する方法の詳細は、例えば特開平７−１８３１９０号公報、特開平８−３２７８９５号公報、及び特開２０００−１６４４８９号公報等を参照されたい。
【００７６】
図１０に戻り、センターアス及び／又は非等方的ディストーション補正用の光学部材を回転して調整した後は、工程Ｓ２０に戻り、再度波面収差測定が行われる。一方、センターアス及び非等方的ディストーションが所定の規格内である場合（工程Ｓ２６の判断結果が「ＹＥＳ」の場合）には、工程Ｓ３０へ進む。つまり、以上の工程Ｓ１４〜工程Ｓ２６までの工程は、高精度の収差測定を行うことができる程度に、投影光学系ＰＬの調整を行う工程であり、工程Ｓ２６の判断結果が「ＹＥＳ」になると、高精度の収差測定を行う程度に投影光学系ＰＬに残存する収差が補正されていることを意味する。
【００７７】
次に、図８に示した波面測定装置を用いて高精度の波面収差計測を行うとともに（工程Ｓ３０）、所定のパターン（例えば理想格子）の像を投影光学系ＰＬを介してウェハＷへ転写する（工程Ｓ３２）。そして、工程Ｓ３０の計測結果に対してツェルニケの円筒関数系Ｚｎ（ρ，θ）をフィッティングして各項毎の展開係数Ｃｎ（ツェルニケ係数）を求め、波面収差の成分を算出する処理が処理装置８６で行われる（工程Ｓ３４）。ここで、展開係数Ｃｎを算出すると、展開係数Ｃｎとツェルニケの円筒関数系Ｚｎ（ρ，θ）を用いて、前述した（１）式から波面収差Ｗ（ρ，θ）を最終的に得ることができる。
【００７８】
尚、本実施形態では、投影光学系ＰＬと収差測定装置又は波面収差測定装置との相対的な位置ずれに応じて、波面収差計測工程Ｓ２の計測結果の展開係数Ｃ２及びＣ３にかかる第２項及び第３項の値が実際の投影光学系に残存する収差とは異なる値に計測されてしまうため、展開係数Ｃ２及びＣ３にかかる第２項及び第３項に関連するディストーション値を波面収差の各成分（展開係数Ｃ４以降）の値とは別に管理している。ここで、工程Ｓ３２における所定のパターンを転写した結果と工程Ｓ３４で算出された展開係数Ｃ４以降の展開係数で決定される波面収差とから、展開係数Ｃ２及びＣ３にかかる第２項及び第３項の値を求め、正確な波面収差をツェルニケの多項式で表現し、この波面収差成分（展開係数Ｃ２以降）を用いても良い。
【００７９】
次に、算出された波面収差の各成分の値及び計測されたディストーションの値を用いて、投影光学系ＰＬが算出された波面収差の各成分の値及び計測されたディストーションの値を有している場合に、外部調整機構（図１に示した調整部材３２ａ〜３２ｅ、平行板駆動装置３５、及びガラス板８）を用いて調整した後の波面収差（又は波面収差の各成分）とディストーションとをシミュレーションで予測する。具体的には、算出された波面収差の各成分の値及び計測されたディストーションの値を出発点とし、外部調整機構のパラメータ（調整部材３２ａ〜３２ｅの移動量、平行板駆動装置３５の駆動量、及びガラス板８の形状・厚さ）として最適化し、最適化された後の投影光学系ＰＬの収差（波面収差及びディストーション）を求める。
【００８０】
そして、予測された波面収差及びディストーションが所定の規格内であるか否かが所定装置８６で判断される（工程Ｓ３８）。ここで、所定の規格としては、例えば、上述した波面収差の回転対称成分、奇数対称成分及び偶数対称成分毎の規格や、各展開係数毎の規格、複数の展開係数を複数にグルーピングした成分毎の規格等が考えられる。また、所定の規格として、波面収差から予測される空間像またはレジストパターン像を用いても良い。このときには、例えば空間像における線幅異常値やＴＦＤ（像面平坦性）等を用いることができる。
【００８１】
工程Ｓ３８の判断結果が「ＮＯ」の場合には、分割鏡筒３０ａ〜３０ｅの間隔を調整することによって、規格外の波面収差及びディストーションが規格内となるか否かが処理装置８６で判断される（工程Ｓ４０）。この判断結果が「ＹＥＳ」の場合には、組立装置に分割鏡筒３０ａ〜３０ｅの間隔を調整する指示が出力され、この指示に基づいて組立装置が分割鏡筒３０ａ〜３０ｅの間隔を調整し、必要であれば分割鏡筒３０ａ〜３０ｅの光軸ＡＸに対する偏心、分割鏡筒３０ａ〜３０ｅに組み込まれた所定の光学部材の回転、及びガラス板８の交換を行う（工程Ｓ４２）。ここで、ガラス板８を異なる曲率半径を有するガラス板に交換するのは、ペッツバールの条件を満足することにより投影光学系ＰＬで生ずる像面歪曲を調整するためである。工程Ｓ４２を終了した後は、工程Ｓ３０に戻り、波面収差の計測等を行う。尚、本実施形態では、分割鏡筒間の間隔・偏心を調整したが、工程Ｓ４０において分割鏡筒間の間隔・偏心調整では収差の修正が不可能であるときには、分割鏡筒内に収められている複数の光学部材（レンズ等）の間隔、偏心をそれぞれ独立に調整する工程を実行した後に、後述の工程Ｓ４６へ移行しても良い。
【００８２】
これらの工程Ｓ３０〜工程Ｓ４２は、投影光学系ＰＬ内の光学部材に非球面を形成することなく、どこまで投影光学系ＰＬの光学性能を追い込めるかを求める工程である。一方、工程Ｓ４０において、分割鏡筒３０ａ〜３０ｅの間隔調整のみでは、規格外と判断された波面収差及びディストーションの修正が不可能であると判断された場合（工程Ｓ４０の判断結果が「ＮＯ」の場合）には、収差を補正する非球面形状を算出する工程（工程Ｓ４４、Ｓ４６）、所定の光学部材に非球面を形成する工程（工程Ｓ５０）、及び非球面が形成された光学部材を投影光学系ＰＬへ組み込む工程（工程Ｓ５２）へ移行する。
