(57)【要約】【課題】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できる測定方法及び装置を提供する。【解決手段】干渉縞を検出することで被検光学系の波面収差を測定する測定装置を用いて、被検光学系の波面収差を測定する測定方法であって、前記被検光学系及び前記測定装置の構成を規定する値の設計値からのずれをシステムパラメータとして測定するステップと、前記システムパラメータを用いて、前記被検光学系の波面収差を測定するステップとを有することを特徴とする測定方法を提供する。【選択図】図１
2007281003.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
干渉縞を検出することで被検光学系の波面収差を測定する測定装置を用いて、被検光学系の波面収差を測定する測定方法であって、
前記被検光学系及び前記測定装置の構成を規定する値の設計値からのずれをシステムパラメータとして測定するステップと、
前記システムパラメータを用いて、前記被検光学系の波面収差を測定するステップとを有することを特徴とする測定方法。
【請求項２】
前記波面収差測定ステップは、
前記システムパラメータのうち、前記干渉縞から前記被検光学系の波面収差を算出するための処理パラメータを用いて、前記被検光学系の波面収差を算出するステップと、
前記システムパラメータのうち、前記算出ステップで算出された前記被検光学系の波面収差を調整するためのオフセットパラメータを、前記被検光学系の波面収差に反映させるステップとを有することを特徴とする請求項１記載の測定方法。
【請求項３】
前記処理パラメータは、前記干渉縞を発生させる部材の厚さ、前記部材と前記干渉縞を撮像する撮像素子との間の距離、前記撮像素子上における前記干渉縞の中心座標及び前記撮像素子上における前記干渉縞の半径のうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項２記載の測定方法。
【請求項４】
前記オフセットパラメータは、前記被検光学系の波面収差の変化量を調整するリニアリティゲイン及び前記被検光学系の波面収差の絶対量を調整する絶対値のうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項２記載の測定方法。
【請求項５】
前記システムパラメータ測定ステップは、
前記干渉縞を発生させる部材の厚さ、前記部材と前記干渉縞を撮像する撮像素子との間の距離、前記撮像素子上における前記干渉縞の中心座標、前記撮像素子上における前記干渉縞の半径、前記被検光学系の波面収差の変化量を調整するリニアリティゲイン及び前記被検光学系の波面収差の絶対量を調整する絶対値の少なくとも１つを取得するステップと、
前記取得ステップで取得した前記干渉縞を発生させる部材の厚さ、前記部材と前記干渉縞を撮像する撮像素子との間の距離、前記撮像素子上における前記干渉縞の中心座標、前記撮像素子上における前記干渉縞の半径、前記被検光学系の波面収差の変化量を調整するリニアリティゲイン及び前記被検光学系の波面収差の絶対量を調整する絶対値の少なくとも１つを前記システムパラメータを記憶するステップとを有することを特徴とする請求項１記載の測定方法。
【請求項６】
前記撮像素子上における前記干渉縞の中心座標を取得するステップは、
前記被検光学系に球面成分の収差を発生させるステップと、
前記発生ステップで発生させた前記収差の量を変化させながら複数の干渉縞データを撮像するステップと、
前記撮像ステップで撮像した前記複数の干渉縞データの間の球面成分以外の収差の変化量が最も小さい中心位置を前記中心座標として決定するステップとを有することを特徴とする請求項５記載の測定方法。
【請求項７】
前記撮像素子上における前記干渉縞の半径を取得するステップは、
前記被検光学系に既知量の球面成分の収差を発生させるステップと、
前記発生ステップで発生させた前記収差の量を変化させながら複数の干渉縞データを撮像するステップと、
前記撮像ステップで撮像した複数の干渉縞データの球面成分の収差の変化量と、前記既知量の球面成分の収差の変化量とが一致する値を半径として決定するステップとを有することを特徴とする請求項５記載の測定方法。
【請求項８】
前記被検光学系の波面収差の変化量を調整するリニアリティゲインを取得するステップは、
前記被検光学系に既知量の特定成分の収差を発生させるステップと、
前記発生ステップで発生させた前記収差の量を変化させながら複数の干渉縞データを撮像するステップと、
前記撮像ステップで撮像した複数の干渉縞データの前記特定成分の収差の変化量と、前記既知量の特定成分の収差の変化量との比を算出するステップとを有することを特徴とする請求項５記載の測定方法。
【請求項９】
干渉縞を検出することで被検光学系の波面収差を測定する測定装置であって、
前記被検光学系及び前記測定装置の構成を規定する値の設計値からのずれをシステムパラメータとして記憶する記憶手段と、
前記システムパラメータのうち、前記干渉縞から前記被検光学系の波面収差を算出するための処理パラメータを用いて、前記被検光学系の波面収差を算出すると共に、前記システムパラメータのうち、算出した前記被検光学系の波面収差を調整するためのオフセットパラメータを、前記被検光学系の波面収差に反映させる処理手段とを有することを特徴とする測定装置。
【請求項１０】
光源からの光を用いてレチクルのパターンを被処理体に露光する露光装置であって、
前記パターンを前記被処理体に投影する投影光学系と、
前記光源からの光を用いて前記投影光学系の波面収差を測定する請求項９記載の測定装置とを有することを特徴とする露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般には、測定方法及び装置に係り、特に、レチクル（マスク）上のパターンを被処理体に投影する投影光学系などの被検光学系の波面収差を測定する測定方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、投影露光装置が従来から使用されている。投影露光装置は、レチクル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。
【０００３】
投影露光装置は、レチクル上のパターンを所定の倍率（縮小率）で正確にウェハに転写することが要求されるため、収差を極限に抑えた（即ち、結像性能に優れた）投影光学系を用いることが重要である。特に、近年の半導体素子の急速な微細化に伴い、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、投影光学系の光学性能（例えば、波面収差）を高精度に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。
【０００４】
光学系の波面収差を測定する測定装置として、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（ＰＤＩ）やシアリング干渉を利用するシアリング干渉計が従来から知られている。また、近年では、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（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及び２参照）。
【０００５】
ＬＤＩ方式の測定装置を露光装置に搭載する場合、投影光学系の像面側に、理想波面を形成するスリットと、投影光学系の収差情報を有する波面を透過する窓とを含む測定マークを有するプレートを、かかるプレートの直下に２次元受光素子を配置する。そして、プレートから発生する２つの波面の干渉を２次元受光素子で撮像し、撮像した干渉縞画像に画像処理を施すことによって投影光学系の波面収差を測定する。
