JP2002093695A

JP2002093695A - 投影露光装置

Info

Publication number: JP2002093695A
Application number: JP2001131189A
Authority: JP
Inventors: Ryuichi Sato; 隆一佐藤; Akihiro Nakauchi; 章博中内
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-05-02
Filing date: 2001-04-27
Publication date: 2002-03-29
Also published as: US20020024643A1; US6859264B2

Abstract

(57)【要約】波面収差を計測するための機能を備えた投影露光装置を
提供する。【課題】【解決手段】この投影露光装置は、照明系と、基板にパ
ターンを投影する投影光学系と、前記照明系と前記投影
光学系との間に配置された第１の透過部を有する第１の
マスクと、前記投影光学系の像側焦点位置近傍に配置さ
れた第２の透過部を有する第２のマスクと、前記第２の
マスクを前記投影光学系の光軸に対して直交した面内で
駆動するアクチュエータとを備える。更に、この投影露
光装置は、前記アクチュエータにより前記第２のマスク
が駆動されている状態において、前記照明系から出射さ
れ、前記第１の透過部、前記投影光学系、前記第２の透
過部を通過した光の強度の変化を測定する測定器と、前
記計測器による測定結果に基づいて前記投影光学系の波
面収差を演算する演算器とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、マスク上
のパターンを投影光学系を介して感光性の基板に転写す
る露光装置に関する。このような露光装置は、たとえば
半導体素子を製造する際のリソグラフィ工程で使用され
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子等をフォトリソグラフィ工程
で製造する際にレチクルやフォトマスク等の原版（以
下、レチクルと総称する）に形成された回路パターン等
を感光剤が塗布された半導体ウエハ等に転写する投影型
露光装置が使用されている。この種の露光装置では、レ
チクル上のパターンを所定の倍率（縮小率）で正確にウ
エハ上に転写することが要求されており、この要求に応
えるためには、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より、光学系の通常の結像性能
を超えるパターンを転写する場合が多くなってきてお
り、この結果、転写するパターンは、光学系の収差に対
して従来に比べて敏感になってきている。一方で、投影
光学系に対しては露光面積を拡大し、開口数（ＮＡ）を
高くすることが求められており、このため収差補正を一
層困難にしている。

【０００３】こうした状況の中、露光装置に投影光学系
を搭載した状態、すなわち実際に露光に使用する状態
で、結像性能たとえば投影光学系の収差、中でも特に波
面収差を計測したいとの要求が強くある。これにより、
使用状態に則したより精密なレンズの調整や、収差の影
響を受けにくいデバイスの設計が可能となるためであ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような要求に対
し、従来、露光装置に搭載した状態での結像性能を求め
る手段としては、ナイフエッジやスリットなどで像の強
度分布を測定するやり方がある。また、バーチャートな
ど特定の形状をしたパターンのコントラストを求めるや
り方などが行われている。

【０００５】しかし、ナイフエッジやスリットなどで像
の強度分布を求める方法では、像の強度分布測定のＳ／
Ｎ比が、半導体のリソグラフィーにおける投影光学系で
は、１０⁶以上程度は必要とされ、非常に難易度が高
い。

【０００６】又、バーチャートを用いてコントラストを
求めるやりかたで、波面収差を求めるには、粗いピッチ
から解像限界を超えるピッチまで非常に多数のバーチャ
ートのコントラストを求める必要があり、バーチャート
の製作上、そして測定労力の点から実用的ではない。

【０００７】又、これらの方法で、波面収差を求めるこ
とまでは行われていない。

【０００８】又、波面収差を求める方法として干渉計を
用いる方法があるが、これは投影光学系の製造段階での
検査装置として用いられるのが一般的であり、露光装置
に搭載するには技術的にもコスト的にも壁が厚く、実用
には至っていない。というのも、干渉計による方法で
は、プリズム、ミラー、レンズなどからなる干渉計と、
干渉計用のコヒーレンスの良い照明系とを、レチクルス
テージやウエハーステージの近傍に配置しなければなら
ない。一般に、ウエハーステージやレチクルステージ近
傍の空間は限られており、干渉計やその照明系の大きさ
も制約を受けることになる。また、発熱や振動などの面
からも制約があり、実装上の難易度が高い。更に、近年
の露光波長の短波長化により、露光波長領域における干
渉計のためのコヒーレンスのよい光源は、存在しない
か、非常に高額である。このため干渉計方式の収差測定
装置を投影露光装置に搭載することは技術的にも、コス
ト的にも現実的なものがない。

【０００９】本発明は、上記の背景に鑑みてなされたも
のであり、例えば、投影露光装置上で投影光学系の結像
性能、特に波面収差を計測するための機能を備えた投影
露光装置を提供することを課題としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の側面は、
投影露光装置に係り、基板にパターンを投影する投影光
学系と、前記投影光学系に向けて光を進行させる光学素
子を保持する保持部と、前記投影光学系の像面若しくは
物体面又はそれらに対して共役な面の近傍に配置され
た、透過部を有するマスクと、前記投影光学系によって
形成される前記光学素子の像の面に沿って前記マスクを
駆動するアクチュエータと、前記マスクが駆動されてい
る状態において、前記光学素子から出射され、前記投影
光学系を通過し、更に前記マスクの透過部を通過した光
の強度を計測する計測器とを備えることを特徴とする。

【００１１】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
投影露光装置は、前記計測器による計測結果に基づいて
前記投影光学系の収差を演算する演算器を更に備えるこ
とが好ましい。

【００１２】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
投影露光装置は、前記計測器による計測結果に基づいて
前記投影光学系の光線収差を演算する演算器を更に備え
ることが好ましい。

【００１３】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
投影露光装置は、前記計測器による計測結果に基づいて
前記投影光学系の波面収差を演算する演算器を更に備え
ることが好ましい。

【００１４】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
光学素子は、前記投影光学系の物体面の近傍に配置さ
れ、前記マスクは、前記投影光学系の像面の近傍に配置
されることが好ましい。

【００１５】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
光学素子は、透過部を有するマスクであり、前記光学素
子としてのマスクが照明系により照明されることにより
前記投影光学系に向けて光が出射されることが好まし
い。

【００１６】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
光学素子は、前記投影光学系の像面の近傍に配置され、
前記マスクは、前記投影光学系の物体面の近傍に配置さ
れることが好ましい。

【００１７】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
光学素子は、透過部を有するマスクであり、前記光学素
子としてのマスクが照明系により照明されることにより
前記投影光学系に向けて光が出射されることが好まし
い。

【００１８】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
投影露光装置は照明系を有し、前記光学素子は反射部材
であり、前記反射部材は、前記照明系から出射され、前
記投影光学系を介して前記反射部材に入射する光を、前
記投影光学系に向けて反射することが好ましい。

【００１９】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
投影露光装置は、前記光学素子から出射され、前記投影
光学系を通過した光を偏向させて前記マスクに導く反射
鏡を更に備えることが好ましい。

【００２０】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
光学素子は、前記投影光学系の物体面の近傍に配置さ
れ、前記マスクは、前記投影光学系の物体面に対して共
役な面の近傍に配置され、前記投影露光装置は、前記投
影光学系の像面側に配置された第１の反射鏡と、前記第
１の反射鏡で反射され前記投影光学系を通過した光を前
記計測器に第２の反射鏡とを更に備え、前記光学素子か
ら出射された光は、前記投影光学系を通過し、前記第１
の反射鏡で反射され、再び前記投影光学系を通過し、更
に前記第２の反射鏡で反射されて前記マスクに導かれる
ことが好ましい。

【００２１】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
光学素子及び前記マスクは、前記投影光学系の物体面の
近傍に配置され、前記投影露光装置は、前記投影光学系
の像面側に配置された反射鏡を更に備え、前記光学素子
から出射された光は、前記投影光学系を通過し、前記反
射鏡で反射され、再び前記投影光学系を通過し、前記マ
スクに導かれることが好ましい。

【００２２】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
光学素子及び前記マスクは、前記投影光学系の像面の近
傍に配置され、前記投影露光装置は、前記投影光学系の
物体面側に配置された反射鏡を更に備え、前記光学素子
から出射された光は、前記投影光学系を通過し、前記反
射鏡で反射され、再び前記投影光学系を通過し、前記マ
スクに導かれることが好ましい。

【００２３】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
投影光学系の像面若しくは物体面の近傍の所定領域は、
前記投影光学系のアイソプラナティック領域内の大きさ
であることが好ましい。

【００２４】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
投影光学系の像面若しくは物体面の近傍の所定領域から
出射された光が前記投影光学系の瞳を充分に覆うことが
好ましい。

【００２５】本発明の第２の側面は、投影露光装置に係
り、照明系と、基板にパターンを投影する投影光学系
と、前記照明系と前記投影光学系との間に、第１の透過
部を有する第１のマスクを保持する保持部と、前記投影
光学系の像側焦点位置の近傍に配置された、第２の透過
部を有する第２のマスクと、前記第２のマスクを前記投
影光学系の像面に沿って駆動するアクチュエータと、前
記第２のマスクが駆動されている状態において、前記照
明系から出射され、前記第１の透過部、前記投影光学
系、前記第２の透過部を通過した光の強度の変化を計測
する計測器とを備えることを特徴とする。

【００２６】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
投影露光装置は、前記計測器による計測結果に基づいて
前記投影光学系の収差を演算する演算器を更に備えるこ
とが好ましい。

【００２７】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
投影露光装置は、前記計測器による計測結果に基づいて
前記投影光学系の光線収差を演算する演算器を更に備え
ることが好ましい。

【００２８】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
投影露光装置は、前記計測器による計測結果に基づいて
前記投影光学系の波面収差を演算する演算器を更に備え
ることが好ましい。

【００２９】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
投影露光装置は、前記投影光学系の出射瞳を前記計測器
の計測面上に結像させる結像光学系を更に備えることが
好ましい。

【００３０】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
アクチュエータは、前記第２のマスクと共に前記計測器
及び前記結像光学系を駆動することが好ましい。

【００３１】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
第２のマスク、前記結像光学系及び前記計測器は一体化
された計測ユニットを構成し、前記アクチュエータは、
前記計測ユニットを前記投影光学系の像面に沿って駆動
することが好ましい。

【００３２】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
第１のマスクには、複数の第１の透過部が形成されてい
ることが好ましい。

【００３３】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
第１のマスクには、前記第１の透過部の他、基板に転写
すべき転写パターンが形成されていることが好ましい。

【００３４】本発明の第３の側面は、投影露光装置に係
り、照明系と、基板にパターンを投影する投影光学系
と、前記照明光学系と前記投影光学系との間に、第１の
透過部を有する第１のマスクを保持する第１の保持部
と、前記投影光学系の像面側に配置された第１の反射鏡
と、前記照明光学系と前記投影光学系との間に配置され
た、第２の透過部を有する第２のマスクと、前記照明系
から出射され、前記第１の透過部及び前記投影光学系を
通過し、前記第１の反射鏡で反射され、再び前記投影光
学系を通過した光を前記第２の透過部に向けて偏向させ
る第２の反射鏡と、前記第２のマスクを所定面内で駆動
するアクチュエータと、前記第２のマスクが駆動されて
いる状態において、前記照明系から出射され、前記第１
のマスクの第１の透過部及び前記投影光学系を通過し、
前記第１の反射鏡で反射され、再び前記投影光学系を通
過し、前記第２の反射鏡で反射され、前記第２のマスク
の第２の透過部を通過した光の強度を計測する計測器と
を備えることを特徴とする。

【００３５】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
投影露光装置は、計測器による計測結果に基づいて前記
投影光学系の収差を演算する演算器を更に備えることが
好ましい。

【００３６】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
投影露光装置は、前記計測器による計測結果に基づいて
前記投影光学系の光線収差を演算する演算器を更に備え
ることが好ましい。

【００３７】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
投影露光装置は、前記計測器による計測結果に基づいて
前記投影光学系の波面収差を演算する演算器を更に備え
ることが好ましい。

【００３８】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
第１の反射鏡は、球面鏡であることが好ましい。

【００３９】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
第２の反射鏡は、ハーフミラーであり、前記照明系から
出射された光を通過させて前記投影光学系に通す一方
で、前記第１の反射鏡で反射され前記投影光学系を通過
した光を前記第２のマスクの第２の透過部に向けて反射
することが好ましい。

【００４０】本発明の第４の側面は、投影露光装置に係
り、照明系と、基板にパターンを投影する投影光学系
と、前記照明系と前記投影光学系との間に、第１の透過
部を有する第１のマスクを保持する保持部と、前記投影
光学系の物体面の近傍に配置された、第２の透過部を有
する第２のマスクと、前記照明系から出射され、第１の
透過部及び前記投影光学系を通過してきた光を反射し
て、再び前記投影光学系を通過させて前記第２の透過部
に入射させる、前記投影光学系の像面側に配置された反
射鏡と、前記第２のマスクを前記投影光学系の物体面に
沿って駆動するアクチュエータと、前記第２のマスクが
駆動されている状態において、前記照明系から出射さ
れ、前記第１の透過部及び前記投影光学系を通過し、前
記反射鏡で反射され、再び前記投影光学系を通過し、第
２の透過部を通過した光の強度を計測する計測器とを備
えることを特徴とする。

【００４１】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
投影露光装置は、記計測器による計測結果に基づいて前
記投影光学系の収差を演算する演算器を更に備えること
が好ましい。

【００４２】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
投影露光装置は、前記計測器による計測結果に基づいて
前記投影光学系の光線収差を演算する演算器を更に備え
ることが好ましい。

【００４３】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
投影露光装置は、前記計測器による計測結果に基づいて
前記投影光学系の波面収差を演算する演算器を更に備え
ることが好ましい。

【００４４】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
反射鏡は、球面鏡であることが好ましい。

【００４５】本発明の第５の側面は、投影露光装置に係
り、基板ステージと、前記基板ステージ上の基板にパタ
ーンを投影する投影光学系と、前記投影光学系と前記基
板ステージの間に配置された、第１の透過部を有する第
１のマスクと、前記第１の透過部を照明する照明系と、
前記投影光学系と前記基板ステージとの間に配置され
た、第２の透過部を有する第２のマスクと、前記照明系
から出射され、前記第１の透過部及び前記投影光学系を
通過してきた光を反射して、再び前記投影光学系を通過
させて前記第２の透過部に入射させる、前記投影光学系
の物体側に配置された反射鏡と、前記第２のマスクを前
記投影光学系の像面に沿って駆動するアクチュエータ
と、前記第２のマスクが駆動されている状態において、
前記照明系から出射され、前記第１の透過部及び前記投
影光学系を通過し、前記反射鏡で反射され、再び前記投
影光学系を通過し、第２の透過部を通過した光の強度を
計測する計測器とを備えることを特徴とする。

