(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスクに形成されたパターンを投影光学系を介して基板上に転写する露光装置であって、
前記投影光学系を含む露光本体部に少なくともその一部が搭載可能で、前記投影光学系の波面収差を計測する計測装置と；
前記計測装置により計測された前記投影光学系の波面収差と、目的とする結像特性のツェルニケ変化表とに基づいて前記目的とする結像特性を算出する第１演算装置と；を備える露光装置。
【請求項２】
請求項１に記載の露光装置において、
前記ツェルニケ変化表が予め記憶された記憶装置を更に備えることを特徴とする露光装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の露光装置において、
前記ツェルニケ変化表は、対象とするパターンを焼き付けたときの与えられた収差の情報に応じた前記目的とする結像特性のツェルニケ変化表であることを特徴とする露光装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記対象とするパターンの情報、前記目的とする結像特性の情報、前記投影光学系に関する情報、及び前記収差の情報を含む各種情報を入力するための入力装置と；
前記入力装置を介して入力された対象とするパターンの情報及び目的とする結像特性の情報に基づいてツェルニケ変化表を作成するための条件設定を行うとともに、前記入力装置を介して入力された前記投影光学系に関する情報及び与えたい収差に関する情報に基づいて、前記対象とするパターンを焼き付けたときの前記与えられた収差の情報に応じた前記目的とする結像特性のツェルニケ変化表を作成する第２演算装置と；を更に備えることを特徴とする露光装置。
【請求項５】
請求項４に記載の露光装置において、
前記投影光学系に関する情報には、前記投影光学系の開口数、照明条件、及び照明光の波長が含まれることを特徴とする露光装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記第１演算装置により算出された前記目的とする結像特性に関する情報を画面上に表示する表示装置を更に備えることを特徴とする露光装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記第１演算装置による前記目的とする結像特性の算出結果に基づいて前記投影光学系の結像特性を補正する結像特性補正装置を更に備えることを特徴とする露光装置。
【請求項８】
請求項７に記載の露光装置において、
前記投影光学系は、調整用の特定の光学素子を含む複数の光学素子を含んで構成され、
前記結像特性補正装置は、前記特定の光学素子の調整と前記投影光学系の結像特性の変化との関係を示すパラメータ群が予め記憶された記憶装置と、前記算出された前記結像特性情報と前記パラメータ群と前記特定の光学素子の目標調整量との関係式を用いて、前記特定の光学素子の目標調整量を算出する算出装置とを有することを特徴とする露光装置。
【請求項９】
マスクのパターンを投影光学系を介して基板上に転写する露光装置の制御用コンピュータに所定の処理を実行させるプログラムであって、
対象とするパターンの情報及び目的とする結像特性に関する情報の入力に応答してツェルニケ変化表を作成するための条件設定を行う手順と；
前記投影光学系に関する情報及び与えたい収差に関する情報の入力に応答して、前記対象とするパターンを焼き付けたときの前記与えられた収差の情報に応じた前記目的とする結像特性のツェルニケ変化表を作成する手順と；を前記制御用コンピュータに実行させるプログラム。
【請求項１０】
請求項９に記載のプログラムにおいて、
前記投影光学系の波面収差の実測データの入力に応答して、該実測データと前記ツェルニケ変化表とに基づいて、前記投影光学系の前記目的とする結像特性を算出する手順を、前記制御用コンピュータに更に実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項１１】
請求項１０に記載のプログラムにおいて、
前記算出した前記目的とする結像特性に関する情報を表示装置に表示する手順を、前記制御用コンピュータに更に実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項１２】
請求項１０又は１１に記載のプログラムにおいて、
前記算出した前記目的とする結像特性が最適となるように前記投影光学系を調整する手順を、前記制御用コンピュータに更に実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項１３】
請求項１０〜１２のいずれか一項に記載のプログラムにおいて、
前記投影光学系に関する異なる情報の入力及び前記与えたい収差に関する情報の入力に応答して、前記投影光学系に関する異なる情報毎に前記ツェルニケ変化表をそれぞれ作成する手順と；
前記投影光学系の波面収差の実測データの入力に応答して、該実測データと前記ツェルニケ変化表とに基づいて、前記投影光学系の前記目的とする結像特性を、前記投影光学系に関する異なる情報毎に算出する手順と；
前記算出された目的とする結像特性が最適となる前記投影光学系に関する情報を見つけることにより最適露光条件を決定する手順と；を、前記制御用コンピュータに更に実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項１４】
請求項１３に記載のプログラムにおいて、
前記決定された最適露光条件を設定する手順を、前記制御用コンピュータに更に実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項１５】
投影光学系を介してパターンを物体上に転写する露光方法であって、
前記投影光学系の波面収差に関する情報を計測する工程と；
前記波面収差に関する情報と、ツェルニケ多項式の各項に所定値の収差を与えてツェルニケ多項式の複数項でそれぞれ前記投影光学系の目的とする結像特性を算出して得られるツェルニケ変化表とに基づいて、前記投影光学系によるパターンの投影時に設定可能な複数の露光条件でそれぞれ前記目的とする結像特性を算出する工程と；
前記露光条件毎に算出された目的とする結像特性に基づいて前記パターンに対して最適な露光条件を設定して、前記パターンを前記物体上に転写する工程と；を含む露光方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の露光方法において、
前記露光条件は、前記投影光学系の開口数と前記パターンの照明条件とを含むことを特徴とする露光方法。
【請求項１７】
請求項１５又は１６に記載の露光方法において、
前記ツェルニケ変化表は前記露光条件毎に作成されるとともに、前記目的とする結像特性が複数種類の結像特性を含むとき、前記結像特性毎にツェルニケ変化表を作成してその算出を行うことを特徴とする露光方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の露光方法において、
前記投影光学系で異なるパターンがそれぞれ投影されるとき、前記パターン毎にツェルニケ変化表を作成して前記目的とする結像特性を算出することで、前記異なるパターンでそれぞれ前記最適な露光条件を設定することを特徴とする露光方法。
【請求項１９】
請求項１５又は１６に記載の露光方法において、
前記ツェルニケ変化表は前記露光条件毎に作成されるとともに、前記投影光学系で異なるパターンがそれぞれ投影されるとき、前記パターン毎にツェルニケ変化表を作成して前記目的とする結像特性を算出することで、前記異なるパターンでそれぞれ前記最適な露光条件を設定することを特徴とする露光方法。
【請求項２０】
請求項１〜８のいずれ一項に記載の露光装置において、
前記ツェルニケ変化表は、ツェルニケ多項式の各項に所定値の収差を与えてツェルニケ多項式の複数項でそれぞれ前記目的とする結像特性を算出したものであることを特徴とする露光装置。
【請求項２１】
投影光学系を介してパターンを物体上に転写する露光装置であって、
前記投影光学系の波面収差に関する情報と、ツェルニケ多項式の各項に所定値の収差を与えてツェルニケ多項式の複数項でそれぞれ前記投影光学系の目的とする結像特性を算出して得られるツェルニケ変化表とに基づいて、前記目的とする結像特性を求める演算装置と；
前記波面収差に関する情報又は前記算出された結像特性に基づいて前記投影光学系の結像特性を調整する調整装置と；を、備える露光装置。
【請求項２２】
請求項２１に記載の露光装置において、
前記ツェルニケ変化表は、前記投影光学系による投影対象となるパターンに関する第１情報、及び前記パターンの投影時に設定される露光条件に関する第２情報を用いて作成されることを特徴とする露光装置。
【請求項２３】
請求項２２に記載の露光装置において、
前記第２情報は、前記投影光学系の開口数と前記パターンの照明条件とを含むことを特徴とする露光装置。
【請求項２４】
請求項２１〜２３のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記演算装置は、前記投影光学系で異なるパターンがそれぞれ投影されるとき、前記パターン毎に作成されるツェルニケ変化表を用いて前記目的とする結像特性を算出することを特徴とする露光装置。
【請求項２５】
請求項２１〜２４のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記演算装置は、前記目的とする結像特性が複数種類の結像特性を含むとき、前記結像特性毎に作成されるツェルニケ変化表を用いてその算出を行うことを特徴とする露光装置。
【請求項２６】
請求項２１〜２５のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記演算装置は、前記パターンの投影時に複数の露光条件が設定可能であるとき、前記露光条件毎に作成されるツェルニケ変化表を用いて前記目的とする結像特性を算出することを特徴とする露光装置。
【請求項２７】
請求項２１〜２６のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記調整装置は、前記投影光学系の光学素子の調整量と結像特性の変化との関係に関するデータと、前記計測された結像特性とに基づいて、前記少なくとも１つの光学素子の調整量を決定し、該決定された調整量に応じて前記光学素子を駆動して結像特性を調整することを特徴とする露光装置。
【請求項２８】
請求項２１〜２７のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記調整装置は、前記投影光学系の光学素子の調整量とツェルニケ多項式の各項の係数の変化との関係に関するデータと、前記波面収差に関する情報とに基づいて、前記光学素子を駆動して結像特性を調整することを特徴とする露光装置。
【請求項２９】
投影光学系を介してパターンを物体上に転写する露光装置であって、
前記投影光学系の波面収差に関する情報と、ツェルニケ多項式の各項に所定値の収差を与えてツェルニケ多項式の複数項でそれぞれ前記投影光学系の目的とする結像特性を算出して得られるツェルニケ変化表とに基づいて、前記投影光学系によるパターンの投影時に設定可能な複数の露光条件でそれぞれ前記目的とする結像特性を求める演算装置と；
前記露光条件毎に算出される目的とする結像特性に基づいて、前記パターンに対して最適な露光条件を設定する露光制御装置と；を備える露光装置。
【請求項３０】
請求項２９に記載の露光装置において、
前記露光条件は、前記投影光学系の開口数と前記パターンの照明条件とを含むことを特徴とする露光装置。
【請求項３１】
請求項２９又は３０に記載の露光装置において、
前記演算装置は、前記露光条件毎に作成されるツェルニケ変化表を用いて前記目的とする結像特性を求めるとともに、前記目的とする結像特性が複数種類の結像特性を含むとき、前記結像特性毎に作成されるツェルニケ変化表も用いることを特徴とする露光装置。
【請求項３２】
請求項３１に記載の露光装置において、
前記演算装置は、前記投影光学系で異なるパターンがそれぞれ投影されるとき、前記パターン毎に作成されるツェルニケ変化表も用いて前記目的とする結像特性を算出し、
前記露光制御装置は、前記パターン毎に算出される目的とする結像特性に基づいて、前記異なるパターンでそれぞれ最適な露光条件を設定することを特徴とする露光装置。
【請求項３３】
請求項２９又は３０に記載の露光装置において、
前記演算装置は、前記露光条件毎に作成されるツェルニケ変化表を用いて前記目的とする結像特性を求めるとともに、前記投影光学系で異なるパターンがそれぞれ投影されるとき、前記パターン毎に作成されるツェルニケ変化表を作成して前記目的とする結像特性を算出し、
前記露光制御装置は、前記パターン毎に算出される目的とする結像特性に基づいて、前記異なるパターンでそれぞれ最適な露光条件を設定することを特徴とする露光装置。
【請求項３４】
投影光学系を介して物体上にパターンを転写する露光装置の制御用コンピュータに所定の処理を実行させるプログラムであって、
前記投影光学系の波面収差に関する情報を計測する手順と；
前記波面収差に関する情報と、ツェルニケ多項式の各項に所定値の収差を与えてツェルニケ多項式の複数項でそれぞれ前記投影光学系の目的とする結像特性を算出して得られるツェルニケ変化表とに基づいて、前記投影光学系によるパターンの投影時に設定可能な複数の露光条件でそれぞれ前記目的とする結像特性を算出する手順と；
前記露光条件毎に算出された目的とする結像特性に基づいて前記パターンに対して最適な露光条件を設定して、前記パターンを前記物体上に転写する手順と；を、前記制御用コンピュータに実行させるプログラム。
【請求項３５】
投影光学系を介して物体上にパターンを転写する露光装置の制御用コンピュータに所定の処理を実行させるプログラムであって、
前記投影光学系の波面収差に関する情報と、ツェルニケ多項式の各項に所定値の収差を与えてツェルニケ多項式の複数項でそれぞれ前記投影光学系の目的とする結像特性を算出して得られるツェルニケ変化表とに基づいて、前記目的とする結像特性を求める手順と；
前記波面収差に関する情報又は前記算出された結像特性に基づいて前記投影光学系の結像特性を調整する手順と；を前記制御用コンピュータに実行させるプログラム。
【請求項３６】
投影光学系を介して基板上にパターンを転写する露光装置において、
前記投影光学系の結像特性を調整する調整装置と；
前記投影光学系の波面収差に関する情報と、前記パターン及びその転写条件に対応するツェルニケ変化表と、前記調整装置での調整量とツェルニケ多項式の所定項の係数との関係に関するデータとに基づいて、前記投影光学系の結像特性を最適化するための前記調整装置での調整量を決定し、前記投影光学系を介して前記物体上に前記パターンを転写するために、前記決定された調整量を用いて前記調整装置を制御する制御系と；を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項３７】
前記調整装置は、前記投影光学系の光学素子を移動し、前記制御系は、前記決定された調整量を用いて前記調整装置による前記光学素子の移動を制御することを特徴とする請求項３６に記載の露光装置。
【請求項３８】
前記調整装置は、前記光学素子の移動を含む異なる複数の方式でそれぞれ前記投影光学系の結像特性を調整可能であり、前記制御系は、前記複数の方式での調整量をそれぞれ決定するために、前記光学素子の駆動量を含む複数の調整量の各々とツェルニケ多項式の所定項の係数との関係に関するデータを用いることを特徴とする請求項３７に記載の露光装置。
【請求項３９】
前記波面収差に関する情報はツェルニケ多項式の各項の係数として表されることを特徴とする請求項３６〜３８のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項４０】
前記投影光学系の波面収差を計測する計測装置を更に備え、前記波面収差に関する情報として前記計測結果からツェルニケ多項式の各項の係数が決定されることを特徴とする請求項３９に記載の露光装置。
【請求項４１】
前記制御系は、前記パターンと転写条件の少なくとも一方が変更されると、前記調整量の決定で前記変更前のツェルニケ変化表と異なるツェルニケ変化表を用いることを特徴とする請求項３６〜４０のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項４２】
前記パターンの照明条件を変更可能な照明光学系を更に備え、前記転写条件は前記照明条件を含むことを特徴とする請求項３６〜４１のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項４３】
前記投影光学系はその開口数が可変であり、前記転写条件は前記投影光学系の開口数を含むことを特徴とする請求項４２に記載の露光装置。
【請求項４４】
前記制御系は、前記調整量の決定で最小自乗法を用いることを特徴とする請求項３６〜４３のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項４５】
前記制御系は、前記投影光学系の異なる収差成分にそれぞれ対応した重みを用いて前記調整量を決定することを特徴とする請求項３６〜４４のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項４６】
リソグラフィ工程を含むデバイス製造方法であって、
前記リソグラフィ工程では、請求項１〜８、２０〜３３、３６〜４５のいずれか一項に記載の露光装置を用いて露光を行うことを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項４７】
投影光学系を介して基板上にパターンを転写する露光方法において、
前記投影光学系の波面収差に関する情報と、前記パターン及びその転写条件に対応するツェルニケ変化表と、前記投影光学系の結像特性を調整する装置での調整量とツェルニケ多項式の所定項の係数との関係に関するデータとに基づいて、前記投影光学系の結像特性を最適化するための前記調整装置での調整量を決定し、前記投影光学系を介して前記物体上に前記パターンを転写するために、前記決定された調整量を用いて前記投影光学系の結像特性を調整することを特徴とする露光方法。
