(57)【要約】【課題】  被検光学系の波面収差の算出のための画像処理を実施する前に、撮像した画像データの干渉縞の状態をチェックすることによって、高精度に被検光学系の波面収差を測定することができる波面収差測定装置及び方法を提供する。【解決手段】  複数の開口が設けられた第１マスクを被検光学系の物体面に配置し、被検光学系の収差を有する光を透過させる開口と、ピンホールが設けられた第２マスクを被検光学系の像面に配置する工程と、第１マスクの複数の開口を照明する工程と、被検光学系及びピンホールを透過した光と、被検光学系及び第２マスクの開口を透過した光との干渉縞を撮像する工程と、干渉縞の画像データを用いて干渉縞の状態を評価する評価値を算出する工程と、評価値に基づいて被検光学系の波面収差を算出するか否かを判断する工程と、該判断に基づいて、干渉縞の画像データから被検光学系の波面収差を求める工程と、を有する。【選択図】      図４
2009216454.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検光学系の波面収差を測定する波面収差測定装置において、
前記被検光学系の物体面に配置され、複数の開口が設けられた第１マスクと、
光源からの光を用いて前記第１マスクの複数の開口を照明する照明光学系と、
前記被検光学系の像面に配置され、前記被検光学系の収差を有する光を透過させる開口と、ピンホール又はスリットとが設けられた第２マスクと、
前記被検光学系及び前記ピンホール又はスリットを透過した光と、前記被検光学系及び前記第２マスクの前記開口を透過した光との干渉縞を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段によって撮像された干渉縞の画像データを用いて前記干渉縞の状態を評価する評価値を算出する評価値算出手段と、
該算出された評価値に基づいて前記被検光学系の波面収差を算出するか否かを判断する判断手段と、
該判断に基づいて、前記撮像手段によって得られた画像データから前記被検光学系の波面収差を求める波面収差算出手段と、
を有することを特徴とする波面収差測定装置。
【請求項２】
被検光学系の波面収差を測定する波面収差測定装置において、
前記被検光学系の物体面に配置され、複数の開口が設けられた第１マスクと、
光源からの光を用いて前記第１マスクの複数の開口を照明する照明光学系と、
前記被検光学系の像面に配置され、前記被検光学系の収差を有する光を透過させる開口と、ピンホール又はスリットとが設けられた第２マスクと、
前記第１マスク及び前記第２マスクの少なくとも一方を移動する移動手段と、
前記第１マスク及び前記第２マスクの少なくとも一方が移動した複数の位置において、前記被検光学系及び前記ピンホール又はスリットを透過した光と、前記被検光学系及び前記第２マスクの前記開口を透過した光との干渉縞を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段によって撮像された干渉縞の画像データを用いて前記干渉縞の状態を評価する評価値を算出する評価値算出手段と、
該算出された評価値に基づいて、前記撮像手段によって得られた画像データから前記被検光学系の波面収差を求める波面収差算出手段と、
を有することを特徴とする波面収差測定装置。
【請求項３】
前記評価値算出手段は、前記画像データの所定局所部内における光量の最大値Ｉｍａｘと最小値Ｉｍｉｎから算出されるビジビリティ値Ｖ＝（Ｉｍａｘ−Ｉｍｉｎ）／（Ｉｍａｘ＋Ｉｍｉｎ）を評価値とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の波面収差測定装置。
【請求項４】
前記評価値算出手段は、前記画像データの所定局所部毎に算出した複数の領域で複数の前記ビジビリティ値を利用することを特徴とする請求項３に記載の波面収差測定装置。
【請求項５】
前記複数の領域について、前記ビジビリティ値を算出するための領域、前記ビジビリティ値を算出するための処理方向を設定することを特徴とする請求項４に記載の波面収差測定装置。
【請求項６】
被検光学系の波面収差を測定する波面収差測定方法において、
複数の開口が設けられた第１マスクを前記被検光学系の物体面に配置し、前記被検光学系の収差を有する光を透過させる開口と、ピンホール又はスリットとが設けられた第２マスクを前記被検光学系の像面に配置する配置工程と、
該配置された前記第１マスクの複数の開口を照明する照明工程と、
前記被検光学系及び前記ピンホール又はスリットを透過した光と、前記被検光学系及び前記第２マスクの前記開口を透過した光との干渉縞を撮像する撮像工程と、
該撮像された干渉縞の画像データを用いて前記干渉縞の状態を評価する評価値を算出する評価値算出工程と、
該算出された評価値に基づいて前記被検光学系の波面収差を算出するか否かを判断する判断工程と、
該判断に基づいて、前記干渉縞の画像データから前記被検光学系の波面収差を求める波面収差算出工程と、
を有することを特徴とする波面収差測定方法。
【請求項７】
被検光学系の波面収差を測定する波面収差測定方法において、
複数の開口が設けられた第１マスクを前記被検光学系の物体面に配置し、前記被検光学系の収差を有する光を透過させる開口と、ピンホール又はスリットとが設けられた第２マスクを前記被検光学系の像面に配置する配置工程と、
該配置された前記第１マスクの複数の開口を照明する照明工程と、
前記第１マスク及び前記第２マスクの少なくとも一方を移動させる移動工程と、
前記第１マスク及び前記第２マスクの少なくとも一方が該移動した複数の位置において、前記被検光学系及び前記ピンホール又はスリットを透過した光と、前記被検光学系及び前記第２マスクの前記開口を透過した光との干渉縞を撮像する撮像工程と、
該撮像された干渉縞の画像データを用いて前記干渉縞の状態を評価する評価値を算出する評価値算出工程と、
該算出された評価値に基づいて前記干渉縞の画像データから前記被検光学系の波面収差を求める波面収差算出工程と、
を有することを特徴とする波面収差測定方法。
【請求項８】
前記評価値算出工程は、前記画像データの所定局所部内における光量の最大値Ｉｍａｘと最小値Ｉｍｉｎから算出されるビジビリティ値Ｖ＝（Ｉｍａｘ−Ｉｍｉｎ）／（Ｉｍａｘ＋Ｉｍｉｎ）を評価値とすることを特徴とする請求項６又は７に記載の波面収差測定方法。
【請求項９】
前記評価値算出工程は、前記画像データの所定局所部毎に算出した複数の領域で複数の前記ビジビリティ値を利用することを特徴とする請求項８に記載の波面収差測定方法。
【請求項１０】
前記複数の領域について、前記ビジビリティ値を算出するための領域、前記ビジビリティ値を算出するための処理方向を設定することを特徴とする請求項９に記載の波面収差測定方法。
【請求項１１】
光源からの光を用いて基板を露光する露光装置であって、
マスクを照明する照明光学系と、
前記マスクのパターンの像を前記基板に投影する投影光学系と、
請求項１から７のいずれかに記載の波面収差測定装置とを有し、
前記波面収差測定装置は、被検光学系としての前記投影光学系の波面収差を測定することを特徴とする露光装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