【００８３】
具体的に説明すると、工程Ｓ４４では、分割鏡筒３０ａ〜３０ｅの間隔調整及び偏心調整を行った後の波面収差（又は波面収差の各成分）とディストーションとをシミュレーションで予測する。具体的には、算出された波面収差の各成分の値及び計測されたディストーションの値を出発点とし、分割鏡筒３０ａ〜３０ｅの間隔調整量及び偏心調整量パラメータとして最適化し、最適化された後の投影光学系ＰＬの収差（波面収差及びディストーション）を求める。そして、シミュレーションされた残留収差（工程Ｓ４４における最適化された後の投影光学系ＰＬの収差）を補正することができる非球面形状を算出する（工程Ｓ４６）。
【００８４】
この工程Ｓ４６では、補正する収差に応じて非球面を形成する少なくとも２つの光学部材が選択される。図１４は、非球面が形成される光学部材を説明するための図である。図１４に示した投影光学系ＰＬは、図示を簡略化しており、レチクルＲ側から順に正の屈折力を有する光学部材ｅ１、負の屈折力を有する光学部材ｅ２、正の屈折力を有する光学部材ｅ３、負の屈折力を有する光学部材ｅ４、開口絞りＡＳ、及び正の屈折力を有する光学部材ｅ５を有している。
【００８５】
いま、レチクルＲ上の異なる２つの物点Ｑ１，Ｑ２からの光が投影光学系ＰＬを通過する際の光路について考える。図中符号Ｌ１は物点Ｑ１から射出される光束の光路であり、符号Ｌ２は物点Ｑ２から射出される光束の光路である。投影光学系ＰＬの光軸ＡＸとレチクルＲとの交点に位置する物点Ｑ１からの光は、光学部材ｅ１〜ｅ５を通過する度に光軸ＡＸに関して対称に発散又は集束されて、光軸ＡＸとウェハＷとの交点に結像する。ここで、光学部材ｅ１〜ｅ５の有効径をφ1〜φ5とする。また、各光学部材ｅ１〜ｅ５を通過する際の光束Ｌ１の光束径をφL11〜φL15とし、各光学部材ｅ１〜ｅ５を通過する際の光束Ｌ２の光束径をφL21〜φL25とする。
【００８６】
光束Ｌ１，Ｌ２が光学部材ｅ１を通過する際の光路を考えてみると、光学部材ｅ１の有効径φ1に対する光束径φL11の比及び光学部材ｅ１の有効径φ1に対する光束径φL21の比は約０．２５程度であり、しかも、光束Ｌ１が光学部材ｅ１を通過する位置と光束Ｌ２が光学部材ｅ１を通過する位置とは異なる。次に、光束Ｌ１，Ｌ２が光学部材ｅ５を通過する際の光路を考えてみると、光学部材ｅ５の有効径φ5に対する光束径φL15の比及び光学部材ｅ５の有効径φ5に対する光束径φL25の比は、ほぼ１に近い値となる。しかも、光束Ｌ１が光学部材ｅ５を通過する位置と光束Ｌ２が光学部材ｅ５を通過する位置とはほぼ同一である。
【００８７】
よって、工程Ｓ４６において投影光学系ＰＬ内の光学部材の非球面を算出する際には、図１４を用いて説明した光束の通過経路を考慮して有効に収差を補正することができる光学部材を選択する必要がある。例えば像面座標依存性の高い収差（ディストーション、像面湾曲等）を補正する場合には、物点Ｑ１からの光束Ｌ１と物点Ｑ２からの光束Ｌ２とが分離した位置を通過する光学部材ｅ１の光学面（レンズ面、反射面等）に非球面を設けると、像面座標依存性の高い収差を効果的に補正することができる。また、瞳座標依存性の高い収差（例えば球面収差、偏心コマ収差等）を補正する場合には、物点Ｑ１からの光束Ｌ１及び物点Ｑ２からの光束Ｌ２がほぼ全面を通過する光学部材ｅ５の光学面に非球面を設けると、瞳座標依存性の高い収差を効果的に補正することができる。
【００８８】
なお、像面座標依存性及び瞳座標依存性が同等に近い収差（例えばコマ収差等）に関しては、物点Ｑ１からの光束Ｌ１及び物点Ｑ２からの光束Ｌ２の重畳の程度が中間的となる光学部材（例えば光学部材ｅ２等）の光学面に非球面を設ければ、像面座標依存性及び瞳座標依存性が同等に近い収差を効果的に補正することができる。従って、非球面形状算出工程である工程Ｓ４６では、投影光学系ＰＬ中の複数の光学部材ｅ１〜ｅ５のうちの少なくとも３つの光学部材の光学面に関して非球面形状を算出することが好ましい。そして、コマ収差等の像面座標依存性及び瞳座標依存性が同等に近い収差をより効果的に補正するためには、物点Ｑ１からの光束Ｌ１及び物点Ｑ２からの光束Ｌ２の重畳の程度が中間的となる２つ光学部材の光学面に関する非球面形状を算出することが望ましいため、工程Ｓ４６では、投影光学系ＰＬ中の複数の光学部材ｅ１〜ｅ５のうちの少なくとも４つの光学部材の光学面に関して非球面形状を算出することがさらに好ましい。
【００８９】
尚、光学部材ｅ１〜ｅ５に形成する非球面は、光軸ＡＸに対して対称・非対称の何れであってもよい。更には、発生する収差に応じて不規則（ランダム）に非球面を形成しても良い。尚、工程Ｓ４６で算出される非球面は、必ずしも投影光学系ＰＬに残存する波面収差全てを補正する目的のものに限られず、特定の残存収差だけを補正する目的のものであっても良い。例えば、後述する外部調整機構で補正できる波面収差はこの工程Ｓ４６では敢えて補正せずに、外部調整機構で補正するようにしても良い。また、投影光学系ＰＬの残存波面収差の内、結像性能を鑑みて無視できるものは非球面形成により補正しなくとも良い。