【請求項４８】
前記調整装置による前記投影光学系の光学素子の移動によって前記投影光学系の結像特性が調整され、前記決定された調整量を用いて前記光学素子を移動することを特徴とする請求項４７に記載の露光方法。
【請求項４９】
前記光学素子の移動を含む前記調整装置の異なる複数の方式によって前記投影光学系の結像特性が調整され、前記複数の方式での調整量をそれぞれ決定するために、前記光学素子の駆動量を含む複数の調整量の各々とツェルニケ多項式の所定項の係数との関係に関するデータを用いることを特徴とする請求項４８に記載の露光方法。
【請求項５０】
前記波面収差に関する情報はツェルニケ多項式の各項の係数として表されることを特徴とする請求項４７〜４９のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項５１】
前記波面収差に関する情報として前記投影光学系の波面収差の計測結果からツェルニケ多項式の各項の係数が決定されることを特徴とする請求項５０に記載の露光方法。
【請求項５２】
前記パターンと転写条件の少なくとも一方が変更されるとき、前記調整量の決定で前記変更前のツェルニケ変化表と異なるツェルニケ変化表を用いることを特徴とする請求項４７〜５１のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項５３】
前記転写条件は、前記パターンの照明条件を含むことを特徴とする請求項４７〜５２のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項５４】
前記転写条件は、前記投影光学系の開口数を含むことを特徴とする請求項５３に記載の露光方法。
【請求項５５】
前記調整量の決定で最小自乗法を用いることを特徴とする請求項４７〜５４のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項５６】
前記投影光学系の異なる収差成分にそれぞれ対応した重みを用いて前記調整量を決定することを特徴とする請求項４７〜５５のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項５７】
リソグラフィ工程を含むデバイス製造方法において、
前記リソグラフィ工程では、請求項１５〜１９、４７〜５６のいずれか一項に記載の露光方法を用いて基板上にパターンを形成することを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項５８】
投影光学系を介して物体上にパターンを転写する露光装置の制御用コンピュータに所定の処理を実行させるプログラムであって、
前記投影光学系の波面収差に関する情報と、前記パターン及びその転写条件に対応するツェルニケ変化表と、前記投影光学系の結像特性を調整する装置での調整量とツェルニケ多項式の所定項の係数との関係に関するデータとに基づいて、前記投影光学系の結像特性を最適化するための前記調整装置での調整量を決定する手順を、前記制御用コンピュータに実行させるプログラム。
【請求項５９】
前記投影光学系を介して前記物体上に前記パターンを転写するために、前記決定された調整量を用いて前記調整装置を制御する手順を、前記制御用コンピュータに実行させることを特徴とする請求項５８に記載のプログラム。
【請求項６０】
前記調整装置による前記投影光学系の光学素子の移動によって前記投影光学系の結像特性が調整され、前記決定された調整量を用いて前記光学素子の移動を制御することを特徴とする請求項５９に記載のプログラム。
【請求項６１】
前記光学素子の移動を含む前記調整装置の異なる複数の方式によって前記投影光学系の結像特性が調整され、前記複数の方式での調整量をそれぞれ決定するために、前記光学素子の駆動量を含む複数の調整量の各々とツェルニケ多項式の所定項の係数との関係に関するデータを用いることを特徴とする請求項６０に記載のプログラム。
【請求項６２】
前記波面収差に関する情報はツェルニケ多項式の各項の係数として表されることを特徴とする請求項５８〜６１のいずれか一項に記載のプログラム。
【請求項６３】
前記波面収差に関する情報として前記投影光学系の波面収差の計測結果からツェルニケ多項式の各項の係数が決定されることを特徴とする請求項６２に記載のプログラム。
【請求項６４】
前記パターンと転写条件の少なくとも一方が変更されるとき、前記調整量の決定で前記変更前のツェルニケ変化表と異なるツェルニケ変化表を用いることを特徴とする請求項５８〜６３のいずれか一項に記載のプログラム。
【請求項６５】
前記転写条件は、前記パターンの照明条件を含むことを特徴とする請求項５８〜６４のいずれか一項に記載のプログラム。
【請求項６６】
前記転写条件は、前記投影光学系の開口数を含むことを特徴とする請求項６５に記載のプログラム。
【請求項６７】
前記調整量の決定で最小自乗法を用いることを特徴とする請求項５８〜６６のいずれか一項に記載のプログラム。
【請求項６８】
前記投影光学系の異なる収差成分にそれぞれ対応した重みを用いて前記調整量を決定することを特徴とする請求項５８〜６７のいずれか一項に記載のプログラム。
【請求項６９】
請求項９〜１４、３４、３５、５８〜６８のいずれか一項に記載のプログラムが記録された、コンピュータにより読み取りが可能な情報記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光方法及び装置、プログラム及び情報記録媒体、並びにデバイス製造方法に係り、更に詳しくは、投影光学系を用いて露光を行う露光方法及び露光装置、露光装置の制御用コンピュータに投影光学系の目的とする結像特性の算出あるいは投影光学系の結像特性調整のための処理を行わせるプログラム及びこれらのプログラムが記録されたコンピュータにより読み取り可能な情報記録媒体、並びに前記露光装置又は露光方法を用いるデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来より、半導体素子又は液晶表示素子等をフォトリソグラフィ工程で製造する際に、フォトマスク又はレチクル（以下、「レチクル」と総称する）のパターンを、投影光学系を介して表面にフォトレジスト等の感光剤が塗布されたウエハ又はガラスプレート等の基板上に転写する投影露光装置、例えばステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置（いわゆるステッパ）や、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ）等が用いられている。【０００３】  ところで、半導体素子等を製造する場合には、異なる回路パターンを基板上に幾層にも積み重ねて形成する必要があるため、回路パターンが描画されたレチクルと、基板上の各ショット領域に既に形成されたパターンとを正確に重ね合わせることが重要である。かかる重ね合せを精度良く行うためには、投影光学系の結像特性が所望の状態（例えば、基板上のショット領域（パターン）に対するレチクルパターンの転写像の倍率誤差などを補正するよう）に調整されることが必要不可欠である。なお、基板上の各ショット領域に第１層目のレチクルパターンを転写する場合にも、第２層目以降のレチクルパターンを精度良く各ショット領域に転写するために、投影光学系の結像特性を調整しておくことが望ましい。【０００４】  この投影光学系の結像特性（光学特性の一種）の調整の前提として、結像特性を正確に計測（又は検出）する必要がある。この結像特性の計測方法として、所定の計測用パターンが形成された計測用マスクを用いて露光を行い、計測用パターンの投影像が転写形成された基板を現像して得られる転写像、例えばレジスト像を計測した計測結果に基づいて結像特性、具体的にはザイデルの５収差（ディストーション（歪曲収差）、球面収差、非点収差、像面湾曲、コマ収差）を算出する方法（以下、「焼き付け法」と呼ぶ）が、主として用いられている。この他、実際に露光を行うことなく、計測用マスクを照明光により照明し投影光学系によって形成された計測用パターンの空間像（投影像）を計測し、この計測結果に基づいて上記５収差を算出する方法（以下、「空間像計測法」と呼ぶ）も行われている。【０００５】  しかるに、上述した焼き付け法、又は空間像計測法によると、上記５収差の全てを求めるためには、それぞれの計測に適したパターンを用いて、個別の計測を繰り返し行う必要がある。更に、計測される収差の種類及び大小によっては、その順番を考慮しなければ投影光学系を精度良く調整することは困難である。例えば、コマ収差が大きい場合、結像されるパターンが解像されず、この状態で、ディストーション、非点収差、及び球面収差などを計測しても正確なデータを得られない。従って、先にコマ収差がある程度以下となるように調整した後、ディストーション等を計測する必要がある。【０００６】  また、近時における半導体素子等の高集積化に伴い、回路パターンがますます微細化しており、最近ではザイデルの５収差（低次収差）を補正するのみでは、不十分であり、より高次の収差を含めた投影光学系の総合的な結像特性の調整が要求されるに至っている。このような総合的な結像特性を調整するためには、投影光学系を構成する個々の��ンズエレメントのデータ（曲率、屈折率、厚さ等）を用いて光線追跡計算を行って、調整すべきレンズエレメント、及びその調整量を算出する必要がある。【０００７】  しかるに、レンズエレメントのデータは、露光装置メーカーの極秘事項に属するため露光装置の修理又は調整を行うサービスエンジニア、あるいはユーザがこれを入手することは通常困難である。また、上記の光線追跡計算は膨大な時間を要するため、現場でサービスエンジニア等がこれを行うことは非現実的である。【０００８】  また、投影光学系の各収差が、各種のパターンの結像特性に与える影響は一様でなく、このため、露光装置のユーザの要求もその対象とするパターンによって異なることとなる。例えば、コンタクトホールパターンは、非点収差の影響が特に問題となる。また、細い線幅のラインアンドスペースパターンは、コマ収差の影響を大きく受ける。また、例えば、孤立線パターンとラインアンドスペースパターンとでは、ベストフォーカス位置が異なる。【０００９】  このような背景の下、半導体製造工場内のオペレータ等が、投影光学系の結像特性（光学特性の一種）、特に対象とするパターンを基板上に精度良く転写するために特に影響が大きいと予想される結像特性を、簡易にかつ高精度に計測できる新たな技術や、半導体製造工場内等でサービスエンジニア等が、投影光学系の結像特性を比較的容易にかつ高精度に調整することを可能とする新たな技術などの出現が期待されていた。【００１０】  本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第１の目的は、投影光学系の目的とする結像特性を簡易かつ正確に計測することを可能とする結像特性計測方法を提供することにある。【００１１】  本発明の第２の目的は、投影光学系の結像特性を容易にかつ高精度に調整することができる結像特性調整方法を提供することにある。【００１２】  本発明の第３の目的は、微細パターンを基板上に精度良く形成することが可能な露光方法を提供することにある。【００１３】  本発明の第４の目的は、マスクのパターンを基板上に精度良く転写することができる露光装置を提供することにある。【００１４】  本発明の第５の目的は、デバイスの生産性の向上に寄与するデバイス製造方法を提供することにある。【００１５】  本発明の第６の目的は、前記各露光装置での使用に好適なプログラム及び該プログラムが記録されたコンピュータによる読み取りが可能な情報記録媒体を提供することにある。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００３３】
本発明は、第１の観点からすると、マスクに形成されたパターンを投影光学系を介して基板上に転写する露光装置であって、前記投影光学系を含む露光本体部に少なくともその一部が搭載可能で、前記投影光学系の波面収差を計測する計測装置と；前記計測装置により計測された前記投影光学系の波面収差と、目的とする結像特性のツェルニケ変化表とに基づいて前記目的とする結像特性を算出する第１演算装置と；を備える第１の露光装置である。
【００３４】  これによれば、計測装置により投影光学系の波面収差が計測されると、第１の演算装置により、その計測された投影光学系の波面収差と、目的とする結像特性のツェルニケ変化表とに基づいて前記目的とする結像特性が算出される。このように、ツェルニケ変化表を用いることにより、波面収差の計測を１度行うのみで、目的とする結像特性を算出することが可能となる。この場合、計測は、投影光学系の総合的な結像特性である波面収差について行われるので、目的とする結像特性を精度良く求めることが可能となっている。この精度良く求められた目的とする結像特性が最適となる（例えば目標値との差が最小となる）ように調整した状態で露光を行うことにより、マスクのパターンを投影光学系を介して基板上に精度良く転写することが可能となる。【００３５】  この場合において、前記ツェルニケ変化表が予め記憶された記憶装置を更に備えることとすることができる。【００３６】  本発明の第１の露光装置では、前記ツェルニケ変化表は、対象とするパターンを焼き付けたときの与えられた収差の情報に応じた前記目的とする結像特性のツェルニケ変化表であることとすることができる。【００３７】  本発明の第１の露光装置では、前記対象とするパターンの情報、前記目的とする結像特性の情報、前記投影光学系に関する情報、及び前記収差の情報を含む各種情報を入力するための入力装置と；前記入力装置を介して入力された対象とするパターンの情報及び目的とする結像特性の情報に基づいてツェルニケ変化表を作成するための条件設定を行うとともに、前記入力装置を介して入力された前記投影光学系に関する情報及び与えたい収差に関する情報に基づいて、前記対象とするパターンを焼き付けたときの前記与えられた収差の情報に応じた前記目的とする結像特性のツェルニケ変化表を作成する第２演算装置と；を更に備えることとすることができる。【００３８】  この場合において、前記投影光学系に関する情報には、前記投影光学系の開口数、照明条件、及び照明光の波長（中心波長及び波長幅など）が含まれることとすることができる。【００３９】  本発明の第１の露光装置では、前記第１演算装置により算出された前記目的とする結像特性に関する情報を画面上に表示する表示装置を更に備えることとすることができる。【００４０】  本発明の第１の露光装置では、前記第１演算装置による前記目的とする結像特性の算出結果に基づいて前記投影光学系の結像特性を補正する結像特性補正装置を更に備えることとすることができる。【００４１】  この場合において、前記投影光学系は、調整用の特定の光学素子を含む複数の光学素子を含んで構成され、前記結像特性補正装置は、前記特定の光学素子の調整と前記投影光学系の結像特性の変化との関係を示すパラメータ群が予め記憶された記憶装置と、前記算出された前記結像特性と前記パラメータ群と前記特定の光学素子の目標調整量との関係式を用いて、前記特定の光学素子の目標調整量を算出する算出装置とを有することとすることができる。【００４８】
本発明は、第２の観点からすると、マスクのパターンを投影光学系を介して基板上に転写する露光装置の制御用コンピュータに所定の処理を実行させるプログラムであって、対象とするパターンの情報及び目的とする結像特性に関する情報の入力に応答してツェルニケ変化表を作成するための条件設定を行う手順と；前記投影光学系に関する情報及び与えたい収差に関する情報の入力に応答して、前記対象とするパターンを焼き付けたときの前記与えられた収差の情報に応じた前記目的とする結像特性のツェルニケ変化表を作成する手順と；を前記制御用コンピュータに実行させる第１のプログラムである。
【００４９】  このプログラムが露光装置の制御用コンピュータにインストールされている場合、対象とするパターンの情報及び目的とする結像特性に関する情報を前記コンピュータに入力することにより、その入力に応答して前記コンピュータによりツェルニケ変化表を作成するための条件設定が行われる。次いで、この条件設定が行われたコンピュータに、投影光学系に関する情報及び与えたい収差に関する情報を入力することにより、その入力に応答して、前記コンピュータにより対象とするパターンを焼き付けたときの与えられた収差の情報に応じた目的とする結像特性のツェルニケ変化表が作成される。すなわち、対象とするパターンの情報、目的とする結像特性に関する情報、投影光学系に関する情報、及び与えたい収差に関する情報などのツェルニケ変化表の作成に不可欠な最低限の情報を、コンピュータに入力するだけで、対象とするパターンを焼き付けたときの与えられた収差の情報に応じた目的とする結像特性のツェルニケ変化表を容易かつ簡単に作成することができる。この作成されたツェルニケ変化表は、同一種類の投影光学系を備えた他の露光装置で用いることが可能である。【００５０】  本発明の第１のプログラムでは、前述の如くして、前記ツェルニケ変化表を作成した後に、前記投影光学系の波面収差の実測データの入力に応答して、該実測データと前記ツェルニケ変化表とに基づいて、前記投影光学系の前記目的とする結像特性を算出する手順を、前記制御用コンピュータに更に実行させることとすることができる。かかる場合には、投影光学系の波面収差の実測データを、コンピュータに更に入力することにより、その入力に応答して、前記コンピュータにより、実測データと前記ツェルニケ変化表とに基づいて、投影光学系の目的とする結像特性が算出される。従って、最低１回の計測により得た波面収差の実測データをコンピュータに入力するだけで、目的とする結像特性をコンピュータに短時間で正確に算出させることができる。【００５１】  本発明の第１のプログラムでは、前記算出した前記目的とする結像特性に関する情報を表示装置に表示する手順を、前記制御用コンピュータに更に実行させることとすることができる。【００５２】  本発明の第１のプログラムでは、前記算出した前記目的とする結像特性が最適となる（例えば目標値との差が最小となる）ように前記投影光学系を調整する手順を、前記制御用コンピュータに、更に実行させることとすることができる。【００５３】  本発明の第１のプログラムでは、前述のツェルニケ変化表の作成に加え、目的とする結像特性を算出する場合、前記投影光学系に関する異なる情報の入力及び前記与えたい収差に関する情報の入力に応答して、前記投影光学系に関する異なる情報毎に前記ツェルニケ変化表をそれぞれ作成する手順と；前記投影光学系の波面収差の実測データの入力に応答して、該実測データと前記ツェルニケ変化表とに基づいて、前記投影光学系の前記目的とする結像特性を、前記投影光学系に関する異なる情報毎に算出する手順と；前記算出された目的とする結像特性が最適となる（例えば目標値との差が最小となる）前記投影光学系に関する情報を見つけることにより最適露光条件を決定する手順と；を��前記制御用コンピュータに更に実行させることとすることができる。【００５４】  この場合において、前記決定された最適露光条件を設定する手順を、前記制御用コンピュータに更に実行させることとすることができる。【００７１】
