(57)【要約】【課題】被検光学系の透過率分布をより高精度に測定する。【解決手段】測定装置１００は、被検光学系６を透過しない基準光を形成するための第１球面ミラー１３と、被検光学系６を透過した測定光を形成するための第２球面ミラー７と、第１球面ミラー６および第２球面ミラー７の反射率分布を測定するための測定ユニットと、基準光の強度分布、測定光の強度分布、第１球面ミラーの反射率分布および第２球面ミラーの反射率分布に基づいて被検光学系６の瞳面における透過率を演算する演算部９０とを備える。【選択図】図１
2009109414.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検光学系の透過率を測定する測定装置であって、
前記被検光学系を透過しない基準光を形成するための第１球面ミラーと、
前記被検光学系を透過した測定光を形成するための第２球面ミラーと、
前記第１球面ミラーおよび前記第２球面ミラーの反射率分布を測定するための測定ユニットと、
前記基準光の強度分布、前記測定光の強度分布、前記第１球面ミラーの反射率分布および前記第２球面ミラーの反射率分布に基づいて前記被検光学系の瞳面における透過率を演算する演算部と、
を備えることを特徴とする測定装置。
【請求項２】
前記測定ユニットは、球の中心を通る軸の周りで回転が可能な球状ミラーを含み、
前記第１球面ミラーからの反射光によって形成される光強度分布と、前記第１球面ミラーに代えて前記球状ミラーを配置して前記球状ミラーを回転させながら得られた前記球状ミラーからの反射光によって形成される光強度分布と、に基づいて前記第１球面ミラーの反射率分布が得られ、
前記第２球面ミラーからの反射光によって形成される光強度分布と、前記第２球面ミラーに代えて前記球状ミラーを配置して前記球状ミラーを回転させながら得られた前記球状ミラーからの反射光によって形成される光強度分布と、に基づいて前記第２球面ミラーの反射率分布が得られる、
ことを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
【請求項３】
前記測定ユニットは、前記球状ミラーを回転させる駆動機構を含むことを特徴とする請求項２に記載の測定装置。
【請求項４】
前記測定ユニットは、球の中心を通る軸の周りで回転が可能な第１球状ミラーおよび第２球状ミラーを含み、
前記第１球面ミラーからの反射光によって形成される光強度分布と、前記第１球面ミラーに代えて前記第１球状ミラーを配置して前記第１駆動機構によって前記第１球状ミラーを回転させながら得られた前記第１球状ミラーからの反射光によって形成される光強度分布と、に基づいて前記第１球面ミラーの反射率分布が得られ、
前記第２球面ミラーからの反射光によって形成される光強度分布と、前記第２球面ミラーに代えて前記第２球状ミラーを配置して前記第２駆動機構によって前記第２球状ミラーを回転させながら得られた前記第２球状ミラーからの反射光によって形成される光強度分布と、に基づいて前記第２球面ミラーの反射率分布が得られる、
ことを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
【請求項５】
前記測定ユニットは、前記第１球状ミラーおよび前記第２球状ミラーをそれぞれ回転させる第１駆動機構および第２駆動機構を含むことを特徴とする請求項４に記載の測定装置。
【請求項６】
前記被検光学系を透過した光の波面を計測するための干渉計に組み込まれていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の測定装置。
【請求項７】
原版のパターンを投影光学系によって基板に投影して該基板を露光する露光装置であって、
前記投影光学系を透過しない基準光を形成するための第１球面ミラーと、
前記投影光学系を透過した測定光を形成するための第２球面ミラーと、
前記第１球面ミラーおよび前記第２球面ミラーの反射率分布を測定するための測定ユニットと、
前記基準光の強度分布、前記測定光の強度分布、前記第１球面ミラーの反射率分布および前記第２球面ミラーの反射率分布に基づいて前記投影光学系の瞳面における透過率を演算する演算部と、
を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項８】
前記測定ユニットは、球の中心を通る軸の周りで回転が可能な第１球状ミラーおよび第２球状ミラーを含み、
前記第１球面ミラーからの反射光によって形成される光強度分布と、前記第１球面ミラーに代えて前記第１球状ミラーを配置して前記第１球状ミラーを回転させながら得られた前記第１球状ミラーからの反射光によって形成される光強度分布と、に基づいて前記第１球面ミラーの反射率分布が得られ、