【特許文献１】特開２０００−９７６６６号公報
【特許文献２】特開２００５−２４４１２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の測定装置は、投影光学系の波面収差を高精度に測定することができなかった。上述した画像処理は、干渉縞画像を受光面座標から投影光学系の瞳面座標に変換する画像変換処理と、画像変換した干渉縞データから波面収差の情報を算出する波面収差情報算出処理を含む。
【０００７】
画像変換処理は、光線追跡によって、受光面内の各座標位置における干渉縞データ値が投影光学系の瞳面内のどの座標位置から到達した値であるかを算出する。従って、投影光学系の瞳面と受光面との間に存在する各部材の構成を知っておく必要がある。換言すれば、測定装置の構成を規定する値である「プレートの厚さ」、「プレートと受光面との間の距離」、「測定マークと受光面との位置関係（受光面上での干渉縞の中心及び半径）」を画像変換処理の入力パラメータとして使用する。以下、本出願では、入力パラメータを総称して、「処理パラメータ」とする。
【０００８】
これまで、処理パラメータのうち、プレートの厚さ及びプレートと受光面との間の距離については、設計値を利用していた。また、干渉縞の中心及び半径については、設計値を利用するか、画像処理による領域検出を行うことによって決定する、或いは、干渉縞画像の縞領域を目視判断することによって決定していた。但し、設計値と実際の値との間には、装置の製造誤差（例えば、投影光学系の像高毎のテレセン差異、プレートの製造誤差、受光素子の配置誤差など）によって、ズレが生じている。従って、設計値を処理パラメータとして用いると、高精度な画像変換処理を施すことができず、算出される波面収差の情報に測定誤差が含まれてしまう。
【０００９】
更に、実際の値との間にズレのない設計値を処理パラメータに用いて画像変換処理を施したとしても、除去しきれない装置の製造誤差（例えば、投影光学系の下面、プレート面、受光面間の傾きなど）が存在し、波面収差の情報に測定誤差が含まれてしまう。
【００１０】
このような問題は、ＬＤＩ方式の測定装置に限らず、ＰＤＩ方式やシアリング干渉方式などの光学系の光学性能を２次元情報で測定する測定装置でも同様に生じてしまう。
【００１１】
そこで、本発明は、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できる測定方法及び装置を提供することを例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての測定方法は、干渉縞を検出することで被検光学系の波面収差を測定する測定装置を用いて、被検光学系の波面収差を測定する測定方法であって、前記被検光学系及び前記測定装置の構成を規定する値の設計値からのずれをシステムパラメータとして測定するステップと、前記システムパラメータを用いて、前記被検光学系の波面収差を測定するステップとを有することを特徴とする。
【００１３】
本発明の別の側面としての測定装置は、干渉縞を検出することで被検光学系の波面収差を測定する測定装置であって、前記被検光学系及び前記測定装置の構成を規定する値の設計値からのずれをシステムパラメータとして記憶する記憶手段と、前記システムパラメータのうち、前記干渉縞から前記被検光学系の波面収差を算出するための処理パラメータを用いて、前記被検光学系の波面収差を算出すると共に、前記システムパラメータのうち、算出した前記被検光学系の波面収差を調整するためのオフセットパラメータを、前記被検光学系の波面収差に反映させる処理手段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露光装置は、光源からの光を用いてレチクルのパターンを被処理体に露光する露光装置であって、前記パターンを前記被処理体に投影する投影光学系と、前記光源からの光を用いて前記投影光学系の波面収差を測定する上述の測定装置とを有することを特徴とする。
【００１５】
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】
【００１６】
本発明によれば、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できる測定方法及び装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明者は、高精度な波面収差の測定を実現するためには、処理パラメータとして設計値ではなく実際の値を使用して波面収差を算出（測定）し、更に、かかる波面収差に対して補正する必要があることを見出した。かかる補正には、例えば、測定装置が測定する波面収差の収差変化量を補正するためのパラメータ（リニアゲイン）や、被検光学系以外の測定装置を構成する部材が有する収差を補正するためのパラメータ（絶対値）を用いる必要がある。以下、本出願では、測定装置が測定した波面収差に反映させるパラメータを「オフセットパラメータ」とする。また、「処理パラメータ」と「オフセットパラメータ」を総称して、「システムパラメータ」とする。
【００１８】
このように、本発明の測定装置及び測定方法の基本的な原理は、製造誤差を画像処理の入力パラメータである「処理パラメータ」に反映させる。更に、画像処理の出力として算出される波面収差（例えば、Ｚｅｒｎｉｋｅ多項式の各項の収差量）に対して「オフセットパラメータ」を反映させる。
【００１９】
以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施例について説明する。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。
【００２０】
図１は、本発明の一側面としての露光装置１の構成を示す概略ブロック図である。露光装置１は、レチクル２０の回路パターンを被処理体４０に露光する投影露光装置である。露光装置１は、本実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置であるが、ステップ・アンド・リピート方式の露光方式を適用することもできる。
【００２１】
露光装置１は、図１に示すように、照明装置１０と、レチクル２０を載置するレチクルステージ２５と、投影光学系３０と、被処理体４０を載置するウェハステージ４５と、アライメント光学系５０と、主制御部６０と、投影制御部７０とを有する。更に、露光装置１は、本発明の一側面としての測定装置１００も有する。
【００２２】
照明装置１０は、転写用の回路パターンが形成されたレチクル２０を照明し、光源部１２と、引き回し光学系１４と、照明光学系１６とを有する。
【００２３】
光源部１２は、例えば、光源として、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。但し、光源部１２の種類は、エキシマレーザーに限定されず、例えば、波長約１５７ｎｍのＦ２レーザーを使用してもよいし、そのレーザーの個数も限定されない。
【００２４】
引き回し光学系１４は、光源部１２からの光束を照明光学系１６と、後述するアライメント光学系５０に導光する。
【００２５】
照明光学系１６は、レチクル２０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、絞り等を含む。照明光学系１６は、例えば、コンデンサーレンズ、ハエの目レンズ、開口絞り、オプティカルインテグレーター、スリット、結像光学系の順で光学素子が整列された構成を有する。
【００２６】