本発明は、第３の観点からすると、投影光学系を介してパターンを物体上に転写する露光方法であって、前記投影光学系の波面収差に関する情報を計測する工程と；前記波面収差に関する情報と、ツェルニケ多項式の各項に所定値の収差を与えてツェルニケ多項式の複数項でそれぞれ前記投影光学系の目的とする結像特性を算出して得られるツェルニケ変化表とに基づいて、前記投影光学系によるパターンの投影時に設定可能な複数の露光条件でそれぞれ前記目的とする結像特性を算出する工程と；前記露光条件毎に算出された目的とする結像特性に基づいて前記パターンに対して最適な露光条件を設定して、前記パターンを前記物体上に転写する工程と；を含む第１の露光方法である。
【００７２】  これによれば、露光に先立って、投影光学系の波面収差に関する情報を計測し、その波面収差に関する情報と、ツェルニケ多項式の各項に所定値の収差を与えてツェルニケ多項式の複数項でそれぞれ投影光学系の目的とする結像特性を算出して得られるツェルニケ変化表とに基づいて、投影光学系によるパターンの投影時に設定可能な複数の露光条件でそれぞれ前記目的とする結像特性を算出する。そして、露光の際には、前記露光条件毎に算出された目的とする結像特性に基づいて前記パターンに対して最適な露光条件を設定して、前記パターンを物体上に転写する。従って、パターンに応じた最適露光条件下で露光が行われるので、微細パターンであっても、精度良く物体上に転写することが可能になる。【００７３】
本発明は、第４の観点からすると、投影光学系を介してパターンを物体上に転写する露光装置であって、前記投影光学系の波面収差に関する情報と、ツェルニケ多項式の各項に所定値の収差を与えてツェルニケ多項式の複数項でそれぞれ前記投影光学系の目的とする結像特性を算出して得られるツェルニケ変化表とに基づいて、前記目的とする結像特性を求める演算装置と；前記波面収差に関する情報又は前記算出された結像特性に基づいて前記投影光学系の結像特性を調整する調整装置と；を、備える第２の露光装置である。
【００７４】  これによれば、演算装置は、投影光学系の波面収差に関する情報と、ツェルニケ多項式の各項に所定値の収差を与えてツェルニケ多項式の複数項でそれぞれ投影光学系の目的とする結像特性を算出して得られるツェルニケ変化表とに基づいて、前記目的とする結像特性を求める。そして、調整装置は、波面収差に関する情報又は算出された結像特性に基づいて投影光学系の結像特性を調整する。従って、投影光学系の波面収差に関する情報に基づいて投影光学系の結像特性が高次成分まで含めて精度良く調整される、あるいは、目的とする結像特性が精度良く補正されるような調整が行われる。いずれにしても、この調整後の投影光学系を用いてパターンを物体上に転写することにより、微細パターンを精度良く物体上に転写することが可能になる。【００７７】
本発明は、第５の観点からすると、投影光学系を介してパターンを物体上に転写する露光装置であって、前記投影光学系の波面収差に関する情報と、ツェルニケ多項式の各項に所定値の収差を与えてツェルニケ多項式の複数項でそれぞれ前記投影光学系の目的とする結像特性を算出して得られるツェルニケ変化表とに基づいて、前記投影光学系によるパターンの投影時に設定可能な複数の露光条件でそれぞれ前記目的とする結像特性を求める演算装置と；前記露光条件毎に算出される目的とする結像特性に基づいて、前記パターンに対して最適な露光条件を設定する露光制御装置と；を備える第３の露光装置である。
【００７８】  これによれば、演算装置では、投影光学系の波面収差に関する情報と、ツェルニケ多項式の各項に所定値の収差を与えてツェルニケ多項式の複数項でそれぞれ投影光学系の目的とする結像特性を算出して得られるツェルニケ変化表とに基づいて、投影光学系によるパターンの投影時に設定可能な複数の露光条件でそれぞれ前記目的とする結像特性を求める。そして、露光制御装置は、前記露光条件毎に算出される目的とする結像特性に基づいて、前記パターンに対して最適な露光条件を設定する。これにより、パターンに応じた最適露光条件下で露光が行われるので、微細パターンであっても、精度良く物体上に転写することが可能になる。【００８０】
本発明は、第６の観点からすると、投影光学系を介して物体上にパターンを転写する露光装置の制御用コンピュータに所定の処理を実行させるプログラムであって、前記投影光学系の波面収差に関する情報を計測する手順と；前記波面収差に関する情報と、ツェルニケ多項式の各項に所定値の収差を与えてツェルニケ多項式の複数項でそれぞれ前記投影光学系の目的とする結像特性を算出して得られるツェルニケ変化表とに基づいて、前記投影光学系によるパターンの投影時に設定可能な複数の露光条件でそれぞれ前記目的とする結像特性を算出する手順と；前記露光条件毎に算出された目的とする結像特性に基づいて前記パターンに対して最適な露光条件を設定して、前記パターンを前記物体上に転写する手順と；を、前記制御用コンピュータに実行させる第２のプログラムである。
【００８１】
本発明は、第７の観点からすると、投影光学系を介して物体上にパターンを転写する露光装置の制御用コンピュータに所定の処理を実行させるプログラムであって、前記投影光学系の波面収差に関する情報と、ツェルニケ多項式の各項に所定値の収差を与えてツェルニケ多項式の複数項でそれぞれ前記投影光学系の目的とする結像特性を算出して得られるツェルニケ変化表とに基づいて、前記目的とする結像特性を求める手順と；前記波面収差に関する情報又は前記算出された結像特性に基づいて前記投影光学系の結像特性を調整する手順と；を前記制御用コンピュータに実行させる第３のプログラムである。
本発明は、第８の観点からすると、投影光学系を介して基板上にパターンを転写する露光装置において、前記投影光学系の結像特性を調整する調整装置と；前記投影光学系の波面収差に関する情報と、前記パターン及びその転写条件に対応するツェルニケ変化表と、前記調整装置での調整量とツェルニケ多項式の所定項の係数との関係に関するデータとに基づいて、前記投影光学系の結像特性を最適化するための前記調整装置での調整量を決定し、前記投影光学系を介して前記物体上に前記パターンを転写するために、前記決定された調整量を用いて前記調整装置を制御する制御系と；を備えることを特徴とする第４の露光装置である。
本発明は、第９の観点からすると、投影光学系を介して基板上にパターンを転写する露光方法において、前記投影光学系の波面収差に関する情報と、前記パターン及びその転写条件に対応するツェルニケ変化表と、前記投影光学系の結像特性を調整する装置での調整量とツェルニケ多項式の所定項の係数との関係に関するデータとに基づいて、前記投影光学系の結像特性を最適化するための前記調整装置での調整量を決定し、前記投影光学系を介して前記物体上に前記パターンを転写するために、前記決定された調整量を用いて前記投影光学系の結像特性を調整することを特徴とする第２の露光方法である。
本発明は、第１０の観点からすると、投影光学系を介して物体上にパターンを転写する露光装置の制御用コンピュータに所定の処理を実行させるプログラムであって、前記投影光学系の波面収差に関する情報と、前記パターン及びその転写条件に対応するツェルニケ変化表と、前記投影光学系の結像特性を調整する装置での調整量とツェルニケ多項式の所定項の係数との関係に関するデータとに基づいて、前記投影光学系の結像特性を最適化するための前記調整装置での調整量を決定する手順を、前記制御用コンピュータに実行させる第４のプログラムである。
【００８２】
本発明の第１〜第４のプログラムは、情報記録媒体に記録することが可能である。従って、本発明は、第２０の観点からすると、本発明の第１〜第４のプログラムのいずれかが記録されたコンピュータによる読み取りが可能な情報記録媒体であるとも言える。
【００８３】
また、リソグラフィ工程において、本発明の第１〜第４の露光装置のいずれかを用いて露光を行うことにより、基板上にパターンを精度良く形成することができ、これにより、より高集積度のマイクロデバイスを歩留まり良く製造することができる。従って、本発明は、更に別の観点からすると、本発明の第１〜第４の露光装置のいずれかを用いるデバイス製造方法（すなわち、第１〜第４の露光装置のいずれかを用いてパターンを感光物体に転写する工程を含むデバイス製造方法）であるとも言える。同様に、リソグラフィ工程において、本発明の第１、第２の露光方法のいずれかを用いて基板上にパターンを精度良く形成することができ、これにより、より高集積度のマイクロデバイスを歩留まり良く製造することができる。従って、本発明は、更に別の観点からすると、本発明の第１、第２の露光方法のいずれかを用いるデバイス製造方法であるとも言える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００８５】  以下、本発明の一実施形態を図１〜図９Ｂに基づいて説明する。【００８６】  図１には、一実施形態に係る露光装置１０の概略構成が示されている。この露光装置１０は、露光用光源（以下「光源」という）にパルスレーザ光源を用いたステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置、すなわちいわゆるステッパである。【００８７】  この露光装置１０は、光源１６及び照明光学系１２から成る照明系、この照明系からのエネルギビームとしての露光用照明光ＥＬにより照明されるマスクとしてのレチクルＲを保持するマスクステージとしてのレチクルステージＲＳＴ、レチクルＲから射出された露光用照明光ＥＬを基板としてのウエハＷ上（像面上）に投射する投影光学系ＰＬ、ウエハＷを保持するＺチルトステージ５８が搭載された基板ステージとしてのウエハステージＷＳＴ、及びこれらの制御系等を備えている。【００８８】  前記光源１６としては、ここでは、Ｆ2レーザ（出力波長１５７ｎｍ）あるいはＡｒＦエキシマレーザ（出力波長１９３ｎｍ）等の真空紫外域のパルス光を出力するパルス紫外光源が用いられている。なお、光源１６として、ＫｒＦエキシマレーザ（出力波長２４８ｎｍ）などの遠紫外域あるいは紫外域のパルス光を出力する光源を用いても良い。【００８９】  前記光源１６は、実際には、照明光学系１２の各構成要素及びレチクルステージＲＳＴ、投影光学系ＰＬ、及びウエハステージＷＳＴ等から成る露光装置本体が収納されたチャンバ１１が設置されたクリーンルームとは別のクリーン度の低いサービスルームに設置されており、チャンバ１１にビームマッチングユニットと呼ばれる光軸調整用光学系を少なくとも一部に含む不図示の送光光学系を介して接続されている。この光源１６は、主制御装置５０からの制御情報ＴＳに基づいて、内部のコントローラにより、レーザ光ＬＢの出力のオン・オフ、レーザ光ＬＢの１パルスあたりのエネルギ、発振周波数（繰り返し周波数）、中心波長及びスペクトル半値幅などが制御されるようになっている。【００９０】  前記照明光学系１２は、シリンダレンズ、ビームエキスパンダ（いずれも不図示）及びオプティカルインテグレータ（ホモジナイザ）２２等を含むビーム整形・照度均一化光学系２０、照明系開口絞り板２４、第１リレーレンズ２８Ａ、第２リレーレンズ２８Ｂ、レチクルブラインド３０、光路折り曲げ用のミラーＭ及びコンデンサレンズ３２等を備えている。なお、オプティカルインテグレータとしては、フライアイレンズ、ロッドインテグレータ（内面反射型インテグレータ）、あるいは回折光学素子などを用いることができる。本実施形態では、オプティカルインテグレータ２２としてフライアイレンズが用いられているので、以下ではフライアイレンズ２２と呼ぶものとする。【００９１】  前記ビーム整形・照度均一化光学系２０は、チャンバ１１に設けられた光透過窓１７を介して不図示の送光光学系に接続されている。このビーム整形・照度均一化光学系２０は、光源１６でパルス発光され光透過窓１７を介して入射したレーザビームＬＢの断面形状を、例えばシリンダレンズやビームエキスパンダを用いて整形する。そして、ビーム整形・照度均一化光学系２０内部の射出端側に位置するフライアイレンズ２２は、レチクルＲを均一な照度分布で照明するために、前記断面形状が整形されたレーザビームの入射により、照明光学系１２の瞳面とほぼ一致するように配置されるその射出側焦点面に多数の点光源（光源像）から成る面光源（２次光源）を形成する。この２次光源から射出されるレーザビームを以下においては、「照明光ＥＬ」と呼ぶものとする。【００９２】  フライアイレンズ２２の射出側焦点面の近傍に、円板状部材から成る照明系開口絞り板２４が配置されている。この照明系開口絞り板２４には、ほぼ等角度間隔で、例えば通常の円形開口より成る開口絞り（通常絞り）、小さな円形開口より成りコヒーレンスファクタであるσ値を小さくするための開口絞り（小σ絞り）、輪帯照明用の輪帯状の開口絞り（輪帯絞り）、及び変形光源法用に複数の開口を偏心させて配置して成る変形開口絞り（図１ではこのうちの２種類の開口絞りのみが図示されている）等が配置されている。この照明系開口絞り板２４は、主制御装置５０により制御されるモータ等の駆動装置４０により回転されるようになっており、これによりいずれかの開口絞りが照明光ＥＬの光路上に選択的に設定され、後述するケーラー照明における光源面形状が、輪帯、小円形、大円形、あるいは四つ目等に制限される。【００９３】  なお、開口絞り板２４の代わりに、あるいはそれと組み合わせて、例えば照明光学系内に交換して配置される複数の回折光学素子、照明光学系の光軸に沿って可動なプリズム（円錐プリズム、多面体プリズムなど）、及びズーム光学系の少なくとも１つを含む光学ユニットを、光源１６とオプティカルインテグレータ２２との間に配置し、オプティカルインテグレータ２２がフライアイレンズであるときはその入射面上での照明光の強度分布、オプティカルインテグレータ２２が内面反射型インテグレータであるときはその入射面に対する照明光の入射角度範囲などを可変とすることで、照明光学系の瞳面上での照明光の光量分布（２次光源の大きさや形状）、すなわちレチクルＲの照明条件の変更に伴う光量損失を抑えることが望ましい。また、本実施形態では内面反射型インテグレータによって形成される複数の光源像（虚像）をも２次光源と呼ぶものとする。【００９４】  照明系開口絞り板２４から出た照明光ＥＬの光路上に、レチクルブラインド３０を介在させて第１リレーレンズ２８Ａ及び第２リレーレンズ２８Ｂから成るリレー光学系が配置されている。レチクルブラインド３０は、レチクルＲのパターン面に対する共役面に配置され、レチクルＲ上の矩形の照明領域ＩＡＲを規定する矩形開口が形成されている。ここで、レチクルブラインド３０としては、開口形状が可変の可動ブラインドが用いられており、主制御装置５０によってマスキング情報とも呼ばれるブラインド設定情報に基づいてその開口が設定されるようになっている。【００９５】  リレー光学系を構成する第２リレーレンズ２８Ｂ後方の照明光ＥＬの光路上には、当該第２リレーレンズ２８Ｂを通過した照明光ＥＬをレチクルＲに向けて反射する折り曲げミラーＭが配置され、このミラーＭ後方の照明光ＥＬの光路上にコンデンサレンズ３２が配置されている。【００９６】  以上の構成において、フライアイレン���２２の入射面、レチクルブラインド３０の配置面、及びレチクルＲのパターン面は、光学的に互いに共役に設定され、フライアイレンズ２２の射出側焦点面に形成される光源面（照明光学系の瞳面）、投影光学系ＰＬのフーリエ変換面（射出瞳面）は光学的に互いに共役に設定され、ケーラー照明系となっている。【００９７】  このようにして構成された照明光学系１２の作用を簡単に説明すると、光源１６からパルス発光されたレーザビームＬＢは、ビーム整形・照度均一化光学系に入射して断面形状が整形された後、フライアイレンズ２２に入射する。これにより、フライアイレンズ２２の射出側焦点面に前述した２次光源が形成される。【００９８】  上記の２次光源から射出された照明光ＥＬは、照明系開口絞り板２４上のいずれかの開口絞りを通過した後、第１リレーレンズ２８Ａを経てレチクルブラインド３０の矩形開口を通過した後、第２リレーレンズ２８Ｂを通過してミラーＭによって光路が垂直下方に折り曲げられた後、コンデンサレンズ３２を経て、レチクルステージＲＳＴ上に保持されたレチクルＲ上の矩形の照明領域ＩＡＲを均一な照度分布で照明する。【００９９】  前記レチクルステージＲＳＴ上にはレチクルＲが装填され、不図示の静電チャック（又はバキュームチャック）等を介して吸着保持されている。レチクルステージＲＳＴは、不図示の駆動系により水平面（ＸＹ平面）内で微小駆動（回転を含む）が可能な構成となっている。また、レチクルステージＲＳＴは、Ｙ軸方向については、所定のストローク範囲（レチクルＲの長さ程度）で移動可能な構成となっている。なお、レチクルステージＲＳＴの位置は、不図示の位置検出器、例えばレチクルレーザ干渉計によって、所定の分解能（例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能）で計測され、この計測結果が主制御装置５０に供給されるようになっている。【０１００】  なお、レチクルＲに用いる材質は、使用する光源によって使い分ける必要がある。