(57)【要約】【課題】被検光学系の光学特性をより簡単により高い精度で評価する。【解決手段】干渉計を用いて被検光学系の光学特性を評価する評価方法は、前記被検光学系の光軸方向における前記干渉計の可動要素の配置が第１配置である状態で前記干渉計によって得られた第１干渉縞を撮像する第１撮像工程（１８０１）と、前記光軸方向における前記可動要素の配置が第２配置である状態で前記干渉計によって得られた第２干渉縞を撮像する第２撮像工程（１８０３）と、前記第１干渉縞および前記第２干渉縞に基づいて前記被検光学系の瞳中心座標を決定する決定工程（１８０５）と、前記決定工程で決定された瞳中心座標を使って前記被検光学系の光学特性を計算する計算工程とを含む。【選択図】図１７
2009210359.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
干渉計を用いて被検光学系の光学特性を評価する評価方法であって、
前記被検光学系の光軸方向における前記干渉計の可動要素の配置が第１配置である状態で前記干渉計によって得られた第１干渉縞を撮像する第１撮像工程と、
前記光軸方向における前記可動要素の配置が前記第１配置とは異なる第２配置である状態で前記干渉計によって得られた第２干渉縞を撮像する第２撮像工程と、
前記第１干渉縞および前記第２干渉縞に基づいて前記被検光学系の瞳中心座標を決定する決定工程と、
前記決定工程で決定された瞳中心座標を使って前記被検光学系の光学特性を計算する計算工程と、
を含むことを特徴とする評価方法。
【請求項２】
前記決定工程では、前記被検光学系の波面収差を計算するために用いる瞳中心座標を変化させながら、前記第１干渉縞に基づいて第１波面収差を計算するとともに前記第２干渉縞に基づいて第２波面収差を計算し、該瞳中心座標の変化量に対する前記第１波面収差と前記第２波面収差との差分の変化量が所定の変化量となる瞳中心座標を前記計算工程で使う瞳中心座標として決定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の評価方法。
【請求項３】
前記決定工程で計算される前記被検光学系の波面収差がコマ収差である、ことを特徴とする請求項２に記載の評価方法。
【請求項４】
前記第１波面収差と前記第２波面収差との差分が球面収差として現れる、ことを特徴とする請求項２に記載の評価方法。
【請求項５】
前記第１波面収差と前記第２波面収差との差分がティルト成分として現れる、ことを特徴とする請求項２に記載の評価方法。
【請求項６】
前記第１撮像工程および前記第２撮像工程は、前記被検光学系の軸上および軸外の波面収差を評価することができるように前記干渉計を調整して実施される、ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の評価方法。
【請求項７】
前記計算工程では、前記被検光学系の波面収差を計算する、ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の評価方法。
【請求項８】
前記計算工程では、前記被検光学系のテレセン度を計算する、ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の評価方法。
【請求項９】
干渉計を用いて被検光学系の光学特性を評価する評価装置であって、
前記干渉計によって形成される干渉縞を撮像するイメージセンサと、
前記イメージセンサから提供される干渉縞の画像に基づいて前記被検光学系の光学特性を計算する演算部とを備え、
前記演算部は、前記被検光学系の光軸方向における前記干渉計の可動要素の配置が第１配置である状態で前記干渉計によって形成された第１干渉縞を前記イメージセンサで撮像した画像と前記光軸方向における前記可動要素の配置が前記第１配置とは異なる第２配置である状態で前記干渉計によって形成された第２干渉縞を前記イメージセンサで撮像した画像とに基づいて前記被検光学系の瞳中心座標を決定し、該瞳中心座標を使って前記被検光学系の光学特性を計算する、
ことを特徴とする評価装置。
【請求項１０】
投影光学系によって原版のパターンを基板に投影して該基板を露光する露光装置であって、
干渉計を用いて前記投影光学系の光学特性を評価する評価装置を備え、
前記評価装置は、
前記干渉計によって形成される干渉縞を撮像するイメージセンサと、
前記イメージセンサから提供される干渉縞の画像に基づいて前記投影光学系の光学特性を計算する演算部とを含み、
前記演算部は、前記投影光学系の光軸方向における前記干渉計の可動要素の配置が第１配置である状態で前記干渉計によって形成された第１干渉縞を前記イメージセンサで撮像した画像と前記光軸方向における前記可動要素の配置が前記第１配置とは異なる第２配置である状態で前記干渉計によって形成された第２干渉縞を前記イメージセンサで撮像した画像とに基づいて前記投影光学系の瞳中心座標を決定し、該瞳中心座標を使って前記投影光学系の光学特性を計算する、
