JP2002195913A

JP2002195913A - 収差測定装置及び方法、露光装置、並びにマイクロデバイスの製造方法

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Publication number: JP2002195913A
Application number: JP2000397452A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Matsuyama; 知行松山
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2000-12-27
Filing date: 2000-12-27
Publication date: 2002-07-10

Abstract

(57)【要約】【課題】主として、設定誤差や環境変化に起因して生
ずる所定の収差の影響をほぼ受けずに、高い精度で被検
光学系の残存収差を測定する際に用いて好適な収差測定
装置及び方法、並びに収差測定方法を提供する。【解決手段】被検光学系に適した第１波長を持つ第１
の光を用いて収差測定装置の収差測定光学系の収差を計
測し（工程Ｓ３４）、被検光学系と収差測定装置との少
なくとも一方の設定誤差に起因して発生する所定の収
差、及び前記収差を計測する際の環境変化に起因して発
生する所定の収差のうちの少なくとも一方を抑えるため
に、上記計測結果を用いて第１波長からの波長調整量を
求め（工程Ｓ４２）、第１波長から波長調整量だけ調整
された第２波長を持つ第２の光を用いて収差測定装置の
収差測定光学系の収差を計測し（工程Ｓ３４）、算出し
た波長調整量に基づいて第２の光を用いたときの計測結
果を校正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、収差測定装置及び
方法、露光装置、並びにマイクロデバイスの製造方法に
係り、特にリソグラフィー工程で微細なパターンが形成
されたマイクロデバイスを製造する際に用いて好適な収
差測定装置及び方法、露光装置、並びにマイクロデバイ
スの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、
又は薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイスの製造におい
ては、マスクやレチクル（以下、これらを総称する場合
にはマスクと称する）に形成されたパターンの像をウェ
ハやガラスプレート等（以下、これらを総称する場合に
は、基板と称する）に転写する露光装置が用いられる。
例えば、半導体素子を製造する場合には、主として所謂
ステップ・アンド・リピート方式の露光装置（以下、ス
テッパと称する）が多用されている。このステッパは、
フォトレジスト等の感光剤が塗布されたウェハを二次元
的に移動自在なステージ上に載置し、このステージによ
りウェハを歩進（ステッピング）させて、マスクのパタ
ーン像の縮小像をウェハ上の各ショット領域に順次露光
する動作を繰り返す装置である。

【０００３】一般に、マイクロデバイスは基板上に複数
層のパターンを重ねて形成して製造されるため、基板の
位置とパターンの像の位置とを精密に合わせる必要があ
る。近年、基板に形成されるパターンの微細化に伴って
マスクと基板との高い位置合わせ精度が要求されてい
る。例えば、半導体素子の製造を例に挙げると、現在の
ＣＰＵ（中央処理装置）は、０．１８μｍ程度のプロセ
スルールで製造されているが、今後０．１〜０．１３μ
ｍ程度のプロセスルールでの製造が行われつつあり、将
来的には更に微細なプロセスルールで製造されるものと
予想される。ステッパは、マスクと基板とを精密に位置
合わせした後、マスクに形成されたパターンの像を、投
影光学系を介して基板上に転写する。

【０００４】ここで、パターン像を基板の各ショット領
域に高い解像力をもって忠実に投影するために、露光装
置が備える投影光学系は諸収差が充分に抑制された良好
な光学性能を有するように設計されている。ところが、
実際に製造された露光装置の投影光学系は、設計上の光
学性能とは異なり、様々な要因に起因する諸収差が残存
している。そこで、従来、露光装置に搭載された投影光
学系のような被検光学系に残存する収差を測定するため
に種々の収差測定装置が案出されている。収差測定装置
の基本的な原理は以下の通りである。つまり、マスクの
位置にピンホールが形成されたテストレチクルを載置
し、ピンホールを照明してほぼ理想的な球面波とみなせ
る球面波を発生させ、このほぼ理想的な球面波とみなせ
る球面波が投影光学系を通過したときの波面と理想的な
球面とのずれ量を求める。そして、このずれ量から投影
光学系に残存している収差を測定するものである。かか
る原理を用いた収差測定装置の一例の詳細については、
例えば国際公開ＷＯ９９／６０３６１号公報を参照され
たい。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、投影光学系
の残存収差を測定するには、例えば投影光学系の結像位
置における上記ピンホールの像を観察する必要がある。
ピンホールの像を観察するために、収差測定装置は通常
対物光学系等の光学部品を備える。収差測定装置が備え
る対物光学系等に収差が残存し、収差測定装置自体に収
差が生じていると、投影光学系に残存する収差に収差測
定装置自体で生じている収差を上乗せした収差が投影光
学系に残存する収差として測定されるため測定誤差が生
ずる。よって、収差測定装置に残存する収差は、被検光
学系としての投影光学系に残存する収差と同程度以下に
設定される。一般的に収差測定装置に残存する収差を小
さくすれば投影光学系の残存収差のみが計測できるた
め、測定精度は向上すると考えられる。

【０００６】しかしながら、一般的に収差（特にコマ収
差）が補正された光学系は正弦条件を満たしているが、
この正弦条件を満たした光学系においては、測定対象が
光学系の前側焦点位置から光軸方向に移動した場合、原
理的に球面収差が生ずる。これは、上述の収差測定装置
についても同様であり、収差測定装置が備える対物光学
系の前側焦点位置が投影光学系の結像位置から光軸方向
にずれた場合には、そのずれに起因して生ずる球面収差
が上乗せされた状態で投影光学系の残存収差を測定して
しまう。よって、投影光学系の残存収差を正確に測定す
るためには、収差測定装置に残存する収差を小さくする
のみならず、収差測定時における投影光学系の結像位置
と収差測定装置が備える対物光学系の前側焦点位置とを
正確に位置合わせする必要がある。

【０００７】通常、露光装置が備える投影光学系及び収
差測定装置は高い精度をもって製造され、位置等が設定
されているが、誤差が全く生じていないという訳ではな
く、僅かながら各種の設定誤差が生じることがある。よ
って、この設定誤差を考慮して投影光学系の結像位置と
収差測定装置の前側焦点位置との相対的な位置合わせを
行う必要がある。また、上記の設定誤差のみを考慮すれ
ば良いという訳ではなく、温度や気圧等の環境に応じて
投影光学系の結像位置や収差測定装置の前側焦点位置が
変化する。従って、投影光学系に残存する収差を高い精
度で測定するためには、更に環境の変化も考慮する必要
がある。

【０００８】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、設定誤差や環境変化に起因して生ずる所定の収差
の影響をほぼ受けずに、高い精度で被検光学系の残存収
差を測定する際に用いて好適な収差測定装置及び方法、
及び当該収差測定装置を備える露光装置、並びに当該露
光装置を用いたマイクロデバイスの製造方法を提供する
ことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の第１の観点による収差測定方法は、被検光
学系（ＰＬ）の収差を測定する収差測定装置（４０）を
用いた収差測定方法において、前記被検光学系（ＰＬ）
に適した第１波長を持つ第１の光を用いて前記収差測定
装置（４０）の収差測定光学系（４２、４３、４４、４
５）の収差を求める第１収差計測工程（Ｓ３４、Ｓ３
６、Ｓ３８）と、前記被検光学系（ＰＬ）と前記収差測
定装置（４０）との少なくとも一方の設定誤差に起因し
て発生する所定の収差、及び前記収差を計測する際の環
境変化に起因して発生する所定の収差のうちの少なくと
も一方を抑えるために、前記第１収差計測工程（Ｓ３
４、Ｓ３６、Ｓ３８）の結果を用いて前記第１波長から
の波長調整量を求める波長調整量算出工程（Ｓ４２）
と、前記第１波長から前記波長調整量だけ調整された第
２波長を持つ第２の光を用いて前記収差測定装置（４
０）の収差測定光学系（４２、４３、４４、４５）の収
差を求める第２収差計測工程（Ｓ３４）と、前記収差測
定装置（４０）の収差測定光学系（４２、４３、４４、
４５）を介して前記第１波長を持つ第１の光のもとで前
記被検光学系（ＰＬ）に残存する残存収差を求める残存
収差測定工程（Ｓ５６）と、前記被検光学系（ＰＬ）の
校正された収差測定結果を得るために、前記波長調整量
算出工程（Ｓ４２）の算出結果と前記第２収差計測工程
（Ｓ３４、Ｓ３６、Ｓ３８）の計測結果とに基づいて、
前記残存収差測定工程（Ｓ５６）の測定結果を校正する
校正結果（Ｓ５８、Ｓ６８、Ｓ７０、Ｓ７２）とを含む
ことを特徴としている。この発明によれば、第１波長を
持つ第１の光を用いて収差測定装置の収差測定光学系の
収差を計測し、この計測結果に基づいて被検光学系と収
差測定装置との少なくとも一方の設定誤差に起因して発
生する所定の収差、及び前記収差を計測する際の環境変
化に起因して発生する所定の収差のうちの少なくとも一
方を抑えるための波長調整量を算出し、上記第１波長か
ら算出した波長調整量だけ調整された第２波長を持つ第
２の光を用いて収差測定装置の収差測定光学系の収差を
計測し、前記収差測定装置の収差測定光学系を介して前
記第１波長を持つ第１の光のもとで前記被検光学系に残
存する収差を計測し、前記波長調整量の算出結果及び前
記第２の波長を持つ第２の光による収差の測定結果とを
用いて、前記被検光学系の残存収差の測定結果を校正し
ているため、被検光学系と収差測定装置との少なくとも
一方の設定誤差に起因して発生する所定の収差、及び前
記収差を計測する際の環境変化に起因して発生する所定
の収差を良好に校正することができる。また、本発明の
収差測定方法は、前記波長調整量算出工程（Ｓ４２）
が、前記被検光学系（ＰＬ）と前記収差測定装置（４
０）との少なくとも一方の設定誤差に起因するデフォー
カス成分を抽出する第１抽出工程と、前記第１抽出工程
にて得られたデフォーカス成分を補正し得る第１波長調
整量を算出する第１算出工程とを含むことを特徴として
いる。また、本発明の収差測定方法は、前記波長調整量
算出工程（Ｓ４２）が、前記収差を計測する際の環境変
化に起因する収差の誤差成分を抽出する第２抽出工程
と、前記第２抽出工程にて得られたデフォーカス成分を
補正し得る第２波長調整量を算出する第２算出工程とを
含むことを特徴としている。また、本発明の収差測定方
法は、前記設定誤差が、前記収差測定光学系（４２、４
３、４４、４５）の前側焦点位置に対する校正用開口部
を有する基準部材の設置誤差を含むことを特徴としてい
る。更に、本発明の収差測定方法は、前記環境変化が、
少なくとも気圧の変化を含むことを特徴としている。更
には、本発明による収差測定方法は、前記第２収差計測
工程（Ｓ３４、Ｓ３６、Ｓ３８）に先立って、前記収差
測定装置（４０）の収差測定光学系（４２、４３、４
４、４５）へ導かれる測定光を前記第１波長を持つ第１
の光から前記第２波長を持つ第２の光に変更する第１波
長変更工程（Ｓ４４）と、前記残存収差測定工程（Ｓ５
６）に先立って、前記被検光学系（ＰＬ）へ導かれる測
定光を前記第２波長を持つ第２の光から前記第１波長を
持つ第１の光に変更する第２波長変更工程とを更に含む
ことを特徴としている。上記課題を解決するために、本
発明の第２の観点による収差測定方法は、被検光学系
（ＰＬ）の収差を測定する収差測定方法において、収差
測定装置（４０）を用いて被検光学系（ＰＬ）に残存す
る収差を求める残存収差測定工程（Ｓ５６）と、前記被
検光学系（ＰＬ）と前記収差測定装置（４０）との少な
くとも一方の設定誤差に起因して発生する収差の誤差成
分、及び前記収差を計測する際の環境変化に起因して発
生する収差の誤差成分のうちの少なくとも一方を前記残
存収差測定工程の結果から除去する補正工程（Ｓ５８、
Ｓ６８、Ｓ７０、Ｓ７２）とを含むことを特徴としてい
る。この発明によれば、収差測定装置を用いて被検光学
系に残存する収差を求め、この結果から被検光学系と収
差測定装置との少なくとも一方の設定誤差に起因して発
生する収差の誤差成分、及び収差を計測する際の環境変
化に起因して発生する収差の誤差成分のうちの少なくと
も一方を除去しているので、被検光学系の残存収差を計
測する際に設定誤差や環境変化に起因して生ずる所定の
収差の影響をほぼ受けずに、高い精度で被検光学系の残
存収差を測定することができる。上記課題を解決するた
めに、本発明の第１の観点によるマイクロデバイスの製
造方法は、上記第１の観点による収差測定方法を用いて
前記被検光学系としての投影光学系（ＰＬ）の残存収差
を測定する残存収差計測工程と、前記投影光学系（Ｐ
Ｌ）を用いて所定のパターン（ＤＰ）が形成されたマス
ク（Ｒ）の像を感光性基板（Ｗ）に投影する露光工程
（Ｓ９６）と、露光された前記感光性基板（Ｗ）を現像
する現像工程（Ｓ９７）とを含むことを特徴としてい
る。また、本発明の第１の観点によるマイクロデバイス
の製造方法は、前記露光工程（Ｓ９６）に先立って、前
記残存収差計測工程の結果に基づいて前記投影光学系
（ＰＬ）の光学特性を調整する光学特性調整工程を更に
含むことを特徴としている。上記課題を解決するため
に、本発明の第２の観点によるマイクロデバイスの製造
方法は、上記第２の観点による収差測定方法を用いて前
記被検光学系としての投影光学系（ＰＬ）の残存収差を
測定する残存収差計測工程と、前記投影光学系（ＰＬ）
を用いて所定のパターン（ＤＰ）が形成されたマスク
（Ｒ）の像を感光性基板（Ｗ）に投影する露光工程（Ｓ
９６）と、露光された前記感光性基板（Ｗ）を現像する
現像工程（Ｓ９７）とを含むことを特徴としている。ま
た、本発明の第２の観点によるマイクロデバイスの製造
方法は、前記露光工程（Ｓ９６）に先立って、前記残存
収差計測工程の結果に基づいて前記投影光学系（ＰＬ）
の光学特性を調整する光学特性調整工程を更に含むこと
を特徴としている。上記課題を解決するために、本発明
の収差測定装置は、被検光学系（ＰＬ）の収差を測定す
るための収差測定光学系（４２、４３、４４、４５）
と、前記収差測定光学系（４２、４３、４４、４５）を
介した光を光電変換する光電検出器（４６）と、前記光
電検出器（４６）からの光電検出情報に基づいて前記被
検光学系（ＰＬ）の収差を検出する収差検出系（４６
ａ）と、前記被検光学系（ＰＬ）と前記収差測定光学系
（４２、４３、４４、４５）との少なくとも一方の設定
誤差に起因して発生する収差の誤差成分、及び前記収差
を計測する際の環境変化に起因して発生する収差の誤差
成分のうちの少なくとも一方を前記収差検出系の検出結
果から除去する補正系（２０）とを含むことを特徴とし
ている。上記課題を解決するために、本発明の露光装置
は、所定のパターン（ＤＰ）が形成されたマスク（Ｒ）
を照明する照明光学系（１、２、３、４、５、６、７、
８、９、１０、１１）と、所定のパターン（ＤＰ）が形
成されたマスク（Ｒ）の像を感光性基板（Ｗ）に投影す
る投影光学系（ＰＬ）と、被検光学系として前記投影光
学系（ＰＬ）の残存収差を測定する上記収差測定装置
（４０）とを含むことを特徴としている。また、本発明
の第３の観点によるマイクロデバイスの製造方法は、上
記露光装置を用いて前記マスク（Ｒ）のパターン（Ｄ
Ｐ）を感光性基板（Ｗ）に露光する露光工程（Ｓ９６）
と、露光された前記感光性基板（Ｗ）を現像する現像工
程（Ｓ９７）とを含むことを特徴としている。上記第１
から第３の観点によるマイクロデバイスの製造方法によ
れば、被検光学系としての投影光学系に残存する収差を
高い精度で計測し、この計測結果に基づいて投影光学系
の光学特性を調整した上でマスクのパターンを感光性基
板に露光しており、マスクのパターン像が感光性基板に
高い解像力をもって忠実に投影されるため、微細なマイ
クロデバイスを製造する上で極めて好適である。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態による収差測定装置及び方法、露光装置、並び
にマイクロデバイスの製造方法について詳細に説明す
る。