前記基板を現像する工程と、を備え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、露光装置の被検光学系である投影光学系の波面収差を測定する波面収差測定装置、方法、および、その波面収差測定装置を搭載した露光装置、デバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体デバイス、ＣＣＤ等の撮像デバイス、液晶パネル等の表示デバイス、磁気ヘッド等のデバイスをフォトリソグラフィ工程で製造する際に原版であるマスク（レチクル）に形成されたパターンを被露光体に転写する投影露光装置が用いられる。
かかる露光装置は、レチクル上のパターンを所定の倍率で正確に被露光体に転写することが要求されるため、結像性能のよい、収差を抑えた投影光学系を用いることが重要である。
特に近年、半導体デバイスの一層の微細化要求に伴い、転写パターンは、光学系の収差に対して敏感になってきている。
このため、高精度に投影光学系の例えば、波面収差などの光学性能を測定する需要が存在する。
また、生産性や経済性を高める観点からは測定の簡素化、迅速化、コスト削減なども重要である。
この点、マスクのパターンを基板であるウェハに実際に焼き付け、そのレジスト像を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）などの手段によって観察し検査する従来の方法は、露光、現像など検査に時間が掛かった。
このため、レジスト塗布や現像に基づく誤差のために検査の再現性が劣っていた。
そこで、係る課題を解決するために、従来、理想的な球面波を形成するためのピンホールを有する点回折干渉計（ＰｏｉｎｔＤｉｆｆｒａｃｔｉｏｎＩｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ：ＰＤＩ）が知られている。
また、シアリング干渉を利用するシアリング干渉計（ＳｈｅａｒｉｎｇＩｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ）が知られている。
例えば、特許文献１および２では、理想円柱波又は理想楕円波を形成するためのスリットを有する線回折干渉計（ＬｉｎｅＤｉｆｆｒａｃｔｉｏｎＩｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ：ＬＤＩ）を利用した波面収差測定装置が提案されている。
【特許文献１】特開２０００−１４６７０５号公報
【特許文献２】特開２０００−０９７６６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の上記ＬＤＩ方式の波面収差測定装置においては、被検光学系である投影光学系の下方に配置されたプレート上に、窓スリット部材である測定マークを配置する。
この測定マークは、理想波面を形成するためのスリット形状と被検光学系の収差情報を有する波面を透過させる窓形状から成り、プレート直下に２次元受光素子を配置する。
被検光学系の波面収差測定は、窓スリット部材によって発生する２つの波面の干渉を２次元受光素子によって撮像し、撮像した干渉縞画像に画像処理を施すことによって行う。
上記画像処理では、上記撮像した干渉縞画像データを受光面座標から投影光学系瞳面座標に変換する画像変換処理と、画像変換後の干渉縞画像データから波面収差情報を抽出する波面収差算出処理を行う。
上記各部材が最適な測定位置に配置されていないことや、受光面へのゴミ付着などの原因により画像データの干渉縞発生状態が劣る場合には、上記画像処理を実行した際に、誤った処理結果を算出するか又は測定エラーとなる確率が高まる。
従来例においては、上記要因による測定性能劣化を防ぐために、干渉縞画像を目視によって確認しながら各部材の位置を最適化していた。
また、撮像した干渉縞画像データに対して、画像処理して算出した位相分布（又は計測値）を確認することで、縞解析処理が可能な程度の干渉縞が発生していたかどうかの判断を行っていた。
しかしながら、設計値又は目視によって測定部材を最適位置に追い込み、画像処理を実行して算出した位相分布（又は計測値）を目視により確認する手段では、良好な状態の干渉縞が安定的に得られないため、測定精度の劣化や測定時間の冗長化の要因となる。
一方、干渉縞発生状態の判断基準として、ビジビリティ値という指標がある。ビジビリティＶは、干渉縞画像データの任意局所部内における光量の最大値Ｉｍａｘと最小値Ｉｍｉｎを用いて、数式１により算出される。
【０００４】
【数１】
2009216454.tif 000003
上記議論は、従来のＬＤＩ方式の波面収差測定装置に限らず、ＰＤＩ方式やシアリング干渉方式などの被検光学系の光学性能を２次元情報によって測定する方式の光学性能測定装置の全てに対しても成り立つ。
そこで、本発明は、被検光学系の波面収差の算出のための画像処理を実施する前に、撮像した画像データの干渉縞の状態をチェックし、高精度に被検光学系の波面収差を測定する波面収差測定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】
【０００５】
上記課題を解決するための本発明の波面収差測定装置は、被検光学系の波面収差を測定する波面収差測定装置において、前記被検光学系の物体面に配置され、複数の開口が設けられた第１マスクと、光源からの光を用いて前記第１マスクの複数の開口を照明する照明光学系と、前記被検光学系の像面に配置され、前記被検光学系の収差を有する光を透過させる開口と、ピンホール又はスリットとが設けられた第２マスクと、前記被検光学系及び前記ピンホール又はスリットを透過した光と、前記被検光学系及び前記第２マスクの前記開口を透過した光との干渉縞を撮像する撮像手段と、前記撮像手段によって撮像された干渉縞の画像データを用いて前記干渉縞の状態を評価する評価値を算出する評価値算出手段と、該算出された評価値に基づいて前記被検光学系の波面収差を算出するか否かを判断する判断手段と、該判断に基づいて、前記撮像手段によって得られた画像データから前記被検光学系の波面収差を求める波面収差算出手段と、を有することを特徴とする。
【０００６】
さらに、本発明の波面収差測定装置は、被検光学系の波面収差を測定する波面収差測定装置において、前記被検光学系の物体面に配置され、複数の開口が設けられた第１マスクと、光源からの光を用いて前記第１マスクの複数の開口を照明する照明光学系と、前記被検光学系の像面に配置され、前記被検光学系の収差を有する光を透過させる開口と、ピンホール又はスリットとが設けられた第２マスクと、前記第１マスク及び前記第２マスクの少なくとも一方を移動する移動手段と、前記第１マスク及び前記第２マスクの少なくとも一方が移動した複数の位置において、前記被検光学系及び前記ピンホール又はスリットを透過した光と、前記被検光学系及び前記第２マスクの前記開口を透過した光との干渉縞を撮像する撮像手段と、前記撮像手段によって撮像された干渉縞の画像データを用いて前記干渉縞の状態を評価する評価値を算出する評価値算出手段と、該算出された評価値に基づいて、前記撮像手段によって得られた画像データから前記被検光学系の波面収差を求める波面収差算出手段と、を有することを特徴とする。
【０００７】
