JP2003100613A - 波面収差測定装置及び波面収差測定方法、並びに、露光装置及びデバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 露光装置への測定装置の装着が容易で、被検
光学系の収差を迅速かつ高精度に測定可能な小型の波面
収差測定装置及び方法、デバイス等を高精度にかつ生産
性よく製造可能な露光装置及びデバイスの製造方法を提
供する。 【解決手段】 ウエハステージ上に交換可能に載置さ
れ、ウエハを保持するホルダとほぼ同一形状の受光筐体
８２内に波面収差測定装置８１の受光部８５を収容す
る。その受光部８５を、入射する収差測定光ＭＬを互い
に異なる方向を指向する第１及び第２平行光ＰＢ１，Ｐ
Ｂ２に分割する分割素子８８、各平行光ＰＢ１，ＰＢ２
をさらに多数のスポット光ＳＬに分割する第１及び第２
マイクロレンズアレイ９０ａ，９０ｂ、その各スポット
光ＳＬの位置情報を検出する第１及び第２収差測定用撮
像素子９１ａ，９１ｂ等で構成する。各撮像素子９１
ａ，９１ｂでの検出信号は、無線通信で受光筐体８２外
の波面収差算出部に供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被検光学系の波面
収差を測定する波面収差測定装置及び波面収差測定方
法、並びに、例えば半導体素子、液晶表示素子、撮像素
子、薄膜磁気ヘッド等のいデバイス、レチクル、フォト
マスク等のマスク等の製造プロセスにおけるリソグラフ
ィ工程で使用される露光装置、及び、前記のようなデバ
イスの製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の露光装置としては、例えば次の
ようなものが知られている。すなわち、レチクル、フォ
トマスク等のマスク上に形成されたパターンの像を所定
の露光光で照明することにより、前記パターンの像を投
影光学系を介してフォトレジスト等の感光性材料の塗布
されたウエハ、ガラスプレート等の基板上に転写するよ
うになっている。

【０００３】ここで、特に半導体素子は近年ますます高
集積化しており、その回路パターンにおける一層の微細
化の要求が高まってきている。この微細化要求に対応す
るため、より波長の短い遠紫外光、例えばＫｒＦエキシ
マレーザ光（λ＝２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ
光（λ＝１９３ｎｍ）、Ｆ２ レーザ光（λ＝１５７ｎ
ｍ）等のパルス光を用いた露光装置も開発されてきてい
る。

【０００４】このような、より高解像度の露光装置に対
する要求の高まりに対応して、前記投影光学系に残存す
る収差をより正確にかつ迅速に測定するため、図１３及
び図１４に示すように、例えばＳｈａｃｋ−Ｈａｒｔｍ
ａｎｎ（シャック−ハルトマン）方式により、前記投影
光学系の収差を波面収差として測定する収差測定装置３
０１が提案されている。この収差測定装置３０１では、
測定対象となる投影光学系３０２にテストレチクルＲｔ
上のピンホールＰＨからの球面波ＳＷを入射させる。そ
して、この球面波ＳＷは、収差測定装置３０１の第１面
３０３を介して結像させる球面波ＳＷを、リレーレンズ
３０４にて平行光ＰＢに変換される。そして、その平行
光ＰＢを、多数のマイクロレンズ３０５が２次元的に配
列されたマイクロレンズアレイ３０６に入射させる。こ
れにより、前記平行光ＰＢは、各マイクロレンズ３０５
毎により、所定位置に配置された撮像素子（ＣＣＤ）３
０７上に二次像として結像される。

【０００５】ここで、図１４（ａ）に示すように、前記
投影光学系３０２に収差が存在しない場合には、前記マ
イクロレンズアレイ３０６に入射する平行光ＰＢは平行
な波面ＷＦｐｎを有する。このため、マイクロレンズア
レイ３０６の各マイクロレンズ３０５による二次像Ｆｎ
は、各マイクロレンズ３０５の光軸ＡＸｎ上に結像され
る。

【０００６】一方、図１４（ｂ）に示すように、前記投
影光学系３０２に収差が存在する場合には、前記マイク
ロレンズアレイに入射する平行光ＰＢは前記収差に応じ
て歪んだ波面ＷＦｐａを有する。このため、同平行光Ｐ
Ｂは、各マイクロレンズ３０５毎にそれぞれ異なる波面
ＷＦｐａの傾きＡＸｐを持つことになる。そして、各マ
イクロレンズ３０５による二次像Ｆａは、各マイクロレ
ンズ３０５毎にその光軸ＡＸｎから前記波面ＷＦｐａの
傾き量に応じて横ずれした位置に結像することになる。
このように、各マイクロレンズ３０５毎の光束の結像位
置の横ずれ量から波面ＷＦｐａの傾きＡＸｐを求めるこ
とにより、前記投影光学系３０２の収差を波面収差とし
て測定することができる。

【０００７】このようにすることで、従来より広く使用
されていた、投影光学系により形成される収差測定用の
パターンの像を実際に焼き付けた後に現像して、投影光
学系の収差を測定する方式に比べて、感光材料の塗布ム
ラ、現像ムラ等のプロセス誤差を低減することができ、
より正確な収差測定が可能になる。また、投影光学系の
収差を測定するために現像工程を行う必要がなく、短時
間での収差測定が可能となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年の露光
装置は、より高精度な露光を実現するために、投影光学
系の基板側にあたる基板ステージの周辺には数多くの装
置が装着されている。このため、投影光学系の波面収差
を測定するための収差測定装置を装着するスペースも限
られている。