レチクル２０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が形成され、レチクルステージ２５に支持及び駆動される。レチクル２０のパターンは、投影光学系３０を介して、被処理体４０上に投影される。レチクル２０と被処理体４０とは、光学的に共役の関係にある。露光装置１は、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置であるため、レチクル２０と被処理体４０を縮小倍率比の速度比で走査することにより、レチクル２０のパターンを被処理体４０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の場合、レチクル２０と被処理体４０とを静止させた状態で露光を行う。
【００２７】
レチクルステージ２５は、レチクル２０を支持して図示しない移動機構に接続されている。また、レチクルステージ２５は、後述する測定装置１００の一部（レチクル側測定部１００Ａ）を支持する。レチクルステージ２５は、当業界周知のいかなる構成をも適用できる。図示しない移動機構はリニアモーターなどで構成され、ＸＹ方向にレチクルステージ２５を移動することでレチクル２０及び測定装置１００のレチクル側測定部１００Ａを移動することができる。
【００２８】
投影光学系３０は、レチクル２０のパターンを被処理体４０上に結像する。投影光学系３０は、複数のレンズ素子のみからなる屈折光学系、複数のレンズ素子と少なくとも一枚の反射ミラーとを有する反射屈折光学系などを使用することができる。投影光学系３０の光学性能（例えば、波面収差）は、測定装置１００によって測定される。
【００２９】
被処理体４０は、本実施形態では、ウェハであるが、ガラスプレート、その他の被処理体を広く含む。被処理体４０には、フォトレジストが塗布されている。
【００３０】
ウェハステージ４５は、図示しないウェハチャックを介して、被処理体４０を支持する。また、ウェハステージは、後述する測定装置１００の一部（ウェハ側測定部１００Ｂ）を支持する。ウェハステージ４５は、当業界周知のいかなる構成をも適用することができる。ウェハステージ４５は、例えば、リニアモーターを利用して、ＸＹ方向に被処理体４０及び測定装置１００のウェハ側測定部１００Ｂを移動することができる。レチクルステージ２５とウェハステージ４５との位置は、後述するアライメント光学系５０でキャリブレーションされ、両者は一定の速度比率で駆動される。
【００３１】
アライメント光学系５０は、アライメントスコープで構成され、通常の露光時は光路外に配置されている。なお、図１では、アライメント光学系５０を駆動する駆動機構は省略している。アライメント光学系５０は、レチクル２０上の図示しないアライメントマークと被処理体４０上のアライメントマークとを、投影光学系３０を介して結像することによって、レチクル２０と被処理体４０との位置を合わせる。
【００３２】
主制御部６０は、ＣＰＵ、メモリを有し、露光装置１の動作を制御する。主制御部６０は、本実施形態では、後述する測定装置１００から受信する投影光学系３０の波面収差に基づいて、波面収差の補正に必要なレンズ駆動量及び波長駆動量を算出し、投影制御部７０に出力する。
【００３３】
投影制御部７０は、投影光学系３０を構成する複数のレンズを駆動するレンズ駆動系及び光源部１２からの露光光の波長を制御する。換言すれば、投影制御部７０は、投影光学系３０を所望の収差量に調整する。投影制御部７０は、主制御部８０からのレンズ駆動量に基づいて、投影光学系３０の複数のレンズを変位させる。更に、投影光学系７０は、主制御部８０からの波長駆動量に基づいて、光源部１２からの露光光の波長を変更する。
【００３４】
測定装置１００は、本実施形態では、被検光学系としての投影光学系３０の光学性能（波面収差）を干渉縞を検出することで測定するＬＤＩ方式の干渉計を含む。測定装置１００は、図１に示すように、レチクル側測定部１００Ａと、ウェハ側測定部１００Ｂとを有する。
【００３５】
レチクル側測定部１００Ａは、レチクルステージ２５上に構成され、第１のマスク１１０を有する。ウェハ側測定部１００Ｂは、ウェハステージ４５上に構成され、第２のマスク１２０と、撮像手段１３０と、測定制御部１４０とを有する。
【００３６】
第１のマスク１１０は、本実施形態では、レチクルステージ２５に配置される。第１のマスク１１０は、例えば、石英や蛍石などの透明基板と、かかる透明基板上にマスクパターンを形成するクロムなどから構成される。照明光学系１６からの光束は、レチクルステージ２５上に配置された第１のマスク１１０に集光する。第１のマスク１１０に集光する光束は、投影光学系３０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。
【００３７】
図２は、第１のマスク１１０の構成を示す概略平面図である。第１のマスク１１０は、０度方位（Ｙ方向）に配されたスリット１１２ａ及び窓１１２ｂで構成されるマーク１１２と、９０度方位（Ｘ方向）に配されたスリット１１４ａ及び窓１１４ｂで構成されるマーク１１４とを含む。マーク１１２とマーク１１４とは、幅や間隔などは同一であり、配置方位のみが異なっている。スリット１１２ａ及び１１４ａの幅Δｒは、投影光学系３０のレチクル側、即ち、物体側の開口数をＮＡｉ、第１のマスク１１０を照明する光束の波長をλとすると、以下に示す数式１を満足する。
【００３８】
【数１】
2007281003.tif 000003
【００３９】
スリット１１２ａ及び１１４ａの幅が、数式１を満足することで、スリット１１２ａ及び１１４ａから回折する光は、ＮＡｉの範囲において等位相とみなすことができる。
【００４０】
一方、窓１１２ｂ及び１１２ｂの幅Δｒ’は、λ／ＮＡｉ以下の大きさである。窓１１２ｂ及び１１２ｂの幅Δｒ’は、数式１と同程度としてもよい。但し、窓１１２ｂ及び１１４ｂを通過した光は、後述するように、被処理体側で数式１を満足する幅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。従って、光量の観点から、窓１１２ｂ及び１１２ｂの幅Δｒ’は、λ／ＮＡｉ以下の大きさにおいて、広めにすることが好ましい。
【００４１】
また、第１のマスク１１０は、マーク１１２と同形状のマーク１１６や、マーク１１４と同形状のマーク１１８も含む。これにより、マーク１１２やマーク１１４が劣化した場合に、マーク１１６及び１１８を代用マークとして使用したり、レチクルステージ２５を駆動することなく、異なる像高における波面収差を測定したりすることができる。
【００４２】
第２のマスク１２０は、図３に示すように、０度方位（Ｙ方向）に配されたスリット１２１ａ及び窓１２１ｂで構成されるマーク１２１と、９０度方位（Ｘ方向）に配されたスリット１２２ａ及び窓１２２ｂで構成されるマーク１２２とを含む。ここで、図３は、第２のマスク１２０の構成を示す概略平面図である。マーク１２１とマーク１２２とは、幅や間隔などは同一であり、配置方位のみが異なっている。スリット１２１ａ及び１２２ａの幅Δｗは、投影光学系３０の被処理体側、即ち、像側の開口数をＮＡｉとして、以下に示す数式２を満足する。
【００４３】
【数２】
2007281003.tif 000004
【００４４】
スリット１２１ａ及び１２２ａの幅が、数式２を満足することで、スリット１２１ａ及び１２２ａから回折する光は、ＮＡｉの範囲において等位相とみなすことができる。
【００４５】
窓１２１ｂ及び１２２ｂの幅Δｗ’は、測定する投影光学系３０の空間周波数によって設定する。例えば、高周波まで測定したい場合には広く、低周波だけの測定でよい場合には狭くする。投影光学系３０の瞳の空間周波数をｆとおくと、窓１２１ｂ及び１２２ｂのΔｗ’は、以下に示す数式３で与えられる。
【００４６】
【数３】
2007281003.tif 000005
【００４７】