【００１１】〔露光装置〕図１は、本発明の一実施形態
による収差測定装置を備えた本発明の一実施形態による
露光装置の主要部分の概略構成を示す図である。本実施
形態においては、半導体素子の回路パターンＤＰが形成
されたレチクルＲを用い、ステップ・アンド・リピート
方式により、上記回路パターンＤＰの像をウェハＷに転
写する露光装置に適用した場合を例に挙げて説明する。
尚、以下の説明においては、図１中に示したＸＹＺ直交
座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各
部材の位置関係について説明する。ＸＹＺ直交座標系
は、Ｘ軸及びＹ軸がウェハステージ１５に対して平行と
なるよう設定され、Ｚ軸がウェハステージ１５に対して
直交する方向（投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに平行な方
向）に設定されている。図中のＸＹＺ座標系は、実際に
はＸＹ平面が水平面に平行な面に設定され、Ｚ軸が鉛直
上方向に設定される。尚、図１では、投影光学系ＰＬの
像面（結像面）に本発明の一実施形態による収差測定装
置４０の標示板４１（基準部材）を位置決めした収差測
定時の状態を示しているが、アライメント系としてのア
ライメントセンサ３５や焦点検出系としての斜入射方式
のオートフォーカス系（２１〜３２）を用いた位置検出
時及び投影露光時には、投影光学系ＰＬの像面にウェハ
Ｗが位置決めされる。

【００１２】図１の露光装置は、露光光（照明光）を供
給するための光源１として、例えば２４８ｎｍ（Ｋｒ
Ｆ）又は１９３ｎｍ（ＡｒＦ）の波長（本発明にいう被
検光学系に適した第１波長）の光を供給するエキシマレ
ーザ光源を備えている。また、光源１は主制御系２０か
ら出力される制御信号に基づいて、例えば上記波長から
数百ｐｍ程度の波長幅で可変である波長（本発明にいう
第２波長）の光を射出する。光源１から射出されたほぼ
平行光束は、ビーム整形光学系２を介して所定断面の光
束に整形された後、干渉性低減部３に入射する。干渉性
低減部３は、被照射面であるレチクルＲ上（ひいてはウ
ェハＷ上）での干渉パターンの発生を低減する機能を有
する。干渉性低減部３の詳細については、例えば特開昭
５９−２２６３１７号公報に開示されている。干渉性低
減部３からの光束は、第１フライアイレンズ（第１オプ
ティカルインテグレータ）４を介して、その後側焦点面
に多数の光源を形成する。これらの多数の光源からの光
は振動ミラー５で偏向された後、リレー光学系６を介し
て第２フライアイレンズ（第２オプティカルインテグレ
ータ）７を重畳的に照明する。

【００１３】ここで、振動ミラー５は、Ｙ軸周りに回動
する折り曲げミラーであって、被照射面での干渉パター
ンの発生を低減する機能を有する。こうして、第２フラ
イアイレンズ７の後側焦点面には、多数の光源からなる
二次光源が形成される。この二次光源からの光束は、そ
の近傍に配置された開口絞り８により制限された後、コ
ンデンサ光学系１０及び折り曲げミラー１１を介して、
下側面に所定の回路パターンＤＰが形成されたレチクル
Ｒを重畳的に均一照明する。ここで、開口絞り８とコン
デンサ光学系１０との間であって、開口絞り８の近傍に
は光路に対して挿脱自在に濃度フィルタ９が配置され、
折り曲げミラー１１とレチクルＲとの間には、光路に対
して挿脱自在にレモンスキン板１２が配置されている。

【００１４】濃度フィルタ９は、開口絞り８を通過した
光束を所定の光強度分布の光束にするためのものであ
り、レモンスキン板１２は、入射する光束を拡散するた
めのものである。これら濃度フィルタ９及びレモンスキ
ン板１２は、例えば収差測定装置４０を用いて投影光学
系ＰＬの収差を測定する際に光路中に挿入される。尚、
以上説明した光源１、ビーム整形光学系２、干渉性低減
部３、第１フライアイレンズ４、振動ミラー５、リレー
光学系６、第２フライアイレンズ７、開口絞り８、濃度
フィルタ９、コンデンサ光学系１０、及び折り曲げミラ
ー１１は、露光時においてレチクルＲを照明する照明光
学系をなす。

【００１５】レチクルＲの回路パターンＤＰを透過した
光束は、投影光学系ＰＬを介して、感光性基板としての
ウェハＷ上に回路パターンＤＰの縮小像を形成する。レ
チクルＲは、レチクルホルダ（不図示）を介して、レチ
クルステージ１３に載置されている。尚、レチクルステ
ージ１３は、主制御系２０からの指令に基づき、レチク
ルステージ制御部（不図示）によって駆動される。この
とき、レチクルステージ１３の移動は、レチクル干渉計
（不図示）とレチクルステージ１３に設けられた移動鏡
（不図示）とにより計測され、その計測結果は主制御系
２０に出力される。投影光学系ＰＬには、温度や気圧を
計測するとともに、温度、気圧等の環境変化に応じて投
影光学系ＰＬの結像特性等の光学特性を一定に制御する
レンズコントローラ部１３ａが設けられている。このレ
ンズコントローラ部１３ａは計測した温度や気圧を主制
御系２０へ出力し、主制御系２０はレンズコントローラ
部１３ａから出力された温度や気圧及び後述する収差測
定装置４０の測定結果に基づいて、レンズコントローラ
部１３ａを介して投影光学系ＰＬの結像光学系等の光学
特性を制御する。

【００１６】ウェハＷは、ウェハステージ１５上のウェ
ハホルダ１４に真空チャックされている。ウェハステー
ジ１５は、図中Ｘ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれ移動可
能な一対のブロック（不図示）を重ね合わせたものであ
り、ＸＹ平面内での位置が調整自在になっている。ま
た、図示は省略しているが、ウェハステージ１５は、Ｚ
軸方向にウェハＷを移動させるＺステージ、ウェハＷを
ＸＹ平面内で微小回転させるステージ、及びＺ軸に対す
る角度を変化させてＸＹ平面に対するウェハＷの傾きを
調整するステージ等から構成される。このように、ウェ
ハステージ１５は、Ｘ軸方向の移動機能、Ｙ軸方向の移
動機能、Ｚ軸方向の移動機能、Ｚ軸周りの回転機能、Ｘ
軸周りのチルト機能、及びＹ軸周りのチルト機能を有す
る。

【００１７】ウェハステージ１５の上面の一端にはウェ
ハステージ１５の移動可能範囲以上の長さを有する移動
鏡１６が取り付けられ、移動鏡１６の鏡面に対向した位
置にレーザ干渉計１７が配置されている。尚、図１では
簡略化して図示しているが、移動鏡１６はＸ軸に垂直な
反射面を有する移動鏡及びＹ軸に垂直な反射面を有する
移動鏡より構成されている。また、レーザ干渉計１７
は、Ｘ軸に沿って移動鏡１６にレーザビームを照射する
２個のＸ軸用のレーザ干渉計及びＹ軸に沿って移動鏡１
６にレーザビームを照射するＹ軸用のレーザ干渉計より
構成され、Ｘ軸用の１個のレーザ干渉計及びＹ軸用の１
個のレーザ干渉計により、ウェハステージ１５のＸ座標
及びＹ座標が計測される。また、Ｘ軸用の２個のレーザ
干渉計の計測値の差により、ウェハステージ１５の回転
角が計測される。また、Ｘ軸用の２個のレーザ干渉計の
計測値の差により、ウェハステージ１５のＸＹ平面内に
おける回転角が計測される。レーザ干渉計１７により計
測されたＸ座標、Ｙ座標、及び回転角の情報はステージ
位置情報として主制御系２０に供給される。主制御系２
０は供給されたステージ位置情報をモニターしつつステ
ージ駆動系１８へ出力し、ウェハステージ１５の位置決
め動作をナノメートルオーダーで制御する。

【００１８】また、本実施形態の露光装置は、投影光学
系ＰＬの光軸ＡＸの方向、即ちＺ軸方向に沿ったウェハ
Ｗの位置を検出するための所謂斜入射方式の二次元オー
トフォーカス系（以下、二次元ＡＦ系という）２１〜３
２を備えている。この斜入射方式の二次元ＡＦ系は、検
出光として波長幅の広い白色光を供給するための光源と
して、例えばハロゲンランプ（不図示）を備えている。
光源からの照明光はリレー光学系（不図示）を介して、
ライトガイド２１に入射する。ライトガイド２１の内部
を伝播した照明光は、コンデンサレンズ２２を介してほ
ぼ平行光束に変換された後、偏向プリズム２３に入射す
る。偏向プリズム２３は、コンデンサレンズ２２からの
ほぼ平行光束を、屈折作用により偏向させる。また、偏
向プリズム２３の射出側には、Ｘ軸方向に延びる細長い
透過部とＸ軸方向に延びる細長い遮光部とが一定のピッ
チで交互に設けられた透過型格子パターンが形成されて
いる。