【０００９】ところが、前記従来の収差測定装置３０１
では、図１３及び図１４に示すように、収差測定光を受
光する受光部の構成要素であるリレーレンズ３０４、マ
イクロレンズアレイ３０６及びＣＣＤ３０７が、いずれ
も入射する収差測定光と直交するように配置されてい
る。ここで、例えばマイクロレンズアレイ３０６の各マ
イクロレンズ３０５で分割された各光束をＣＣＤ３０７
上に正確に結像させるためには、前記マイクロレンズア
レイ３０６とＣＣＤ３０７とを所定の間隔をおいて配置
する必要がある。このように、前記各構成要素は、それ
ぞれ所定の間隔をおいて配列する必要がある。このた
め、前記収差測定装置３０１が、その前記各構成要素の
配列方向に大型化して、露光装置への装着に手間がかか
るという問題があった。

【００１０】このような問題を解決するために、前記収
差測定装置の小型化を図るべく、例えば図１５に示すよ
うな検出部を有する収差測定装置３１１が考えられる。
この収差測定装置３１１では、リレーレンズ３０４の射
出面側にミラー３１２が設けられており、リレーレンズ
３０４から射出された平行光ＰＢがほぼ直角に折り曲げ
られるようになっている。そして、この折り曲げられた
平行光ＰＢに対して直交するようにマイクロレンズアレ
イ３０６が配置され、さらにそのマイクロレンズアレイ
３０６に対向するようにＣＣＤ３０７が設けられてい
る。

【００１１】従って、前記のようにマイクロレンズアレ
イ３０６及びＣＣＤ３０７を配置することによって、マ
イクロレンズアレイ３０６とＣＣＤ３０７との間に所定
の間隔を確保することに起因する収差測定装置３１１全
体の大型化が抑制される。

【００１２】しかしながら、この収差測定装置３１１に
おいても、前記マイクロレンズアレイ３０６は、多数の
マイクロレンズ３０５が２次元的に配列されている。従
って、各マイクロレンズ３０５毎に結像される像を全て
同時に撮像するために、ＣＣＤ３０７も、各マイクロレ
ンズ３０５に対応する大きさのものを使用せざるを得な
い。このため、収差測定装置３１１は、依然として、露
光装置に対して容易に装着できる程度に小型化されてい
ないという問題があった。

【００１３】本発明は、このような従来の技術に存在す
る問題点に着目してなされたものである。その目的とし
ては、露光装置への装着が容易で、被検光学系の収差を
迅速かつ高精度に測定可能な小型の波面収差測定装置を
提供することにある。また、被検光学系の収差を迅速か
つ高精度に測定可能な波面収差測定方法を提供すること
にある。さらに、露光精度を向上できて、デバイス等を
高精度にかつ生産性よく製造可能な露光装置及びデバイ
スの製造方法を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本願請求項１に記載の発明は、被検光学系の波面収
差を測定する波面収差測定装置において、前記被検光学
系を通過した収差測定光を少なくとも２つの第１の光に
分割する第１光学系と、前記少なくとも２つの第１の光
のそれぞれをさらに複数の第２の光に分割する第２光学
系と、前記第２の光のそれぞれを受光する受光装置と、
前記受光装置で受光した前記第２の光のそれぞれの位置
情報に基づいて前記被検光学系の波面収差情報を算出す
る収差算出装置とを有することを特徴とするものであ
る。

【００１５】この本願請求項１に記載の発明では、収差
測定光が、第１光学系を介して、まず、その光軸とほぼ
直交する面内でより小さな断面積の第１の光に分割され
る。このため、被検光学系の波面収差を測定するため
に、その各第１の光をさらに複数の第２の光に分割する
第２光学系を小型化することが可能となる。また、波面
収差測定装置に入射する収差測定光を単一で大型の光学
系を用いることなく、被検光学系の波面収差を測定する
ことが可能となる。そして、露光装置に対する波面収差
測定装置の取付作業が容易なものとなる。また、波面収
差情報を利用することで、被検光学系の収差を迅速にか
つ精度よく測定することが可能となる。

【００１６】また、本願請求項２に記載の発明は、前記
請求項１に記載の発明において、前記第１光学系は、前
記収差測定光を該測定光の光軸に対して交差する面内で
前記少なくとも２つの第１の光に分割するとともに、前
記第１の光のそれぞれを互いに異なる方向に偏向する反
射光学素子を有することを特徴とするものである。

【００１７】この本願請求項２に記載の発明では、前記
請求項１に記載の発明の作用に加えて、例えば被検光学
系が露光装置の投影光学系であるような場合、投影光学
系の下方に配置され、大きな表面積を有する基板ステー
ジの表面またはその内部を利用して効率よく収差測定光
を分割することが可能となる。

【００１８】また、本願請求項３に記載の発明は、前記
請求項２に記載の発明において、前記被検光学系の結像
位置を焦点位置とする凹面を有する反射鏡を有し、前記
反射光学素子は、前記被検光学系の結像位置と前記反射
鏡との間に配置され、前記収差測定光を前記反射鏡に向
けて透過するとともに、前記反射鏡で反射された前記収
差測定光を前記少なくとも２つの第１の光に分割するこ
とを特徴とするものである。

【００１９】この本願請求項３に記載の発明では、前記
請求項２に記載の発明の作用に加えて、収束光として入
射し発散光となる収差測定光が、新たな収差成分を加え
ることなく平行光に変換される。前記のような反射鏡の
構成は、簡単である。

