(57)【要約】【課題】  干渉計測装置がもつシステムエラーを短時間で簡便に保証し、絶対値計測の回数を減らす。【解決手段】  被検光と参照光を干渉させて得られた干渉縞の計測データから、被検物１の透過波面を計測する際、被検用光束を計測用球面ミラー２で反射させて波面計測を行い、かつ複数の校正用球面ミラー４、５、６、７のそれぞれで反射させて波面計測を行うとともに、２回目以降の透過波面計測時は、今回及び前回得られたデータに基づいて前回計測時に対するシステムエラーの変化を検知する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検物を透過した被検光と参照光との干渉により生じる干渉縞から前記被検物の透過波面を計測する際の計測値を校正する校正方法であって、
前記被検物を透過し前記透過波面の計測用球面ミラーで反射した光と前記参照光との干渉縞を計測する第１の計測工程と、
前記被検物を透過し校正用球面ミラーで反射した光と前記参照光との干渉縞を計測する第２の計測工程と、
前記第１の計測工程と前記第２の計測工程とを１回として複数回実行して得られる計測値に基づいて、前記計測用球面ミラーによって生じる計測誤差が該複数回実行している間に変化した変化量を算出する算出工程と、
前記算出工程において算出された変化量を用いて前記被検物の透過波面を計測する際の計測値を校正する校正工程と
を有することを特徴とする校正方法。
【請求項２】
前記算出工程において、同一の回において前記第１の計測工程で得られた計測値と第２の計測工程で得られた計測値との差分を求め、前記複数回における各々の前記差分を比較することによって、前記変化量を算出することを特徴とする請求項１に記載の校正方法。
【請求項３】
前記第２の計測工程において、複数の前記校正用球面ミラーに対して計測を行うことを特徴とする請求項１に記載の校正方法。
【請求項４】
被検物を透過した被検光と参照面からの参照光との干渉により生じる干渉縞から前記被検物の透過波面を計測する際の計測値を校正する校正方法であって、
前記参照面と被検物との間の光路に配置された校正用球面ミラーで反射した光と前記参照光との干渉縞を計測する計測工程と、
前記計測工程を複数回実行して得られる計測値に基づいて、前記参照面によって生じる計測誤差が該複数回実行している間に変化した変化量を算出する算出工程と、
前記算出工程において算出された変化量を用いて前記被検物の透過波面を計測する際の計測値を校正する校正工程と
を有することを特徴とする校正方法。
【請求項５】
前記計測工程において、複数の前記校正用球面ミラーに対して計測を行うことを特徴とする請求項４に記載の校正方法。
【請求項６】
被検物を透過した被検光と参照光との干渉により生じる干渉縞から被検物の透過波面を計測する干渉計測装置であって、
前記参照光を生成する参照面と、
前記被検物を透過した光を反射して第１の被検光とする計測用球面ミラーと、
前記被検物を透過した光を反射して第２の被検光とする校正用球面ミラーと、
前記第１の被検光と前記参照光との干渉縞、及び、前記第２の被検光と前記参照光との干渉縞を計測する計測手段と、
前記計測手段による計測を複数回実行して得られる計測値に基づいて、前記計測用球面ミラーによって生じる計測誤差が該複数回実行している間に変化した変化量を算出し、算出された変化量を用いて前記被検物の透過波面を計測する際の計測値を校正する手段と
を備えることを特徴とする干渉計測装置。
【請求項７】
前記校正用球面ミラーを複数有することを特徴とする請求項６に記載の干渉計測装置。
【請求項８】
被検物を透過した被検光と参照光との干渉により生じる干渉縞から被検物の透過波面を計測する干渉計測装置であって、
前記参照光を生成する参照面と、
前記参照面と前記被検物との間の光路に配置され、前記参照面からの光を反射して被検光とする校正用球面ミラーと
前記被検光と前記参照光との干渉縞を計測する計測手段と、
前記計測手段による計測を複数回実行して得られる計測値に基づいて、前記参照面によって生じる計測誤差が該複数回実行している間に変化した変化量を算出し、算出された変化量を用いて前記被検物の透過波面を計測する際の計測値を校正する手段と
を備えることを特徴とする干渉計測装置。
【請求項９】
前記校正用球面ミラーを複数有することを特徴とする請求項８に記載の干渉計測装置。
【請求項１０】