光量の観点から、スリットと窓の長さＬｗは長いほどよいが、投影光学系３０の収差を同一と見なすことができる、所謂、アイソプラナティック領域内にあることが必要である。
【００４８】
また、第２のマスク１２０には、マーク１２１及びマーク１２２と同形状のマーク１２３乃至１２５及びマーク１２６乃至１２８も含む。マーク１２３乃至１２５及びマーク１２６乃至１２８は、マーク１２１及びマーク１２２の各々の予備マークであり、例えば、マーク１２１及びマーク１２２が劣化したりやゴミの付着などによって使用できなくなった場合に用いられる。なお、以下の説明では、マーク１１２、１１６、１２１、１２３乃至１２５をＸマークと称し、マーク１１４、１１８、１２２、１２６乃至１２８をＹマークと称する。
【００４９】
撮像手段１３０は、ＣＣＤ等の光電変換素子で構成される。撮像手段１３０は、ケーブルＣＢを介して、測定制御部１４０と通信可能に接続される。
【００５０】
測定制御部１４０は、処理部１４２と、メモリ部１４４とを有する。処理部１４２は、撮像手段１３０から入力される干渉縞データに基づいて、投影光学系３０の収差情報を取得するための処理を実施する。メモリ部１４４は、処理部１４２の処理に必要な情報（例えば、オフセットパラメータ）や、処理結果（例えば、波面収差データやＺｅｒｎｉｋｅ各項）などのデータ群を格納する。
【００５１】
処理部１４２は、位相情報を算出する際に、例えば、フーリエ変換法や電子モアレなどを用いる。フーリエ変換法は、１つの干渉縞画像を２次元フーリエ変換して分離された被検光学系の波面情報を含む空間周波数領域を抽出し、それを原点シフトした後、逆フーリエ変換することによって位相情報を取り出す方法である。また、電子モアレ法は、まず、１つの干渉縞画像と同じキャリア周波数を有し、且つ、位相シフトさせた少なくとも３つ以上の参照格子画像を作成する。
そして、干渉縞画像及び上述した参照格子画像から作成した少なくとも３つ以上のモアレ縞に、ローパスフィルター及び位相シフト法の処理を施すことによって位相情報を取り出す。電子モアレ法を用いる場合は、撮像した干渉縞に、又は、予めメモリ部１４４に格納した参照格子画像を乗じて処理することが可能である。測定制御部１４０のメモリ部１４４に格納された投影光学系３０の波面収差情報は、主制御部６０に送信される。
【００５２】
以下、図４を参照して、測定装置１００の動作、即ち、投影光学系３０の波面収差を測定する測定方法１０００について説明する。図４は、本発明の一側面としての測定方法１０００を説明するためのフローチャートである。
【００５３】
測定方法１０００は、まず、投影光学系３０及び測定装置１００の構成を規定する値の設計値からのずれを示すシステムパラメータを測定及び記憶する（ステップ１１００）。なお、システムパラメータは、画像処理時に入力する（即ち、干渉縞から投影光学系３０の波面収差を算出する）ための処理パラメータと、かかる処理パラメータを用いて算出された波面収差を補正（調整）するためのオフセットパラメータとを含む。
【００５４】
次いで、ステップ１１００で測定及び記憶したシステムパラメータのうち、処理パラメータを呼び出し（ステップ１２００）、呼び出した処理パラメータを用いて投影光学系３０の波面収差を算出する（ステップ１３００）。最後に、ステップ１３００で算出した投影光学系３０の波面に、オフセットパラメータを反映させる（ステップ１４００）。
【００５５】
処理パラメータは、上述したように、投影光学系３０の波面収差を算出するための画像処理を実行する際に必要となるパラメータである。処理パラメータは、例えば、第２のマスク１２０の厚さ（詳細には、第２のマスク１２０を構成する透明基板の厚み）、第２のマスク１２０と撮像手段１３０との距離、処理中心及び半径などである。ここで、処理中心及び半径とは、第２のマスク１２０の各マークから射出される光束が、撮像手段１３０上に形成する干渉縞の処理領域である。
【００５６】
また、オフセットパラメータは、上述したように、処理パラメータを用いて算出された波面収差を補正するためのパラメータである。オフセットパラメータは、例えば、絶対値補正量（投影光学系３０以外の測定装置１００又は露光装置１を構成する部材が有する収差量）、リニアリティゲイン（Ｚｅｒｎｉｋｅ多項式各項の収差変化量補正値）などである。
【００５７】
以下、図４に示す各ステップの詳細な内容について説明する。
【００５８】
図５は、ステップ１１００のシステムパラメータの測定及び記憶の詳細なフローチャートである。
【００５９】
まず、測定位置移動工程（ステップ１１１０）において、後述するように、照明光学系１４と、第１のマスク１１０と、第２のマスク１２０との位置を合わせる。
【００６０】
光源部１２から射出した光束は、引き回し光学系１４を介して、照明光学系１６に入射し、照明光学系１６のσ絞りによって、第１のマスク１１０のマーク１１２のみを照射するように調整される。スリット１１２ａは数式１を満足する幅であるため、スリット１１２ａから射出した光は、Ｘ方向に等位相の波面を有する回折光となる。これにより、投影光学系３０の瞳全面に光が照射される。一方、第１のマスク１１０の窓１１２ｂを通過した光束は、照明光学系１６の収差を含む光束となる。
【００６１】
第２のマスク１２０は、第１のマスク１１０のマーク１１２から射出した光が、投影光学系３０によって第２のマスク１２０のマーク１２１に結像するように、ウェハステージ４５を介して調整される。これにより、第１のマスク１１０のスリット１１２ａは第２のマスク１２０の窓１２１ｂに結像し、第１のマスク１１０の窓１１２ｂは第２のマスク１２０のスリット１２１ａに結像する。
【００６２】
第２のマスク１２０のスリット１２１ａで回折された光束は、Ｘ方向に等位相な波面を有する。一方、第２のマスク１２０の窓１２１ｂを通過する光束は、スリット１１２ａでＸ方向に等位相な波面に整形された後、投影光学系３０を通過しているため、投影光学系３０の波面収差情報を有している。
【００６３】
第２のマスク１２０のスリット１２１ａ及び窓１２１ｂから射出した光束を図６に示す。図６を参照するに、スリット１２１ａを経た光は、Ｘ方向の理想波面ＷＳａであり、窓１２１ｂを経た光は、被検波面ＷＳｂであることが理解できる。
【００６４】
撮像手段１３０が検出するスリット１２１ａから射出した光と窓１２１ｂから射出した光との干渉縞の一例を図７に示す。図７を参照するに、スリット１２１ａと窓１２１ｂとの間隔の分だけ中心のずれた投影光学系３０の瞳の像が２つ撮像され、これらの重複領域に干渉縞が発生している。
【００６５】
図５に戻って、処理パラメータ算出工程（ステップ１１２０）では、撮像手段１３０で検出される干渉縞の発生領域の中心座標及び半径を算出する。具体的には、投影制御部７０が発生させる既知量の球面成分の収差を正しく測定する中心及び半径位置を求めることによって、干渉縞の中心座標及び半径を算出する。なお、本実施形態では、処理パラメータのうち、第２のマスク１２０の厚さ及び第２のマスク１２０と撮像手段１３０との間の距離は、露光装置１以外の公知の測定装置で予め測定され、測定制御部１４０のメモリ部１４４に記憶されている。
【００６６】
なお、処理パラメータ算出工程（ステップ１１２０）は、ＸＹ間位置移動工程（ステップ１１２２）と、収差量設定工程（ステップ１１２４）と、処理パラメータ決定工程（ステップ１１２８）とを有する。
【００６７】
ＸＹ間位置移動工程（ステップ１１２２）では、ＸマークからＹマークへ位置を移動するが、本実施形態では、測定位置移動工程（ステップ１１１０）においてＸマーク位置への移動が終了している。従って、Ｘマークの処理パラメータを算出する際には、何も行わずに次のステップに移行する。
【００６８】