ことを特徴とする露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
干渉計を用いて被検光学系の光学特性を評価する評価方法および評価装置、ならびに、そのような評価装置を備える露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、露光装置に搭載される投影光学系は、その透過波面収差が１０ｍλＲＭＳ以下（λ＝２４８ｎｍ、１９３ｎｍ等）であるような性能が要求されている。これに伴って、波面収差の測定精度は、１ｍλ程度の高精度が要求されてきている。従来から、投影光学系の波面収差は、干渉計を用いて画面内の複数点を計測されることが一般的である。投影光学系の調整では、特許文献１、特許文献２に記載されているような位相走査型干渉計が使われることが多い。また、近年では、特許文献３に記載されているように、露光装置において波面収差の計測が行われうる。
【０００３】
波面収差は、投影光学系の像性能を示す尺度であり、瞳面内の光学特性として考えることができる。これとは別に、像位置（像面、像歪み）に関する光学特性は、特許文献２に示すように、軸外において干渉計測を行い、その際の干渉光学系の位置情報に基づいて評価されうる。
【０００４】
干渉計測により得られた２次元位相分布を波面収差として表記する手法として、Ｚｅｒｎｉｋｅ多項式が用いられることが多い。高精度にＺｅｒｎｉｋｅ多項式の係数を求めるには、干渉縞（２次元位相分布）の中心座標を正確に求める必要がある。この中心座標は、計測された干渉縞或いは被検光束の強度分布のエッジを検出することで決定されることが一般的である。
【０００５】
特許文献４においては、物体距離を変化させた際の軸上コマ収差の変化が最小となる瞳中心座標を求めることで瞳中心座標が決定される。
【０００６】
一方、波面収差、像位置以外の投影光学系の光学特性としては、物体側、像側の光線の傾きを示すテレセン度がある。この測定に関しては、特許文献５において、テストレチクルを用いた手法が提案されている。この方法では、露光装置において基準パターンを有するテストレチクルを配置し、ウェハステージを光軸方向に移動させた際の複数（２箇所以上）のフォーカス位置におけるパターンをウェハに転写させる。このときの像位置の変化からウェハ側の光線の傾き（テレセン度）が求められる。像位置の変化は、転写パターン位置を座標計測器等により計測される。
【特許文献１】特開２００４−２４５７４４号公報
【特許文献２】特開平９−９６５８９号公報
【特許文献３】特開２０００−２７７４１２号公報
【特許文献４】特開２００６−３２４３１１号公報
【特許文献５】特開平１０−１７０３９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の従来例においては、以下のような問題点がある。
【０００８】
波面収差の計測における中心座標の決定方法としてのエッジ検出法では、中心座標を高精度に検出することが難しく、高精度な波面収差の計測が困難である。
【０００９】
特許文献２に記載された方法では、物体距離を変化させた際の軸上コマ収差の変化が最小となる瞳中心座標を求めることで瞳中心座標を決定しているが、この方法では、軸外における瞳中心座標を正確に決定することができない。
【００１０】
テレセン度に関する特許文献５においては、テストレチクルを用いてウェハ上にパターンを転写した後に、座標測定器でその像位置を計測するため、結果を得るまでの過程が多く、測定に時間がかかる。
【００１１】
本発明は、上記の課題認識を基礎としてなされたものであり、例えば、被検光学系の光学特性をより簡単により高い精度で評価することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の側面は、干渉計を用いて被検光学系の光学特性を評価する評価方法に係り、前記評価方法は、前記被検光学系の光軸方向における前記干渉計の可動要素の配置が第１配置である状態で前記干渉計によって得られた第１干渉縞を撮像する第１撮像工程と、前記光軸方向における前記可動要素の配置が前記第１配置とは異なる第２配置である状態で前記干渉計によって得られた第２干渉縞を撮像する第２撮像工程と、前記第１干渉縞および前記第２干渉縞に基づいて前記被検光学系の瞳中心座標を決定する決定工程と、前記決定工程で決定された瞳中心座標を使って前記被検光学系の光学特性を計算する計算工程とを含む。
【００１３】
本発明の第２の側面は、干渉計を用いて被検光学系の光学特性を評価する評価装置に係り、前記評価装置は、前記干渉計によって形成される干渉縞を撮像するイメージセンサと、前記イメージセンサから提供される干渉縞の画像に基づいて前記被検光学系の光学特性を計算する演算部とを備え、前記演算部は、前記被検光学系の光軸方向における前記干渉計の可動要素の配置が第１配置である状態で前記干渉計によって形成された第１干渉縞を前記イメージセンサで撮像した画像と前記光軸方向における前記可動要素の配置が前記第１配置とは異なる第２配置である状態で前記干渉計によって形成された第２干渉縞を前記イメージセンサで撮像した画像とに基づいて前記被検光学系の瞳中心座標を決定し、該瞳中心座標を使って前記被検光学系の光学特性を計算する。