すなわち、ＡｒＦエキシマレーザ、ＫｒＦエキシマレーザを光源とする場合は、合成石英を用いることができるが、Ｆ2レーザを用いる場合には、ホタル石等のフッ化物結晶や、フッ素ドープ石英等で形成する必要がある。【０１０１】  前記投影光学系ＰＬは、例えば両側テレセントリックな縮小系が用いられている。この投影光学系ＰＬの投影倍率は例えば１／４、１／５あるいは１／６等である。このため、前記の如くして、照明光ＥＬによりレチクルＲ上の照明領域ＩＡＲが照明されると、そのレチクルＲに形成されたパターンが投影光学系ＰＬによって前記投影倍率で縮小された像が表面にレジスト（感光剤）が塗布されたウエハＷ上の矩形の露光領域ＩＡ（通常は、ショット領域に一致）に投影され転写される。【０１０２】  投影光学系ＰＬとしては、図１に示されるように、複数枚、例えば１０〜２０枚程度の屈折光学素子（レンズ）１３のみから成る屈折系が用いられている。この投影光学系ＰＬを構成する複数枚のレンズ１３のうち、物体面側（レチクルＲ側）の複数枚（ここでは、説明を簡略化するために４枚とする）のレンズ１３1，１３2，１３3，１３4は、結像特性補正コントローラ４８によって外部から駆動可能な可動レンズとなっている。レンズ１３1，１３2，１３4は、不図示のレンズホルダにそれぞれ保持され、これらのレンズホルダが不図示の駆動素子、例えばピエゾ素子などにより重力方向に３点で支持されている。そして、これらの駆動素子に対する印加電圧を独立して調整することにより、レンズ１３1，１３2，１３4を投影光学系ＰＬの光軸方向であるＺ軸方向にシフト駆動、及びＸＹ面に対する傾斜方向（すなわちＸ軸回りの回転方向及びＹ軸回りの回転方向）に駆動可能（チルト可能）な構成となっている。また、レンズ１３3は、不図示のレンズホルダに保持され、このレンズホルダの外周部に例えばほぼ９０°間隔でピエゾ素子などの駆動素子が配置されており、相互に対向する２つの駆動素子をそれぞれ一組として、各駆動素子に対する印加電圧を調整することにより、レンズ１３3をＸＹ面内で２次元的にシフト駆動可能な構成となっている。本実施形態では、レンズ１３1，１３2，１３3，１３4のそれぞれが調整用の特定の光学素子を構成している。なお、特定の光学素子は、レンズ１３1〜１３4に限られるものではなく、投影光学系ＰＬの瞳面近傍、又は像面側に配置されるレンズ、あるいは投影光学系ＰＬの収差、特にその非回転対称成分を補正する収差補正板（光学プレート）などを含んでも良い。更に、特定の光学素子の自由度（移動可能な方向）は２つ又は３つに限られるものではなく１つ又は４つ以上でも良い。【０１０３】  また、投影光学系ＰＬの瞳面の近傍には、開口数（Ｎ．Ａ．）を所定範囲内に連続的に変更可能な瞳開口絞り１５が設けられている。この瞳開口絞り１５としては、例えばいわゆる虹彩絞りが用いられている。この瞳開口絞り１５は、主制御装置５０によって制御される。【０１０４】  なお、照明光ＥＬとしてＡｒＦエキシマレーザ光、ＫｒＦエキシマレーザ光を用いる場合には、投影光学系ＰＬを構成する各レンズエレメントとしては合成石英を用いることができるが、Ｆ2レーザ光を用いる場合には、この投影光学系ＰＬに使用されるレンズの材質は、全てホタル石等のフッ化物結晶や前述したフッ素ドープ石英が用いられる。【０１０５】  前記ウエハステージＷＳＴは、ウエハステージ駆動部５６によりＸＹ２次元面内で自在に駆動されるようになっている。このウエハステージＷＳＴ上に搭載されたＺチルトステージ５８上には不図示のウエハホルダを介してウエハＷが静電吸着（あるいは真空吸着）等により保持されている。Ｚチルトステージ５８は、ウエハＷのＺ方向の位置（フォーカス位置）を調整するとともに、ＸＹ平面に対するウエハＷの傾斜角を調整する機能を有する。また、ウエハステージＷＳＴのＸ、Ｙ位置及び回転（ヨーイング、ピッチング、ローリングを含む）は、Ｚチルトステージ５８上に固定された移動鏡５２Ｗを介して外部のウエハレーザ干渉計５４Ｗにより計測され、このウエハレーザ干渉計５４Ｗの計測値が主制御装置５０に供給されるようになっている。【０１０６】  また、Ｚチルトステージ５８上には、いわゆるベースライン計測用の基準マーク等の基準マークが計測された基準マーク板ＦＭが、その表面がほぼウエハＷの表面と同一高さとなるように固定されている。【０１０７】  本実施形態の露光装置１０では、図示は省略されているが、レチクルＲの上方に、投影光学系ＰＬを��してレチクルＲ上のレチクルマーク２と基準マーク板のマークとを同時に観察するための露光波長を用いたＴＴＲ（Through The Reticle）アライメント光学系から成る一対のレチクルアライメント顕微鏡が設けられている。これらのレチクルアライメント顕微鏡としては、例えば特開平７−１７６４６８号公報及びこれに対応する米国特許第５，６４６，４１３号などに開示されるものと同様の構成のものが用いられている。【０１０８】  また、図示は省略されているが、本実施形態では、ウエハＷのＺ方向位置は、例えば特開平６−２８３４０３号公報及びこれに対応する米国特許第５，４４８，３３２号等に開示される多点焦点位置検出系から成るフォーカスセンサによって計測されるようになっており、このフォーカスセンサの出力が主制御装置５０に供給され、主制御装置ではＺチルトステージ５８を制御していわゆるフォーカスレベリング制御を行うようになっている。【０１０９】  さらに、前記投影光学系ＰＬの側面には、不図示のオフアクシス（off-axis）方式のアライメント系が設置されている。このアライメント系としては、例えば、ウエハ上のレジストを感光させないブロードバンドな検出光束を対象マークに照射し、その対象マークからの反射光により受光面に結像された対象マークの像と不図示の指標の像とを撮像素子（ＣＣＤ）等を用いて撮像し、それらの撮像信号を出力する画像処理方式のＦＩＡ（ Filed Image Alignment）系の顕微鏡が用いられている。このアライメント系の出力に基づき、基準マーク板ＦＭ上の基準マーク及びウエハ上のアライメントマークのＸ、Ｙ２次元方向の位置計測を行うことが可能である。【０１１０】  制御系は、図１中、前記主制御装置５０によって主に構成される。主制御装置５０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）、ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）等からなるいわゆるワークステーション（又はマイクロコンピュータ）等から構成され、露光動作が的確に行われるように、例えば、ウエハステージＷＳＴのショット間ステッピング、露光タイミング等を統括して制御する。【０１１１】  また、本実施形態では、主制御装置５０には、例えばハードディスクから成る記憶装置４２、キーボード，マウス等のポインティングデバイス等を含んで構成される入力装置４５，ＣＲＴディスプレイ（又は液晶ディスプレイ）等の表示装置４４、及びＣＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＭＯあるいはＦＤ等の情報記録媒体のドライブ装置４６が、外付けで接続されている。ドライブ装置４６にセットされた情報記録媒体（以下の説明では便宜上ＣＤ−ＲＯＭとする）に、後述するようにして計測レチクルＲTを用いて計測された位置ずれ量をツェルニケ多項式の各項の係数に変換する変換プログラム（第１プログラム）、該第１プログラムで変換されたツェルニケ多項式の各項の係数に基づいて結像特性の調整量を演算する第２プログラム、第１プログラムで変換されたツェルニケ多項式の各項の係数を種々の結像特性（結像特性の指標値を含む）に変換する第３プログラム、及び第２プログラムに付属するデータベースが格納されている。【０１１２】  次に、上記データベースについて説明する。このデータベースは、結像特性、ここでは波面��差の計測結果の入力に応じて、結像特性を調整するための前述した可動レンズ１３1，１３2，１３3，１３4の目標駆動量（目標調整量）を算出するためのパラメータ群の数値データから成るデータベースである。このデータベースは、可動レンズ１３1，１３2，１３3，１３4を各自由度方向（駆動可能な方向）について単位調整量駆動した場合に、投影光学系ＰＬの視野内の複数の計測点それぞれに対応する結像特性、具体的には波面のデータ、例えばツェルニケ多項式の第２項〜第３７項の係数がどのように変化するかのデータを、投影光学系ＰＬと実質的に等価なモデルを用いて、シミュレーションを行い、このシミュレーション結果として得られた結像特性の変動量を所定の規則に従って並べたデータ群から成る。【０１１３】  ここで、このデータベースの作成手順について、簡単に説明する。特定の光学ソフトがインストールされているシミュレーション用コンピュータに、まず、投影光学系ＰＬの設計値（開口数Ｎ．Ａ．コヒーレンスファクタσ値、波長、各レンズのデータ等）を入力する。次に、シミュレーション用コンピュータに、投影光学系ＰＬの視野内の任意の第１計測点（ここでは、後述する計測用レチクルＲTのいずれかのピンホールの位置に対応）のデータを入力する。【０１１４】  次いで、可動レンズの各自由度方向（可動方向）についての単位量のデータを入力するのであるが、それに先立ちその前提となる条件について説明する。【０１１５】  すなわち、可動レンズ１３1，１３2，１３4，については、図２Ａ、図２Ｂにそれぞれ示されるように、各可動レンズ１３をＸ軸回り、Ｙ軸回りにそれぞれ矢印で示される方向に回転させる方向をＹ方向チルト、Ｘ方向チルトの＋（正）方向とし、単位チルト量を０．１度とする。また、図２Ｃに示されるように各可動レンズ１３を＋Ｚ方向にシフトさせる方向をＺ方向シフトの＋（正）方向とし、単位シフト量を１００μｍとする。【０１１６】  また、可動レンズ１３3については、図２Ｄ、図２Ｅにそれぞれ示されるように、可動レンズ１３3を＋Ｘ方向にシフトする方向をＸ方向シフトの＋（正）方向とし、＋Ｙ方向にシフトする方向をＹ方向シフトの＋（正）方向とし、単位シフト量を１００μｍとする。【０１１７】  そして、例えば可動レンズ１３1をＹ方向チルトの＋方向に関して単位量だけ駆動するという指令を入力すると、シミュレーション用コンピュータにより、投影光学系ＰＬの視野内の予め定めた第１計測点についての第１波面の理想波面からの変化量のデータ、例えばツェルニケ多項式の各項（例えば第２項〜第３７項）の係数の変化量が算出され、その変化量のデータがディスプレイの画面上に表示されるとともに、その変化量がパラメータＰＡＲＡ１Ｐ１としてメモリに記憶される。【０１１８】  次いで、可動レンズ１３1をＸ方向チルトの＋方向に関して単位量だけ駆動するという指令を入力すると、シミュレーション用コンピュータにより、第１計測点についての第２波面のデータ、例えばツェルニケ多項式の上記各項の係数の変化量が算出され、その変化量のデータがディスプレイの画面上に表示されるとともに、その変化量がパラメータＰＡＲＡ２Ｐ１としてメモリに記憶される。【０１１９】  次いで、可動レンズ１３1を���方向シフトの＋方向に関して単位量だけ駆動するという指令を入力すると、シミュレーション用コンピュータにより、第１計測点についての第３波面のデータ、例えばツェルニケ多項式の上記各項の係数の変化量が算出され、その変化量のデータがディスプレイの画面上に表示されるとともに、その変化量がパラメータＰＡＲＡ３Ｐ１としてメモリに記憶される。【０１２０】  以後、上記と同様の手順で、第２計測点〜第ｎ計測点までの各計測点の入力が行われ、可動レンズ１３1のＹ方向チルト，Ｘ方向チルト、Ｚ方向シフトの指令入力がそれぞれ行われる度毎に、シミュレーション用コンピュータによって各計測点における第１波面、第２波面、第３波面のデータ、例えばツェルニケ多項式の上記各項の係数の変化量が算出され、各変化量のデータがディスプレイの画面上に表示されるとともに、パラメータＰＡＲＡ１Ｐ２，ＰＡＲＡ２Ｐ２，ＰＡＲＡ３Ｐ２、……、ＰＡＲＡ１Ｐｎ，ＰＡＲＡ２Ｐｎ，ＰＡＲＡ３Ｐｎとしてメモリに記憶される。【０１２１】  他の可動レンズ１３2，１３3，１３4についても、上記と同様の手順で、各計測点の入力と、各自由度方向に関してそれぞれ単位量だけ＋方向に駆動する旨の指令入力が行われ、これに応答してシミュレーション用コンピュータにより、可動レンズ１３2，１３3，１３4を各自由度方向に単位量だけ駆動した際の第１〜第ｎ計測ポイントのそれぞれについての波面のデータ、例えばツェルニケ多項式の各項の変化量が算出され、パラメータ（ＰＡＲＡ４Ｐ１，ＰＡＲＡ５Ｐ１，ＰＡＲＡ６Ｐ１，……，ＰＡＲＡｍＰ１）、パラメータ（ＰＡＲＡ４Ｐ２，ＰＡＲＡ５Ｐ２，ＰＡＲＡ６Ｐ２，……，ＰＡＲＡｍＰ２）、……、パラメータ（ＰＡＲＡ４Ｐｎ，ＰＡＲＡ５Ｐｎ，ＰＡＲＡ６Ｐｎ，……，ＰＡＲＡｍＰｎ）がメモリ内に記憶される。そして、このようにしてメモリ内に記憶されたツェルニケ多項式の各項の係数の変化量から成る列マトリックス（縦ベクトル）ＰＡＲＡ１Ｐ１〜ＰＡＲＡｍＰｎを要素とする次式（１）で示されるマトリックス（行列）Ｏのデータが、上記データベースとして、ＣＤ−ＲＯＭ内に格納されている。なお、本実施形態では、３自由度方向に可動なレンズが３つ、２自由度方向に可動なレンズが１つであるから、ｍ＝３×３＋２×１＝１１となっている。【０１２２】
【数１】
0004174660.tif 000002
【０１２３】  次に、露光装置１０のオペレータが投影光学系ＰＬの収差の状況を容易に把握するための結像特性の計測及び表示方法（シミュレーション方法）について説明する。本実施形態のシミュレーションには、投影光学系ＰＬの波面収差の実測データが必要となり、この波面収差の計測に際して計測用レチクルＲT（以下、適宜「レチクルＲT」ともいう）を用いるので、まず、計測用レチクルＲTについて説明する。【０１２４】  図３には、この計測用レチクルＲTの概略斜視図が示されている。また、図４には、レチクルステージＲＳＴ上に装填した状態におけるレチクルＲTの光軸ＡＸ近傍のＸＺ断面の概略図が、投影光学系ＰＬの模式図とともに示されている。また、図５には、レチクルステージＲＳＴ上に装填した状態におけるレチクルＲTの−Ｙ側端部近傍のＸＺ断面の概略図が、投影光学系ＰＬの模式図とともに示されている。【０１２５】  図３から明らかなように、この計測用レチクルＲTの全体形状は、通常のペリクル付きレチクルとほぼ同様の形状を有している。この計測用レチクルＲTは、ガラス基板６０、該ガラス基板６０の図３における上面のＸ軸方向中央部に、固定された長方形板状の形状を有するレンズ取付け部材６２、ガラス基板６０の図３における下面に取り付けられた通常のペリクルフレームと同様の外観を有する枠状部材から成るスペーサ部材６４、及びこのスペーサ部材６４の下面に取り付けられた開口板６６等を備えている。【０１２６】  前記レンズ取付け部材６２には、Ｙ軸方向の両端部の一部の帯状の領域を除く、ほぼ全域にマトリックス状配置でｎ個の円形開口６３i,j（ｉ＝１〜ｐ、ｊ＝１〜ｑ、ｐ×ｑ＝ｎ）が形成されている。各円形開口６３i,jの内部には、Ｚ軸方向の光軸を有する凸レンズから成る集光レンズ６５i,jがそれぞれ設けられている（図４参照）。【０１２７】  また、ガラス基板６０とスペーサ部材６４と開口板６６とで囲まれる空間の内部には、図４に示されるように、補強部材６９が所定の間隔で設けられている。【０１２８】  更に、前記各集光レンズ６５i,jに対向して、図４に示されるように、ガラス基板６０の下面には、計測用パターン６７i,jがそれぞれ形成されている。また、開口板６６には、図４に示されるように、各計測用パターン６７i,jにそれぞれ対向してピンホール状の開口７０i,jが形成されている。このピンホール状の開口７０i,jは、例えば直径１００〜１５０μｍ程度とされる。【０１２９】  図３に戻り、レンズ保持部材６２には、Ｙ軸方向の両端部の一部の帯状の領域の中央部に、開口７２1、７２2がそれぞれ形成されている。図５に示されるように、ガラス板６０の下面（パターン面）には、一方の開口７２1に対向して基準パターン７４1が形成されている。また、図示は省略されているが、他方の開口７２2に対向して、ガラス板６０の下面（パターン面）に、基準パターン７４1と同様の基準パターン（便宜上、「基準パターン７４2」と記述する）が形成されている。【０１３０】  また、図３に示されるように、ガラス基板６０のレチクル中心を通るＸ軸上には、レンズ保持部材６２の両外側に、レチクル中心に関して対称な配置で一対のレチクルアライメントマークＲＭ１，ＲＭ２が形成されている。【０１３１】  ここで、本��施形態では、計測用パターン６７i,jとして、図６Ａに示されるような網目状（ストリートライン状）のパターンが用いられている。また、これに対応して、基準パターン７４1、７４2として、図６Ｂに示されるような、計測用パターン６７i,jと同一ピッチで正方形パターンが配置された２次元の格子パターンが用いられている。なお、基準パターン７４1、７４2として図６Ａのパターンを用い、計測用パターンとして図６Ｂに示されるパターンを用いることは可能である。また、計測用パターン６７i,jは、これに限られず、その他の形状のパターンを用いても良く、その場合には、基準パターンとして、その計測用パターンとの間に所定の位置関係があるパターンを用いれば良い。すなわち、基準パターンは、計測用パターンの位置ずれの基準となるパターンであれば良く、その形状等は問わないが、投影光学系ＰＬの結像特性（光学特性）を計測するためには、投影光学系ＰＬのイメージフィールド又は露光エリアの全面に渡ってパターンが分布しているパターンが望ましい。【０１３２】  次に、露光装置１０のオペレータが投影光学系ＰＬの収差の状況を容易に把握するための結像特性の計測及び表示方法（シミュレーション方法）について、主制御装置５０内のＣＰＵの制御アルゴリズムを概略的に示す図７のフローチャートに沿って、かつ適宜他の図面を参照しつつ説明する。【０１３３】  前提として、第１〜第３プログラム及び前述のデータベースが格納されたＣＤ−ＲＯＭがドライブ装置４６にセットされ、そのＣＤ−ＲＯＭから第１、第３プログラムが、記憶装置４２にインストールされているものとする。【０１３４】  このフローチャートがスタートするのは、オペレータにより、入力装置４５を介してシミュレーション開始の指令が入力された時点である。