収差量設定工程（ステップ１１２４）では、予め、投影光学系３０の収差量とレンズ駆動量及び波長変化量との関係が調整されている投影制御部７０を介して、投影光学系３０のレンズ群を駆動する。これによって、投影光学系３０に球面収差を発生させ、その収差量を変えながら、撮像手段１３０で干渉縞データを撮像する。撮像手段１３０は、例えば、球面収差に１００ｍλ、２００ｍλ、３００ｍλの収差が発生している３つの干渉縞データを撮像する。撮像した複数の干渉縞データは、測定制御部１４０に出力される。
【００６９】
ステップ１１２６では、Ｘマーク及びＹマークの両方の干渉縞データが、測定制御部１４０に出力されたかどうか判断する。本実施形態では、Ｙマークの干渉縞データが測定制御部１４０に出力されていないため、ステップ１１２２に戻り、Ｘマーク位置からＹマーク位置へ移動する。具体的には、照明光学系１４からの光束が、第１のマスク１１０のマーク１１４を照明するように、レチクルステージ２５（第１のマスク１１０）を移動する。更に、マーク１１４から射出する光が、投影光学系３０を介して、第２のマスク１２０のマーク１２２に結像するように、ウェハステージ４５（第２のマスク１２０）を調整する。これによって、第１のマスク１１０のスリット１１０ａは第２のマスク１２０の窓１２０ｂに、第１のマスク１１０の窓１１０ｂは第２のマスク１２０のスリット１２０ａに結像する。そして、Ｘマークの場合と同様に、投影光学系３０に球面収差を発生させ、その収差量を変えながら、撮像手段１３０によって干渉縞データを撮像する。
【００７０】
Ｘマーク及びＹマークの干渉縞データが測定制御部１４０に出力されたら、処理パラメータ決定工程（ステップ１１２８）において、測定制御部１４０に入力された複数の干渉縞データに基づいて、処理パラメータ（干渉縞の中心座標及び半径）を決定する。
【００７１】
詳細には、まず、干渉縞の中心座標を算出する。撮像したＸマークの干渉縞データから得られる波面収差において、ステップ１１２４から、投影光学系３０についてはＸ方向のみに球面収差が発生していることが分かっている。従って、干渉縞の中心近傍において、中心座標をＸＹ方向に振りながら収差量の異なる複数の干渉縞の処理を行い、波面収差をＺｅｒｎｉｋｅ多項式に展開した際のコマ成分の収差変化量が最も小さくなる中心位置を、干渉縞の中心座標として決定すればよい。
【００７２】
また、Ｘマークと同様に、Ｙマークの干渉縞データから得られる波面収差において、投影光学系３０についてはＹ方向のみに球面収差が発生していることが分かっている。従って、干渉縞の中心近傍において、中心座標をＸＹ方向に振りながら複数の干渉縞の処理を行い、波面収差をＺｅｒｎｉｋｅ多項式に展開した際のコマ成分の収差変化量が最も小さくなる中心位置を、干渉縞の中心座標として決定する。
【００７３】
上述した干渉縞の中心座標の決定方法は、干渉縞の半径の大きさに依存しないため、半径には仮固定値（例えば、設計値）を用いればよい。干渉縞の中心座標を決定するためには、撮像した複数の干渉縞データのうち少なくとも２つの収差量のデータに対して行えばよいが、３つ以上の収差量のデータに対して行って、それらの変化量の平均値を用いてもよい。
【００７４】
次いで、決定した干渉縞の中心座標を用いて干渉縞の半径を決定する。撮像した複数の干渉縞データを同じ半径でもって処理し、球面収差量（例えば、Ｚｅｒｎｉｋｅ多項式の９項の収差量）を算出する。かかる球面収差量は、ＸＹ波面を合成した後の波面収差を用いて算出する。ＸＹ波面の合成については、後で詳細に説明する。このような処理を、半径を変えながら行い、ステップ１１２４により予め分かっている複数の干渉縞データの間の収差変化量と一致する変化量が算出される半径位置を、干渉縞の半径として決定する。
【００７５】
以上のステップにより、Ｘマーク及びＹマークの１セットの測定位置における処理パラメータ（第２のマスク１２０の厚さ、第２のマスク１２０と撮像手段１３０との距離、干渉縞の中心座標及び半径）が全て決定される。
【００７６】
オフセットパラメータ算出工程（ステップ１１３０）では、オフセットパラメータを算出する。ここでは、リニアリティゲイン（Ｚｅｒｎｉｋｅ多項式の各項の収差変化量の補正値）を例として、オフセットパラメータ算出工程を説明する。例えば、投影制御部７０によって発生させた既知量の球面収差の変化量に対して、測定した投影光学系３０の収差の変化量が一致するようにリニアリティゲインを決定する。
【００７７】
なお、オフセットパラメータ算出工程（ステップ１１３０）は、収差量設定工程（ステップ１１３２）と、波面収差測定工程（ステップ１１３４）と、オフセットパラメータ決定工程（ステップ１１３８）とを有する。
【００７８】
収差量設定工程（ステップ１１３２）では、投影制御部７０によって投影光学系３０のレンズを駆動し、投影光学系３０に所望の収差量を発生させる。例えば、Ｚｅｒｎｉｋｅ多項式の第５項のリニアリティゲインを算出する場合には、Ｚｅｒｎｉｋｅ多項式の第５項に１０ｍλを発生させる。
【００７９】
波面収差測定工程（ステップ１１３４）では、投影光学系３０に上述した収差量が発生している状態で、投影光学系３０の波面収差を測定する。図８は、ステップ１１３４の波面収差測定工程の詳細なフローチャートである。波面収差測定工程（ステップ１１３４）は、図８に示すように、Ｘ方向波面収差算出工程（ステップ１１３４Ａ）と、Ｙ方向波面収差算出工程（ステップ１１３４Ｂ）と、ＸＹ波面合成工程（ステップ１１３４Ｃ）とを有する。
【００８０】
Ｘ方向波面収差算出工程（ステップ１１３４Ａ）では、ＸＹ間位置移動工程（ステップ１１２２）と同様に、まず、照明光学系１４と、第１のマスク１１０（マーク１１２）と、第２のマスク１２０（マーク１２１）との位置を合わせる。次に、撮像手段１３０によって、マーク１２１から発生する干渉縞データを撮像する。撮像した干渉縞データは、測定制御部１４０で処理し、Ｘ方向に投影光学系３０の収差情報を有するＸ方向波面収差を算出する。
【００８１】
Ｙ方向波面収差算出工程（ステップ１１３４Ｂ）では、照明光学系１４と、第１のマスク１１０（マーク１１４）と、第２のマスク１２０（マーク１２２）との位置を合わせた後、撮像手段１３０によって、マーク１２２から発生する干渉縞データを撮像する。撮像した干渉縞データは、測定制御部１４０で処理し、Ｙ方向に投影光学系３０の収差情報を有するＹ方向波面収差を算出する。
【００８２】
ＸＹ波面合成工程（ステップ１１３４Ｃ）では、ステップ１１３４Ａで算出したＸ方向波面収差と、ステップ１１３４Ｂで算出したＹ方向波面収差とを合成し、２次元方向に投影光学系３０の収差情報を有する投影光学系３０の波面収差を求める。そして、かかる波面収差からＺｅｒｎｉｋｅ多項式の各項（例えば、Ｚｅｒｎｉｋｅ多項式の第５項乃至第３６項）を算出し、測定制御部１４０のメモリ部１４４に記憶する。但し、メモリ部１４４に記憶したＺｅｒｎｉｋｅ多項式の各項には、投影光学系３０の収差情報の他に、測定装置１００や露光装置１の製造及び設置誤差が含まれている。
【００８３】
波面収差測定工程（ステップ１１３４）の後、ステップ１１３６において、全ての収差量に対して、投影光学系３０の波面収差の測定が終了したかどうかを判断する。全ての収差量に対して、投影光学系３０の波面収差の測定が終了していなければ、ステップ１１３２に戻って収差量を変化させ、投影光学系３０の波面収差を測定する（ステップ１１３４）。
【００８４】
Ｚｅｒｎｉｋｅ多項式の第５項のリニアリティゲインを算出する場合には、例えば、ステップ１１３２とステップ１１３４との繰り返しを、Ｚｅｒｎｉｋｅ多項式の第５項に１０ｍλ刻み（１０ｍλ、２０ｍλ、・・・）の収差量変化を発生させ、１０回実施する。
【００８５】