前記被検物としての投影光学系と、請求項６乃至９のいずれか１項に記載の干渉計測装置とを有することを特徴とする露光装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、露光された基板を現像する工程とを有する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、被検物の透過波面を計測する干渉計測装置の校正方法に関する。さらに、本発明は露光装置及びその露光装置を用いるデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被検物の透過波面計測には、光の干渉を利用した干渉計測装置が用いられている。
干渉計測装置では、被検物の透過波面と、参照面との相対計測を行うのが一般的である。高精度に被検物の透過波面を計測するためには、参照面や被検物を透過した被検光を反射させる球面ミラーが理想的な面であることが望まれる。しかし、参照面の面精度は、光源の波長をλとすると、ＰＶ＝λ／１０乃至λ／２０であることが多く、計測精度をこの面精度以上にすることはできない。そのため、これより高精度な計測を行うためには、参照面や球面ミラーの形状誤差（装置のシステムエラー）を計測し、絶対校正を行うことが必要となる。
【０００３】
上記システムエラーの計測法としては、例えば、波面平均化法が知られている。特許文献１には、波面平均化法を利用した絶対形状計測法の一つの例が開示されている。
【０００４】
図２に参照面によるシステムエラーの計測装置の概略図を示す。この装置では、ダミー真球２１を用い、参照面を有するレンズ３からの参照光とダミー真球２１からの被検光とを干渉させる。そして、この干渉計測を、回転機構２２により被検光がダミー真球２１の全ての球面に当たるように回転させながら複数回行い、得られた計測データの平均化を行う。平均化により、ダミー真球２１の形状誤差による計測データへの影響を減少させることができるため、結果としてレンズ３のみの形状誤差を求めることができる。但し、この方法は、ダミー真球２１の形状誤差がランダムであることを仮定している。
【０００５】
上記を数式で示すと以下のようになる。計測データをＭｋ、レンズ３の形状誤差をＦ、ダミー真球２１の形状誤差をＷｋとして、計測データＭｋを平均化すると、式（１）の関係が成立する。
【０００６】
【数１】
2009036601.tif 000003
計測回数ｎを増やしていくと式１の右辺第二項は０に近づいていくので、レンズ３によるシステムエラーを求めることができる。
【特許文献１】特開平５−２０３４２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
干渉計測装置がもつシステムエラーは、温度等の環境変化及び振動等の外乱などにより変化することがあるため、透過波面の計測精度を長期的に保証するには、理想的には計測する度にシステムエラーを計測する必要がある。しかし、上記で挙げた手法を始めとするシステムエラー計測は、一般に高精度に計測するためには比較的長時間の計測を必要とする。
そのため、計測する度に、システムの安定性を確認するために長時間のシステムエラー計測を行うことは、効率的ではない。
そこで、本発明は、上記の問題点を解決することができる干渉計測装置の計測値の校正方法、及び計測装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明に係る第１の校正方法は、被検物を透過した被検光と参照光との干渉により生じる干渉縞から前記被検物の透過波面を計測する際の計測値を校正する校正方法であって、前記被検物を透過し前記透過波面の計測用球面ミラーで反射した光と前記参照光との干渉縞を計測する第１の計測工程と、前記被検物を透過し校正用球面ミラーで反射した光と前記参照光との干渉縞を計測する第２の計測工程と、前記第１の計測工程と前記第２の計測工程とを１回として複数回実行して得られる計測値に基づいて、前記計測用球面ミラーによって生じる計測誤差が該複数回実行している間に変化した変化量を算出する算出工程と、前記算出工程において算出された変化量を用いて前記被検物の透過波面を計測する際の計測値を校正する校正工程とを有することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る第２の校正方法は、被検物を透過した被検光と参照面からの参照光との干渉により生じる干渉縞から前記被検物の透過波面を計測する際の計測値を校正する校正方法であって、前記参照面と被検物との間の光路に配置された校正用球面ミラーで反射した光と前記参照光との干渉縞を計測する計測工程と