【０１３５】  まず、ステップ１０１において、第３プログラムをメインメモリにロードする。以後、ステップ１０２〜ステップ１２２まで、第３プログラムに従って処理が行われることとなる。【０１３６】  まず、ステップ１０２では、条件設定の画面を表示装置４４に表示した後、ステップ１０４に進んで条件の入力されるのを待つ。そして、オペレータにより、条件設定画面に対して、シミュレーションの対象であるパターンの情報（例えばラインアンドスペースパターンの場合、ピッチ、線幅、デューティ比等）、及び目的とする結像特性（該結像特性の指標値を含む；以下、適宜「目的収差」とも呼ぶ）の情報、例えば線幅異常値等の情報が入力装置４５を介して入力され、入力完了の指示がなされると、ステップ１０６に進んで上記ステップ１０４で入力された目的収差のツェルニケ変化表を作成するための条件設定を行った後、次のステップ１０８に進む。なお、ステップ１０４で入力される目的収差の情報は、一種類とは限らない。すなわち、投影光学系ＰＬの複数種類の結像特性を同時に目的収差として指定することは可能である。【０１３７】  ステップ１０８では、投影光学系に関する情報の入力画面を表示装置４４に表示した後、ステップ１１０に進んでその情報の入力を待つ。そして、オペレータにより、この入力画面に対して投影光学系ＰＬに関する情報、具体的には、開口数（Ｎ．Ａ．）、照明条件（例えば照明系開口絞���の設定、あるいはコヒーレンスファクタσ値等）、波長などの情報が入力装置４５を介して入力されると、ステップ１１２に進んで、入力内容をＲＡＭ内に記憶するとともに、収差情報の入力画面を表示装置４４に表示した後、ステップ１１４に進んで収差情報が入力されるのを待つ。【０１３８】  オペレータは、収差情報の入力画面に対し、与えたい収差の情報、具体的には、ツェルニケ多項式の各項の係数の値を、例えば、第２項の係数Ｚ2〜第３７項の係数Ｚ37として、同一の値、例えば０．０５λを、個別に入力することとなる。【０１３９】  上記の収差の入力がなされると、ステップ１１６に進み、入力された収差の情報、例えば０．０５λに応じた１つの目的の収差又はその指標値（例えばコマ収差の指標値である線幅異常値など）を縦軸とし、横軸をツェルニケ多項式の各項の係数とするグラフ（例えば線幅異常値などのツェルニケ変化表（計算表））を作成した後、ステップ１１８に進んで作成完了の確認画面を表示装置４４の画面上に表示する。【０１４０】  次のステップ１２０では、確認の入力がなされるのを待つ。オペレータにより入力装置４５を構成するマウス等を介して確認の入力がなされると、ステップ１２２に進んで、上記ステップ１１６で作成した変化表をＲＡＭ内に記憶するとともに、上記ステップ１０４で入力された全ての目的の収差についてツェルニケ変化表を作成したか否かを判断する。そして、この判断が否定された場合には、ステップ１１６に戻り、次の目的収差について変化表を作成する。なお、本実施形態では１つの目的収差につき、投影光学系ＰＬの開口数や照明条件などの条件を変えることなく１つの変化表を作成するものとしているが、例えば投影光学系ＰＬの開口数と照明条件との少なくとも一方を変えて、１つの目的収差につき複数の変化表を作成しても良い。また、シミュレーション対象のパターンを複数とし、パターン毎に目的収差について変化表を作成しても良い。【０１４１】  そして、全ての目的収差についての変化表の作成が終了し、ステップ１２０で確認の入力がなされると、ステップ１２２の判断が肯定されて、次のステップ１２４に進む。【０１４２】  このステップ１２４では、後述する位置ずれ（Δξ，Δη）のデータが入力されたことを示すフラグＦが「１」であるか（立っているか）否かを判断する。ここでは、位置ずれ（Δξ，Δη）のデータは入力されていないので、ここでの判断は否定され、次の波面収差の計測サブルーチン１２６に移行して、計測用レチクルＲTを用いて、投影光学系ＰＬの視野内の複数（ここでは、ｎ個）の計測点において、以下のようにして、波面収差を計測する。【０１４３】  すなわち、このサブルーチン１２６では、まず、図８のステップ２０２において、不図示のレチクルローダを介して計測用レチクルＲTをレチクルステージＲＳＴ上にロードする。【０１４４】  次のステップ２０４では、レーザ干渉計５４Ｗの出力をモニタしつつ、ウエハステージ駆動部５６を介してウエハステージＷＳＴを移動し、基準マーク板ＦＭ上の一対のレチクルアライメント用基準マークを予め定められた基準位置に位置決めする。ここで、この基準位置とは、例えば一対の基準マークの中心が、レーザ干渉計５４Ｗで規定さ��るステージ座標系上の原点に一致する位置に定められている。【０１４５】  次のステップ２０６では、計測用レチクルＲT上の一対のレチクルアライメントマークＲＭ１，ＲＭ２とこれらに対応するレチクルアライメント用基準マークとを、前述のレチクルアライメント顕微鏡により同時に観察し、レチクルアライメントマークＲＭ１，ＲＭ２の基準板ＦＭ上への投影像と、対応する基準マークとの位置ずれが、共に最小となるように、不図示の駆動系を介してレチクルステージＲＳＴをＸＹ２次元面内で微少駆動する。これにより、レチクルアライメントが終了し、レチクル中心が投影光学系ＰＬの光軸にほぼ一致する。【０１４６】  次のステップ２０８では、不図示のウエハローダを用いて表面にレジスト（感光剤）が塗布されたウエハＷをＺチルトステージ５８上にロードする。【０１４７】  次のステップ２１０では、計測用レチクルＲTの集光レンズ６５i,jの全てが含まれ、かつ開口７２1，７２2が含まれず、レンズ保持部材６２のＸ軸方向の最大幅以内のＸ軸方向の長さを有する矩形の照明領域を形成するため、不図示の駆動系を介してレチクルブラインド３０の開口を設定する。また、これと同時に、駆動装置４０を介して照明系開口絞り板２４を回転して、所定の開口絞り、例えば小σ絞りを照明光ＥＬの光路上に設定する。これにより露光のための準備作業が終了する。【０１４８】  次のステップ２１２では、制御情報ＴＳを光源１６に与えて、レーザビームＬＢを発光させて、照明光ＥＬをレチクルＲTに照射して露光を行う。これにより、図４に示されるように、各計測用パターン６７i,jが、対応するピンホール状の開口７０i,j及び投影光学系ＰＬを介して同時に転写される。この結果、ウエハＷ上のレジスト層には、図９Ａに示されるような各計測用パターン６７i,jの縮小像（潜像）６７’i,jが、所定間隔でＸＹ２次元方向に沿って所定間隔で形成される。【０１４９】  次のステップ２１４では、基準パターンをステップ・アンド・リピート方式でウエハＷ上の計測用パターンの像が既に形成された領域に順次重ね合せて転写する。具体的には、次のａ．〜ｇ．の通りである。  ａ．まず、不図示のレチクルレーザ干渉計の計測値と、レチクルセンタと一方の基準パターン７４1との設計上の位置関係とに基づいて、基準パターン７４1の中心位置が光軸ＡＸ上に一致するように、不図示の駆動系を介してレチクルステージＲＳＴをＹ軸方向に所定距離移動する。  ｂ．次いで、その移動後の開口７２1を含むレンズ保持部材６２上の所定面積の矩形領域（この領域は、いずれの集光レンズにも掛からない）にのみ照明光ＥＬの照明領域を規定すべく、不図示の駆動系を介してレチクルブラインド３０の開口を設定する。  ｃ．次に、最初の計測用パターン６７1,1の潜像６７’1,1が形成されたウエハＷ上の領域のほぼ中心が、投影光学系ＰＬの光軸上にほぼ一致するように、レーザ干渉計５４Ｗの計測値をモニタしつつ、ウエハステージＷＳＴを移動する。  ｄ．そして、主制御装置５０では、制御情報ＴＳを光源１６に与えて、レーザビームＬＢを発光させて、照明光ＥＬをレチクルＲTに照射して露光を行う。これにより、ウエハＷ上のレジスト層の計測用パターン６７1,1の潜像が既に形成されている領域（領域Ｓ1,1と呼ぶ）に基準パターン７４1が重ねて転写される。この結果、ウエハＷ上の領域Ｓ1,1には、図９Ｂに示されるように、計測用パターン６７1,1の潜像６７’1,1と基準パターン７４1の潜像７４’1が同図のような位置関係で形成される。  ｅ．次いで、レチクルＲT上の計測用パターン６７i,jの配列ピッチと投影光学系ＰＬの投影倍率とに基づいて、ウエハＷ上の計測用パターン６７i,jの設計上の配列ピッチｐを算出し、そのピッチｐだけ、ウエハステージＷＳＴをＸ軸方向に移動して、第２番目の計測用パターン６７1,2の潜像が形成されたウエハＷ上の領域（領域Ｓ1,2と呼ぶ）のほぼ中心が、投影光学系ＰＬの光軸上にほぼ一致するように、ウエハステージＷＳＴを移動する。  ｆ．そして、制御情報ＴＳを光源１６に与えて、レーザビームＬＢを発光させて、照明光ＥＬをレチクルＲTに照射して露光を行う。これにより、ウエハＷ上の領域Ｓ1,2には基準パターン７４1が重ねて転写される。  ｇ．以後、上記と同様の領域間ステッピング動作と、露光動作とを繰り返す。これにより、ウエハＷ上の領域Ｓi,jに、図９Ｂと同様の計測用パターンと基準パターンとの潜像が形成される。【０１５０】  このようにして、露光が終了すると、次のステップ２１６に進み、不図示のウエハローダを介してウエハＷをＺチルトステージ５８上からアンロードした後、チャンバ１１にインラインにて接続されている不図示のコータ・デベロッパ（以下、「Ｃ／Ｄ」と略述する）に送った後、ステップ２１８に進んで、後述する位置ずれ（Δξ，Δη）のデータが入力されるのを待つ。【０１５１】  そして、Ｃ／Ｄ内で、そのウエハＷの現像が行われ、その現像後にウエハＷ上には、マトリックス状に配列された各領域Ｓi,jに図９Ｂと同様の配置で計測用パターンと基準パターンとのレジスト像が形成される。【０１５２】  その後、現像が終了したウエハＷは、Ｃ／Ｄから取り出され、外部の重ね合せ測定器（レジストレーション測定器）を用いて、各領域Ｓi,jについての重ね合せ誤差の測定が行われ、この結果に基づいて、各計測用パターン６７i,jのレジスト像の対応する基準パターン７４1に対する位置誤差（位置ずれ）が算出される。【０１５３】  なお、この位置ずれの算出方法は、種々考えられるが、いずれにしても、計測された生データに基づいて統計演算を行うことが、精度を向上する観点からは望ましい。【０１５４】  このようにして、各領域Ｓi,jについて、基準パターンに対する計測用パターンのＸ，Ｙ２次元方向の位置ずれ（Δξ，Δη）が求められる。そして、この各領域Ｓi,jについての位置ずれ（Δξ，Δη）のデータが、オペレータにより、入力装置４５を介して入力されると、ステップ２１８の判断が肯定され、図７のメインルーチンのステップ１２８にリターンする。【０１５５】  なお、外部の重ね合せ測定器から、演算した各領域Ｓi,jについての位置ずれ（Δξ，Δη）のデータを、オンラインにて入力することも可能である。この場合も、この入力に応答して、メインルーチンのステップ１２８にリターンする。【０１５６】  メインルーチンのステップ１２８では、第１プログラムをメインメモリにロードし、次のステップ１３０に進み、入力された位置ずれ（Δξ，Δη）に基づいて、以下に説明する原理に従って、各��域Ｓi,jに対応する、すなわち投影光学系ＰＬの視野内の第１計測点〜第ｎ計測点に対応する波面（波面収差）、ここでは、ツェルニケ多項式の各項の係数、例えば第２項の係数Ｚ2〜第３７項の係数Ｚ37を第１プログラムに従って演算する。なお、メインメモリに空き領域が十分ある場合には、先にロードした第３プログラムはメインメモリにロードしたままにすることができるが、ここでは、空き領域があまりなく、第３プログラムを一旦記憶装置４２の元の領域にアンロードした後、第１プログラムをロードするものとする。【０１５７】  本実施形態では、上記の位置ずれ（Δξ，Δη）に基づいて、第１プログラムに従った演算により投影光学系ＰＬの波面を求めるのであるが、この演算過程を説明する前提として、位置ずれ（Δξ，Δη）と波面との物理的な関係を、図４及び図５に基づいて簡単に説明する。【０１５８】  図４に、計測用パターン６７k,lについて、代表的に示されるように、計測用パターン６７i,jで発生した回折光のうち、ピンホール状の開口７０i,jを通過した光は、計測用パターン６７k,lのどの位置に由来する光であるかによって、投影光学系ＰＬの瞳面を通る位置が異なる。すなわち、当該瞳面の各位置における波面は、その位置に対応する計測用パターン６７k,lにおける位置を介した光の波面と対応している。そして、仮に投影光学系ＰＬに収差が全くないものとすると、それらの波面は、投影光学系ＰＬの瞳面では、符号Ｆ1で示されるような理想波面（ここでは平面）となるはずである。しかるに、収差の全く無い投影光学系は実際には存在しないため、瞳面においては、例えば、点線で示されるような曲面状の波面Ｆ2となる。従って、計測用パターン６７i,jの像は、ウエハＷ上で波面Ｆ2の理想波面に対する傾きに応じてずれた位置に結像される。【０１５９】  この一方、基準パターン７４1（又は７４2）から発生する回折光は、図５に示されるように、ピンホール状の開口の制限を受けることなく、しかも投影光学系ＰＬに直接入射し、該投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上に結像される。更に、この基準パターン７４1を用いた露光は、投影光学系ＰＬの光軸上に基準パターン７４1の中心を位置決めした状態で行われることから、基準パターン７４1から発生する結像光束は殆ど投影光学系ＰＬの収差の影響を受けることなく、光軸を含む微小領域に位置ずれなく結像する。【０１６０】  従って、位置ずれ（Δξ，Δη）は、波面の理想波面に対する傾斜をそのまま反映した値になり、逆に位置ずれ（Δξ，Δη）に基づいて波面を復元することができる。なお、上記の位置ずれ（Δξ，Δη）と波面との物理的な関係から明らかなように、本実施形態における波面の算出原理は、周知のShack-Hartmannの波面算出原理そのものである。【０１６１】  次に、上記の位置ずれに基づいて、波面を算出する方法について、簡単に説明する。【０１６２】  上述の如く、位置ずれ（Δξ，Δη）は波面の傾きに対応しており、これを積分することにより波面の形状（厳密には基準面（理想波面）からのずれ）が求められる。波面（波面の基準面からのずれ）の式をＷ（ｘ，ｙ）とし、比例係数をｋとすると、次式（２）、（３）のような関係式が成立する。【０１６３】
【数２】
0004174660.tif 000003
【０１６４】  位置ずれのみでしか与えられていない波面の傾きをそのまま積分するのは容易ではないため、面形状を級数に展開して、これにフィットするものとする。この場合、級数は直交系を選ぶものとする。ツェルニケ多項式は軸対称な面の展開に適した級数で、円周方向は三角級数に展開する。すなわち、波面Ｗを極座標系（ρ，θ）で表すと、ツェルニケ多項式をＲnm（ρ）として、次式（４）のように展開できる。【０１６５】
【数３】
0004174660.tif 000004
なお、Ｒnm（ρ）の具体的な形は、周知であるので、詳細な説明は省略する。直交系であるから各項の係数、Ａnm，Ｂnmは独立に決定することができる。有限項で切ることはある種のフィルタリングを行うことに対応する。
【０１６６】  実際には、その微分が上記の位置ずれとして検出されるので、フィッティングは微係数について行う必要がある。極座標系（ｘ＝ρｃｏｓθ，ｙ＝ρｓｉｎθ）では、次式（５）、（６）のように表される。【０１６７】
【数４】
0004174660.tif 000005
【０１６８】  ツェルニケ多項式の微分形は直交系ではないので、フィッティングは最小自乗法で行う必要がある。１つの計測用パターンからの情報（ずれの量）はＸとＹ方向につき与えられるので、計測用パターンの数をｎ（ｎは、例えば８１〜４００程度とする）とすると、上式（２）〜（６）で与えられる観測方程式の数は２ｎ（＝１６２〜８００程度）となる。【０１６９】  ツェルニケ多項式のそれぞれの項は光学収差に対応する。しかも低次の項はザイデル収差にほぼ対応する。ツェルニケ多項式を用いることにより、投影光学系ＰＬの波面収差を求めることができる。【０１７０】  なお、計測用レチクルＲTと同様の構成の特殊な構造のマスクを用い、そのマスク上の複数の計測用パターンのそれぞれを、個別に設けられたピンホール及び投影光学系を順次介して基板上に焼き付けるとともに、マスク上の基準パターンを集光レンズ及びピンホールを介することなく、投影光学系を介して基板上に焼き付けて、それぞれの焼き付けの結果得られる複数の計測用パターンのレジスト像それぞれの基準パターンのレジスト像に対する位置ずれを計測して所定の演算により、波面収差を算出する技術に関する発明が、米国特許第５，９７８，０８５号に開示されている。【０１７１】  上述のような原理に従って、第１プログラムの演算手順が決められており、この第１プログラムに従った演算処理により、投影光学系ＰＬの視野内の第１計測点〜第ｎ計測点に対応する波面（波面収差）、ここでは、ツェルニケ多項式の各項の係数、例えば第２項の係数Ｚ2〜第３７項の係数Ｚ37が求められる。【０１７２】  このようにして、波面のデータ（ツェルニケ多項式の各項の係数、例えば第２項の係数Ｚ2〜第３７項の係数Ｚ37）を求めると、次のステップ１３２に進み、前述したフラグＦを１にする（立てる）とともに、その波面のデータをＲＡＭ内の一時記憶領域に格納する。【０１７３】  次のステップ１３４では、再び第３プログラムをメインメモリにロードする。勿論、この場合、第１プログラムを記憶装置４２の元の領域に戻した後、第３プログラムがロードされる。【０１７４】  次のステップ１３６では、第３プログラムに従って、先に作成したツェルニケ変化表（計算表）を用いて、計測点毎に、次式（７）のような演算を行って、先にステップ１０４で入力された目的収差の１つを算出する。Ａ=Ｋ・{Ｚ2・(変化表の値)+Ｚ3・(変化表の値)+……+Ｚ37・(変化表の値)}                                                     …（７）  ここで、Ａは、投影光学系ＰＬの目的収差、例えば非点収差、像面湾曲等、あるいは、目的収差の指標値、例えばコマ収差の指標値である線幅異常値などである。【０１７５】  また、Ｋは、レジスト感度等に応じて定まる比例定数である。