前記第２球面ミラーからの反射光によって形成される光強度分布と、前記第２球面ミラーに代えて前記第２球状ミラーを配置して前記第２球状ミラーを回転させながら得られた前記第２球状ミラーからの反射光によって形成される光強度分布と、に基づいて前記第２球面ミラーの反射率分布が得られる、
ことを特徴とする請求項７に記載の露光装置。
【請求項９】
前記測定ユニットは、前記第１球状ミラーおよび前記第２球状ミラーをそれぞれ回転させる第１駆動機構および第２駆動機構を含むことを特徴とする請求項４に記載の測定装置。
【請求項１０】
デバイス製造方法であって、
請求項７乃至９のいずれか１項に記載の露光装置によって基板を露光する工程と、
該基板を現像する工程と、
を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検光学系の透過率分布を測定する測定装置、それが組み込まれた露光装置、および、該露光装置を利用してデバイスを製造するデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１１は、被検光学系の透過率分布を測定するための測定装置の構成を示す図である。まず、基準光の強度分布を測定する方法を説明する。集光レンズ５と被検光学系６との間に、基準光を形成するためのＲＳミラー（第１球面ミラー）１３を配置される。光源１から射出された光束は、ハーフミラー２で反射され、ビームエキスパンダ１２、ミラー３１、３２を介して集光レンズ５に至る。集光レンズ５から出射されて、ＲＳミラー１３で反射された光束は、ハーフミラー２を透過し、結像光学系４１を介して撮像センサ９の撮像面に基準光強度分布Ｉｒｓａ（ｘ，ｙ）を形成する。
【０００３】
次に、測定光の強度分布を測定する方法を説明する。被検光学系６を透過した光束は、測定光を形成するためのＲＳミラー（第２球面ミラー）７で反射される。ＲＳミラー７で反射された光束は、ハーフミラー２を透過して、結像光学系４１を介して撮像センサ９の撮像面に測定光強度分布Ｉｒｓｂ（ｘ，ｙ）を形成する。
【０００４】
基準光強度分布Ｉｒｓａ（ｘ，ｙ）および測定光強度分布Ｉｒｓｂ（ｘ，ｙ）に基づいて、被検光学系６の透過率分布が演算される。ここで、入射光強度をＩ０、測定装置のみの透過率分布をＴｓｙｓ（ｘ，ｙ）、ＲＳミラー１３の反射率をＲｒｓａとすると、基準光強度分布Ｉｒｓａ（ｘ，ｙ）は、次の式で表される。
【０００５】
Ｉｒｓａ（ｘ，ｙ）  ＝  Ｔｓｙｓ（ｘ，ｙ）  ×  Ｒｒｓａ×Ｉ０
同様に、被検光学系６の透過率分布をＴｌｅｎｓ（ｘ，ｙ）、ＲＳミラー７の反射率をＲｒｓｂとすると、ＲＳミラー７からの反射光である測定光強度Ｉｒｓｂ（ｘ，ｙ）は、次の式で表される。
【０００６】
Ｉｒｓｂ（ｘ，ｙ）  ＝  Ｔｓｙｓ（ｘ，ｙ）×（Ｔｌｅｎｓ（ｘ，ｙ））２×Ｒｒｓｂ×Ｉ０
よって、被検光学系６の透過率分布は、次の式で表される。
【０００７】
Ｔｌｅｎｓ（ｘ，ｙ）
＝  （Ｒｒｓａ／Ｒｒｓｂ）１／２  ×  （Ｉｒｓａ（ｘ，ｙ）／Ｉｒｓｂ（ｘ，ｙ））１／２
＝  Ｃｏｎｓｔ  ×  （Ｉｒｓｂ（ｘ，ｙ）／Ｉｒｓａ（ｘ，ｙ））１／２
ここで、Ｒｒｓａ、Ｒｒｓｂは、事前に反射率測定器等によって測定される。
【０００８】
また、他にも被検光学系の透過率を測定する方法が知られている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−１５８８２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来は、ＲＳミラー１３の反射率もＲＳミラー７の反射率も一様であると仮定して被検光学系の透過率分布が計算されていた。しかしながら、２つのＲＳミラーの反射率が一様でない場合（即ち、反射率に不均一な分布がある場合）には、透過率分布の測定結果に誤差が生じる。
【００１０】
本発明は、上記の課題認識を契機としてなされたものであり、例えば、被検光学系の透過率分布をより高精度に測定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の側面は、被検光学系の透過率を測定する測定装置に係り、前記測定装置は、前記被検光学系を透過しない基準光を形成するための第１球面ミラーと、前記被検光学系を透過した測定光を形成するための第２球面ミラーと、前記第１球面ミラーおよび前記第２球面ミラーの反射率分布を測定するための測定ユニットと、前記基準光の強度分布、前記測定光の強度分布、前記第１球面ミラーの反射率分布および前記第２球面ミラーの反射率分布に基づいて前記被検光学系の瞳面における透過率を演算する演算部とを備える。