、前記計測工程を複数回実行して得られる計測値に基づいて、前記参照面によって生じる計測誤差が該複数回実行している間に変化した変化量を算出する算出工程と、前記算出工程において算出された変化量を用いて前記被検物の透過波面を計測する際の計測値を校正する校正工程とを有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る第１の干渉計測装置は、被検物を透過した被検光と参照光との干渉により生じる干渉縞から被検物の透過波面を計測する干渉計測装置であって、前記参照光を生成する参照面と、前記被検物を透過した光を反射して第１の被検光とする計測用球面ミラーと、前記被検物を透過した光を反射して第２の被検光とする校正用球面ミラーと、前記第１の被検光と前記参照光との干渉縞、及び、前記第２の被検光と前記参照光との干渉縞を計測する計測手段と、前記計測手段による計測を複数回実行して得られる計測値に基づいて、前記計測用球面ミラーによって生じる計測誤差が該複数回実行している間に変化した変化量を算出し、算出された変化量を用いて前記被検物の透過波面を計測する際の計測値を校正する手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る第２の干渉計測装置は、被検物を透過した被検光と参照光との干渉により生じる干渉縞から被検物の透過波面を計測する干渉計測装置であって、前記参照光を生成する参照面と、前記参照面と前記被検物との間の光路に配置され、前記参照面からの光を反射して被検光とする校正用球面ミラーと前記被検光と前記参照光との干渉縞を計測する計測手段と、前記計測手段による計測を複数回実行して得られる計測値に基づいて、前記参照面によって生じる計測誤差が該複数回実行している間に変化した変化量を算出し、算出された変化量を用いて前記被検物の透過波面を計測する際の計測値を校正する手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、干渉計測装置が有するシステムエラーの校正に要する時間を短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、以下の実施例に基づき説明する。
［実施例１］
図１は、本発明の実施例１に係る干渉計測装置の要部概略図である。この干渉計測装置は、チャンバ２０の内部に配置されている。
図１において、光源８を射出した光束はハーフミラー９を透過し、ミラー１０を経て、ＸＹＺステージ１１に保持されたＴＳレンズ３（透過型球面レンズ）に至る。ＸＹＺステージ１１はコンピュータ１６からの指令により高精度にＸＹＺ方向の３軸において独立な駆動が可能となっている。
【００１４】
ＸＹＺステージ１１上には圧電素子（光路長差変化素子）１２を介し、所望のＮＡの光束を発生させるＴＳレンズ３が設置されている。圧電素子１２にはコンピュータ１６から電圧の印加が可能となっており、被検物（被検光学系）１の波面計測時にはＣＣＤカメラ１５に同期した縞走査（光路長差変化）が可能となっている。
ここでＴＳレンズ３について、参照光を生成する参照面３ａの曲率半径と参照面３ａ−焦点１３間の距離が等しく、参照面３ａにおいて５％程度、光を反射する。以下、ＴＳレンズ３の参照面３ａで反射される光を参照光と称する。
【００１５】
ＴＳレンズ３の焦点１３が被検物１の物体面と一致するようにＸＹＺステージ１１により光軸方向の調整がなされている。被検物１を透過した光束は、被検物１の像面上で集光した後、計測用球面ミラーであるＲＳミラー（反射型球面ミラー）２により反射される。以下、ＲＳミラーにより反射される光を被検光と称す。
ここで、ＲＳミラー２はＴＳレンズ３と同様、コンピュータ１６により制御可能なＸＹＺステージ１８上に設けられ、透過波面収差の計測時にはＲＳミラー２の曲率中心と像側焦点１９が一致するようにＸＹＺ方向の調整がなされている。
【００１６】
参照光と被検光は、ＴＳレンズ３で合波され同一光路となり、ミラー１０を経て、ハーフミラー９で反射される。そして、ハーフミラー９で反射された光は、瞳結像レンズ１４と空間フィルタ１７を介して、計測手段としてのＣＣＤカメラ１５上に参照光と被検光の光路長差に応じた干渉縞を形成する。
【００１７】
空間フィルタ１７は、瞳結像レンズ１４中のＴＳレンズ３の焦点１３との共役面上に設置している。この空間フィルタ１７はＣＣＤカメラ１５の画素ピッチに起因するナイキスト周波数以上の空間周波数成分を遮光し、所謂エリアシングを防ぐために用いている。ＣＣＤカメラ１５で撮像された干渉縞画像データは処理系としてのコンピュータ１６に転送される。