【００１４】
本発明の第３の側面は、投影光学系によって原版のパターンを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、干渉計を用いて前記投影光学系の光学特性を評価する評価装置を備え、前記評価装置は、前記干渉計によって形成される干渉縞を撮像するイメージセンサと、前記イメージセンサから提供される干渉縞の画像に基づいて前記投影光学系の光学特性を計算する演算部とを含み、前記演算部は、前記投影光学系の光軸方向における前記干渉計の可動要素の配置が第１配置である状態で前記干渉計によって形成された第１干渉縞を前記イメージセンサで撮像した画像と前記光軸方向における前記可動要素の配置が前記第１配置とは異なる第２配置である状態で前記干渉計によって形成された第２干渉縞を前記イメージセンサで撮像した画像とに基づいて前記投影光学系の瞳中心座標を決定し、該瞳中心座標を使って前記投影光学系の光学特性を計算する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、例えば、被検光学系の光学特性をより簡単により高い精度で評価することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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。
【００１７】
［第１実施形態］
図１は、本発明の好適な実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。この実施形態の露光装置ＥＸは、レチクル面５に配置されるレチクル（原版）のパターンをウェハ（基板）７に投影する投影光学系１１を備えているほか、投影光学系１１を被検光学系としてその光学特性を評価する評価装置を備えている。エキシマレーザ等の光源１から出射される光は、引回し光学系２によりインコヒーレント化ユニット３に導光される。インコヒーレント化ユニット３は、光の可干渉性を低下させて照明光学系４に提供する。照明光学系４は、ウェハ７の露光の際には、レチクル面５に配置されるレチクルを照明する。投影光学系１１の光学特性を評価する際に、レチクル面５に基準波面生成光学系９が配置され、この基準波面生成光学系９が照明光学系４によって照明される。基準波面生成光学系９は、典型的には、レチクルを保持するレチクルステージ（不図示）に配置され、投影光学系１１の物体面（レチクル面５）に沿った方向および光軸に沿った方向における移動が可能である。ウェハ７を保持するウェハステージ８には、ウェハ７を保持するべき位置の脇に波面検出ユニット１０が配置されている。
【００１８】
図２は、基準波面生成光学系９の詳細な構成例を示す図である。照明光学系４からの光束２３により、基準波面生成光学系９の全体が照明される。基準波面生成光学系９は、それに入射する光束２３の波長（光源１が発生する光の波長）の１／２程度の幅を有するスリット２２を備えている。図２において、ｙ方向はスリット２２の長手方向、ｘ方向はスリット２２の短手方向である。光束２３の輝度が十分であれば、ピンホールでも構わないが、ウェハの露光のための光でレチクル面５を照明する構成では、光量を増加させるためにスリットを用いることが好ましい。基準波面生成光学系９には、スリット２２と近接して、スリット２２の短辺よりも長い短辺を有する窓２１が設けられている。
【００１９】
図３は、波面検出ユニット１０の詳細な構成例を示す図である。ウェハステージ８によって保持されるウェハ７の面とほぼ同じ高さのウェハ面６には、基準波面生成光学系９と類似の構成を有する第２の基準波面生成光学系３１が配置されている。第２の基準波面生成光学系３１は、基準波面生成光学系９と同様のスリット３２及び窓３３を有するが、その短辺および長辺の長さは、投影光学系１１の結像倍率だけ縮小されている。
【００２０】
基準波面生成光学系９のスリット２２からの被検光束３６は、第２の基準波面生成光学系３１の窓３３を透過する。また、基準波面生成光学系９の窓２１からの参照光束３５は、第２の基準波面生成光学系３１のスリット３２を透過する。被検光束３６および参照光束３５は、ＣＣＤセンサ等のイメージセンサ３４の撮像面上に干渉縞を形成する。イメージセンサ３４で撮像された干渉縞の画像を周知の手法にしたがって処理することによって位相情報を再生し、これをＺｅｒｎｉｋｅ関数等にフィッティングすることによって、波面収差の係数が計算されうる。ここで、波面収差係数（例えばＺｅｒｎｉｋｅ係数）を高精度に求める必要があるが、そのためには、計算に使われる瞳中心座標（原点座標）を正確に決定する必要がある。
【００２１】