【００４６】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
投影露光装置は、記計測器による計測結果に基づいて前
記投影光学系の収差を演算する演算器を更に備えること
が好ましい。

【００４７】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
投影露光装置は、前記計測器による計測結果に基づいて
前記投影光学系の光線収差を演算する演算器を更に備え
ることが好ましい。

【００４８】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
投影露光装置は、前記計測器による計測結果に基づいて
前記投影光学系の波面収差を演算する演算器を更に備え
ることが好ましい。

【００４９】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
反射鏡は、球面鏡であることが好ましい。

【００５０】本発明の第６の側面は、投影光学系を介し
て基板にパターンを投影する投影露光装置における該投
影光学系の収差を計測する計測方法に係り、前記投影露
光装置は、基板にパターンを投影する投影光学系と、前
記投影光学系に向けて光を進行させる光学素子を保持す
る保持部と、前記投影光学系の像面若しくは物体面又は
それらに対して共役な面の近傍に配置された、透過部を
有するマスクとを備え、前記方法は、前記投影光学系に
よって形成される前記光学素子の像の面に沿って前記マ
スクを駆動しながら、前記光学素子から出射され、前記
投影光学系を通過し、更に前記マスクの透過部を通過し
た光の強度を計測する計測工程と、前記計測工程で得ら
れた計測結果に基づいて前記投影光学系の収差を演算す
る演算工程とを含むことを特徴とする。

【００５１】本発明の第７の側面は、投影光学系を介し
て基板にパターンを投影する投影露光装置における該投
影光学系の収差を計測する計測方法に係り、前記投影露
光装置は、照明系と、基板にパターンを投影する投影光
学系と、前記照明系と前記投影光学系との間に、第１の
透過部を有する第１のマスクを保持する保持部と、前記
投影光学系の像側焦点位置の近傍に配置された、第２の
透過部を有する第２のマスクとを備え、前記方法は、前
記第２のマスクを前記投影光学系の像面に沿って駆動し
ながら、前記照明系から出射され、前記第１の透過部、
前記投影光学系、前記第２の透過部を通過した光の強度
の変化を計測する計測工程と、前記計測工程で得られた
計測結果に基づいて前記投影光学系の収差を演算する演
算工程とを含むことを特徴とする。

【００５２】本発明の第８の側面は、投影光学系を介し
て基板にパターンを投影する投影露光装置における該投
影光学系の収差を計測する計測方法に係り、前記投影露
光装置は、照明系と、基板にパターンを投影する投影光
学系と、前記照明光学系と前記投影光学系との間に、第
１の透過部を有する第１のマスクを保持する第１の保持
部と、前記投影光学系の像面側に配置された第１の反射
鏡と、前記照明光学系と前記投影光学系との間に配置さ
れた、第２の透過部を有する第２のマスクと、前記照明
系から出射され、前記第１の透過部及び前記投影光学系
を通過し、前記第１の反射鏡で反射され、再び前記投影
光学系を通過した光を前記第２の透過部に向けて偏向さ
せる第２の反射鏡とを備え、前記方法は、前記第２のマ
スクを所定面内で駆動しながら、前記照明系から出射さ
れ、前記第１のマスクの第１の透過部及び前記投影光学
系を通過し、前記第１の反射鏡で反射され、再び前記投
影光学系を通過し、前記第２の反射鏡で反射され、前記
第２のマスクの第２の透過部を通過した光の強度を計測
する計測工程と、前記計測工程で得られた計測結果に基
づいて前記投影光学系の収差を演算する演算工程とを含
むことを特徴とする。

【００５３】本発明の第９の側面は、投影光学系を介し
て基板にパターンを投影する投影露光装置における該投
影光学系の収差を計測する計測方法に係り、前記投影露
光装置は、照明系と、基板にパターンを投影する投影光
学系と、前記照明光学系と前記投影光学系との間に、第
１の透過部を有する第１のマスクを保持する保持部と、
前記投影光学系の物体面の近傍に配置された、第２の透
過部を有する第２のマスクと、前記照明系から出射さ
れ、第１の透過部及び前記投影光学系を通過してきた光
を反射して、再び前記投影光学系を通過させて前記第２
の透過部に入射させる、前記投影光学系の像面側に配置
された反射鏡とを備え、前記方法は、前記第２のマスク
を前記投影光学系の物体面に沿って駆動しながら、前記
照明系から出射され、前記第１の透過部及び前記投影光
学系を通過し、前記反射鏡で反射され、再び前記投影光
学系を通過し、第２の透過部を通過した光の強度を計測
する計測工程と、前記計測工程で得られた計測結果に基
づいて前記投影光学系の収差を演算する演算工程とを含
むことを特徴とする。

【００５４】本発明の第１０の側面は、投影光学系を介
して基板にパターンを投影する投影露光装置における該
投影光学系の収差を計測する計測方法に係り、前記投影
露光装置は、基板ステージと、前記基板ステージ上の基
板にパターンを投影する投影光学系と、前記投影光学系
と前記基板ステージの間に配置された、第１の透過部を
有する第１のマスクと、前記第１の透過部を照明する照
明系と、前記投影光学系と前記基板ステージとの間に配
置された、第２の透過部を有する第２のマスクと、前記
照明系から出射され、第１の透過部及び前記投影光学系
を通過してきた光を反射し、再び前記投影光学系を通過
させて前記第２の透過部に入射させる、前記投影光学系
の物体側に配置された反射鏡とを備え、前記方法は、前
記第２のマスクを前記投影光学系の像面に沿って駆動し
ながら、前記照明系から出射され、前記第１の透過部及
び前記投影光学系を通過し、前記反射鏡で反射され、再
び前記投影光学系を通過し、第２の透過部を通過した光
の強度を計測する計測工程と、前記計測工程で得られた
計測結果に基づいて前記投影光学系の収差を演算する演
算工程とを含むことを特徴とする。

【００５５】本発明の第１１の側面は、投影露光装置を
利用して基板にパターンを転写する転写方法であって、
前記投影露光装置は、基板にパターンを投影する投影光
学系と、前記投影光学系に向けて光を進行させる光学素
子を保持する保持部と、前記投影光学系の像面若しくは
物体面又はそれらに対して共役な面の近傍に配置され
た、透過部を有するマスクとを備え、前記方法は、前記
投影光学系によって形成される前記光学素子の像の面に
沿って前記マスクを駆動しながら、前記光学素子から出
射され、前記投影光学系を通過し、更に前記マスクの透
過部を通過した光の強度を計測する計測工程と、前記計
測工程で得られた計測結果に基づいて前記投影光学系の
収差を演算する演算工程と、前記演算工程で得られた収
差に基づいて前記投影光学系を調整する調整工程と、前
記投影光学系が調整された前記投影露光装置を利用して
基板にパターンを転写する転写工程とを含むことを特徴
とする。

【００５６】本発明の第１２の側面は、投影露光装置を
利用して基板にパターンを転写する転写方法に係り、前
記投影露光装置は、照明系と、基板にパターンを投影す
る投影光学系と、前記照明系と前記投影光学系との間
に、第１の透過部を有する第１のマスクを保持する保持
部と、前記投影光学系の像側焦点位置の近傍に配置され
た、第２の透過部を有する第２のマスクとを備え、前記
方法は、前記第２のマスクを前記投影光学系の像面に沿
って駆動しながら、前記照明系から出射され、前記第１
の透過部、前記投影光学系、前記第２の透過部を通過し
た光の強度の変化を計測する計測工程と、前記計測工程
で得られた計測結果に基づいて前記投影光学系の収差を
演算する演算工程と、前記演算工程で得られた収差に基
づいて前記投影光学系を調整する調整工程と、前記投影
光学系が調整された前記投影露光装置を利用して基板に
パターンを転写する転写工程とを含むことを特徴とす
る。

【００５７】本発明の第１３の側面は、投影露光装置を
利用して基板にパターンを転写する転写方法であって、
前記投影露光装置は、照明系と、基板にパターンを投影
する投影光学系と、前記照明光学系と前記投影光学系と
の間に、第１の透過部を有する第１のマスクを保持する
第１の保持部と、前記投影光学系の像面側に配置された
第１の反射鏡と、前記照明光学系と前記投影光学系との
間に配置された、第２の透過部を有する第２のマスク
と、前記照明系から出射され、前記第１の透過部及び前
記投影光学系を通過し、前記第１の反射鏡で反射され、
再び前記投影光学系を通過した光を前記第２の透過部に
向けて偏向させる第２の反射鏡とを備え、前記方法は、
前記第２のマスクを所定面内で駆動しながら、前記照明
系から出射され、前記第１のマスクの第１の透過部及び
前記投影光学系を通過し、前記第１の反射鏡で反射さ
れ、再び前記投影光学系を通過し、前記第２の反射鏡で
反射され、前記第２のマスクの第２の透過部を通過した
光の強度を計測する計測工程と、前記計測工程で得られ
た計測結果に基づいて前記投影光学系の収差を演算する
演算工程と、前記演算工程で得られた収差に基づいて前
記投影光学系を調整する調整工程と、前記投影光学系が
調整された前記投影露光装置を利用して基板にパターン
を転写する転写工程とを含むことを特徴とする。

【００５８】本発明の第１４の側面は、投影露光装置を
利用して基板にパターンを転写する転写方法に係り、前
記投影露光装置は、照明系と、基板にパターンを投影す
る投影光学系と、前記照明光学系と前記投影光学系との
間に、第１の透過部を有する第１のマスクを保持する保
持部と、前記投影光学系の物体面の近傍に配置された、
第２の透過部を有する第２のマスクと、前記照明系から
出射され、第１の透過部及び前記投影光学系を通過して
きた光を反射して、再び前記投影光学系を通過させて前
記第２の透過部に入射させる、前記投影光学系の像面側
に配置された反射鏡とを備え、前記方法は、前記第２の
マスクを前記投影光学系の物体面に沿って駆動しなが
ら、前記照明系から出射され、前記第１の透過部及び前
記投影光学系を通過し、前記反射鏡で反射され、再び前
記投影光学系を通過し、第２の透過部を通過した光の強
度を計測する計測工程と、前記計測工程で得られた計測
結果に基づいて前記投影光学系の収差を演算する演算工
程と、前記演算工程で得られた収差に基づいて前記投影
光学系を調整する調整工程と、前記投影光学系が調整さ
れた前記投影露光装置を利用して基板にパターンを転写
する転写工程とを含むことを特徴とする。

【００５９】本発明の第１５の側面は、投影露光装置を
利用して基板にパターンを転写する転写方法に係り、前
記投影露光装置は、基板ステージと、前記基板ステージ
上の基板にパターンを投影する投影光学系と、前記投影
光学系と前記基板ステージの間に配置された、第１の透
過部を有する第１のマスクと、前記第１の透過部を照明
する照明系と、前記投影光学系と前記基板ステージとの
間に配置された、第２の透過部を有する第２のマスク
と、前記照明系から出射され、前記第１の透過部及び前
記投影光学系を通過してきた光を反射して、再び前記投
影光学系を通過させて前記第２の透過部に入射させる、
前記投影光学系の物体側に配置された反射鏡とを備え、
前記方法は、前記第２のマスクを前記投影光学系の像面
に沿って駆動しながら、前記照明系から出射され、前記
第１の透過部及び前記投影光学系を通過し、前記反射鏡
で反射され、再び前記投影光学系を通過し、第２の透過
部を通過した光の強度を計測する計測工程と、前記計測
工程で得られた計測結果に基づいて前記投影光学系の収
差を演算する演算工程と、前記演算工程で得られた収差
に基づいて前記投影光学系を調整する調整工程と、前記
投影光学系が調整された前記投影露光装置を利用して基
板にパターンを転写する転写工程とを含むことを特徴と
する。

【００６０】本発明の第１６の側面は、投影露光装置を
利用してデバイスを製造する製造方法であって、前記投
影露光装置は、基板にパターンを投影する投影光学系
と、前記投影光学系に向けて光を進行させる光学素子を
保持する保持部と、前記投影光学系の像面若しくは物体
面又はそれらに対して共役な面の近傍に配置された、透
過部を有するマスクとを備え、前記方法は、前記投影光
学系によって形成される前記光学素子の像の面に沿って
前記マスクを駆動しながら、前記光学素子から出射さ
れ、前記投影光学系を通過し、更に前記マスクの透過部
を通過した光の強度を計測する計測工程と、前記計測工
程で得られた計測結果に基づいて前記投影光学系の収差
を演算する演算工程と、前記演算工程で得られた収差に
基づいて前記投影光学系を調整する調整工程と、前記投
影光学系が調整された前記投影露光装置を利用して、感
光材が塗布された基板の該感光材にパターンを転写する
転写工程と、パターンが転写された感光材を現像する現
像工程とを含むことを特徴とする。

【００６１】本発明の第１７の側面は、投影露光装置を
利用してデバイスを製造する製造方法に係り、前記投影
露光装置は、照明系と、基板にパターンを投影する投影
光学系と、前記照明系と前記投影光学系との間に、第１
の透過部を有する第１のマスクを保持する保持部と、前
記投影光学系の像側焦点位置の近傍に配置された、第２
の透過部を有する第２のマスクとを備え、前記方法は、
前記第２のマスクを前記投影光学系の像面に沿って駆動
しながら、前記照明系から出射され、前記第１の透過
部、前記投影光学系、前記第２の透過部を通過した光の
強度の変化を計測する計測工程と、前記計測工程で得ら
れた計測結果に基づいて前記投影光学系の収差を演算す
る演算工程と、前記演算工程で得られた収差に基づいて
前記投影光学系を調整する調整工程と、前記投影光学系
が調整された前記投影露光装置を利用して、感光材が塗
布された基板の該感光材にパターンを転写する転写工程
と、パターンが転写された感光材を現像する現像工程と
を含むことを特徴とする。

