(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明系からの露光用照明光によりパターンが形成されたマスクを照明し、前記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、
前記マスクを保持して移動するマスクステージと；
前記マスクステージ上に固定され、少なくとも１つのピンホール状の開口パターンが形成されたパターン板と；
前記基板を保持して移動する基板ステージと；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、
前記基板ステージに固定された波面計測器と；
前記投影光学系による前記開口パターンの投影位置に前記波面計測器が位置するように前記マスクステージ及び前記基板ステージの少なくとも一方の位置を調整し、前記照明系からの露光用照明光を前記パターン板の前記開口パターンに照射し、前記波面計測器を用いて前記投影光学系の波面収差の計測を実行する第１の制御装置と；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２に記載の露光装置において、
前記投影光学系の波面収差を補正するための補正機構と；
前記波面収差の計測結果に基づいて、前記投影光学系の波面収差の状態が理想状態に近づくように、前記補正機構を制御する第２の制御装置と；を更に備えることを特徴とする露光装置。
【請求項４】
請求項３に記載の露光装置において、
前記パターンを前記投影光学系を介して複数枚の基板上に順次転写するに際し、
前記第１の制御装置は、前記波面収差の計測を所定枚数の基板に対する露光開始直前毎に行い、
前記第２の制御装置は、前記波面収差の計測が行われる度に前記補正機構を制御することを特徴とする露光装置。
【請求項５】
請求項３に記載の露光装置において、
前記パターンを前記投影光学系を介して複数枚の基板上に順次転写するに際し、
前記第１の制御装置は、前記波面収差の計測を所定枚数の基板に対する露光開始直前毎に行い、
前記波面収差の計測が行われた際に前回からの波面収差の変動量が所定の値を超えているか否かを判断する判断装置を更に備え、
前記第２の制御装置は、前記変動量が所定の値を超えていると前記判断装置が判断したときに、前記補正機構を制御することを特徴とする露光装置。
【請求項６】
請求項３に記載の露光装置において、
前記パターンを前記投影光学系を介して複数枚の基板上の複数の区画領域に順次転写するに際し、
前記第１の制御装置は、前記波面収差の計測を所定枚数の基板に対する露光開始直前毎に行い、
前記第２の制御装置は、前記波面収差の計測が行われる度に前記波面収差の計測の結果に基づいて、次に露光が行われる前記所定枚数の基板上の前記複数の区画領域に対する露光に伴う波面収差の変動量を予測し、前記複数の区画領域のうちの所定数の区画領域に対する露光開始直前毎に前記予測結果に基づいて前記補正機構を制御することを特徴とする露光装置。
【請求項７】
請求項３に記載の露光装置において、
前記パターンを前記投影光学系を介して複数枚の基板上の複数の区画領域に順次転写するに際し、
前記第１の制御装置は、前記波面収差の計測を所定枚数の基板に対する露光開始直前毎に行い、
前記波面収差の計測が行われる度に前記波面収差の計測の結果に基づいて、次に露光が行われる所定枚数の基板上の前記複数の区画領域に対する露光に伴う波面収差の変動量を予測し、前記複数の区画領域のうちの所定数の区画領域に対する露光開始直前毎に、直前の前記所定数の区画領域に対する露光開始前からの波面収差の変動量が所定の値を超えているか否かを判断する判断装置を更に備え、
前記第２の制御装置は、前記変動量が所定の値を超えていると前記判断装置が判断したときに、次の所定数の区画領域に対する露光開始直前に前記予測結果に基づいて前記補正機構を制御することを特徴とする露光装置。
【請求項８】
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１〜７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９】
露光用照明光によりパターンが形成されたマスクを照明し、前記パターンを投影光学系を介して複数枚の基板上に順次転写する露光方法であって、
前記投影光学系の波面収差の計測を所定枚数の基板に対する露光開始前に行う波面収差計測工程と；
前記波面収差の計測の結果に基づいて、次に露光が行われる前記所定枚数の基板上の複数の区画領域に対する露光に伴う前記波面収差の変動量を予測する予測工程と；
前記予測結果に基づいて、前記波面収差を補正する波面収差補正工程と；を含む露光方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の露光方法において、
前記波面収差補正工程では、前記複数の区画領域のうちの所定数の区画領域に対する露光開始直前毎に前記予測結果に基づいて前記波面補正を実行することを特徴とする露光方法。
【請求項１１】
露光用照明光によりパターンが形成されたマスクを照明し、前記パターンを投影光学系を介して複数枚の基板上に順次転写する露光方法であって、
前記投影光学系の波面収差の計測を所定枚数の基板に対する露光開始前に行う波面収差計測工程と；
前記波面収差の計測の結果に基づいて、次に露光が行われる前記所定枚数の基板上の複数の区画領域に対する露光に伴う前記投影光学系の波面収差の変動量を予測する予測工程と；
予測した前記波面収差の変動量が所定の値を超えているか否かを判断する判断工程と；
前記変動量が所定の値を超えていると判断されたときに、前記投影光学系の波面収差を補正する波面収差補正工程と；を含む露光方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の露光方法において、
前記予測工程では、前記波面収差の計測が行われる度に前記波面収差の計測結果に基づいて、次に露光が行われる所定枚数の基板上の複数の区画領域に対する露光に伴う波面収差の変動量を予測し、
前記判断工程では、前記複数の区画領域のうちの所定数の区画領域に対する露光開始直前毎に、直前の所定数の区画領域の露光開始前からの波面収差の変動量が所定の値を超えているか否かを判断し、
前記波面収差補正工程では、前記変動量が所定の値を超えていると判断されたときに、次の所定数の区画領域に対する露光開始直前に前記予測結果に基づいて前記波面補正を実行することを特徴とする露光方法。
【請求項１３】
請求項９〜１２のいずれか一項に記載の露光方法において、
前記所定枚数は、複数枚であり、
前記予測工程では、前記複数枚の基板上の複数の区画領域に対する露光に伴なう波面収差の変動量を予測することを特徴とする露光方法。
【請求項１４】
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９〜１３のいずれか一項に記載の露光方法を用いることを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項１５】
照明系からの露光用照明光によりパターンが形成されたマスクを照明し、前記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、
前記投影光学系の波面収差を計測するのに用いられる波面収差計測器と；
前記パターンを所定枚数の基板上の所定数の区画領域に順次転写する前に、前記波面収差計測器を用いて前記投影光学系の波面収差の計測を実行する第１の制御装置と；
前記投影光学系の波面収差を補正する補正機構と；
前記波面収差の計測結果に基づいて、次に露光が行われる前記所定数の区画領域に対する露光に伴う波面収差の変動量を予測し、該予測した変動量に基づいて、前記補正機構を制御する第２の制御装置と；を備える露光装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の露光装置において、
前記波面収差の計測が行われた際に、前回からの波面収差の変動量が所定の値を超えているか否かを判断する判断装置を更に備え、
前記第２の制御装置は、前記変動量が所定の値を超えていると前記判断装置が判断したときに、前記補正機構を制御することを特徴とする露光装置。
【請求項１７】
請求項１５に記載の露光装置において、
前記マスクを保持して移動するマスクステージと；
前記基板を保持して移動する基板ステージと；を更に備え、
前記波面計測器は、前記基板ステージに固定され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、露光装置及び露光方法、並びにデバイス製造方法に係り、更に詳しくは、ＬＳＩ等の半導体素子、液晶表示素子、ＣＣＤ等の撮像素子、あるいは薄膜磁気ヘッド等の電子デバイスを製造するためのフォトリソグラフィ工程で、マスクあるいはレチクル（以下、「レチクル」と総称する）のパターンをウエハ等の基板上に転写するための露光装置及び露光方法、並びに前記露光装置及び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】
半導体素子等の高集積化に応じて回路パターンが微細化し、これに伴って露光装置にも必然的に解像力の向上が要請され、露光波長が短波長化してきている。最近では、ＫｒＦエキシマレーザ（出力波長２４８ｎｍ）に続く露光光源として、１９３ｎｍの出力波長を持つフッ化アルゴンエキシマレーザ（ＡｒＦエキシマレーザ）を露光光源とする露光装置が実用化されている。このＡｒＦエキシマレーザを露光光源とする露光装置では、実用最小線幅（デバイスルール）が０．１８μｍ〜０．１０μｍにまで及ぶ微細パターンを有する電子デバイス（マイクロデバイス）の量産が可能となる。
【０００３】
露光装置では、解像力の他、レチクルパターンと基板上に既に形成されたショット領域のパターンとの重ね合わせ精度も重要である。この重ね合わせ精度を良好に維持するためには、使用する投影光学系の収差を極力抑制することが必要である。この収差の管理のために、従来は、所定のレチクル上の計測用パターンを投影光学系を介して基板上に焼付け、その基板を現像後に基板上に形成されるレジスト像の線幅あるいは位置ずれ等を、例えば走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）等を用いて計測し、その計測結果に基づいて投影光学系の収差を求めるという計測技術が採用されていた。