【００９０】
図１０及び図１１に戻って、工程Ｓ４８では、工程Ｓ４６で選択された光学部材の光学面を、当該工程Ｓ４６で算出された非球面形状とするように加工（研磨）を行う。そして、工程Ｓ５０へ移行し、非球面に加工された光学部材を投影光学系ＰＬ中へ再度組み込む。非球面を形成する場合には、分割鏡筒３０ａ〜３０ｅから非球面加工する光学部材を抜き出して加工した後に、再度抜き出した位置に光学部材を組み込む。ここで、再度組み込み誤差が生ずると考えられるが、ここで発生する組み込み誤差は、図７に示した収差測定装置で計測不可能となる程大きくないと考えられるので、工程Ｓ５０の後に図１０に示した工程Ｓ２０へ戻っている。
【００９１】
さて、工程Ｓ３８において、予測された波面収差及びディストーションが所定の規格内である場合（判断結果が「ＹＥＳ」である場合）には、投影光学系ＰＬの光学特性が外部調整機構により微調整できる程度に調整されている場合であるため、外部調整機構の取り付けと、その初期調整を行う（工程Ｓ５２）。本実施形態の投影光学系ＰＬは投影光学系ＰＬの製造が終了した後でも、光学特性を微調整する外部調整機構が設けられてる。ここでいう外部調整機構とは、図１に示した調整部材３２ａ〜３２ｅ、平行板駆動装置３５、及びガラス板８をいう。つまり、調整部材３２ａにより、所定の光学部材の光軸ＡＸ方向の位置及び光軸ＡＸに直交する面に対する傾斜を微調整することができるとともに、光軸ＡＸに垂直な面内における位置（偏心）を微調整することができる。更に、トーリック面が形成された光学部材の光軸ＡＸ周りの回転を調整することができる。また、平行板駆動装置３５を用いて平行平面板６の光軸ＡＸに直交する面に対する傾斜角を可変することで偏心コマ収差を調整することができる。更に、投影光学系ＰＬを分解せずにガラス板８を変更することで、投影光学系ＰＬがペッツバールの条件を満足するように調整することができる。
【００９２】
ここで、外部調整機構の初期調整では、主にレンズコントローラ部２９（図１参照）からの制御信号に対して調整部材３２ａ〜３２ｅの応答量を調整する処理が行われる。具体的には、例えば、レンズコントローラ２９から調整部材３２ａ〜３２ｅに対して１μｍ伸長せよとの制御信号が出力されたときに、制御信号通りに調整部材３２ａ〜３２ｅが１μｍ伸長しない場合があるので、レンズコントローラ２９の制御量に対する調整部材３２ａ〜３２ｅの応答量を調整する。ここで、レンズコントローラ２９から出力される制御信号は投影光学系ＰＬの光学的な性能を可変する信号であるので、つまりこの初期調整は、外部調整機構による調整量と投影光学系ＰＬの性能の変化量との相関を求める処理である。尚、調整部材３２ａ〜３２ｅが取り付けられると、組立装置を用いた分割鏡筒３２ａ〜３２ｅの間隔調整等は行われず、外部調整機構を用いた調整のみが行われる。
【００９３】
以上の工程が終了すると、上述の工程Ｓ３０〜工程３４と同様に、図８に示した波面測定装置を用いて波面収差計測を行うとともに（工程Ｓ５４）、所定のパターン（例えば理想格子）の像を投影光学系ＰＬを介してウェハＷへ転写する（工程Ｓ５６）。そして、工程Ｓ５４の計測結果に対してツェルニケの円筒関数系Ｚｎ（ρ，θ）をフィッティングして各項毎の展開係数Ｃｎ（ツェルニケ係数）を求め、波面収差の成分を算出する処理（工程Ｓ５８）が順に行われる。この工程においても、工程Ｓ３４と同様に、展開係数Ｃ２及びＣ３にかかる第２項及び第３項に関連するディストーション値を波面収差の各成分（展開係数Ｃ４以降）の値とは別に管理している。ここで、工程Ｓ５４における所定のパターンを転写した結果と工程Ｓ５６で算出された展開係数Ｃ４以降の展開係数で決定される波面収差とから、展開係数Ｃ２及びＣ３にかかる第２項及び第３項の値を求め、正確な波面収差をツェルニケの多項式で表現し、この波面収差成分（展開係数Ｃ２以降）を用いても良い。以上の処理が終了すると、波面収差及びディストーションが所定の規格内であるか否かが判断される（工程Ｓ６０）。
【００９４】
工程Ｓ６０の判断結果が「ＮＯ」の場合には、調整部材３２ａ〜３２ｅを用いて光学部材の姿勢（光学部材の光軸ＡＸ方向の位置、光軸ＡＸに直交する面内における位置（偏心）、光軸ＡＸに直交する軸周りの回転位置、光軸ＡＸ周りの回転位置を含む）を調整し、必要であれば平行平面板６の傾斜角の調整を行い、ガラス板８を交換する（工程Ｓ６２）。一方、工程Ｓ６０の判断結果が「ＹＥＳ」の場合には、投影光学系ＰＬの製造が完了する。
【００９５】