ここで、上記の瞳中心座標を決定する方法を例示的に説明する。この実施形態の評価方法および評価装置では、物体距離を変化させることにより収差を変化させ、その変化の前後における波面収差を計測し、波面収差の変化量が所定量となる瞳中心座標を求める。
【００２２】
これを図４、図５及び図１７を参照しながら詳細に説明する。図１７に示す処理は、図１に示す演算部２０によって制御される。まず、被検光学系としての投影光学系１１の軸上での瞳中心座標の決定手順を説明する。軸上かつレチクル面５およびウェハ面６の高さに基準波面生成光学系（第１の可動要素）９および波面検出ユニット（第２の可動要素）１０がそれぞれ配置される。この配置を第１配置とし、当該第１配置における波面検出ユニット１０の位置を第１位置とする。この第１配置において、波面検出ユニット１０により、干渉縞の１回目の撮像が実行される（ステップ１８０１（第１撮像工程））。例えば、投影光学系１１の調整状態が良好であれば、図５（ａ）に示すように、波面検出ユニット１０のイメージセンサ３４の撮像面５１にほぼワンカラー状態の干渉縞（第１干渉縞）５２が形成され、これがイメージセンサ３４で撮像される。
【００２３】
次に、波面生成光学系９が投影光学系１１の光軸方向に駆動されて、図４の位置４１に配置される。また、ウェハステージ８が駆動されて、位置４１の共役位置に波面検出ユニット１０が配置される（ステップ１８０２）。この配置を第２配置とし、当該第２配置における波面検出ユニット１０の位置を第２位置とする。このように物体距離が変化した状態で、イメージセンサ３４により干渉縞の２回目の撮像が実行される（ステップ１８０３（第２撮像工程））。物体距離の変化により、投影光学系１１は球面収差を発生し、イメージセンサ３４によって撮像される干渉縞（第２干渉縞）５４は、図５（ｃ）に示すように低次の球面収差の特性を示す輪帯形状になる。
【００２４】
次に、演算部２０は、軸上の波面収差計算のための瞳中心座標（原点座標）を求める（ステップ１８０５）。瞳中心座標（原点座標）を求めるための原理および方法を説明すると、次のとおりである。
【００２５】
第１配置と第２配置における投影光学系１１の波面収差の変化量に着目すると、波面生成光学系９及び波面検出ユニット１０が投影光学系１１の軸上に位置するため、物体距離の変化によってコマ収差が発生することはない。したがって、波面収差の計算に使われる瞳中心座標（原点座標）は、物体距離の変化によるコマ収差の変化量が最小となる座標であるべきである。
【００２６】
これを図と数式を用いて説明する。収差の測定値の変化量（ΔＷ＝Ｗ２−Ｗ１）を計算する際に原点座標にΔＸだけ誤差が発生した場合、波面収差の計算結果における誤差量δ（ΔＷ）は、
δ（ΔＷ）＝ｄ（ΔＷ）／ｄｘ×ΔＸ
である。ここで、物体距離の変化による球面収差の発生量は、主に最低次の収差（この場合、４次）であることから、
ΔＷ＝ａ・Ｘ４
とすると（ここで、ａは瞳の最外周での収差量、Ｘは瞳座標を示す）、
δ（ΔＷ）＝４・ａ・Ｘ３・ΔＸ＝（４・ａ・ΔＸ）・Ｘ３
である。上式は、瞳最外周において、（４・ａ・ΔＸ）の値となる３次コマ収差を表している。
【００２７】
以上から、波面収差の計算に使われる瞳中心座標（原点座標）に誤差がある場合、コマ収差として誤差が発生することがわかる。図１５を用いて同様のことを説明する。図１５において、原点座標が正しい場合（原点座標＝１６０１）は、瞳最外周の左右位置が１６０３となり、左右対称の収差（球面収差）として計算されることになる。原点座標に誤りがある場合（原点座標＝１６０２）は、瞳最外周の左右位置が１６０４となり、左右非対称な収差が計測されてしまうことになる。つまり、波面収差計算結果にコマ収差が現れることになる。
【００２８】
正しい原点座標は、次の手順で求めることができる。波面収差（例えばＺｅｒｎｉｋｅ係数）の計算に使う原点座標を変化させ、複数の原点座標のそれぞれの下で、物体距離の変化によるコマ収差の変化量を求める。この変化量が最小となる原点座標を見つけることで、正確な原点座標を決定することが可能である。
【００２９】
図１６は、瞳中心座標（原点座標）を決定する手順を示す図である。まず、ステップ１７０１において、波面収差係数（Ｚｅｒｎｉｋｅ係数等）の最初の計算のために使う原点座標（Ｘ０、Ｙ０）を決定する。例えば、測定された波面収差の有効データが存在する領域の外周を円フィッティングする等により、大凡の中心を求めればよい。ステップ１７０２においては、ステップ１７０１で決定した原点座標を使って、物体距離の変化の前における波面収差（第１波面収差、典型的にはコマ収差）および物体距離の変化の後における波面収差（第２波面収差、典型的にはコマ収差）を計算する。次に、ステップ１７０３において、最初の原点座標（Ｘ０、Ｙ０）又は前回の原点座標を異なる座標（Ｘ０＋ΔＸ、Ｙ０＋ΔＹ）に変更する。再度、ステップ１７０２において、物体距離の変化の前における波面収差（第１波面収差、典型的にはコマ収差）および物体距離の変化の後における波面収差（第２波面収差、典型的にはコマ収差）を計算する。ΔＸ、ΔＹの変化範囲を±Δｘｍａｘ、±Δｙｍａｘとして、この範囲で１座標ずつの変化を与えて、ステップ１７０２、１７０３を繰り返す。この繰り返しを完了したら、ステップ１７０４において、物体距離の変化に対する波面収差（典型的にはコマ収差）の変化量（第１波面収差と第２波面収差との差分）が最小（例えば、ゼロ）となる原点座標（ＸＣＭｍｉｎ、ＹＣＭｍｉｎ）を求める。この波面収差（典型的にはコマ収差）の変化量が最小となる原点座標が正しい原点座標（瞳中心座標）である。