【０００４】
しかし、０．１３μｍ以下の微細なパターンになると、上述したＳＥＭ等を用いたプロセスが介在する計測技術には限界が見えてくる。その理由は、計測用パターンの描画誤差等のレチクル製造誤差、基板に対するレジスト塗布，現像等のプロセスに起因する誤差、及びＳＥＭ等による計測誤差や計測再現性の悪化等が存在するためである。そこで、近年、波面収差によって投影光学系の性能を保証しようという動きが高まってきている。波面収差の測定は、プロセスを介することを必要としないため、より高精度に投影光学系の性能を保証することができる。
【０００５】
上記の波面収差によって投影光学系の性能を保証する方法として、投影光学系単体での調整工程において、干渉計などを利用した専用の波面計測装置を用いて、投影光学系の波面収差を計測し、その計測結果に基づいて厳密に収差を調整する方法もある。しかし、この方法では、投影光学系単体での状態と投影光学系を露光装置本体に組み込んだ後の状態とで環境が変化した場合や、露光装置本体に組み込む際に不慮の事故が起こった場合などに、出荷時における品質保証が不十分あるいは不可能となる。このような理由により、主として、出荷直前に波面収差を計測しその計測結果に基づいて投影光学系の収差を調整することにより、品質保証を行おうとの観点から、投影光学系を露光装置に搭載した後にも、波面収差を測定可能な波面計測装置、例えば、基板ステージに取り付けたり、基板ステージと交換したりして、露光装置内に設けることが可能な小型の波面計測装置（波面計測器）が、最近になって提案されている。
【０００６】
しかしながら、上記従来の波面計測器は、上述の如く、出荷時における品質保証の観点から投影光学系の波面収差を計測することを主たる目的とするため、出荷後に、投影光学系の波面収差を計測することを殆ど意図していない。このため、この波面計測器は、露光装置の出荷後には、その露光装置には取り付けられていないとともに、露光装置の構成自体も波面計測を頻繁に行うのに適した構成にはなっていなかった。このため、露光装置の通常の使用時において、投影光学系の品質管理を十分に行うことが困難であった。
【０００７】
本発明は、かかる事情の下になされたものであり、その第１の目的は、投影光学系の品質管理を十分に行うことができる露光装置を提供することにある。
【０００８】
また、本発明の第２の目的は、結像特性が良好に維持された投影光学系を用いて、マスクのパターンを各基板上に精度良く転写することが可能な露光方法を提供することにある。
【０００９】
また、本発明の第３の目的は、マイクロデバイスの生産性を向上させることができるデバイス製造方法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】
【００１０】
本発明は、第１の観点からすると、照明系からの露光用照明光によりパターンが形成されたマスクを照明し、前記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、前記マスクを保持して移動するマスクステージと；前記マスクステージ上に固定され、少なくとも１つのピンホール状の開口パターンが形成されたパターン板と；前記基板を保持して移動する基板ステージと；を備える第１の露光装置である。
【００１１】
これによれば、少なくとも１つのピンホール状の開口パターンが形成されたパターン板がマスクを保持して移動するマスクステージ上に固定されている。このため、例えば、前述した基板ステージに取り付けるタイプの波面計測器を基板ステージに取り付け、照明系からの露光用照明光によりパターン板を照明することにより、その開口パターンで発生した球面波を投影光学系を介して波面計測器で受光することにより、投影光学系の波面収差を計測することが可能となる。この場合、マスクステージ上に計測用の特別なマスク（レチクル）を載置する必要はない。従って、投影光学系の波面収差計測を所望のタイミングでかつ簡易に行うことができ、これにより投影光学系の品質管理を十分に行うことが可能となり、ひいてはこの品質管理が十分に行われた投影光学系を用いてマスクのパターンを基板上に精度良く転写することが可能となる。
【００１２】
この場合において、前記基板ステージに固定された波面計測器と；前記投影光学系による前記開口パターンの投影位置に前記波面計測器が位置するように前記マスクステージ及び前記基板ステージの少なくとも一方の位置を調整し、前記照明系からの露光用照明光を前記パターン板の前記開口パターンに照射し、前記波面計測器を用いて前記投影光学系の波面収差の計測を実行する第１の制御装置と；を更に備えることとすることができる。かかる場合には、第１の制御装置が、開口パターンの投影光学系による投影位置に基板ステージに固定された波面計測器が位置するようにマスクステージ及び基板ステージの少なくとも一方の位置を調整し、照明系からの露光用照明光をパターン板の開口パターンに照射し、投影光学系の波面収差を波面計測器を用いて計測する波面計測を実行する。このため、投影光学系の波面収差計測を全自動方式で所望のタイミングで行うことが可能となる。この場合、基板ステージに波面計測器を取り付けるという作業も不要となる。
【００１３】
この場合において、前記投影光学系の波面収差を補正するための補正機構と；前記波面収差の計測結果に基づいて、前記投影光学系の波面収差の状態が理想状態に近づくように、前記補正機構を制御する第２の制御装置と；を更に備えることとすることができる。
【００１４】
この場合において、前記パターンを前記投影光学系を介して複数枚の基板上に順次転写するに際し、前記第１の制御装置は、前記波面収差の計測を所定枚数の基板に対する露光開始直前毎に行い、前記第２の制御装置は、前記波面収差の計測が行われる度に前記補正機構を制御することとすることができる。
【００１５】
ここで、所定枚数は１枚を含む。従って、「所定枚数の基板に対する露光開始直前毎」は、各基板に対する露光開始直前毎の意味を含む。本明細書では、かかる意味で、所定枚数なる用語を用いる。
【００１６】
本発明の第１の露光装置では、前記パターンを前記投影光学系を介して複数枚の基板上に順次転写するに際し、前記第１の制御装置は、前記波面収差の計測を所定枚数の基板に対する露光開始直前毎に行い、前記波面収差の計測が行われた際に前回からの波面収差の変動量が所定の値を超えているか否かを判断する判断装置を更に備えるとともに、前記第２の制御装置は、前記変動量が所定の値を超えていると前記判断装置が判断したときに、前記補正機構を制御することとすることができる。
【００１７】
本発明の第１の露光装置では、前記パターンを前記投影光学系を介して複数枚の基板上の複数の区画領域に順次転写するに際し、前記第１の制御装置は、前記波面収差の計測を所定枚数の基板に対する露光開始直前毎に行い、前記第２の制御装置は、前記波面収差の計測が行われる度に前記波面収差の計測の結果に基づいて、次に露光が行われる前記所定枚数の基板上の複数の区画領域に対する露光に伴う波面収差の変動量を予測し、前記複数の区画領域のうちの所定数の区画領域に対する露光開始直前毎に前記予測結果に基づいて前記補正機構を制御することとすることができる。
【００１８】
ここで、「所定数」は１つを含む。従って、「所定数の区画領域に対する露光開始直前毎」は、各区画領域に対する露光開始直前毎の意味を含む。本明細書では、かかる意味で所定数なる用語を用いる。
【００１９】
本発明の第１の露光装置では、前記パターンを前記投影光学系を介して複数枚の基板上の複数の区画領域に順次転写するに際し、前記第１の制御装置は、前記波面収差の計測を所定枚数の基板に対する露光開始直前毎に行い、前記波面収差の計測が行われる度に前記波面収差の計測の結果に基づいて、次に露光が行われる所定枚数の基板上の前記複数の区画領域に対する露光に伴う波面収差の変動量を予測し、前記複数の区画領域のうちの所定数の区画領域に対する露光開始直前毎に、直前の所定数の区画領域に対する露光開始前からの波面収差の変動量が所定の値を超えているか否かを判断する判断装置を更に備えるとともに、前記第２の制御装置は、前記変動量が所定の値を超えていると前記判断装置が判断したときに、次の所定数の区画領域に対する露光開始直前に前記予測結果に基づいて前記補正機構を制御することとすることができる。
【００２０】
本発明は、第２の観点からすると、露光用照明光によりパターンが形成されたマスクを照明し、前記パターンを投影光学系を介して複数枚の基板上に順次転写する露光方法であって、前記投影光学系の波面収差の計測を所定枚数の基板に対する露光開始前に行う波面収差計測工程と；前記波面収差の計測の結果に基づいて、次に露光が行われる前記所定枚数の基板上の複数の区画領域に対する露光に伴う前記波面収差の変動量を予測する予測工程と；前記予測結果に基づいて、前記波面収差を補正する波面収差補正工程と；を含む第１の露光方法である。
【００２１】
これによれば、露光用照明光によりパターンが形成されたマスクを照明し、前記パターンを投影光学系を介して複数枚の基板上に順次転写するに際して、前記投影光学系の波面収差を計測する波面計測が所定枚数の基板に対する露光開始前に行われ、その波面計測の結果に基づいて、投影光学系の波面収差の変動量が予測され、その予測結果に基づいて、投影光学系の波面収差を補正する波面補正が実行される。すなわち、所定枚数の基板に対する露光開始前に投影光学系の波面収差が計測され、その波面収差の計測結果に基づいて、投影光学系の波面収差の変動量が予測され、その予測結果に基づいて、投影光学系の波面収差の状態が理想状態に近づくように補正されるので、投影光学系の結像特性を良好に維持することができる。そして、この結像特性が良好に維持された投影光学系を用いて露光が行われるので、マスクのパターンを各基板上に精度良く転写することが可能となる。
【００２２】
ここで、波面計測を行う間隔は、上記の所定枚数の設定に応じて定まる。すなわち、所定枚数が少ないほど、投影光学系の結像特性をより良好な状態に維持して露光が行われるので、より高精度な露光が実現され、所定枚数が多いほど、スループットが向上する。従って、要求される精度に応じて所定枚数を設定すれば良い。
【００２４】
前記波面収差補正工程では、前記複数の区画領域のうちの所定数の区画領域に対する露光開始直前毎に前記予測結果に基づいて前記波面補正を実行することとすることができる。
【００２５】