【０１７６】  次のステップ１３８では、上述のようにして算出した計測点毎の目的収差、あるいはその指標値を表示装置４４に表示する。この表示により、オペレータは、投影光学系ＰＬについての知りたい収差を容易に認識することができる。【０１７７】  次のステップ１４０では、全ての目的収差（条件設定された収差（結像特性））を算出したか否かを判断し、この判断が否定された場合には、ステップ１３６に戻り、次の目的収差を算出、表示する。【���１７８】  このようにして、全ての目的収差の算出及び表示が終了すると、ステップ１４２に進んで表示装置４４に続行確認の画面を表示した後、ステップ１４４に進んで表示開始から一定時間が経過するのを待つ。【０１７９】  そして、一定時間経過後、ステップ１４６に進んで続行の指示が入力されているか否かを判断する。シミュレーションを続行する場合には、一定時間経過する間に続行が指示されている筈であるから、このステップ１４６の判断が否定された場合には、続行の必要はなく終了してよいものと判断して、本ルーチンの一連の処理を終了する。【０１８０】  この一方、上記一定時間経過する間に続行が指示されている場合には、ステップ１０２に戻り、以後、ステップ１０２以下の処理、判断を繰り返すことにより、次の条件設定に応じてシミュレーションを続行する。但し、この場合には、フラグＦが立っているので、ステップ１２４における判断は肯定され、ステップ１２４からステップ１３６にジャンプすることとなる。【０１８１】  すなわち、投影光学系ＰＬの波面収差の計測を一度行っている場合には、シミュレーション中は、再度波面収差の計測を行うことなく、シミュレーションが続行されることとなる。【０１８２】  このように、本実施形態では、オペレータは、画面の表示に従って入力装置４５を介して順次必要事項を入力するとともに、波面収差の計測指令を入力するだけで、あるいはこれらに加えて、重ね合わせ測定器で計測された各領域Ｓi,jについての位置ずれ（Δξ，Δη）のデータを入力するだけで、ほぼ全自動で、対象パターンを特定した投影光学系ＰＬの目的収差（コマ収差、非点収差、球面収差については低次成分のみでなく、高次成分をも含めて）が正確に算出され、表示装置４４に表示されるので、その収差を容易にかつ正確に認識することができる。しかも、複数種類の目的収差であっても、投影光学系ＰＬの波面収差を１度計測するだけで、正確に知ることができる。この場合、最終的な目的収差の表示方法は、種々考えられるが、誰でもが見易く分かり易い形で、数値化して示すことが望ましい。このようにすると、ツェルニケ多項式の各項の係数の分析等も不要となる。【０１８３】  また、図７のフローチャートから明らかなように、本実施形態の露光装置では、対象パターンに応じた最適露光条件の設定も容易に行うことが可能となっている。すなわち、ステップ１０２以下を複数回繰り返す際に、ステップ１０２の条件設定画面に対しては、同一の対象パターン、同一の目的収差（複数種類であっても構わない）を繰り返し入力し、ステップ１０８の投影光学系に関する情報の入力画面に対しては、異なる照明条件、開口数、波長等を順次入力することにより、最終的にステップ１３８で表示される目的収差の値が最小となる条件を、見付けることにより、最適露光条件をごく簡単に決定することができる。勿論、ソフトウェアを変更することにより、この最適露光条件の決定、及び決定結果に基づく最適露光条件の設定を主制御装置５０が自動的に行うようにすることも可能である。例えば、照明条件は、照明系開口絞り板２４の開口絞りを変更することにより変更が可能であり、また、投影光学系ＰＬの開口数は、図１に示される投影光学系Ｐ��の瞳開口絞り１５の調整により、ある範囲内であれば自在に設定可能であり、照明光ＥＬの波長は、そのような制御情報ＴＳを光源１６に与えることにより変更可能となっているからである。【０１８４】  勿論、決定した露光条件の情報を、プロセスプログラムファイル（露光条件を設定するためのデータファイル）をオペレータが作成する際に用いても良い。【０１８５】  次に、露光装置メーカーのサービスエンジニア等によって半導体製造工場内で実施される投影光学系ＰＬの結像特性の調整方法について説明する。【０１８６】  前提として、前述のようにして作成されたデータベースとともに、第１〜第３プログラムが格納されたＣＤ−ＲＯＭがドライブ装置４６にセットされ、そのＣＤ−ＲＯＭから第１〜第３プログラムが記憶装置４２にインストールされ、また、第２プログラムに付随するデータベースが記憶装置４２に複写されているもとする。【０１８７】  まず、サービスエンジニア等により波面収差の計測指令が入力されると、主制御装置５０（ＣＰＵ）では、投影光学系ＰＬの視野内の複数（ここでは、ｎ個）の計測点における波面収差の計測のための計測用レチクルＲTを用いたパターンのウエハＷ上への転写を、前述と同様の手順（図８参照）で、実行する。そして、Ｃ／Ｄ内で、そのウエハＷの現像が行われ、その現像後にウエハＷ上には、マトリックス状に配列された各領域Ｓi,jに図９Ｂと同様の配置で計測用パターンと基準パターンとのレジスト像が形成される。【０１８８】  その後、現像が終了したウエハＷは、Ｃ／Ｄから取り出され、外部の重ね合せ測定器（レジストレーション測定器）を用いて、各領域Ｓi,jについての重ね合せ誤差の測定が行われ、この結果に基づいて、各計測用パターン６７i,jのレジスト像の対応する基準パターン７４1に対する位置誤差（位置ずれ）が算出される。【０１８９】  そして、この各領域Ｓi,jについての位置ずれ（Δξ，Δη）のデータが、前述したサービスエンジニア等により、入力装置４５を介して主制御装置５０に入力される。なお、外部の重ね合せ測定器から、演算した各領域Ｓi,jについての位置ずれ（Δξ，Δη）のデータを、オンラインにて主制御装置５０に入力することも可能である。【０１９０】  いずれにしても、上記の入力に応答して、主制御装置５０内のＣＰＵでは、第１プログラムをメインメモリにロードし、位置ずれ（Δξ，Δη）に基づいて、各領域Ｓi,jに対応する、すなわち投影光学系ＰＬの視野内の第１計測点〜第ｎ計測点に対応する波面（波面収差）、ここでは、ツェルニケ多項式の各項の係数、例えば第２項の係数Ｚ2〜第３７項の係数Ｚ37を第１プログラムに従って演算する。【０１９１】  以下の説明においては、この第１計測点〜第ｎ計測点に対応する波面（波面収差）のデータを、次式（８）のような列マトリックスＱで表現する。【０１９２】
【数５】
0004174660.tif 000006
なお、上式（８）において、マトリックスＱの要素Ｐ1〜Ｐnは、それぞれがツェルニケ多項式の第２項〜第３７項の係数（Ｚ2〜Ｚ37）から成る列マトリックス（縦ベクトル）である。
【０１９３】  このようにして、マトリックスＱを算出すると、主制御装置５０内のＣＰＵでは、その値をＲＡＭ内の一時記憶領域に格納する。【０１９４】  次に、主制御装置５０内のＣＰＵでは、記憶装置４２から第２プログラムをメインメモリにロードし、第２プログラムに従って、前述した可動レンズ１３1〜１３4の各自由度方向の調整量を演算する。具体的には、ＣＰＵでは、次のような演算を行う。【０１９５】  第１計測点〜第ｎ計測点に対応する波面（波面収差）のデータＱと、前述したデータベースとしてＣＤ−ＲＯＭ内に格納されているマトリックスＯと、可動レンズ１３1〜１３4の各自由度方向の調整量Ｐとの間には、次式（９）のような関係が成立する。  Ｑ＝Ｏ・Ｐ                              ……（９）  上式（９）において、Ｐは、次式（１０）で表されるｍ個の要素から成る列マトリックス（すなわち縦ベクトル）である。【０１９６】
【数６】
0004174660.tif 000007
従って、上式（９）より、次式（１１）の演算を行うことにより最小自乗法により、Ｐの各要素ＡＤＪ１〜ＡＤＪｍ、すなわち可動レンズ１３1〜１３4の各自由度方向の調整量（目標調整量）を求めることができる。  Ｐ＝（ＯT・Ｏ）-1・ＯT・Ｑ                    ……（１１）  上式（１１）において、ＯTは、行列Ｏの転置マトリックスであり、（ＯT・Ｏ）-1は、（ＯT・Ｏ）の逆マトリックスである。
【０１９７】  すなわち、第２プログラムは、上式（１１）の最小自乗演算を、データベースを用いて行うためのプログラムである。従って、ＣＰＵでは、この第２プログラムに従って、ＣＤ−ＲＯＭ内のデータベースをＲＡＭ内に順次読み込みつつ、調整量ＡＤＪ１〜ＡＤＪｍを算出し、表示装置４４の画面上に表示するとともに、その値を、記憶装置４２に記憶する。【０１９８】  次に、主制御装置５０では、記憶装置４２に記憶された調整量ＡＤＪ１〜ＡＤＪｍに従って、可動レンズ１３1〜１３4を各自由度方向に駆動すべき旨の指令値を、結像特性補正コントローラ４８に与える。これにより、結像特性補正コントローラ４８により、可動レンズ１３1〜１３4をそれぞれの自由度方向に駆動する各駆動素子に対する印加電圧が制御され、可動レンズ１３1〜１３4の位置及び姿勢の少なくとも一方がほぼ同時に調整され、投影光学系ＰＬの結像特性、例えばディストーション、像面湾曲、コマ収差、球面収差、及び非点収差等が補正される。なお。コマ収差、球面収差、及び非点収差については、低次のみならず高次の収差をも補正可能である。【０１９９】  このように、本実施形態では、投影光学系ＰＬの結像特性の調整時には、サービスエンジニア等が、入力装置４５を介して波面収差の計測指令を入力するだけで、あるいはこれに加えて、重ね合わせ測定器で計測された各領域Ｓi,jについての位置ずれ（Δξ，Δη）のデータを入力するだけで、ほぼ全自動で、投影光学系ＰＬの結像特性が高精度に調整されるようになっている。【０２００】  なお、上記式（１１）の演算に変えて、次式（１２）の最小自乗演算を行うための演算プログラムを、第２プログラムとして採用することも可能である。  Ｐ＝（ＯT・Ｇ・Ｏ）-1・ＯT・Ｇ・Ｑ                    ……（１２）  上式（１２）において、Ｇは、次式（１３）で表されるｎ行ｎ列の対角線マトリックスである。【０２０１】
【数７】
0004174660.tif 000008
【０２０２】  また、マトリックスＧの要素Ａi,i（ｉ＝１〜ｎ）は、重みパラメータδを要素とする対角線マトリックスである。この場合、Ａi,iは、次式（１４）で表される３６行３６列の対角線マトリックスである。【０２０３】
【数８】
0004174660.tif 000009
【０２０４】  従って、対角線マトリックスＡi,iの要素δj,j（ｊ＝１〜３６）のそれぞれが、各計測点で計測された波面収差に対応するツェルニケ多項式の第２項〜第３７項の係数Ｚ2〜Ｚ37それぞれに対する重みパラメータに相当する。そこで、例えば、いずれか一つの計測点又は任意の複数の計測点の計測結果から得られた低次のディストーションを特に修正したい場合には、対応する計測点における重みパラメータδ1,1，δ2,2の値を、残りの重みパラメータに比べて大きくすれば良い。また、例えば、いずれか一つの計測点又は任意の複数の計測点の計測結果から得られた球面収差（０θ成分）を高次成分を含めて特に修正したい場合には、対応する計測点における重みパラメータδ8,8、δ15,15、δ24,24、δ35,35、δ36,36のトータルの平均値を、残りの重みパラメータのトータルの平均値より大きくなるように、重みパラメータδを設定すれば良い。【０２０５】  この場合、例えば、第２プログラムに連動する別のプログラムを用意し、このプログラムにより、計測点の指定画面、及びツェルニケ多項式の各項の重みの入力画面が表示装置４４のディスプレイに順次表示されるようにすることが望ましい。このようにすると、サービスエンジニア等が入力装置４５を用いて、その計測点の指定画面が表示されたときに計測点を入力し、重みの入力画面が表示されたときに特に修正を希望する収差に応じたツェルニケ多項式の項の重みを他の項より大きくして重みを入力することにより、上述した重みパラメータの設定を容易に行うことができる。特に、重みの入力画面では、上述した複数の種類の入力、具体的には、各項別の重みの入力の他、０θ、１θ、３θ、４θ等に区分けした重みの入力ができるようにすることが望ましい。後者の場合、各θ毎に所望の規定値を入力できるようにすることができる。なお、０θとはツェルニケ多項式の各項の係数の内のｓｉｎ，ｃｏｓを含まない項（但し、ここでは第１項，第４項は除くものとする）の係数（Ｚ9，Ｚ16，Ｚ25，Ｚ36，Ｚ37）の総称であり、１θとはｓｉｎθ，ｃｏｓθのいずれかを含む項（但し、ここでは第２項，第３項は除くものとする）の係数（Ｚ7，Ｚ8，Ｚ14，Ｚ15，Ｚ23，Ｚ24，Ｚ34，Ｚ35）の総称であり、２θとは、ｓｉｎ２θ，ｃｏｓ２θのいずれかを含む項の係数（Ｚ5，Ｚ6，Ｚ12，Ｚ13，Ｚ21，Ｚ22，Ｚ32，Ｚ33）の総称であり、３θとは、ｓｉｎ３θ，ｃｏｓ３θのいずれかを含む項の係数（Ｚ19，Ｚ20，Ｚ30，Ｚ31）の総称であり、４θとは、ｓｉｎ４θ，ｃｏｓ４θのいずれかを含む項の係数（Ｚ28，Ｚ29）の総称である。【０２０６】  ところで、本実施形態では、前述したように、オペレータなどが、画面の表示に従って入力装置４５を介して順次必要事項を入力するとともに、波面収差の計測指令を入力するだけで、あるいはこれらに加えて、重ね合わせ測定器で計測された各領域Ｓi,jについての位置ずれ（Δξ，Δη）のデータを入力するだけで、主制御装置５０により第３プログラム及び第１プログラムに従って処理がなされ、ほぼ全自動で、投影光学系ＰＬの知りたい結像特性（収差）を認識することができるようになっている。従って、これを利用して、前述のようにして投影光学系ＰＬの結像特性の調整を行った後に、サービスエンジニア等は、前述したシミュレーショ��を行うことにより、投影光学系の結像特性が予定通りに調整されているか否かを、画面の表示に基づいて確認することができる。予定通りに調整されていない場合にも、目的とする結像特性に関する情報として複数の結像特性を入力することにより、どの結像特性が予定通りに調整されていないかを認識できるので、必要な対応策を迅速に施すことが可能となる。【０２０７】  本実施形態では、メンテナンス時以外の通常の使用持に、必要に応じて、オペレータなどの指示に基づき、投影光学系ＰＬの結像特性を調整するようにすることもできる。オペレータ等が、前述の所定の指示（条件設定入力、投影光学系に関する情報の入力等も含む）行うと、主制御装置５０内のＣＰＵにより上述したシミュレーションと同様の手順で同様の処理が行われ、同様のツェルニケ変化表が作成される。そして、波面収差の計測が実行され、位置ずれのデータが入力されると、主制御装置５０内のＣＰＵにより、上述と同様にして目的とする結像特性が順次算出される。この場合において、ＣＰＵでは、目的とする結像特性に関する情報を、表示装置４４の画面上に表示するのに変えて、あるいは表示とともに、それらの目的収差が最適となる（例えば零ないし最小となる）ような可動レンズ１３1〜１３4の各自由度方向の駆動量を、例えば前述の第２プログラムに従って前述と同様にして最小自乗法により算出することとしても良い。このようなことは、ソフトウェアの簡単な変更により実現できる。【０２０８】  そして、主制御装置５０内のＣＰＵでは、その算出した駆動量の指令値を、結像特性補正コントローラ４８に与える。これにより、結像特性補正コントローラ４８により、可動レンズ１３1〜１３4をそれぞれの自由度方向に駆動する各駆動素子に対する印加電圧が制御され、可動レンズ１３1〜１３4の少なくとも１つの位置及び姿勢の少なくとも一方が調整され、投影光学系ＰＬの目的とする結像特性、例えばディストーション、像面湾曲、コマ収差、球面収差、及び非点収差等が補正される。なお、コマ収差、球面収差、及び非点収差については、低次のみならず高次の収差をも補正可能である。【０２０９】  ところで、本実施形態の露光装置１０では、半導体デバイスの製造時には、レチクルとしてデバイス製造用のレチクルＲがレチクルステージＲＳＴ上に装填され、その後、レチクルアライメント及びいわゆるベースライン計測、並びにＥＧＡ（エンハンスト・グローバル・アライメント）等のウエハアライメントなどの準備作業が行われる。【０２１０】  なお、上記のレチクルアライメント、ベースライン計測等の準備作業については、例えば特開平４−３２４９２３号公報及びこれに対応する米国特許第５２４３１９５号に詳細に開示され、また、これに続くＥＧＡについては、特開昭６１−４４４２９号公報及びこれに対応する米国特許第４，７８０，６１７号等に詳細に開示されている。【０２１１】  その後、前述した波面収差の計測時と同様のステップ・アンド・リピート方式の露光が行われる。但し、この場合、ステッピングは、ウエハアライメント結果に基づいて、ショット間を単位として行われる。なお、露光時の動作等は通常のステッパと異なることがないので、詳細説明については省略する。【���２１２】  次に、露光装置１０の製造方法について説明する。  露光装置１０の製造に際しては、まず、複数のレンズ、ミラー等の光学素子などを含む照明光学系１２、投影光学系ＰＬ、多数の機械部品から成るレチクルステージ系やウエハステージ系などを、それぞれユニットとして組み立てるとともに、それぞれユニット単体としての所望の性能を発揮するように、光学的な調整、機械的な調整、及び電気的な調整等を行う。【０２１３】  次に、照明光学系１２や投影光学系ＰＬなどを露光装置本体に組むとともに、レチクルステージ系やウエハステージ系などを露光装置本体に取り付けて配線や配管を接続する。【０２１４】  次いで、照明光学系１２や投影光学系ＰＬについては、光学的な調整を更に行う。これは、露光装置本体への組み付け前と組み付け後とでは、それらの光学系、特に投影光学系ＰＬの結像特性が微妙に変化するからである。本実施形態では、この露光装置本体への組み込み後に行われる投影光学系ＰＬの光学的な調整に際しても、前述した第１プログラム、第２プログラム及びデータベース、第３プログラム等を有効に活用することができる。【０２１５】  投影光学系ＰＬの光学的な調整の第１の方法として、調整作業を行う作業者は、前述した計測用レチクルＲTを用いて前述した手順で、投影光学系ＰＬの波面収差の計測を行う。