【００１２】
本発明の第２の側面は、原版のパターンを投影光学系によって基板に投影して該基板を露光する露光装置に係り、前記露光装置は、前記投影光学系を透過しない基準光を形成するための第１球面ミラーと、前記投影光学系を透過した測定光を形成するための第２球面ミラーと、前記第１球面ミラーおよび前記第２球面ミラーの反射率分布を測定するための測定ユニットと、前記基準光の強度分布、前記測定光の強度分布、前記第１球面ミラーの反射率分布および前記第２球面ミラーの反射率分布に基づいて前記投影光学系の瞳面における透過率を演算する演算部とを備える。
【００１３】
本発明の第３の側面は、デバイス製造方法に係り、前記デバイス製造方法は、上記の露光装置によって基板を露光する工程と、該基板を現像する工程とを含む。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、例えば、被検光学系の透過率分布をより高精度に測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明する。
【００１６】
[第１実施形態]
図１乃至図３は、本発明の第１実施形態としての測定装置の概略構成を示す図である。なお、図１乃至図３において、図１１に示された測定装置における構成要素と同一の構成要素には同一の符号が付されている。測定装置１００は、被検光学系６の透過率分布（瞳面における透過率分布）を測定するように構成されている。被検光学系６の一例としては、例えば、露光装置の投影光学系を挙げることができる。ここで、露光装置は、原版(レチクル、マスク）に形成されたパターンを投影光学系によって基板（ウエハ）に投影して該基板に塗布されている感光剤を露光する。測定装置１００は、ＲＳミラー１３、７の反射率分布を測定するための測定ユニットを備えている。該測定ユニットは、球状ミラー１０および駆動機構１１を含む。球状ミラー１０は、球状ミラー１０は、球の中心を通る軸の周りで回転が可能である。
【００１７】
以下、測定装置１００によって被検光学系６の透過率分布Ｔｌｅｎｓ（ｘ，ｙ）を測定する方法を説明する。なお、被検光学系は少なくとも１つの光学素子（レンズなど）を含む。
【００１８】
まず、ＲＳミラー１３の反射率分布Ｒｒｓａ（ｘ，ｙ）と、測定装置１００の集光レンズ５から撮像センサ９に至る光路に配置された光学素子（５〜４１）によって構成される測定光学系ＯＰの透過光分布Ｉｓｙｓ（ｘ，ｙ）とを求める方法を説明する。なお、ｘおよびｙは、２次元空間における位置を示す座標値である。
【００１９】
集光レンズ（集光光学系）５と被検光学系６との間には、ＲＳミラー（第１球面ミラー）１３が例えば不図示の駆動ユニットによって配置される。光源１から射出された光束は、ハーフミラー２で反射され、ビームエキスパンダ１２、ミラー３１、３２を介して集光レンズ５に至る。集光レンズ５から出射された光束は、ＲＳミラー１３で反射され、その光束は、ハーフミラー２を透過し、結像光学系４１を介して撮像センサ９の撮像面に基準光強度分布Ｉｒｓａ（ｘ，ｙ）を形成する。基準光強度分布Ｉｒｓａ（ｘ，ｙ）は、撮像センサ９によって撮像される画像を構成する２次元配列された複数の画素の値として検出される。換言すると、撮像センサ９によって基準光強度分布Ｉｒｓａ（ｘ，ｙ）が撮像される。
【００２０】
次に、図２に示すように、ＲＳミラー１３の代わりに球状ミラー１０が不図示の駆動ユニットによって配置される。球状ミラー１０は、駆動機構１１によって駆動されて、球の中心を回転中心として回転する。
【００２１】
球状ミラー１０は、その中心が集光レンズ５の集光点と一致するように配置される。光源１から射出された光束は、ハーフミラー２で反射され、ビームエキスパンダ１２、ミラー３１、３２、集光レンズ５を介して球状ミラー１０に入射し、球状ミラー１０で反射される。球状ミラー１０で反射された光束は、集光レンズ５等を介して戻り、ハーフミラー２を透過し、結像光学系４１を介して撮像センサ９の撮像面に、球状ミラー１０からの反射光強度分布Ｉｂａｌｌａ（ｘ，ｙ）を形成する。反射光強度分布Ｉｂａｌｌａ（ｘ，ｙ）は、撮像センサ９によって撮像される画像を構成する２次元配列された複数の画素の値として検出される。換言すると、撮像センサ９によって反射光強度分布Ｉｂａｌｌａ（ｘ，ｙ）が撮像される。
【００２２】
ここで、撮像センサ９による反射光強度分布Ｉｂａｌｌａ（ｘ，ｙ）の撮像において、駆動機構１１によって球状ミラー１０を回転させることによって、反射光強度分布Ｉｂａｌｌａ（ｘ，ｙ）を平均化することができる。この平均化は、球状ミラー１０の反射率の不均一性（不均一な分布）を除去することを意味する。