本発明は、第３の観点からすると露光用照明光によりパターンが形成されたマスクを照明し、前記パターンを投影光学系を介して複数枚の基板上に順次転写する露光方法であって、前記投影光学系の波面収差の計測を所定枚数の基板に対する露光開始前に行う波面収差計測工程と；前記波面収差の計測の結果に基づいて、次に露光が行われる前記所定枚数の基板上の複数の区画領域に対する露光に伴う前記投影光学系の波面収差の変動量を予測する予測工程と；予測した波面収差の変動量が所定の値を超えているか否かを判断する判断工程と；前記変動量が所定の値を超えていると判断されたときに、前記投影光学系の波面収差を補正する波面収差補正工程と；を含む第２の露光方法である。
【００２６】
この他、本発明の第２の露光方法では、前記予測工程では、前記波面収差の計測が行われる度に前記波面収差の計測結果に基づいて、次に露光が行われる所定枚数の基板上の複数の区画領域に対する露光に伴う波面収差の変動量を予測し、前記判断工程では、前記複数の区画領域のうちの前記各基板上の所定数の区画領域に対する露光開始直前毎に、直前の所定数前の区画領域の露光開始前からの波面収差の変動量が所定の値を超えているか否かを判断し、前記波面収差補正工程では、前記変動量が所定の値を超えていると判断されたときに、次の所定数の区画領域に対する露光開始直前に前記予測結果に基づいて前記波面補正を実行することとすることができる。
【００２７】
本発明の第１、第２の露光方法のそれぞれでは、前記所定枚数は、複数枚であり、前記予測工程では、前記複数枚の基板上の複数の区画領域に対する露光に伴う波面収差の変動量を予測することとすることができる。
本発明は、第４の観点からすると、照明系からの露光用照明光によりパターンが形成されたマスクを照明し、前記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、前記投影光学系の波面収差を計測するのに用いられる波面収差計測器と；前記パターンを所定枚数の基板上の所定数の区画領域に順次転写する前に、前記波面収差計測器を用いて前記投影光学系の波面収差の計測を実行する第１の制御装置と；前記投影光学系の波面収差を補正する補正機構と；前記波面収差の計測結果に基づいて、次に露光が行われる前記所定数の区画領域に対する露光に伴う波面収差の変動量を予測し、該予測した変動量に基づいて、前記補正機構を制御する第２の制御装置と；を備える第２の露光装置である。
【００２８】
また、リソグラフィ工程において、本発明の第１又は第２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。同様に、リソグラフィ工程において、本発明の第１又は第２の露光方法のいずれかを用いることにより、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又は第２の露光装置のいずれか又は本発明の第１又は第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】
【００２９】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。
【００３０】
図１には、一実施形態の露光装置１０の概略構成が示されている。この露光装置１０は、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置である。
【００３１】
この露光装置１０は、不図示の光源及び照明光学系から成る照明系ＩＯＰ、この照明系ＩＯＰからの露光用照明光（以下、単に「照明光」と呼ぶ）ＩＬにより照明されるマスクとしてのレチクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴ、レチクルＲから射出された照明光ＩＬを基板としてのウエハＷ上に投射する投影光学系ＰＬ、ウエハＷを保持する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。
【００３２】
前記照明系ＩＯＰは、例えば特開平１０−１１２４３３号公報、特開平６−３４９７０１号公報及びこれに対応する米国特許第５，５３４，９７０号公報などに開示されるように、光源、オプティカル・インテグレータを含む照度均一化光学系、リレーレンズ、可変ＮＤフィルタ、レチクルブラインド、及びダイクロイックミラー等（いずれも不図示）を含んで構成されている。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等を用いることができる。なお、本国際出願で指定した指定国又は選択した選択国の国内法令が許す限りにおいて、上記米国特許における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。
【００３３】
この照明系ＩＯＰでは、回路パターン等が描かれたレチクルＲ上のＸ軸方向に細長く伸びる長方形スリット状の照明領域部分（照明系ＩＯＰ内のレチクルブラインドで規定される）を照明光ＩＬによりほぼ均一な照度で照明する。ここで、照明光ＩＬとしては、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）等の近紫外光（遠紫外光）、あるいはＦ2レーザ光（波長１５７ｎｍ）などの真空紫外光などが用いられる。照明光ＩＬとして、超高圧水銀ランプからの紫外域の輝線（ｇ線、ｉ線等）を用いることも可能である。
【００３４】
前記レチクルステージＲＳＴ上にレチクルＲが載置され、不図示の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、レチクルステージ駆動部４９によって、水平面（ＸＹ平面）内で微小駆動されるとともに、走査方向（ここでは図１の紙面左右方向であるＹ軸方向とする）に所定ストローク範囲で走査されるようになっている。レチクルステージＲＳＴの位置は、レチクルステージＲＳＴ上に固定された移動鏡５２Ｒを介して外部のレーザ干渉計５４Ｒによって例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。ここで、実際には、レチクルステージＲＳＴ上にはＹ軸方向に直交する反射面を有する移動鏡とＸ軸方向に直交する反射面を有する移動鏡とが設けられ、これらの移動鏡に対応してレチクルＹ干渉計とレチクルＸ干渉計とが設けられているが、図１ではこれらが代表的に移動鏡５２Ｒ、レチクル干渉計５４Ｒとして示されている。なお、例えば、レチクルステージＲＳＴの端面を鏡面加工して反射面（移動鏡５２Ｒの反射面に相当）を形成しても良い。また、レチクルステージＲＳＴの走査方向（本実施形態ではＹ軸方向）の位置検出に用いられるＸ軸方向に伸びた反射面の代わりに、少なくとも１つのコーナーキューブ型ミラーを用いても良い。ここで、レチクルＹ干渉計とレチクルＸ干渉計の一方、例えばレチクルＹ干渉計は、測長軸を２軸有する２軸干渉計であり、このレチクルＹ干渉計の計測値に基づきレチクルステージＲＳＴのＹ位置に加え、θｚ方向の回転も計測できるようになっている。レーザ干渉計５４Ｒ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。
【００３５】
また、レチクルステージＲＳＴ上には、その中央部にピンホール状のパターンとしてのピンホール開口（開口パターン）が形成されたパターン板としてのレチクルフィデューシャルマーク板（以下、「レチクル基準板」と呼ぶ）ＲＦＭがレチクルＲの近傍に設けられている。このレチクル基準板ＲＦＭは、ガラス板と、そのガラス板の図１における下面にクロム等の金属の蒸着により形成された遮光膜とを有し、その遮光膜にはＸ軸方向に一列に並んだ複数のピンホール状の開口パターンが形成されている。
【００３６】
なお、レチクルＲ及びレチクル基準板ＲＦＭ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、Ｆ2レーザを用いる場合は、ホタル石、フッ素がドープされた合成石英、あるいはその他のフッ化物結晶で形成する必要があるが、ＫｒＦエキシマレーザやＡｒＦエキシマレーザを光源とする場合は、上記各物質の他、合成石英を用いることができる。
【００３７】
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であり、共通のＺ軸方向の光軸を有する複数枚のレンズエレメント７０ａ，７０ｂ，…から構成されている。また、この投影光学系ＰＬとしては、投影倍率βが例えば１／４、１／５、あるいは１／６などのものが使用されている。このため、前述の如くして、照明光ＩＬによりレチクルＲ上の照明領域ＩＡＲが照明されると、その照明領域部分のレチクルＲのパターンが投影光学系ＰＬによって投影倍率βで縮小された像（部分倒立像）が表面にレジスト（感光剤）が塗布されたウエハＷ上の上記照明領域に共役なスリット状の露光領域ＩＡに形成される。
【００３８】
本実施形態では、上記複数のレンズエレメントのうち、レチクルＲに最も近いレンズエレメント７０ａを含む複数のレンズエレメントが独立に駆動可能となっている。例えば、レンズエレメント７０ａは、リング状の支持部材７６ａにより支持され、この支持部材７６ａは、伸縮可能な駆動素子、例えばピエゾ素子７４ａ，７４ｂ，７４ｃ（紙面奥側の駆動素子７４ｃについては不図示）によって、３点支持されるとともに鏡筒部７６ｂと連通されている。上記の駆動素子７４ａ，７４ｂ，７４ｃによって、レンズエレメント７０ａの周辺３点を独立に、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ方向に移動させることができるようになっている。すなわち、レンズエレメント７０ａを３つの駆動素子７４ａ，７４ｂ，７４ｃの変位量に応じて光軸ＡＸに沿って平行移動させることができるとともに、光軸ＡＸと垂直な平面に対して任意に傾斜させることもできる。その他の駆動可能なレンズエレメントもレンズエレメント７０ａと同様の駆動機構を介して、光軸ＡＸ方向及び傾斜方向に微小駆動可能な構成となっている。この場合、上記のレンズエレメント７０ａ等を駆動する駆動素子に与えられる電圧が、主制御装置５０からの指令に基づいて結像特性補正コントローラ７８によって制御され、これによって駆動素子の変位量が制御される。レンズエレメント７０ａ等の駆動により、例えばザイデルの５収差（ディストーション、非点収差、コマ収差、球面収差、像面湾曲（フォーカス））などを調整できるようになっている。すなわち、本実施形態では、駆動可能なレンズエレメント７０ａを駆動する駆動素子７４ａ，７４ｂ，７４ｃ等及びこれらを制御する結像特性補正コントローラ７８によって、補正機構が構成されている。