【００１８】
コンピュータ１６では、圧電素子１２を駆動して光路長差を変化させることにより干渉縞を走査させた際の複数枚の干渉縞画像データを取り込み、干渉縞の位相（位相差分布）を算出する。干渉縞から位相の算出には、ステージ振動特性等の誤差伝達を低減するための位相回復アルゴリズムが用いられる。
【００１９】
得られる干渉縞位相分布（計測値）は、ＲＳミラー２とＴＳレンズ３の形状誤差（システムエラー）を含んだものとなっている。そこで、前述の波面平均化法などのシステムエラー計測方法を用いて、ＲＳミラー２とＴＳレンズ３の形状誤差をそれぞれ高精度に計測し、計測データの校正を行う。
以上により、干渉計測装置による計測対象物である被検物１の干渉縞位相分布（波面収差）の計測の手続きを終了する。
【００２０】
干渉計測装置がもつシステムエラーは、温度等の環境変化及び振動等の外乱などにより変化することがある。そのため、従来は、長期的に計測値の絶対値精度を保証するには、前述した計測方法のように毎回、長時間を要するシステムエラーの計測を行うことが必要であった。そこで、本実施例では、２回目以降の計測において、システムエラーそのものを直接計測せず、校正用ＲＳミラーを用いることにより前回の計測時に対するシステムエラーの変化量を計測する。
【００２１】
まず、毎回の計測時に共通の動作について説明する。
ＸＹＺステージ１８（第１のステージ）を駆動して透過波面計測用ＲＳミラー２を計測位置に移動させる。そして、光源８からの光束を被検物１に透過させ計測用ＲＳミラー２で反射させて得られる第１の被検光と、ＴＳレンズ３の参照面３ａで反射させて得られる参照光とを干渉させて第１の計測データを得る（第１の計測工程）。この第１の計測データには、被検物１の透過波面の計測データとシステムエラーが含まれるため、システムエラーを除くと、被検物１の透過波面を得ることができる。
【００２２】
また、ＸＹＺステージ１８（第１のステージ）を駆動して校正用ＲＳミラー（第１の校正用球面ミラー）４を計測位置に移動させる。そして、被検物１を透過し、校正用ＲＳミラー４で反射させて得られる第２の被検光と、ＴＳレンズ３の参照面３ａで反射して得られる参照光とを干渉させて第２の計測データを得る（第２の計測工程）。
【００２３】
さらに、参照面３ａと被検物１との間に配置された校正用ＲＳミラー（第２の校正用球面ミラー）６で反射させて得られる第３の被検光と、ＴＳレンズ３の参照面３ａで反射して得られる参照光とを干渉させて第３の計測データを得る。ＸＹＺステージ１１（第２のステージ）は、この第３の計測データを得る際、ＴＳレンズ３（光源８からの光束を第２の校正用球面ミラーに導くための光学系）を移動させる。なお、第２のステージを移動させずに、ＲＳミラー６の方を計測光の光路に対して挿入及び退避させるものであっても良い。
【００２４】
図１に示す干渉計測装置を用いて計測及び計測値の校正を行う場合、まず、第１回目の計測を行い、前述した第１の計測データ（１−１）、第２の計測データ（１−２）を得る。そして、第２回目の計測を行い、同様に、前述した第１の計測データ（２−１）、第２の計測データ（２−２）を得る。そして、第２回目の計測データ（２−１、２）と、第１の計測データ（１−１、２）とに基づいて、計測用ＲＳミラーによって生じるシステムエラー（計測誤差）の変化量を計測する。つまり、前後２回の計測データに基づいて、システムエラーの変化量を計測する。
【００２５】
また、第１の計測データと第３の計測データについても同様に行う。例えば、第１回目の計測を行い、前述した第１の計測データ（１−１）、第３の計測データ（１−３）を得る。そして、第２回目の計測を行い、同様に、前述した第１の計測データ（２−１）、第３の計測データ（２−３）を得る。そして、第２回目の計測データ（２−１、３）と、第１の計測データ（１−１、３）とに基づいて、参照面３ａによって生じるシステムエラー（計測誤差）の変化量を計測する。
【００２６】
以上が本実施例に係る部分の基本動作であるが、本実施例では図１で示したように計測用ＲＳミラー２側（ステージ１８上）に第１の校正用球面ミラーを２個配置している。そのため２個目の校正用ＲＳミラー（第１の校正用球面ミラー）５で反射させて得られる被検光と前記参照光とを干渉させて計測データをさらに得ることができる。そして、その計測データを、前述した第１、２の計測データに加えてシステムエラー変化量の計測に利用することで、第１の校正用球面ミラーが１個の場合より、システムエラーの絶対値計測が不要となる確率が高くなる。つまり、干渉計測装置は、第１の校正用球面ミラーを複数有していてもよく、校正用ＲＳミラー（第１の校正用球面ミラー）の数が３個以上であっても良い。