以上、本発明の一実施形態による投影光学系の製造方法について説明した。上記実施形態の工程Ｓ６２においては、更にレチクルＲに最近接する光学部材を非球面加工して投影光学系ＰＬに残存する収差（特に、ディストーション）を補正するようにしても良い。更に、工程Ｓ６２では、投影光学系ＰＬに適した波長を可変して異なる波長に設定することにより、投影光学系ＰＬの分散を利用して残存収差を補正するようにしても良い。また、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ方向におけるレチクルＲの位置や光軸ＡＸに対する傾斜を調整することにより、ディストーション及び球面収差を補正するようにしても良い。更に、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ方向におけるウェハＷの位置を調整することにより、投影光学系ＰＬ内部の光学部材の調整に起因して生ずる投影光学系ＰＬのフォーカス位置（最良結像位置）を調整しても良い。また更に、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直な面内におけるウェハステージの位置を調整することにより投影光学系ＰＬから投影される像の横ズレ（像シフト）を補正し、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに対するウェハステージの傾斜角度を調整することにより投影光学系ＰＬから投影される像の傾斜（像チルト）を補正しても良い。
【００９６】
以上説明した本発明の一実施形態による投影光学系の製造方法によって製造された投影光学系ＰＬの波面収差等の光学特性を調整するために変更することができる量又は交換することができる部材をまとめると以下の通りである。
［１］投影光学系ＰＬ内の光学部材の光軸ＡＸ方向の位置及び光軸ＡＸに対する傾斜
［２］平行平面板６の光軸ＡＸに対する傾斜
［３］ガラス板８の厚み及び曲率半径
［４］光軸ＡＸ方向のレチクルＲの位置及び光軸ＡＸに対する傾斜
［５］照明光ＩＬの波長
［７］光軸ＡＸ方向のウェハステージの位置、光軸ＡＸに対する傾斜、及び光軸ＡＸに垂直な面内におけるウェハステージの位置
【００９７】
〔投影光学系の変形例及び外部調整機構の具体例〕
次に、投影光学系の変形例及び外部調整機構の具体例について説明する。図２０は、露光装置が備える変形例に係る投影光学系の概略構成を示す図であり、図２１は、変形例に係る投影光学系の分割鏡筒のうちの一つを示す上面図である。尚、図２０及び図２１においても、図１に示したＸＹＺ直交座標系と同様のＸＹＺ直交座標系を設定して各部材の位置関係について説明する。
【００９８】
図２０に示すように、鏡筒３０は複数の分割鏡筒３０ａ〜３０ｌを備えており、フランジ３１を介して、図示せぬ露光装置のフレームに支持されている。これら複数の分割鏡筒３０ａ〜３０ｌは、光軸ＡＸ方向に積層されている。そして、本変形例では、複数の分割鏡筒３０ａ〜３０ｌのうち、分割鏡筒３０ｂ，３０ｄ，３０ｅ，３０ｆ，３０ｇにより支持されているレンズ２ｂ，２ｄ，２ｅ，２ｆ，２ｇは、光軸ＡＸ方向（Ｚ方向）に移動可能かつＸ方向又はＹ方向を軸として傾斜（チルト）可能な可動レンズとなっている。レンズ２ｂ，２ｄ，２ｅ，２ｆ，２ｇを保持している分割鏡筒３０ｂ，３０ｄ，３０ｅ，３０ｆ，３０ｇの構成につき、分割鏡筒３０ｂの構成を代表させて説明する。尚、他の分割鏡筒３０ｄ，３０ｅ，３０ｆ，３０ｇの構成については、分割鏡筒３０ｂの構成とほぼ同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００９９】
分割鏡筒３０ｂは、分割鏡筒３０ｂの（Ｚ方向）上下に位置する分割鏡筒３０ａ，３０ｃと接続される外側環３７ｂと、レンズ２ｂを保持するレンズ室３８ｂとを備えている。このレンズ室３８ｂは、外側環３７ｂに対して光軸方向（Ｚ方向）に移動可能かつＸ軸に平行な軸又はＹ軸に平行な軸の周りでチルト可能となるように、外側環３７ｂに連結されている。また、分割鏡筒３０ｂは、外側環３７ｂに取り付けられたアクチュエータ３２ｂを備えている。このアクチュエータ３２ｂとしては、例えば圧電素子を適用することができる。アクチュエータ３２ｂは、例えば弾性ヒンジから構成される変位拡大機構としてのリンク機構を介してレンズ室３８ｂを駆動する。このアクチュエータ３２ｂは、分割鏡筒３０ｂの３箇所に取り付けられており、これにより、レンズ室３８の３箇所が独立に光軸方向（Ｚ方向）へ移動する。
【０１００】
図２１を参照して詳述する。尚、以下の説明では分割鏡筒３０ｂ，３０ｄ，３０ｅ，３０ｆ，３０ｇ及びそれを構成する各部材を区別せずにそれらの何れかを指定する場合には、符号の末尾に付される記号「ａ」〜「ｇ」を省略して説明する。図２１において、レンズ２の周縁には、３つの鍔部２０１〜２０３がＸＹ平面内における方位角１２０°毎に設けられている。そして、レンズ室３８は、クランプ部３８１〜３８３を備えており、これらがレンズ２の３つの鍔部２０１〜２０３を保持している。そして、レンズ室３８は、ＸＹ平面内における方位角１２０°ごとの駆動点ＤＰ１〜ＤＰ３の位置で、リンク機構を介して３つのアクチュエータ（不図示）によりＺ方向に沿って独立に駆動される。
【０１０１】
ここで、３つのアクチュエータによるＺ方向の駆動量が同じ量である場合は、レンズ室３８は外側環３７に対しＺ方向（光軸方向）へ移動することとなり、３つのアクチュエータによるＺ方向の駆動量が異なる量である場合は、レンズ室３８は外側環３７に対しＸ軸に平行な軸又はＹ軸に平行な軸の周りで傾くこととなる。尚、３つのアクチュエータによるＺ方向の駆動量が異なる量である場合には、レンズ室３８が外側環３７に対しＺ方向（光軸方向）へ移動することもあり得る。
【０１０２】