【００３９】
なお、照明光ＩＬとしてＫｒＦエキシマレーザ光やＡｒＦ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やホタル石等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等の材質は、全てホタル石等のフッ化物結晶が用いられる。
【００４０】
前記ウエハステージＷＳＴは、不図示のリニアモータ等によってＸＹ面内で自在に駆動されるＸＹステージ１４、該ＸＹステージ１４上に搭載されたＺチルトステージ５８等を備えている。Ｚチルトステージ５８上には、ほぼ円形のウエハホルダ２５が載置されており、このウエハホルダ２５によってウエハＷが真空吸着によって保持されている。
【００４１】
また、Ｚチルトステージ５８は、ＸＹステージ１４上にＸＹ方向に位置決めされ、かつ不図示の駆動系によりＺ軸方向の移動及びＸＹ平面に対する傾斜駆動が可能な構成となっている。これによってＺチルトステージ５８上に保持されたウエハＷの面位置（Ｚ軸方向位置及びＸＹ平面に対する傾斜）が所望の状態に設定されるようになっている。
【００４２】
さらに、Ｚチルトステージ５８上には移動鏡５２Ｗが固定され、外部に配置されたレーザ干渉計５４Ｗにより、Ｚチルトステージ５８のＸＹ面内の位置が計測され、レーザ干渉計５４Ｗによって計測された位置情報が主制御装置５０に供給されている。なお、実際には、移動鏡はＸ軸に直交する反射面を有するＸ移動鏡と、Ｙ軸に直交する反射面を有するＹ移動鏡とが設けられ、これに対応してレーザ干渉計もＸ方向位置計測用のＸレーザ干渉計とＹ方向位置計測用のＹレーザ干渉計とが設けられているが、図１ではこれらが代表して移動鏡５２Ｗ、レーザ干渉計５４Ｗとして図示されている。なお、例えば、Ｚチルトステージ５８の端面を鏡面加工して反射面（移動鏡５２Ｗの反射面に相当）を形成しても良い。また、Ｘレーザ干渉計及びＹレーザ干渉計は測長軸を複数有する多軸干渉計であり、Ｚチルトステージ５８のＸ、Ｙ位置の他、回転（ヨーイング（Ｚ軸回りの回転であるθｚ回転）、ピッチング（Ｘ軸回りの回転であるθｘ回転）、ローリング（Ｙ軸回りの回転であるθｙ回転））も計測可能となっている。従って、以下の説明ではレーザ干渉計２６によって、Ｚチルトステージ５８のＸ、Ｙ、θｚ、θｙ、θｘの５自由度方向の位置が計測されるものとする。また、多軸干渉計は４５°傾いてＺチルトステージ５８に設置される反射面を介して、投影光学系ＰＬが載置される架台（不図示）に設置される反射面にレーザビームを照射し、投影光学系ＰＬの光軸方向（Ｚ軸方向）に関する相対位置情報を検出するようにしても良い。
【００４３】
主制御装置５０は、レーザ干渉計５４Ｗの計測値に基づいてウエハステージ駆動部５６（これは、ＸＹステージ１４の駆動系及びＺチルトステージ５８の駆動系の全てを含む）を介してＸＹステージ１４及びＺチルトステージ５８の位置決め動作を制御する。
【００４４】
また、Ｚチルトステージ５８の＋Ｙ側端部には、投影光学系ＰＬの波面収差を計測するための波面計測器８０が固定されている。この波面計測器８０は、図２に示されるように、ＸＺ断面がＬ字状の内部空間を有する筐体６２と、該筐体６２の内部に所定の位置関係で配置された複数の光学素子から成る受光光学系４４と、筐体６２の内部の−Ｘ側端部に配置された受光部４２とを備えている。この波面計測器８０としては、ここでは、シャック−ハルトマン（Shack-Hartmann）方式の波面計測器が用いられている。
【００４５】
これを更に詳述すると、前記筐体６２は、ＸＺ断面Ｌ字状の中空部材から成り、その最上部（＋Ｚ方向端部）には、筐体６２の内部に上方から光が入射するように開口６２ａが形成されている。また、この開口６２ａを下側（筐体６２の内部側）から覆うようにカバーガラス８２が設けられている。カバーガラス８２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４４に入射するのが遮られている。
【００４６】
前記受光光学系４４は、筐体６２内部のカバーガラス８２の下方に、上から下に順次配置された、対物レンズ６４ａ，リレーレンズ６４ｂ，折り曲げミラー３９と、該折り曲げミラー３９の−Ｘ側に順次配置されたコリメータレンズ６４ｃ、及びマイクロレンズアレイ６６から構成されている。折り曲げミラー３９は、４５°で斜設されており、該折り曲げミラー３９によって、上方から鉛直下向きに対物レンズ６４ａに対して入射した光の光路がコリメータレンズ６４ｃ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４４を構成する各光学部材は、筐体６２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６６は、複数の小さな凸レンズ（レンズエレメント）が受光光学系４４の光軸と直交する面内にアレイ状に配置されて構成されている。
【００４７】
前記受光部４２は、光を光電変換方式で検出する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６４ａに入射し、マイクロレンズアレイ６６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４２による計測データは、不図示の信号線を介して、あるいは無線送信にて主制御装置５０に出力されるようになっている（図１参照）。
【００４８】
このようにして構成された受光光学系４４及び受光部４２等の作用を簡単に説明すると、カバーガラス８２の開口６２ａを介して筐体６２の内部に入射した光束は、対物レンズ６４ａに上方から入射し、リレーレンズ６４ｂを介してミラー３９に達する。そして、この光束は、ミラー３９で光路が９０°折り曲げられ、コリメータレンズ６４ｃで平行光束に変換され、マイクロレンズアレイ６６に入射する。このマイクロレンズアレイ６６に入射した光束は、マイクロレンズアレイ６６を構成する各レンズエレメントを介して受光部４２を構成する受光素子上にそれぞれ集光される。そして、受光素子上の各集光点に入射した光が受光素子でそれぞれ光電変換され、該光電変換信号が前述の電気回路により受光データに変換され、該受光データが不図示の信号線を介して、あるいは無線送信にて主制御装置５０に送られ、主制御装置５０では、計測データに基づいて結像位置を算出するようになっている。
【００４９】
図１に戻り、本実施形態の露光装置１０には、主制御装置５０によってオン・オフが制御される光源を有し、投影光学系ＰＬの結像面に向けて多数のピンホール又はスリットの像を形成するための結像光束を光軸ＡＸに対して斜め方向より照射する照射系６０ａと、それらの結像光束のウエハＷ表面での反射光束を受光する受光系６０ｂとからなる射入射光式の多点焦点位置検出系（以下、単に「焦点検出系」と呼ぶ）が設けられている。この焦点検出系（６０ａ，６０ｂ）としては、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号等に開示されるものと同様の構成のものが用いられる。なお、本国際出願で指定した指定国又は選択した選択国の国内法令が許す限りにおいて、上記公報及び対応する米国特許における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。
【００５０】
主制御装置５０では、走査露光時等に、受光系６０ｂからの焦点ずれ信号（デフォーカス信号）、例えばＳカーブ信号に基づいて焦点ずれが零となるようにウエハＷのＺ位置及びＸＹ面に対する傾斜をウエハステージ駆動部５６を介して制御することにより、オートフォーカス（自動焦点合わせ）及びオートレベリングを実行する。また、主制御装置５０では、後述する波面収差の計測の際に、焦点検出系（６０ａ，６０ｂ）を用いて波面計測器８０のＺ位置の計測及び位置合わせを行う。このとき、必要に応じて波面収差計測器８０の傾斜計測も行うようにしても良い。
【００５１】
さらに、図示は省略されているが、露光装置１０は、ウエハステージＷＳＴ上に保持されたウエハＷ上のアライメントマーク及び不図示の基準マーク板上に形成された基準マークの位置計測等に用いられるオフ・アクシス（off-axis）方式のアライメント系を備えている。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（Field Image Alignment）系のセンサが用いられる。なお、ＦＩＡ系に限らず、コヒーレントな検出光を対象マークに照射し、その対象マークから発生する散乱光又は回折光を検出したり、その対象マークから発生する２つの回折光（例えば同次数）を干渉させて検出するアライメントセンサを単独であるいは適宜組み合わせて用いることは勿論可能である。
【００５２】
制御系は、図１中、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）等から成るいわゆるマイクロコンピュータ（又はワークステーション）を含んで構成され、装置全体を統括して制御する。主制御装置５０は、例えば露光動作が的確に行われるように、例えばレチクルＲとウエハＷの同期走査、ウエハＷのステッピング等を制御する。
【００５３】
具体的には、前記主制御装置５０は、例えば走査露光時には、レチクルＲがレチクルステージＲＳＴを介して＋Ｙ方向（又は−Ｙ方向）に速度ＶR＝Ｖで走査されるのに同期して、ウエハステージＷＳＴを介してウエハＷが露光領域ＩＡに対して−Ｙ方向（又は＋Ｙ方向）に速度ＶW＝β・Ｖ（βはレチクルＲからウエハＷに対する投影倍率）で走査されるように、レーザ干渉計５４Ｒ、５４Ｗの計測値に基づいてレチクルステージ駆動部４９、ウエハステージ駆動部５６をそれぞれ介してレチクルステージＲＳＴ、ウエハステージＷＳＴの位置及び速度をそれぞれ制御する。また、ステッピングの際には、主制御装置５０ではレーザ干渉計５４Ｗの計測値に基づいてウエハステージ駆動部５６を介してウエハステージＷＳＴの位置を制御する。
【００５４】
また、本実施形態では、主制御装置５０は、後述するようにして行われる投影光学系ＰＬの波面収差の計測結果に基づいて、結像特性補正コントローラ７８を介して投影光学系ＰＬの結像特性（ディストーション、コマ収差、非点収差、球面収差、像面湾曲等）を補正する。
【００５５】