【００２３】
なお、駆動機構１１によって球状ミラー１０を測定光学系ＯＰの光軸周りで回転させた場合には、厳密には、球状ミラー１０の反射率を該光軸周りにおける球状ミラー１０の円周方向において平均化することになる。しかしながら、半径方向に対する該反射率の依存性が十分に小さい場合には、円周方向における反射率の平均化によっても、球状ミラー１０の反射率の不均一性は、円周方向についても半径方向についても除去されると言える。
【００２４】
駆動機構１１は、球状ミラー１０の球の中心を通る複数の軸の周りで球状ミラー１０を回転させるように構成されてもよい。これにより、反射率の不均一性の除去効果を高めることができる。
【００２５】
駆動機構１１による球状ミラー１０の回転駆動は、撮像センサ９による反射光強度分布Ｉｂａｌｌａ（ｘ，ｙ）の撮像中（電荷の蓄積中）であってもよいし、撮像と撮像の間においてなされてもよい。或いは、駆動機構１１によって球状ミラー１０を回転駆動しながら撮像センサ９によって複数の画像（反射光強度分布Ｉｂａｌｌａ（ｘ，ｙ））を撮像してもよい。
【００２６】
反射光強度分布Ｉｂａｌｌａ（ｘ，ｙ）の平均化によって、球状ミラー１０の反射率の不均一性が除去又は低減された、光学系ＯＰの透過光分布Ｉｓｙｓ（ｘ，ｙ）を取得することができる。例えば、球状ミラー１０を駆動機構１１によって回転させながら複数の画像（反射光強度分布Ｉｂａｌｌａ（ｘ，ｙ））を撮像した場合には、複数の画像を撮像枚数で平均化することによって光学系ＯＰの透過光分布Ｉｓｙｓ（ｘ，ｙ）を取得することができる。
【００２７】
次に、測定装置１００に設けられた演算部９０は、ＲＳミラー１３の反射率分布Ｒｒｓａ（ｘ，ｙ）を次の式に従って演算する。なお、Ｃ１は定数である。
【００２８】
Ｒｒｓａ（ｘ，ｙ）  ＝  Ｃ１  ×  Ｉｒｓａ（ｘ，ｙ）／Ｉｓｙｓ（ｘ，ｙ）
得られたＲＳミラー１３の反射率分布Ｒｒｓａ（ｘ，ｙ）は、測定装置１００の不図示のメモリに登録される。該メモリは、例えば、演算部９０の中に設けられ得る。なお、その登録された反射率分布Ｒｒｓａ（ｘ，ｙ）と、その後に新たに検出される基準光強度分布Ｉｒｓａ（ｘ，ｙ）に基づいて測定光学系ＰＯの透過光強度分布Ｉｓｙｓ（ｘ，ｙ）を補正してもよい。
【００２９】
次に、ＲＳミラー７の反射率分布Ｒｒｓｂ（ｘ，ｙ）を求める方法を説明する。まず、集光レンズ５から出射された光束が被検光学系６を通ってＲＳミラー（第２球面ミラー）７に入射するように、被検光学系６およびＲＳミラー７を配置する。この状態で、光源１から射出された光束は、ハーフミラー２で反射され、ビームエキスパンダ１２、ミラー３１、３２および集光レンズ５を介して被検光学系６に入射し、被検光学系６を透過してＲＳミラー７に入射する。ＲＳミラー７に入射した光束は、ＲＳミラー７で反射して、被検光学系６および集光レンズ５等を介して戻り、ハーフミラー２を透過して撮像センサ９の撮像面に測定光強度分布Ｉｒｓｂ（ｘ，ｙ）を形成する。測定光強度分布Ｉｒｓｂ（ｘ，ｙ）は、撮像センサ９によって撮像される画像を構成する２次元配列された複数の画素の値として検出される。換言すると、撮像センサ９によって測定光強度分布Ｉｒｓｂ（ｘ，ｙ）が撮像される。
【００３０】
次に、図３に示すように、ＲＳミラー７の代わりに球状ミラー１０が不図示の駆動ユニットによって配置される。ＲＳミラー７の代わりに使用される球状ミラーは、ＲＳミラー１３の代わりに使用される球状ミラーと同一のミラーであってもよいし、別のミラーであってもよい。球状ミラー１０は、駆動機構１１によって駆動されて回転する。球状ミラー１０は、その中心が被検光学系６の集光点と一致するように配置される。
【００３１】
光源１から射出された光束は、ハーフミラー２で反射され、ビームエキスパンダ１２、ミラー３１、３２および集光レンズ５を介して被検光学系６に入射し、被検光学系６を透過して球状ミラー１０に入射し、球状ミラー１０で反射される。球状ミラー１０で反射された光束は、被検光学系６および集光レンズ５等を介して戻り、ハーフミラー２を透過して撮像センサ９の撮像面に、球状ミラー１０からの反射光強度分布Ｉｂａｌｌｂ（ｘ，ｙ）を形成する。この際にも、駆動機構１１によって球状ミラー１０を回転させることによって、反射光強度分布Ｉｂａｌｌｂ（ｘ，ｙ）を平均化することができる。この平均化は、球状ミラー１０の反射率の不均一性を除去することを意味する。この平均化によって、球状ミラー１０の反射率の不均一性が除去又は低減された、反射光分布Ｉｌｅｎｓ（ｘ，ｙ）を取得することができる。反射光分布Ｉｌｅｎｓ（ｘ，ｙ）は、測定装置１００の光学系ＯＰと被検光学系６との往復分の透過光分布である。