さらに、本発明の波面収差測定方法は、被検光学系の波面収差を測定する波面収差測定方法において、複数の開口が設けられた第１マスクを前記被検光学系の物体面に配置し、前記被検光学系の収差を有する光を透過させる開口と、ピンホール又はスリットとが設けられた第２マスクを前記被検光学系の像面に配置する配置工程と、該配置された前記第１マスクの複数の開口を照明する照明工程と、前記被検光学系及び前記ピンホール又はスリットを透過した光と、前記被検光学系及び前記第２マスクの前記開口を透過した光との干渉縞を撮像する撮像工程と、
該撮像された干渉縞の画像データを用いて前記干渉縞の状態を評価する評価値を算出する評価値算出工程と、該算出された評価値に基づいて前記被検光学系の波面収差を算出するか否かを判断する判断工程と、該判断に基づいて、前記干渉縞の画像データから前記被検光学系の波面収差を求める波面収差算出工程と、を有することを特徴とする。
【０００８】
さらに、本発明の波面収差測定方法は、被検光学系の波面収差を測定する波面収差測定方法において、複数の開口が設けられた第１マスクを前記被検光学系の物体面に配置し、前記被検光学系の収差を有する光を透過させる開口と、ピンホール又はスリットとが設けられた第２マスクを前記被検光学系の像面に配置する配置工程と、該配置された前記第１マスクの複数の開口を照明する照明工程と、前記第１マスク及び前記第２マスクの少なくとも一方を移動させる移動工程と、前記第１マスク及び前記第２マスクの少なくとも一方が該移動した複数の位置において、前記被検光学系及び前記ピンホール又はスリットを透過した光と、前記被検光学系及び前記第２マスクの前記開口を透過した光との干渉縞を撮像する撮像工程と、該撮像された干渉縞の画像データを用いて前記干渉縞の状態を評価する評価値を算出する評価値算出工程と、
該算出された評価値に基づいて前記干渉縞の画像データから前記被検光学系の波面収差を求める波面収差算出工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、被検光学系の波面収差の算出のための画像処理を実施する前に、撮像した画像データの干渉縞の状態をチェックすることによって、高精度に被検光学系の波面収差を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】
【００１０】
以下、図１の概略ブロック構成図を参照して、本発明の実施例のＬＤＩ方式の波面収差測定装置およびこの波面収差測定装置を有する本実施例の露光装置１０を説明する。
露光装置１０は、例えば、ステップ・アンド・スキャン方式やステップ・アンド・リピート方式で、原版であるマスク２１に形成された回路パターンを被露光体の基板であるウェハ４２に露光する投影露光装置である。
露光装置１０は、サブミクロンやクオーターミクロン以下のリソグラフィ工程に好適であり、以下、本実施例では、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置（「スキャナー」とも呼ばれる。）を例に説明する。
ここで、「ステップ・アンド・スキャン方式」とは、マスク２１に対してウェハ４２を連続的にスキャン（走査）してマスク２１の回路パターンをウェハ４２に露光する。
さらに、１ショットの露光終了後、基板ステージであるウェハステージ４１をステップ移動し、次の露光領域に移動する露光方法である。
また、「ステップ・アンド・リピート方式」とは、ウェハ４２の一括露光ごとにウェハ４２をステップ移動して、次のショットの露光領域に移動する露光方法である。
【００１１】
本実施例の露光装置１０は、本実施例の波面収差測定部５０ａ、５０ｂを搭載し、照明装置１１と、マスク２１を移動する原版ステージであるマスクステージ２２と、投影光学系３１と、ウェハ４２を移動するウェハステージ４１とを有する。
照明装置１１は、光源である光源部１２と引き回し光学系１３と照明光学系１４を有する。
照明光学系１４は、光源部１２からの光を用いて、第１マスク６０の開口を照明する。
光源部１２は、例えば、光源としては、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザーなどを使用し、レーザーの種類はエキシマレーザーに限定されず、レーザーの個数も限定されない。
また、光源部１２がレーザーを使用する場合、レーザー光源からの平行光束を所定のビーム形状に整形する光束整形光学系、コヒーレントなレーザー光束をインコヒーレント化するインコヒーレント化光学系を用いることが好適である。
また、光源部１２に使用可能な光源はレーザーに限定されるものではなく、一又は複数の水銀ランプやキセノンランプなどのランプも使用可能である。
照明装置１１は、マスク２１を照明する光学系であり、レンズ、ミラー、オプティカルインテグレーター、σ絞り等を含む。
引き回し光学系１３は、光源部１２からの光束を照明光学系１４とアライメント光学系１５に導光する。
照明光学系１４は、マスク２１を照明する光学系であり、例えば、コンデンサーレンズ、ハエの目レンズ、開口絞り、コンデンサーレンズ、スリット、結像光学系の順で光学素子が整列された構成となっている。
アライメント光学系１５は、アライメントスコープを構成し、通常の露光時は光路外に配置されている。
図１においては、アライメント照明光学系１５を駆動する駆動機構は省略している。
アライメントスコープは、マスク２１上の図示しないアライメントマークとウェハ４２上のアライメントマークを、投影光学系３１を介して結像することによってマスク２１とウェハ４２の位置合わせを行う。
【００１２】
原版であるマスク（又はレチクル）２１は、例えば、石英製で、その下には転写されるべき回路パターン（又は像）が形成され、原版ステージであるマスクステージ（又はレチクルステージ）２２に支持及び駆動される。
マスク２１から発せられた回折光は、投影光学系３１を通りウェハ４２上に投影され、マスク２１とウェハ４２は、光学的に共役の位置関係にある。
本実施例の露光装置１０はスキャナーであるため、マスク２１とウェハ４２を縮小倍率比の速度比でスキャンすることによりマスク２１のパターンをウェハ４２上に転写する。
なお、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置（「ステッパー」とも呼ばれる。）の場合は、マスク２１とウェハ４２を静止させた状態で露光が行われる。
投影光学系３１は、複数のレンズ素子のみからなる屈折光学系、複数のレンズ素子とミラーを有する光学系（カタディオプトリック光学系）などから成る。
投影光学系３１は、複数のレンズ素子と少なくとも一枚のキノフォームなどの回折光学素子とを有する光学系、全ミラー型の光学系なども用いることができる。
色収差の補正が必要な場合には、互いに分散値（アッベ値）の異なるガラス材から成る複数のレンズ素子を利用し、回折光学素子をレンズ素子と逆方向の分散が生じるように構成する。
投影光学系３１の例えば、波面収差などの光学性能を、本実施例の波面収差測定部５０ａ、５０ｂが測定する。
基板であるウェハ４２は、被処理体でありフォトレジストが塗布され、ウェハ４２は図示しないチャックを介して基板ステージであるウェハステージ４１に載置される。
ウェハステージ４１は、ウェハ４２及び波面収差測定部５０ｂの一部を支持する。
ウェハステージ４１は、当業界で周知のいかなる構成をも適用することができるので、ここでは詳しい構造及び動作の説明は省略する。