次に、本実施形態の露光装置１０における投影光学系ＰＬの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、波面計測器８０内の受光光学系４４の収差は無視できる程小さいものとする。
【００５６】
主制御装置５０では、不図示のオフ・アクシス方式のアライメント系の下方に波面計測器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、波面計測器８０の正確な位置を求める。そして、波面計測器８０の位置計測後、主制御装置５０では以下のようにして波面収差の計測を実行する。
【００５７】
まず、主制御装置５０は、前述の複数のピンホールパターン（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）が形成されたレチクル基準板ＲＦＭが、投影光学系ＰＬの視野内に予め定められた計測点にそれぞれ位置決めされるようにレチクルステージＲＳＴを移動する（図３参照）。
【００５８】
この後、主制御装置５０では、不図示の光源に制御情報を与えてレーザ光を発光させる。これにより、照明系ＩＯＰからの照明光ＩＬが、レチクル基準板ＲＦＭに照射される。そして、レチクル基準板ＲＦＭ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。
【００５９】
次に、主制御装置５０は、レチクル基準板ＲＦＭ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計測器８０の開口６２ａ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、焦点検出系（６０ａ，６０ｂ）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計測器８０のカバーガラス８２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Ｚチルトステージ５８をＺ軸方向に微少駆動する。このとき、必要に応じてＺチルトステージ５８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８２の中央の開口を介して受光光学系４４に入射し、受光部４２を構成する受光素子によって受光される。図３には、このようにして波面収差の計測が開始された後の状態が示されている。
【００６０】
レチクル基準板ＲＦＭ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、及び波面計測器８０の受光光学系４４を構成する対物レンズ６４ａ、リレーレンズ６４ｂ、ミラー３９、コリメータレンズ６４ｃを介して平行光束となって、マイクロレンズアレイ６６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６６によって分割される。そして、このマイクロレンズアレイ３６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（以下、「スポット像」又は「スポット」とも呼ぶ）がそれぞれ結像される。
【００６１】
ここで、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６６に入射する平行光束の波面は理想的な波面（ここでは平面）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、各スポットの結像位置がマイクロレンズアレイ６６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。
【００６２】
そして、受光部４２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、さらに、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では、そのときのレーザ干渉計５４Ｗの計測値（Ｘi，Ｙi）についても位置ずれ（Δξ、Δη）とともにＲＡＭに格納する。
【００６３】
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、波面計測器８０の開口６２ａ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、光源からレーザ光の発光が行われ、同様にし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（一列に並んだ計測点）で同様の計測が順次行われる。なお、上記計測時に照明系ＩＯＰ内の不図示のレチクルブラインドを用いて、レチクル基準板ＲＦＭ上の着目するピンホールのみ、あるいは少なくとも着目するピンホールを含む一部の領域のみが照明光ＥＬで照明されるように、例えばピンホール毎に、レチクル上での照明領域の位置や大きさなどを変更しても良い。
【００６４】
上記のようにＸ軸方向に一列に並んだ計測点の全てにおいて計測が終了すると、主制御装置５０は、ピンホールが次の計測点に位置決めされるようにレチクルステージ駆動部４９を介して、レチクルステージＲＳＴを移動する。そして、以降同様にして、投影光学系ＰＬの視野内における計測点に位置決めされたピンホール像を計測する。
【００６５】
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のメモリには、前述した各ピンホールの結像点におけるスポット像の位置ずれデータ（Δξ，Δη）と、各ピンホールの結像位置でスポット像の計測を行った際のレーザ干渉計５４Ｗの計測値（Ｘi，Ｙi）とがメモリに格納されている。
【００６６】
そこで、主制御装置５０では、メモリ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、例えば、周知のツェルニケ多項式を用いて、波面を復元する、すなわち波面収差を算出する。なお、この波面収差の算出方法は、周知であるから、詳細な説明は省略するが、スポット位置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（ツェルニケ多項式）を選ぶこと、ツェルニケ多項式は軸対称な面の展開に適した級数であり、円周方向は三角級数に展開すること、波面を極座標系（ρ，θ）で表すこと、波面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、最小自乗法で行うことなどが、効率的な演算のためのポイントとなる。
【００６７】
なお、ツェルニケ多項式のそれぞれの項はディストーション、フォーカス成分、非点収差、コマ収差、球面収差などの各光学収差に対応しており、しかも低次の項はザイデル収差にほぼ対応することが知られている。従って、ツェルニケ多項式を用いることにより、投影光学系ＰＬの結像性能（各収差）を求めることができる。
【００６８】
次に、本実施形態の露光装置１０における、波面収差の計測及び補正を含む露光処理動作について、主制御装置５０内のＣＰＵの制御アルゴリズムを簡略化して示す、図４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。
【００６９】
この図４のフローチャートがスタートするのは、レチクルステージＲＳＴ上に回路パターンが形成されたレチクルＲが、不図示のレチクルローダを介してロードされ、レチクルアライメント、ベースライン計測等の準備作業が終了したときである。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ている。本国際出願で指定した指定国又は選択した選択国の国内法令が許す限りにおいて、上記公報及び対応する上記米国特許における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。
【００７０】
また、前提として、後述するウエハＷ上のショット番号を示す不図示の第１カウンタのカウント値ｍが「１」に、ウエハ番号を示す不図示の第２カウンタのカウント値ｎが「１」に初期設定されているものとする。また、主制御装置５０内のＲＡＭには、照明光ＩＬの照射時間と波面収差の変動量との関係を示す図５Ａに示されるようなマップデータＭＤが予め格納されているものとする。この図５ＡのマップデータＭＤは、例えば露光装置の調整段階等で実験（あるいはシミュレーション）等により、照明光ＩＬを照射し続けた状態で、波面計測器８０を用いて投影光学系ＰＬの波面収差を所定間隔で計測し、得られた各計測値を横軸を時間（照射量）、縦軸を波面収差の量（例えば、ツェルニケ多項式の各項の係数のＲＭＳ値）とする直交座標系上にプロットし、各プロット点の最小自乗曲線を求め、これをマップデータとするものである。このマップデータＭＤは、後述するウエハＷ上の各ショット領域に対する露光に伴う波面収差の変動量を予測する際に用いられる。
【００７１】
まず、ステップ１０２では、前述したように、レチクル基準板ＲＦＭを用いて、投影光学系ＰＬの波面収差の計測を行い、その計測結果（例えば、ツェルニケ多項式の各項の係数のＲＭＳ値）をＲＡＭの所定領域に保存する。
【００７２】
次のステップ１０４では、前述した第１カウンタのカウント値ｍが「１」であるか否かを判断する。この場合、カウント値ｍは「１」に初期設定されているので、このステップ１０４における判断が肯定され、ステップ１０８に移行する。ステップ１０８では、上記の計測結果に基づいて投影光学系ＰＬの波面収差の状態が理想状態に近づくように、前述した補正機構を制御する波面補正を実行する。すなわち、ツェルニケ多項式の各項の係数が対応する各光学収差、例えば、ディストーション、非点収差、コマ収差、球面収差、像面湾曲（フォーカス）を算出し、これらが可能な限りゼロに近づくような可動レンズの駆動量の指令値を結像特性補正コントローラ７８に与えて、投影光学系ＰＬの結像特性（ディストーション、コマ収差、非点収差、球面収差、像面湾曲等）を補正する。
【００７３】