【００３０】
次に、投影光学系１１の軸外の波面収差を計算するための瞳中心座標（原点座標）を決定する。図４において、ある軸外位置９’に基準波面生成光学系９を配置し、その共役点に波面検出ユニット４３を配置する。この配置を第３配置とし、当該第３配置における波面検出ユニット１０の位置を第３位置とする。この第３配置において、波面検出ユニット１０により、干渉縞の３回目の撮像を実行する（ステップ１８０６）。この際、図５（ｂ）に示すように、イメージセンサ３４の撮像面５１上にほぼワンカラーの干渉縞５３が形成される。この干渉縞５３は、軸上での干渉縞５２の位置とは異なる位置に形成されうる。これは、投影光学系１１のウェハ側におけるテレセン度が完全ではないためである。
【００３１】
更に、波面生成光学系９を投影光学系１１の光軸方向に移動させて位置４２に配置するとともに、その共役位置に波面検出ユニット４３を配置する（ステップ１８０７）。この配置を第４配置とし、当該第４配置における波面検出ユニット１０の位置を第４位置とする。この第４配置において、波面検出ユニット１０により、干渉縞の３回目の撮像を実行する（ステップ１８０８）。ここで、イメージセンサ３４によって撮像される干渉縞５４は、図５（ｄ）に示すように低次の球面収差を有し、軸上における場合の干渉縞５２とは異なる。
【００３２】
次に、演算部２０は、投影光学系１１の軸外における波面収差を計算するための瞳中心座標（原点座標）を求める（ステップ１８１０）。軸外においては物体距離の変化によってコマ収差が発生する。そこで、瞳中心座標（原点座標）の決定は、軸上の場合とは異なり、以下のように行う。すなわち、波面収差（例えばＺｅｒｎｉｋｅ係数）の計算に使う原点座標を変化させ、複数の原点座標での物体距離変化時のコマ収差の変化量を求める。この変化量が投影光学系１１の設計上のコマ収差変化量となる原点座標を見つけることで正確な原点座標を決定することが可能である。軸上の原点座標の決定において、物体距離の変化時のコマ収差変化が最小となる原点座標を求めたことに対して、軸外においては、最小ではなく、設計値に最も近いコマ収差変化となる原点座標を求める点が異なっている。
【００３３】
上記の軸外における原点座標決定の過程を複数の軸外像点において繰り返し実施する。実施は、例えば、瞳中心座標（原点座標）の変化が主に投影光学系１１のテレセン度に起因しているため、その特性を捉えるのに必要な像高数だけ行えばよい。例えば、テレセン度は、像高Ｙに対して、次式でほぼ近似可能であることから、この場合、軸上以外に少なくとも３像高を計測すればよい。
【００３４】
θ（Ｙ）＝Ａ１・Ｙ＋Ａ２・Ｙ３＋Ａ３・Ｙ５  （Ａ１、Ａ２、Ａ３は定数）
上式で得られた係数Ａ１〜Ａ３を用いれば、任意像高Ｙにおける測定時のテレセン度を計算で求めることが可能である。その像高Ｙにおける波面測定値から波面収差計算を実行する場合には、求まったθ（Ｙ）から正しい瞳中心座標を決定することが可能である。演算部２０は、このようにして得られた各像高Ｙにおける瞳中心座標に基づいて波面収差（波面収差係数、例えばＺｅｒｎｉｋｅ係数）を計算する。これにより、高精度な波面収差の測定が可能になる。
【００３５】
図１７の各ステップは、一度実行すれば、その際に得られた各像高における原点座標を次回の測定時に使用することが可能である。より高精度な測定を行う場合は、毎回、図１７のステップを実施すればよい。
【００３６】
演算部２０は、次式により、軸上の瞳中心座標（Ｘ０、Ｙ０）及び軸外における瞳中心座標（Ｘ１、Ｙ１）の差に基づいて軸外でのテレセン度（θ）を計算することができる。
【００３７】
θｘ＝Ｓｉｎ（ΔＸ／Ｘｍａｘ・ＮＡ）−１    （ΔＸ＝Ｘ１−Ｘ０）
θｙ＝Ｓｉｎ（ΔＹ／Ｘｍａｘ・ＮＡ）−１    （ΔＹ＝Ｙ１−Ｙ０）
［第２実施形態］
図７および図８を参照しながら本発明の第２実施形態を説明する。なお、ここで言及しない事項は、第１実施形態にしたがいうる。
【００３８】
この実施形態は、第１実施形態における処理（図１７）のステップ１８０２及びステップ１８０７において、物体位置は動かさず、像側の波面検出ユニット１０のみを移動させる点が異なり、その他は同一である。
【００３９】
第１実施形態では物体距離の変化による球面収差の変化を利用したが、第２実施形態ではデフォーカスによるパワー変化を利用する。
【００４０】