【００２０】また、本願請求項４に記載の発明は、前記
請求項２または請求項３に記載の発明において、前記反
射光学素子は、前記少なくとも２つの第１の光のうち、
一つの第１の光を第１方向に偏向する第１反射面と、前
記少なくとも２つの第１の光のうち、他の一つの第１の
光を前記第１方向とは異なる第２方向に偏向する第２反
射面と、前記第１反射面で反射された第１の光と前記第
２反射面で反射された第１の光とを隔離する隔離部材と
を有することを特徴とするものである。

【００２１】この本願請求項４に記載の発明では、前記
請求項２または請求項３に記載の発明の作用に加えて、
反射鏡で反射された反射光で第１方向に偏向された第１
の光が、第２方向に迷光として漏れ込んで第２方向の第
１の光の位置情報の検出に影響が出るのが回避される。
また、逆に、第２方向に偏向された第１の光が、第１方
向に迷光として漏れ込んで第１方向の第１の光の位置情
報の検出に影響が出るのが回避される。

【００２２】また、本願請求項５に記載の発明は、前記
請求項４に記載の発明において、前記受光装置は、前記
第１反射面で反射された第１の光が、さらに前記第２光
学系で分割された複数の第２の光を受光する第１受光素
子と、前記第２反射面で反射された第１の光が、さらに
前記第２光学系で分割された複数の第２の光を受光する
第２受光素子とを有することを特徴とするものである。

【００２３】この本願請求項５に記載の発明では、前記
請求項４に記載の発明の作用に加えて、第１受光素子で
検出された第２の光の位置情報と、第２受光素子で検出
された第２の光の位置情報とを合成することで、もとの
収差測定光の波面収差情報を容易に算出することが可能
となる。

【００２４】また、本願請求項６に記載の発明は、前記
請求項１〜請求項５のうちいずれか一項に記載の発明に
おいて、前記第１光学系は、前記収差測定光の入射する
入射面と前記収差測定光を射出する射出面との間が、前
記被検光学系と前記第１光学系との間の媒質よりも高い
屈折率を有する媒質で形成されることを特徴とするもの
である。

【００２５】この本願請求項６に記載の発明では、前記
請求項１〜請求項５のうちいずれか一項に記載の発明の
作用に加えて、収差測定光が第１光学系に入射すると、
その収差測定光の開き角度が小さくなる。このため、反
射鏡から射出される平行光の幅が小さくなり、この平行
光をさらに少なくとも２つの第１の光に分割すること
で、第２光学系に入射する第１の光における光軸とほぼ
直交する面内での断面積が小さくなる。これにより、第
２光学系及び受光装置をさらに小型化することが可能と
なる。

【００２６】また、本願請求項７に記載の発明は、前記
請求項１〜請求項６のうちいずれか一項に記載の発明に
おいて、前記被検光学系は、マスクに形成されたパター
ンを基板上に転写する投影光学系であり、前記第１光学
系と前記第２光学系と前記受光装置との少なくとも一つ
は、前記基板を保持するホルダと実質的に同一形状の収
容部材内に収容されることを特徴とするものである。

【００２７】この本願請求項７に記載の発明では、前記
請求項１〜請求項６のうちいずれか一項に記載の発明の
作用に加えて、波面収差測定装置を、容易に交換可能な
基板を保持するホルダと同様に取り扱うことが可能にな
る。このため、波面収差測定装置の露光装置に対する装
着を、前記ホルダを交換するための装置を用いて行うこ
とができ、その装着作業が極めて容易なものとなる。

【００２８】また、本願請求項８に記載の発明は、請求
項１に記載の発明において、前記第２光学系は、前記第
１の光の光軸と略直交する面内に、二次元的に配列され
る複数の光学素子で構成され、前記第１光学系で前記収
差測定光が少なくとも２つの第１の光に分割される境界
が、前記複数の光学素子の配列の境界に一致することを
特徴とするものである。

【００２９】この本願請求項８に記載の発明では、前記
請求項１に記載の発明の作用に加えて、第１光学系にお
いて、収差測定光がその光軸を含む面で少なくとも２つ
に分割される。この分割に際して、その分割の境界は、
前記収差測定光の直径の位置に対応したものとなる。そ
して、その第１の光の境界と光学素子の配列の境界を一
致させることで、クロストークなどの影響が少なくな
り、各第２の光の測定結果から前記第１の光の波面を復
元するための計算時に有利である。

【００３０】また、本願請求項９に記載の発明は、被検
光学系の波面収差を測定する波面収差測定方法におい
て、前記被検光学系を通過した収差測定光を、第１光学
系により少なくとも２つの第１の光に分割し、前記少な
くとも２つの第１の光のそれぞれを、第２光学系により
さらに複数の第２の光に分割し、前記第２の光のそれぞ
れを受光する受光装置により受光し、前記受光装置で受
光した前記第２の光のそれぞれの位置情報に基づいて前
記被検光学系の波面収差情報を算出することを特徴とす
るものである。

【００３１】この本願請求項９に記載の発明では、前記
請求項１に記載の発明とほぼ同様の作用が奏される。ま
た、本願請求項１０に記載の発明は、前記請求項９に記
載の発明において、前記第１光学系を前記被検光学系の
光軸の周りに回転させて、その第１光学系の複数の回転
位置で前記被検光学系の波面収差情報を測定し、その複
数の回転位置での波面収差情報に基づいて前記被検光学
系の波面収差情報を算出し直すことを特徴とするもので
ある。