【００３２】
次に、演算部９０は、ＲＳミラー７の反射率分布Ｒｒｓｂ（ｘ，ｙ）を次の式に従って演算する。なお、Ｃ２は定数である。
【００３３】
Ｒｒｓｂ（ｘ，ｙ）  ＝  Ｃ２  ×  Ｉｒｓｂ（ｘ，ｙ）／Ｉｌｅｎｓ（ｘ，ｙ）
得られたＲＳミラー７の反射率分布Ｒｒｓｂ（ｘ，ｙ）は、測定装置１００の不図示のメモリに登録される。
【００３４】
演算部９０は、ＲＳミラー１３の反射率分布Ｒｒｓａ（ｘ，ｙ）とＲＳミラー７の反射率分布Ｒｒｓｂ（ｘ，ｙ）に基づいて、被検光学系６の透過率分布Ｔｌｅｎｓ（ｘ，ｙ）を次の式に従って演算する。なお、Ｃ３は定数である。
【００３５】
Ｔｌｅｎｓ（ｘ，ｙ）  ＝  Ｃ３×（Ｒｒｓａ（ｘ，ｙ）／Ｒｒｓｂ（ｘ，ｙ））１／２×（Ｉｒｓｂ（ｘ，ｙ）／Ｉｒｓａ（ｘ，ｙ））１／２
以上のように、ＲＳミラー１３の反射率分布Ｒｒｓａ（ｘ，ｙ）とＲＳミラー７の反射率分布Ｒｒｓｂ（ｘ，ｙ）とを考慮することにより、被検光学系６の透過率分布を高精度に測定することができる。
【００３６】
[第２実施形態]
図４は、本発明の第２実施形態としての測定装置１１０の概略構成を示す図である。この実施形態は、第１実施形態の集光レンズ５に相当する集光レンズ５’をＴＳレンズとしたフィゾー型の干渉計に被検光学系の透過率分布の測定機能を搭載した測定装置を提供する。ＴＳレンズは、最終面の曲率半径と最終面−焦点間の距離とが等しい。なお、最終面は、ＴＳレンズの最終面を意味し、焦点はＴＳレンズの焦点を意味する。
【００３７】
被検光学系の性能の重要な項目として透過波面が挙げられる。透過波面を評価する際に干渉計測が用いられうる。この実施形態のように、干渉計に透過率分布を測定する機能を搭載することで、別々の装置を作る必要性が無くなり、コスト面で有利である。
【００３８】
光源１から射出された光束は、ハーフミラー２で反射され、ビームエキスパンダ１２、ミラー３１、３２を介して集光レンズ（ＴＳレンズ）５’に至る。光束の一部は、集光レンズ（ＴＳレンズ）５’を透過し、ＲＳミラー１３で反射される。集光レンズ（ＴＳレンズ）５’は、ＸＹＺステージ（位置決め機構）３に搭載されたＰＺＴアクチュエータ４によって駆動される。
【００３９】
集光レンズ（ＴＳレンズ）５’は、最終面以外には光源１が発生する光の波長に対する反射防止膜が施されていて、最終面からのみ光束の一部が反射される。以下、集光レンズ（ＴＳレンズ）５’で反射される光束を参照光束、透過する光束を被検光束と呼ぶことにする。この参照光束と被検光束との干渉により被検光学系６の透過波面が測定される。
【００４０】
被検光学系６の透過率分布の測定時は、波面の測定時に形成されるような干渉縞は不要である。ＲＳミラー１３とＲＳミラー７の反射率分布の測定方法は、第１実施形態と同様であるので、ここでは、干渉縞の除去方法について説明する。
【００４１】
まず、集光レンズ（ＴＳレンズ）５’は、その焦点とＲＳミラー１３の曲率中心が一致するように配置される。その状態から空間フィルタ８を光軸に垂直な方向にΔｓｐｆだけシフトさせるとともに、集光レンズ（ＴＳレンズ）５’もＸＹＺステージ３を駆動して光軸に垂直な方向にΔだけシフトさせる。この状態では、被検光束のみが空間フィルタ８を透過する。ここで、集光レンズ（ＴＳレンズ）５’の焦点距離をＦｔｓ、ビームエキスパンダ１２の焦点距離をＦｅｘｐとすると、空間フィルタ８の量ΔｓｐｆとＴＳレンズ５’のシフト量Δは、次の式で表される。
【００４２】
Δｓｐｆ  ＝  ２×Δ×Ｆｅｘｐ／Ｆｔｓ
図５は、シフト量Δｓｐｆによって被検光束と参照光束とを分離する空間フィルタ８の近傍を示す拡大図である。図５において、１点鎖線は光学系ＯＰの光軸を示している。参照光束の計測時は、図５（ａ）に示すように、空間フィルタ８の開口８ａの中心は、光学系ＯＰの光軸上にある。一方、被検光束の測定時は、図５（ｂ）に示すように、空間フィルタ８をΔｓｐｆだけシフトさせることにより、被検光束の位置に空間フィルタ８の開口８ａの中心を移動させる。これにより、参照光束が遮光され、被検光束のみが透過する。以上の方法によって被検光束と参照光束とを分離することで、撮像センサ９の撮像面に被検光強度分布Ｉｒｓａ（ｘ，ｙ）を形成することができる。
【００４３】
ＲＳミラー１３の代わりに球状ミラーを配置した場合も、同様の方法で干渉縞を除去することができる。よって、ＲＳミラー１３の反射率分布は、第１実施形態と同様の方法で得ることができる。
【００４４】