図６（ｂ）は、波面検出ユニット１０が軸上に配置された状態を示す図である。まず、第２の基準波面生成光学系３１がウェハ面６上に位置する状態で、１回目の撮像として、図７（ａ）に例示するような干渉縞の撮像を実行する（ステップ１８０１）。更に、ウェハステージ８を光軸方向に移動させることにより移動波面検出ユニット１０を光軸方向に移動させ（ステップ１８０２に相当するが、像側のユニット１０のみ移動させる。）。そして、２回目の撮像として、図７（ｃ）に例示するような干渉縞の撮像を実行する（ステップ１８０３）。図５において、６１は、軸上デフォーカス位置に配置された波面検出ユニット１０に入射する被検光束を示している。
【００４１】
次に、演算部２０は、軸上の波面収差計算のための原点座標（瞳中心座標）を決定する（ステップ１８０５）。その手順は、第１実施形態と同じである。但し、第１実施形態では、２つの波面収差の差分が球面収差であることを利用したが、第２実施形態では、２つの波面収差の差分がパワー成分となることを利用する。つまり、第２実施形態では、原点座標に誤りがある場合にパワー成分がティルト成分として検出されることを利用する。第１実施形態におけるΔＷ及び図１５を４次関数（球面収差）でなく、２次関数（パワー成分）として考えれば、第１実施形態と同様の説明ができる。つまり、波面収差（例えばＺｅｒｎｉｋｅ係数）の計算に使う中心座標を変化させ、複数の中心座標でのデフォーカス変化時のティルトの変化量を求め、この変化量が最小となる中心座標を見つけることで正確な中心座標を決定することが可能である。
【００４２】
次に、ウェハステージ８の駆動により、１回目の測定時におけるフォーカス位置に戻り、更に、図６（ａ）に例示するような所望の軸外位置に移動する。この位置で、３回目の撮像として、図７（ｂ）に例示するような干渉縞の撮像を実行する（ステップ１８０６）。干渉縞５３は、軸上における干渉縞５２に対して中心がずれた状態となる。これは、投影光学系１１のウェハ側でのテレセン度が微少量ずれていることに起因する。更に、ウェハステージ８により、波面検出ユニット１０を光軸方向に移動させ（ステップ１８０７に相当するが、像側のユニット１０のみ移動）、４回目の撮像として、図７（ｄ）に例示するような干渉縞７２の撮像を実行する（ステップ１８０８）。図６において、６２は、軸上デフォーカス位置に配置された波面検出ユニット１０に入射する被検光束を示している。干渉縞７２は、３回目の測定の際に得られる干渉縞５３と同位置に、所謂パワー成分を有したものとして得られる。
【００４３】
ここで３回目の撮像時における波面収差と４回目の撮像時における波面収差との差分は、デフォーカス成分（パワー成分）のみであるべきである。そこで、波面収差（例えばＺｅｒｎｉｋｅ係数）の計算に使う中心座標を変化させ、複数の中心座標でのデフォーカス（パワー）変化時のティルトの変化量を求める。軸上と同様に、この変化量が最小となる中心座標を見つけることで軸外の正確な中心座標を決定することが可能である。（ステップ１８１０）
その後、第１実施形態と同様に所望の軸外位置において、上述した２つの測定（フォーカス及びデフォーカス位置）を繰り返すことにより、軸上及び任意の軸外位置において、波面収差計算に使う中心座標を高精度に決定できる。その結果、高精度な波面収差が可能となる。軸上と任意の軸外での瞳中心座標の差からテレセン度を求めることが可能である点も第１実施形態と同様である。
【００４４】
しかしながら、このパワー変化を利用した第２実施形態では、ウェハ側でのテレセン度が良くない場合、デフォーカスに伴い集光点が光軸に直交する方向にシフトするため、干渉縞にティルト成分が発生する。しかし、この場合でも、第１実施形態に従って決定した瞳中心座標を使って、デフォーカス時の波面収差計測値のティルト成分からテレセン度を計算により求めることが可能である。
【００４５】
［第３実施形態］
図８および図９を参照しながら第３実施形態を説明する。ウェハステージ８を移動させて波面検出ユニット１０を軸上のフォーカス位置に配置する。図８（ｂ）がその状態を示す。この状態で基準波面生成光学系３１の窓からの透過光８１が形成する光強度分布９１をイメージセンサ３４で撮像する。撮像された光強度分布９１の輪郭を求め、その輪郭に基づいて光強度分布９１の中心座標を求める。次に、所望の軸外位置に波面検出ユニット１０を移動させる。ここでも同様にして、基準波面生成光学系３１の窓からの透過光８２が形成する光強度分布９２をイメージセンサ３４で撮像し、撮像された光強度分布９２の輪郭を求め、その輪郭に基づいて光強度分布９２の中心座標を求める。このようにして求めた強度分布の中心座標の差を求めることにより、投影光学系１１のテレセン度を得ることが可能である。
【００４６】
［第４実施形態］
図１０を参照しながら第４実施形態を説明する。第１実施形態は、シングルパス干渉計を使ってウェハ側で検出を行う例を提供するが、第４実施形態は、ダブルパス干渉計を使ってレチクル側で検出を行う例を提供する。
【００４７】