【００１９】偏向プリズム２３の透過型格子パターンを
透過した光は、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに平行な光軸
に沿って配置された投射用集光レンズ２４に入射する。
投射用集光レンズ２４を介した光束は、ミラー２５及び
投射用対物レンズ２６を介して、検出光として所要の入
射角でウェハＷや収差測定装置４０の標示板４１に入射
する。こうして、ウェハＷ上又は標示板４１上には、二
次元スリット投影パターンとしての格子パターンの一次
像がその全体に亘って正確に形成される。ウェハＷ又は
標示板４１で反射された光は、受光用対物レンズ２７及
び振動ミラー２８を介して、受光用集光レンズ２９に入
射する。受光用集光レンズ２９を介した光は、上述の偏
向プリズム２３と同様の構成を有するアオリ補正プリズ
ム３０に入射する。こうして、アオリ補正プリズム３０
の入射面には、格子パターンの二次像が形成される。
尚、アオリ補正プリズム３０の入射面には、二次元受光
スリットが設けられている。アオリ補正プリズム３０の
射出面から射出された光は、一対のレンズで構成される
リレー光学系３１に入射する。リレー光学系３１を介し
た光は、アオリ補正プリズム３０の入射面上に形成され
た格子パターンの二次像と受光スリットの開口部との共
役像を、受光部３２の受光面上に形成する。受光部３２
の受光面には、受光スリットの複数の開口部に光学的に
対応するように、二次元受光センサとしての複数のシリ
コン・フォト・ダイオードが設けられている。

【００２０】尚、格子パターンが形成された偏向プリズ
ム２３の射出面とウェハＷの露光面、及び二次元受光ス
リットが形成されたアオリ補正プリズム３０の入射面と
ウェハＷの露光面とがシャインプルーフの条件を満たし
た共役関係になっている。ここで、ウェハＷ又は標示板
４１が投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに沿ってＺ軸方向に上
下移動すると、アオリ補正プリズム３０の入射面上に形
成される格子パターンの二次像は、ウェハＷ又は標示板
４１の上下移動に対応してパターンのピッチ方向に横ず
れを起こす。こうして、光電顕微鏡の原理により、格子
パターンの二次像の横ずれ量を光電検出し、光電検出し
た横ずれ量に基づいて投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに沿っ
たウェハＷ又は標示板４１の面位置を検出する。また、
二次元多点オートフォーカス方式に従って投影光学系Ｐ
Ｌの光軸ＡＸに沿ったウェハＷの面位置を二次元的に検
出する。その結果、ウェハステージ１５をＺ軸方向に移
動させたり、Ｘ軸周り及びＹ軸周りにチルトさせること
により、投影光学系ＰＬのフォーカス方向にウェハＷの
面位置を二次元的にアライメントすることができる。
尚、光電顕微鏡の原理の詳細については、例えば特開昭
５６−４２２０５号公報に開示されている。また、二次
元多点オートフォーカス方式の詳細については、例えば
特開平６−９７０４５号公報に開示されている。

【００２１】また、図１に示した本実施形態の露光装置
は、アライメントセンサ３５を備える。このアライメン
トセンサ３５は、投影光学系ＰＬの側方に設けられ、投
影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直な平面、即ちＸＹ平面内
におけるウェハＷの位置情報を計測するオフ・アクシス
方式であって、ＦＩＡ（Field Image Alignment）方式
のアライメントセンサである。アライメントセンサ３５
には、ハロゲンランプ３３からライトガイド３４を介し
て照明光が供給されており、この照明光に対して整形等
を行って反射プリズム３６により、ウェハＷに形成され
たウェハマークＷＭを落射照明する。尚、熱的な影響を
避けるため、ハロゲンランプ３３はアライメントセンサ
３５や投影光学系ＰＬが配置されるチャンバ外に設けら
れる。

【００２２】また、本実施形態の露光装置は、本発明の
一実施形態による収差測定装置４０を備えている。この
収差測定装置４０は主として投影光学系ＰＬの収差を測
定するために設けられる。以下、本発明の一実施形態に
よる収差測定装置４０の詳細について説明する。

【００２３】〔収差測定装置〕図１に示したように、本
発明の一実施形態による収差測定装置４０は、基準部材
としての標示板４１、収差測定光学系としてのコリメー
トレンズ４２、リレーレンズ４３，４４、及び波面分割
手段としてのマイクロフライアイ（マイクロレンズアレ
イ）４５、光電検出器としてのＣＣＤ（Charge Coupled
Device）４６、並びに収差検出系としての信号処理ユ
ニット４６ａ（図２参照）を含んで構成される。また、
図１に示すように、収差測定装置４０は、収差測定装置
４０が備えるコリメートレンズ４２等の光学部材の温度
を検出する温度検出装置４２ａを備えており、温度検出
装置４２ａの検出結果は図２に示す信号処理ユニット４
６ａ及び主制御系２０へ出力される。尚、主制御系２０
には、本発明にいう補正系の機能が設けられている。

【００２４】図２は、図１に示した波面測定装置４０の
要部構成を概略的に示す図である。尚、図２において
は、収差測定装置４０をその光軸ＡＸ１に沿って展開し
た状態を示している。本実施形態の収差測定装置４０が
被検光学系としての投影光学系ＰＬの収差を測定する場
合には、レチクルステージ１３上に収差測定用のテスト
レチクルＴＲが設置される。図３は、テストレチクルＴ
Ｒの上面図である。図３に示すように、テストレチクル
ＴＲには投影光学系ＰＬの収差測定用の円形状の開口部
ｔｒ１がＸ軸方向及びＹ軸方向に沿って複数個（図３で
は９個）等間隔に配列されて形成されている。また、開
口部ｔｒ１よりも実質的に大きな正方形状の開口部ｔｒ
２が形成されている。この開口部ｔｒ２は、収差測定装
置４０自体が有する収差を計測する際に用いられる。

【００２５】また、本実施形態の収差測定装置４０は、
ウェハステージ１５上においてウェハＷの表面とほぼ同
じ高さ位置（Ｚ軸方向位置）に取り付けられた標示板４
１を備えている。標示板４１は、例えばガラス基板から
なり、その表面は投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直に、
ひいては収差測定装置４０の光軸ＡＸ１に垂直に形成さ
れている。図４は、標示板４１の上面図である。図４に
示すように、標示板４１の上面の中央部には校正用開口
部４１ａが形成され、その周辺には複数組（図４に示し
た例では４組）のアライメントマーク４１ｂが形成され
ている。ここで、校正用開口部４１ａは、投影光学系Ｐ
Ｌを介して投影されるテストレチクルＴＲの開口部ｔｒ
１の像よりも大きく設定されている。また、各組のアラ
イメントマーク４１ｂは、Ｘ軸方向に沿って形成された
ライン・アンド・スペースパターンとＹ軸方向に沿って
形成されたライン・アンド・スペースパターンとから構
成されている。更に、校正用開口部４１ａ及び複数のア
ライメントマーク４１ｂを除く領域には反射面４１ｃが
形成されている。反射面４１ｃは、例えばガラス基板に
クロム（Ｃｒ）を蒸着することにより形成されている。
尚、本実施形態では、標示板４１の校正用開口部４１ａ
をガラス基板の透過領域としているが、その透過領域に
相当する領域に円形開口（円形の穴）を形成したものを
標示板４１の校正用開口部４１ａとして用いることも可
能である。

【００２６】コリメートレンズ４２の前側焦点位置は、
校正用開口部４１ａの中央であって標示板４１の表面位
置とほぼ同一に設定されているが、コリメートレンズ４
２ａの前側焦点位置に対する標示板４１の設置誤差が本
発明にいう設定誤差の一つであり、収差測定装置４０の
測定誤差を生ずる原因の一つとなる。また、投影光学系
ＰＬの残存収差を計測する場合には、前述した二次元Ａ
Ｆ系を用いて標示板４１の表面のＺ軸方向の位置を計測
した結果に基づいて標示板４１の表面を投影光学系ＰＬ
の結像面に合わせ込んでいるが、このときのＺ軸方向の
計測誤差及び合わせ込み時の誤差も本発明にいう設定誤
差の一つであり、収差測定装置４０の測定誤差を生ずる
原因の一つとなる。

【００２７】さて、図２に示したように、テストレチク
ルＴＲの開口部ｔｒ１の像は、投影光学系ＰＬの像面に
配置された標示板４１に形成された校正用開口部４１ａ
を通過し、コリメートレンズ４２及びリレーレンズ４
３，４４を順に介してマイクロフライアイ４５に入射す
る。図５はマイクロフライアイ４５の正面図である。図
５に示すように、マイクロフライアイ４５は、縦横に且
つ稠密に配列された正方形状の正屈折力を有する多数の
微小レンズ４５ａからなる光学素子である。マイクロフ
ライアイ４５は、例えば平行平面ガラス板にエッチング
処理を施して微小レンズ群を形成することによって構成
されている。従って、マイクロフライアイ４５に入射し
た光束は多数の微小レンズ４５ａにより二次元的に分割
され、微小レンズ４５ａ各々の後側焦点面の近傍にはそ
れぞれテストレチクルＴＲに形成された開口部ｔｒ１の
像が形成される。換言すると、マイクロフライアイ４５
の後側焦点面の近傍には、開口部ｔｒ１の像が多数形成
される。こうして形成された多数の像は、光電検出器と
してのＣＣＤ４６によって検出される。ＣＣＤ４６の出
力は、信号処理ユニット４６ａに供給され、波面収差並
びに波面収差の各成分の算出が行われる。以上の構成を
有する収差測定装置４０は、ウェハステージ１５に一体
的に取り付けられ、ウェハステージ１５の移動に合わせ
て移動する。尚、波面収差の各成分を求める方法の詳細
については後述する。

【００２８】ところで、露光装置に搭載された投影光学
系ＰＬの波面収差を正確に測定するには、収差測定装置
４０自体で発生する波面収差などの影響をどのように処
理するかが問題となる。本実施形態の収差測定装置４０
には、コリメートレンズ４２、リレーレンズ４３，４
４、マイクロフライアイ４５、ＣＣＤ４６、ミラー（図
１参照）などの光学部材が用いられている。これらの光
学部材の製造誤差は、投影光学系ＰＬの波面収差の測定
時にその測定値に上乗せされる。収差測定装置４０自体
で発生する波面収差などの測定値への影響を小さく抑え
るには、収差測定装置４０を構成する各光学部材の公差
を非常に厳しく設定し、被検光学系としての投影光学系
ＰＬの波面収差発生量に比して収差測定装置４０の波面
収差発生量を十分に小さく抑える方法、又は収差測定装
置４０自体で発生する波面収差などの影響を予め把握し
て測定値を補正する方法が考えられる。

【００２９】本実施形態のように、被検光学系が露光装
置に搭載される投影光学系ＰＬの場合、投影光学系ＰＬ
に比して収差測定装置４０の波面収差発生量を十分に小
さく抑えることは現実的に不可能に近い。なぜなら、露
光装置の投影光学系ＰＬに残存している波面収差量が元
々非常に小さい値に抑えられているからである。一方、
収差測定装置４０を構成するレンズ部品やミラー部品の
面精度を厳しく設定するためには、光学材料（光学ガラ
ス）自体の均一性を向上させたり、面精度を測定する干
渉計の絶対値精度を向上させなければならない。

【００３０】干渉計の精度を向上させるためには、干渉
計を構成するフィゾーレンズや参照球面ミラー等の部品
レベルでの精度の向上及び誤差の把握が必要となる。面
精度を向上させるための研磨機自体にも更に厳しい精度
が要求され、場合によっては部分的に面精度を補正する
部分修正研磨技術なども適用しなければならない。この
ように列挙していくと、収差測定装置４０自体の波面収
差発生量を投影光学系ＰＬに比して十分に小さく抑える
ことがいかに困難であるかがわかる。従って、収差測定
装置４０自体の波面収差発生量をある程度許容できる範
囲に抑え、収差測定装置４０の誤差に基づいて測定値を
補正することにより収差測定装置４０自体で発生する波
面収差などの影響を校正するのが望ましいことがわか
る。

【００３１】以上、本発明の一実施形態による収差測定
装置４０の構成について概説したが、収差測定装置４０
が備えるコリメートレンズ４２及びリレーレンズ４３，
４４は、収差測定装置４０の測定誤差が極力小さくなる
ように収差を極力補正して製造される。つまり、投影光
学系ＰＬは、レチクルＲに形成された回路パターンＤＰ
の像を高い解像度をもってウェハＷの各ショット領域に
転写するために十分に収差が小さくなるよう設定され、
製造されている。よって、投影光学系ＰＬが有する十分
小さな収差を測定する収差測定装置４０自体で生ずる収
差が大きいと、投影光学系ＰＬの収差を正確に測定する
ことはできない。そのためにコリメートレンズ４２は、
収差が極力小さくなるように製造される。ここで、コリ
メートレンズ４２及びリレーレンズ４３，４４の具体的
なレンズ構成を第１実施例及び第２実施例を挙げて説明
する