【００３２】この本願請求項１０に記載の発明では、前
記請求項９に記載の発明の作用に加えて、第１光学系に
おける複数の回転位置における被検光学系の波面収差情
報に基づいて、被検光学系の収差情報をより正確に把握
することが可能となる。

【００３３】また、本願請求項１１に記載の発明は、マ
スクに形成されたパターンを投影光学系を介して基板上
に転写する露光装置において、前記投影光学系の物体面
に配置され、収差測定光を生成する生成部材と、前記投
影光学系の像面側に配置され、前記投影光学系を被検光
学系として波面収差情報を測定する前記請求項１〜請求
項８のうちいずれか一項に記載の波面収差測定装置とを
有することを特徴とするものである。

【００３４】この本願請求項１１に記載の発明では、投
影光学系の収差情報を迅速かつ容易に、しかも精度よく
測定することができ、投影光学系の結像特性を精度よく
補正することが可能となる。

【００３５】また、本願請求項１２に記載の発明は、前
記請求項１１に記載の発明において、前記基板を保持す
るホルダと、そのホルダを交換可能に載置する基板ステ
ージと、その基板ステージが配置されたステージ室と、
そのステージ室の内外の間で前記ホルダを搬送する搬送
系とを備え、その搬送系は前記波面収差測定装置の少な
くとも一部を前記ステージ室の内外の間で搬送すること
を特徴とするものである。

【００３６】この本願請求項１２に記載の発明では、前
記請求項１１に記載の発明の作用に加えて、前記請求項
７に記載の発明とほぼ同様の作用が奏される。また、本
願請求項１３に記載の発明は、リソグラフィ工程を含む
デバイスの製造方法において、前記リソグラフィ工程で
請求項１１または請求項１２に記載の露光装置を用いて
露光を行うことを特徴とするものである。

【００３７】この本願請求項１３に記載の発明では、投
影光学系の収差を高精度に測定して、投影光学系の結像
特性をより正確に補正でき、マスク上のパターンの像を
より高精度に転写することが可能となる。しかも、投影
光学系の収差測定のための露光装置の運転停止時間を短
縮することが可能となる。

【００３８】次に、前記各請求項に記載の発明にさらに
含まれる技術的思想について、それらの作用とともに以
下に記載する。 （１） 前記第１光学系における前記収差測定光の入射
面上またはその入射面の近傍に、その入射面またはその
入射面の近傍を通過する収差測定光の通過を許容する開
口を設け、その開口の外側に前記第１光学系から射出さ
れる反射光を遮光する遮光体を設けたことを特徴とする
請求項１〜請求項５のうちいずれか一項に記載の波面収
差測定装置。

【００３９】第１光学系内で反射された収差測定光の一
部が、迷光として被検光学系側に戻ってくることがあ
る。これに対して、この（１）に記載の構成によれば、
前記のような迷光が、収差測定光の通過を許容する開口
の外側に設けられた遮光体により遮光される。このた
め、第１光学側からの反射光による迷光の影響を抑制で
きて、より正確に被検光学系の波面収差情報を検出する
ことができるという作用及び効果が得られる。

【００４０】（２） 前記被検光学系の結像位置と前記
第１光学系における前記収差測定光の入射面との間に集
光光学系を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項
５、前記（１）のうちいずれか一項に記載の波面収差測
定装置。

【００４１】ここで、例えば収差測定光の光量が少ない
ような場合には、マスク上の球面波を発生させる開口を
拡大して波面収差測定装置に到達する収差測定光の光量
を増加させることがある。しかし、このようにマスク上
の開口を拡大すると、波面収差測定装置の第１面で、収
差測定光が所定の大きさを持った像として結像される。
この収差測定光が第１光学系内の凹面鏡で反射させて平
行光に変換したときに、その平行光の外側部分に新たに
収差を生じるおそれがある。これに対して、この（２）
に記載の構成によれば、収差測定光は、集光光学系を介
して第１光学系に入射することになるため、前記のよう
な外側部分に生じる収差が補正される。これにより、前
記のようにマスク上の開口が拡大されているような場合
にも、被検光学系の波面収差情報を迅速かつ高精度に測
定することができるという作用及び効果が得られる。

【００４２】また、収差測定光を集光光学系を通過させ
ることで、第１光学系内における収差測定光の開き角度
がさらに小さくなる。このため、反射鏡から射出される
平行光の幅が一層小さくなり、この平行光をさらに少な
くとも２つの第１の光に分割することで、第２光学系に
入射する第１の光における光軸とほぼ直交する面内での
断面積が一層小さくなる。これにより、第２光学系及び
受光装置をさらに一層小型化することができるという作
用及び効果が得られる。

【００４３】（３） 前記第１光学系における収差測定
光の射出面と、前記第２光学系との間にリレー光学系を
設けたことを特徴とする請求項１〜請求項５、前記
（１）、（２）のうちいずれか一項に記載の波面収差測
定装置。

【００４４】従って、この（３）に記載の構成によれ
ば、第１光学系から射出される第１の光の瞳位置を自由
に調整することができて、設計の自由度が向上されると
いう作用及び効果が得られる。