【００２７】
次に、透過波面計測用ＲＳミラー２によるシステムエラーの校正方法について具体的に説明する。
ＸＹＺステージ１８上に配置された透過波面計測用ＲＳミラー２、校正用ＲＳミラー４、５について、それぞれの曲率中心と像側焦点１９が一致するようにＸＹＺステージ１８を駆動する。そして、計測手段としてのＣＣＤカメラ１５を用いて、それぞれのＲＳミラーに対して波面計測を行う。被検物１の透過波面をＷ、ＴＳレンズ３(参照面３ａ)の形状誤差をＴＳ０、ＲＳミラー２の形状誤差をＲＳ０、校正用ＲＳミラー４、５の形状誤差をそれぞれＲＳ１、ＲＳ２とする。また、透過波面計測用ＲＳミラー２を用いた場合の計測結果（第１の計測データ）をＭ０、校正用ＲＳミラー４を用いた場合の計測結果をＭ１、校正用ＲＳミラー５を用いた場合の計測結果をＭ２とする。式で表すと、以下のようになる。
Ｍ０  ＝  Ｗ  ＋  ＴＳ０  ＋  ＲＳ０
Ｍ１  ＝  Ｗ  ＋  ＴＳ０  ＋  ＲＳ１
Ｍ２  ＝  Ｗ  ＋  ＴＳ０  ＋  ＲＳ２
【００２８】
そして、上記の３つの結果を用いて、コンピュータ１６が以下の処理を行う。まず、Ｍ０〜Ｍ２のそれぞれの差分をとり、それぞれの差分データＳ１、Ｓ２、Ｓ３を得る。
Ｓ１  ＝  Ｍ０  −  Ｍ１  ＝  ＲＳ０  −  ＲＳ１
Ｓ２  ＝  Ｍ０  −  Ｍ２  ＝  ＲＳ０  −  ＲＳ２
Ｓ３  ＝  Ｍ１  −  Ｍ２  ＝  ＲＳ１  −  ＲＳ２
以上で、第１回目の計測を終える。
【００２９】
第２回目の計測時においても上記と同様の計測を行って、Ｍ０’、Ｍ１’、Ｍ２’を得る。そして、それぞれの差分をとることにより、差分データＳ１’、Ｓ２’、Ｓ３’を得る。
【００３０】
続いて、上記計測で得られたデータＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ１’、Ｓ２’、Ｓ３’を用いて、コンピュータ１６がシステムエラーの変化量の算出（システムエラーが変化したか否かの判断）を行う。図３を参照しながら説明する。但し、この方法は、非常に特異な現象（例えば、ＲＳミラー２、４、５が面変形した際、それぞれが全く同一の面変形を起こして、形状誤差ＲＳ０、ＲＳ１、ＲＳ２の変化量が同一になる等）は起こらないと仮定している。
【００３１】
まず、第１ステップ（ＳＴＥＰ１）では、Ｓ１とＳ１’との比較を行う。Ｓ１とＳ１’が一致している場合は、ＲＳミラー２及び４の面形状ＲＳ０及びＲＳ１は変化していない、つまり、透過波面計測用ＲＳミラー２によるシステムエラーの変化はなく、計測値を校正せずに被検物１の透過波面計測が可能と判断する。一方、不一致の場合は、ＲＳ０のみが変化しているか、ＲＳ１のみが変化しているか、ＲＳ０とＲＳ１の両方が変化しているかどれかに該当する。この場合は、ＲＳミラー２によるシステムエラーの変化の有無を判断できないため、次の第２ステップに進む。
【００３２】
第２ステップ（ＳＴＥＰ２）では、Ｓ２とＳ２’とを比較する。Ｓ２とＳ２’が一致している場合は、ＲＳミラー２及び５の面形状ＲＳ０及びＲＳ２は変化していない、つまり、ＲＳミラー２によるシステムエラーの変化はなく、計測値を校正せずに被検物１の透過波面計測が可能と判断する。一方、不一致の場合は、ＲＳ０のみが変化しているか、ＲＳ２のみが変化しているか、ＲＳ０とＲＳ２の両方が変化しているかどれかに該当する。この場合も、ＲＳミラー２によるシステムエラーの変化の有無を判断できないため、次の第３ステップに進む。
【００３３】
第３ステップ（ＳＴＥＰ３）では、Ｓ３とＳ３’とを比較する。Ｓ３とＳ３’が一致している場合、第１、２ステップの結果を踏まえると、ＲＳ１とＲＳ２の変化はなく、ＲＳ０（システムエラー）のみ変化していることが考えられる。よって、（Ｓ１’−Ｓ１）または（Ｓ２’−Ｓ２）が、システムエラー（ＲＳ０）の変化量に相当する。そして、第１回目の計測時におけるシステムエラーが既知であれば、その既知のシステムエラーに、求められたシステムエラーの変化量を加えて、第２回目の計測時におけるシステムエラーを計算することができる。したがって、システムエラーの変化量のみを計測することにより、システムエラーそのものを再計測することなく求めることができる。一方、Ｓ３とＳ３’が不一致の場合は、システムエラーの変化の有無を判断できず、システムエラーそのものを再計測することなく求めることができない。