【００３２】［コリメートレンズ４２及びリレーレンズ
４３，４４の第１実施例］図６は、本発明の一実施形態
による収差測定装置４０に設けられる第１実施例による
コリメートレンズ４２及びリレーレンズ４３，４４の構
成を示す図である。第１実施例による対物光学系として
のコリメートレンズ４２及びリレーレンズ４３，４４
は、物点Ｏに集光された光束又は物点Ｏから発せられた
光束を収差をほぼ発生させることなく対物光学系の射出
瞳Ｐにコリメートする光学系であり、波長が２４８ｎｍ
（ＫｒＦエキシマレーザの波長）の光に対して最適化さ
れた光学系である。第１実施例の対物光学系に設けられ
るコリメートレンズ４２は、図６に示すように、物体側
（物点Ｏ側）から順に、平行平板ガラスＬ３１、物体側
に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ３２〜Ｌ３４、両
凸レンズＬ３５，Ｌ３６、物体側に凸面を向けた正メニ
スカスレンズＬ３７、及び両凹レンズＬ３８から構成さ
れている。また、リレーレンズ４３は、物体側から順に
両凸レンズＬ３９、物体側に凸面を向けた正メニスカス
レンズＬ４０、及び両凹レンズＬ４１から構成され、リ
レーレンズ４４は、物体側から順に両凹レンズＬ４２、
物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ４３、及び
両凸レンズＬ４４から構成されている。

【００３３】ここで、コリメートレンズ４２を構成する
正メニスカスレンズＬ３３及び両凸レンズＬ３５は屈折
率温度係数（ｄｎ／ｄＴ）が負の値を有する光学材料で
ある蛍石（化学式ＣａＦ₂：以下の［表１］では、“Ｃ
ＡＦ２”と表記）で形成され、正メニスカスレンズＬ３
２，Ｌ３４、両凸レンズＬ３６、及び正メニスカスレン
ズＬ３７は、屈折率温度係数が正の値を有する光学材料
である石英（以下の［表１］では、“ＱＵＡＲＴＺ”と
表記）で形成され、平行平板ガラスＬ３１及び両凹レン
ズＬ３８は石英で形成されている。また、リレーレンズ
４３，４４を構成する正メニスカスレンズＬ４０，Ｌ４
３は、屈折率温度係数が負の値を有する光学材料である
螢石で形成され、両凸レンズＬ３９，Ｌ４４は、屈折率
温度係数が正の値を有する光学材料である石英で形成さ
れ、両凹レンズＬ４１，Ｌ４２は石英で形成されてい
る。次の［表１］に、第１実施例の対物光学系（基準波
長：２４８ｎｍ）の諸元の値を掲げる。尚、［表１］に
おいては、光線追跡計算の都合上、射出瞳Ｐ側、無限遠
の位置に物体を配置し、光線追跡は射出瞳Ｐ側から物体
側（物点Ｏ側）に向かって行う。尚、［表１］中のＮＡ
は、対物光学系の開口数、面番号は、射出瞳Ｐ側からの
光学部材のレンズ面の順序である。

【００３４】［表１］（主要諸元）ＮＡ＝０．８３最大像高＝０．０２面番号曲率半径間隔部材有効径 0（物体） ∞ ∞ 1（絞り） ∞ 32.8 10.208 2 27.17 2.6 ‘QUARTZ’ 10.425 3 -51.60 0.5 10.191 4 14.09 2.5 ‘CAF2’ 9.711 5 113.57 3.8 8.965 6 -36.50 2.5 ‘QUARTZ’ 6.778 7 28.48 35.9 5.866 8 -22.35 2.0 'QUARTZ’ 8.129 9 40.68 3.3 9.128 10 -85.39 3.2 ‘CAF2’ 11.242 11 -15.69 0.5 12.359 12 34.80 3.1 ‘QUARTZ’ 13.275 13 -39.43 33.5 13.488 14 -18.41 2.8 ‘QUARTZ’ 13.324 15 28.75 5.3 14.592 16 -52.62 4.9 ‘QUARTZ’ 17.239 17 -31.79 0.5 19.594 18 126.02 4.7 ‘QUARTZ’ 21.003 19 -36.55 0.5 21.767 20 53.39 3.8 ‘CAF2’ 22.212 21 -135.00 0.5 22.116 22 15.69 4.7 ‘QUARTZ’ 21.381 23 33.98 0.5 20.049 24 12.50 5.0 ‘CAF2’ 18.085 25 38.13 0.5 15.974 26 9.14 4.2 ‘QUARTZ’ 12.732 27 26.26 0.9 9.450 28 ∞ 6.0 ‘QUARTZ’ 0.932 29 ∞ 0.0 0.040 30（像面） ∞ 0.0 （材料物性表）光学部材屈折率屈折率温度係数（１／℃）線膨張係数（１／℃） ‘QUARTZ’ 1.50838974 14×10^-6 0.54ppm ‘CAF2’ 1.46788252 -7.3×10^-6 24ppm

【００３５】［コリメートレンズ４２及びリレーレンズ
４３，４４の第２実施例］図７は、本発明の一実施形態
による収差測定装置４０に設けられる第２実施例による
コリメートレンズ４２及びリレーレンズ４３，４４の構
成を示す図である。第２実施例による対物光学系として
のコリメートレンズ４２及びリレーレンズ４３，４４
は、物点Ｏに集光された光束又は物点Ｏから発せられた
光束を収差をほぼ発生させることなく対物光学系の射出
瞳Ｐにコリメートする光学系であり、波長が１９３ｎｍ
（ＡｒＦエキシマレーザの波長）の光に対して最適化さ
れた光学系である。第２実施例の対物光学系に設けられ
るコリメートレンズ４２は、図７に示すように、物体側
（物点Ｏ側）から順に、平行平板ガラスＬ５１、物体側
に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ５２〜Ｌ５４、両
凸レンズＬ５５，Ｌ５６、物体側に凸面を向けた正メニ
スカスレンズＬ５７、及び両凹レンズＬ５８から構成さ
れている。また、リレーレンズ４３は、物体側から順に
両凸レンズＬ５９、物体側に凸面を向けた正メニスカス
レンズＬ６０、及び両凹レンズＬ６１から構成され、リ
レーレンズ４４は、物体側から順に両凹レンズＬ６２か
ら構成され、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズ
Ｌ６３、及び両凸レンズＬ６４から構成されている。

【００３６】ここで、コリメートレンズ４２を構成する
正メニスカスレンズＬ５３及び両凸レンズＬ５５は屈折
率温度係数（ｄｎ／ｄＴ）が負の値を有する光学材料で
ある蛍石（化学式ＣａＦ₂：以下の［表２］では、“Ｃ
ＡＦ２”と表記）で形成され、正メニスカスレンズＬ５
２，Ｌ５４、両凸レンズＬ５６、及び正メニスカスレン
ズＬ５７は、屈折率温度係数が正の値を有する光学材料
である石英（以下の［表２］では、“ＱＵＡＲＴＺ”と
表記）で形成され、平行平板ガラスＬ５１及び両凹レン
ズＬ５８は石英で形成されている。また、リレーレンズ
４３，４４を構成する両凸レンズＬ５９及び正メニスカ
スレンズＬ６０は、屈折率温度係数が負の値を有する光
学材料である螢石で形成され、正メニスカスレンズＬ６
３、及び両凸レンズＬ６４は、屈折率温度係数が正の値
を有する光学材料である石英で形成され、凹レンズＬ６
１，６２は石英で形成されている。次の［表２］に、第
２実施例の対物光学系（基準波長：１９３ｎｍ）の諸元
の値を掲げる。尚、［表２］においても［表１］と同様
に、光線追跡計算の都合上、射出瞳Ｐ側、無限遠の位置
に物体を配置し、光線追跡は射出瞳Ｐ側から物体側（物
点Ｏ側）に向かって行う。尚、［表２］中のＮＡは、対
物光学系の開口数、面番号は、射出瞳Ｐ側からの光学部
材のレンズ面の順序である。

【００３７】［表２］（主要諸元）ＮＡ＝０.８１最大像高＝０.０２面番号曲率半径間隔部材有効径 0（物体） ∞ ∞ 1（絞り） ∞ 32.8 10.244 2 24.93 2.8 ‘QUARTZ’ 10.455 3 -68.09 0.5 10.149 4 16.49 2.6 ‘QUARTZ’ 9.693 5 152.58 3.7 8.871 6 -40.22 2.2 ‘QUARTZ’ 6.574 7 23.34 33.8 5.728 8 -35.89 2.2 ‘QUARTZ’ 7.608 9 51.09 4.1 8.445 10 -47.65 3.5 ‘CAF2’ 10.716 11 -16.98 0.5 12.033 12 46.42 4.0 ‘CAF2’ 12.763 13 -31.24 33.2 13.163 14 -25.12 3.0 ‘QUARTZ’ 12.997 15 23.89 4.7 13.915 16 -44.90 4.0 ‘QUARTZ’ 16.032 17 -34.44 1.0 18.059 18 88.49 4.5 ‘QUARTZ’ 19.726 19 -55.87 0.5 20.589 20 47.07 5.0 ‘CAF2’ 21.231 21 -72.19 0.5 21.238 22 15.69 4.7 ‘QUARTZ’ 20.490 23 27.20 0.5 18.790 24 12.50 5.0 ‘CAF2’ 17.346 25 43.59 0.5 15.180 26 9.141 4.0 ‘QUARTZ’ 12.146 27 20.87 1.0 8.820 28 ∞ 6.0 ‘QUARTZ’ 7.335 29 ∞ 0.0 0.040 30（像面） ∞ 0.0 0.040 （材料物性表）光学部材屈折率屈折率温度係数（１／℃）線膨張係数（１／℃） ‘QUARTZ’ 1.5603261 19.5×10^-6 0.54ppm ‘CAF2’ 1.5014548 -2.9×10^-6 24ppm

【００３８】図８は、コリメートレンズ４２及びリレー
レンズ４３，４４の第１実施例の場合において、コリメ
ートレンズ４２がベストフォーカス位置に配置されてい
るときのレンズ設計値から得られた光線収差図である。
これは、コリメートレンズ４２及びリレーレンズ４３，
４４に入射する光の波長が２４８ｎｍ（ＫｒＦエキシマ
レーザの波長）の光であり、例えばコリメートレンズ４
２の前側焦点位置が投影光学系ＰＬの結像位置と一致し
ている場合に相当する。図８に示したように、コリメー
トレンズ４２がベストフォーカス位置に配置されている
場合には、残存収差が極めて小さいことが分かる。

【００３９】図９は、コリメートレンズ４２がベストフ
ォーカス位置から１μｍだけ光軸方向にずれたときのレ
ンズ設計値から得られた光線収差図である。これは、例
えば、投影光学系ＰＬの結像位置が、コリメートレンズ
４２側へ１μｍだけ近接した位置に配置された場合に相
当する。図９から明らかなように、コリメートレンズ４
２がベストフォーカス位置から僅か１μｍずれただけで
大きな収差が生ずることが分かる。図９に示した収差の
ＲＭＳ（root mean square：自乗平均平方根）は、図８
に示した収差のＲＭＳの３０倍程度に悪化している。
尚、図９に示したように、光線収差図が斜め方向に傾斜
した図となる場合には、その光学系にデフォーカス成分
が生じていることを意味する。

【００４０】図１０は、コリメートレンズ４２がベスト
フォーカス位置から１μｍだけ光軸方向にずれた状態に
おいて、コリメートレンズ４２等のデフォーカス成分を
補正したときのレンズ設計値から得られた光線収差図で
ある。図１０に示したように、光線収差図の傾斜が抑え
られているため、デフォーカス成分が補正されているこ
とが分かるが、デフォーカスに起因する球面収差の影響
が生じていることが分かる。ここで生じている収差のＲ
ＭＳは、図９に示したデフォーカス成分が生じている場
合と同値となる。

【００４１】以上の結果から、投影光学系ＰＬの結像位
置に対して収差測定装置４０が備えるコリメートレンズ
４２の前側焦点位置がデフォーカスした状態において
は、デフォーカス成分を補正しただけでは、デフォーカ
スに起因する収差（特に球面収差）が影響するため、結
果として投影光学系ＰＬの収差測定において収差測定装
置４０の残存収差が悪影響を及ぼす。かかる状況は、温
度や気圧等の環境変化が生じた場合にも同様である。こ
こで、投影光学系ＰＬと収差測定装置４０との少なくと
も一方の設定誤差に起因して発生する球面収差等の収
差、及び収差を計測する際の環境変化に起因して発生す
る球面収差等の収差は、投影光学系ＰＬと収差測定装置
４０との設定誤差を皆無にするよう調整し、且つ環境変
化があっても投影光学系ＰＬの結像位置と収差測定装置
４０との位置合わせを精度良く調整すれば良いと考えら
れるが、かかる調整は極めて困難である。そこで、本実
施形態では、以下に説明する校正方法を用いてデフォー
カスに起因して生ずる収差測定装置４０の収差（特に、
球面収差）を校正している。以下、本発明の一実施形態
による収差測定方法について詳細に説明する。