さて、図２０に戻って、分割鏡筒３０ｂは、外側環３７ｂに取り付けられて、例えば光学式エンコーダからなる駆動量計測部３９ｂを備えている。この駆動量計測部３９ｂは、図２１に示した方位角１２０°ごとの３つの計測点ＭＰ１〜ＭＰ３の位置における外側環３７ｂに対するレンズ室３８ｂのＺ方向（光軸方向）の移動量を計測する。従って、アクチュエータ３２ｂ及び駆動量計測部３９ｂにより、レンズ室３８ｂの移動、ひいてはレンズ２ｂの移動をクローズドループで制御することができる。分割鏡筒３０ｂ，３０ｄ，３０ｅ，３０ｆ，３０ｇに設けられているアクチュエータ３２、駆動量計測部３９、及びレンズ室３８は、本発明にいう外部調整機構の一部を構成する。
【０１０３】
図２０に示した分割鏡筒３０ａ〜３０ｌのうち、分割鏡筒３０ａ，３０ｃ，３０ｈ，３０ｉ，３０ｊ，３０ｋ，３０ｌにより支持されているレンズ２ａ，２ｃ，２ｈ，２ｉ，２ｊ，２ｋ，２ｌは、固定レンズとなっている。これらの固定レンズ２ａ，２ｃ，２ｈ，２ｉ，２ｊ，２ｋ，２ｌを保持している分割鏡筒３０ａ，３０ｃ，３０ｈ，３０ｉ，３０ｊ，３０ｋ，３０ｌの構成につき、分割鏡筒３０ｃの構成を代表させて説明する。尚、分割鏡筒３０ｃ以外の他の分割鏡筒３０ａ，３０ｈ，３０ｉ，３０ｊ，３０ｋ，３０ｌの構成については、分割鏡筒３０ｃの構成とほぼ同様であるため、ここでは説明を省略する。分割鏡筒３０ｃは、分割鏡筒３０ｃの（Ｚ方向）上下に位置する分割鏡筒３０ｂ，３０ｄと接続される外側環３７ｃと、当該外側環３７ｃに取り付けられてレンズ２ｃを保持するレンズ室３８ｃとを備えて構成される。
【０１０４】
本変形例においては、アクチュエータ３２として、高精度、低発熱、高剛性及び高クリーン度の圧電素子を使用して、この圧電素子の駆動力を弾性ヒンジからなるリンク機構により拡大させる構成としているため、圧電素子自体のコンパクト化を図れる利点がある。尚、アクチュエータ３２を圧電素子で構成する代わりに、磁歪アクチュエータや流体圧アクチュエータで構成しても良い。また、上記レンズ２ａ〜２ｌは単一のレンズ素子から構成されることもあり、複数のレンズ素子を組み合わせたレンズ群からなることもある。
【０１０５】
以上の構成の投影光学系ＰＬにおいては、レンズ２ａ，２ｃ，２ｈ，２ｉ，２ｊ，２ｋ，２ｌの姿勢（光軸ＡＸ方向の位置及びＸＹ平面に対する傾斜）を変えることなくレンズ２ｂ，２ｄ，２ｅ，２ｆ，２ｇの姿勢を可変することができる。外部調整機構によりこれらのレンズの内、１つのレンズの姿勢を調整することにより、又は、複数のレンズの姿勢を互いに関連付けて調整することにより、投影光学系ＰＬで生ずる５つの回転対称収差及び５つの偏心収差を個別に補正することができる。
【０１０６】
ここでいう５つの回転対称収差とは、倍率、ディストーション（歪曲収差）、コマ収差、像面湾曲収差、及び球面収差をいう。また、５つの偏心収差とは、偏心ディストーション（歪曲収差）、偏心コマ収差、偏心アス収差、及び偏心球面収差をいう。但し、ここにいう偏心ディストーションには、図２２に示す２種類のものがある。図２２は、２種類の偏心ディストーションを説明するための図である。いま、図２２（ａ）に示す４つの頂点Ｔ１〜Ｔ４を有する矩形の像が偏心ディストーションのために図中右方向に歪む場合を考える。
【０１０７】
図２２（ｂ）及び図２２（ｃ）は偏心ディストーションにより図２２（ａ）に示した像が歪んだ状態を示している。図２２（ｂ）に示した例及び図２２（ｃ）に示した例の何れの例においても、偏心ディストーションにより矩形形状の像が図中右側に引っ張られた形状に変形している。図２２（ｂ）に示した例では、４つの頂点Ｔ１〜Ｔ４の内、頂点Ｔ１，Ｔ２の位置は変化していないが、頂点Ｔ３，Ｔ４が符号Ｔ３ａ，Ｔ４ａを付した位置に変位しているため、像は頂点Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３ａ，Ｔ４ａを直線で繋いだ四角形状に変形している。
【０１０８】
一方、図２２（ｃ）に示した例では、頂点Ｔ３，Ｔ４の位置は変化していないが、頂点Ｔ１，Ｔ２が符号Ｔ１ａ，Ｔ２ａを付した位置に変位しているため、像は頂点Ｔ１ａ，Ｔ２ａ，Ｔ３，Ｔ４を直線で繋いだ四角形状に変形している。このように、偏心ディストーションには２種類存在するが、図２０に示した投影光学系ＰＬでは、レンズ２ｂ，２ｄ，２ｅ，２ｆ，２ｇの姿勢を調整することにより、何れの偏心ディストーションでも個別に補正することができる。
【０１０９】
また、図２０に示した投影光学系ＰＬも、図１に示した投影光学系と同様に、波面収差等の光学特性を調整するために変更することができる量又は交換することができる部材をまとめると以下の通りである。
［１］投影光学系ＰＬ内の光学部材（レンズ２ｂ，２ｄ，２ｅ，２ｆ，２ｇ）の光軸ＡＸ方向の位置及び光軸ＡＸに対する傾斜
［２］平行平面板６の光軸ＡＸに対する傾斜
［３］ガラス板８の厚み及び曲率半径
［４］光軸ＡＸ方向のレチクルＲの位置及び光軸ＡＸに対する傾斜
［５］照明光ＩＬの波長
［７］光軸ＡＸ方向のウェハステージの位置、光軸ＡＸに対する傾斜、及び光軸ＡＸに垂直な面内におけるウェハステージの位置
【０１１０】