次のステップ１１０では、次に露光が行われるウエハＷ（この場合、第１枚目のウエハ）上の複数のショット領域に対する露光に伴う波面収差の変動量を予測し、その予測結果をＲＡＭ内の一時格納領域に記憶する。具体的には、プロセスプログラムファイルと呼ばれる露光条件の設定ファイル（ショットマップデータを含む）に基づいて、ウエハＷ上の各ショット領域に対する露光時間Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3，……，ＳM（Ｍは全ショット数）、ショット間ステッピング等に要する時間（すなわち、前ショットの露光終了から次ショットの露光開始までの時間）Ｉ1，Ｉ2，Ｉ3，……，ＩM-1を求め、これらの時間と図５ＡのマップデータＭＤとに基づいて、ウエハＷ上のＭ個のショット領域に対する波面収差の変動量を予測するのである。この結果、例えば、図５Ｂに示されるような変化曲線Ｄ２が得られ、この変化曲線Ｄ２がテーブルデータとして、ＲＡＭ内の一時格納領域に記憶される。この変化曲線Ｄ２は、ウエハＷに対する露光開始から露光終了までの間に、投影光学系ＰＬの結像特性の補正を一度も行わない場合の波面収差の変動の予測データに他ならない。
【００７４】
次のステップ１１２では、不図示のウエハローダを介して、第ｎ番目（ここでは第１番目）のウエハＷをウエハステージＷＳＴ上にロードする。次のステップ１１４では、例えば特開昭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る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を行い、ウエハＷ上の全てのショット領域（ここでは、Ｍ個のショット領域）の配列座標が求められる。なお、このウエハアライメントに際して、ウエハＷ上の複数のショット領域のうちの予め選択された所定の複数（少なくとも３個）のサンプルショットのウエハアライメントマークがアライメント系を用いて計測される。本国際出願で指定した指定国又は選択した選択国の国内法令が許す限りにおいて、上記公報及びこれに対応する上記米国特許における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。
【００７５】
次のステップ１１６では、上記ステップ１１４で求めたウエハＷ上の各ショット領域の配列座標、及び予め求めたベースライン量に基づいて、ウエハ干渉計５４Ｗ、レチクル干渉計５４Ｒから送られる位置情報をモニタしつつ、ウエハステージＷＳＴをウエハＷ上の第１番目のショット領域（ファーストショット）の露光のための走査開始位置に位置決めするとともに、レチクルステージＲＳＴを走査開始位置に位置決めする。
【００７６】
そして、次のステップ１１８では、ファーストショットに対する走査露光を次のようにして行う。すなわち、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとのＹ軸方向逆向きの相対走査を開始し、両ステージＲＳＴ、ＷＳＴがそれぞれの目標走査速度に達すると、照明光ＩＬによってレチクルＲのパターン領域を照明して走査露光を開始する。このファーストショットに対する露光開始と同時に不図示のタイマーによる計時を開始する。
【００７７】
この走査露光時には、レチクルステージＲＳＴのＹ軸方向の移動速度ＶｒとウエハステージＷＳＴのＹ軸方向の移動速度Ｖｗとが投影光学系ＰＬの投影倍率に応じた速度比に維持されるように、レチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴを同期制御する。
【００７８】
そして、レチクルＲのパターン領域の異なる領域が紫外パルス光で逐次照明され、パターン領域全面に対する照明が完了することにより、ウエハＷ上の第１ショット領域の走査露光が終了する。これにより、レチクルＲの回路パターンが投影光学系ＰＬを介して第１ショット領域に縮小転写される。
【００７９】
このようにしてファーストショットの走査露光が終了すると、次のステップ１２０に進み、ｍ≧Ｍ（Ｍ：全ショット数）となったかを判断することにより、ウエハＷ上の全ショット領域への露光が終了したか否かを判断する。ここでは、まだファーストショットへの露光が終了したのみであり、ｍ＝１であることからここでの判断は否定され、ステップ１２１に移行する。
【００８０】
ステップ１２１では、前ショット領域の露光開始前からの現時点における波面収差の変動量を算出する。具体的には、現時点のタイマーの計時時間（計時開始からの経過時間）Ｓiにおける変化曲線Ｄ２上の波面収差の予測値Ｐjと、計時開始時点、すなわち、前ショット領域の露光開始時点における変化曲線Ｄ２上の波面収差の予測値Ｐj-1をＲＡＭから読み出し、両者の差ΔＰ＝（Ｐj−Ｐj-1）を算出する。ここで、ｉ＝１，２，……，Ｍ、ｊ＝１，２，……，Ｍである。
【００８１】
次のステップ１２２では、ステップ１２１で算出した波面収差の変動量ΔＰが所定値αを超えたか否かを判断する。ここで、αは、波面収差の変動量が露光精度に与える影響が殆ど無視できるレベルである許容範囲を示す値に定められている（図５Ｂ参照）。この時点（ファーストショットに対する露光が終了した時点）では、図５Ｂに示される時間Ｓ1が経過しているので、波面収差の予測値Ｐ1をＲＡＭから読み出す。このときの波面収差の変動量は、図５Ｂに示されるように、ΔＰ＝（Ｐ1−０）＝Ｐ1と算出される。この場合、波面収差の変動量ΔＰは、所定量αを超えているので、ステップ１２２における判断は肯定され、ステップ１２４に進む。
【００８２】
ステップ１２４では、前述したステップ１０８と同様にしてステップ１２１で算出した変動量に基づいて、結像特性補正コントローラ７８に指令を与えて、投影光学系ＰＬの結像特性を調整し、波面収差の変動量がゼロに極力近くなるような波面補正を実行する（図５Ｂ中に実線で示される波面変動曲線Ｄ１の時間軸のＩ1部分参照）。
【００８３】
その後、ステップ１２６において、上記第１カウンタのカウント値ｍを１インクリメントした後、ステップ１１６に戻り、ステップ１１６以下の処理、判断を繰り返す。
【００８４】
すなわち、ステップ１１６でウエハステージＷＳＴを第２番目のショット領域（セカンドショット）の露光のための走査開始位置へ移動させるショット間のステッピング動作を行い、ステップ１１８においてセカンドショットに対して露光を行った後、ステップ１２０に進む。この場合、セカンドショットの露光が終了したにすぎないので、ステップ１２０における判断は否定され、ステップ１２１において、前述と同様にして、セカンドショットに対する露光が終了した時点、すなわち照射時間Ｓ2における波面収差の変動量を算出する。この時点のタイマーの計時時間Ｓ2における変化曲線Ｄ２上の波面収差の予測値Ｐ2と、計時開始時点における変化曲線Ｄ２上の波面収差の予測値Ｐ1（これはファーストショットに対する露光が終了した時点であり、ファーストショットからセカンドショットへの移動時間が非常に短いため、その移動時間に変動する波面収差の変動量は無視できるものとする）とをＲＡＭから読み出す。そして、照射時間Ｓ2の間における投影光学系ＰＬの波面収差の変動量が算出される。ここでは、図５Ａ，Ｂに示されるように、波面収差の変動量ΔＰ＝Ｐ2−Ｐ1となる。
【００８５】
次のステップ１２２では、ステップ１２１において算出された波面収差の変動量が所定値αを超えているか否かを判断するが、この場合、図５Ｂに示されるように、変動量ΔＰ＝Ｐ2−Ｐ1は所定値αを超えていないので、ここでの判断は否定され、ステップ１２２に移行して第１カウンタのカウント値ｍを１インクリメントした後、ステップ１１６に戻り、以降上記と同様の処理、判断を繰り返す。なお、本実施形態では、図５Ｂの実線で示される波面変動曲線Ｄ１から分かるように、時間Ｉ1，Ｉ3，Ｉ6…のときに波面補正が行われ、それ以外には波面補正は行われない。その後、ステップ１２０の判断が肯定されるまで、上記のループが繰り返され、ウエハＷ上のＭ個のショット領域に対する露光が終了し、ステップ１２０における判断が肯定されると、ステップ１２８に進み、不図示のウエハアンローダを介して、第１枚目のウエハＷをウエハステージＷＳＴ上からアンロードする。
【００８６】
次のステップ１３０では、第２カウンタのカウント値ｎ＝Ｎ（Ｎ：露光予定のウエハ枚数）である、及び露光終了の指示がオペレータによりなされた、のいずれかの条件を満足するか否かを判断することにより、露光終了か否かを判断する。ここでは、まだ１枚目のウエハに対する露光が終了しただけなので、このステップ１３０における判断は否定され、ステップ１３２において第２カウンタのカウント値ｎを１インクリメントした後、ステップ１０２に戻り、以後ステップ１０２以降の処理、判断を繰り返す。
【００８７】
この場合、ステップ１０２で投影光学系ＰＬの波面収差を前述と同様にして計測した後、ステップ１０４において第１カウンタのカウント値ｍが「１」であるか否かを判断する。このとき、ｍ＝Ｍ≠１となっているからステップ１０５に進んで第１カウンタのカウント値ｍを初期値「１」にリセットした後、ステップ１０６に進んで前回（前回の計測時、ここでは第１枚目のウエハの露光開始直前の波面収差の計測時）からの波面収差の変動量が所定の値（β）を超えているか否かを判断する。ここで、本実施形態では、ウエハ上の複数のショット領域に対する露光が行われる間に、ステップ１２４において必要に応じて波面補正が実行されているので、通常はこのステップ１０６における判断は否定される。そして、このステップ１０６における判断が否定されると、ステップ１１０に移行して前述と同様にして、次に露光が行われるウエハＷ（第ｎ枚目のウエハ）上の複数のショット領域に対する露光に伴う波面収差の変動量を予測し、その予測結果をＲＡＭ内の一時格納領域に記憶する。
【００８８】
一方、何らかの要因により、前のウエハに対する露光開始直前からの投影光学系ＰＬの波面収差が所定値βを超えた場合には、ステップ１０６における判断が肯定される。この場合、前述と同様にして、ステップ１１０で波面補正を実行した後、ステップ１１０に移行して前述と同様にして、次に露光が行われるウエハＷ（第ｎ枚目のウエハ）上の複数のショット領域に対する露光に伴う波面収差の変動量を予測し、その予測結果をＲＡＭ内の一時格納領域に記憶する。
【００８９】
そして、ステップ１１２で不図示のウエハローダを介して、第２枚目のウエハＷをウエハステージＷＳＴ上にロードした後、第２枚目のウエハについても前述した第１枚目のウエハと同様の処理を行う。その後、第３枚目以降のウエハについてもこれら第１枚目、第２枚目と同様の処理を行う。
【００９０】
このようにして、第Ｎ枚目のウエハ上の各ショット領域に対するステップ・アンド・スキャン方式でのレチクルＲのパターン転写が終了する、あるいはその途中で露光終了の指示がオペレータによりなされるのいずれかの条件が満足されると、ステップ１３０における判断が肯定され、本ルーチンの一連の処理を終了する。
【００９１】