【００４２】〔収差測定方法〕図１１は、本発明の一実
施形態による収差測定方法の概略フローを示すフローチ
ャートである。図３に示したように、テストレチクルＴ
Ｒには、投影光学系ＰＬの残存収差を計測する際に用い
る開口部ｔｒ１が多数形成されており、この開口部ｔｒ
１各々を用いてＸＹ平面内の異なる位置から投影光学系
ＰＬに対して光束を入射させる（像高を変える）ことに
より、投影光学系ＰＬの残存収差を計測する。図１１で
は、各開口部ｔｒ１を照明して投影光学系ＰＬの残存収
差を測定する度に、収差測定装置４０を校正するフロー
を例として図示している。このように、本実施形態で
は、収差測定装置４０を校正する校正ルーチン及び投影
光学系ＰＬの残存収差を計測する計測ルーチンが繰り返
し行われるが、これらの処理の詳細を述べる前に全体の
処理の流れについて説明する。

【００４３】処理が開始すると、まず濃度フィルタ９及
びレモンスキン板１２（図１参照）を光路中に挿入して
配置する（工程Ｓ１０）とともに、テストレチクルＴＲ
をレチクルステージ１３上に載置する（工程Ｓ１２）。
濃度フィルタ９を光路に挿入するのは開口絞り８を通過
した光束を所定の光強度分布を有する光束に変換するた
めであり、レモンスキン板１２を挿入するのは入射する
光束を拡散するためのものである。一般に、露光装置で
は、照明光学系（光源１〜折り曲げミラー１１）から供
給される照明光の開口数（ＮＡ）が投影光学系ＰＬの物
体側開口数よりも小さく設定されている。従って、テス
トレチクルＴＲの開口部ｔｒ１、ｔｒ２を照明しても、
開口部ｔｒ１，ｔｒ２を介した光が不充分な開口数で投
影光学系ＰＬに入射することになる。そこで、レモンス
キン板１２を用いて図２に示すように、投影光学系ＰＬ
の物体側開口数ＮＡｐ以上の開口数ＮＡｉで開口部ｔｒ
１，ｔｒ２が照明（インコヒーレント照明）されるよう
に設定する。

【００４４】また、本実施形態では、収差測定装置４０
の校正ルーチンが計測ルーチンに先立って行われるた
め、照明光学系内に設けられた図示せぬレチクルブライ
ンドによりテストレチクルＴＲに形成された開口部ｔｒ
２のみに照明光が照射されるよう設定される。濃度フィ
ルタ９、レモンスキン板１２、及びテストレチクルＴＲ
の配置及びレチクルブラインドによる照明領域の設定が
行われている間に、主制御系２０はステージ駆動系１８
を介してウェハステージ１５をＸＹ面内で移動させ、収
差測定装置４０の標示板４１を投影光学系ＰＬの露光領
域内へ、ひいては二次元ＡＦ系の検出視野領域内へ移動
させる。その状態で、二次元ＡＦ系を用いて標示板４１
のＺ軸方向の位置情報及びＸ軸周りの傾き及びＹ軸周り
の傾きを検出し、この検出結果に基づいてウェハステー
ジ１５のＺ軸方向の位置及び傾きを調整して標示板４１
の上面を投影光学系ＰＬの像面に位置合わせする。

【００４５】次に、ウェハステージ１５をＸＹ平面内に
おいて駆動して、収差測定装置４０をアライメントセン
サ３５の検出視野領域内へ移動させ、アライメントセン
サ３５を用いて標示板４１に形成されたアライメントマ
ーク４１ｂの位置情報を計測することにより、収差測定
装置４０の光軸ＡＸ１のＸＹ平面内における位置を検出
する。このようにして、収差測定装置４０の光軸ＡＸ１
のＸＹ平面内における位置情報が検出されると、主制御
系２０は、ウェハステージ１５をＸＹ平面内で移動さ
せ、テストレチクルＴＲに形成された開口部ｔｒ２の像
が投影光学系ＰＬを介して投影される位置に、標示板４
１に形成された校正用開口部４１ａを位置決めする（工
程Ｓ１４）。この位置決めがされた状態においては、投
影光学系ＰＬを介して形成された開口部ｔｒ２の像の中
心点と収差測定装置４０の光軸ＡＸ１とがＸＹ平面内に
おいて一致する。

【００４６】以上の処理が終了すると、校正ルーチンが
実行されて（工程Ｓ１６）収差測定装置４０の校正が行
われ、その後に投影光学系ＰＬの波面収差を計測する計
測ルーチンが実行される（工程Ｓ１８）。本実施形態に
おいては、テストレチクルＴＲに形成された開口部ｔｒ
１毎に複数回校正ルーチン（工程Ｓ１６）及び計測ルー
チン（工程Ｓ１８）を行って計測結果を平均化してい
る。そのために、測定した回数が予め設定された回数で
あるか否かが主制御系２０によって判断される（工程Ｓ
２０）。ここで、設定回数は、例えば数回〜十回程度に
設定される。測定回数が設定回数に達していない（等し
くない）と主制御系２０が判断した場合（判断結果が
「ＮＯ」の場合）には、工程Ｓ１６に戻り、再度校正ル
ーチン（工程Ｓ１６）及び計測ルーチン（工程Ｓ１８）
が行われる。一方、測定回数が設定回数に達した（等し
くなった）と主制御系２０が判断した場合（判断結果が
「ＹＥＳ」の場合）には、測定を行った測定点が予め定
められた最終測定点であるか否かが主制御系２０により
判断される（工程Ｓ２２）。

【００４７】図３に示したように、テストレチクルＴＲ
には投影光学系ＰＬの波面収差を測定する際に用いられ
る開口部ｔｒ１が複数形成されている。この工程Ｓ２２
では、例えば開口部ｔｒ１全てを用いて投影光学系ＰＬ
の波面収差を計測したか否かが判断される。工程Ｓ２２
の判断結果が「ＮＯ」の場合には、工程Ｓ１４へ戻り、
ウェハステージ１５を移動させて校正ルーチン（工程Ｓ
１６）を実行し、異なる開口部ｔｒ１を用いて投影光学
系ＰＬの波面収差を計測する処理が行われる。一方、工
程Ｓ２２での判断結果が「ＹＥＳ」の場合には、一連の
処理が終了する。

【００４８】以上、本発明の一実施形態による収差測定
方法の概略フローについて説明したが、次に図１１中の
校正ルーチン（工程Ｓ１６）及び計測ルーチン（工程Ｓ
１８）の詳細を順に説明する。図１２は、図１１中の校
正ルーチンの詳細なフローを示すフローチャートであ
る。校正ルーチンが開始される前には、前述したように
レチクルブラインドによってテストレチクルＴＲに形成
された開口部ｔｒ２のみが照明されるように設定され、
また開口部ｔｒ２の像が投影光学系ＰＬを介して投影さ
れる位置に、標示板４１に形成された校正用開口部４１
ａが配置されている。この状態で主制御系２０が光源１
に制御信号を出力して照明光を射出させると、照明光学
系（光源１〜折り曲げミラー１１）からの照明光がテス
トレチクルＴＲに形成された開口部ｔｒ２を照明し（工
程Ｓ３０）、開口部ｔｒ２の像が投影光学系ＰＬを介し
て標示板４１の校正用開口部４１ａに投影される。この
ときに照明光学系から射出される照明光（測定光）の波
長は投影光学系ＰＬに適した波長（露光波長）であり、
この照明光は本発明にいう第１波長を持つ第１の光に相
当する。

【００４９】次に、校正ルーチンが実行されているとき
の計測時点における環境の測定が行われる（工程Ｓ３
２）。この工程では、投影光学系ＰＬに設けられたレン
ズコントローラ部１３ａによって、計測時点における気
圧が計測されるとともに、収差測定装置４０内に設けら
れた温度検出装置４２ａにより収差測定装置４０内のコ
リメートレンズ４２等の光学部材の温度が計測される。
これらの計測結果は主制御系２０に出力される。以上の
環境測定が終了すると、ＣＣＤ４６から出力される信号
に基づいて、ＣＣＤ４６の撮像面に結像する点像の位置
計測が信号処理ユニット４６ａで行われる（工程Ｓ３
４）。前述した投影光学系ＰＬを介した開口部ｔｒ２の
像は、校正用開口部４１ａよりも実質的に大きい。投影
光学系ＰＬの収差を測定する場合には、テストレチクル
ＴＲに形成された開口部ｔｒ１の像が校正用開口部４１
ａにケラレることなく校正用開口部４１ａを通過するが
（詳細は後述）、収差測定装置４０の残存収差を計測し
て校正する校正ルーチンの場合には、開口部ｔｒ２の像
が校正用開口部４１ａよりも実質的に大きいため、校正
用開口部４１ａによってその一部がケラレることにな
る。よって、校正用開口部４１ａを通過した光は、コリ
メートレンズ４２、リレーレンズ４３，４４、及びマイ
クロフライアイ４５を順に介して、ＣＣＤ４６の受光面
上に校正用開口部４１ａの多数の像を形成する。

【００５０】ここで、投影光学系ＰＬの物体側開口数Ｎ
Ａｐ以上の開口数ＮＡｉで開口部ｔｒ２を照明している
場合には、図１３に示すように、マイクロフライアイ４
５の各微小レンズ４５ａ毎に互いに独立な多数の結像光
学系が存在すると考えることが可能である。図１３は、
マイクロフライアイ４５の各微小レンズ４５ａ毎に互い
に独立な多数の結像光学系が存在する様子を示す図であ
る。図１３に示すように、各結像光学系は、各微小レン
ズ４５ａの大きさに相当する波面収差の一部分の影響を
受けて開口部ｔｒ２の像をＣＣＤ４６の撮像面にそれぞ
れインコヒーレント結像することになる。ここで、コリ
メートレンズ４２、リレーレンズ４３，４４、及びマイ
クロフライアイ４５が設計値通りに製造されて配置され
ている場合には、校正用開口部４１ａの各像が、マイク
ロフライアイ４５の各微小レンズ４５ａの光軸上に整然
と並んで形成されるはずである。しかしながら、収差測
定装置４０の残存収差、マイクロフライアイ４５の製造
誤差、ＣＣＤ４６の受光素子の配列誤差等により、実際
に測定される各開口部像の光量重心位置は設計上仮定し
た理想位置から位置ずれしてしまう。

【００５１】ここで発生した校正用各開口部４１ａの像
の位置ずれは、収差測定装置４０にのみ起因するもので
あって、投影光学系ＰＬの波面収差等の影響を受けてい
ない。なぜならば、開口部ｔｒ２の像を校正用開口部４
１ａに投影している状態において、投影光学系ＰＬは、
照明光学系と収差測定装置４０との間の光路中に配置さ
れた照明リレー光学系の機能を果たしているに過ぎない
からである。そこで、本実施形態では、収差測定装置４
０で生ずる収差等の影響を排除するために、校正ルーチ
ンの工程Ｓ３４において計測された開口部像（点像）の
位置を新たに測定用の各原点に設定することにより校正
している。尚、工程Ｓ３４で計測された点像の位置を新
たな各原点に設定することにより図１２に示す校正ルー
チン内において収差測定装置４０を校正しても良いが、
本実施形態では、校正ルーチン内で計測された点像の位
置を考慮して、計測ルーチン（工程Ｓ１８）内の計測結
果を補正することにより校正を行う場合を例に挙げて説
明する。つまり。投影光学系ＰＬの波面収差を測定する
場合に、校正ルーチン時に設定した新たな測定用の各原
点を基準として波面収差の測定を行うことにより、収差
測定装置４０自体が発生する波面収差等の誤差が投影光
学系ＰＬの測定結果に実質的に影響することなく、精度
の高い波面収差測定を行うこととしている。

【００５２】次に、工程Ｓ３４で計測された点像位置に
対してツェルニケ（Zernike）の円筒関数系Ｚｎ（ρ，
θ）をフィッティングして各項毎の展開係数Ｃｎ（ツェ
ルニケ係数）を求める処理が信号処理ユニット４６で行
われる（工程Ｓ３６）。ここで、展開係数Ｃｎを算出す
ると、展開係数Ｃｎとツェルニケの円筒関数系Ｚｎ
（ρ，θ）とを用いて最終的に以下の（１）式から波面
収差Ｗ（ρ，θ）を得ることができる。尚、下式（１）
において、ρは射出瞳Ｐ（例えば、図６，図７に示した
射出瞳Ｐ）の半径を１に規格化した規格化瞳半怪であ
り、θは射出瞳面上に設定された極座標の動径角であ
る。尚、この処理は主制御系２０で行われる。Ｗ（ρ，θ）＝ΣＣｎＺｎ（ρ，θ）＝Ｃ１・Ｚ１（ρ，θ）＋Ｃ２・Ｚ２（ρ，θ）・・・・＋Ｃｎ・Ｚｎ（ρ，θ） …（１）