【００６２】本発明の第１８の側面は、投影露光装置を
利用してデバイスを製造する製造方法に係り、前記投影
露光装置は、照明系と、基板にパターンを投影する投影
光学系と、前記照明光学系と前記投影光学系との間に、
第１の透過部を有する第１のマスクを保持する第１の保
持部と、前記投影光学系の像面側に配置された第１の反
射鏡と、前記照明光学系と前記投影光学系との間に配置
された、第２の透過部を有する第２のマスクと、前記照
明系から出射され、前記第１の透過部及び前記投影光学
系を通過し、前記第１の反射鏡で反射され、再び前記投
影光学系を通過した光を前記第２の透過部に向けて偏向
させる第２の反射鏡とを備え、前記方法は、前記第２の
マスクを所定面内で駆動しながら、前記照明系から出射
され、前記第１のマスクの第１の透過部及び前記投影光
学系を通過し、前記第１の反射鏡で反射され、再び前記
投影光学系を通過し、前記第２の反射鏡で反射され、前
記第２のマスクの第２の透過部を通過した光の強度を計
測する計測工程と、前記計測工程で得られた計測結果に
基づいて前記投影光学系の収差を演算する演算工程と、
前記演算工程で得られた収差に基づいて前記投影光学系
を調整する調整工程と、前記投影光学系が調整された前
記投影露光装置を利用して、感光材が塗布された基板の
該感光材にパターンを転写する転写工程と、パターンが
転写された感光材を現像する現像工程とを含むことを特
徴とする。

【００６３】本発明の第１９の側面は、投影露光装置を
利用してデバイスを製造する製造方法に係り、前記投影
露光装置は、照明系と、基板にパターンを投影する投影
光学系と、前記照明光学系と前記投影光学系との間に、
第１の透過部を有する第１のマスクを保持する保持部
と、前記投影光学系の物体面の近傍に配置された、第２
の透過部を有する第２のマスクと、前記照明系から出射
され、第１の透過部及び前記投影光学系を通過してきた
光を反射して、再び前記投影光学系を通過させて前記第
２の透過部に入射させる、前記投影光学系の像面側に配
置された反射鏡とを備え、前記方法は、前記第２のマス
クを前記投影光学系の物体面に沿って駆動しながら、前
記照明系から出射され、前記第１の透過部及び前記投影
光学系を通過し、前記反射鏡で反射され、再び前記投影
光学系を通過し、第２の透過部を通過した光の強度を計
測する計測工程と、前記計測工程で得られた計測結果に
基づいて前記投影光学系の収差を演算する演算工程と、
前記演算工程で得られた収差に基づいて前記投影光学系
を調整する調整工程と、前記投影光学系が調整された前
記投影露光装置を利用して、感光材が塗布された基板の
該感光材にパターンを転写する転写工程と、パターンが
転写された感光材を現像する現像工程とを含むことを特
徴とする。

【００６４】本発明の第２０の側面は、投影露光装置を
利用してデバイスを製造する製造方法に係り、前記投影
露光装置は、基板ステージと、前記基板ステージ上の基
板にパターンを投影する投影光学系と、前記投影光学系
と前記基板ステージの間に配置された、第１の透過部を
有する第１のマスクと、前記第１の透過部を照明する照
明系と、前記投影光学系と前記基板ステージとの間に配
置された、第２の透過部を有する第２のマスクと、前記
照明系から出射され、前記第１の透過部及び前記投影光
学系を通過してきた光を前記反射鏡で反射して、再び前
記投影光学系を通過させて前記第２の透過部に入射させ
る、前記投影光学系の物体側に配置された反射鏡とを備
え、前記方法は、前記第２のマスクを前記投影光学系の
像面に沿って駆動しながら、前記照明系から出射され、
前記第１の透過部及び前記投影光学系を通過し、前記反
射鏡で反射され、再び前記投影光学系を通過し、第２の
透過部を通過した光の強度を計測する計測工程と、前記
計測工程で得られた計測結果に基づいて前記投影光学系
の収差を演算する演算工程と、前記演算工程で得られた
収差に基づいて前記投影光学系を調整する調整工程と、
前記投影光学系が調整された前記投影露光装置を利用し
て、感光材が塗布された基板の該感光材にパターンを転
写する転写工程と、パターンが転写された感光材を現像
する現像工程とを含むことを特徴とする。

【００６５】

【発明の実施の形態】まず、本発明の原理を説明する。
本発明は、ＦｏｕｃａｕｌｔＴｅｓｔ、ＷｉｒｅＴ
ｅｓｔ、ＰｈａｓｅＭｏｄｕｌａｔｉｏｎＴｅｓ
ｔ、ＲｏｎｃｈｉＴｅｓｔ（例えば、Ｄａｎｉｅｌ
Ｍａｌａｃａｒａ、“ＯｐｔｉｃａｌＳｈｏｐＴｅｓ
ｔｉｎｇ”、ＪｏｈｎＷｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ、Ｉ
ｎｃ．２３１（１９７８）参照）などで行われている原
理に基礎を置いている。

【００６６】一般に、収差が無い理想的な投影光学系の
場合、点物体からでた光束は結像点一点に収束するが、
収差があると一点には収束しない。

【００６７】図１は、このような結像点近傍の光束の様
子を示している。図１において、照明系（不図示）から
出射され、第１のマスク（不図示）に形成された点物体
とみなせる第１の透過部（光学素子）を通過し、更に投
影光学系（不図示）を通過した光線Ａは理想的な結像点
ＩＰからはずれている。このような結像点近傍に、第２
の透過部１７Ｔが形成された第２のマスク１７Ｍと、該
透過部１７Ｔを通過した光束の光強度分布測定を測定す
る光強度分布測定装置１８が配置されている。

【００６８】ここで、投影光学系の光軸（図示されてい
ないが、図面上で上下方向）に垂直な平面における第２
の透過部１７Ｔの位置を座標（ｕ、ｖ）で表し、光強度
分布測定装置１８の光強度測定面上の位置を座標（ｘ、
ｙ）で表すものとする。また、光強度分布測定装置１８
の光強度測定面上の位置は投影光学系の射出瞳上の位置
と１対１の関係を有する。これは、例えば、光強度分布
測定装置１８を、ある程度投影光学系の像側焦点位置か
ら離したり、光強度測定面上と投影光学系の射出瞳の位
置とを共役とするような光学系を置くこと等によって実
現できる。

【００６９】図１において、光線Ａが投影光学系の収差
のために、理想結像位置ＩＰからずれ、第２のマスク１
７Ｍの不透過部で遮られている。この状態で、第２のマ
スク１７Ｍの透過部１７Ｔを通過した光束の光強度分布
測定装置１８の測定面上での光強度分布は、光線Ａに対
応する部分が暗い分布となる。

【００７０】図２は、第２の透過部１７Ｔを通過した光
の光強度分布測定装置１８上の強度分布を示している。
Ｉ_o（ｕ、ｖ）は第２の透過部１７Ｔの位置が（ｕ、
ｖ）の時における主光線Ｐに対応する部分の光強度を表
し、Ｉ_ａ（ｕ、ｖ）は第２の透過部１７Ｔの位置が
（ｕ、ｖ）の時の光線Ａに対応する部分の光強度をそれ
ぞれ表わす。Ｉ_ａ（ｕ、ｖ）は、光線Ａが第２のマスク
１７Ｍの不透過部で遮られるために、暗くなっている。

【００７１】光線Ａの光線収差を（ε、η）とすると、
第２の透過部１７Ｔを（ε、η）だけ移動すると、光線
Ａに対応する部分の光強度は、Ｉ_o（ｕ、ｖ）と等し
い、すなわち、Ｉ_a（ｕ、ｖ）＝Ｉ_o（ｕ−ε、ｖ−η）となる。したがって、第２の透過部１７Ｍの位置（ｕ、
ｖ）を移動させながら、光強度分布測定装置１８の各点
における光強度の変化をプロットすると、光線収差に相
当する量だけ位相のずれた分布（移動に伴う強度の変
化）が得られる。この位相ずれ量を求めることによっ
て、光線収差を決定できる。

【００７２】図３は、第２の透過部１７Ｔを有する第２
のマスク１７Ｍを示す図であり、不透過基板に、第２の
透過部（光学素子）１７Ｔとして正方形の開口が形成さ
れている。

【００７３】図４Ａは、ｕ軸について光強度分布測定装
置１８の測定面上の光強度I_a(u,v),I_o(u,v)をプロット
した図であり、ｕ軸方向の光線収差量εだけ両プロット
図の間で位相がずれていることを示している。

【００７４】図４Ｂは、ｖ軸について光強度分布測定装
置１８の測定面上の光強度I_a(u,v),I_o(u,v)をプロット
した図であり、ｖ軸方向の光線収差量ηだけ両プロット
図の間で位相がずれていることを示している。

【００７５】ここで、光強度分布測定装置１８の光強度
測定面の各点（ｘ、ｙ）は、前述のように投影光学系の
射出瞳と１対１に対応するようにとっているから、光線
収差（ε、η）は射出瞳上の点（ｘ、ｙ）を通過した光
線の収差とみなすことができる。

【００７６】以上、照明系と投影光学系との間に配置さ
れた第１の透過部（光学素子）が点物体とみなせる場合
について説明した。しかし、第１の透過部が、投影光学
系のアイソプラナティック領域より小さい物体であれ
ば、該透過部は点物体とみなせるほど微少な透過部であ
る必要はない。アイソプラナティック領域は収差が等し
いとみなせる領域であるから、第１の透過部の各点から
出射される同じ収差をもつ結像光束を重ねあわせたもの
が、第１の透過部の像となる。したがって、これを第２
の透過部１７Ｔで走査して得られるプロット図は、前述
の第１の透過部が点物体とみなせる場合のプロット図を
第２のパターン像の大きさの分だけ重ねあわせた分布と
なる。

【００７７】図５は、照明系と投影光学系との間に配置
される第１の透過部をアイソプラナティック領域内の正
方形開口とした場合の、投影光学系の結像点近傍の光束
の様子を示したものである。Ａ′は前述の光線Ａに対応
する光束、Ｐ′は前述の主光線Ｐに対応する光束であ
る。アイソプラナティック領域であるから、両光束の断
面は同じ大きさの正方形であり、光束Ａ′は、光線Ａの
収差（ε、η）だけ、光束Ｐ′からずれたものである。
ここで、Ｉ′_o（ｕ、ｖ）を第２の透過部１７Ｔの位置
が（ｕ、ｖ）の時の光束Ｐ’に対応する部分の光強度、
およびＩ′_a（ｕ、ｖ）を光束Ａに対応する部分の強度
とすると、図６Ａ、図６Ｂからわかるように、Ｉ′_a（ｕ、ｖ）＝Ｉ′_o（ｕ−ε、ｖ−η）となる。

【００７８】したがって、第２の透過部１７Ｔの位置
（ｕ、ｖ）を移動させながら、光強度分布測定装置１８
の光強度測定面の各点における光強度の変化をプロット
すると、光線収差に相当する量だけ位相のずれた分布
（移動に伴う変化）が得られる。この位相ずれ量を求め
ることによって、光線収差を決定できる。ここで、第２
の透過部１７Ｔは、図３と同様である。

【００７９】図６Ａは、ｕ軸について光強度分布測定装
置１８の測定面上の光強度I'a(u,v),I'o(u,v)をプロッ
ト図であり、ｕ軸方向の光線収差量εだけ両プロット図
の間で位相がずれていることを示している。

【００８０】図６Ｂは、ｖ軸について光強度分布測定装
置１８の測定面上の光強度I'a(u,v),I'o(u,v)をプロッ
ト図であり、ｖ軸方向の光線収差量ηだけ両プロット図
の間で位相がずれていることを示している。

【００８１】以上のようにして、第１の透過部がアイソ
プラナティック領域内にあれば、点物体とみなせる場合
と同じように、光線収差（ε、η）を求めることができ
る。

【００８２】さらに、波面収差φと光線収差（ε、η）
との関係として、Ｒ′を結像光束が参照球面と交わる位
置と結像面で交わる位置との間の光路長とすると、以下
の式（１）及び式（２）が成り立つ。

【００８３】 ε（ｘ，ｙ）＝Ｒ´・（∂φ／∂ｘ） ……（１） η（ｘ，ｙ）＝Ｒ´・（∂φ／∂ｙ） ……（２）この関係から波面収差φを求めることができる。この関
係は、例えば、ＭａｘＢｏｒｎ、ＥｍｉｌｌＷｏｌ
ｆ、“ＰｒｉｎｃｉｐｌｅｓｏｆＯｐｔｉｃｓ６
ｔｈＥｄｉｔｉｏｎ”、ＣｈａｐｔｅｒＶ、１９９
３、ＰｅｒｇａｍｏｎＰｒｅｓｓに記載されている。

【００８４】以上述べた方法によれば、投影露光装置用
として実用化されているナイフエッジやスリット、バー
チャートなどによる結像性能測定装置と同程度の規模で
波面収差測定装置を構成し、これを投影露光装置に組み
込むことが可能となる。

【００８５】以下、図面を参照して本発明の実施の形態
について説明する。

【００８６】［実施形態１］図７に本発明の第１実施形
態に係る投影露光装置を示した。図７に示す投影露光装
置は、投影光学系１０の結像性能を測定するためのマス
クとして、第１の透過部（光学素子）１１を有するマス
ク１２と、第２の透過部１７Ｔを有するマスク１７Ｍと
を有する。マスク１２は、マスクホルダ１２Ｈによって
保持される。また、この投影露光装置は、投影光学系１
０の結像性能を測定するための装置として、光強度分布
測定装置１８を有する。この露光装置によりデバイス回
路パターンでウエハが露光され、その後、現像、エッチ
ングを受ける。投影光学系１０の物体面には、半導体ウ
エハ等のフォトリソグラフィ工程においては、回路パタ
ーン等のマスクパターン１２Ｐが形成されたマスク１２
が保持される。この実施形態では、マスク１２にマスク
パターン１２Ｐと第１の透過部（光学素子）１１の双方
が設けられている。しかし、マスクパターン１２Ｐと第
１の透過部１１は別個のマスクに設けられてもよい。