また、ＲＳミラー７から反射される被検光束の測定にも同様の方法を用いることができる。ＲＳミラー７は、ＸＹＺステージ１４に搭載されている。被検光束のみを空間フィルタ８を透過させるためには、ＲＳミラー７を光軸に垂直な方向にΔｒｓｂだけシフトさせればよい。被検光学系（例えば投影光学系）６の横倍率をβｌｅｎｓとすると、空間フィルタ８のシフト量ΔｓｐｆとＲＳミラー７のシフト量Δｒｓｂとの関係は、次の式で表される。
【００４５】
Δｓｐｆ  ＝  ２×Δｒｓｂ／βｌｅｎｓ×Ｆｅｘｐ／Ｆｔｓ
ＲＳミラー７の代わりに球状ミラーを配置した場合も、同様の方法で干渉縞を除去することができる。よって、ＲＳミラー７の反射率分布は、第１実施形態と同様の方法で得ることができる。
【００４６】
以上の方法で２つのＲＳミラーの反射率分布を測定することができるため、第１実施形態と同様の方法で高精度に被検光学系の６の透過率分布を測定することができる。
【００４７】
[第３実施形態]
この実施形態は、干渉縞を平均化することによって被検光束と参照光束とを分離し、被検光学系の透過率分布を測定する方法を提供する。
【００４８】
この実施形態においても、図４に示す測定装置１１０を使用することができる。ＲＳミラー７としての球面ミラーの曲率中心が被検光学系６の結像点に一致するように、ＸＹＺステージ１４が駆動される。また、空間フィルタ８は、その開口中心が光学系ＯＰの光軸に位置するように配置される。このような配置において、撮像センサ９の撮像面には、被検光束と参照光束との光路長差及び被検光学系６の透過波面収差に応じて、被検光束と参照光束とが干渉した干渉縞が形成され、これが撮像される。ＸＹＺステージ３に搭載されたＰＺＴアクチュエータ４によって集光レンズ５’を半波長の整数倍だけ直線駆動して、その間の撮像センサ９における積算光量を用いて被検光束の情報を得ることができる。
【００４９】
図６は、ＰＺＴアクチュエータ４による集光レンズ５’の駆動と、撮像センサ９のある画素における干渉縞強度を示すグラフである。図６（ｂ）に示すように、ＰＺＴアクチュエータ４による集光レンズ５’の駆動量１６が波長の半整数倍になるごとに、図６（ａ）に示す干渉縞強度１５が周期的に変動する。被検光束の光量をＩｔｅｓｔ、参照光束の光量をＩｒｅｆ、被検光束と参照光束との干渉縞のコントラストをＶ、被検光束と参照光束との光路長差をＬとすると、干渉縞強度Ｉｆｒｇは、次の式で表される。
【００５０】
Ｉｆｒｇ  ＝  Ｉｔｅｓｔ  ＋  Ｉｒｅｆ  ＋  ２Ｖ（Ｉｔｅｓｔ  ×  Ｉｒｅｆ）１／２ｃｏｓ（２πＬ／λ）
したがって、光路長差Ｌを波長の整数倍分だけスキャンさせた際に得られる積算光量は、干渉成分が打ち消され、被検光束の光量と参照光束の光量との和となる。
【００５１】
この実施形態では、ＰＺＴアクチュエータ４によって集光レンズ５’を駆動することにより干渉縞の平均化を行っているが、光源１の波長を変化させることができる場合には、波長を変化させることによって干渉縞を平均化してもよい。上記の干渉縞強度Ｉｆｒｇを示す式において、波長λを変化させることによって干渉縞に一周期分の変化を与えることができる。
【００５２】
次に、図７に示すように、ＸＹＺステージ１４に球状ミラー１０と駆動機構１１を搭載し、球状ミラー１０の中心が被検光学系６の結像点に一致するようにＸＹＺステージ１４を駆動する。ＲＳミラー７の場合と同様に、ＰＺＴアクチュエータ４によって球状ミラー１０を駆動して積算光量を測定すると、参照光束と被検光束の光量の和が得られる。ここで、ＰＺＴアクチュエータ４による球状ミラー１０の駆動中は、球状ミラー１０が回転しないようにＰＺＴアクチュエータ４と駆動機構１１を同期させる必要がある。
【００５３】
以上の方法で参照光束と被検光束の分離することで、２つのＲＳミラーの反射率分布を得ることができる。よって、第１実施形態と同様の方法で高精度に被検光学系６の透過率分布を測定することができる。
【００５４】
[第４実施形態]
この実施形態は、第１乃至第３実施形態として例示した測定装置が組み込まれた露光装置を提供する。該測定装置は、露光装置の投影光学系を被検光学系として、該被検光学系の透過率分布（瞳面における透過率分布）を測定する。この実施形態の露光装置は、測定装置が組み込まれていることにより、任意のタイミングで、被検光学系としての投影光学系の性能を確認することができる。
【００５５】
図８は、本発明の第４実施形態としての露光装置の構成を示す図である。この実施形態の露光装置２００は、原版(レチクル、マスク）に形成されたパターンを投影光学系（被検光学系６）によって基板（ウエハ、液晶基板など）１８に投影して該基板１８に塗布されている感光剤を露光する。露光装置２００は、ＲＳミラー１３、７の反射率分布を測定するための測定ユニットを備えている。該測定ユニットは、球状ミラー１０、１９およびそれらを駆動する駆動機構１１、２０を含む。