【００５３】（１）式を参照すると、この展開数Ｃｎと
ツェルニケの円筒関数系Ｚｎ（ρ，θ）との積の各項毎
の和が波面収差Ｗ（ρ，θ）であるため、各項毎の展開
係数Ｃｎは、いわば波面収差の成分の大きさを示す数値
である。ここで、ツェルニケの円筒関数系Ｚｎ（ρ，
θ）のうち、第１項〜第３６項にかかる円筒関数系Ｚ１
〜Ｚ３６は、次に示す通りである。ｎ：Ｚｎ（ρ，θ） 1：１ 2：ρcosθ 3：ρsinθ 4：２ρ²−１ 5：ρ²cos２θ 6：ρ²sin２θ 7：（３ρ²−２）ρcosθ 8：（３ρ²−２）ρsinθ 9：６ρ⁴−６ρ²＋１ 10：ρ³cos３θ 11：ρ³sin３θ 12：（４ρ²−３）ρ²cos２θ 13：（４ρ²−３）ρ²sin２θ 14：（１０ρ⁴−１２ρ²＋３）ρcosθ 15：（１０ρ⁴−１２ρ²＋３）ρsinθ 16：２０ρ⁶−３０ρ⁴＋１２ρ²−１ 17：ρ⁴cos４θ 18：ρ⁴sin４θ 19：（５ρ²−４）ρ³cos３θ 20：（５ρ²−４）ρ³sin３θ 21：（１５ρ⁴−２０ρ²＋６）ρ²cos２θ 22：（１５ρ⁴−２０ρ²＋６）ρ²sin２θ 23：（３５ρ⁶−６０ρ⁴＋３０ρ²−４）ρcosθ 24：（３５ρ⁶−６０ρ⁴＋３０ρ²−４）ρsinθ 25：７０ρ⁸−１４０ρ⁶＋９０ρ⁴−２０ρ²＋１ 26：ρ⁵cos５θ 27：ρ⁵sin５θ 28：（６ρ²−５）ρ⁴cos４θ 29：（６ρ²−５）ρ⁴sin４θ 30：（２１ρ⁴−３０ρ²＋１０）ρ³cos３θ 31：（２１ρ⁴−３０ρ²＋１０）ρ³sin３θ 32：（５６ρ⁶−１０４ρ⁴＋６０ρ²−１０）ρ²cos２
θ 33：（５６ρ⁶−１０４ρ⁴＋６０ρ²−１０）ρ²sin２
θ 34：（１２６ρ⁸−２８０ρ⁶＋２１０ρ⁴−６０ρ²＋
５）ρcosθ 35：（１２６ρ⁸−２８０ρ⁶＋２１０ρ⁴−６０ρ²＋
５）ρsinθ 36：２５２ρ¹⁰−６３０ρ⁸＋５６０ρ⁶−２１０ρ⁴＋
３０ρ²−１

【００５４】ここで、展開係数Ｃ１にかかる第１項は定
数項である。また、展開係数Ｃ２及びＣ３にかかる第２
項及び第３項はチルト成分（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）で
ある。更に、展開係数Ｃ４にかかる第４項はパワー成分
（フォーカス成分）である。ここで、展開係数Ｃ４にか
かる第４項〜展開係数Ｃ９にかかる第９項は、幾何光学
でいうザイデルの５収差に相当する（完全に一致する訳
ではない）。展開係数Ｃ５及びＣ６にかかる第５項及び
第６項はアス成分であり、幾何光学にいう非点収差に相
当し、展開係数Ｃ７及びＣ８にかかる第７項及び第８項
はコマ収差成分であり、幾何光学にいうコマ収差（偏心
コマ収差）に相当し、展開係数Ｃ９にかかる第９項は球
面収差成分であり、幾何光学にいう球面収差に相当す
る。

【００５５】ツェルニケ計数を算出すると、上述した波
面収差Ｗ（ρ，θ）のＲＭＳが算出されるとともに、デ
フォーカス成分が抽出される（工程Ｓ３８）。ここで、
デフォーカス成分は、展開係数Ｃ４にかかる第４項で示
される成分（フォーカス成分）と比例関係にある。次
に、抽出したデフォーカス成分は主制御系２０へ出力さ
れ、予め定められた規格内であるか否かが主制御系２０
によって判断される（工程Ｓ４０）。ここで、デフォー
カス成分が予め定められた規格内であるか否かを判断す
るのは、デフォーカスに起因して生ずる球面収差の影響
を少なくするためである。つまり、位置合わせ誤差や環
境変化によってコリメートレンズ４２の前側焦点位置と
投影光学系ＰＬの結像位置との相対位置ずれ（デフォー
カス）が生じると、前述したように球面収差が生ずる。
デフォーカスが大きくなると球面収差も大きくなり、収
差測定装置４０に残存する収差が大きくなるからであ
る。収差測定装置４０の残存収差が大きくなると、計測
ルーチン（工程１８）において投影光学系ＰＬの残存収
差を計測する際に誤差が大きくなり好ましくない状況と
なる。ここで、デフォーカス成分は、投影光学系ＰＬの
結像位置に対する収差測定装置４０のＺ軸方向の位置ず
れによるものと、温度や気圧等の環境変化によるものが
考えられる。Ｚ軸方向の位置ずれに関しては、例えば上
述した二次元ＡＦ系を用いて標示板４１の表面のＺ軸方
向の位置を計測し、その計測結果に基づいて標示板４１
の表面を投影光学系ＰＬの結像位置に合わせ込んでいる
が、標示板４１の表面の位置にコリメートレンズ４２の
前側焦点位置が正確にあっていない場合には、これが設
置誤差となり、デフォーカス成分を生ずる原因となる。

【００５６】工程Ｓ４０において、デフォーカス成分が
規格外であると主制御系２０が判断した場合（判断結果
が「ＮＯ」の場合）には、残留しているデフォーカスを
補正するための波長調整量を算出する処理を行う（工程
Ｓ４２）。この工程では、工程Ｓ３８で抽出されたデフ
ォーカス成分を調整し得る照明光の波長調整量を算出す
る処理が行われる。上述したように、デフォーカス成分
が生ずる原因は、投影光学系ＰＬと収差測定装置４０と
の少なくとも一方の設定誤差に起因するものと、環境変
化に起因するものが考えられる。工程Ｓ４２は、これら
の内、一方のみを考慮して波長調整量を算出しても良
く、両方を考慮して波長調整量を算出しても良い。尚、
波長の変化に対するデフォーカス成分の変化量、及び温
度や気圧の変化に対するデフォーカス成分の変化量は予
めシミュレーションにて求めておく。尚、上述したよう
に、工程Ｓ４２ではデフォーカス成分を調整し得る照明
光の波長調整量を算出しているが、このデフォーカス成
分は投影光学系ＰＬの結像位置に対するコリメートレン
ズ４２のデフォーカスに起因するものと、温度や気圧等
の環境の変化に起因するものを含んでいる。よって、こ
の工程は、本発明にいう第１抽出工程及び第１算出工程
又は第２抽出工程及び第２算出工程を含んだ工程であ
る。

【００５７】次に、主制御系２０は光源１に制御信号を
出力し、工程Ｓ４２で算出した波長調整量分だけ波長を
変化させた照明光を光源１から射出させる（工程Ｓ４
４）。ここで、光源１から射出される照明光（測定光）
は、第１波長の光（露光波長の光）とは僅かに異なる波
長、即ち本発明にいう第２波長を持つ第２の光に相当す
る。このように、工程Ｓ４４においては、主制御系２０
は、第１の波長の光（露光波長の光）を供給する光源１
に対して制御信号を出力し、第１波長の第１の光（露光
波長の光）から工程Ｓ４２にて算出された波長調整量だ
けずれた第２波長の光を光源１が供給するように照明光
（測定光）の波長を調整する。これによって、本発明で
いう第１波長調整工程が実行される。そして、処理は工
程Ｓ３４へ戻り、波長を変化させた照明光で開口部ｔｒ
２を照明したときの点像位置を計測する。一方、工程Ｓ
４０において、デフォーカス成分が規格内であると主制
御系２０が判断した場合（判断結果が「ＹＥＳ」の場
合）には工程Ｓ３４で計測した点像位置情報、工程Ｓ３
２で計測した気圧や気温、及び波長を変化させた場合に
は波長調整量を校正データＤ１として記憶し、一連の校
正ルーチンの処理は終了する。以上説明した工程Ｓ４０
から、工程Ｓ４２，Ｓ４４を介して工程Ｓ３４に至る処
理では、つまるところ照明光の波長を調整して残存する
デフォーカス成分を、球面収差の影響がほぼ生じない程
度に追い込み、追い込んだ後に得られる点像位置を求め
る処理を行っている。

【００５８】次に、計測ルーチンの詳細を説明する。図
１４は、図１１中の計測ルーチンの詳細なフローを示す
フローチャートである。上述した校正ルーチン（工程Ｓ
１６）ではテストレチクルＴＲに１つのみ形成された開
口部ｔｒ２を照明して投影光学系ＰＬを介して開口部ｔ
ｒ２の像を校正用開口部４１ａに投影していた。しかし
ながら、投影光学系ＰＬの残存収差を計測する際には、
テストレチクルＴＲに複数形成された開口部ｔｒ１の
内、恣意的に選択された開口部ｔｒ１のみを用いるた
め、恣意的に選択された開口部ｔｒ１に照明光が照明さ
れるようレチクルブラインドを設定する（工程Ｓ５
０）。次に、ウェハステージ１５をＸＹ面で移動させ、
工程Ｓ５０にて恣意的に選択された開口部ｔｒ１の像が
投影される位置に校正用開口部４１ａを配置する（工程
Ｓ５２）。

【００５９】以上の工程が終了すると、次に、投影光学
系ＰＬの残存収差計測時点における環境の測定が行われ
る（工程Ｓ５４）。この工程では、図１２中の工程Ｓ３
２と同様に、投影光学系ＰＬに設けられたレンズコント
ローラ部１３ａによって、計測時点における気圧が計測
されるとともに、収差測定装置４０内に設けられた温度
検出装置４２ａにより収差測定装置４０内のコリメート
レンズ４２等の光学部材の温度が計測される。これらの
計測結果は主制御系２０に出力される。以上の環境測定
が終了すると、工程Ｓ５６へ移行し、恣意的に選択され
た開口部ｔｒ１に照明光を照射し、この開口部ｔｒ１の
像を投影光学系ＰＬを介して校正用開口部４１ａに投影
する。尚、ここで開口部ｔｒ１を照明する照明光は、投
影光学系ＰＬに適した波長の照明光（露光波長の光）で
あり、本発明にいう第１波長をもつ第１の光に相当す
る。従って、図１４において図示していないが、投影光
学系ＰＬに残存する収差を計測する工程Ｓ５６を実行す
る前に、主制御系２０は、工程Ｓ４４にて調整されて第
２の波長の光を供給する光源１に対して制御信号を出力
し、光源１が第１波長の第１の光（露光波長の光）を供
給するように照明光（測定光）の波長を調整する。これ
によって、本発明でいう第２波長調整工程が実行され
る。投影された開口部ｔｒ１の像は、標示板４１に形成
された校正用開口部４１ａの位置で結像する。校正用開
口部４１ａは、投影光学系ＰＬを介して形成されるテス
トレチクルＴＲの開口部ｔｒ１の像よりも大きく設定さ
れているため、開口部ｔｒ１の像は校正用開口部４１ａ
でケラレることなく校正用開口部４１ａを通過する。そ
の後、開口部ｔｒ１の像はコリメートレンズ４２、リレ
ーレンズ４３，４４を順に介してマイクロフライアイ４
５に入射する。

【００６０】図１３に示すように、各結像光学系は、各
微小レンズ４５ａの大きさに相当する波面収差の一部分
の影響を受けて開口部ｔｒ１の像をＣＣＤ４６の撮像面
にそれぞれインコヒーレント結像することになる。ここ
で、前述した校正ルーチン（工程Ｓ１６）と計測ルーチ
ンとにおいて最も相違する点は、校正ルーチンでは校正
用開口部４１ａの像がＣＣＤ４６の撮像面に結像するの
に対し、計測ルーチンでは開口部ｔｒ１の像がＣＣＤ４
６の撮像面に結像する点である。よって、校正ルーチン
では、収差測定装置４０が備えるコリメートレンズ４２
等の残存収差のみを反映して点像の位置が変化するが、
計測ルーチンでは、投影光学系ＰＬの残存収差及び収差
測定装置４０の残存収差を反映して点像の位置が変化す
る。

【００６１】次に、ＣＣＤ４６から出力される信号に基
づいて、ＣＣＤ４６の撮像面に結像する点像の位置計測
が信号処理ユニット４６ａで行われる（工程Ｓ５６）。
上述したように、計測ルーチンにおいてＣＣＤ４６の撮
像面に結像する点像は、投影光学系ＰＬの残存収差及び
収差測定装置４０の残存収差を反映したものである、そ
こで、収差測定装置４０の残存収差等の影響を除去する
ために、工程Ｓ５６で計測された点像位置を、校正デー
タＤ１に含まれる点像位置情報で校正し、収差測定装置
４０の残存収差の影響を除去している（工程Ｓ５８）。
具体的には、図１２中の工程Ｓ３４で計測された点像位
置情報を新たな各原点に設定し、工程Ｓ５６で計測され
た点像位置を、これら新たな原点に対する位置ずれに変
換することにより点像位置を校正する。