移動手段であるマスクステージ制御部２４およびステージ制御部４３は、第１マスク６０および第２マスク７０の少なくとも一方を、位置合わせを行うように移動させる手段である。
なお、照明光学系１４を移動する移動ステージを設けてもよい。
ウェハステージ４１は、ステージ制御部４３の指令によりＸＹ方向にウェハ４２及び波面収差測定部５０ｂの第２マスク７０を移動する。
マスク２１とウェハ４２は、例えば、同期走査され、ウェハステージ４１とマスクステージ２２の位置は、アライメント光学系１５でキャリブレーション後、マスクステージ制御部２４やステージ制御部４３等により一定の速度比率で駆動される。
【００１３】
図１に示される本実施例の波面収差測定部５０ａ、５０ｂは、露光装置１０の被検光学系である投影光学系３１の光学性能である波面収差を、干渉縞を検出することによって測定するＬＤＩ方式干渉計から成る。
波面収差測定装置は、照明光学系１４と、第１マスク６０と、第２マスク７０と、撮像手段５３と、通信用ケーブル５４と、画像制御部５５を有する。
撮像手段５３は、投影光学系３１及び第２マスク７０のピンホール又はスリットを透過した光と、投影光学系３１及び第２マスク７０の開口を透過した光との干渉縞を撮像して、画像データとして出力する手段である。
撮像手段５３は、第１マスク６０及び第２マスク７０の少なくとも一方が移動した複数の位置において、この干渉縞を撮像して、画像データとして出力する場合も有る。
画像制御部５５は、撮像手段５３にケーブル５４を介して接続され、第２マスク７０による干渉縞の画像データを画像処理する手段である。
また、画像制御部５５は、撮像手段５３によって撮像された干渉縞の画像データを用いて干渉縞の状態を評価する評価値を算出する評価値算出手段をも兼ねる。
さらに、画像制御部５５は、この算出された評価値に基づいて被検光学系である投影光学系３１の波面収差を算出するか否かを判断する判断手段も兼ねる。
さらに、画像制御部５５は、この判断に基づいて、撮像手段５３によって得られた画像データを画像処理し、投影光学系３１の波面収差を求める波面収差算出手段も兼ねる。
ただし、それぞれの手段は互いに異なる演算手段（ＣＰＵなど）で構成されてもよい。
本実施例の波面収差測定部５０ａ、５０ｂは、以上の構成要素により、被検光学系である投影光学系３１の波面収差を干渉縞として検出する装置である。
第１マスク６０は、被検光学系である投影光学系３１の物体面であるマスクステージ２２に配置され、照明光学系１４により照明され、例えば、石英や蛍石などの透明基板のいずれかの側に第１マスク６０がクロムなどで形成される。
照明光学系１４からの光束をマスクステージ２２上に配置された第１マスク６０に集光する。
集光光束は投影光学系３１のレチクル側、即ち、物体側の開口数ＮＡｏと同じσ＝１照明である。
【００１４】
図２の概略平面図を参照して、第１マスク６０の構成を説明する。
第１マスク６０は、マーク（Ｘマーク）６１，マーク（Ｙマーク）６２を有する。
マーク６１は、等位相の波面を有する回折光を射出する孔部（開口）であるスリット６１ａと、照明光学系１４の波面収差を有する光を射出する窓（開口）６１ｂを有する。
マーク６２は、等位相の波面を有する回折光を射出する孔部（開口）であるスリット６２ａと、照明光学系１４の波面収差を有する光を射出する窓（開口）６２ｂを有する。
マーク６１は、０度方位（Ｙ方向）に配されたスリット６１ａを有し、マーク６２は、９０度方位（Ｘ方向）に配されたスリット６２ａを有し、マーク６１とマーク６２は幅や間隔などは同一で配置方位のみが異なる。
スリット６１ａ、６２ａの幅Δｒは、投影光学系３１のレチクル側、即ち物体側の開口数をＮＡｉとすると、数式２で決定される幅となる。
【００１５】
【数２】
2009216454.tif 000004
スリット６１ａ、６２ａの幅を数式２のようにすることで、スリット６１ａ、６２ａから回折する光はＮＡｉの範囲で等位相とみなすことができる。
一方、窓６１ｂ、６２ｂの幅Δｒ’は、λ／ＮＡｉ以下の大きさである。
窓６１ｂ、６２ｂの幅は数式１と同程度としてもよいが、窓６１ｂ、６２ｂを通過した光は、後述するように、ウェハ４２側で数式１を満たす幅のスリットを通過するためレチクル側で等位相とする必要はないため、光量の観点から広めにとっておく。
【００１６】
図１に示されるように第２マスク７０は、投影光学系３１の像面である基板ステージであるウェハステージ４１に配置され、投影光学系３１の収差を有する光を透過させる開口と、ピンホールまたはスリットとが設けられ、投影光学系３１により投影される。
図３の概略平面図を参照して、第２マスク７０の構成を説明する。
第２マスク７０は、マーク（Ｘマーク）７１、マーク（Ｙマーク）７２を有し、マーク７１は、０度方位（Ｙ方向）に配され、等位相の波面を有する回折光を射出する孔部（開口）であるスリット７１ａを有する。
マーク７１は、さらに、投影光学系３１の波面収差を有する光を射出する窓（開口）７１ｂを有する。
マーク７２は、９０度方位（Ｘ方向）に配され、等位相の波面を有する回折光を射出する孔部であるスリット７２ａを有する。
さらに、マーク７２は、投影光学系３１の波面収差を有する光を射出する窓７２ｂを有し、マーク７１とマーク７２は、幅および間隔などは同一で方位のみが異なる。
スリット７１ａ、７２ａの幅Δｗは、投影光学系３１のウェハ４２側、即ち、像側の開口数をＮＡｉとして、数式３を満たす幅となる。
【００１７】
【数３】
2009216454.tif 000005
スリット７１ａ、７２ａの幅を数式３のようにすることで、スリット７１ａ、７２ａから回折する光はＮＡｉの範囲で等位相とみなすことができる。
窓７１ｂ、７２ｂの幅Δｗ’は、測定する投影光学系３１の空間周波数により決定する。
高周波まで測定したい場合は広く、低周波でよいときは狭くする。投影光学系３１の瞳の空間周波数をｆとおくとΔｗ’は数式４で与えられる。
【００１８】
【数４】
2009216454.tif 000006
スリット７１ａ、７２ａと窓７１ｂ、７２ｂの長さＬｗは光量の観点から長い程よいが、投影光学系３１の収差が同一と見なすことができる、いわゆるアイソプラナティック領域内にあることが必要である。
【００１９】
以下の説明では、簡略化するためマーク６１、７１をＸマークと呼び、マーク６２、７２をＹマークと呼ぶことがある。
撮像手段５３はＣＣＤ等の光電変換素子から成り、ケーブル５４は、撮像手段５３と画像制御部５５とを通信可能に接続する。
画像制御部５５は、不図示の処理部（ＣＰＵなど）とメモリ部（ＲＡＭ、ＲＯＭなど）とを有し、処理部では、撮像手段５３から入力された干渉縞データをもとに収差情報を取得するための処理が行われる。
メモリ部には、処理に必要な情報（例えば、オフセットパラメータ）や、処理結果（例えば、波面収差データやＺｅｒｎｉｋｅ各項）などのデータ群が格納される。
画像制御部５５の処理部で実施される位相情報算出方法には、例えば、フーリエ変換法や電子モアレ法などが用いられる。
フーリエ変換法は、１枚の干渉縞画像を２次元フーリエ変換して分離された被検波面情報を含む空間周波数領域を抽出し、それを原点シフトした後、逆フーリエ変換することによって位相情報を取り出す方法である。
また、電子モアレ法では、１枚の被測定干渉縞画像と同じキャリア周波数を有し、且つ位相シフトさせた少なくとも３枚以上の参照格子画像を作成する。