【００４５】（４） 前記第１光学系と前記第２光学系
との間に、前記第１の光の一部を透過させるとともに他
の一部を前記第１光学系の射出面とほぼ同じ高さ位置で
反射させる第３光学系と、その第３光学系で反射された
反射光を受光する第２受光装置とをさらに備えることを
特徴とする請求項１〜請求項６、前記（１）〜（３）の
うちいずれか一項に記載の波面収差測定装置。

【００４６】ここで、波面収差情報を測定するための受
光装置に加えて、例えば第１光学系から射出される第１
の光の瞳の形状を観察するために、第２受光装置を装備
することがある。これに対して、この（４）に記載の構
成によれば、受光装置と第２受光装置とが第１光学系の
射出面とほぼ同じ高さ位置に配置されるため、その第２
受光装置の装備により波面収差測定装置が収差計測光の
入射方向に大型化するのを抑制できるという作用及び効
果が得られる。

【００４７】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）以下に、本発明
を、半導体素子製造用の、いわゆるステップ・アンド・
スキャン方式の走査露光型の露光装置、及び、その投影
光学系の波面収差を測定するための波面収差測定装置に
具体化した第１実施形態について、図１〜図６に基づい
て説明する。

【００４８】図１には、第１実施形態に係る露光装置３
０の概略構成が示されている。この露光装置３０は、ベ
ース盤３１、基板ステージとしてのウエハステージＷ
Ｓ、投影光学系ＰＬ、レチクルステージＲＳ、そして照
明光学系ＩＬ及び制御系等を備えている。

【００４９】前記ウエハステージＷＳは、前記投影光学
系ＰＬの像面側に配置され、前記ベース盤３１上に不図
示の気体軸受けを介して浮上支持されている。そして、
前記ウエハステージＷＳは、Ｘ軸方向（図１における紙
面左右方向）及びＹ軸方向（図１における紙面直交方
向）に独立して２次元移動可能に構成されている。ウエ
ハステージＷＳ上には、基板としてのウエハＷがそれぞ
れホルダ３４を介して真空吸着されている。前記ウエハ
ステージＷＳは、ウエハステージ駆動系３５により駆動
されるとともに、その位置がウエハ干渉計システム３６
により検出されるようになっている。このウエハ干渉計
システム３６で検出されたウエハステージＷＳの位置情
報は、露光装置３０全体の動作を制御する主制御装置Ｍ
ＰＵに供給される。

【００５０】前記投影光学系ＰＬは、前記ウエハステー
ジＷＳの上方に配置される。投影光学系ＰＬは、複数の
レンズエレメントの集合体であり、全体として両側テレ
セントリックで所定の縮小倍率、例えば１／４を有する
屈折光学系をなしている。そして、各レンズエレメント
は、その姿勢や他のレンズエレメントとの相対位置が変
更可能に保持されている。これら各レンズエレメント
は、不図示の結像特性調整機構により、その姿勢や相対
位置を調整することによって、投影光学系ＰＬに残存す
る収差が補正されるようになっている。

【００５１】前記レチクルステージＲＳは、前記投影光
学系ＰＬの物体面側に配置される。このレチクルステー
ジＲＳは、マスクとしてのレチクルＲを主として所定の
走査方向、ここではＹ軸方向（図１における紙面直交方
向）に駆動可能に保持している。このレチクルステージ
ＲＳは、レチクルステージ駆動系４１により駆動される
とともに、その位置がレチクル干渉計システム４２によ
り検出されるようになっている。このレチクル干渉計シ
ステム４２で検出されたレチクルステージＲＳの位置情
報は、前記主制御装置ＭＰＵに供給される。

【００５２】前記照明光学系ＩＬは、前記レチクルＲを
上方から照明する照明系をなしている。この照明光学系
ＩＬは、図１に示すように、光源部４６、シャッタ４
７、及び、ミラー４８、ビームエキスパンダ４９，５
０、第１フライアイレンズ５１、レンズ５２、振動ミラ
ー５３、レンズ５４、第２フライアイレンズ５５、レン
ズ５６、固定ブラインド５７、可動ブラインド５８、リ
レーレンズ５９，６０等から構成されている。

【００５３】前記光源部４６は、例えばＡｒＦエキシマ
レーザを出射する光源と減光システム（減光板、開口絞
り等）とを有している。光源部４６から射出されたレー
ザ光は、シャッタ４７を透過した後、ミラー４８により
偏向されて、ビームエキスパンダ４９，５０により適当
なビーム径に整形され、第１フライアイレンズ５１に入
射される。この第１フライアイレンズ５１に入射された
光束は、２次元的に配列されたそのエレメントにより複
数の光束に分割され、レンズ５２、振動ミラー５３、レ
ンズ５４により、分割された各光束が異なった角度より
第２フライアイレンズ５５に入射される。この第２フラ
イアイレンズ５５より射出された光束は、レンズ５６に
より、前記レチクルＲと共役な位置に設置された固定ブ
ラインド５７に達し、ここで所定形状にその断面形状が
規定される。そして、レチクルＲの共役面から僅かにデ
フォーカスされた位置に配置された可動ブラインド５８
を通過し、リレーレンズ５９，６０を経て均一な露光光
ＥＬとして、レチクルＲ上を照明する。ここで、露光光
ＥＬは、レチクルＲ上の、前記固定ブラインド５７によ
って規定された所定形状、ここでは矩形スリット状の照
明領域を照明する。