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及びその処理アルゴリズムを実現するソフトウェア（図４のフローチャート）によって、第１の制御装置、第２の制御装置、及び判断装置が実現されている。但し、第１の制御装置、第２の制御装置、及び判断装置の一部を、ハードアウェアにて構成して勿論良い。この場合、別々のハードウェアによって第１の制御装置、第２の制御装置、及び判断装置を構成しても良いし、第１の制御装置、第２の制御装置及び判断装置のうちのいずれか２つを同一のハードウェアにて構成しても良い。
【００９２】
以上詳細に説明したように、本実施形態の露光装置１０によると、複数のピンホール状のパターンが形成されたレチクル基準板ＲＦＭがレチクルステージＲＳＴ上に固定され、波面計測器８０がウエハステージＷＳＴに固定されている。また、主制御装置５０が、ピンホール状のパターンの投影光学系ＰＬによる投影位置にウエハステージＷＳＴに固定された波面計測器８０が位置するようにレチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとの位置を調整し、照明系ＩＯＰからの照明光ＩＬをレチクル基準板ＲＦＭのピンホール状のパターンに照射し、投影光学系ＰＬの波面収差を波面計測器８０を用いて計測する波面計測を実行する。このため、投影光学系ＰＬの波面収差計測を全自動方式で所望のタイミングで行うことが可能となる。従って、本実施形態の露光装置１０によると、投影光学系の波面収差計測を所望のタイミングでかつ簡易に行うことができ、これにより投影光学系ＰＬの品質管理を十分に行うことが可能となる。また、本実施形態では、レチクルステージＲＳＴ上に計測用の特別なレチクルを載置したり、ウエハステージＷＳＴに波面計測器を取り付けたりする作業を行うことなく、投影光学系の波面収差計測を行うことができる。
【００９３】
また、露光装置１０では、主制御装置５０が、波面収差の計測結果に基づいて、前記投影光学系の波面収差の状態が理想状態に近づくように、前述した補正機構（７８，７４ａ〜７４ｃ等）を介して投影光学系の波面収差を補正するので、投影光学系ＰＬの結像特性を良好に維持することができ、この結像特性が良好に維持された投影光学系ＰＬを用いて露光が行われるので、レチクルＲのパターンをウエハＷ上の各ショット領域に重ね合わせ精度良く転写することができる。
【００９４】
また、本実施形態では、主制御装置５０が、ウエハに対する露光開始直前毎に波面収差の計測を行い、その計測結果に基づいて前回の波面計測時からの波面収差の変動量が所定の値を超えているか否かを判断し、その判断が肯定された場合にのみ波面補正を行うので、ウエハの露光開始直前毎に波面補正を行う場合に比べて、投影光学系の結像特性をほぼ維持しつつスループットを向上させることが可能である。
【００９５】
また、本実施形態では、主制御装置５０が、ウエハに対する露光開始直前に波面収差の計測を行い、その結果に基づいて、次に露光が行われるウエハ上の複数のショット領域に対する露光に伴う波面収差の変動量を予測し、各ショット領域の露光開始直前毎に前ショット領域に対する露光開始前からの波面収差の変動量が所定の値を超えているか否かを判断し、その判断が肯定された場合のみ波面補正を実行する。このため、各ショット領域の露光開始直前毎に波面補正を行う場合に比べて露光の際の重ね合わせ精度をほぼ維持しつつスループットを向上させることができる。
【００９６】
なお、上記実施形態では、波面計測器８０がウエハステージＷＳＴに固定されている場合について説明したが、本発明がこれに限定されることはなく、ウエハステージＷＳＴ上に波面計測器を固定する必要はない。例えば、波面計測器８０と同様の構成の着脱自在の波面計測器を設け、該波面計測器をウエハステージＷＳＴに取り付けて、投影光学系ＰＬの波面収差をその波面計測器で計測するようにしても良い。かかる場合であっても、レチクルステージＲＳＴに対する計測用レチクルのロード、アンロードが不要なので、従来の露光装置に比べてスループットの向上が可能である。また、この場合において、その波面計測器として全体形状がウエハホルダと交換可能な形状を有する波面計測器を用いても良い。かかる場合には、この波面収差計測器は、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）を用いて自動搬送することが可能である。
【００９７】
また、上記実施形態と同様に、波面計測器８０がウエハステージＷＳＴに常設される場合であっても、波面収差計測器８０の一部のみをウエハステージに設置し、残りをウエハステージの外部に配置しても良い。
【００９８】
また、上記実施形態では波面計測器８０の受光光学系の収差を無視するものとしたが、その波面収差を考慮して投影光学系の波面収差を決定しても良い。
【００９９】
また、上記実施形態では、主制御装置５０が、ウエハに対する露光の開始直前にそのウエハ上の各ショット領域に対する露光時の波面収差の変動を予測し、各ショット領域の露光開始直前毎に前ショット領域に対する露光開始前からの波面収差の変動量が所定の値を超えているか否かを判断し、その判断が肯定された場合のみ波面補正を実行するものとしたが、本発明がこれに限られるものではない。例えば、上記の波面収差の変動量が所定の値を超えているか否かの判断は一切行わずにショット間ステッピング時毎に波面補正を行うことも可能である。この場合、波面収差は、図６に示されているような挙動を示すので、図５Ｂに比べ、多少のスループットの低下は否めないが、いずれのショット領域においても重ね合わせ精度がより良好な露光を実現することが可能である。
【０１００】
また、上記実施形態では、主制御装置５０が、ウエハに対する露光開始直前毎に波面収差の計測を行い、その計測結果に基づいて前回の波面計測時からの波面収差の変動量が所定の値を超えているか否かを判断し、その判断が肯定された場合にのみ波面補正を行うものとしたが、これに限らず、波面収差の計測を行う度毎に、波面補正を行うこととしても良い。
【０１０１】
なお、上記実施形態では、説明の便宜上、投影光学系ＰＬにおいて波面収差の補正を行った後に、ショット間ステッピング、及びウエハ交換を行うものとしたが、波面収差の補正とショット間ステッピング、波面収差の補正とウエハ交換を同時に行うことも可能である。
【０１０２】
また、上記実施形態では、波面計測をウエハ交換時（ウエハをアンロードした後）に行うものとして説明したが、これに限らず、例えば、ウエハ交換、ウエハアライメントが終了した後、すなわち、露光動作を始める直前に波面収差の計測を行うこととしても良い。
【０１０３】
また、上記実施形態では、ウエハ交換毎に波面収差の変動量を計測し、かつショット間ステッピング毎の波面収差の変動を予測し、この結果に基づいて投影光学系の波面収差を補正するものとしたが、ウエハ交換毎の波面計測及び補正のみを行い、ショット間ステッピング時の波面収差の補正を省略することとしても良い。
【０１０４】
また、上記実施形態では、波面収差の変動量の計測を各ウエハ交換毎に行うものとしたが、ウエハ数枚毎に波面計測を行うこととしても良い。この場合において、主制御装置５０は、波面計測が行われる度に波面補正を実行することとしても良いし、波面計測が行われる度に前回からの波面収差の変動量が所定の値を超えているか否かを判断し、その判断が肯定された場合にのみ、波面補正を行うこととしても良い。
【０１０５】
この他、主制御装置５０は、ｐ枚（ｐは２以上の整数）のウエハに対する露光開始直前毎に、前述の波面収差の計測を行うこととしても良く、この場合、波面計測が行われる度に波面計測の結果に基づいて、次に露光が行われるｐ枚数のウエハ上の複数のショット領域に対する露光に伴う波面収差の変動量を予測し、各ウエハ上のｋ個（ｋは２以上の整数）のショット領域に対する露光開始直前毎に、直前のｋ個前のショット領域に対する露光開始前からの波面収差の変動量が所定の値を超えているか否かを判断し、その判断が工程された場合にのみ（次のｋ個のショット領域に対する露光開始直前に）前記予測結果に基づいて波面補正を実行することとしても良い。あるいは、主制御装置５０は、波面計測が行われる度に波面計測の結果に基づいて、次に露光が行われるｐ枚数のウエハ上の複数のショット領域に対する露光に伴う波面収差の変動量を予測し、各ウエハ上のｋ個（ｋは２以上の整数）のショット領域に対する露光開始直前毎に、予測結果に基づいて波面補正を実行することとしても良い。
【０１０６】
このように、投影光学系ＰＬの波面収差の計測を行うタイミング（あるいは間隔）、波面補正を行うタイミング（あるいは間隔）、投影光学系の露光に伴う波面収差の変動量を予測するか否か、及び波面補正を行うか否かの判断を行うか否かなど、種々の変更組み合わせが可能である。波面収差の計測間隔が短いほど、波面補正を行う間隔が短いほど、投影光学系ＰＬの波面収差（ないしは結像特性）を良好に維持することができる。一方、波面収差の計測間隔が長いほど、波面補正を行う間隔が長いほど、さらには波面補正を行うか否かを判断をする場合ほど、スループットの向上が可能である。また、ａ．露光に伴う投影光学系の波面収差の変動量を予測することなく、波面収差の計測の度に波面補正を行う場合、ｂ．波面収差の計測の度に計測結果に基づいて露光に伴う投影光学系の波面収差の変動量を予測してその予測結果に基づいて波面補正の要否を判断することなく波面補正を行う場合、ｃ．波面収差の計測の度に計測結果に基づいて露光に伴う投影光学系の波面収差の変動量を予測してその予測結果に基づいて波面補正の要否を判断し、補正が必要な場合にのみ波面補正を行う場合、の順に、露光精度が低下する反面スループットが向上する。要は、要求される露光精度、スループットに応じて定めれば良い。
【０１０７】
なお、上記実施形態では、各ショット領域毎に波面収差の変動を予測するための照射時間と波面収差の変動との関係を表すマップデータを主制御装置５０内のメモリに格納しておくものとしたが、その他の条件、例えば照明条件や環境の変化に応じた様々なマップデータをメモリに格納しておいても良いし、様々な条件の変動を考慮した計算を行い、変動量を予測しても良い。
【０１０８】
また、上記実施形態では、ショット領域間における波面収差の変動量の算出を、タイマーの計時に基づいて行うものとしたが、これに限らず、照明系ＩＯＰ内に設けられる露光量制御用の光検出器の計測値に基づいて投影光学系ＰＬに実際に照射される照明光ＩＬのエネルギの積算値をモニタし、このモニタ結果に基づいて上記実施形態と同様にしてショット領域間における波面収差の変動量を算出することとしても良い。