更に、図２０に示した投影光学系ＰＬが備える外部調整機構は、露光装置に組み込まれた後で露光処理が行われる際に、大気圧や温度等の環境変化や照射変動に起因する投影光学系ＰＬの性能変化を補正するために用いられる。従来、これらの補正は投影光学系ＰＬのレチクルＲ側の特定の２つの光学部材の姿勢を制御したり、投影光学系内の気圧を可変させることにより行っていた。しかしながら、かかる従来の補正方法は補正の自由度が少なく、補正可能な収差もディストーションや偏心コマ収差等の特定の収差に限られていた。図２０に示した投影光学系ＰＬは、レンズ２ｂ，２ｄ，２ｅ，２ｆ，２ｇ各々の姿勢を自由に制御することができるため、補正や調整の自由度が高く、補正可能な収差も上述した５つの回転対称収差及び５つの偏心収差と多いため微細なパターンをウェハＷ上に形成する上で極めて好適である。
【０１１１】
更に、近年ではパターンの微細化に伴い、超解像技術を応用して照明光ＩＬの照明条件を変更した変形照明を行うことが多い。変形照明とは、前述したように、例えば、輪帯変形照明若しくは照明のコヒーレンシィσ（σ値＝照明光学系の射出側開口数／投影光学系の入射側開口数）を変化した照明、又は多極（例えば４極）状に照明光を分割した多重極照明等である。また、投影光学系ＰＬの射出側側の開口数を照明条件に応じて変化させる場合もある。図２０に示した投影光学系ＰＬが備える外部調整機構は、設定された照明条件や投影光学系ＰＬの射出側開口数に応じてレンズ２ｂ，２ｄ，２ｅ，２ｆ，２ｇ各々の姿勢を自由に制御することにより照明条件等に応じた投影光学系ＰＬの光学特性を設定することもできる。
【０１１２】
〔露光装置の製造方法〕
尚、本発明の一実施形態による製造方法によって製造される露光装置（図１）は、ウェハＷを精度よく高速に位置制御することができ、スループットを向上しつつ高い露光精度で露光が可能となるように、光源１２及び照明光学系１４、レチクルステージ１６及び図示せぬ移動鏡や干渉計を含むレチクルアライメント系、ウェハステージ１８、ウェハホルダ１９、ウェハステージ制御系２４、レーザ干渉計２６、及び移動鏡２８を含むウェハアライメント系、及び投影光学系ＰＬ等の図１に示された各要素が電気的、機械的、又は光学的に連結して組み上げられた後、総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより製造される。ここで、露光装置を製造する際には、前述した投影光学系の製造方法によって製造された投影光学系ＰＬを準備し、更に投影光学系ＰＬの物体面（第１面）にレチクルを位置決めするためのレチクルステージ１６を準備し、投影光学系ＰＬの像面（第２面）にウェハＷを位置決めするためのウェハステージ１８を準備する工程が設けられる。尚、露光装置の製造は、温度及びクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
【０１１３】
前述した投影光学系の製造方法では、図１に示した調整部材３２ａ〜３２ｅ等の外部調整機構を取り付けた後、最終調整を行って投影光学系ＰＬを製造する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、外部調整機構を投影光学系ＰＬに取り付ける工程（図１２中の工程Ｓ５２）を行った後、投影光学系ＰＬを露光装置へ組み込んでから最終的な調整（図１２中の工程Ｓ５４〜Ｓ６２）を行うようにしても良い。この場合には露光装置が備える照明光学系１４からの照明光ＩＬの波長を可変して投影光学系ＰＬに適した波長にすることにより、投影光学系ＰＬの分散を利用して残存収差が補正される。また、光軸ＡＸに対するレチクルＲの姿勢調整によるディストーション及び球面収差の補正は図１に示したレチクルステージ１６の姿勢を制御して行われ、ウェハＷの姿勢調整による最良結像位置からのずれ、像シフト、及び像チルトの補正はウェハステージ１８の姿勢を制御することにより行われる。
【０１１４】
〔マイクロデバイスの製造方法〕
次に、本発明の一実施形態による製造方法によって製造される露光装置をリソグラフィ工程で使用した本発明の一実施形態によるマイクロデバイスの製造方法について説明する。図１５は、マイクロデバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造例のフローチャートを示す図である。図１５に示すように、まず、ステップＳ８０（設計ステップ）において、マイクロデバイスの機能・性能設計（例えば、半導体デバイスの回路設計等）を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップＳ８１（マスク製作ステップ）において、設計した回路パターンを形成したマスク（レチクル）を製作する。一方、ステップＳ８２（ウェハ製造ステップ）において、シリコン等の材料を用いてウェハを製造する。
【０１１５】
次に、ステップＳ８３（ウェハ処理ステップ）において、ステップＳ８０〜ステップＳ８２で用意したマスクとウェハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によってウェハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップＳ８４（デバイス組立ステップ）において、ステップＳ８３で処理されたウェハを用いてデバイス組立を行う。このステップＳ８４には、ダイシング工程、ボンティング工程、及びパッケージング工程（チップ封入）等の工程が必要に応じて含まれる。最後に、ステップＳ８５（検査ステップ）において、ステップＳ８４で作製されたマイクロ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。こうした工程を経た後にマイクロデバイスが完成し、これが出荷される。