第４実施形態では、ラジアルシア型干渉計が構成されているが、干渉計のタイプがこれに限定されるものではない。露光時は、光源１００１からの光はビーム整形光学系１００２、インコヒーレント化ユニット１００４、照明光学系１００５を透過する。投影光学系１１の収差の測定時は、光源１００１からの光束が専用引回し系１００６を経由するように光路切り換えミラー１００３が操作される。専用引回し系１００６を通った光束は更にコリメータレンズ１００７、空間フィルタ１００８、コリメータレンズ１００９、ハーフミラー１０１０、反射ミラー１０１１、コリメータレンズ１０１２、コリメータユニット１０１４を介しレチクル面１０１５に集光する。反射ミラー１０１１、コリメータレンズ１０１２及びコリメータユニット１０１４は、ＸＹＺステージ１０１３により移動される。投影光学系１１をウェハステージ１０１９上の球面ミラー１０２０を介して往復させ、ラジアルシア干渉計ユニット１０２９へ導光させて波面計測される。ラジアルシア干渉計ユニット１０２９はハーフミラー１０２１、反射ミラー１０２２、ビームエクスパンダー１０２３、ハーフミラー１０２４、反射ミラー１０２５、ＰＺＴ素子１０２６、結像レンズ１０２７及びイメージセンサ１０２８を有する。このような構成の詳細は、特開２０００−２７７４１２号公報（米国特許第６６１４５３５号明細書）に記載されている。
【００４８】
図１１は、レチクル面１０１５付近の拡大図である。軸上と軸外における干渉計測に使われる光線の復路の光線状態を示している。集光レンズ１０１２への戻り光束は、軸外では光線１１３のようにレチクル面法線１１２に対して傾きをもつ。これは、投影光学系１１のレチクル側でのテレセン度を完全に補正することが困難であるためである。
【００４９】
図１２を参照して説明を続ける。第４実施形態は、第１実施形態と同様に、物体距離の変化による投影光学系１１の収差変化を利用して軸上及び軸外の瞳中心座標を正確に決定する。これにより、レチクル側入射のダブルパス干渉計において高精度な波面収差の測定と同時にテレセン度の測定が可能となる。第１実施形態と同様に、軸上において第１及び２の波面収差の測定を行う。レチクルステージ上のＴＳレンズを光軸方向に移動させることにより、異なる物体距離で測定を行うことができる。図１２においては、４回の測定における物点と像点の関係が示されている。第１の測定では、物点１２０１および像点１２０５に第１可動要素および第２可動要素をそれぞれ配置して測定が行われる。第２の測定では、物点１２０３および像点１２０７に第１可動要素および第２可動要素をそれぞれ配置して測定が行われる。第３の測定では、物点１２０２および像点１２０６に第１可動要素および第２可動要素をそれぞれ配置して測定が行われる。第４の測定では、物点１２０４および像点１２０８に第１可動要素および第２可動要素をそれぞれ配置して測定が行われる。各測定結果から中心座標を求める手順は、第１実施形態と同じである。
【００５０】
［第５実施形態］
図１３を参照しながら本発明の第５実施形態を説明する。第５実施形態は、第４実施形態における物体距離の変化による球面収差変化を利用する代わりに、デフォーカスによるパワー成分の変化を利用する。第１及び２の測定は、第１実施形態と同様に軸上で行われ、両波面収差の変化において、ティルト変化が最小となる中心座標を求める。次に、所望の軸外位置において第３の測定を行う。これは、図１３（ａ）における物点１３０１及びその共役点１３０３に反射球面の曲率中心を配置した状態で行われる。次に、ウェハステージの光軸方向の移動により、反射球面の曲率中心を位置１３０４へデフォーカスし、第４の波面収差の測定を行う。この場合、入射光点１３０３は反射球面により、反射光点１３０５に再結像され、その結果、投影光学系１１により、レチクル側においては、入射時の物点１３０１に対してデフォーカスかつ横シフトした位置１３０２に集光する。この状態で計測される波面収差も第１実施形態と同様に軸上での結果に対して中心位置がずれたものとなる。これはレチクル側での投影光学系のテレセン度が十分でないためである。ウェハ側のテレセン度よりもレチクル側のテレセン度のほうが悪いため、瞳中心のずれ量も大きくなる。第３と第４の波面収差測定結果から、瞳中心座標を求めるには、第２実施形態と同様の手順を実施すればよい。
【００５１】
［第６実施形態］
図１４を参照しながら第６実施形態を説明する。第６実施形態では、レチクル側に配置されたＴＳレンズ１１１を光軸方向に移動する。軸外における第３と第４の測定について説明する。第３の測定では、ＴＳレンズ１１１の焦点１４０１をレチクル面に配置した状態で波面収差を測定する。この状態では、投影光学系により光束がウェハ面上に再結像し、球面ミラーの曲率中心１４０４とウェハ面が一致している。次に、ＴＳレンズ１１１を光軸方向に移動させることにより、その焦点を位置１４０２に移動する。投影光学系を通過した光束は、図１４（ｂ）における位置１４０５に再結像し、球面ミラーの反射後は位置１４０６に再結像し、そして、投影光学系を逆行した後、レチクル面近傍で図４（ａ）に示す位置１４０３に再集光する。この状態で第４の測定を行う。第４の測定は、レチクル面で測定光がデフォーカスしているために、第３の測定に対して、パワー成分のみが変化したものとなる。従って、第２及び第５実施形態と同様の手順で瞳中心座標を決定することができる。