【００６２】次に、工程Ｓ５８にて校正された点像位置
に対してツェルニケの円筒関数系Ｚｎ（ρ，θ）をフィ
ッティングして各項毎の展開係数Ｃｎ（ツェルニケ係
数）を求める処理が信号処理ユニット４６ａで行われる
（工程Ｓ６０）。尚、求められたツェルニケ係数は主制
御系２０に出力される。次に、上述した波面収差Ｗ
（ρ，θ）のＲＭＳが算出されるとともに、デフォーカ
ス成分が抽出される（工程Ｓ６２）。抽出されたデフォ
ーカス成分は主制御系２０に出力される。次に、主制御
系２０は、工程Ｓ６２で抽出されたデフォーカス成分が
予め定められた規格内であるか否かを判断する（工程Ｓ
６４）。ここで、デフォーカス成分が規格内であるか否
かを判断するのは、デフォーカスに起因して生ずる球面
収差等の収差の影響を極力小さくするためである。

【００６３】工程Ｓ６４において、デフォーカス成分が
規格外であると判断した場合（判断結果が「ＮＯ」の場
合）には、主制御系２０は、ステージ駆動系１８を介し
てウェハステージＷをＺ軸方向へ移動させ、投影光学系
ＰＬの結像位置と収差測定装置４０が備えるコリメート
レンズ４２の前側焦点位置とのデフォーカスを調整する
（工程Ｓ６６）。尚、この調整量は、工程Ｓ６２で抽出
されたデフォーカス成分に応じて設定される。ウェハス
テージ１５をＺ軸方向へ移動させて投影光学系ＰＬと収
差測定装置４０との相対位置の調整を行った後は、処理
が工程Ｓ５６に戻り、再度点像位置を計測して、デフォ
ーカス成分の抽出等の処理が行われる。

【００６４】一方、工程Ｓ６４において、デフォーカス
成分が規格内であると主制御系２０が判断した場合（判
断結果が「ＹＥＳ」の場合）には、収差測定装置４０が
備える収差測定光学系（コリメートレンズ４２、リレー
光学系４３，４４、及びマイクロフライアイ４５）の色
収差を校正する処理を行う。前述した工程Ｓ５８では、
工程Ｓ５６で計測された点像位置を、校正ルーチンで計
測された点像位置情報で校正していたが、校正ルーチン
では、照明光の波長を調整して残存するデフォーカス成
分を、球面収差の影響がほぼ生じない程度に追い込み、
追い込んだ後に得られる点像位置を求めていた。従っ
て、校正ルーチンで計測された点像位置情報は、照明光
の波長変化の影響を受けたものである。そこで、工程Ｓ
６８では、この波長変化の影響を除去するための色収差
校正を行っている。具体的には、収差測定装置４０が備
える収差測定光学系の設計値から波長を可変させたとき
のツェルニケ係数の変化分をシミュレーションにより予
め求めておき、校正データＤ１に含まれる波長調整量に
応じた量だけ、工程Ｓ６０で算出されたツェルニケ係数
をソフト的に校正する。

【００６５】次に、主制御系２０は、デフォーカス成分
に起因する収差測定光学系の球面収差を校正する処理を
行う（工程Ｓ７０）。前述した校正ルーチンでは、照明
光の波長を調整し、残存するデフォーカス成分を球面収
差の影響がほぼ生じない程度に追い込み、追い込んだ後
に得られる点像位置を求めていた。これは、図１０を用
いて説明したように、デフォーカス成分が大きいと、デ
フォーカス成分を補正しただけではデフォーカスに起因
する球面収差の影響が残るため、照明光の波長を調整し
て球面収差の影響を低減するために必要であった。工程
Ｓ７０では、デフォーカス成分を追い込んだ後のデフォ
ーカス成分に起因する収差測定光学系の球面収差をソフ
ト的に微調している。これはデフォーカス成分を可変さ
せたときの球面収差成分にかかるツェルニケ係数の変化
分をシミュレーションにより予め求めておき、工程Ｓ６
２で抽出したデフォーカス成分に応じた量だけ、工程Ｓ
６８で校正されたツェルニケ係数を更にソフト的に校正
する。

【００６６】次に、主制御系２０は、気圧の変化による
投影光学系の結像測定に起因する収差の校正を行う（工
程Ｓ７２）。この工程では、予めシミュレーションによ
り求められた基準気圧（投影光学系の結像特性が最良と
なる）に対する気圧の変化による投影光学系ＰＬの結像
特性を示すツェルニケ係数の変化分を用いて、工程Ｓ５
４においてレンズコントローラ部１３ａによって計測さ
れた気圧の基準気圧からのずれに応じた分だけ、工程Ｓ
７０で校正されたツェルニケ係数を更にソフト的に校正
する。以上の説明した工程を経て、投影光学系ＰＬの残
存収差の残存収差の指標となるツェルニケ係数Ｄ２が求
められる。

【００６７】図１５は、本発明の一実施形態による収差
測定方法を用いて校正された収差測定装置に残存する収
差の一例を示す光線収差図である。図１５と図１０とを
比較すると、本実施形態による校正方法を用いること
で、収差を良好に校正することができることが分かる。
尚、校正後の収差のＲＭＳは、図８に示した収差のＲＭ
Ｓの１０倍以下程度に抑えられている。

【００６８】以上、本発明の一実施形態による収差測定
方法について説明した。上記実施形態では、テストレチ
クルＴＲに形成された開口部ｔｒ１を用いて投影光学系
ＰＬの残存収差を計測する計測ルーチン（工程Ｓ１８）
を実行する前に必ず校正ルーチン（工程Ｓ１６）を実行
していた。しかしながら、テストレチクルＴＲに形成さ
れた開口部ｔｒ１全てについて予め校正ルーチン（工程
Ｓ１６）を実行しておき、投影光学系ＰＬの残存収差を
計測する際には、校正ルーチンを実行せずに、予め実行
しておいた校正ルーチンの結果を用いて投影光学系ＰＬ
の計測結果を校正するようにしてもよい。

【００６９】以上、本発明の一実施形態による収差測定
装置及び方法、並びに露光装置について説明したが、本
発明は上記実施形態に制限されず、本発明の範囲内で自
由に変更が可能である。例えば、上記実施形態では、被
検光学系（投影光学系ＰＬ）の収差を測定する収差測定
装置（波面収差測定装置）として、マイクロフライアイ
（マイクロレンズアレイ）４５を用いてマトリックス状
に波面分割された光の位置ずれを求める方式を示した
が、本発明は上記実施形態に示した収差測定装置（波面
収差測定装置）に限ったものに適用されるものではな
い。例えば、本発明では、フィゾー型の干渉計やシェア
ーリング干渉計等の干渉計を収差測定装置（波面収差測
定装置）として用いることも可能である。また、上記実
施形態に示した収差測定装置（波面収差測定装置）によ
る被検光学系（投影光学系ＰＬ）の残存収差の計測結果
（計測評価結果）としては、１つの照明条件の下で行う
事に限らず、複数の照明条件の下で行うことが好まし
い。例えば、照明光学系の瞳に形成される光強度分布の
大きさや形状を変化させる、即ち、照明光学系の瞳に形
成される光強度分布の形状が円形状、輪帯状、又は多極
状（２極状、４極状等）の何れか一つとなるように設定
し、同時にその設定された光強度分布の大きさを適切に
することによって、照明条件を変更することができる。
この照明条件の変更は、図１に示す装置では、照明光学
系の瞳の位置に配置されており照明光学系の二次光源の
形状及び大きさを規定する開口絞り８の開口部の大きさ
や形状を可変とする構成にすることにより実現すること
ができる。

【００７０】尚、本発明の一実施形態による露光装置は
（図１）は、ウェハＷを精度よく高速に位置制御するこ
とができ、スループットを向上しつつ高い露光精度で露
光が可能となるように、照明光学系（光源１〜折り曲げ
ミラー１１）、は、レチクルステージ１３及び図示せぬ
移動鏡や干渉計を含むレチクルアライメント系、ウェハ
ホルダ１４、ウェハステージ１５、移動鏡１６、ステー
ジ駆動系１８、干渉計１９、及びアライメントセンサ３
５を含むウェハアライメント系、投影光学系ＰＬ、及び
収差測定装置４０等の図１に示された各要素が電気的、
機械的、又は光学的に連結して組み上げられた後、総合
調整（電気調整、動作確認等）をすることにより製造さ
れる。ここで、総合調整の際には、前述した検査装置の
製造方法で示した調整が行われる。尚、露光装置の製造
は、温度及びクリーン度等が管理されたクリーンルーム
で行うことが望ましい。

【００７１】次に、本発明の一実施形態による露光装置
をリソグラフィ工程で使用したマイクロデバイスの製造
方法の実施形態について説明する。図１６は、マイクロ
デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネ
ル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製
造例のフローチャートを示す図である。図１６に示すよ
うに、まず、ステップＳ８０（設計ステップ）におい
て、マイクロデバイスの機能・性能設計（例えば、半導
体デバイスの回路設計等）を行い、その機能を実現する
ためのパターン設計を行う。引き続き、ステップＳ８１
（マスク製作ステップ）において、設計した回路パター
ンを形成したマスク（レチクル）を製作する。一方、ス
テップＳ８２（ウェハ製造ステップ）において、シリコ
ン等の材料を用いてウェハを製造する。

【００７２】次に、ステップＳ８３（ウェハ処理ステッ
プ）において、ステップＳ８０〜ステップＳ８２で用意
したマスクとウェハを使用して、後述するように、リソ
グラフィ技術等によってウェハ上に実際の回路等を形成
する。次いで、ステップＳ８４（デバイス組立ステッ
プ）において、ステップＳ８３で処理されたウェハを用
いてデバイス組立を行う。このステップＳ８４には、ダ
イシング工程、ボンティング工程、及びパッケージング
工程（チップ封入）等の工程が必要に応じて含まれる。
最後に、ステップＳ８５（検査ステップ）において、ス
テップＳ８４で作製されたマイクロ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
経た後にマイクロデバイスが完成し、これが出荷され
る。

【００７３】図１７は、半導体デバイスの場合におけ
る、図１６のステップＳ８３の詳細なフローの一例を示
す図である。図１７において、ステップＳ９１（酸化ス
テップ）においてはウェハの表面を酸化させる。ステッ
プＳ９２（ＣＶＤステップ）においてはウェハ表面に絶
縁膜を形成する。ステップＳ９３（電極形成ステップ）
においてはウェハ上に電極を蒸着によって形成する。ス
テップＳ９４（イオン打込みステップ）においてはウェ
ハにイオンを打ち込む。以上のステップＳ９１〜ステッ
プＳ９４のそれぞれは、ウェハ処理の各段階の前処理工
程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて
選択されて実行される。

【００７４】ウェハプロセスの各段階において、上述の
前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程
が実行される。この後処理工程では、まず、ステップＳ
９５（レジスト形成ステップ）において、ウェハに感光
剤を塗布する。引き続き、ステップＳ９６（露光ステッ
プ）において、上で説明したリソグラフィシステム（露
光装置）及び露光方法によってマスクの回路パターンを
ウェハに転写する。次に、ステップＳ９７（現像ステッ
プ）においては露光されたウェハを現像し、ステップＳ
９８（エッチングステップ）において、レジストが残存
している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより
取り去る。そして、ステップＳ９９（レジスト除去ステ
ップ）において、エッチングが済んで不要となったレジ
ストを取り除く。これらの前処理工程と後処理工程とを
繰り返し行うことによって、ウェハ上に多重に回路パタ
ーンが形成される。

【００７５】尚、図１９に示したステップＳ９６及びス
テップＳ９７を実行するに先だって、収差測定装置４０
を用いて投影光学系ＰＬに残存する収差を計測する残存
収差計測が実行され、残存収差計測工程の計測結果に基
づいて主制御系２０がレンズコントローラ部１３ａに制
御信号を出力して投影光学系ＰＬの結像特性等の光学特
性を調整する光学特性調整工程が実行される。