【００５６】
基板１８を露光する際には、折曲げミラー２１、２２と集光レンズ５が不図示の駆動ユニットによって基板１８の露光のための光路から除去され、光源１から射出された光は、照明系２３に提供される。照明系２３から射出された光は、不図示の原版（レチクル）を介して投影光学系（被検光学系６）に入射し、ステージ１７に搭載された不図示のチャックによって保持された基板１８に入射する。これによって、基板１８が露光される。
【００５７】
被検光学系６としての投影光学系の透過率分布を測定する際には、折曲げミラー２１、２２と集光レンズ５が不図示の駆動ユニットによって露光のための光路に挿入されて図８に模式的に示す状態となる。
【００５８】
また、集光レンズ５と被検光学系６としての投影光学系との間に不図示の駆動ユニットによってＲＳミラー（第１球面ミラー）１３が挿入される。光源１から射出された光束は、ビームエキスパンダ２４で広げられて、ハーフミラー２を透過して、集光レンズ５に至る。集光レンズ５から出射された光束は、ＲＳミラー１３で反射され、その光束は、ハーフミラー２で反射されて撮像ユニット２５内に設けられた撮像センサの撮像面に基準光強度分布Ｉｒｓａ（ｘ，ｙ）を形成し、それが該撮像センサで撮像される。次いで、ＲＳミラー１３の代わりに球状ミラー（第１球状ミラー）１０と駆動装置（第１駆動機構）１１が不図示の駆動ユニットによって集光レンズ５と被検光学系６としての投影光学系との間に配置される。この状態で第１実施形態と同様の方法で反射光強度分布Ｉｂａｌｌａ（ｘ，ｙ）が撮像され、これに基づいて測定用の光学系の透過光分布Ｉｓｙｓ（ｘ，ｙ）が得られる。そして、演算部９０は、基準光強度分布Ｉｒｓａ（ｘ，ｙ）および透過光分布Ｉｓｙｓ（ｘ，ｙ）とに基づいて、第１実施形態に従ってＲＳミラー１３の反射率分布Ｒｒｓａ（ｘ，ｙ）を演算する。
【００５９】
次に、測定光の測定方法について説明する。ＲＳミラー７、並びに、球状ミラー１９及び駆動機構２０は、基板１８を駆動するステージ１７、または他のステージに搭載されていて駆動される。
【００６０】
集光レンズ５を透過した光束は、投影光学系６に入射する。投影光学系６を透過した光束は、ＲＳミラー（第２球面ミラー）７で反射され、ハーフミラー２で反射されて撮像ユニット２５内に設けられた撮像センサの撮像面に測定光強度分布Ｉｒｓｂ（ｘ，ｙ）を形成し、これが撮像センサによって撮像される。
【００６１】
また、ＲＳミラー７の代わりに球状ミラー（第２球状ミラー）１９と駆動装置（第２駆動機構）２０が配置され、球状ミラー１９からの反射光強度分布Ｉｂａｌｌｂ（ｘ，ｙ）が撮像ユニット２５内に設けられた撮像センサによって撮像される。演算部９０は、反射光強度分布Ｉｂａｌｌｂ（ｘ，ｙ）に基づいて反射光分布Ｉｌｅｎｓ（ｘ，ｙ）を取得する。そして、演算部９０は、測定光強度分布Ｉｒｓｂ（ｘ，ｙ）および反射光分布Ｉｌｅｎｓ（ｘ，ｙ）に基づいて、第１実施形態に従ってＲＳミラー７の反射率分布Ｒｒｓｂ（ｘ，ｙ）を演算する。
【００６２】
更に、演算部９０は、第１実施形態と同様に、被検光学系６としての投影光学系の透過率分布Ｔｌｅｎｓ（ｘ，ｙ）を次の式に従って演算する。
【００６３】
Ｔｌｅｎｓ（ｘ，ｙ）  ＝  Ｃ３×（Ｒｒｓａ（ｘ，ｙ）／Ｒｒｓｂ（ｘ，ｙ））１／２×（Ｉｒｓｂ（ｘ，ｙ）／Ｉｒｓａ（ｘ，ｙ））１／２
以上のように、この実施形態では、露光装置２００に組み込まれた測定装置によって第１実施形態と同様の方法で２つのＲＳミラー１３、７の反射率分布を考慮しながら投影光学系の透過率分布を高精度に測定することができる。
【００６４】
露光装置に搭載された干渉計に第２、第３実施形態の測定装置を搭載することも可能であり、図９に構成を示す。透過率分布の測定方法と干渉縞の除去方法は、第２、第３実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００６５】
透過率分布を測定する測定装置を露光装置に搭載した形態として、第１〜第３実施形態のいずれかの測定装置で反射率分布が測定されたＲＳミラーを使用する露光装置を図１０に示す。予め第１〜第３実施形態のいずれかに従ってＲＳミラー１３、７の反射率分布を測定し、ＲＳミラー１３、７の反射率分布Ｒｒｓａ（ｘ，ｙ）、Ｒｒｓｂ（ｘ，ｙ）を露光装置（例えば、演算部９０内のメモリ）に登録しておく。この反射率分布Ｒｒｓａ（ｘ，ｙ）、Ｒｒｓｂ（ｘ，ｙ）を使用することで、演算部９０は、投影光学系（被検光学系６）の透過率分布を高精度に演算することができる。このような構成は、図８に示されるような球状ミラー１０、１９、駆動機構１１、２０を搭載する必要が無いため、省スペース化に有利である。