被測定干渉縞画像と上記参照格子画像から作成した少なくとも３枚以上のモアレ縞に、ローパスフィルター・位相シフト法の処理を施すことによって位相情報を取り出す。
電子モアレ法を使用する場合は、撮像した干渉縞に、又は予め画像制御部５５内のメモリに格納しておいた参照格子画像を乗じて処理することが可能である。
画像制御部５５内のメモリに格納された投影光学系３１の収差情報は、主制御部８０に送信される。
主制御部８０は、受信した収差情報から収差補正に必要なレンズ駆動量と波長調整量を算出し、制御部３２に出力する。
制御部３２は、投影光学系３１を構成する複数レンズの数箇所に設置されたレンズ駆動系を制御したり、光源部１２から発振される露光光の波長を制御したりする。
これにより、投影光学系３１を所定の収差量に抑える。
制御部３２は、主制御部８０から入力されたレンズ駆動量に従って、投影光学系３１内部の複数のレンズを変位させる。
さらに、入力された波長調整量に従って、光源部１２から発振される露光光の波長を変更させる。
【００２０】
図４のフローチャートを参照して、本実施例の波面収差測定装置を用いた波面収差測定方法の動作を説明する。
本実施例の波面収差測定方法は、以下の工程から成る。
測定位置移動工程は、照明光学系１４と第１マスク６０と第２マスク７０の位置合わせを行う工程である。（ステップ１０２）
評価値算出工程は、撮像した干渉縞の画像データに対して評価値（例えば、ビジビリティ値）の算出を行う工程である。（ステップ１０４）
評価値チェック工程は、算出したビジビリティ値が予め設定してある閾値より大きいかどうかを判断する工程である。（ステップ１０６）
波面収差算出工程は、ビジビリティ値が上記閾値より大きい干渉縞の画像データから波面収差を算出する工程である。（ステップ１１０）
測定位置移動工程（ステップ１０２）では、以下の通りに照明光学系１４と第１マスク６０と第２マスク７０の位置合わせを行う。
まず、光源部１２から出射した光束が、引き回し光学系１３により照明光学系１４に引き回された後、照明光学系１４内のσ絞りによって第１マスク６０内のマーク６１のみに照射されるように、照明光学系１４と第１マスク６０の位置を調整する。
この時、スリット６１ａは数式１を満たす幅であるため、スリット６１ａから射出後の光はＸ方向に等位相の波面を持った回折光となり、投影光学系３１の光学瞳全面に光が照射される。
一方、窓６１ｂを通過した光束は照明光学系１４の収差が載った光束となる。
次に、第２マスク７０が第１マスク６０のマーク６１からの射出光が投影光学系３１によって第２マスク７０内のマーク７１に結像されるように、ウェハステージ４１の位置を調整する。
これにより、第１マスク６０のスリット６１ａからの光は第２マスク７０の窓７１ｂに、窓６１ｂからの光はスリット７１ａに結像する。スリット７１ａを回折する光束はＸ方向に等位相な波面を持つ。
一方、窓７１ｂを透過する波面は、スリット６１ａでＸ方向に等位相な波面に整形された後、投影光学系３１を透過してきているため、投影光学系３１の波面収差情報を有している。
【００２１】
図５の模式図を参照して、スリット７１ａと窓７１ｂから射出した光束を説明する。
スリット７１ａを経た光は、Ｘ方向の理想波面７０１ａであり、窓７１ｂを経た光は被検波面７０１ｂである。
図６を参照して、撮像手段５３が検出するスリット７１ａと窓７１ｂから射出した光の干渉縞の一例を説明する。
スリット７１ａと窓７１ｂの間隔の分だけ中心のずれた投影光学系３１の瞳の像が２つ撮像され、これらの重複領域に干渉縞が発生している。
評価値算出工程（ステップ１０４）では、測定位置移動工程（ステップ１０２）において発生した干渉縞を撮像手段５３によって撮像し、画像データの干渉縞の発生状態を判断するための評価値を画像制御部５５により算出する。
ここでは、評価値としてビジビリティ値を用い、ビジビリティ値の算出には、例えば、以下に述べる２つの方法の何れかを用いる。
【００２２】
図７を参照して、第１のビジビリティ値の算出方法について説明する。
図７（ａ）には、撮像手段５３により撮像されるＸマーク干渉縞画像データの一例を示した。図７（ａ）中の矢印Ｄは、ビジビリティを算出するための処理方向を示す。
この場合は、Ｘマーク干渉縞に対して処理を行うため、処理方向はＸ方向となる。
図８は、図７（ａ）の任意行（Ｙ方向の任意位置）におけるＸ方向の光量値をグラフにしたもので、横軸はＸ位置、縦軸は光量値を表す。
図８に示される灰色で示したビジビリティ値の算出幅Ａ内において、光量の最大値Ｉｍａｘと最小値Ｉｍｉｎからビジビリティ値Ｖを算出する。
評価値算出手段である画像制御部５５は、画像データの所定局所部内における光量の最大値Ｉｍａｘと最小値Ｉｍｉｎから算出されるビジビリティ値Ｖ＝（Ｉｍａｘ−Ｉｍｉｎ）／（Ｉｍａｘ＋Ｉｍｉｎ）（数１）を評価値とする。
ビジビリティ算出幅Ｗの幅は、測定装置の設計値から算出した干渉縞ピッチより幅の広い値を予め設定しておく。
このビジビリティ値は、ビジビリティ値の算出幅Ａの位置を処理方向Ｄに走査させる事によって、全画素位置に対して算出することができる。
上記処理を各行に対して実施した後、最終的には、図７（ａ）中の点線で示したビジビリティ値の計測ウィンドウＷ内（今の場合は、干渉縞発生領域）の全画素位置におけるビジビリティ値を平均した値をもってＸマーク干渉縞のビジビリティ値とすれば良い。
【００２３】
図９を参照して、第２のビジビリティ値の算出のための方法について説明する。
図９には、マーク７１への入射光のＮＡが大きい場合（例えば、ＮＡ＝０．８５）に撮像される干渉縞画像データの一例が示され、干渉縞のピッチが場所毎に異なっている事が確認できる。
よって、上記第１のビジビリティ算出方法のように、干渉縞発生領域Ｗ全面においてビジビリティ値の算出幅Ａが一定であると、正確に干渉縞の状態を評価することができない。
高ＮＡの干渉縞データに対しても正確な状態評価を行うために、第２のビジビリティ値の算出方法では、図９中の点線枠で示した通り、ビジビリティ値の計測ウィンドウを干渉縞の発生領域内における複数の局所部の位置に設定しておく。
すなわち、評価値算出手段である画像制御部５５は、画像データの所定局所部毎に算出した複数の領域での複数の前記ビジビリティ値を利用する。
そして、計測ウィンドウ毎に異なるビジビリティ値の算出幅と処理方向を設定しておけば良い。
すなわち、複数の領域で算出される複数のビジビリティ値は、ビジビリティ値の計測のサイズと形状であるウィンドウＷ、ビジビリティ値の算出幅Ａ、ビジビリティ値の算出するための処理方向Ｄを所定条件に設定する。
例えば、図９中の計測ウィンドウＷ１の処理方向Ｄ１と算出幅Ａ１は、計測ウィンドウＷ２の処理方向Ｄ２と算出幅Ａ２とは異なる処理方向、算出幅である（Ａ１，Ａ２は不図示）。
また、計測ウィンドウＷと算出幅Ａをほぼ同じ大きさに設定しておき、ビジビリティ値の算出幅Ａの位置を処理方向Ｄに走査させること無しに、計測ウィンドウ内における光量の最大値と最小値からビジビリティ値を算出しても良い。
【００２４】
評価値チェック工程（ステップ１０６）では、ステップ１０４において算出したビジビリティ値が予め設定しておいた閾値と比較して大きいかどうかをチェックする。
すなわち、評価値チェック手段であるである画像制御部５５は、評価値の大きさと予め設定してある閾値の大きさを比較した結果、評価値が閾値よりも大きい場合は波面収差を算出可能と判断する。