【０１１６】
図１６は、半導体デバイスの場合における、図１５のステップＳ８３の詳細なフローの一例を示す図である。図１６において、ステップＳ９１（酸化ステップ）においてはウェハの表面を酸化させる。ステップＳ９２（ＣＶＤステップ）においてはウェハ表面に絶縁膜を形成する。ステップＳ９３（電極形成ステップ）においてはウェハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップＳ９４（イオン打込みステップ）においてはウェハにイオンを打ち込む。以上のステップＳ９１〜ステップＳ９４のそれぞれは、ウェハ処理の各段階の前処理工程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。
【０１１７】
ウェハプロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップＳ９５（レジスト形成ステップ）において、ウェハに感光剤を塗布する。引き続き、ステップＳ９６（露光ステップ）において、上で説明したリソグラフィシステム（露光装置）及び露光方法によってマスクの回路パターンをウェハに転写する。次に、ステップＳ９７（現像ステップ）においては露光されたウェハを現像し、ステップＳ９８（エッチングステップ）において、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去る。そして、ステップＳ９９（レジスト除去ステップ）において、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらの前処理工程と後処理工程と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。
【０１１８】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されず、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態ではステップ・アンド・リピート方式の露光装置を例に挙げて説明したが、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置にも適用可能である。また、本実施形態の露光装置の照明光学系の光源は、２４８ｎｍ（ＫｒＦ）又は１９３ｎｍ（ＡｒＦ）の波長の光を供給するエキシマレーザ光源を例に挙げて説明したが、これに限らず、超高圧水銀ランプから射出されるｇ線（４３６ｎｍ）及びｉ線（３６５ｎｍ）等の紫外線や、Ｆ2レーザ（１５７ｎｍ）から射出される真空紫外域のレーザ光を用いることができる。例えば、電子線を用いる場合には電子銃として、熱電子放射型のランタンヘキサボライト（ＬａＢ6）、タンタル（Ｔａ）を用いることができる。また、前述した実施形態においては、もちろん、半導体素子や液晶表示素子の製造に用いられる露光装置だけではなく、薄膜磁気ヘッドの製造に用いられてデバイスパターンをセラミックウェハ上へ転写する露光装置、及びＣＣＤ等の撮像素子の製造に用いられる露光装置等にも本発明を適用することができる。
【０１１９】
また、半導体素子等のマイクロデバイスだけではなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置等で使用されるレチクル又はマスクを製造するために、マザーレチクルからガラス基板やシリコンウェハ等ヘ回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。ここで、ＤＵＶ（深紫外）やＶＵＶ（真空紫外）光等を用いる露光装置では、一般的に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、蛍石、フッ化マグネシウム、又は水晶等が用いられる。また、Ｘ線露光装置や電子線露光装置等では、透過型マスク（ステンシルマスク、メンブレンマスク）が用いられ、マスク基板としてはシリコンウェハ等が用いられる。尚、このような露光装置は、ＷＯ９９／３４２５５号、ＷＯ９９／５０７１２号、ＷＯ９９／６６３７０号、特開平11−194479号、特開2000−12453号、特開2000−29202号等に開示されている。
【０１２０】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、高い光学性能が要求される投影光学系を製造するにあたり、組み立てられた投影光学系の波面収差を計測し、計測された波面収差を所定の関数に対応させて成分分解して波面収差の各成分を算出し、算出された波面収差を調整する際に少なくとも二段階の調整を行う際に、後の調整において調整され後の投影光学系の性能を予測し、予測された性能に基づいて先の調整を終了するか否かを判断しているため、後の調整での調整作業が容易となり、残存収差が良好に抑えられて極めて優れた光学特性を有する投影光学系を効率良く製造することができるという効果がある。また、第１及び第２の調整工程の双方、特に第２の調整工程において、波面収差計測及び波面収差成分算出を行っているため、高性能な投影光学系を効率良く製造できるという効果がある。