【００５２】
しかしながら、このパワー変化を利用した第５及び第６実施形態の方法においても、レチクル側でのテレセン度が良くない場合には、デフォーカスに伴い、集光点が光軸直行方向にシフトするため、干渉縞にティルト成分が発生する。この場合でも、第４実施形態の方法で決定した瞳中心座標を使って、デフォーカス時の波面収差計測値のティルト成分から、テレセン度を計算により求めることが可能である。
【００５３】
［第７実施形態］
投影光学系のテレセン度については、瞳中心座標ではなく、物体距離を変更した際或いは波面検出ユニットを光軸方向に移動させた際にワンカラー干渉縞となる波面検出ユニットの位置を計測して得られるディストーション変化から求めることも可能である。
【００５４】
［第８実施形態］
ここまでは、露光装置上に搭載された波面収差計測装置での実施形態を示したが、最後に、第７実施形態として投影光学系１１の製造工程で使用される波面収差評価装置の例を説明する。波面収差評価装置としては公知（周知）の装置を用いることができる。例えば、フィゾー型の干渉計とＸＹＺの３軸ステージの組み合わせにより、投影光学系１１の画面内の任意像高での波面収差の測定が可能な波面収差評価装置を用いることができる。この波面収差測定装置に第１〜第６実施形態の瞳中心座標の決定方法及びテレセン度の測定手法を適用することにより、高精度な波面測定精度の実現とテレセン度の同時測定が可能となる。これら波面収差及びテレセン度の測定結果を用いて、投影光学系の組立調整を実施する。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の好適な実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】基準波面生成光学系の詳細な構成例を示す図である。
【図３】波面検出ユニットの詳細な構成例を示す図である。
【図４】干渉計の可動要素の配置を例示する図である。
【図５】波面収差（干渉縞）を例示する図である。
【図６】干渉計の可動要素の配置を例示する図である。
【図７】波面収差（干渉縞）を例示する図である。
【図８】干渉計の可動要素の配置を例示する図である。
【図９】基準波面生成光学系の窓からの透過光が形成する光強度分布を例示する図である。
【図１０】本発明の好適な実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。
【図１１】レチクル面付近の拡大図である。
【図１２】干渉計の可動要素の配置を例示する図である。
【図１３】干渉計の可動要素の配置を例示する図である。
【図１４】干渉計の可動要素の配置を例示する図である。
【図１５】瞳中心座標（原点座標）とそれに基づいて計算される波面収差との関係をしめず図である。
【図１６】瞳中心座標（原点座標）を決定する手順を示す図である。
【図１７】瞳中心座標（原点座標）を決定する手順を示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
１：光源、４：照明光学系、５：レチクル面、６：ウェハ面、８：ウェハステージ、９：基準波面生成光学系、１０：波面検出ユニット、１１：投影光学系、２１：窓、２２：スリット、２３：照明光束、３１：第２の基準波面生成光学系、３２：スリット、３３：窓、３４：イメージセンサ、３５：参照光束、３６：被検光束、９’：基準波面生成光学系、４１：基準波面生成光学系、４２：基準波面生成光学系、４３：基準波面生成光学系、４４：基準波面生成光学系、５１：フリンジモニター、５２：干渉縞、５３：干渉縞、５４：干渉縞、５５：干渉縞、６１：被検光束、６２：被検光束、７１：干渉縞、７２：干渉縞、８１：被検光束、８１：被検光束、９１：光強度分布、９２：光強度分布、１００１：光源、１０１５：レチクル面、１０１７：ウェハ面、１０２０：球面ミラー、１０２８：イメージセンサ、１０２９：ラジアルシア干渉計、１２０１：物点位置、１２０２：物点位置、１２０３：物点位置、１２０４：物点位置、１２０５：像点位置、１２０６：像点位置、１２０７：像点位置、１２０８：像点位置、１３０１：軸外でのＴＳからの光束の集光点、１３０２：軸外でのＴＳへの光束の集光点、１３０３：軸外での被検レンズからの光束の集光点、１３０４：ＲＳデフォーカス時の曲率中心位置、１３０５：ＲＳ反射光束の集光点、１４０１：ＴＳレンズからの光束の集光点、１４０２：ＴＳからの光束の集光点、１４０３：ＴＳへの光束の集光点、１４０４：投影光学系からの光束の集光点、１４０５：投影光学系からの光束の集光点、１４０６：投影光学系への光束の集光点
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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