【００８７】照明系１６は、この例では、回路パターン
（マスクパターン）の照明系と、測定用パターンとして
の第１の透過部１１の照明系とを兼ねている。照明系１
６から出射した光束は、投影光学系１０の物体面（物体
側焦点位置）の近傍に配置された第１の透過部１１が形
成されたマスク１２を通過し、投影光学系１０により、
第１の透過部１１の像を投影光学系１０の像側焦点位置
に結像する。この光束は、第１の透過部１１の像の結像
位置近傍に配置された第２の透過部１７Ｔを通過し、光
強度分布測定装置１８の測定面に到達し、ここで光強度
分布が測定される。第２の透過部１７Ｔを有する第２の
透過部１７Ｍと、光強度分布測定装置１８はウエハース
テージ１４上に設けてあり、第２の透過部１７Ｍは第１
の透過部１１の像の結像位置近傍に位置合わせされる。
制御装置１９は、アクチュエータ（図９の３１）を制御
して、第２のマスク１７Ｍ（第２の透過部１７Ｔ）を投
影光学系１０の光軸ＡＸに垂直な面（像面）内で走査す
る。信号処理装置２０は、光強度分布測定装置１８で計
測された光強度分布（走査に伴う変化）の信号を処理し
て、投影光学系１０の波面収差等の収差を求める。ウエ
ハステージ１４上にはウエハチャック１３が搭載されて
おり、ウエハステージ１４は駆動装置１５によって駆動
される。

【００８８】照明系１６から出射する光束は、第１の透
過部１１を通過した光束が投影光学系１０の入射瞳を充
分に覆うものであるとする。これは、例えば、照明系１
６を、その開口絞りを交換することにより、σ＝１の照
明系とすることによって実現される。

【００８９】第１の透過部１１は、投影光学系１０のア
イソプラナティック領域より小さいものとする。半導体
露光装置の投影系の場合、目安として画面サイズの数％
以内がアイソプラナティック領域とみなされる。したが
って、６″マスクを用いる半導体露光装置の場合、第１
の透過部１１の大きさは、数ミリ以内が必要である。

【００９０】図８は、第１の透過部１１としての矩形開
口を、マスク１２上に１０×１０のマトリクス状に配置
した例である。このように、第１の透過部１１を複数個
配置し、それぞれの結像位置で結像性能を測定すること
により、投影光学系１０の複数像点において結像性能が
計測できる。

【００９１】図９は、第２の透過部１７Ｔと光強度分布
測定装置１８の部分を拡大図示したものである。第２の
透過部１７Ｔ及び光強度分布測定装置１８は、それらを
保持するウエハーステージ１４により、第２の透過部１
７Ｔが第１の透過部１１の像の結像位置近傍に配置され
るように位置合わせされる。また、光強度分布測定装置
１８の光強度測定面（受光面）上の位置は、投影光学系
の射出瞳上の位置と１対１の関係を有する。これは、例
えば、光強度分布の検出装置１８の光強度測定面を、あ
る程度投影光学系の結像位置から光軸ＡＸ方向へ離すこ
とによって実現できる。あるいは、投影光学系１０の出
射瞳を光強度測定装置１８の光強度測定面に結像させる
瞳結像光学系を使用することによっても実現できる。こ
こで、該瞳結像光学系の物体側焦点位置は第２の透過部
１７Ｔの位置に一致し、像側焦点位置は光強度測定面に
一致する。光強度検出装置１８は、例えば、多数の画素
が２次元配置された固体撮像素子を有する。該固体撮像
素子の撮像領域は、投影光学系１０の瞳を充分にカバー
するように決定される。

【００９２】このような状態で、第２の透過部１７Ｔを
アクチュエータ３１により光軸ＡＸに垂直な平面に沿っ
て走査する。この時の、第２の透過部１７Ｔの位置
（ｕ，ｖ）に対する光強度分布測定装置１８の固体撮像
素子の各受光単位（画素）の光強度の変化を光強度分布
として信号処理装置２０により検出することで、光線収
差（ε（ｘ，ｙ），η（ｘ，ｙ））が得られる。ただ
し、（ｘ，ｙ）は、光強度分布測定装置１８の測定面上
の位置座標であり、かつ投影光学系１０の射出瞳面の座
標と１対１に対応している。さらに、このようにして得
られた光線収差から、前述の式（１）、式（２）に基づ
いて信号処理装置２０により、波面収差φ（ｘ，ｙ）が
求められる。

【００９３】一般に、Ｒ′は、収差に依存する量であ
り、式（１），（２）より波面収差を求めるには複雑な
処理を必要とする。

【００９４】以下、式（１），（２）により波面収差φ
を求めるための実用的な例を記す。

【００９５】図１０は、投影光学系１０の射出瞳、結像
面、光強度分布測定面における波面と、光線の関係を説
明するための図である。ここに、ＸＹＺは、投影光学系
１０の射出瞳の中心を原点、光軸ＡＸ方向をＺ軸とする
座標系である。又、Ｗは、第１の透過部１１から出射し
投影光学系１０により形成される結像光束の波面で、射
出瞳の中心を通る波面である。又、Ｇは、参照球面であ
る。又、Ｃは、投影光学系１０の結像面である。又、Ｄ
は、光強度分布測定装置１８の強度分布測定面である。
又、Ｏ₁は、投影光学系１０の射出瞳の中心である。
又、Ｏ₂は、参照球面の中心である。

【００９６】更に、Ｐ₁：第１の透過部１１の結像光束が射出瞳面と交わる
点。

【００９７】Ｐ₂：第１の透過部１１の結像光束が結像
面Ｃと交わる点。

【００９８】Ｐ₃：第１の透過部１１の結像光束が光強
度分布測定装置１８の強度分布測定面Ｄと交わる点。

【００９９】Ｑ₀：第１の透過部１１の結像光束の最大
ＮＡ光束が参照球面と交わる点。

【０１００】Ｑ₁：第１の透過部１１の結像光束が波面
Ｗと交わる点。

【０１０１】Ｑ₂：第１の透過部１１の結像光束が参照
球面と交わる点。

【０１０２】Ｑ₃：直線Ｑ₂Ｏ₂が強度分布測定面Ｂと
交わる点。これは、無収差の場合第１の透過部１１の結
像光束が強度分布測定面Ｂと交わる点となる。

【０１０３】Ｑ₄：直線Ｑ₀Ｏ₂が強度分布測定面Ｂと
交わる点。これは、無収差の場合、第１パターン１１の
最外結像光束が強度分布測定面Ｄと交わる点となる。

【０１０４】Ｒ：参照球面の半径Ｒ′：距離Ｑ₂Ｐ₂ Ｌ：距離Ｑ₂Ｑ₃ Ｌ′：距離Ｑ₂Ｐ₃ φ：投影光学系１０の波面収差（光路長Ｑ₁Ｑ₂）（ε，η）：光線収差（線分Ｏ₂Ｐ₂）（α，β）：強度分布測定面Ｂでの光線収差（線分Ｑ₃
Ｐ₃）Ｈ₀：投影光学系１０の射出瞳最大半径ＮＡ₀：投影光学系１０の射出瞳最大半径に対応する開
口数ＮＡ₀＝Ｈ₀／Ｒｘｙ座標：投影光学系１０の射出瞳最大半径で規格化し
たＸＹ座標Ｘ＝Ｈ₀・ｘ，Ｙ＝Ｈ₀・ｙＨ′₀：投影光学系１０の射出瞳から無収差ででた全光
束が強度分布測定面で交わる領域の最大半径Ｈ′₀＝ＮＡ₀・（Ｌ−Ｒ）とする。

【０１０５】この時、前述の波面収差と光線収差の関係
から、

【０１０６】

【数１】上式を瞳の最大半径Ｈ₀で規格化した座標で表わすと、
図１５の式（３）、式（４）、式（５）、式（６）のよ
うになる。

【０１０７】又、第１の透過部１１の結像光束が参照球
面と交わる点Ｑ₂と、強度分布測定面Ｂと交わる点Ｐ₃
との関係を求める。第１の透過部１１の結像光束が参照
球面と交わる点Ｑ₂（Ｘ，Ｙ）から無収差で光束が出た
場合に該光束が強度分布測定面Ｂと交わる点をＱ
₃（Ｘ′，Ｙ′）、また、第１の透過部１１の結像光束
が強度分布測定面Ｂと交わる点をＰ₃（Ｘ″，Ｙ″）と
すると、無収差の位置から収差の分だけずれているか
ら、図１６の式（７）、式（８）が成り立つ。

【０１０８】第１の透過部１１の結像光束が参照球面と
交わる点Ｑ₂（Ｘ，Ｙ）から無収差で光束が出た場合に
該光束が強度分布測定面Ｄと交わる点をＱ₃（Ｘ′，
Ｙ′）とすると、図１０の規格化座標との関係から、図
１６の式（９）、式（１０）が成り立つ。

【０１０９】従って、式（７），（８），（９），（１
０）から、

【０１１０】

【数２】従って、第１の透過部１１の結像光束が参照球面と交わ
る点Ｑ₂（ｘ，ｙ）、強度分布測定面Ｄと交わる点Ｐ₃
（Ｘ″，Ｙ″）との関係として、図１６の式（１１）、
式（１２）が得られる。

【０１１１】以上の関係（３），（４），（５），
（６），（１１），（１２）より、図１７の式（１
３）、式（１４）、式（１５）、式（１６）が成り立つ
領域において、波面収差と光線収差との関係は、規格化
座標（ｘ，ｙ）で、図１７の式（３’）、式（４’）に
よって表すことができる。

【０１１２】また、第１の透過部１１の結像光束が参照
球面と交わる点Ｑ₂の規格化座標（ｘ，ｙ）と、強度分
布測定面Ｂと交わる点をＰ₃（Ｘ″，Ｙ″）との関係
は、図１７の式（１１’）、式（１２’）で表される。

【０１１３】上式（９），（１０），（１１’），（１
２’）において、ＮＡ₀及びＨ₀′は収差に存在しない
固定値であるから、通常の数値積分によって波面収差を
求めることができる。

【０１１４】半導体露光装置の投影光学系の場合、通常

【０１１５】

【数３】とすることができるから、式（９），（１０），（１
１′），（１２′）により、波面収差を求めることは、
充分に実用的である。

【０１１６】［実施形態２］本発明の第２実施形態を図
１１を用いて説明する。本実施形態は、レチクル１２の
回路パターン（転写パターン）１２Ｐの結像面上に第１
の透過部１１を配置し、この第１の透過部１１を所定の
照明条件で照明し、投影光学系１０を介してレチクル１
２側に形成される第１の透過部の像の結像位置近傍に第
２の透過部１７を配置した投影露光装置に関する。第１
の透過部１１はウエハーステージ１４上に配置され、ウ
エハーステージ１４上に構成された第２照明系２１で照
明される。第２照明系２１は光源として、例えばファイ
バー型のライトガイドなどによる引き回し系２２を介し
て第１照明系１６から導かれる光を用いることができ
る。第１の透過部１１及び第２照明系２１は、ウエハー
ステージ１４により第１の透過部１１が転写パターン１
２Ｐの結像面上にの位置、すなわち収差を測定する位置
へ移動する。第１の透過部１１から発した光束は、投影
光学系１０により、投影光学系１０のレチクル１２側へ
結像される。この結像光束はミラー２３により折り曲げ
られ、それによってできる結像位置近傍に、第２の透過
部１７Ｔを有するマスク１７Ｍが配置されている。マス
ク１７Ｍは、制御装置１９によって制御されるアクチュ
エータによって、投影光学系１０の物体面（マスクパタ
ーン１２Ｐが配置される面）と共役な面に沿って走査さ
れる。その他、図中の番号は、図７と同じものを示して
いる。

【０１１７】図１２は、図１１の第２照明系２１の例で
ある。ファイバー型のライトガイドによる引き回し系２
２により第１照明系１６から導かれた光束が、ファイバ
ー型のライトガイド端４１から発し、集光レンズ４２に
より投影光学系１０に対してσ＝１以上の光束に発散す
るように、第１の透過部１１を有する１１Ｍを照明す
る。

【０１１８】［実施形態３］図１３は本発明による第３
実施形態である。本実施形態では、照明系１６が投影光
学１０を介して、第１実施形態の第１の透過部１１に相
当する反射体（光学素子）１１０を照明し、該反射体１
１０で散乱反射された光束を利用して投影光学系の波面
収差等を計測する。反射体１１０は、ウエハーステージ
１４上に配置されており、ウエハーステージ１４により
レチクルパターン１２Ｐの結像面上の位置、すなわち収
差を測定するための位置へ、位置合わせされる。

【０１１９】この実施の形態では、転写パターン１２Ｐ
を照明する照明系が反射体１１０を照明する照明系を兼
ねており、第１の反射体１１と共役な部分に透過部を有
するマスク１２、半透光性のミラー２４、並びに投影光
学系１０を介して、第１の反射体１１０を照明する。こ
こで、マスク１２はなくともよい。反射体１１０で散乱
反射された光束は投影光学系１０により、投影光学系１
０のレチクル側に結像する。この結像光束を半透過性の
ミラー２４により反射して光路を折り曲げられ、それに
よってできる結像位置近傍に透過部１７Ｔを配置した構
成である。マスク１７Ｍは、制御装置１９によって制御
されるアクチュエータによって、投影光学系１０の物体
面（マスクパターン１２Ｐが配置される面）と共役な面
に沿って走査される。その他、図中の番号は、図７と同
じものを示している。

【０１２０】［実施形態４］図１４は本発明による第４
の実施形態である。本実施形態では、第２照明系２５が
投影光学系１０を介して反射体（光学素子）１１０を照
明する。すなわち、本実施形態では、転写パターン１２
Ｐを照明する第１光源１６とは別に、反射体１１０を照
明するための第２光源が設けられている。反射体１１０
はウエハーステージ１４上に配置されており、ウエハー
ステージ１４により、転写パターン１２Ｐの結像面上の
収差を測定するための位置へ、位置合わせされる。

【０１２１】第２照明系２５は、反射体１１０と共役な
部分に透過部を有するマスク１２、半透光性のミラー２
４、並びに投影光学系１０を介して反射体１１０を照明
する。ここで、マスク１２はなくともよい。反射体１１
０で散乱反射された光束は、投影光学系１０により、投
影光学系１０のマスク側に結像する。この結像光束は半
透過性ミラー２４により折り曲げられ、それによってで
きる結像位置近傍にマスク１７Ｍを配置した構成であ
る。マスク１７Ｍは、制御装置１９によって制御される
アクチュエータによって、投影光学系１０の物体面（マ
スクパターン１２Ｐが配置される面）と共役な面に沿っ
て走査される。その他、図中の番号は、図７と同じもの
を示している。