また、評価値が閾値よりも小さい場合は波面収差の算出を不可能であると判断する。
ビジビリティ値が閾値よりも大きい場合（ＯＫの場合）は、撮像した画像データの干渉縞の質は良好であると判断して次のステップに進む。
ビジビリティ値が閾値より小さい場合（ＮＧの場合）は、撮像した画像データの干渉縞の質は劣悪であり測定不可能と判断して、波面収差測定フローを終了する。
ステップ１０８では、ＸＹ両マークについて、画像制御部５５に干渉縞データが出力されたかどうかの判断を行う。
ここでは、まだＹマークの干渉縞画像データの取得が終了していないので、ステップ１０２に戻り、Ｘマーク位置からＹマーク位置への移動が実行される。
ステップ１０２では、照明光学系１４からの照射領域が、第１のマスク６０内のマーク６２になるように、マスクステージ２２を移動する。
また、マーク６２射出光が投影光学系３１によって第２のマスク７０内のマーク７２に結像されるように、ウェハステージ４１を調整する。
これにより、第１のマスク６０のスリット６２ａは第２のマスク７０の窓７２ｂに、窓６２ｂはスリット７２ａに結像するようになる。
ステップ１０４では、Ｘマーク時と同様にして発生した干渉縞を撮像手段５３によって撮像し、干渉縞画像データのビジビリティ値を算出する。
【００２５】
図７（ｂ）には、撮像手段５３により撮像されるＹマーク干渉縞画像データの一例を示した。
図７（ｂ）中の矢印Ｄ’は、ビジビリティ値を算出するための処理方向を示す。この場合は、Ｙマーク干渉縞に対して処理を行うため、処理方向はＹ方向となる。
ビジビリティ値の算出方法は、図８の横軸をＹ方向にすればＸマークの算出時と同じ方法であると見なせるため、説明を省略する。
ステップ１０６もＸマーク時と同様にして、予め設定した閾値を用いて、撮像したＹマーク干渉縞画像データがＯＫかＮＧかを判断する。
ステップ１０８では、ＸＹ両マークについて、画像制御部５５に干渉縞データが出力されたかどうかの判断を行う。ここでは、ＸＹ両マークとも干渉縞画像データの取得が終了しているので、次のステップに進む。
【００２６】
波面収差算出工程（ステップ１１０）では、上記ステップまでに撮像したＸマーク干渉縞画像とＹマーク干渉縞画像から、投影光学系３１の波面収差を算出する。
図１０のフローチャートを参照して、ステップ１１０を詳細に説明する。
ステップ１１０は、Ｘ方向波面収差算出工程（ステップ２０２）と、Ｙ方向波面収差算出工程（ステップ２０４）と、ＸＹ波面合成工程（ステップ２０６）とから成る。
ステップ２０２では、既にステップ１０２で撮像済みのＸマーク干渉縞画像を、画像制御部５５内で処理し、Ｘ方向に投影光学系の収差情報を有するＸ方向波面収差を算出する。
ステップ２０４では、ステップ２０２と同様にして、既にステップ１０２で撮像済みのＹマーク干渉縞画像を、画像制御部５５内で処理し、Ｙ方向に投影光学系の収差情報を有するＹ方向波面収差を算出する。
ステップ２０６では、ステップ２０２で算出したＸ方向波面収差と、ステップ２０４で算出したＹ方向波面収差を合成して、２次元方向に投影光学系の収差情報を有する投影系波面収差を求めた後、画像制御部５５内のメモリに測定結果を保存する。Ｘ方向の波面収差とＹ方向の波面収差を用いて被検光学系の（２次元の）波面収差を求める（合成する）方法の詳細は、特開２００６−８６３４４号公報に記載されているので、本実施例では省略する。
保存形式は、波面収差である必要はなく、上記波面収差をＺｅｒｎｉｋｅ多項式に展開して算出したＺｅｒｎｉｋｅ各項（例えば、Ｚｅｒｎｉｋｅ５〜３６項）の値を保存しても良い。
【００２７】
以上、ステップ１０２からステップ１１０の動作について説明したが、本実施例の波面収差測定方法を用いれば、ステップ１１０を繰り返し余分に実行することがなくなり、且つステップ１１０において誤った測定結果の出力を防止することが可能となる。
尚、上記実施例におけるステップ１０４では、干渉縞領域Ａ（又はＡ’）内における全画素のビジビリティ値の平均値をもって干渉縞データのビジビリティ値とした。
しかし、干渉縞領域全面に渡って質の高い干渉縞が発生している必要があると判断した場合は、全画素のビジビリティ値の最小値をもって干渉縞データのビジビリティ値としても良い。
また、本実施例における第１及び第２のビジビリティ値の算出例で示した通り、ビジビリティ値の計測のサイズと形状であるウィンドウＷ、ビジビリティ値の算出幅Ａ、ビジビリティ値の算出するための処理方向Ｄを、所定条件に設定する。
すなわち、本実施例のハードウエア構成に応じて、正確な干渉縞評価ができるように、適切な条件に設定する。
上記例で示したように、ビジビリティ値をどのように算出するかは、各々の測定環境や必要測定精度に応じて最適なものを選択すれば良い。
ステップ１０６において画像データがＮＧであると判断した後に、波面収差測定フローを終了した場合は、ＮＧであった原因（駆動系が測定位置に動いていない、撮像装置の受光面にゴミが付着しているなど）を調査、解消した後に波面収差測定フローを再開する。
【００２８】
次に、図１の概略構成図に示される本発明の実施例２の波面収差測定装置は、実施例１と大部分の構成が共通するが以下の点で異なり、波面収差測定方法の動作が異なる。
画像制御部５５は、干渉縞の発生状態が所定状態となる所定位置に基板ステージであるウェハステージ４１を移動させる手段を兼ね、部材位置を最適化させる。
撮像手段５３は、前記所定位置において画像データを撮像する手段である。
波面収差算出手段である画像制御部５５は、取得した画像データに対して画像処理を実行し、波面収差を算出する手段である。
次に、図１１のフローチャートを参照して、本実施例の波面収差測定方法の動作について説明する。
本実施例の波面収差測定方法は、以下の工程から成る。
測定位置移動工程は、照明光学系１４と第１マスク６０と第２マスク７０の位置合わせを行う。（ステップ３０２）
部材位置最適化工程は、マスク７０からの光による干渉縞の発生状態が最良となるようにステージ（マスク）位置を調整する。（ステップ３０４）
画像データ取得工程は、最適化したステージ（マスク）位置において干渉縞の画像データを取得する。（ステップ３０６）
波面収差算出工程は、取得した干渉縞画像データから波面収差を算出する。（ステップ３１０）
【００２９】
以下、図１１を参照しながら、本実施例による波面収差測定の動作について説明する。
測定位置移動工程（ステップ３０２）は、実施例１における図４のステップ１０２と同一の動作であるため、説明を省略する。
部材位置最適化工程（ステップ３０４）では、干渉縞発生状態が最良となるようにステージ（マスク）位置を調整する。
ステップ３０４のフローチャートを図１２に示す。図１２によるとステップ３０４は、部材駆動方向設定工程（ステップ４０２）と評価波形作成工程（ステップ４０４）と評価波形ピーク検出工程（ステップ４０６）とステップ４０８から成る。
ステップ４０２では、ウェハステージの駆動方向（ＸＹＺ方向の何れか）・駆動ピッチ・駆動範囲を設定する（例えば、駆動方向：Ｘ方向、駆動ピッチ：１０ｎｍ、駆動範囲：±１００ｎｍ）。
ステップ４０４では、ウェハステージを一定方向に駆動させながら、複数の駆動位置において評価値を算出し、評価波形を作成する。ステップ４０４は、部材駆動工程（ステップ５０２）と評価値算出工程（ステップ５０４）に分けられる。