【００３４】
以上で、ＲＳミラー２によるシステムエラーの校正（計測可否判断）を行う方法の説明を終える。なお、差分データが一致しているかどうかの判断において、比較対象の数値が完全に一致していないが、微差である場合でも一致していると取り扱っても構わない。例えば、一致していると認められうる数値範囲を決めて、差分データがその範囲内であれば一致している（同一である）ものと扱ってもよい。
【００３５】
また、第１回目及び第２回目の計測データの比較のみならず、例えば、第２回目及び第３回目の計測データとの比較や、第１回目及び第３回目の計測データの比較を行って、システムエラーの変化量を求めることができる。つまり、本実施例によれば、透過波面計測用ＲＳミラー２を用いた場合の計測と、校正用ＲＳミラーを用いた場合の計測を１回として複数回実行する。そして、複数回の実行によって得られる各々の計測値に基づいて、計測用球面ミラーによって生じるシステムエラーがその複数回実行している間に変化した変化量を求めることができる。
【００３６】
次に、ＴＳレンズ３によるシステムエラーの校正（計測可否判断）を行う方法について説明する。本実施例では図１で示したようにＴＳレンズ側（参照面３ａと被検物１との間）に配置する校正用ＲＳミラー(第２の校正用球面ミラー)の数はＲＳミラー６と７の２個としているが、これに本発明が限定されるものではない。第１の校正用球面ミラーの場合と同様、第２の校正用球面ミラーが１個以上であればよい。
【００３７】
被検物１の画角外に配置された校正用ＲＳミラー６、７について、それぞれの曲率中心とＴＳレンズ３の焦点１３が一致するようにＸＹＺステージ１１を駆動し、ＣＣＤカメラ１５を用いて、それぞれのＲＳミラーに対して波面計測を行う。ＴＳレンズ３の形状誤差をＴＳ０、校正用ＲＳミラー６、７の形状誤差をそれぞれＲＳ３、ＲＳ４、校正用ＲＳミラー６を用いた場合の計測結果をＭ３、校正用ＲＳミラー７を用いた場合の計測結果をＭ４とすると、以下のように示すことができる。
Ｍ３  ＝  ＴＳ０  ＋  ＲＳ３
Ｍ４  ＝  ＴＳ０  ＋  ＲＳ４
以上で、第１回目の計測を終える。
【００３８】
次に、第２回目の計測時においても上記と同様の計測を行い、計測値Ｍ３’、Ｍ４’を得る。
続いて、上記計測で得られたデータＭ３、Ｍ４、Ｍ３’、Ｍ４’を用いて、コンピュータ１６がシステムエラーの校正（計測可否判断）を行う。図４を参照しながら説明する。但し、この方法は、非常に特異な現象（例えば、ＲＳミラー６、７が面変形した際、それぞれが全く同一の面変形を起こして、形状誤差ＲＳ３、ＲＳ４の変化量が同一になる等）は起こらないと仮定している。
【００３９】
まず、第１ステップ（ＳＴＥＰ１）では、Ｍ３とＭ３’との比較を行う。Ｍ３とＭ３’が一致している場合は、ＴＳレンズ３及びＲＳミラー６の面形状ＴＳ０及びＲＳ３は変化していない、つまり、システムエラーの変化はなく、計測値を校正せずに被検物１の透過波計測が可能と判断する。一方、不一致の場合は、ＴＳ０のみが変化しているか、ＲＳ３のみが変化しているか、ＴＳ０とＲＳ３の両方が変化しているかどれかに該当する。この場合は、ＴＳレンズ３によるシステムエラーの変化の有無を判断できないため、次の第２ステップに進む。
【００４０】
続いて、第２ステップ（ＳＴＥＰ２）では、Ｍ４とＭ４’とを比較する。Ｍ４とＭ４’が一致している場合は、ＴＳレンズ３及びＲＳミラー７の面形状ＴＳ０及びＲＳ４は変化していない、つまり、システムエラーの変化はなく、計測値を校正せずに被検物１の透過波計測が可能と判断する。一方、不一致の場合は、ＴＳ０のみが変化しているか、ＲＳ４のみが変化しているか、ＴＳ０とＲＳ４の両方が変化しているかどれかに該当する。この場合も、システムエラーの変化の有無を判断できないため、次の第３ステップに進む。
【００４１】
続いて、第３ステップ（ＳＴＥＰ３）では、（Ｍ３’−Ｍ３）と（Ｍ４’−Ｍ４）とを比較する。（Ｍ３’−Ｍ３）と（Ｍ４’−Ｍ４）が一致している場合、第１、２ステップの結果を踏まえると、ＲＳ３とＲＳ４の変化はなく、ＴＳレンズ３（システムエラー）のみが変化していることが考えられる。よって、（Ｍ３’−Ｍ３）または（Ｍ４’−Ｍ４）が、システムエラー（ＴＳ０）の変化量に相当する。そして、第１回目の計測時におけるシステムエラーが既知であれば、その既知のシステムエラーに、求められたシステムエラーの変化量を加えて、第２回目の計測時におけるシステムエラーを計算することができる。したがって、システムエラーの変化量のみを計測することにより、システムエラーそのものを再計測することなく求めることができる。一方、（Ｍ３’−Ｍ３）と（Ｍ４’−Ｍ４）が不一致の場合は、システムエラーの変化の有無を判断できず、システムエラーそのものを再計測することなく求めることができない。