【０１２２】以上説明した実施形態１〜４の各投影露光
装置は、投影光学系１０を構成する複数の光学素子のう
ち複数のレンズが光軸方向及び／又は光軸直交方向へ移
動可能に指示してあり、不図示の収差調節用の駆動系に
より、前述の方法と装置を用いて得た波面収差情報にも
とづいて、一つ又は複数のレンズを動かすことにより、
光学系１０の一種または複数値の収差（とくにザイデル
の５収差）を補正したり、最適化したりすることができ
る。また、光学系１０の収差を調整する手段としては、
可動レンズ以外に、可動ミラー（光学系がカタディオプ
トリック系のとき）や、傾動できる平行平面板や、圧力
制御可能な空間などさまざまな公知の系を用いるものが
適用できる。

【０１２３】［実施形態５］図１８に本発明の第５実施
形態に係る投影露光装置を示す図である。照明系１６か
ら出射された光束は、第１の透過部（光学素子）１１が
形成されたマスク１２を通過し、投影光学系１０を通し
て、第１の透過部１１の像を投影光学系１０の像側焦点
位置に結像する。この光束は、第１の透過部１１の結像
位置近傍に配置された第２の透過部１７Ｔを通過し、光
強度分布測定装置１８の測定面に到達し、ここで光強度
分布が測定される。第２の透過部１７Ｔが形成された第
２のマスク１７Ｍと、光強度分布測定装置１８は、ウエ
ハステージ１４上に搭載され、第１の透過部１１の結像
位置近傍に位置合わせされる。制御装置１９は、アクチ
ュエータ３１を制御して、第２の透過部１７Ｍを投影光
学系１０の光軸ＡＸに垂直な面内で走査する。信号処理
装置２０は、光強度分布測定装置１８で計測された光強
度分布（走査に伴う変化）の信号を処理して、投影光学
系１０の波面収差を求める。

【０１２４】なお、第１の透過部１１は、ウエハＷに転
写すべき転写パターンが形成されたマスクに形成されて
もよい。第１の透過部１１及び転写パターンを照明する
照明系は、共通に設けられてもよいし、別個に設けられ
てもよい。

【０１２５】照明系１６から出射される光束は、第１の
透過部１１を通過した光束が投影光学系１０の入射瞳を
充分に覆うものであるとする。これは、例えば、照明系
１６の開口数と投影光学系１０のマスク１２側の開口数
とを等しくすることによって実現される。

【０１２６】第１の透過部１１は、投影光学系１０のア
イソプラナティック領域より小さいものとする。半導体
露光装置の投影系の場合、目安として画面サイズの数％
以内がアイソプラナティック領域とみなされる。したが
って、６″マスクを用いる半導体露光装置の場合、第１
の透過部１１の大きさは、数ミリ以内となる。

【０１２７】図８は、第１の透過部１１としての矩形開
口を、マスク１２上に１０×１０のマトリクス状に配置
した例である。このように、第１の透過部１１を複数個
配置し、それぞれの結像位置で結像性能を測定すること
により、複数の像点において投影光学系１０の結像性能
が計測できる。

【０１２８】図９は、第２の透過部１７Ｔと光強度分布
測定装置１８の部分を拡大図示したものである。第２の
透過部１７Ｔと光強度分布測定装置１８は、ウエハステ
ージ１４により第２の透過部１７Ｔが第１の透過部１１
の結像位置（投影光学系１０の像側の焦点位置）近傍と
なるように位置合わせされる。

【０１２９】また、光強度分布測定装置１８の光強度測
定面上の位置は投影光学系１０の射出瞳上の位置と１対
１の関係を有する。これは、例えば、光強度分布の検出
装置１８を、ある程度投影光学系の結像位置から離すこ
とによって実現できる。あるいは、投影光学系１０の出
射瞳を光強度分布測定装置１８の光強度測定面に結像さ
せる瞳結像光学系を使用することによっても実現でき
る。ここで、該瞳結像光学系の物体側焦点位置は第２の
透過部１７Ｔの位置に一致し、像側焦点位置は光強度測
定面に一致する。

【０１３０】光強度測定装置１８は、例えば、多数の画
素が２次元配置された固体撮像素子を有する。該固体撮
像素子の撮像領域は、投影光学系１０の瞳を充分にカバ
ーするように決定される。

【０１３１】このような状態で、第２の透過部１７Ｔを
アクチュエータ３１により光軸ＡＸに垂直な平面を走査
する。この時の、第２の透過部１７Ｔの位置（ｕ，ｖ）
に対する光強度分布測定装置１８の固体撮像素子の各画
素によって検出される光強度の変化（光強度分布）を信
号処理装置２０が取り込み、これを処理することによ
り、光線収差（ε（ｘ、ｙ）、η（ｘ、ｙ））が得られ
る。ただし、（ｘ、ｙ）は、光強度分布測定装置１８の
測定面上の位置座標であり、投影光学系１０の射出瞳面
の座標と１対１に対応している。さらに、このようにし
て得られた光線収差から、前述の式（１）式（２）に基
づいて信号処理装置２０により、波面収差φ（ｘ、ｙ）
が求められる。

【０１３２】［実施形態６］図１９は、本発明の第６の
実施例に係わる、投影光学系の結像性能を測定するため
の第１の透過部、第２の透過部、光強度分布測定装置と
を設けた、投影露光装置を示す図である。

【０１３３】照明系１６は、転写パターン１２Ｐ及び第
１の透過部１１を照明する。転写パターン１２Ｐ及び第
１の透過部１１はマスク１２に形成されている。ただ
し、両パターンは別個のマスクに形成されてもよい。

【０１３４】転写パターン１２Ｐを基板に転写する際、
照明系１６から出射された光束は、転写パターン１２Ｐ
を通過し、投影光学系１０を通して、転写パターン１２
Ｐの像を投影光学系１０の像側焦点位置、すなわち、ウ
エハステージ１４上のウエハＷに結像させる。

【０１３５】この実施例では、照明系１６、第１の透過
部１１、測定ユニット１０２により、投影光学系１０の
波面収差が計測される。測定ユニット１０２は、第２の
透過部１７Ｔと光強度分布測定装置１０４とが一体化さ
れた構造を有する。

【０１３６】図２０は、測定ユニット１０２の詳細図で
ある。この測定ユニット１０２は、瞳結像光学系１０３
と、ＣＣＤ等の２次元固体撮像素子１０５を有する光強
度分布測定装置１０４とを備えている。

【０１３７】照明系１６から出射された光束は、図８に
示すような複数の第１の透過部１１が形成されたマスク
１２の該複数の透過部を通過し、投影光学系１０を通過
して、第１の透過部１１の像を投影光学系１０の像側焦
点位置に結像する。この光束は、第１の透過部１１の結
像位置近傍に配置された第２の透過部１７Ｔを通過し、
瞳結像光学系１０３を介して、固体撮像素子１０５に到
達し、光強度分布が測定される。

【０１３８】アクチュエータとしてのウエハステージ１
４を駆動することにより測定ユニット１０２を投影光学
系１０の光軸ＡＸに垂直な面内で走査しながら、固体撮
像素子１０５上の光強度の変化を測定することにより、
上記の各実施形態と同様に投影光学系１０の波面収差を
測定することができる。

【０１３９】瞳結像光学系１０３は、焦点距離ｆのコリ
メーターレンズであり、物体側焦点面が第２の透過部１
７Ｔの位置、像側焦点面が２次元固体撮像素子１０５の
受光面の位置となるように測定ユニット１０２内に構成
され、２次元固体撮像素子１０５は瞳結像光学系１０３
により投影光学系１０の射出瞳と共役となっている。

【０１４０】図２１は、測定ユニット１０２を図１０の
ｘ方向においてマイナスからプラス方向に走査したとき
の、測定ユニット１０２を基準とした座標系で観察した
結像の様子を示す。第２の透過部１７Ｔは省略してあ
る。

【０１４１】測定ユニット１０２をｘ方向に走査する
と、最初Ａの位置に合った結像点がＡからＢ、そしてＣ
と移動するが、第１の透過部１１の像は投影光学系１０
により第２の透過部１７Ｔの位置に結像していて、瞳結
像光学系１０３の物体側焦点面と第２の透過部１７Ｔの
位置とが一致し、瞳結像光学系１０３の像側焦点面と２
次元固体撮像素子１０５の受光面の位置とが一致してい
るため、２次元固体撮像素子１０５上に結像される投影
光学系１０の射出瞳の像の位置は、測定ユニット１０２
を走査しても移動せず、射出瞳の一点は常に２次元固体
撮像素子１０５上の一点に結像されることとなる。

【０１４２】この状態で、測定ユニット１０２を投影光
学系１０の光軸ＡＸと垂直方向に走査することで、上記
の各実施形態と同様に投影光学系１０の波面収差を測定
することができる。

【０１４３】本発明の第６の実施形態によると、測定ユ
ニット１０２を使用することで、ウエハステージ１４上
に配置する要素を簡素化することができ、装置実装上有
利である。

【０１４４】［実施形態７］次に、この発明に係る第７
の実施形態について、図２２を参照しながら説明する。

【０１４５】図２２は、第７の実施形態に係る投影露光
装置１００を示すものであり、この投影露光装置１００
には、結像性能を測定するための第１の透過部（光学素
子）１１を有するマスク１２と、補助照明系１１３と、
投影光学系１１４と、第２の透過部１１５を有するマス
ク１１５Ａと、光強度分布測定装置１１６と、ウエハー
ステージ１１７とを備えている。

【０１４６】第１の透過部１１は、マスク１２に形成さ
れており、投影光学系１１４のアイソプラナティツク領
域より小さいものとする。半導体露光装置での投影系の
場合、目安として画面サイズの数％以内がアイソプラナ
ティツク領域とみなされる。したがって、６´´マスク
を用いる半導体露光装置の場合、第１の透過部１１の大
きさは、数ミリ以内であることが必要である。なお、図
８は、第１の透過部１１として、矩形開口を、マスク１
２上に１０×１０のマトリクス状に配置したものであ
る。このように、第１の透過部１１を複数個配置し、そ
れぞれの結像位置で結像性能を測定することにより、複
数像点での結像性能が計測できる。

【０１４７】補助照明系１１３は、この実施形態では主
照明系を兼ねている。この補助照明系１３から出射する
光束は、第１の透過部１１を通過した光束が投影光学系
１１４の入射瞳を充分に覆うものであるとする。これ
は、例えば、補助照明系１１３をσ＝１の照明系とする
ことによって実現される。

【０１４８】投影光学系１１４は、この補助照明系１１
３から出射され第１の透過部１１及びマスク１２を通過
した光束を結像させるようになっている。また、この結
像光束は、第１の透過部１１の結像位置近傍に配置され
た第２の透過部１１５を透過し、光強度分布測定装置１
１６の測定面に到達し、ここで光強度分布が測定される
ようになっている。

【０１４９】第２の透過部１１５を設けたマスク１１５
Ａと光強度分布検出装置１１６とは、ウエハーステージ
１１７に搭載されており、第１の透過部１１の結像位置
近傍に位置合わせされている。また、この第２の透過部
１１５は、制御装置１１５Ｄによって制御されるアクチ
ュエータ１１５Ｃによって光軸Ｐに垂直な面内で走査さ
れるようになっている。また、光強度分布検出装置１１
６には、光強度分布の信号処理装置１１６Ａが接続され
ている。

【０１５０】ウエハーステージ１１７には、ウェハーチ
ャック１１７Ａを備えおり、駆動装置１１７Ｂで駆動さ
れるようになっている。

【０１５１】次に、図２３は、第２の透過部１１５と光
強度分布測定装置１１６の部分を拡大した説明図であ
る。

【０１５２】第２の透過部１１５と光強度分布測定装置
１１６は、ウェハーステージ１１７により第２の透過部
１１５が第１の透過部１１の像の結像位置近傍となるよ
うに位置合わせされる。また、光強度分布測定装置１１
６の光強度測定面上の位置は投影光学系１１４の射出瞳
上の位置と１対１の対応がとれる程度に広がりのある位
置に配置される。これは、たとえば、光強度分布測定装
置１１６を、ある程度投影光学系１１４の結像位置から
離すことによって実現できる。あるいは、瞳結像光学系
を使用することによっても実現できる。

【０１５３】光強度分布測定装置１１６は、例えば、２
次元固体撮像素子を用い各画素を受光単位とすることに
よって、個々の受光単位が補足する光束の断面積の合計
が前記投影光学系１１４の瞳上において瞳の面積を充分
に覆うように構成される。

【０１５４】次に、この実施形態に係る投影露光装置１
の作用について説明する。

【０１５５】第２の透過部１１５は、アクチュエータ１
１５Ｃにより光軸Ｐに垂直な平面を走査する。この時の
透過部１１５の位置に対する光強度分布測定装置１１６
の各受光単位（画素）の光強度変化を、光強度分布の信
号処理装置１１６Ａにより、前述した原理に基づき信号
処理をすることにより、光線収差（ε（ｘ，ｙ），η
（ｘ，ｙ））が得られる。ただし、（ｘ，y）は、光強
度分布測定装置１１６の光強度測定面Ｄ上の位置座標で
あり、かつ投影光学系１１４の射出瞳面の座標でもあ
る。さらに、このようにして得られた光線収差から、前
述の式（１）、式（２）、即ち ε（ｘ，ｙ）＝Ｒ´・（∂φ／∂ｘ） ……（１） η（ｘ，ｙ）＝Ｒ´・（∂φ／∂ｙ） ……（２）に基づき、信号処理装置１１６Ａにより波面収差φ
（ｘ，ｙ）が求められる。

【０１５６】［実施形態８］次に、この発明の第８の実
施形態について図２４を参照しながら説明する。

【０１５７】図２４は、この発明の第８の実施形態に係
る投影露光装置２００を示すものであり、この投影露光
装置２００では、結像性能を測定するための第１の透過
部２２１を有するマスク２２１Ａと、補助照明系２２３
と、投影光学系２２４と、第２の透過部２２５を有する
マスク２２５Ａと、光強度分布測定装置２２６と、ウエ
ハーステージ２２７との他に、折曲光学系２２８と、反
射光学系２２９とを備えている。

【０１５８】マスク２２１Ａには、円形開口等の第１の
透過部（光学素子）２２１が形成されている。

【０１５９】補助照明系２２３は、ここから出射した光
束が、円形開口等の第１の透過部２２１が形成されたマ
スク２２１Ａを通過するように構成されている。また、
この補助照明系２２３は、第１の透過部２２１を通過し
た光束が投影光学系２２４の入射瞳を充分に覆うような
照明状態となるように、例えばσ＝１の照明系とされて
いる。