【００５４】また、前記投影光学系ＰＬには、ウエハＷ
の合焦状態を調べるためのオートフォーカス／オートレ
ベリング計測機構（以下、「ＡＦ／ＡＬ系」という）６
３が設けられている。ここで、スキャン露光によりレチ
クルＲ上のパターンをウエハＷ上に正確に転写するに
は、レチクルＲ上のパターン形成面とウエハＷの露光面
とが投影光学系ＰＬに関して共役になっている必要があ
る。そこで、前記ＡＦ／ＡＬ系６３は、ウエハＷの露光
面が投影光学系ＰＬの像面に焦点深度の範囲内で合致し
ているかどうか（合焦しているかどうか）を検出するよ
うになっている。また、このＡＦ／ＡＬ系６３は、ウエ
ハＷの露光面の傾斜が投影光学系ＰＬの像面の傾斜に対
してほぼ合致しているかどうかを検出するようになって
いる。

【００５５】このＡＦ／ＡＬ系６３は、投射光学系６４
と受光光学系６５とを備えた、いわゆる斜入射方式のＡ
Ｆ／ＡＬ系となっている。つまり、前記投射光学系６４
は、前記ウエハＷの露光面に対して、前記ウエハＷ上に
塗布されたフォトレジストを感光させない前記露光光Ｅ
Ｌとは異なる照明光ＦＬで照明された所定のパターンの
像を斜め上方から投射する。前記受光光学系６５は、そ
の露光面上に投射された前記パターンの像の反射光を受
光するとともに、受光したパターンの像の位置情報を前
記主制御装置ＭＰＵに供給するようになっている。そし
て、主制御装置ＭＰＵは、供給されたパターンの像の位
置情報に基づいてウエハＷの合焦状態及び傾斜を算出
し、その露光面が投影光学系ＰＬの像面と合致させるべ
く、ウエハステージ駆動系３５を介してウエハステージ
ＷＳの姿勢、すなわちウエハＷの姿勢を制御する。

【００５６】ここで、ステップ・アンド・スキャン方式
でレチクルＲ上の回路パターンをウエハＷ上のショット
領域に走査露光する場合、前述のように矩形状に整形さ
れた照明領域は、レチクルＲ側の走査方向（＋Ｙ方向）
に対して直交する方向に長手方向を有するものとなって
いる。そして、前記主制御装置ＭＰＵの制御のもとで、
レチクルステージ駆動系４１を介して、レチクルステー
ジＲＳを走査方向（＋Ｙ方向）に所定の速度Ｖｒで移動
させる。これにより、レチクルＲが所定の速度Ｖｒで走
査され、前記レチクルＲ上の回路パターンが前記矩形状
の照明領域で一端側から他端側に向かって順次照明され
る。そして、前記照明領域内におけるレチクルＲ上の回
路パターンが、前記投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上
に投影され、投影領域が形成される。

【００５７】このとき、ウエハＷはレチクルＲとは倒立
結像関係にある。このため、前記主制御装置ＭＰＵの制
御のもとで、ウエハステージ駆動系３５を介して、ウエ
ハステージＷＳを前記レチクルＲの走査方向とは反対方
向（−Ｙ方向）へ、前記レチクルＲの走査に同期して所
定の速度Ｖｗで走査させる。これにより、ウエハＷのシ
ョット領域の全面が露光可能となる。走査速度の比Ｖｗ
／Ｖｒは正確に投影光学系ＰＬの縮小倍率に応じたもの
になっており、レチクルＲ上の回路パターンがウエハＷ
上の各ショット領域上に正確に縮小転写される。

【００５８】さらに、本実施形態の露光装置３０では、
ウエハステージＷＳ上に載置されたウエハＷ及びホルダ
３４の交換を行うホルダ搬送系としての搬送システム６
８が設けられている。この搬送システム６８は、図２に
示すように、ローディングガイド６９、第１及び第２ス
ライダ７０，７１、アンロードアーム７２、ロードアー
ム７３等を含むウエハローダ７４と、浮上機構（図示
略）とから構成されている。

【００５９】前記ローディングガイド６９はＹ軸方向に
延びており、第１及び第２スライダ７０，７１がこのロ
ーディングガイド６９に沿って移動可能に取り付けられ
ている。前記第１スライダ７０にはアンロードアーム７
２が取り付けられており、前記第２スライダ７１にはロ
ードアーム７３が取り付けられている。

【００６０】ここで、露光装置３０におけるウエハ交換
の動作について、ウエハステージＷＳ上にあるウエハ
Ｗ’とウエハローダ７４により搬送されてきたウエハＷ
とが交換される場合について説明する。

【００６１】まず、主制御装置ＭＰＵは、ウエハステー
ジＷＳ上のホルダ３４の真空吸着を不図示のスイッチを
介してオフし、ウエハＷ’の吸着を解除させる。次に、
主制御装置ＭＰＵは、不図示の浮上機構駆動系を介し
て、同じく不図示の浮上機構を所定量上昇駆動させる。
これにより、ウエハＷ’が所定位置まで持ち上げられ
る。この状態で、主制御装置ＭＰＵは、不図示のウエハ
ローダ制御装置にアンロードアーム７２の移動を指示
し、ウエハローダ制御装置により第１スライダ７０が駆
動制御される。そして、アンロードアーム７２が、ロー
ディングガイド６９に沿ってウエハステージＷＳ上まで
移動されてウエハＷ’の真下に配置される。