そして、この波面収差の計測結果を主制御装置５０に入力することにより、主制御装置５０により前述した第１、第２プログラムに従った処理が行われ、投影光学系ＰＬの結像特性が可能な限り高精度に調整される。【０２１６】  そして、調整結果を確認する目的で、再度前述した計測用レチクルＲTを用いて前述した手順で、投影光学系ＰＬの波面収差の計測を行う。そして、この波面収差の計測結果を主制御装置５０に入力することにより、主制御装置５０により前述した第１、第３プログラムに従った処理が行われ、その調整後の投影光学系ＰＬの非点収差、像面湾曲、あるいはコマ収差に対応する線幅異常値などが画面上に表示される。この段階で、修正されていない収差、主として高次収差は自動調整が困難な収差であると判断できるので、必要であればレンズ等の組付けを再調整する。【０２１７】  投影光学系ＰＬの光学的な調整の第２の方法としては、製造段階の調整作業を行う作業者は、前述した調整時と同様に、指示（条件設定入力、投影光学系に関する情報の入力等も含む）を入力することにより、主制御装置５０内のＣＰＵにより第３プログラムに従った処理が行われ、同様のツェルニケ変化表が作成される。そして、前述した計測用レチクルＲTを用いて前述した手順で、投影光学系ＰＬの波面収差の計測を行う。そして、この波面収差の計測結果を主制御装置５０に入力することにより、主制御装置５０内のＣＰＵにより、前述した第１、第３プログラムに従った処理が行われ、目的収差が順次算出され、それらの目的収差が最適となる（例えば、零ないし最小となる）ような可動レンズ１３1〜１３4の各自由度方向の駆動量の指令値が、結像特性補正コントローラ４８に与えられる。これにより、結像特性補正コントローラ４８により、投影光学系ＰＬの目的とする結像特性、例えばディストーション、像面湾曲、コマ収差、球面収差、及び非点収差等が可能な限り高精度に調整される。【０２１８】  そして、調整結果を確認する目的で、再度前述したシミュレーションを実行し、その調整後の投影光学系ＰＬの非点収差、像面湾曲、あるいはコマ収差に対応する線幅異常値などを画面上に表示させる。この段階で、修正されていない収差、主として高次収差は自動調整が困難な収差であると判断できるので、必要であればレンズ等の組付けを再調整する。【０２１９】  なお、上記の再調整により所望の性能が得られない場合などには、一部のレンズを再加工又は交換する必要も生じる。なお、投影光学系ＰＬの光学素子の再加工を容易に行うため、投影光学系ＰＬを露光装置本体に組み込む前に前述の波面収差を専用の波面計測装置等を用いて計測し、この計測結果に基づいて再加工が必要な光学素子の有無や位置などを特定し、その光学素子の再加工と他の光学素子の再調整とを並行して行うようにしても良い。【０２２０】  また、投影光学系ＰＬの光学素子単位でその交換などを行っても良いし、あるいは複数の鏡筒を有する投影光学系ではその鏡筒単位で交換などを行っても良い。更に、光学素子の再加工では必要に応じてその表面を非球面に加工しても良い。また、投影光学系ＰＬの調整では光学素子の位置（他の光学素子との間隔を含む）や傾斜などを変更するだけでも良いし、特に光学素子がレンズエレメントであるときはその偏心を変更したり、あるいは光軸ＡＸを中心として回転させても良い。【０２２１】  その後、更に総合調整（電気調整、動作確認等）をする。これにより、光学特性が高精度に調整された投影光学系ＰＬを用いて、レチクルＲのパターンをウエハＷ上に精度良く転写することができる、本実施形態の露光装置１０を製造することができる。なお、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。【０２２２】  これまでの説明から明らかなように、本実施形態では、主制御装置５０によって演算装置、第１演算装置及び第２演算装置が構成され、主制御装置５０と結像特性補正コントローラ４８とによって結像特性調整装置が構成されている。更に、本実施形態では、計測用レチクルＲT、外部の重ね合せ測定器、及び主制御装置５０によって、投影光学系ＰＬの波面収差を計測する計測装置が構成されている。【０２２３】  以上詳細に説明したように、本実施形態の露光装置によると、オペレータの指示に基づき、計測装置（ＲT，５０等）により投影光学系ＰＬの波面収差が計測されると、主制御装置５０により、その計測された投影光学系ＰＬの波面収差と、対象とするパターンを焼き付けたときに与えられた収差の情報に応じた目的とする結像特性のツェルニケ変化表とに基づいて、投影光学系ＰＬの目的とする結像特性が算出される。このように、ツェルニケ変化表を用いることにより、１度波面収差の計測を行うのみで、目的とする結像特性を算出することが可能となる。この場合、計測は、球面収差、非点収差、コマ収差については低次収差のみでなく、高次収差を含んだ総合的な収差を算出することができる。【０２２４】  また、前記目的収差（結像特性）の算出結果に基づいて、結像特性補正装置（４８，５０）によりその目的とする結像特性が可能な限り��正されるので、投影光学系ＰＬの結像特性が対象パターンに応じて調整されることとなる。【０２２５】  また、本実施形態の露光装置１０によると、調整用の特定の光学素子（可動レンズ１３1〜１３4）の調整と投影光学系ＰＬの結像特性の変化との関係を示すパラメータ群が予め求められ、そのパラメータ群がデータベースとして記憶装置４２に予め記憶されている。そして、調整時にサービスエンジニア等の指示に基づき、投影光学系ＰＬの波面収差が実際に計測され、その計測データ（実測データ）が入出力装置４４を介して入力されると、主制御装置５０により、入出力装置４４を介して入力された波面収差の実測データと前記パラメータ群と可動レンズ１３1〜１３4の目標調整量との関係式（前述した式（１１）又は式（１２））を用いて、可動レンズ１３1〜１３4の目標調整量が算出される。このように、上記のパラメータが予め求められ記憶装置４４に記憶されているので、実際に波面収差を計測した際には、その波面収差の実測値を入出力装置４４を介して入力するだけで、その波面収差を補正する可動レンズ１３1〜１３4の目標調整量を容易に算出することができる。この場合、入手が困難なレンズの設計データ等は不要であり、また、面倒な光線追跡計算等も不要である。【０２２６】  そして、主制御装置５０からその算出された目標調整量が結像特性補正コントローラ４８に対して指令値として与えられ、結像特性補正コントローラ４８によりその目標調整量に応じて可動レンズ１３1〜１３4が調整されることにより、投影光学系ＰＬの結像特性を容易にかつ高精度に調整されることとなる。【０２２７】  また、本実施形態の露光装置１０によると、露光の際には、上述のようにして結像特性が対象パターンに応じて調整された、あるいは波面収差の計測結果に基づいて結像特性が高精度に調整された投影光学系ＰＬを介してレチクルＲのパターンがウエハＷ上に転写されるので、微細パターンを重ね合せ精度良くウエハＷ上に転写することが可能になっている。【０２２８】  なお、上記実施形態では、シミュレーション時に、対象とするパターンの情報、目的とする結像特性の情報、投影光学系に関する情報、及び与えたい収差の情報を含む各種情報をキーボード等の入力装置４５から主制御装置５０に入力し、それらの入力された情報に基づいて主制御装置５０が前記対象とするパターンを焼き付けたときの前記与えられた収差の情報に応じた前記目的とする結像特性のツェルニケ変化表を作成する場合について説明したが、本発明がこれに限定されるものではない。すなわち、主制御装置５０とは別のシミュレーション用コンピュータに第３プログラムをインストールし、対象となるパターン、投影光学系に関する情報等を種々仮定し、各仮定に基づいて、条件設定を順次変更しながら、目的収差の情報、投影光学系に関する情報、与えたい収差の情報を変更しながら、繰り返し入力作業を行って、入力内容に対応する種々のツェルニケ変化表を予め作成し、これらの変化表から成るデータベースを作成し、このデータベースを第１、第２プログラムとともにＣＤ−ＲＯＭ内に格納しておいても良い。【０２２９】  上述したような種々のツェルニケ変化表から成るデータベースを予め作成する場合には、波面収差の計測結果の入力と条件設定入力とを行うのみで、これに応答して該当するツェルニケ変化表を用いて前述の演算を行い、直ちに目的収差を算出、表示する処理を、主制御装置５０内のＣＰＵに実行させる、前述の第３のプログラムを簡略化した別のプログラム（以下、便宜上「第４プログラム」と呼ぶ）を用意し、この第４プログラムを、上記のＣＤ−ＲＯＭに格納しておく。【０２３０】  そして、シミュレーションに際しては、ＣＤ−ＲＯＭ内の第１、第４プログラムを記憶装置４２にインストールすると同時にツェルニケ変化表から成るデータベースを記憶装置４２にコピーする。あるいは、ＣＤ−ＲＯＭ内の第１、第４プログラムのみを記憶装置４２にインストールしドライブ装置４６内にＣＤ−ＲＯＭをセットしたままにしておいても良い。後者の場合、シミュレーション時には、主制御装置５０によりＣＤ−ＲＯＭからツェルニケ変化表のデータが適宜必要に応じて読み出されることとなる。この場合、ドライブ装置４６内にセットされているＣＤ−ＲＯＭが記憶装置を構成することとなる。このようなことは、ソフトウェアの変更により容易に実現可能である。【０２３１】  なお、上記実施形態では、投影光学系の結像特性として総合的な収差である波面収差を計測し、この計測結果に応じてその波面収差を補正するための可動レンズ（調整用の特定の光学素子）の目標調整量を算出する場合について説明したが、本発明がこれに限定されるものではない。例えば、投影光学系の調整対象の結像特性を、コマ収差、ディストーションなどの個々の結像特性としても良い。この場合、例えば、調整用の特定の光学素子の各自由度方向への単位量の調整と、コマ収差、ディストーションなどの個々の結像特性の変化量との関係を、シミュレーションにより求め、その結果に基づいて特定光学素子の調整と投影光学系の結像特性の変化との関係を示すパラメータ群を求め、そのパラメータ群をデータベースとして作成する。そして、実際の投影光学系の結像特性の調整の際には、例えば前述した焼き付け法、あるいは空間像計測法によって投影光学系のコマ収差（線幅異常値）、ディストーションなどを求め、その計測値を主制御装置に入力することにより、その求めた結像特性とパラメータ群と特定の光学素子の目標調整量との関係式（この関係式は予め用意しておく）を用いて、上記実施形態と同様にして特定の光学素子の目標調整量を演算により決定することができる。【０２３２】  また、上記実施形態では、計測用レチクルを用いて投影光学系ＰＬの波面収差の計測を行う場合について説明したが、これに限らず、ウエハステージＷＳＴに着脱できる方式のポータブルな波面収差計測器を用いて、波面収差の計測を、オン・ボディにて行うようにしても良い。このような波面収差計測器としは、例えば図１０に示されるような、受光光学系内にマイクロレンズアレイを用いたシャック−ハルトマン（Shack-Hartmann）方式の波面収差計測器８０などを用いることができる。【０２３３】  ここで、この波面収差計測器８０の構成等について簡単に説明する。この波面収差計測器８０は、図１０に示されるように、ＹＺ断面がＬ字状の内部空間を有する筐体８２と、該筐体８２の内部に所定の位置関係で配��された複数の光学素子から成る受光光学系８４と、筐体８２の内部の＋Ｙ側端部に配置された受光部８６とを備えている。【０２３４】  前記筐体８２は、ＹＺ断面Ｌ字状で内部に空間が形成された部材から成り、その最上部（＋Ｚ方向端部）には、筐体８２の上方からの光が筐体８２の内部空間に向けて入射するように、平面視円形の開口８２ａが形成されている。また、この開口８２ａを筐体８２の内部側から覆うようにカバーガラス８８が設けられている。カバーガラス８８の上面には、クロム等の金属の蒸着により中央部に円形の開口を有する遮光膜が形成され、該遮光膜によって投影光学系ＰＬの波面収差の計測の際に周囲からの不要な光が受光光学系８４に入射するのが遮られている。【０２３５】  前記受光光学系８４は、筐体８２の内部のカバーガラス８８の下方に、上から下に順次配置された、対物レンズ８４ａ，リレーレンズ８４ｂ，折り曲げミラー８４ｃと、該折り曲げミラー８４ｃの＋Ｙ側に順次配置されたコリメータレンズ８４ｄ、及びマイクロレンズアレイ８４ｅから構成されている。折り曲げミラー８４ｃは、４５°で斜設されており、該折り曲げミラー８４ｃによって、上方から鉛直下向きに対物レンズ８４ａに対して入射した光の光路がコリメータレンズ８４ｄに向けて折り曲げられるようになっている。なお、この受光光学系８４を構成する各光学部材は、筐体８２の壁の内側に不図示の保持部材を介してそれぞれ固定されている。前記マイクロレンズアレイ８４ｅは、複数の小さな凸レンズ（レンズエレメント）が光路に対して直交する面内にアレイ状に配置されて構成されている。【０２３６】  前記受光部８６は、２次元ＣＣＤ等から成る受光素子と、例えば電荷転送制御回路等の電気回路等から構成されている。受光素子は、対物レンズ８４ａに入射し、マイクロレンズアレイ８４ｅから出射される光束のすべてを受光するのに十分な面積を有している。なお、受光部８６による計測データは、不図示の信号線を介して主制御装置５０に出力される。【０２３７】  次に、この波面収差計測器８０を用いた波面収差の計測方法について説明する。なお、以下の説明においては、説明の簡略化のため、波面収差計測器８０内の受光光学系８４の収差は無視できる程小さいものとする。【０２３８】  まず、通常の露光時には、波面収差計測器８０は、Ｚチルトステージ５８から取り外されているため、波面計測に際しては、オペレータによりＺチルトステージ５８の側面に対して波面収差計測器８０を取り付ける作業が行われる。この取付けに際しては、波面計測時に波面収差計測器８０が、ウエハステージＷＳＴ（Ｚチルトステージ５８）の移動ストローク内に収まるように、所定の基準面（ここでは＋Ｙ側の面）にボルトあるいはマグネット等を介して固定される。【０２３９】  上記の取り付け終了後、オペレータによる計測開始のコマンドの入力に応じて、主制御装置５０では、前述のオフアクシス方式のアライメント系の下方に波面収差計測器８０が位置するように、ウエハステージ駆動部５６を介してウエハステージＷＳＴを移動させる。そして、主制御装置５０では、アライメント系により波面収差計測器８０に設けられた不図示の位置合わせマークを検出し、その検出結果とそのときのレーザ干渉計５４Ｗの計測値とに基づいて位置合わせマークの位置座標を算出し、波面収差計測器８０の正確な位置を求める。そして、波面収差計測器８０の位置計測後、主制御装置５０を中心として以下のようにして波面収差の計測が実行される。【０２４０】  まず、主制御装置５０は、不図示のレチクルローダによりピンホールパターンが形成された不図示の計測用レチクル（以下、前述した計測用レチクルＲTとの識別のため、「ピンホールレチクル」と呼ぶ）をレチクルステージＲＳＴ上にロードする。この計測用レチクルは、そのパターン面の照明領域ＩＡＲと同一の領域内の複数点にピンホール（ほぼ理想的な点光源となって球面波を発生するピンホール）が形成された専用のレチクルである。【０２４１】  なお、ここで用いられるピンホールレチクルには、上面に拡散面を設けるなどして、投影光学系ＰＬの全てのＮ．Ａ．を通過する光線の波面を求めることができるように、すなわち、投影光学系ＰＬの全Ｎ．Ａ．に亘る波面収差が計測されるようになっているものとする。【０２４２】  ピンホールレチクルのロード後、主制御装置５０では、前述のレチクルアライメント顕微鏡を用いて、ピンホールレチクルに形成されたレチクルアライメントマークを検出し、その検出結果に基づいて、ピンホールレチクルを所定の位置に位置合わせする。これにより、ピンホールレチクルの中心と投影光学系ＰＬの光軸とがほぼ一致する。【０２４３】  この後、主制御装置５０では、光源１６に制御情報ＴＳを与えてレーザ光を発光させる。これにより、照明光学系１２からの照明光ＥＬが、ピンホールレチクルに照射される。そして、ピンホールレチクルの複数のピンホールから射出された光が投影光学系ＰＬを介して像面上に集光され、ピンホールの像が像面に結像される。【０２４４】  次に、主制御装置５０は、ピンホールレチクル上のいずれかのピンホール（以下においては、着目するピンホールと呼ぶ）の像が結像する結像点に波面収差計測器８０の開口８２ａのほぼ中心が一致するように、ウエハレーザ干渉計５４Ｗの計測値をモニタしつつ、ウエハステージ駆動部５６を介してウエハステージＷＳＴを移動する。この際、主制御装置５０では、前述の焦点位置検出系の検出結果に基づいて、ピンホール像が結像される像面に波面収差計測器８０のカバーガラス８８の上面を一致させるべく、ウエハステージ駆動部５６を介してウエハステージＷＳＴをＺ軸方向に微少駆動する。このとき、必要に応じてウエハステージＷＳＴの傾斜角も調整する。これにより、着目するピンホールの像光束がカバーガラス８８の中央の開口を介して受光光学系８４に入射し、受光部８６を構成する受光素子によって受光される。【０２４５】  これを更に詳述すると、ピンホールレチクル上の着目するピンホールからは球面波が発生し、この球面波が、投影光学系ＰＬ、及び波面収差計測器８０の受光光学系８４を構成する対物レンズ８４ａ、リレーレンズ８４ｂ、ミラー８４ｃ、コリメータレンズ８４ｄを介して平行光束となって、マイクロレンズアレイ８４ｅを照射する。これにより、投影光学系ＰＬの瞳面がマイクロレンズアレイ８４ｅにリレーされ、分割される。そして、このマイクロレンズアレイ８４��の各レンズエレメントによってそれぞれの光が受光素子の受光面に集光され、該受光面にピンホールの像がそれぞれ結像される。【０２４６】  このとき、投影光学系ＰＬが、波面収差の無い理想的な光学系であるならば、投影光学系ＰＬの瞳面における波面は理想的な波面（ここでは平面）になり、その結果マイクロレンズアレイ８４ｅに入射する平行光束が平面波となり、その波面は理想的な波面となる筈である。この場合、図１１Ａに示されるように、マイクロレンズアレイ８４ｅを構成する各レンズエレメントの光軸上の位置にスポット像（以下、「スポット」とも呼ぶ）が結像する。