【０１６０】投影光学系２２４は、補助照明系２２３か
ら出射され折曲光学系２２８を透過してきた光束を、後
述する反射光学系２２９の曲率中心位置に結像させるよ
うになっている。

【０１６１】マスク２２５Ａには、開口スリット等の第
２の透過部２２５が形成されている。この第２の透過部
２２５は、アクチュエータ２２５Ｃにより、折曲光学系
２２８で偏向された投影光学系２２４の光軸Ｐと垂直な
ｚ方向及びｙ方向に沿って移動可能となっている。ま
た、アクチュエータ２２５Ｃは、アクチュエータ制御装
置２２５Ｄにより制御されており、アクチュエータ２２
５Ｃの移動量をデータとして信号処理装置２２６Ａに転
送するようになっている。

【０１６２】光強度分布測定装置２２６は、図２５のよ
うに、瞳結像光学系２２６Ｂと固体撮像素子２２６Ｃと
を備えており、固体撮像素子２２６Ｃは瞳結像光学系２
２６Ｂにより投影光学系２２４の入射瞳と共役関係とな
っている。

【０１６３】折曲光学系２２８は、半透性の部材（ハー
フミラー）で構成されている。また、この折曲光学系２
２８は、次に説明する反射光学系２２９で折り返されて
再び投影光学系２２４を透過した光束の光路を変えるよ
うになっている。なお、この光束は、この折り曲げられ
た光路上で第１の透過部２２１の像を結像点に結び、こ
の像の近傍に配置されたマスク２２５Ａの開口スリット
などの第２の透過部２２５を通過するようになってい
る。また、この第２の透過部２２５通過後の光束は、光
強度分布測定装置２２６の光強度測定面に到達し、そこ
で光強度が測定されるようになっている。

【０１６４】反射光学系２２９は、第１の透過部２２１
から出射されて投影光学系２２４を通って結像する光束
の結像位置と曲率中心が一致するように配置された球面
ミラーで構成されており、ここで折り返された後、再び
投影光学系２２４を透過して第２の透過部２２５近傍で
結像される。

【０１６５】次に、この第８の実施形態に係る投影露光
装置の作用について、図２５を参照しながら説明する。

【０１６６】図２５は第２の透過部２２５と光強度分布
測定装置２２６とについての部分拡大図である。

【０１６７】投影光学系２２４を２度透過した光（往復
した光）が第１の透過部２２１の像の理想結像点Ｐ０を
通過するように、第２の透過部２２５をアクチュエータ
２２５Ｃにより、図２５の−ｚ方向から＋ｚ方向に走査
する。この走査において、投影光学系２２４の瞳の中心
を透過してきた主光線Ａｏは、第２の透過部２２５とし
ての開口スリットの上側の端が理想結像位置Ｐｏを横切
ってから、下側の端が理想結像位置Ｐｏをよこぎるまで
の間、第２の透過部２２５を通過し、光強度分布測定装
置２２６でその光強度が観測される。

【０１６８】このときの、スリット走査に伴う光強度分
布を、横軸にスリット位置、縦軸に光強度をとってグラ
フにすると、図２６の（Ｂ）のようになる。スリット位
置に対する光強度は、スリット幅Ｌと第２の透過部２２
１の円形開口像の直径ρに対応する間だけ光強度を持っ
た形状となる。

【０１６９】同様に、図２５において、ｚ方向に横収差
εを持った光線Ａについて考える。この光線Ａは理想結
像面からｚ方向にε離れたＰ１の位置を通過するので、
光線Ａは、第２の透過部２２５の開口スリットの上端が
Ｐ１を横切ってから下端がＰ１を横切るまでの間だけ、
開口スリットを通過することになる。この時の、スリッ
ト位置に対する光強度分布は、図２６の（Ａ）のよう
に、主光線Ａｏの光強度分布に対して、εだけ光強度形
状がシフトしたものとなる。

【０１７０】このように、主光線Ａｏに対する、光強度
形状のずれ量は横収差量に対応するため、光強度分布測
定装置２２６において、瞳各点に対応する受光単位につ
いて、第２の透過部２２５の位置に対する光強度変化の
様子を求め、主光線Ａｏと瞳各点の光強度形状のずれ量
を測定することで、瞳全面のｚ方向の横収差量が測定可
能である。同様にして、第２の透過部２２５をｙ方向に
走査すると、ｙ方向の横収差ηを測定することが可能で
ある。ただしｙ方向に走査する場合の開口スリットは、
ｙ方向に十分長いものとする。

【０１７１】このようにして得られたｚ方向とｙ方向の
横収差量（ε、η）は、レチクル側で測定されており、
光束が投影光学系２２４を２度透過してきているので、
投影光学系２２４の波面収差φとの間について、次式 ε＝−（１／ＮＡｏ）・[∂（２φ）／∂ｘ] ……（１７） η＝−（１／ＮＡｏ）・[∂（２φ）／∂ｙ] ……（１８）の関係が成立する。ここで、ＮＡｏは、投影光学系２２
４のレチクル側の開口数で、ｘ，ｙは入射瞳上の座標
で、瞳の径で規格化された値である。

【０１７２】次に、先の式（１７），式（１８）式を用
いて、瞳全面に関して、ｘ方向，ｙ方向の横収差量
（ε，η）の測定を行うことで、投影光学系２２４の波
面収差φを求めることが可能となる。

【０１７３】この第２の実施形態では、測定された横収
差量（ε，η）は、投影光学系２２４の波面収差φの影
響を２倍受け、レチクル側のＮＡはウエハー側のＮＡよ
り小さいので、第７の実施形態で測定される横収差より
も大きな値となる。

【０１７４】例えば投影光学系２２４の縮小倍率を５倍
とし、瞳上の同一点における、第７の実施形態により測
定される横収差量をε´、本実施形態による横収差量を
ε´とし、（１）式と（１７）式を用いれば、これらの
比は、 ε／ε´＝２・（ＮＡｉ／ＮＡｏ）＝１０倍 ……（１９）となり、この実施形態の方が１０倍大きな横収差量を観
測することとなり、波面収差φの測定精度が大幅に向上
することとなる。ここで、ＮＡｉは投影光学系２２４の
ウエハー側の開口数であり、（１９）式の計算において
は、（ＮＡｉ／ＮＡｏ）＝５が投影光学系２２４の縮小倍率であることを使用した。
また、この実施形態では、ウエハー側よりもレチクル側
の方が、同一瞳点を通過してきた光束の角度が小さいた
めに、光強度分布測定装置２２６内の瞳結像光学系２２
６Ｂの構成が簡単になるという効果も得られる。

【０１７５】［実施形態９］次に、この発明の第９の実
施形態について図２７及び図２８を参照しながら説明す
る。

【０１７６】図２７は、この発明の第９の実施形態に係
る投影露光装置３００を示すものであり、この投影露光
装置３００では、第８の実施形態のものと同様の、第１
の透過部３３１を有するマスク３３１Ａと、補助照明系
３３３と、投影光学系３３４と、第２の透過部３３５を
有するマスク（例えば、３３１Ａと共通）と、ウエハー
ステージ３３７と、反射光学系３３９との他に、光強度
分布測定装置３３６を備えている。

【０１７７】反射光学系３３９は、第８実施形態のもの
と同様の球面ミラーを使用しているが、この球面ミラー
の曲率中心位置を、第１の透過部３３１の結像位置近傍
にて、光軸Ｐとは垂直な方向に偏心させて配置し、ここ
で反射して再び投影露光系３３４を透過してきた第１透
過部３３１の像を、第１の透過部３３１に対して光軸Ｐ
とは垂直方向にずれた位置に結像させる。

【０１７８】光強度分布測定装置３３６は、図２７の要
部拡大図である図２８に示すように、瞳結像光学系３３
６Ｂと、固体撮像素子３３６Ｃとの他に、反射鏡３６Ｄ
を備えており、固体撮像素子３３６Ｃは瞳結像光学系３
３６Ｂにより投影光学系３３４の入射瞳と共役関係とな
っている。

【０１７９】この実施形態でも、理想結像位置Ｐｏにお
いてスリット等の第２の透過部３３５を有する第２のマ
スクを走査し、光強度分布測定装置３３６で光強度分布
を測定する構成となっているが、本実施例の場合、第８
の実施形態と比較して、半透性の光軸折り曲げ光学系２
２８がないので、その分、光量損失が少ないという利点
がある。

【０１８０】［実施形態１０］次に、この発明の第１０
の実施形態について図２９を参照しながら説明する。

【０１８１】図２９に示す第１０の実施形態では、投影
露光装置４００に、第１の透過部を有するマスク４４１
と、マスク４４１Ａと、補助照明系４４３と、投影光学
系４４４と、第２の透過部（走査パターン）を有するマ
スク４４５と、光強度分布測定装置４４６と、ウエハー
ステージ４４７と、反射光学系４４９と、引回し光学系
４４０Ａ及びこの引回し光学系４４０Ａで伝播された光
を照射する光照射系４４０Ｂを備えている。

【０１８２】この実施形態では、ウェハーステージ４４
７側に、円形開口等の第１の透過部を有する第１のマス
ク４４１と第２の透過部を有する第２のマスク４４５を
配置した構成となっている。また、反射光学系４４９
は、マスク４４１Ａ近辺に曲率中心を有し、投影光学系
４４４の光軸に対して偏心して配置されている。

【０１８３】引回し光学系４４０Ａは、補助照明系４４
３からウェハー側に光を引回すためのものであり、光フ
ァイバーなどの光伝播手段を使用している。

【０１８４】また、光照射系４４０Ｂには、円形開口等
の第１の透過部を有するマスク４４１が設けられてお
り、引回し光学系４４０Ａで引回してきた光を、該透過
部を通して、投影光学系４４４に照射するようになって
いる。

【０１８５】従って、この実施形態によれば、マスク４
４１の透過部を通り投影光学系４４４を透過してきた光
は、反射光学系４４９にて反射する。そして、この反射
光学系４４９で反射した後に、再び投影光学系４４４を
透過した光は、投影光学系４４４の光軸に垂直で、第１
の透過部を有する第１のマスク４４１と同じ平面内に結
像する。結像した光は第２の透過部を有する第２のマス
ク４４５にて走査され、光強度分布測定装置４４６に
て、光強度分布が測定される。そして、第２のマスク４
４５の第２の透過部の位置と光強度分布とを信号処理装
置４４６Ａで処理することで、投影光学系４４４の収差
が測定される。

【０１８６】［半導体デバイスの製造方法］次に、以上
説明した投影露光装置を利用した半導体デバイスの製造
方法の実施例を説明する。

【０１８７】図３０は，半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ
等の半導体チップ、あるいは液晶パネルやＣＣＤ等）の
製造を説明するためのフローチャートである。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（マスク製作）では、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３
（ウエハ製造）では、シリコン等の材料を用いてウエハ
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、上記用意したマスクとウエハを用いて、リソ
グラフィ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、これが出荷（ステップ７）される。

【０１８８】図３１は，図３０のステップ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１
２（ＣＶＤ）では、ウエハ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等
によって形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）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）ではウエハに感光材を塗布する。ステップ１６
（露光）では、上記説明した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部を削り
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。

【０１８９】本実施例の製造方法を用いれば、従来は製
造が難しかった高精度の半導体デバイスを製造すること
ができる。

【０１９０】

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、実際に露
光に使用する状態での投影光学系の波面収差の測定が実
現され、投影光学系のより精密な調整や、収差の影響を
受けにくいデバイスの設計が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】収差のある光学系の理想結像点ＩＰから外れた
光線Ａの光路図である。

【図２】第２の透過部を通過した光の光強度分布測定装
置上の強度分布を示す図である。

【図３】第２の透過部が形成されたマスクの一例を示す
図である。

【図４Ａ】、

【図４Ｂ】図に示す光線Ａ及びＰによる光強度分布測定
装置の測定面上におけるｕ軸方向、ｖ軸方向の光強度分
布図である。

【図５】第２の透過部をアイソプラナティック領域内の
正方開口とした場合の結像点ＩＰ近傍の光束を説明する
図である。

【図６Ａ】、

【図６Ｂ】図５に示す光束Ａ’及びＰ’による光強度分
布測定装置の測定面上におけるｕ軸方向、ｖ軸方向の光
強度分布図である。

【図７】本発明の第１実施形態の投影露光装置を示す図
である。

【図８】第１の透過部としての矩形開口をマトリクス状
に配置した例を示す図である。

【図９】第２の透過部と光強度分布測定装置の部分を拡
大した図である。

【図１０】投影光学系の出射瞳、結像面、光強度分布測
定面における波面と光線と関係を説明するための図であ
る。

【図１１】本発明の第２実施形態の投影露光装置の概念
図である。

【図１２】図１１の投影露光装置に用いる第２照明系の
概念図である。

【図１３】本発明の第３実施形態の投影露光装置の概念
図である。

【図１４】本発明の第４実施形態の投影露光装置の概念
図である。

【図１５】数式（３）〜数式（６）を示す図である。

【図１６】数式（７）〜数式（１２）を示す図である。

【図１７】数式（１３）〜数式（１６）、及び数式
（３’）、数式（４’）、数式（１１’）、数式（１
２’）を示す図である。

【図１８】本発明の第第５実施形態の投影露光装置の概
念図である。

【図１９】本発明の第６実施形態の投影露光装置の概念
図である。

【図２０】本発明の第６実施形態の投影露光装置におい
て用いられる測定ユニットの断面図である。

【図２１】測定ユニットを走査したときの結像の様子を
説明するための図である。

【図２２】本発明の第７実施形態の投影露光装置を示す
概略構成図である。

【図２３】第２の透過部と光強度分布測定装置の部分を
拡大した説明図である。

【図２４】本発明の第８実施形態の投影露光装置を示す
概略構成図である。

【図２５】透過部と光強度分布測定装置とについての部
分拡大図である。

【図２６】スリットを有するマスクの走査に伴なう光強
度分布を示すものであり、（Ａ）は主光線の光強度、
（Ｂ）はスリット位置の光強度、をそれぞれ示すグラフ
である。