【００６２】この状態で、主制御装置ＭＰＵは、浮上機
構を所定位置まで下降駆動させる。この浮上機構の下降
の途中で、ウエハＷ’がアンロードアーム７２に受け渡
されるので、主制御装置ＭＰＵはウエハローダ制御装置
にアンロードアーム７２の真空吸着開始を指示する。こ
れにより、アンロードアーム７２にウエハＷ’が吸着保
持される。

【００６３】次に、主制御装置ＭＰＵは、ウエハローダ
制御装置にアンロードアーム７２の退避とロードアーム
７３の移動開始を指示する。これにより、アンロードア
ーム７２が、図２の−Ｙ方向に第１スライダ７０と一体
的に移動が開始される。このアンロードアーム７２の移
動開始と同時に、第２スライダ７１がウエハＷを保持し
たロードアーム７３と一体的に＋Ｙ方向に移動される。
そして、ロードアーム７３がウエハステージＷＳの上方
に来たとき、ウエハローダ制御装置により、第２スライ
ダ７１が停止されるとともにロードアーム７３の真空吸
着が解除される。

【００６４】この状態で、主制御装置ＭＰＵは浮上機構
を上昇駆動させ、浮上機構によりウエハＷを下方から持
ち上げさせる。次いで、主制御装置ＭＰＵは、ウエハロ
ーダ制御装置にロードアーム７３の退避を指示する。こ
れにより、第２スライダ７１がロードアーム７３と一体
的に−Ｙ方向に移動を開始して、ロードアーム７３の退
避が行われる。このロードアーム７３の退避開始と同時
に、主制御装置ＭＰＵは、浮上機構の下降駆動を開始さ
せる。これにより、ウエハＷをウエハステージＷＳ上の
ホルダ３４に載置させ、このホルダ３４の真空吸着をオ
ンにし、ウエハ交換の一連のシーケンスが終了する。

【００６５】なお、ウエハステージＷＳ上に載置された
前記ホルダ３４を交換する際にも、このウエハ交換時と
同様のシーケンスにより行われる。次に、以上のように
構成された露光装置３０において、その投影光学系ＰＬ
の収差測定に好適な波面収差測定装置８１について、図
３〜図６に基づいて説明する。

【００６６】図３に示すように、波面収差測定装置８１
は、収容部材としての受光筐体８２と波面収差算出部８
３とインタフェイス８４とからなっている。前記受光筐
体８２は、前記ウエハステージＷＳ上において、前記ホ
ルダ３４に代えて着脱可能に載置されている。また、前
記受光筐体８２は、その外形が前記ホルダ３４とほぼ同
一形状に形成されており、前記搬送システム６８を利用
して、前述のウエハＷの交換方法と同様にしてウエハス
テージＷＳに対して着脱するようになっている。その受
光筐体８２の内部には、前記投影光学系ＰＬを通過した
収差測定光ＭＬを受光する受光部８５が収容されてい
る。

【００６７】なお、この波面収差測定装置８１を使用す
る際には、前記露光装置３０のレチクルステージＲＳ上
に、複数のピンホールＰＨが形成されたテストレチクル
Ｒｔを載置する。そして、前記露光光ＥＬを、そのピン
ホールＰＨを介して球面波を有する収差測定光ＭＬに変
換して前記投影光学系ＰＬに入射させる。この状態で、
前記受光筐体８２を、その上面が前記投影光学系ＰＬの
像面に位置するように配置する。

【００６８】前記インタフェイス８４は、前記受光部８
５と前記波面収差算出部８３とを接続するものであり、
前記受光部８５のワイヤレス送信機８６からの信号を受
信するワイヤレス受信機８７を装備している。前記波面
収差算出部８３は、前記インタフェイス８４を介して入
力された前記受光部８５での前記収差測定光ＭＬの検出
情報に基づいて前記投影光学系ＰＬの波面収差情報を算
出するものとなっている。この波面収差算出部８３は、
前記露光装置３０の主制御装置ＭＰＵに接続されてお
り、算出された投影光学系ＰＬの波面収差情報が前記主
制御装置ＭＰＵに供給されるようになっている。

【００６９】次に、前記受光部８５の概略構成について
説明する。図４〜図６に示すように、前記受光部８５
は、第１光学系としての分割素子８８と、一対の第１ハ
ーフミラー８９ａ，８９ｂと、第２光学系としてのマイ
クロレンズアレイ９０ａ，９０ｂと、受光装置としての
一対の収差測定用撮像素子（以下、「収差用ＣＣＤ」と
いう）９１ａ，９１ｂと、一対の瞳計測用撮像素子（以
下、「瞳計測用ＣＣＤ」という）９２ａ，９２ｂと、各
ＣＣＤ９１ａ，９１ｂ，９２ａ，９２ｂを制御する制御
基板９３とを有している。

【００７０】前記分割素子８８は、略円柱状をなす合成
石英、蛍石等の光学材料からなり、その一方の端面には
平面状の入射面９６が、他方の端面にはその入射面９６
の中心を焦点位置とする放物面状の反射鏡を構成する反
射面９７が形成されている。この入射面９６上には、前
記投影光学系ＰＬを通過した前記収差測定光ＭＬが結像
され、前記ピンホールＰＨの一次像が形成される。前記
反射面９７は、前記入射面９６から入射した収差測定光
ＭＬの入射光ＩＢを反射するとともに平行光ＰＢ１，Ｐ
Ｂ２に変換する。そして、この分割素子８８は、前記受
光筐体８２に対してその中心部の表面に前記入射面９６
が配置されている。