ステップ５０２で指定した駆動方向に１ピッチだけウェハステージを駆動させる。
ステップ５０４では、駆動後のステージ位置における干渉縞画像データを撮像手段５３によって撮像し、実施例１における図４のステップ１０４と同様の方法でビジビリティ値を算出し、画像制御部５５内のメモリに保存する。
ステップ５０６では、ステージ位置がステップ４０２で指定した駆動範囲を超えたかどうかを判断する。
ここでは、まだ駆動範囲を超えていないため、ステップ２０４に戻る。以降、駆動範囲を超えるまでステップ５０２〜５０６を繰り返し実行する。
上記までのステップによって、−１００ｎｍ，−９０ｎｍ，・・・，＋９０ｎｍ，＋１００ｎｍの各Ｘ方向ステージ位置における干渉縞のビジビリティ値が算出された。
ステップ４０６では、上記算出した各ステージ位置でのビジビリティ値をもとに、干渉縞の状態が最良となるステージ位置を求める。
【００３０】
図１３には、上記Ｘ方向ステージ位置を横軸に、算出したビジビリティ値を縦軸にとった時のビジビリティ値の変化の概略図を示した。
画像制御部５５は、基板ステージであるウェハステージ４１を一定方向に駆動させながら、複数の駆動位置での干渉縞の状態の評価値を算出することによって評価波形を作成する。
さらに、評価波形から前記評価値のピーク検出を行うことによってウェハステージ４１の前記所定位置を求める。
第２マーク７０の位置が、第１マーク６０からの出射光の結像位置からずれるほど、干渉縞の発生領域が小さくなるため、ビジビリティ値が小さくなる。
つまり、図１３に示したビジビリティ値の波形に見られる通り、ウェハステージ４１の最適位置である所定位置（第２マーク７０が第１マーク６０の結像位置にある状態）において最もビジビリティ値が大きい凸波形となる。
よって、得られたビジビリティ値の波形に対してピーク検出処理（例えば、重心計算）を行うことで、ウェハステージ４１のＸ座標の最適位置である所定位置を求め、求めた最適Ｘ座標位置にウェハステージ４１を駆動させる。
ステップ４０８では、ＸＹＺ全方向のステージ駆動を終了したかどうかを判断する。ここでは、まだＸ方向しか駆動終了していないため、ステップ４０２に戻り、駆動方向をＹ方向に設定する。
以下、ステップ４０４とステップ４０６を、上記Ｘ方向駆動時と同様に実行して、ウェハステージ４１のＹ座標の最適位置を求め、求めた最適Ｙ座標位置にウェハステージ４１を駆動させる。
Ｚ方向についても上記ステップ４０２からステップ４０６を実行して、ウェハステージ４１のＺ座標の最適位置を求め、求めた最適Ｚ座標位置にウェハステージ４１を駆動させる。
以上で、ＸＹＺ全座標の最適位置が求まり、ウェハステージ４１の最適位置への駆動も終了したので、ステップ４０８を抜けて次の工程に進む。
【００３１】
画像データ取得工程（ステップ３０６）では、上記最適位置においてＸマークの干渉縞画像を撮像手段５３により撮像し、画像制御部５５のメモリ部に保存する。
ステップ３０８では、ＸＹ両マークについて、画像制御部５５に干渉縞データが出力されたかどうかの判断を行う。
ここでは、まだＹマークの干渉縞画像データの取得が終了していないので、ステップ３０２に戻り、Ｘマーク位置からＹマーク位置への移動が実行される。
ステップ３０２では、図４のステップ１０２と同様に、Ｘマーク位置からＹマーク位置への移動が実行される。
ステップ３０４では、Ｘマーク時と同様にしてステージの最適位置を求める。ステップ３０６では、求めた最適位置にステージを駆動させた後、Ｙマークの干渉縞画像を撮像手段５３により撮像し、画像制御部５５のメモリ部に保存する。
ステップ３０６では、ＸＹ両マークについて、画像制御部５５に干渉縞データが出力されたかどうかの判断を行う。
ここでは、ＸＹ両マークとも干渉縞画像データの取得が終了しているので、次のステップに進む。
波面収差算出工程（ステップ３１０）では、実施例１のステップ１１０と同様にして、撮像したＸマーク干渉縞画像とＹマーク干渉縞画像から投影光学系３１の波面収差を算出し、画像制御部５５内のメモリに測定結果を保存する。
保存形式は、波面収差である必要はなく、上記波面収差をＺｅｒｎｉｋｅ多項式に展開して算出したＺｅｒｎｉｋｅ各項（例えば、Ｚｅｒｎｉｋｅ５〜３６項）の値を保存しても良い。
以上、ステップ３０２からステップ３１０の動作について説明したが、本実施例の波面収差測定方法によれば、ウェハステージ４１を干渉縞の発生状態が最良となる最適位置である所定位置に駆動させることができ、より高精度の波面収差測定が可能となる。
尚、上記実施例では、ウェハステージ４１に対してのみステージ位置最適化工程の動作を行ったが、ウェハステージ４１を固定しておき、マスクステージ２２に対して同様の動作を実行することも可能である。
【００３２】
本発明の実施例３のＰＤＩ方式の波面収差測定装置を備えた露光装置１０について説明する。
本実施例３は、実施例１と構成は共通するが、図１における第１マスク６０の構造が第１マスク６０’に、第２マスク７０の構造が第２マスク７０’に置き換えられることのみが異なる。
図１４の概略平面図を参照して、第１マスク６０’の構造を説明する。
第１マスク６０’は、等位相の波面を有する回折光を射出する孔部であるピンホール６１’ａと、照明光学系１４の波面収差を有する光を射出する窓６１’ｂとを有する。
ピンホール６１’ａの径Δｒは投影光学系３１のレチクル側、即ち、物体側の開口数をＮＡｉとすると数式２で決定される幅となっている。
ピンホール６１’ａの径を数式２のようにすることで、ピンホールから回折する光はＮＡｉの範囲で等位相とみなすことができる。
一方、窓６１’ｂの幅Δｒ’はλ／ＮＡｉ以下の大きさである。
数式１と同程度としてもよいが、窓６１’ｂを通過した光は、後述するように、ウェハ側で数式１を満たす幅のピンホールを通過するためレチクル側で等位相とする必要はないので、光量の観点から広めにとっておく。
【００３３】
図１５の概略平面図を参照して、第２マスク７０’を説明する。
第２マスク７０’は、等位相の波面を有する回折光を射出する孔部であるピンホール７１’ａと、投影光学系３１の波面収差を有する光を射出する窓７１’ｂとを有する。
ピンホール７１’ａの径Δｗは投影光学系１６のウェハ側、即ち、像側の開口数をＮＡｉとして、数式３を満たす幅である。
ピンホールの径を数式３のようにすることで、ピンホール７１’ａから回折する光はＮＡｉの範囲で球面状に等位相な波面を有すると見なすことができる。
窓７１’ｂの幅Δｗ’は測定したい投影光学系の空間周波数により決定する。
高周波まで測定したい場合は広く、低周波でよいときは狭くする。
投影光学系３１の瞳の空間周波数をｆとおくとΔｗ’は数式４で与えられる。ここで、瞳半径で一周期となる波面収差の周波数ｆを１とする。
本実施例の波面収差測定の動作は、実施例１の図４のフローチャートと共通するが、ステップ１０８が不要であることと、図１０に示したステップ１１０のフローが図１６に示すステップ１１０’に置き換えられることのみが異なる。
【００３４】
次に、本発明の実施例３のＰＤＩ方式の波面収差測定装置を用いた本実施例の波面収差測定の動作について説明する。
測定位置移動工程（ステップ１０２’）において、照明光学系１４と第１マスク６０’と第２マスク７０’の位置合わせを行う。