【図２７】本発明の第９の実施形態に係る投影露光装置
を示す概略構成図である。

【図２８】本発明の第９の実施形態に係る投影露光装置
の要部拡大図である。

【図２９】本発明の第１０の実施形態に係る投影露光装
置を示す概略構成図である。

【図３０】半導体デバイス製造工程のフローチャート

【図３１】ウエハプロセスのフローチャート

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】投影露光装置であって、基板にパターンを投影する投影光学系と、前記投影光学系に向けて光を進行させる光学素子を保持
する保持部と、前記投影光学系の像面若しくは物体面又はそれらに対し
て共役な面の近傍に配置された、透過部を有するマスク
と、前記投影光学系によって形成される前記光学素子の像の
面に沿って前記マスクを駆動するアクチュエータと、前記マスクが駆動されている状態において、前記光学素
子から出射され、前記投影光学系を通過し、更に前記マ
スクの透過部を通過した光の強度を計測する計測器と、を備えることを特徴とする投影露光装置。
【請求項２】前記計測器による計測結果に基づいて前
記投影光学系の収差を演算する演算器を更に備えること
を特徴とする請求項１に記載の投影露光装置。
【請求項３】前記計測器による計測結果に基づいて前
記投影光学系の光線収差を演算する演算器を更に備える
ことを特徴とする請求項１に記載の投影露光装置。
【請求項４】前記計測器による計測結果に基づいて前
記投影光学系の波面収差を演算する演算器を更に備える
ことを特徴とする請求項１に記載の投影露光装置。
【請求項５】前記光学素子は、前記投影光学系の物体
面の近傍に配置され、前記マスクは、前記投影光学系の
像面の近傍に配置されることを特徴とする請求項１に記
載の投影露光装置。
【請求項６】前記光学素子は、透過部を有するマスク
であり、前記光学素子としてのマスクが照明系により照
明されることにより前記投影光学系に向けて光が出射さ
れることを特徴とする請求項５に記載の投影露光装置。
【請求項７】前記光学素子は、前記投影光学系の像面
の近傍に配置され、前記マスクは、前記投影光学系の物
体面の近傍に配置されることを特徴とする請求項１に記
載の投影露光装置。
【請求項８】前記光学素子は、透過部を有するマスク
であり、前記光学素子としてのマスクが照明系により照
明されることにより前記投影光学系に向けて光が出射さ
れることを特徴とする請求項７に記載の投影露光装置。
【請求項９】前記投影露光装置は照明系を有し、前記光学素子は反射部材であり、前記反射部材は、前記照明系から出射され、前記投影光
学系を介して前記反射部材に入射する光を、前記投影光
学系に向けて反射することを特徴とする請求項７に記載
の投影露光装置。
【請求項１０】前記光学素子から出射され、前記投影
光学系を通過した光を偏向させて前記マスクに導く反射
鏡を更に備えることを特徴とする請求項９に記載の投影
露光装置。
【請求項１１】前記光学素子は、前記投影光学系の物
体面の近傍に配置され、前記マスクは、前記投影光学系
の物体面に対して共役な面の近傍に配置され、前記投影露光装置は、前記投影光学系の像面側に配置さ
れた第１の反射鏡と、前記第１の反射鏡で反射され前記
投影光学系を通過した光を前記計測器に第２の反射鏡と
を更に備え、前記光学素子から出射された光は、前記投影光学系を通
過し、前記第１の反射鏡で反射され、再び前記投影光学
系を通過し、更に前記第２の反射鏡で反射されて前記マ
スクに導かれることを特徴とする請求項１に記載の投影
露光装置。
【請求項１２】前記光学素子及び前記マスクは、前記
投影光学系の物体面の近傍に配置され、前記投影露光装置は、前記投影光学系の像面側に配置さ
れた反射鏡を更に備え、前記光学素子から出射された光は、前記投影光学系を通
過し、前記反射鏡で反射され、再び前記投影光学系を通
過し、前記マスクに導かれることを特徴とする請求項１
に記載の投影露光装置。
【請求項１３】前記光学素子及び前記マスクは、前記
投影光学系の像面の近傍に配置され、前記投影露光装置は、前記投影光学系の物体面側に配置
された反射鏡を更に備え、前記光学素子から出射された光は、前記投影光学系を通
過し、前記反射鏡で反射され、再び前記投影光学系を通
過し、前記マスクに導かれることを特徴とする請求項１
に記載の投影露光装置。
【請求項１４】前記投影光学系の像面若しくは物体面
の近傍の所定領域は、前記投影光学系のアイソプラナテ
ィック領域内の大きさであることを特徴とする請求項１
に記載の投影露光装置。
【請求項１５】前記投影光学系の像面若しくは物体面
の近傍の所定領域から出射された光が前記投影光学系の
瞳を充分に覆うことを特徴とする請求項１に記載の投影
露光装置。
【請求項１６】投影露光装置であって、照明系と、基板にパターンを投影する投影光学系と、前記照明系と前記投影光学系との間に、第１の透過部を
有する第１のマスクを保持する保持部と、前記投影光学系の像側焦点位置の近傍に配置された、第
２の透過部を有する第２のマスクと、前記第２のマスクを前記投影光学系の像面に沿って駆動
するアクチュエータと、前記第２のマスクが駆動されている状態において、前記
照明系から出射され、前記第１の透過部、前記投影光学
系、前記第２の透過部を通過した光の強度の変化を計測
する計測器と、を備えることを特徴とする投影露光装置。
【請求項１７】前記計測器による計測結果に基づいて
前記投影光学系の収差を演算する演算器を更に備えるこ
とを特徴とする請求項１６に記載の投影露光装置。
【請求項１８】前記計測器による計測結果に基づいて
前記投影光学系の光線収差を演算する演算器を更に備え
ることを特徴とする請求項１６に記載の投影露光装置。
【請求項１９】前記計測器による計測結果に基づいて
前記投影光学系の波面収差を演算する演算器を更に備え
ることを特徴とする請求項１６に記載の投影露光装置。
【請求項２０】前記投影光学系の出射瞳を前記計測器
の計測面上に結像させる結像光学系を更に備えることを
特徴とする請求項１６に記載の投影露光装置。
【請求項２１】前記アクチュエータは、前記第２のマ
スクと共に前記計測器及び前記結像光学系を駆動するこ
とを特徴とする請求項２０に記載の投影露光装置。
【請求項２２】前記第２のマスク、前記結像光学系及
び前記計測器は一体化された計測ユニットを構成し、前
記アクチュエータは、前記計測ユニットを前記投影光学
系の像面に沿って駆動することを特徴とする請求項２０
に記載の投影露光装置。
【請求項２３】前記第１のマスクには、複数の第１の
透過部が形成されていることを特徴とする請求項１６に
記載の投影露光装置。
【請求項２４】前記第１のマスクには、前記第１の透
過部の他、基板に転写すべき転写パターンが形成されて
いることを特徴とする請求項１６に記載の投影露光装
置。
【請求項２５】投影露光装置であって、照明系と、基板にパターンを投影する投影光学系と、前記照明光学系と前記投影光学系との間に、第１の透過
部を有する第１のマスクを保持する第１の保持部と、前記投影光学系の像面側に配置された第１の反射鏡と、前記照明光学系と前記投影光学系との間に配置された、
第２の透過部を有する第２のマスクと、前記照明系から出射され、前記第１の透過部及び前記投
影光学系を通過し、前記第１の反射鏡で反射され、再び
前記投影光学系を通過した光を前記第２の透過部に向け
て偏向させる第２の反射鏡と、前記第２のマスクを所定面内で駆動するアクチュエータ
と、前記第２のマスクが駆動されている状態において、前記
照明系から出射され、前記第１のマスクの第１の透過部
及び前記投影光学系を通過し、前記第１の反射鏡で反射
され、再び前記投影光学系を通過し、前記第２の反射鏡
で反射され、前記第２のマスクの第２の透過部を通過し
た光の強度を計測する計測器と、を備えることを特徴とする投影露光装置。
【請求項２６】記計測器による計測結果に基づいて前
記投影光学系の収差を演算する演算器を更に備えること
を特徴とする請求項２５に記載の投影露光装置。
【請求項２７】前記計測器による計測結果に基づいて
前記投影光学系の光線収差を演算する演算器を更に備え
ることを特徴とする請求項２５に記載の投影露光装置。
【請求項２８】前記計測器による計測結果に基づいて
前記投影光学系の波面収差を演算する演算器を更に備え
ることを特徴とする請求項２５に記載の投影露光装置。
【請求項２９】前記第１の反射鏡は、球面鏡であるこ
とを特徴とする請求項２５に記載の投影露光装置。
【請求項３０】前記第２の反射鏡は、ハーフミラーで
あり、前記照明系から出射された光を通過させて前記投
影光学系に通す一方で、前記第１の反射鏡で反射され前
記投影光学系を通過した光を前記第２のマスクの第２の
透過部に向けて反射することを特徴とする請求項２５に
記載の投影露光装置。
【請求項３１】投影露光装置であって、照明系と、基板にパターンを投影する投影光学系と、前記照明系と前記投影光学系との間に、第１の透過部を
有する第１のマスクを保持する保持部と、前記投影光学系の物体面の近傍に配置された、第２の透
過部を有する第２のマスクと、前記照明系から出射され、第１の透過部及び前記投影光
学系を通過してきた光を反射して、再び前記投影光学系
を通過させて前記第２の透過部に入射させる、前記投影
光学系の像面側に配置された反射鏡と、前記第２のマスクを前記投影光学系の物体面に沿って駆
動するアクチュエータと、前記第２のマスクが駆動されている状態において、前記
照明系から出射され、前記第１の透過部及び前記投影光
学系を通過し、前記反射鏡で反射され、再び前記投影光
学系を通過し、第２の透過部を通過した光の強度を計測
する計測器と、を備えることを特徴とする投影露光装置。
【請求項３２】記計測器による計測結果に基づいて前
記投影光学系の収差を演算する演算器を更に備えること
を特徴とする請求項３１に記載の投影露光装置。
【請求項３３】前記計測器による計測結果に基づいて
前記投影光学系の光線収差を演算する演算器を更に備え
ることを特徴とする請求項３１に記載の投影露光装置。
【請求項３４】前記計測器による計測結果に基づいて
前記投影光学系の波面収差を演算する演算器を更に備え
ることを特徴とする請求項３１に記載の投影露光装置。
【請求項３５】前記反射鏡は、球面鏡であることを特
徴とする請求項３１に記載の投影露光装置。
【請求項３６】投影露光装置であって、基板ステージと、前記基板ステージ上の基板にパターンを投影する投影光
学系と、前記投影光学系と前記基板ステージの間に配置された、
第１の透過部を有する第１のマスクと、前記第１の透過部を照明する照明系と、前記投影光学系と前記基板ステージとの間に配置され
た、第２の透過部を有する第２のマスクと、前記照明系から出射され、前記第１の透過部及び前記投
影光学系を通過してきた光を反射して、再び前記投影光
学系を通過させて前記第２の透過部に入射させる、前記
投影光学系の物体側に配置された反射鏡と、前記第２のマスクを前記投影光学系の像面に沿って駆動
するアクチュエータと、前記第２のマスクが駆動されている状態において、前記
照明系から出射され、前記第１の透過部及び前記投影光
学系を通過し、前記反射鏡で反射され、再び前記投影光
学系を通過し、第２の透過部を通過した光の強度を計測
する計測器と、を備えることを特徴とする投影露光装
置。
【請求項３７】記計測器による計測結果に基づいて前
記投影光学系の収差を演算する演算器を更に備えること
を特徴とする請求項３６に記載の投影露光装置。
【請求項３８】前記計測器による計測結果に基づいて
前記投影光学系の光線収差を演算する演算器を更に備え
ることを特徴とする請求項３６に記載の投影露光装置。
【請求項３９】前記計測器による計測結果に基づいて
前記投影光学系の波面収差を演算する演算器を更に備え
ることを特徴とする請求項３６に記載の投影露光装置。
【請求項４０】前記反射鏡は、球面鏡であることを特
徴とする請求項３６に記載の投影露光装置。
【請求項４１】投影光学系を介して基板にパターンを
投影する投影露光装置における該投影光学系の収差を計
測する計測方法であって、前記投影露光装置は、基板にパターンを投影する投影光学系と、前記投影光学系に向けて光を進行させる光学素子を保持
する保持部と、前記投影光学系の像面若しくは物体面又はそれらに対し
て共役な面の近傍に配置された、透過部を有するマスク
とを備え、前記方法は、前記投影光学系によって形成される前記光学素子の像の
面に沿って前記マスクを駆動しながら、前記光学素子か
ら出射され、前記投影光学系を通過し、更に前記マスク
の透過部を通過した光の強度を計測する計測工程と、前記計測工程で得られた計測結果に基づいて前記投影光
学系の収差を演算する演算工程とを含むことを特徴とす
る計測方法。
【請求項４２】投影光学系を介して基板にパターンを
投影する投影露光装置における該投影光学系の収差を計
測する計測方法であって、前記投影露光装置は、照明系と、基板にパターンを投影する投影光学系と、前記照明系と前記投影光学系との間に、第１の透過部を
有する第１のマスクを保持する保持部と、前記投影光学系の像側焦点位置の近傍に配置された、第
２の透過部を有する第２のマスクとを備え、前記方法は、前記第２のマスクを前記投影光学系の像面に沿って駆動
しながら、前記照明系から出射され、前記第１の透過
部、前記投影光学系、前記第２の透過部を通過した光の
強度の変化を計測する計測工程と、前記計測工程で得られた計測結果に基づいて前記投影光
学系の収差を演算する演算工程とを含むことを特徴とす
る計測方法。
【請求項４３】投影光学系を介して基板にパターンを
投影する投影露光装置における該投影光学系の収差を計
測する計測方法であって、前記投影露光装置は、照明系と、基板にパターンを投影する投影光学系と、前記照明光学系と前記投影光学系との間に、第１の透過
部を有する第１のマスクを保持する第１の保持部と、前記投影光学系の像面側に配置された第１の反射鏡と、前記照明光学系と前記投影光学系との間に配置された、
第２の透過部を有する第２のマスクと、前記照明系から出射され、前記第１の透過部及び前記投
影光学系を通過し、前記第１の反射鏡で反射され、再び
前記投影光学系を通過した光を前記第２の透過部に向け
て偏向させる第２の反射鏡とを備え、前記方法は、前記第２のマスクを所定面内で駆動しながら、前記照明
系から出射され、前記第１のマスクの第１の透過部及び