【００４２】
以上で、ＴＳレンズ３によるシステムエラーの校正（計測可否判断）を行う方法の説明を終える。なお、データが一致しているかどうかの判断において、比較対象の数値が完全に一致していないが、微差である場合でも一致していると取り扱っても構わない。例えば、一致していると認められうる数値範囲を決めて、データがその範囲内であれば一致している（同一である）ものと扱ってもよい。
【００４３】
また、第１回目及び第２回目の計測データの比較のみならず、例えば、第２回目及び第３回目の計測データとの比較や、第１回目及び第３回目の計測データの比較を行って、システムエラーの変化量を求めることができる。つまり、本実施によれば、校正用ＲＳミラーを用いた場合の計測を複数回実行して得られる計測値に基づいて、参照面によって生じるシステムエラーがその複数回実行している間に変化した変化量を求めることができる。
【００４４】
これまでＲＳミラー及びＴＳレンズによるシステムエラーの校正の方法について述べてきた。上記方法を適用すると初回の計測時のみＲＳミラー及びＴＳレンズのよるシステムエラーの計測を行い、それ以降の計測ではシステムエラーの変化量のみを計測すればよい。それらの計測によって、システムエラーが変化したかどうかの判断や、システムエラーが変化した場合における計測値の校正すべき量の算出を比較的短時間で行うことができる。したがって、透過波面を計測する度にシステムエラーそのものの計測を行う必要がないため、透過波面の計測時間を短縮することができる。
【００４５】
［実施例２］
本発明の実施例２に関して、添付図面を参照しながら説明する。
図５は、実施例１における干渉計測装置を適用した露光装置を示す。図５における投影光学系２３が被検物１に対応する。本実施例では、原版としてのマスクのパターンを、基板としてのウエハに露光するための露光光源を使用して波面計測を行うことが可能である。
ウエハ露光時には、切り替えミラー３０、ミラー３１、ＴＳレンズ３を退避することで光源８からの光束を照明光学系２９に導光する。これにより、照明光学系２９からの光束を遮ることなくウエハチャック２６に保持されたウエハを露光することができる。
【００４６】
以下、波面計測方法について簡単に説明する。露光光源は、通常、インコヒーレント光であるため、本実施例における干渉計の構成は、トワイマングリーン型の例で示している。光源（露光光源）８から出射した光束は切り替えミラー３０、ミラー３１によって反射され、ビームエキスパンダー２７に入射する。その後、光束はハーフミラー３２を透過する。
【００４７】
その後、ハーフミラー３３で参照用光束と被検用光束に分割される。参照用光束は、参照ミラー２８で反射されて参照光となり、同一光路で再びハーフミラー３３を透過し、ハーフミラー３２で反射された後に干渉縞計測部２４に垂直導光される。一方、被検用光束は、ＴＳレンズ３を透過し、投影光学系２３に導光される。投影光学系２３を透過した被検用光束は、ウエハステージ２５上に置かれた計測用ＲＳミラー２によって反射されて被検光となり、再び投影光学系２３を透過した後にＴＳレンズ３を出射する。ＴＳレンズ３を出射した被検光はハーフミラー３２、ハーフミラー３３で反射され、干渉縞計測部２４に導光され、干渉縞を取得することができる。干渉縞からの位相の算出には、位相回復アルゴリズムが用いられる。
【００４８】
得られる干渉縞位相分布（計測値）は、ＲＳミラー２とＴＳレンズ３の形状誤差（システムエラー）を含んだものとなっている。そこで、前述の波面平均化法などのシステムエラー計測方法を用いて、ＲＳミラー２とＴＳレンズ３のシステムエラーをそれぞれ高精度に計測し、計測データの校正を行う。
以上の方法により、投影光学系２３の干渉縞位相分布（波面収差）の計測を行うことができる。
【００４９】
ＲＳミラー２とＴＳレンズ３のシステムエラーは、温度等の環境変化及び振動等の外乱などにより変化することがある。そのため、長期的に計測値の絶対値精度を保証するには、前述した従来の透過波面計測方法のように毎回、長時間を要するシステムエラーの計測を行うことが必要であった。
【００５０】