また、本発明によれば、光学部材を調整した後に残存する残存波面収差を補正できる非球面形状を計算により求めているので、実際に光学部材に非球面を形成して試行錯誤しながら残存波面収差を補正する場合に比べて製造効率を向上させることができるという効果がある。
また、本発明によれば、残存波面収差を補正できる非球面形状を計算により求める際に、投影光学系の光軸に対して非対称な非球面を求めているので、幾何光学のザイデルの五収差等の低次の収差のみならず、高次の収差も効率よく補正することができるという効果がある。
また、本発明によれば、光学部材の有効径と通過する光束径との比が異なる少なくとも２つの光学部材に非球面が形成されるため、特定の収差のみを効果的に補正する上で好適であるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態による製造方法によって製造される投影光学系及び露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】  投影光学系ＰＬの下端部に配置される調整装置３４の構造を説明する図である。
【図３】  第１部材３４ａに保持されている平行平面板６の傾き角と偏心コマ収差の発生及び補正との関係を概念的に説明する図である。
【図４】  本発明の一実施形態による製造方法によって投影光学系を製造する際に用いられる組立装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図５】  組立装置の荷重低減部５４を示す要部の断面図である。
【図６】  組立装置の偏芯調整部５５を示す要部の断面図である。
【図７】  位相回復法を用いた収差測定装置（収差測定装置）の概略構成を示す図である。
【図８】  波面収差測定装置の概略構成を示す図である。
【図９】  本発明の一実施形態による投影光学系の製造方法の概略を示すフローチャートである。
【図１０】  本発明の一実施形態による投影光学系の製造方法の詳細なフローを示すフローチャートである。
【図１１】  本発明の一実施形態による投影光学系の製造方法の詳細なフローを示すフローチャートである。
【図１２】  本発明の一実施形態による投影光学系の製造方法の詳細なフローを示すフローチャートである。
【図１３】  センターアス成分を補正する原理を説明するための図である。
【図１４】  非球面が形成される光学部材を説明するための図である。
【図１５】  マイクロデバイスの製造工程の一例を示すフローチャートである。
【図１６】  半導体デバイスの場合における、図１５のステップＳ８３の詳細なフローの一例を示す図である。
【図１７】  分割鏡筒３０ａ〜３０ｅ内に組み込まれる光学部材の製造から分割鏡筒に組み込まれるまでに行われる一連の工程の詳細を示すフローチャートである。
【図１８】  ブロック硝材の屈折率の絶対値及び屈折率分布を測定する干渉計装置の構成を示す図である。
【図１９】  マイケルソン型干渉計を利用した中心厚測定装置の概略構成図である。
【図２０】  露光装置が備える変形例に係る投影光学系の概略構成を示す図である。
【図２１】  変形例に係る投影光学系の分割鏡筒のうちの一つを示す上面図である。
【図２２】  ２種類の偏心ディストーションを説明するための図である。
【符号の説明】
２，２ａ〜２ｅ    レンズ要素（光学部材）
８                ガラス板（外部調整機構）
１６              レチクルステージ（マスクステージ）
１８              ウェハステージ（基板ステージ）
３０ａ〜３０ｅ    分割鏡筒（鏡筒）
３２ａ〜３２ｅ    調整部材（外部調整機構）
３５              平行板駆動装置（外部調整機構）
ＡＸ              光軸
ＤＰ              回路パターン（パターン）
ＰＬ              投影光学系
Ｒ                レチクル（マスク）
Ｗ                ウェハ（基板）
【図１】
0004552337.tif 000004
【図２】
0004552337.tif 000005
【図３】
0004552337.tif 000006
【図４】
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【図５】
0004552337.tif 000008
【図６】
0004552337.tif 000009
【図７】
0004552337.tif 000010
【図８】
0004552337.tif 000011
【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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【図２２】
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