【０２４７】  しかるに、投影光学系ＰＬには通常、波面収差が存在するため、マイクロレンズアレイ８４ｅに入射する平行光束の波面は理想的な波面からずれ、そのずれ、すなわち波面の理想波面に対する傾きに応じて、図１１Ｂに示されるように、各スポットの結像位置がマイクロレンズアレイ８４ｅの各レンズエレメントの光軸上の位置からずれることとなる。この場合、各スポットの基準点（各レンズエレメントの光軸上の位置）からの位置のずれは、波面の傾きに対応している。【０２４８】  そして、受光部８６を構成する受光素子上の各集光点に入射した光（スポット像の光束）が受光素子でそれぞれ光電変換され、該光電変換信号が電気回路を介して主制御装置５０に送られ、主制御装置５０では、その光電変換信号に基づいて各スポットの結像位置を算出し、更に、その算出結果と既知の基準点の位置データとを用いて、位置ずれ（Δξ，Δη）を算出してＲＡＭに格納する。このとき、主制御装置５０には、レーザ干渉計５４Ｗのそのときの計測値（Ｘi，Ｙi）が供給されている。【０２４９】  上述のようにして、１つの着目するピンホール像の結像点における波面収差計測器８０による、スポット像の位置ずれの計測が終了すると、主制御装置５０では、次のピンホール像の結像点に、波面収差計測器８０の開口８２ａのほぼ中心が一致するように、ウエハステージＷＳＴを移動する。この移動が終了すると、前述と同様にして、主制御装置５０により、光源１６からレーザ光の発光が行われ、同様にして主制御装置５０によって各スポットの結像位置が算出される。以後、他のピンホール像の結像点で同様の計測が順次行われる。【０２５０】  このようにして、必要な計測が終了した段階では、主制御装置５０のＲＡＭには、前述した各ピンホール像の結像点における位置ずれデータ（Δξ，Δη）と、各結像点の座標データ（各ピンホール像の結像点における計測を行った際のレーザ干渉計５４Ｗの計測値（Ｘi，Ｙi））とが格納されている。【０２５１】  そこで、主制御装置５０では、ＲＡＭ内に格納されたピンホール像の結像点に対応する投影光学系ＰＬの瞳面における波面の傾きに対応する位置ずれ（Δξ，Δη）に基づいて、前述した第１プログラムと同様の別の変換プログラムを用いて、波面のデータ（ツェルニケ多項式の各項の係数）を算出する。ここで、第１プログラムと同様の変換プログラムとしたのは、前述した波面収差計測器８０を用いる場合には、第１プログラムと異なる計測されたスポット像の結像点の位置ずれ量をツェルニケ多項式の各項の係数に変換する別のプログラムが用意されるのが���常だからである。【０２５２】  以上の説明からわかるように、波面収差計測器８０を用いて波面収差を計測する場合には、ウエハの現像等が不要になるので、計測時間の短縮が期待される。また、ウエハの現像等が不要になるので、波面収差計測器８０をウエハステージＷＳＴに装着した状態では、露光装置１０自身でいわゆる自己計測が可能となるというメリットもある。その後、主制御装置５０では、上記実施形態と同様の手順に従った処理を実行することにより、目的収差（結像特性）の算出、表示、更には投影光学系ＰＬの結像特性の調整を自動的に行うことも可能となる。【０２５３】  なお、上記実施形態では、計測レチクルＲTを用いて計測された位置ずれ量をツェルニケ多項式の各項の係数に変換する第１プログラム、該第１プログラムで変換されたツェルニケ多項式の各項の係数に基づいて結像特性の調整量を演算する第２プログラム、第１プログラムで変換されたツェルニケ多項式の各項の係数を諸収差（諸収差の指標を含む）に変換する第３プログラム、及び第２プログラムに付属するデータベースが、単一のＣＤ−ＲＯＭにパッケージングされている場合について説明したが、必ずしもこのようにする必要性は全くない。すなわち、第１プログラム、第２プログラム（及びデータベース）、第３プログラムは、それぞれ別々の目的のプログラムであり、いずれも単独で十分に使用価値がある。【０２５４】  特に、第３プログラムは、その一部のツェルニケ変化表を作成する部分（ステップ１０１〜１２２部分に相当）のみでも単一のプログラムとして使用することが可能である。かかるプログラムがインストールされたコンピュータに、対象とするパターンの情報、目的とする結像特性の情報、投影光学系に関する情報、及び与えたい収差の情報を含む各種情報をキーボード等の入力装置から入力することにより、目的とする結像特性のツェルニケ変化表が作成される。従って、このようにして作成されたツェルニケ変化表から成るデータベースを前述したように他の露光装置で好適に使用することができる。【０２５５】  例えば、前述した波面収差計測器を用いる場合には、第１プログラムと異なる計測されたスポット像の結像点の位置ずれ量をツェルニケ多項式の各項の係数に変換する別のプログラムが用意されるのが通常であり、このような変換プログラムと組み合わせても第２プログラム及びデータベース、第３プログラムは、十分にその威力を発揮することは明らかである。【０２５６】  また、特に第２プログラムと第３プログラムとは、その目的が大きく相違するため、必ずしも組み合わせる必要はない。前者は、露光装置の修理調整に当たるサービスエンジニア等が投影光学系の結像特性を調整する際の作業を効率化するためのものであり、後者は、半導体製造工場の露光装置のオペレータ等が露光対象のパターンを焼き付けたときに投影光学系の目的とする結像特性が十分に良好であるかどうかを確認するシミュレーションを目的とする。かかる目的の相違を考慮すれば、上記実施形態のように第２プログラム及びデータベースと、第３プログラムとを同一のソフトウェアプログラムとする場合には、例えば、パスワードを２種類設定可能としておいても良い。このような場合には、��２プログラム及び第３プログラムを別の情報記録媒体、例えばいわゆるファームウェアとして供給し、データベース部分のみをＣＤ−ＲＯＭ等の情報記憶媒体に記録するようにしても良い。【０２５７】  また、上記実施形態では、投影光学系ＰＬの結像特性の調整に際しては、ＣＤ−ＲＯＭから第１〜第３プログラムが記憶装置４２にインストールされ、また、データベースが記憶装置４２に複写されているものとしたが、これに限らず、ＣＤ−ＲＯＭから第１〜第３プログラムのみを記憶装置４２にインストールしておけば、データベースは記憶装置４２に複写しなくても良い。この場合には、ドライブ装置にセットされたＣＤ−ＲＯＭによって記憶装置が構成されることになる。【０２５８】  なお、上記実施形態でデータベースが、可動レンズ１３1〜１３4の各自由度方向の単位量の駆動に対応するパラメータ群により構成される場合について説明したが、これに限らず、投影光学系ＰＬを構成するレンズの一部が容易に交換できるようになっている場合等には、そのレンズの厚さの変化に対応する結像特性の変化を示すパラメータをデータベースに含めても良い。かかる場合には、目標調整量として最適なレンズの厚さが算出されることとなる。その外、レチクルのローテーション（回転）に対応する結像特性の変化を示すパラメータをデータベースに含めても良い。この場合、例えば、図２Ｆに示されるように、レチクルＲが回転する場合を、ローテーションの＋（正）方向とし、単位ローテーションを０．１度としても良い。この場合、算出されたレチクルローテーションに応じて、例えばレチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとの少なくとも一方を回転させれば良い。この他、その変動が投影光学系の結像特性に影響を与え、かつその調整が可能なもの、例えば照明光の中心波長、レチクル等の光軸方向位置などもデータベースに含めることは可能である。【０２５９】  また、上記実施形態では、主制御装置５０が第２プログラムに従って演算した特定の光学素子の目標調整量に基づいて、あるいは、第３プログラムに従って演算した目的収差に基づいて、結像特性補正コントローラ４８を介して投影光学系ＰＬの結像特性を自動的に調整するものとしたが、これに限らず、オペレータによるマニュアル操作、あるいは作業を介して投影光学系ＰＬの結像特性を調整するようにしても良い。かかる場合には、調整段階のみならず、製造段階においても第２プログラムあるいは第３プログラムを有効に用いることができ、これにより結像特性が調整された投影光学系そのものを製造することができる。【０２６０】  なお、上記実施形態では、計測用レチクルＲTに計測用パターンとともに、基準パターンが設けられる場合について説明したが、基準パターンは、光学特性計測用マスク（上記実施形態では計測用レチクルＲT）に設ける必要はない。すなわち、基準パターンを別のマスクに設けても良いし、基準パターンをマスク側に設けることなく、基板（ウエハ）側に設けても良い。すなわち、基準パターンが投影倍率に応じた大きさで予め形成された基準ウエハを用い、その基準ウエハ上にレジストを塗布し、そのレジスト層に計測用パターンを転写して、現像を行い、その現像後に得られる計測用パタ��ンのレジスト像と基準パターンとの位置ずれを計測するようにすることにより、実質的に上記実施形態と同様の計測が可能となる。【０２６１】  また、上記実施形態では、計測用パターン及び基準パターンをウエハＷ上に転写した後に、そのウエハを現像して得られるレジスト像の計測結果に基づいて、投影光学系ＰＬの波面収差を算出するものとしたが、これに限らず、計測用パターンの投影像（空間像）をウエハ上に投影し、その投影像（空間像）を空間像計測器などを用いて計測し、あるいはレジスト層に形成された計測用パターン及び基準パターンの潜像あるいはウエハをエッチングして得られる像を計測することとしても良い。かかる場合であっても、計測用パターンの基準位置（例えば設計上の計測用パターンの投影位置）からの位置ずれを計測すれば、その計測結果に基づいて上記実施形態と同様の手順で投影光学系の波面収差を求めることは可能である。また、計測用パターンをウエハ上に転写する代わりに、予め計測用パターンが形成された基準ウエハを準備しておき、この基準ウエハ上のレジスト層に基準パターンを転写してその位置ずれを計測しても良いし、あるいは計測用パターンに対応する複数の開口を有する空間像計測器を用いてその両者の位置ずれを計測するようにしても良い。更に、上記実施形態では前述した位置ずれを重ね合せ測定器を用いて計測するものとしたが、それ以外、例えば露光装置内に設けられるアライメントセンサなどを用いても良い。【０２６２】  また、上記実施形態ではツェルニケ多項式の第３７項までを用いるものとしたが、第３８項以上を用いても良く、例えば第８１項までを用いて、投影光学系ＰＬの各収差の高次成分も算出しても良い。すなわち、ツェルニケ多項式で使用する項の数や番号は任意で構わない。更に、照明条件などによっては、投影光学系ＰＬの収差を積極的に発生させることもあるので、上記実施形態では目的収差を常に零ないし最小とするだけでなく、目的収差を所定値となるように投影光学系ＰＬの光学素子を調整しても良い。【０２６３】  更に、上記実施形態ではサービスエンジニアが前述したプログラムのインストールなどを行うものとしたが、例えば露光装置などの製造装置や多数の製造装置などを含む製造ラインを統括管理するホストコンピュータなどとインターネットなどで接続されるサーバー、あるいは露光装置に前述のプログラムを格納しておいても良い。このとき、オペレータがパターン情報を入力する、あるいはウエハに転写すべきパターンが形成されたレチクルのバーコード又は２次元コードなどを露光装置が読み取ってパターン情報を得るようにし、露光装置又はサーバーなどにて前述したツェルニケ変化表の作成、最適露光条件（照明条件、投影光学系ＰＬの開口数など）の決定、及び投影光学系ＰＬの結像特性の調整などを、オペレータやサービスエンジニアを介在させることなく全て自動的に行うようにしても良い。かかる自動化にあたっては、波面収差の計測に例えば前述の計測用レチクルを用いる場合には、ウエハ上のレジスト層に転写され形成された計測用パターンの潜像の基準パターンの潜像に対する位置ずれを、例えば露光装置が備えるアライメント系によって検出することとしても良い。また、��記実施形態ではオペレータなどが波面収差計測器８０をウエハステージＷＳＴに固定するものとしたが、例えばウエハ又はウエハホルダの交換を行う搬送系（ウエハローダなど）を用いて波面収差計測器８０を自動搬送しても良い。【０２６４】  なお、上記実施形態では、本発明がステッパに適用された場合について説明したが、これに限らず、例えば米国特許第５，４７３，４１０号等に開示されるマスクと基板とを同期移動してマスクのパターンを基板上に転写する走査型の露光装置にも適用することができる。【０２６５】  露光装置の用途としては半導体製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置や、薄膜磁気へッド、マイクロマシーン及びＤＮＡチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、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などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに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。【０２６６】  また、上記実施形態の露光装置の光源は、Ｆ2レーザ、ＡｒＦエキシマレーザ、ＫｒＦエキシマレーザなどの紫外パルス光源に限らず、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）などの輝線を発する超高圧水銀ランプを用いることも可能である。【０２６７】  また、ＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイッテルビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。また、投影光学系の倍率は縮小系のみならず等倍及び拡大系のいずれでも良い。また、投影光学系としては、屈折系に限らず、反射光学素子と屈折光学素子とを有する反射屈折系（カタッディオプトリック系）あるいは反射光学素子のみを用いる反射系を用いても良い。なお、投影光学系ＰＬとして反射屈折系又は反射系を用いるときは、前述した特定の光学素子として反射光学素子（凹面鏡や反射鏡など）の位置などを変更して投影光学系の結像特性を調整する。また、照明光ＥＬとして、Ｆ2レーザ光、Ａｒ2レーザ光、又はＥＵＶ光などを用いる場合には、投影光学系ＰＬを反射光学素子のみから成るオール反射系とすることもできる。但し、Ａｒ2レーザ光やＥＵＶ光などを用いる場合にはレチクルＲも反射型とする。【０２６８】  なお、半導体デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、前述した実施形態の露光装置によりレチクルのパターンをウエハに転写するステップ、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）、検査ステップ等を経て製造される。このデバイス製造方法によると、リソグラフィ工程で、前述した実施形態の露光装置を用いて露光が行われるので、対象パターンに応じて結像特性が調整された、あるいは波面収差の計測結果に基づいて結像特性が高精度に調整された投影光学系ＰＬを介してレチクルＲのパターンがウエハＷ上に転写されるので、微細パターンを重ね合せ精度良くウエハＷ上に転写することが可能となる。従って、最終製品であるデバイスの歩留まりが向上し、その生産性の向上が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０２６９】  以上説明したように、本発明の結像特性計測方法は、投影光学系の目的とする結像特性を計測するのに適している。また、本発明の結像特性調整方法は、投影光学系の結像特性を調整するのに適している。また、本発明の露光方法は、微細パターンを基板上に形成するのに適している。また、本発明の露光装置は、投影光学系の結像特性を高精度に調整して露光を行うのに適している。また、本発明のプログラム及び情報記録媒体は、上記の露光装置での使用に適している。さらに、本発明のデバイス製造方法は、マイクロデバイスの製造に適している。
【図面の簡単な説明】
【０２７０】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】図２Ａ〜図２Ｆは、データベースの作成に際して行われる可動レンズ等の駆動方向の定義を説明するための図である。
【図３】図３は、計測用レチクルを示す概略斜視図である。
【図４】図４は、レチクルステージ上に装填した状態における計測用レチクルの光軸近傍のＸＺ断面の概略図を投影光学系の模式図とともに示す図である。
【図５】図５は、レチクルステージ上に装填した状態における計測用レチクルの−Ｙ側端部近傍のＸＺ断面の概略図を投影光学系の模式図とともに示す図である。
【図６】図６Ａは、本実施形態の計測用レチクルに形成された計測用パターンを示す図であり、図６Ｂは、本実施形態の計測用レチクルに形成された基準パターンを示す図である。
【図７】図７は、結像特性の計測及び表示（シミュレーション）時における主制御装置内のＣＰＵの制御アルゴリズムを概略的に示すフローチャートである。
【図８】図８は、図７のサブルーチン１２６の処理を示すフローチャートである。
【図９】図９Ａは、ウエハ上のレジスト層に所定間隔で形成される計測用パターンの縮小像（潜像）を示す図であり、図９Ｂは、図９Ａの計測用パターンの潜像と基準パターンの潜像の位置関係を示す図である。
【図１０】図１０は、ポータブルな波面収差計測器の一例を示す断面図である。
【図１１】図１１Ａは、光学系に収差が存在しない場合においてマイクロレンズアレイから射出される光束を示す図であり、図１１Ｂは、光学系に収差が存在する場合においてマイクロレンズアレイから射出される光束を示す図である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図２Ｆ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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