オフセットパラメータ決定工程（ステップ１１３８）では、オフセットパラメータ（本実施形態では、Ｚｅｒｎｉｋｅ多項式の第５項のリニアリティゲイン）を決定する。具体的には、上述した１０個のＺｅｒｎｉｋｅ多項式の第５項の間の相対変化量は、測定装置１００や露光装置１の製造及び設置誤差のために、投影制御部７０を介して投影光学系３０に発生させた収差変化量（１０ｍλ刻み）とは異なっている。従って、測定装置１００が測定した波面収差の変化量と投影制御部７０で発生させた投影光学系３０の収差変化量の比を、変化量の補正値（リニアリティゲイン）として決定する。
【００８６】
このようにして、Ｚｅｒｎｉｋｅ多項式の第５項のリニアリティゲインは決定される。Ｚｅｒｎｉｋｅ多項式の第６項以上の各項のリニアリティゲインを決定する際には、ステップ１１３２において、収差を発生させる項数を変えて、第５項のリニアリティゲインを決定する場合と同様の動作を繰り返せばよい。
【００８７】
システムパラメータ記憶工程（ステップ１１４０）では、ステップ１１２０とステップ１１３０で算出したシステムパラメータ（処理パラメータ及びオフセットパラメータ）を、測定制御部１４０のメモリ部１４４に記憶させる。詳細には、第１のマスク１１０のマーク１１２及び１１４と第２のマスク１２０のマーク１２１及び１２２とを投影光学系３０の波面収差の測定に用いた場合の処理パラメータ及びオフセットパラメータを、測定制御部１４０のメモリ部１４４に記憶させる。ここで、処理パラメータは、例えば、第２のマスク１２０の厚さ、第２のマスク１２０と撮像手段１３０との間の距離、干渉縞の中心座標及び半径）である。また、オフセットパラメータは、例えば、Ｚｅｒｎｉｋｅ多項式の第５項乃至第３６項の各項のリニアリティゲインである。
【００８８】
また、絶対値をシステムパラメータに含める場合には、露光結果が最良となる投影光学系３０の波面状態を、予め専用測定装置によって測定し、測定制御部１４０のメモリ部１４４に記憶しておけばよい。
【００８９】
ステップ１１４２では、全ての測定位置について、システムパラメータの記憶が終了したかどうか判断する。測定位置とは、例えば、予備マークを用いる際の測定位置や、異なる像高を測定する際の測定位置を示す。全ての測定位置について、システムパラメータの記憶が終了していない場合は、ステップ１１１０に戻り、測定位置を移動する（例えば、第１のマスク１１０のマーク１１６及び１１８と第２のマスク１２０のマーク１２１及び１２２）。その後、同様にして、ステップ１１２０からステップ１１４０を実施する。全ての測定位置について、システムパラメータの記憶が終了している場合は、図４に示すステップ１０２のシステムパラメータの測定及び記憶を終了する。
【００９０】
ステップ１１００は、測定装置１００の製造後に一度だけ実施すればよい。また、投影光学系３０の波面収差を測定する際には、ステップ１１００で記憶したシステムパラメータを用いて、以下に説明するステップ１２００からステップ１４００の動作を実施すればよい。
【００９１】
処理パラメータの呼び出し（ステップ１２００）では、投影光学系３０の波面収差の測定に使用する第１のマスク１１０のマーク及び第２のマスク１２０のマークに対応する処理パラメータを測定制御部１４０のメモリ部１４４から呼び出す。
【００９２】
投影光学系３０の波面収差の算出（ステップ１３００）では、ステップ１２００で呼び出した処理パラメータを用いて、上述した波面収差測定工程（ステップ１１３４）と同様に、投影光学系３０の波面収差のＺｅｒｎｉｋｅ多項式の各項を算出する。ここで、Ｚｅｒｎｉｋｅ多項式の各項とは、例えば、Ｚｅｒｎｉｋｅ多項式の第５項乃至第３６項である。
【００９３】
オフセットパラメータの反映（ステップ１４００）では、投影光学系３０の波面収差の測定に使用する第１のマスク１１０のマーク及び第２のマスク１２０のマークに対応するオフセットパラメータを測定制御部１４０のメモリ部１４４から呼び出す。呼び出したオフセットパラメータは、ステップ１３００で算出した投影光学系３０の波面収差に反映させる。例えば、Ｚｅｒｎｉｋｅ多項式の第５項乃至第３６項の各項のリニアリティゲインをステップ１３００で算出した投影光学系３０の波面収差に掛算することによって、Ｚｅｒｎｉｋｅ多項式の第５項乃至第３６項の各項の収差変化量を補正する。更に、測定制御部１４０のメモリ部１４４に記憶しておいた絶対値補正量によって、ステップ１３００で算出した投影光学系３０の波面収差の絶対値を補正する。
【００９４】
以上、測定装置１及び測定方法１０００（ステップ１１００乃至ステップ１４００）によれば、測定位置（他のマーク位置や像高位置）において、測定装置１００や露光装置１の製造及び設置誤差に起因して発生する収差成分を除去することができる。従って、測定装置１及び測定方法１０００は、投影光学系３０のみの波面収差を高精度、且つ、迅速に測定することができる。
【００９５】
なお、測定装置１は、ＬＤＩ方式の干渉計だけではなく、ＰＤＩ方式の干渉計を利用してもよい。測定装置１がＰＤＩ方式の干渉計を利用する場合も、上述したＬＤＩ方式の干渉計を利用する場合とほぼ同じであるが、図１における第１のマスク１１０の構成及び第２のマスク１２０の構成が異なる。具体的には、第１のマスク１１０を図９に示す第１のマスク１１０’に置換し、第２のマスク１２０を図１０に示す第２のマスク１２０’に置換する。ここで、図９は、第１のマスク１１０’の構成を示す概略平面図であり、図１０は、第２のマスク１２０’の構成を示す概略平面図である。
【００９６】
第１のマスク１１０’は、図９に示すように、ピンホール１１２’ａ及び窓１１２’ｂで構成されるマーク１１２’を含む。また、第１のマスク１１０’は、マーク１１２’と同形状のマーク１１４’を含む。ピンホール１１２’ａの径Δｒは、投影光学系３０のレチクル側、即ち、物体側の開口数をＮＡｉとすると、上述した数式１を満足する。
【００９７】
ピンホール１１２’ａの径が、数式１を満足することで、ピンホール１１２’ａで回折される光は、ＮＡｉの範囲において等位相とみなすことができる。
【００９８】
一方、窓１１２’ｂの幅Δｒ’は、λ／ＮＡｉ以下の大きさである。窓１１２’ｂの幅Δｒ’は、数式１と同程度としてもよい。但し、窓１１２’ｂを通過した光は、後述するように、被処理体側で数式１を満足する幅のピンホールを通過するため、レチクル側で等位相とする必要はない。従って、光量の観点から、窓１１２’ｂの幅Δｒ’は、λ／ＮＡｉ以下の大きさにおいて、広めにすることが好ましい。
【００９９】
第２のマスク１２０’は、図１０に示すように、ピンホール１２１’ａ及び窓１２１’ｂで構成されるマーク１２１’を含む。また、第２のマスク１２０’は、マーク１２１’と同形状のマーク１２２’乃至１２４’も含む。ピンホール１２１’ａの径Δｗは、投影光学系３０のウェハ側、即ち、像側の開口数をＮＡｉとして、上述した数式２を満足する。
【０１００】
ピンホール１２１’ａの径Δｗが、数式２を満足することで、ピンホール１２１’ａで回折する光は、ＮＡｉの範囲において球面状に等位相な波面を有するとみなすことができる。
【０１０１】
窓１２１’ｂの幅Δｗ’は、測定する投影光学系３０の空間周波数によって設定する。例えば、高周波まで測定したい場合には広く、低周波だけの測定でよい場合には狭くする。投影光学系３０の瞳の空間周波数をｆとおくと、窓１２１’ｂの幅Δｗ’は、上述した数式３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。
【０１０２】
以下、ＰＤＩ方式の干渉計を利用する測定装置１００の動作、即ち、投影光学系３０の波面収差を測定する測定方法について説明する。かかる測定方法は、図４に示すフローチャートと同様である。但し、図５に示したシステムパラメータの測定及び記憶（ステップ１１００）のフローが、図１１に示すシステムパラメータの測定及び記憶（ステップ１１００’）のフローに置換される。ここで、図１１は、ステップ１１００’のシステムパラメータの測定及び記憶の詳細なフローチャートである。