【００７６】以上、本発明の一実施形態について説明し
たが、本発明は上記実施形態に制限されず、本発明の範
囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態
ではステップ・アンド・リピート方式の露光装置を例に
挙げて説明したが、ステップ・アンド・スキャン方式の
露光装置にも適用可能である。また、本実施形態の露光
装置の照明光学系の光源は、２４８ｎｍ（ＫｒＦ）又は
１９３ｎｍ（ＡｒＦ）の波長の光を供給するエキシマレ
ーザ光源を例に挙げて説明したが、これに限らず、超高
圧水銀ランプから射出されるｇ線（４３６ｎｍ）及びｉ
線（３６５ｎｍ）等、Ｆ₂レーザ（１５７ｎｍ）から射
出されるレーザ光、Ｘ線や電子線等の荷電粒子線を用い
ることができる。例えば、電子線を用いる場合には電子
銃として、熱電子放射型のランタンヘキサボライト（Ｌ
ａＢ₆）、タンタル（Ｔａ）を用いることができる。ま
た、前述した実施形態においては、液晶表示素子を製造
する場合を例に挙げて説明したが、もちろん、液晶表示
素子の製造に用いられる露光装置だけではなく、半導体
素子等を含むディスプレイの製造に用いられてデバイス
パターンを半導体基板上へ転写する露光装置、薄膜磁気
ヘッドの製造に用いられてデバイスパターンをセラミッ
クウェハ上へ転写する露光装置、及びＣＣＤ等の撮像素
子の製造に用いられる露光装置等にも本発明を適用する
ことができる。

【００７７】また、半導体素子等のマイクロデバイスだ
けではなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装
置、及び電子線露光装置等で使用されるレチクル又はマ
スクを製造するために、マザーレチクルからガラス基板
やシリコンウェハ等ヘ回路パターンを転写する露光装置
にも本発明を適用できる。ここで、ＤＵＶ（深紫外）や
ＶＵＶ（真空紫外）光等を用いる露光装置では、一般的
に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石
英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、蛍石、フ
ッ化マグネシウム、又は水晶等が用いられる。また、Ｘ
線露光装置や電子線露光装置等では、透過型マスク（ス
テンシルマスク、メンブレンマスク）が用いられ、マス
ク基板としてはシリコンウェハ等が用いられる。尚、こ
のような露光装置は、ＷＯ９９／３４２５５号、ＷＯ９
９／５０７１２号、ＷＯ９９／６６３７０号、特開平11
−194479号、特開2000−12453号、特開2000−29202号等
に開示されている。

【００７８】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、第１波長を持つ第１の光を用いて収差測定装置の収
差測定光学系の収差を計測し、この計測結果に基づいて
被検光学系と収差測定装置との少なくとも一方の設定誤
差に起因して発生する所定の収差、及び前記収差を計測
する際の環境変化に起因して発生する所定の収差のうち
の少なくとも一方を抑えるための波長調整量を算出し、
上記第１波長から算出した波長調整量だけ調整された第
２波長を持つ第２の光を用いて収差測定装置の収差測定
光学系の収差を計測し、前記収差測定装置の収差測定光
学系を介して前記第１波長を持つ第１の光のもとで前記
被検光学系に残存する収差を計測し、前記波長調整量の
算出結果及び前記第２の波長を持つ第２の光による収差
の測定結果とを用いて、前記被検光学系の残存収差の測
定結果を校正しているため、被検光学系と収差測定装置
との少なくとも一方の設定誤差に起因して発生する所定
の収差、及び前記収差を計測する際の環境変化に起因し
て発生する所定の収差を良好に校正することができると
いう効果がある。また、本発明によれば、収差測定装置
を用いて被検光学系に残存する収差を求め、この結果か
ら被検光学系と収差測定装置との少なくとも一方の設定
誤差に起因して発生する収差の誤差成分、及び収差を計
測する際の環境変化に起因して発生する収差の誤差成分
のうちの少なくとも一方を除去しているので、被検光学
系の残存収差を計測する際に設定誤差や環境変化に起因
して生ずる所定の収差の影響をほぼ受けずに、高い精度
で被検光学系の残存収差を測定することができるという
効果がある。また、本発明によれば、被検光学系として
の投影光学系に残存する収差を高い精度で計測し、この
計測結果に基づいて投影光学系の光学特性を調整した上
でマスクのパターンを感光性基板に露光しており、マス
クのパターン像が感光性基板に高い解像力をもって忠実
に投影されるため、微細なマイクロデバイスを製造する
上で極めて好適であるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による収差測定装置を備
えた本発明の一実施形態による露光装置の主要部分の概
略構成を示す図である。

【図２】図１に示した波面測定装置４０の要部構成を
概略的に示す図である。

【図３】テストレチクルＴＲの上面図である。

【図４】標示板４１の上面図である。

【図５】マイクロフライアイ４５の正面図である。

【図６】本発明の一実施形態による収差測定装置４０
に設けられる第１実施例によるコリメートレンズ４２及
びリレーレンズ４３，４４の構成を示す図である。

【図７】本発明の一実施形態による収差測定装置４０
に設けられる第２実施例によるコリメートレンズ４２及
びリレーレンズ４３，４４の構成を示す図である。

【図８】コリメートレンズ４２及びリレーレンズ４
３，４４の第１実施例の場合において、コリメートレン
ズ４２がベストフォーカス位置に配置されているときの
レンズ設計値から得られた光線収差図である。

【図９】コリメートレンズ４２がベストフォーカス位
置から１μｍだけ光軸方向にずれたときのレンズ設計値
から得られた光線収差図である。

【図１０】コリメートレンズ４２がベストフォーカス
位置から１μｍだけ光軸方向にずれた状態において、コ
リメートレンズ４２等のデフォーカス成分を補正したと
きのレンズ設計値から得られた光線収差図である。

【図１１】本発明の一実施形態による収差測定方法の
概略フローを示すフローチャートである。

【図１２】図１１中の校正ルーチンの詳細なフローを
示すフローチャートである。

【図１３】マイクロフライアイ４５の各微小レンズ４
５ａ毎に互いに独立な多数の結像光学系が存在する様子
を示す図である。

【図１４】図１１中の計測ルーチンの詳細なフローを
示すフローチャートである。

【図１５】本発明の一実施形態による収差測定方法を
用いて校正された収差測定装置に残存する収差の一例を
示す光線収差図である。

【図１６】マイクロデバイスの製造工程の一例を示す
フローチャートである。

【図１７】半導体デバイスの場合における、図１８の
ステップＳ８３の詳細なフローの一例を示す図である。

【符号の説明】

１光源（照明光学系）２ビーム整形光学系（照明光学系）３干渉性低減部（照明光学系）４第１フライアイレンズ（照明光学系）５振動ミラー（照明光学系）６リレー光学系（照明光学系）７第２フライアイレンズ（照明光学系）８開口絞り（照明光学系）９濃度フィルタ（照明光学系）１０コンデンサ光学系（照明光学系）１１折り曲げミラー（照明光学系）２０主制御系（補正系）４０収差測定装置４１標示板（基準部材）４１ａ校正用開口部４２コリメートレンズ（収差測定光学系）４３，４４リレーレンズ（収差測定光学系）４５マイクロフライアイ（収差測定光学系）４６ＣＣＤ（光電検出器）４６ａ信号処理ユニット（収差検出系）ＤＰパターン（回路パターン）ＰＬ投影光学系（被検光学系）Ｒレチクル（マスク）Ｗウェハ（感光性基板）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｌ 21/027 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５１６ＡＦターム(参考） 2F065 BB27 CC20 FF01 FF04 FF69 GG25 JJ26 LL10 NN06 PP12 QQ00 UU01 UU05 UU07 2G086 HH06 2H087 KA12 KA21 LA25 NA04 PA13 PB13 QA02 QA06 QA14 QA21 QA26 QA32 QA41 QA45 RA41 UA03 UA04 5F046 BA04 DA13 DA14 FA10 FB04 FB12 FB17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検光学系の収差を測定する収差測定装
置を用いた収差測定方法において、前記被検光学系に適した第１波長を持つ第１の光を用い
て前記収差測定装置の収差測定光学系の収差を求める第
１収差計測工程と、前記被検光学系と前記収差測定装置との少なくとも一方
の設定誤差に起因して発生する所定の収差、及び前記収
差を計測する際の環境変化に起因して発生する所定の収
差のうちの少なくとも一方を抑えるために、前記第１収
差計測工程の結果を用いて前記第１波長からの波長調整
量を求める波長調整量算出工程と、前記第１波長から前記波長調整量だけ調整された第２波
長を持つ第２の光を用いて前記収差測定装置の収差測定
光学系の収差を求める第２収差計測工程と、前記収差測定装置の収差測定光学系を介して前記第１波
長を持つ第１の光のもとで前記被検光学系に残存する残
存収差を求める残存収差測定工程と、前記被検光学系の校正された収差測定結果を得るため
に、前記波長調整量算出工程の算出結果と前記第２収差
計測工程の計測結果とに基づいて、前記残存収差測定工
程の測定結果を校正する校正結果とを含むことを特徴と
する収差測定方法。
【請求項２】前記波長調整量算出工程は、前記被検光
学系と前記収差測定装置との少なくとも一方の設定誤差
に起因するデフォーカス成分を抽出する第１抽出工程
と、前記第１抽出工程にて得られたデフォーカス成分を補正
し得る第１波長調整量を算出する第１算出工程とを含む
ことを特徴とする請求項１記載の収差測定方法。
【請求項３】前記波長調整量算出工程は、前記収差を
計測する際の環境変化に起因する収差の誤差成分を抽出
する第２抽出工程と、前記第２抽出工程にて得られたデフォーカス成分を補正
し得る第２波長調整量を算出する第２算出工程とを含む
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の収差測定
方法。
【請求項４】前記設定誤差は、前記収差測定光学系の
前側焦点位置に対する校正用開口部を有する基準部材の
設置誤差を含むことを特徴とする請求項１から請求項３
の何れか一項に記載の収差測定方法。
【請求項５】前記環境変化は、少なくとも気圧の変化
を含むことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか
一項に記載の収差測定方法。
【請求項６】前記第２収差計測工程に先立って、前記
収差測定装置の収差測定光学系へ導かれる測定光を前記
第１波長を持つ第１の光から前記第２波長を持つ第２の
光に変更する第１波長変更工程と、前記残存収差測定工程に先立って、前記被検光学系へ導
かれる測定光を前記第２波長を持つ第２の光から前記第
１波長を持つ第１の光に変更する第２波長変更工程とを
更に含むことを特徴とする請求項１から請求項５の何れ
か一項に記載の収差測定方法。
【請求項７】請求項１から請求項６の何れか一項に記
載の収差測定方法を用いて前記被検光学系としての投影
光学系の残存収差を測定する残存収差計測工程と、前記投影光学系を用いて所定のパターンが形成されたマ
スクの像を感光性基板に投影する露光工程と、露光された前記感光性基板を現像する現像工程とを含む
ことを特徴とするマイクロデバイスの製造方法。
【請求項８】前記露光工程に先立って、前記残存収差
計測工程の結果に基づいて前記投影光学系の光学特性を
調整する光学特性調整工程を更に含むことを特徴とする
請求項７記載のマイクロデバイスの製造方法。
【請求項９】被検光学系の収差を測定する収差測定方
法において、収差測定装置を用いて被検光学系に残存する収差を求め
る残存収差測定工程と、前記被検光学系と前記収差測定装置との少なくとも一方
の設定誤差に起因して発生する収差の誤差成分、及び前
記収差を計測する際の環境変化に起因して発生する収差
の誤差成分のうちの少なくとも一方を前記残存収差測定
工程の結果から除去する補正工程とを含むことを特徴と
する収差測定方法。
【請求項１０】請求項９記載の収差測定方法を用いて
前記被検光学系としての投影光学系の残存収差を測定す
る残存収差計測工程と、前記投影光学系を用いて所定のパターンが形成されたマ
スクの像を感光性基板に投影する露光工程と、露光された前記感光性基板を現像する現像工程とを含む
ことを特徴とするマイクロデバイスの製造方法。
【請求項１１】前記露光工程に先立って、前記残存収
差計測工程の結果に基づいて前記投影光学系の光学特性
を調整する光学特性調整工程を更に含むことを特徴とす
る請求項１０記載のマイクロデバイスの製造方法。
【請求項１２】被検光学系の収差を測定するための収
差測定光学系と、前記収差測定光学系を介した光を光電変換する光電検出
器と、前記光電検出器からの光電検出情報に基づいて前記被検
光学系の収差を検出する収差検出系と、前記被検光学系と前記収差測定光学系との少なくとも一
方の設定誤差に起因して発生する収差の誤差成分、及び
前記収差を計測する際の環境変化に起因して発生する収
差の誤差成分のうちの少なくとも一方を前記収差検出系
の検出結果から除去する補正系とを含むことを特徴とす
る収差測定装置。
【請求項１３】所定のパターンが形成されたマスクを
照明する照明光学系と、所定のパターンが形成されたマスクの像を感光性基板に
投影する投影光学系と、被検光学系として前記投影光学系の残存収差を測定する
請求項１２記載の収差測定装置とを含むことを特徴とす
る露光装置。
【請求項１４】請求項１３記載の露光装置を用いて前
記マスクのパターンを感光性基板に露光する露光工程
と、露光された前記感光性基板を現像する現像工程とを含む
ことを特徴とするマイクロデバイスの製造方法。