【０１０９】
なお、上記実施形態において、投影光学系ＰＬの瞳形状を測定する、前述の受光部４２と同様に構成される別の受光部を新たに設けても良い。例えば、図２に示される、コリメータレンズ６４ｃとマイクロレンズアレイ６６との間の光路上に、ハーフミラーを例えば４５°で斜設し、該ハーフミラーの反射光路上でかつ投影光学系ＰＬの瞳位置と光学的に共役な位置に、その別の受光部の受光面を配置することとすることができる。このようにすると、その別の受光部の受光結果に基づいて投影光学系の瞳面の中心（瞳中心）と受光部４２の受光面中心との位置関係を求めることができるので、瞳中心とスポット像の結像位置との関係、すなわち瞳中心に対するスポット像の位置ずれを求めることができる。また、必要に応じて、瞳中心と受光面中心を一致させることも可能となる。
【０１１０】
また、上記実施形態において、投影光学系ＰＬの波面収差の計測を精度良く行うため、ファインな波面収差の計測に先立って投影光学系ＰＬの波面収差を予備的に測定することとしても良い。この場合、その予備的な測定結果から波面計測器８０を構成するカバーガラス８２の面（受光部４２の受光面と光学的に共役な面）の投影光学系ＰＬの像面に対するデフォーカス成分と傾斜成分とを算出し、それらデフォーカス成分と傾斜成分とを用いて、波面測定器８０のＺ軸方向の位置及び傾斜を調整する。そして、デフォーカス成分と傾斜成分とが十分に小さくなった状態で、ファインな波面収差計測を開始するようにすることができる。
【０１１１】
また、上記実施形態では、照明光ＩＬの非照射時間における波面収差の変化が実質的にないものとしているが、非照射時間における波面収差の変化をも予測するようにしても良い。
【０１１２】
なお、上記実施形態において、ＡｒＦエキシマレーザ光、あるいはＦ2レーザ光などの波長２００ｎｍ〜１５０ｎｍの帯域に属する真空紫外と呼ばれる波長域の光束を露光光として用いる場合には、酸素や有機物（Ｆ2レーザ光の場合には、それ以外に水蒸気，炭化水素ガス等も含む）による吸収が極めて大きいため、露光光が通る光路上の空間中のこれらのガスの濃度を数ｐｐｍ以下の濃度にまで下げるべく、その光路上の空間の気体を、吸収の少ない、窒素や、へリウム等の不活性ガスで置換する（パージする）必要がある。
【０１１３】
なお、上記実施形態では、光源としてＦ2レーザ、ＡｒＦエキシマレーザ等の真空紫外域のパルスレーザ光源を用いるものとしたが、これに限らず、ＫｒＦエキシマレーザ光源（出力波長２４８ｎｍ）などの紫外光源、あるいはＡｒ2レーザ光源（出力波長１２６ｎｍ）などの他の真空紫外光源を用いても良い。また、例えば、真空紫外光として上記各光源から出力されるレーザ光に限らず、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（Ｅｒ）（又はエルビウムとイッテルビウム（Ｙｂ）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。
【０１１４】
なお、上記各実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式等の走査型露光装置に本発明が適用された場合について説明したが、本発明の適用範囲がこれに限定されないことは勿論である。すなわちステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置にも本発明は好適に適用できる。
【０１１５】
なお、複数のレンズから構成される照明光学系、投影光学系を露光装置本体に組み込み、光学調整をするとともに、多数の機械部品からなるレチクルステージやウエハステージを露光装置本体に取り付けて配線や配管を接続し、更に総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより、上記実施形態の露光装置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。
【０１１６】
また、上記各実施形態では、本発明が半導体製造用の露光装置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、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、撮像素子、マイクロマシン、ＤＮＡチップなどを製造するための露光装置などにも本発明は広く適用できる。
【０１１７】
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。ここで、ＤＵＶ（遠紫外）光やＶＵＶ（真空紫外）光など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、螢石、フッ化マグネシウム、又は水晶などが用いられる。
【０１１８】
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。以下、デバイス製造方法について詳述する。
《デバイス製造方法》
図７には、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が示されている。図７に示されるように、まず、ステップ３０１（設計ステップ）において、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３０２（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を製作する。一方、ステップ３０３（ウエハ製造ステップ）において、シリコン等の材料を用いてウエハを製造する。
【０１１９】
次に、ステップ３０４（ウエハ処理ステップ）において、ステップ３０１〜ステップ３０３で用意したマスクとウエハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によってウエハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップ３０５（デバイス組立ステップ）において、ステップ３０４で処理されたウエハを用いてデバイス組立を行う。このステップ３０５には、ダイシング工程、ボンディング工程、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。
【０１２０】
最後に、ステップ３０６（検査ステップ）において、ステップ３０５で作製された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デバイスが完成し、これが出荷される。
【０１２１】
図８には、半導体デバイスの場合における、上記ステップ３０４の詳細なフロー例が示されている。図８において、ステップ３１１（酸化ステップ）においてはウエハの表面を酸化させる。ステップ３１２（ＣＶＤステップ）においてはウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ３１３（電極形成ステップ）においてはウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ３１４（イオン打込みステップ）においてはウエハにイオンを打ち込む。以上のステップ３１１〜ステップ３１４それぞれは、ウエ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。
【０１２２】
ウエ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３１５（レジスト形成ステップ）において、ウエハに感光剤を塗布する。引き続き、ステップ３１６（露光ステップ）において、上で説明した露光装置及び露光法によってマスクの回路パターンをウエハに転写する。次に、ステップ３１７（現像ステップ）においては露光されたウエハを現像し、ステップ３１８（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３１９（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。
【０１２３】
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、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
【０１２４】
以上説明した本実施形態のデバイス製造方法を用いれば、露光工程（ステップ３１６）において上記実施形態の露光装置１０及びその露光方法が用いられるので、ウエハ上に精度良くパターンを転写することができるので、これにより高集積度のマイクロデバイスを生産性（歩留まりを含む）良く製造することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２５】
以上説明したように、本発明の露光装置は、投影光学系の品質管理を行うのに適している。また、本発明の露光方法は、デバイスパターンを基板上に転写するのに適している。また、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】
【０１２６】
【図１】本発明の一実施形態にかかる露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１の波面計測器の内部構成を示す図である。
【図３】波面計測時のレチクルステージ、ウエハステージ、投影光学系の相対位置関係を示す図である。
【図４】露光動作時における主制御装置内のＣＰＵの制御アルゴリズムを簡略化して示すフローチャートである。
【図５】図５Ａは、照射時間と波面収差の変動量との関係を示すマップデータ、図５Ｂは、図５Ａのマップデータを用いた投影光学系の波面補正の一例を示す線図である。
【図６】ショット間ステッピング時毎に波面補正を行う場合の波面収差の変動を示す線図である。
【図７】本発明に係るデバイスを製造する製造方法の実施形態を説明するためのフローチャートである。
【図８】図７のステップ３０４における処理を示すフローチャートである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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