まず、光源部１２から出射した光束が、引き回し光学系１３により照明光学系１４に引き回された後、照明光学系１４内のσ絞りによって第１のマスク６０’内のマーク６１’のみに照射されるように、照明光学系１４と第１マスク６０’の位置を調整する。
この時、ピンホール６１’ａは数式２を満たす幅であるため、ピンホール６１’ａ射出後の光は球面状に等位相の波面を持った回折光となる。
これにより、投影光学系３１の光学瞳全面に光が照射されるようになる。一方、窓６１’ｂを通過した光束は照明光学系１４の収差が載った光束となっている。
次に、第２マスク７０’は、第１マスク６０’のマーク６１’射出光が投影光学系３１によって第２マスク７０’内のマーク７１’に結像されるように、ウェハステージ４１の位置を調整する。
これにより、第１マスク６０’のピンホール６１’ａは第２マスク７０’の窓７１’ｂに、窓６１’ｂはピンホール７１’ａに結像するようになる。
ピンホール７１’ａを回折する光束は球面状に等位相な波面を持つ。
一方、窓７１’ｂを透過する波面は、ピンホール６１’ａでＸ方向に等位相な波面に整形された後、投影光学系３１を透過してきているので、投影光学系３１の波面収差情報を有している。
【００３５】
本実施例におけるステップ１０４’、ステップ１０６’の動作は、実施例１におけるステップ１０４・ステップ１０６と共通するため省略し、ステップ１１０とステップ１１０’の相違についてのみ説明する。
ステップ１１０’では、ステップ１１０内で行った３つのステップを実行する必要はない。
つまり、実施例１で用いたマーク６１とマーク７１から発生する干渉縞データから得られる波面は、投影光学系３１の単一方向のみの収差情報を有していたため、異なる２枚の単一方向波面収差を合成して、２次元方向波面収差を算出する必要があった。
しかし、本実施例のマーク６１’とマーク７１’から発生する干渉縞データから得られる波面は、投影光学系３１の２次元方向の収差情報を有しているため、図１６に示した通り、ステップ２０２’のみを行えばよい。
波面収差測定工程（ステップ２０２’）では、既に撮像済みの干渉縞画像を画像制御部５５内で処理し、２次元方向に投影光学系の収差情報を有する投影系波面収差を求めた後、画像制御部５５内のメモリに測定結果を保存する。
保存形式は、波面収差である必要はなく、上記波面収差をＺｅｒｎｉｋｅ多項式に展開して算出したＺｅｒｎｉｋｅ各項（例えば、Ｚｅｒｎｉｋｅ５〜３６項）の値を保存しても良い。
【００３６】
以上、本発明の好適な３つの実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その要旨の範囲内で様々な変形及び変更が可能である。
例えば、上記実施例では、図４のステップ１０２は波面収差測定装置を露光装置上に搭載した状態で行った。
しかし、必ずしも露光装置上で実行する必要はなく、ステージ制御部２４、４３や制御部３２と同等の機能を備えた波面収差測定を行う専用の波面収差測定装置で行ってもよい。
また、図４のフローチャートに示した各ステップは、その順序通りに実行する必要はない。
例えば、実施例１ではＸマーク干渉縞を撮像してビジビリティチェックを行った後、Ｙマーク干渉縞を撮像してビジビリティチェックを行ったが、ＸＹ両マーク干渉縞を撮像した後に、ＸＹ両マーク干渉縞画像のビジビリティチェックを行っても良い。
さらに、取得するＸＹ各マークの干渉縞画像データは１枚ずつでなくて、精度向上の観点から複数枚ずつ撮像しても良い。
この場合は、撮像した複数枚の各画像データに対してビジビリティチェックを実施すれば良い。
前記実施例は、ＬＤＩ方式又はＰＤＩ方式の波面収差測定装置であるが、本発明は、シアリング干渉方式などの被検光学系の光学性能を干渉縞によって測定する方式の光学性能測定装置全てに対して適用される。
【００３７】
以下、前述の露光装置を利用したデバイス（半導体ＩＣ素子、液晶表示素子等）の製造方法を説明する。
デバイスは、前述の露光装置を使用して、感光剤が塗布された基板（ウェハ、ガラス基板等）を露光する工程と、その基板（感光剤）を現像する工程と、他の公知の工程と、を経ることにより製造される。
本デバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施例の波面収差測定装置を備えた露光装置の概略ブロック構成図である。
【図２】本発明の実施例１における第１マスクの概略構成図である。
【図３】本発明の実施例１における第２マスクの概略構成図である。
【図４】本発明の実施例１における波面収差測定方法の動作を示すフローチャートである。
【図５】図３に示す第２マスク内のマークから射出した光の模式図である。
【図６】図１に示す撮像手段５３が検出する光の干渉縞の一例を示す概略構成図である。
【図７】ビジビリティ値を算出する１つ目の方法を説明するための干渉縞画像の概略図である。
【図８】ビジビリティ値を算出する１つ目の方法を説明するための干渉縞波形の概略図である。
【図９】ビジビリティ値を算出する２つ目の方法を説明するための干渉縞画像の概略図である。
【図１０】本発明の実施例１における図４のステップ１１０の動作を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の実施例２における波面収差測定方法の動作を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の実施例２における図１１のステップ１０４の動作を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の実施例２における図１２のステップ２１０を説明するための概略図である。
【図１４】本発明の実施例３における第１マスクの概略構成図である。
【図１５】本発明の実施例３における第２マスクの概略構成図である。
【図１６】本発明の実施例３における図４のステップ１１０’の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３９】
１０                    露光装置
１１                    照明装置
１２                    光源部
１３                    引き回し光学系
１４                    照明光学系
２１                    マスク
２２                    マスクステージ
３１                    投影光学系
３２                    制御部
４１                    ウェハステージ
４２                    ウェハ
５０ａ、５０ｂ         波面収差測定部
５３                    撮像手段
５５                    画像制御部
６０                    第１マスク
７０                    第２マスク
８０                    主制御部
【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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