【００６６】
[応用例]  次に上記の露光装置を利用したデバイス製造方法を説明する。図１２は、半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す図である。ステップ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行う。ステップ２（レチクル作製）では設計した回路パターンに基づいてレチクル（原版）を作製する。一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハ（基板ともいう）を製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記のレチクルとウエハを用いて、リソグラフィー技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の組み立て工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これを出荷（ステップ７）する。  図１３は、上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す図である。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を成膜する。ステップ１３（電極形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５（ＣＭＰ）ではＣＭＰ工程によって絶縁膜を平坦化する。ステップ１６（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ１７（露光）では上記の露光装置を用いて、回路パターンが形成されたマスクを介し感光剤が塗布されたウエハを露光してレジストに潜像パターンを形成する。ステップ１８（現像）ではウエハ上のレジストに形成された潜像パターンを現像してレジストパターンを形成する。ステップ１９（エッチング）ではレジストパターンが開口した部分を通してレジストパターンの下にある層又は基板をエッチングする。ステップ２０（レジスト剥離）ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンを形成する。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の第１実施形態としての測定装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態としての測定装置の概略構成を示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態としての測定装置の概略構成を示す図である。
【図４】本発明の第２、第３実施形態としての測定装置の概略構成を示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態の説明図である。
【図６】本発明の第３実施形態の説明図である。
【図７】本発明の３実施形態としての測定装置の概略構成を示す図である。
【図８】本発明の４実施形態としての測定装置の概略構成を示す図である。
【図９】本発明の４実施形態としての測定装置の概略構成を示す図である。
【図１０】本発明の４実施形態としての測定装置の概略構成を示す図である。
【図１１】被検光学系の透過率分布を測定するための測定装置の構成を示す図である。
【図１２】デバイス製造方法を示す図である。
【図１３】デバイス製造方法を示す図である。
【符号の説明】
【００６８】
１  光源
２  ハーフミラー
３  ＸＹＺステージ
４  ＰＺＴアクチュエータ
５  集光レンズ
５’  集光レンズ（ＴＳレンズ）
６  被検光学系（投影光学系）
７  ＲＳミラー
８  空間フィルタ
９  撮像センサ
１０  球状ミラー
１１  駆動機構
１２  ビームエキスパンダ
１３  ＲＳミラー
１４  ＸＹＺステージ
１５  干渉縞強度
１６  ＰＺＲアクチュエータの駆動
１７  ウェハーステージ
１８  ウェハーチャック
１９  球状ミラー
２０  駆動機構
２１、２２  折曲げミラー
２３  照明系
２４  ビームエキスパンダ
２５  撮像ユニット
９０  演算部
１００  測定装置
１１０  測定装置
２００  露光装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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