そこで、本実施例でも、実施例１に記載のシステムエラーの校正方法に従い、計測部２４と不図示のコンピュータを用いて、２回目以降の計測はシステムエラーそのものの直接計測を行わずにシステムエラーの変化量のみを計測する。例えば、ウエハステージ２５上に搭載された校正用ＲＳミラー４、５や、投影光学系２３上の画角外に配置された校正用ＲＳミラー６、７を用いることにより前回計測時に対するシステムエラー変化を検知する。
【００５１】
上記方法を適用すると初回の計測時のみＲＳミラー及びＴＳレンズのシステムエラー計測を行っておけば、それ以降の計測では、毎回システムエラーの計測を行わなくても、システムエラーの変化の有無を確認することができる。すなわち、計測時間の短縮化を図ることが可能となる。
【００５２】
［実施例３］
次に、図６及び図７を参照して、上述の露光装置を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図６は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造方法を例に説明する。
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（マスク製作）では設計した回路パターンに基づいてマスク（レチクルともいう）を製作する。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、マスクとウエハを用いて、上記の露光装置によりリソグラフィ技術を利用してウエハ上に実際の回路を形成する。ステップ５（組立）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）等の組立工程を含む。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、それが出荷（ステップ７）される。
【００５３】
図７は、ステップ４のウエハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）では、ウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウエハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウ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（レジスト処理）では、ウエハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置によってマスクの回路パターンをウエハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウエハを現像する。ステップ１８（エッチング）では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによってウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施例１に係る干渉計測装置の構成を示す図である。
【図２】従来技術に係るＴＳレンズのシステムエラー計測法の説明図である。
【図３】図１の装置における計測用ＲＳミラーに係る安定性確認及びシステムエラー再計算フローを示す図である。
【図４】図１の装置におけるＴＳレンズに係る安定性確認及びシステムエラー再計算フローを示す図である。
【図５】本発明の実施例２に係る露光装置の構成を示す図である。
【図６】露光装置を使用したデバイスの製造を説明するためのフローチャートである。
【図７】図６に示すフローチャートにおけるステップ４のウエハプロセスの詳細なフローチャートである。
【符号の説明】
【００５５】
１  被検物
２  計測用ＲＳミラー(計測用球面ミラー)
３  ＴＳレンズ
３ａ  ＴＳレンズの参照面
４  校正用ＲＳミラー(第１の校正用球面ミラー)
５  校正用ＲＳミラー(第１の校正用球面ミラー)
６  校正用ＲＳミラー(第２の校正用球面ミラー)
７  校正用ＲＳミラー(第２の校正用球面ミラー)
８  光源
１４  瞳結像レンズ
１５  ＣＣＤカメラ
１６  制御コンピュータ
２３  投影光学系
２４  干渉縞計測部
２８  参照ミラー（参照面）
２９  照明光学系
【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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