【０１０３】
図１１を参照するに、まず、測定位置移動工程（ステップ１１１０’）において、後述するように、照明光学系１４と、第１のマスク１１０’と、第２のマスク１２０’との位置を合わせる。
【０１０４】
光源部１２から出射した光束は、引き回し光学系１４を介して、照明光学系１６に入射し、照明光学系１６のσ絞りによって、第１のマスク１１０’のマーク１１２’のみを照射するように調整される。ピンホール１１２’ａは数式１を満足する幅であるため、ピンホール１１２’ａから射出した光は、球面状に等位相の波面を有する回折光となる。これにより、投影光学系３０の瞳全面に光が照射される。一方、第１のマスク１１０’の窓１１２’ｂを通過した光束は、照明光学系１６の収差を含む光束となる。
【０１０５】
第２のマスク１２０’は、第１のマスク１１０’のマーク１１２’から射出した光が、投影光学系３０によって第２のマスク１２０’のマーク１２１’に結像するように、ウェハステージ４５を介して調整される。これにより、第１のマスク１１０’のピンホール１１２’ａは第２のマスク１２０’の窓１２１’ｂに、第１のマスク１１０’の窓１１２’ｂは第２のマスク１２０’のピンホール１２１’ａに結像する。
【０１０６】
第２のマスク１２０’のピンホール１２１’ａで回折された光束は、球面状に等位相な波面を有する。一方、第２のマスク１２０’の窓１２１’ｂを通過する光束は、ピンホール１１２’ａでｘ方向に等位相な波面に整形された後、投影光学系３０を通過しているため、投影光学系３０の波面収差情報を有している。
【０１０７】
図１１に戻って、処理パラメータ算出工程（ステップ１１２０’）では、撮像手段１３０で検出される干渉縞の発生領域の中心座標及び半径を算出する。なお、処理パラメータ算出工程（ステップ１１２０’）は、収差量設定工程（ステップ１１２４’）と処理パラメータ決定工程（ステップ１１２８’）とを有する。
【０１０８】
収差量設定工程（ステップ１１２４’）では、ステップ１１２４と同様に、予め、投影光学系３０の収差量とレンズ駆動量及び波長変化量との関係が調整されている投影制御部７０を介して、投影光学系３０のレンズ群を駆動する。これによって、投影光学系３０に球面収差を発生させ、その収差量を変えながら、撮像手段１３０で干渉縞データを撮像する。撮像した複数の干渉縞データは、測定制御部１４０に出力される。
【０１０９】
処理パラメータ決定工程（ステップ１１２８’）では、測定制御部１４０に入力された複数の干渉縞データに基づいて、処理パラメータ（干渉縞の中心座標及び半径）を決定する。
【０１１０】
詳細には、まず、干渉縞の中心座標を算出する。撮像した干渉縞データから得られる波面収差において、ステップ１１２４’から、球面収差のみが発生していることが分かっている。従って、干渉縞の中心近傍において、中心座標をＸＹ方向に振りながら複数の干渉縞の処理を行い、波面収差をＺｅｒｎｉｋｅ多項式に展開した際のコマ成分の収差変化量が最も小さくなる中心位置を、干渉縞の中心座標として決定すればよい。
【０１１１】
ステップ１１２８と同様に、干渉縞の中心座標の決定する際には、干渉縞の半径は仮固定値（例えば、設計値）でよい。
【０１１２】
次に、決定した干渉縞の中心座標を用いて干渉縞の半径を決定する。撮像した複数枚の干渉縞データを同じ半径でもって処理し、球面収差量を算出する。ステップ１１２８では、ＸＹ波面合成後の波面収差を用いたが、ステップ１１２８’における測定装置１はＰＤＩ方式の干渉計を利用するため、波面合成の処理を行う必要はない。このような処理を、半径を変えながら行い、ステップ１１２４’により予め分かっている複数の干渉縞データの間の収差変化量と一致する変化量が算出される半径位置を、干渉縞の半径として決定する。
【０１１３】
オフセットパラメータ算出工程（ステップ１１３０’）では、オフセットパラメータを算出する。ここでは、オフセットパラメータは、リニアリティゲイン（Ｚｅｒｎｉｋｅ多項式の各項の収差変化量補正値）である。オフセットパラメータ算出工程（ステップ１１３０’）は、収差量設定工程（ステップ１１３２’）と、波面収差測定工程（ステップ１１３４’）と、オフセットパラメータ決定工程（ステップ１１３８’）とを有する。
【０１１４】
ステップ１１３２’、ステップ１１３６’及びステップ１１３８’の動作は、ステップ１１３２、ステップ１１３６及びステップ１１３８の動作とほぼ同じである。従って、ここでは、ステップ１１３４とステップ１１３４’との相違についてのみ説明する。
【０１１５】
波面収差測定工程（ステップ１１３４’）では、ステップ１１３４で実施した３つのステップを実行する必要はない。ステップ１１３４で用いた第１のマスク１１０のマーク１１２乃至１１８及び第２のマスク１２０のマーク１２１乃至１２８によって発生する干渉縞データから得られる波面は、投影光学系３０の単一方向のみの収差情報を有している。従って、異なる２つの単一方向の波面収差を合成して、２次元方向の波面収差を算出する必要があった。
【０１１６】
一方、ステップ１１３４’で用いる第１のマスク１１０’のマーク１１２’乃至１１４’及び第２のマスク１２０’のマーク１２１’乃至１２４’によって発生する干渉縞データから得られる波面は、投影光学系３０の２次元方向の収差情報を有している。従って、ステップ１１３４におけるＸ方向波面収差算出工程（ステップ１１３４Ａ）のみを行えばよい。
【０１１７】
システムパラメータ記憶工程（ステップ１１４０’）では、ステップ１１２０’とステップ１１３０’で算出したシステムパラメータ（処理パラメータ及びオフセットパラメータ）を、測定制御部１４０のメモリ部１４４に記憶させる。
【０１１８】
ステップ１１４２’では、全ての測定位置について、システムパラメータの記憶が終了したかどうか判断する。全ての測定位置について、システムパラメータの記憶が終了していない場合は、ステップ１１１０’に戻り、測定位置を移動する。その後、同様にして、ステップ１１２０’からステップ１１４０’を実施する。
【０１１９】
全ての計測位置について、システムパラメータの記憶が終了した場合は、システムパラメータの測定及び記憶（ステップ１１００’）を終了する。ステップ１１００’は、ステップ１１００と同様に、測定装置１００の製造後に一度だけ実施すればよい。
【０１２０】
処理パラメータの呼び出し（ステップ１２００’）では、ステップ１２００と同様に、投影光学系３０の波面収差の測定に使用する第１のマスク１１０’のマーク及び第２のマスク１２０’のマークに対応する処理パラメータをメモリ部１４４から呼び出す。
【０１２１】
投影光学系３０の波面収差の算出（ステップ１３００’）では、ステップ１２００’で呼び出した処理パラメータを用いて、上述した波面収差測定工程（ステップ１１３４’）と同様にして、投影光学系３０の波面収差のＺｅｒｎｉｋｅ多項式の各項を算出する。ここで、Ｚｅｒｎｉｋｅ多項式の各項とは、例えば、Ｚｅｒｎｉｋｅ多項式の第５項乃至第３６項である。
【０１２２】
オフセットパラメータの反映（ステップ１４００’）では、ステップ１４００と同様に、投影光学系３０の波面収差の測定に使用する第１のマスク１１０’のマーク及び第２のマスク１２０’のマークに対応するオフセットパラメータを呼び出す。呼び出したオフセットパラメータは、ステップ１３００’で算出した投影光学系３０の波面収差に反映させる。
【０１２３】
以上、測定装置１及び測定方法１０００（ステップ１１００’乃至ステップ１４００’）によれば、測定位置（他のマーク位置や像高位置）において、測定装置１００や露光装置１の製造及び設置誤差に起因して発生する収差成分を除去することができる。従って、測定装置１及び測定方法１０００は、投影光学系３０のみの波面収差を高精度、且つ、迅速に測定することができる。