前記投影光学系を通過し、前記第１の反射鏡で反射さ
れ、再び前記投影光学系を通過し、前記第２の反射鏡で
反射され、前記第２のマスクの第２の透過部を通過した
光の強度を計測する計測工程と、前記計測工程で得られた計測結果に基づいて前記投影光
学系の収差を演算する演算工程とを含むことを特徴とす
る計測方法。
【請求項４４】投影光学系を介して基板にパターンを
投影する投影露光装置における該投影光学系の収差を計
測する計測方法であって、前記投影露光装置は、照明系と、基板にパターンを投影する投影光学系と、前記照明光学系と前記投影光学系との間に、第１の透過
部を有する第１のマスクを保持する保持部と、前記投影光学系の物体面の近傍に配置された、第２の透
過部を有する第２のマスクと、前記照明系から出射され、第１の透過部及び前記投影光
学系を通過してきた光を反射して、再び前記投影光学系
を通過させて前記第２の透過部に入射させる、前記投影
光学系の像面側に配置された反射鏡とを備え、前記方法は、前記第２のマスクを前記投影光学系の物体面に沿って駆
動しながら、前記照明系から出射され、前記第１の透過
部及び前記投影光学系を通過し、前記反射鏡で反射さ
れ、再び前記投影光学系を通過し、第２の透過部を通過
した光の強度を計測する計測工程と、前記計測工程で得られた計測結果に基づいて前記投影光
学系の収差を演算する演算工程とを含むことを特徴とす
る計測方法。
【請求項４５】投影光学系を介して基板にパターンを
投影する投影露光装置における該投影光学系の収差を計
測する計測方法であって、前記投影露光装置は、基板ステージと、前記基板ステージ上の基板にパターンを投影する投影光
学系と、前記投影光学系と前記基板ステージの間に配置された、
第１の透過部を有する第１のマスクと、前記第１の透過部を照明する照明系と、前記投影光学系と前記基板ステージとの間に配置され
た、第２の透過部を有する第２のマスクと、前記照明系から出射され、第１の透過部及び前記投影光
学系を通過してきた光を反射し、再び前記投影光学系を
通過させて前記第２の透過部に入射させる、前記投影光
学系の物体側に配置された反射鏡とを備え、前記方法は、前記第２のマスクを前記投影光学系の像面に沿って駆動
しながら、前記照明系から出射され、前記第１の透過部
及び前記投影光学系を通過し、前記反射鏡で反射され、
再び前記投影光学系を通過し、第２の透過部を通過した
光の強度を計測する計測工程と、前記計測工程で得られた計測結果に基づいて前記投影光
学系の収差を演算する演算工程とを含むことを特徴とす
る計測方法。
【請求項４６】投影露光装置を利用して基板にパター
ンを転写する転写方法であって、前記投影露光装置は、基板にパターンを投影する投影光学系と、前記投影光学系に向けて光を進行させる光学素子を保持
する保持部と、前記投影光学系の像面若しくは物体面又はそれらに対し
て共役な面の近傍に配置された、透過部を有するマスク
とを備え、前記方法は、前記投影光学系によって形成される前記光学素子の像の
面に沿って前記マスクを駆動しながら、前記光学素子か
ら出射され、前記投影光学系を通過し、更に前記マスク
の透過部を通過した光の強度を計測する計測工程と、前記計測工程で得られた計測結果に基づいて前記投影光
学系の収差を演算する演算工程と、前記演算工程で得られた収差に基づいて前記投影光学系
を調整する調整工程と、前記投影光学系が調整された前記投影露光装置を利用し
て基板にパターンを転写する転写工程とを含むことを特
徴とする転写方法。
【請求項４７】投影露光装置を利用して基板にパター
ンを転写する転写方法であって、前記投影露光装置は、照明系と、基板にパターンを投影する投影光学系と、前記照明系と前記投影光学系との間に、第１の透過部を
有する第１のマスクを保持する保持部と、前記投影光学系の像側焦点位置の近傍に配置された、第
２の透過部を有する第２のマスクとを備え、前記方法は、前記第２のマスクを前記投影光学系の像面に沿って駆動
しながら、前記照明系から出射され、前記第１の透過
部、前記投影光学系、前記第２の透過部を通過した光の
強度の変化を計測する計測工程と、前記計測工程で得られた計測結果に基づいて前記投影光
学系の収差を演算する演算工程と、前記演算工程で得られた収差に基づいて前記投影光学系
を調整する調整工程と、前記投影光学系が調整された前記投影露光装置を利用し
て基板にパターンを転写する転写工程とを含むことを特
徴とする転写方法。
【請求項４８】投影露光装置を利用して基板にパター
ンを転写する転写方法であって、前記投影露光装置は、照明系と、基板にパターンを投影する投影光学系と、前記照明光学系と前記投影光学系との間に、第１の透過
部を有する第１のマスクを保持する第１の保持部と、前記投影光学系の像面側に配置された第１の反射鏡と、前記照明光学系と前記投影光学系との間に配置された、
第２の透過部を有する第２のマスクと、前記照明系から出射され、前記第１の透過部及び前記投
影光学系を通過し、前記第１の反射鏡で反射され、再び
前記投影光学系を通過した光を前記第２の透過部に向け
て偏向させる第２の反射鏡とを備え、前記方法は、前記第２のマスクを所定面内で駆動しながら、前記照明
系から出射され、前記第１のマスクの第１の透過部及び
前記投影光学系を通過し、前記第１の反射鏡で反射さ
れ、再び前記投影光学系を通過し、前記第２の反射鏡で
反射され、前記第２のマスクの第２の透過部を通過した
光の強度を計測する計測工程と、前記計測工程で得られた計測結果に基づいて前記投影光
学系の収差を演算する演算工程と、前記演算工程で得られた収差に基づいて前記投影光学系
を調整する調整工程と、前記投影光学系が調整された前記投影露光装置を利用し
て基板にパターンを転写する転写工程とを含むことを特
徴とする転写方法。
【請求項４９】投影露光装置を利用して基板にパター
ンを転写する転写方法であって、前記投影露光装置は、照明系と、基板にパターンを投影する投影光学系と、前記照明光学系と前記投影光学系との間に、第１の透過
部を有する第１のマスクを保持する保持部と、前記投影光学系の物体面の近傍に配置された、第２の透
過部を有する第２のマスクと、前記照明系から出射され、第１の透過部及び前記投影光
学系を通過してきた光を反射して、再び前記投影光学系
を通過させて前記第２の透過部に入射させる、前記投影
光学系の像面側に配置された反射鏡とを備え、前記方法は、前記第２のマスクを前記投影光学系の物体面に沿って駆
動しながら、前記照明系から出射され、前記第１の透過
部及び前記投影光学系を通過し、前記反射鏡で反射さ
れ、再び前記投影光学系を通過し、第２の透過部を通過
した光の強度を計測する計測工程と、前記計測工程で得られた計測結果に基づいて前記投影光
学系の収差を演算する演算工程と、前記演算工程で得られた収差に基づいて前記投影光学系
を調整する調整工程と、前記投影光学系が調整された前記投影露光装置を利用し
て基板にパターンを転写する転写工程とを含むことを特
徴とする転写方法。
【請求項５０】投影露光装置を利用して基板にパター
ンを転写する転写方法であって、前記投影露光装置は、基板ステージと、前記基板ステージ上の基板にパターンを投影する投影光
学系と、前記投影光学系と前記基板ステージの間に配置された、
第１の透過部を有する第１のマスクと、前記第１の透過部を照明する照明系と、前記投影光学系と前記基板ステージとの間に配置され
た、第２の透過部を有する第２のマスクと、前記照明系から出射され、前記第１の透過部及び前記投
影光学系を通過してきた光を反射して、再び前記投影光
学系を通過させて前記第２の透過部に入射させる、前記
投影光学系の物体側に配置された反射鏡とを備え、前記方法は、前記第２のマスクを前記投影光学系の像面に沿って駆動
しながら、前記照明系から出射され、前記第１の透過部
及び前記投影光学系を通過し、前記反射鏡で反射され、
再び前記投影光学系を通過し、第２の透過部を通過した
光の強度を計測する計測工程と、前記計測工程で得られた計測結果に基づいて前記投影光
学系の収差を演算する演算工程と、前記演算工程で得られた収差に基づいて前記投影光学系
を調整する調整工程と、前記投影光学系が調整された前記投影露光装置を利用し
て基板にパターンを転写する転写工程とを含むことを特
徴とする転写方法。
【請求項５１】投影露光装置を利用してデバイスを製
造する製造方法であって、前記投影露光装置は、基板にパターンを投影する投影光学系と、前記投影光学系に向けて光を進行させる光学素子を保持
する保持部と、前記投影光学系の像面若しくは物体面又はそれらに対し
て共役な面の近傍に配置された、透過部を有するマスク
とを備え、前記方法は、前記投影光学系によって形成される前記光学素子の像の
面に沿って前記マスクを駆動しながら、前記光学素子か
ら出射され、前記投影光学系を通過し、更に前記マスク
の透過部を通過した光の強度を計測する計測工程と、前記計測工程で得られた計測結果に基づいて前記投影光
学系の収差を演算する演算工程と、前記演算工程で得られた収差に基づいて前記投影光学系
を調整する調整工程と、前記投影光学系が調整された前記投影露光装置を利用し
て、感光材が塗布された基板の該感光材にパターンを転
写する転写工程と、パターンが転写された感光材を現像する現像工程と、を含むことを特徴とする製造方法。
【請求項５２】投影露光装置を利用してデバイスを製
造する製造方法であって、前記投影露光装置は、照明系と、基板にパターンを投影する投影光学系と、前記照明系と前記投影光学系との間に、第１の透過部を
有する第１のマスクを保持する保持部と、前記投影光学系の像側焦点位置の近傍に配置された、第
２の透過部を有する第２のマスクとを備え、前記方法は、前記第２のマスクを前記投影光学系の像面に沿って駆動
しながら、前記照明系から出射され、前記第１の透過
部、前記投影光学系、前記第２の透過部を通過した光の
強度の変化を計測する計測工程と、前記計測工程で得られた計測結果に基づいて前記投影光
学系の収差を演算する演算工程と、前記演算工程で得られた収差に基づいて前記投影光学系
を調整する調整工程と、前記投影光学系が調整された前記投影露光装置を利用し
て、感光材が塗布された基板の該感光材にパターンを転
写する転写工程と、パターンが転写された感光材を現像する現像工程と、を含むことを特徴とする製造方法。
【請求項５３】投影露光装置を利用してデバイスを製
造する製造方法であって、前記投影露光装置は、照明系と、基板にパターンを投影する投影光学系と、前記照明光学系と前記投影光学系との間に、第１の透過
部を有する第１のマスクを保持する第１の保持部と、前記投影光学系の像面側に配置された第１の反射鏡と、前記照明光学系と前記投影光学系との間に配置された、
第２の透過部を有する第２のマスクと、前記照明系から出射され、前記第１の透過部及び前記投
影光学系を通過し、前記第１の反射鏡で反射され、再び
前記投影光学系を通過した光を前記第２の透過部に向け
て偏向させる第２の反射鏡とを備え、前記方法は、前記第２のマスクを所定面内で駆動しながら、前記照明
系から出射され、前記第１のマスクの第１の透過部及び
前記投影光学系を通過し、前記第１の反射鏡で反射さ
れ、再び前記投影光学系を通過し、前記第２の反射鏡で
反射され、前記第２のマスクの第２の透過部を通過した
光の強度を計測する計測工程と、前記計測工程で得られた計測結果に基づいて前記投影光
学系の収差を演算する演算工程と、前記演算工程で得られた収差に基づいて前記投影光学系
を調整する調整工程と、前記投影光学系が調整された前記投影露光装置を利用し
て、感光材が塗布された基板の該感光材にパターンを転
写する転写工程と、パターンが転写された感光材を現像する現像工程と、を含むことを特徴とする製造方法。
【請求項５４】投影露光装置を利用してデバイスを製
造する製造方法であって、前記投影露光装置は、照明系と、基板にパターンを投影する投影光学系と、前記照明光学系と前記投影光学系との間に、第１の透過
部を有する第１のマスクを保持する保持部と、前記投影光学系の物体面の近傍に配置された、第２の透
過部を有する第２のマスクと、前記照明系から出射され、第１の透過部及び前記投影光
学系を通過してきた光を反射して、再び前記投影光学系
を通過させて前記第２の透過部に入射させる、前記投影
光学系の像面側に配置された反射鏡とを備え、前記方法は、前記第２のマスクを前記投影光学系の物体面に沿って駆
動しながら、前記照明系から出射され、前記第１の透過
部及び前記投影光学系を通過し、前記反射鏡で反射さ
れ、再び前記投影光学系を通過し、第２の透過部を通過
した光の強度を計測する計測工程と、前記計測工程で得られた計測結果に基づいて前記投影光
学系の収差を演算する演算工程と、前記演算工程で得られた収差に基づいて前記投影光学系
を調整する調整工程と、前記投影光学系が調整された前記投影露光装置を利用し
て、感光材が塗布された基板の該感光材にパターンを転
写する転写工程と、パターンが転写された感光材を現像する現像工程と、を含むことを特徴とする製造方法。
【請求項５５】投影露光装置を利用してデバイスを製
造する製造方法であって、前記投影露光装置は、基板ステージと、前記基板ステージ上の基板にパターンを投影する投影光
学系と、前記投影光学系と前記基板ステージの間に配置された、
第１の透過部を有する第１のマスクと、前記第１の透過部を照明する照明系と、前記投影光学系と前記基板ステージとの間に配置され
た、第２の透過部を有する第２のマスクと、前記照明系から出射され、前記第１の透過部及び前記投
影光学系を通過してきた光を前記反射鏡で反射して、再
び前記投影光学系を通過させて前記第２の透過部に入射
させる、前記投影光学系の物体側に配置された反射鏡と
を備え、前記方法は、前記第２のマスクを前記投影光学系の像面に沿って駆動
しながら、前記照明系から出射され、前記第１の透過部
及び前記投影光学系を通過し、前記反射鏡で反射され、
再び前記投影光学系を通過し、第２の透過部を通過した
光の強度を計測する計測工程と、前記計測工程で得られた計測結果に基づいて前記投影光
学系の収差を演算する演算工程と、前記演算工程で得られた収差に基づいて前記投影光学系
を調整する調整工程と、前記投影光学系が調整された前記投影露光装置を利用し
て、感光材が塗布された基板の該感光材にパターンを転
写する転写工程と、パターンが転写された感光材を現像する現像工程と、を含むことを特徴とする製造方法。