【０１２４】
なお、図４に示したシステムパラメータの測定及び記憶（ステップ１１００又はステップ１１００’）は、測定装置１００を露光装置１に搭載した状態で実施したが、必ずしも測定装置１００を露光装置１に搭載した状態で実施しなくてもよい。例えば、第１のマスク１１０又は１１０’及び第２のマスク１２０又は１２０’の駆動制御や投影制御部７０と同様な機能を備えた波面収差を測定する専用の測定装置で行ってもよい。
【０１２５】
また、図５に示したフローチャートの各ステップは、その順序通りに実行する必要はない。例えば、上述の説明では、ステップ１１３２とステップ１１３４とを繰り返し実行することによって複数の収差量における測定を行っている。但し、先に複数の収差量における干渉縞データを取得し、かかる干渉縞データの処理をまとめて実行してもよい。
【０１２６】
更に、測定装置１は、ＬＤＩ方式又はＰＤＩ方式の干渉計を利用しているが、シアリング干渉方式などの被検光学系の光学性能を２次元情報によって測定する方式の干渉計を利用してもよい。
【０１２７】
露光において、光源部１２から発せられた光束は、照明光学系１６によりレチクル２０を照明する。レチクル２０を通過してレチクルパターンを反映する光束は、投影光学系３０を介して、被処理体４０に結像される。
露光装置１が使用する投影光学系３０は、測定装置１及び測定方法１０００によって、高精度に波面収差が測定され、かかる測定結果に基づいて、波面収差が高精度に補正されている。これにより、露光装置１は、優れた露光性能（高解像度）を実現することができ、高いスループットで経済性よく、従来よりも高品位なデバイス（半導体素子、ＬＣＤ素子、撮像素子（ＣＣＤなど）、薄膜磁気ヘッドなど）を提供することができる。
【０１２８】
次に、図１２及び図１３を参照して、上述の露光装置１を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図１２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（レチクル製作）では、設計した回路パターンを形成したレチクルを製作する。ステップ３（ウェハ製造）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、レチクル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行程であり、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。
【０１２９】
図１３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１によってレチクル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。本実施形態の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１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。
【０１３０】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１３１】
【図１】本発明の一側面としての露光装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図２】図１に示す測定装置の第１のマスクの構成を示す概略平面図である。
【図３】図１に示す測定装置の第２のマスクの構成を示す概略平面図である。
【図４】本発明の一側面としての測定方法を説明するためのフローチャートである。
【図５】図４に示すステップ１１００のシステムパラメータの測定及び記憶の詳細なフローチャートである。
【図６】図３に示す第２のマスクのスリット及び窓から射出した光束を示す概略斜視図である。
【図７】図１に示す測定装置の撮像手段が検出する第２のマスクのスリットから射出した光と窓から射出した光との干渉縞の一例を示す概略平面図である。
【図８】図５に示すステップ１１３４の波面収差測定工程の詳細なフローチャートである。
【図９】図２に示す第１のマスクの別の構成を示す概略平面図である。
【図１０】図３に示す第２のマスクの別の構成を示す概略平面図である。
【図１１】図５に示すステップ１１００が置換されるステップ１１００’のシステムパラメータの測定及び記憶の詳細なフローチャートである。
【図１２】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１３】図１２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】
１                            露光装置
１０                          照明装置
１６                          照明光学系
２０                          レチクル
２５                          レチクルステージ
３０                          投影光学系
４０                          被処理体
４５                          ウェハステージ
５０                          アライメント光学系
６０                          主制御部
７０                          投影制御部
１００                        測定装置
１００Ａ                      レチクル側測定部
１１０及び１１０’            第１のマスク
１１２及び１１２’            マーク
１１２ａ                      スリット
１１２’ａ                    ピンホール
１１２ｂ及び１１２’ｂ        窓
１１４及び１１４’            マーク
１１４ａ                      スリット
１１４ｂ                      窓
１１６及び１１８              マーク
１００Ｂ                      ウェハ側測定部
１２０及び１２０’            第２のマスク
１２１及び１２１’            マーク
１２１ａ                      スリット
１２１’ａ                    ピンホール
１２１ｂ及び１２１’ｂ        窓
１２２                        マーク
１２２ａ                      スリット
１２２ｂ                      窓
１２３乃至１２８              マーク
１２２’乃至１２４’          マーク
【図４】
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【図１２】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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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１３】
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