【００７１】前記分割素子８８には、前記入射面９６よ
り若干内部側に、中央部に前記収差測定光ＭＬの通過を
許容する程度の開口９８を有する円環状の遮光体９９が
封入されている。この遮光体９９の存在により、前記反
射面９７で反射された平行光ＰＢ１，ＰＢ２の一部が前
記入射面９６から射出され、迷光として投影光学系ＰＬ
に入射するのが抑制されるようになっている。

【００７２】また、この分割素子８８は、その遮光体９
９より前記反射面９７側の部分が前記収差測定光ＭＬの
光軸を含む境界面１００で図４及び図６において左右に
二分されている。そして、その境界面１００に沿うよう
に隔離部材としての隔離体１０１が封入されている。こ
の隔離体１０１の存在により、反射面９７における隔離
体１０１の一方側で反射された光が、迷光として隔離体
１０１の他方側の光路部分１０２ｂに侵入するのが抑制
される。また、同様に、反射面９７における隔離体１０
１の他方側で反射された光が、迷光として隔離体１０１
の一方側の光路部分１０２ａに侵入するのが抑制され
る。

【００７３】前記隔離体１０１で隔離される両側の各光
路部分１０２ａ，１０２ｂには、反射光学素子としての
第２ハーフミラー１０３ａ，１０３ｂが封入されてい
る。これら第２ハーフミラー１０３ａ，１０３ｂは、前
記入射光ＩＢを前記反射面９７に向けて透過するととも
にその反射面９７で反射された前記平行光ＰＢ１，ＰＢ
２を反射すべく前記平行光ＰＢ１，ＰＢ２に対して斜め
に交差するように配置されている。ここで、第２ハーフ
ミラー１０３ａは、前記隔離体１０１の一方側の第１平
行光ＰＢ１を、図４及び図６において左方向の第１方向
に偏向する第１反射面をなしている。一方、第２ハーフ
ミラー１０３ｂは、前記隔離体１０１の他方側の第２平
行光ＰＢ２を、図４及び図６において右方向の第１方向
とは反対の第２方向に偏向する第２反射面をなしてい
る。このように、これら第２ハーフミラー１０３ａ，１
０３ｂにより、前記反射面９７で反射された収差測定光
ＭＬが、互いに方向の異なる第１平行光ＰＢ１と第２平
行光ＰＢ２とに分割されるようになっている。なお、こ
の場合、分割された各平行光ＰＢ１，ＰＢ２の断面形状
は、半円形状になっている。

【００７４】前記分割素子８８の外周面の前記第１及び
第２方向における各第２ハーフミラー１０３ａ，１０３
ｂと対応する位置には、前記各平行光ＰＢ１，ＰＢ２を
分割素子８８の外部に射出する射出面１０４ａ，１０４
ｂが形成されている。そして、この分割素子８８では、
前記収差測定光ＭＬが入射する入射面９６から前記各平
行光ＰＢ１，ＰＢ２が射出される射出面１０４ａ，１０
４ｂに至るまでの間が、全て前記光学材料で充填されて
いる。言い換えると、分割素子８８の入射面９６と射出
面１０４ａ，１０４ｂとの間が、前記投影光学系ＰＬと
分離素子８８との間の雰囲気媒体に比べて屈折率の高い
媒体で形成されていることになる。

【００７５】前記収差用ＣＣＤ９１ａ，９１ｂは、前記
分割素子８８の各射出面１０４ａ，１０４ｂに対して所
定の間隔をおいて対向するように配置されている。そし
て、前記分割素子８８の射出面１０４ａと第１受光素子
としての第１収差用ＣＣＤ９１ａとの間の第１平行光Ｐ
Ｂ１の光路内には、第１ハーフミラー８９ａと第１マイ
クロレンズアレイ９０ａとが介装されている。また、前
記分割素子８８の射出面１０４ｂと第２受光素子として
の第２収差用ＣＣＤ９１ｂとの間の第２平行光ＰＢ２の
光路内には、第１ハーフミラー８９ｂと第２マイクロレ
ンズアレイ９０ｂとが介装されている。

【００７６】前記各第１ハーフミラー８９ａ，８９ｂ
は、前記各平行光ＰＢ１，ＰＢ２に対して斜めに配置さ
れている。そして、各第１ハーフミラー８９ａ，８９ｂ
は、前記各平行光ＰＢ１，ＰＢ２の一部を、透過平行光
ＰＢ１ｔ，ＰＢ２ｔとして前記各マイクロレンズアレイ
９０ａ，９０ｂに向かって透過させる。この一方で、各
第１ハーフミラー８９ａ，８９ｂは、前記各平行光ＰＢ
１，ＰＢ２の他の一部を、反射平行光ＰＢ１ｒ，ＰＢ２
ｒとして反射してほぼ直角に折り曲げる。

【００７７】この各透過平行光ＰＢ１ｔ，ＰＢ２ｔは、
前記各マイクロレンズアレイ９０ａ，９０ｂに入射す
る。このマイクロレンズアレイ９０ａ，９０ｂは、多数
のマイクロレンズ１０５が前記各透過平行光ＰＢ１ｔ，
ＰＢ２ｔの光路の断面全体をカバーするように平面略半
円形状に配列されている。そして、前記各透過平行光Ｐ
Ｂ１ｔ，ＰＢ２ｔは、この各マイクロレンズアレイ９０
ａ，９０ｂを介して、その複数のマイクロレンズ１０５
ａ，１０５ｂごとに第２の光としての多数のスポット光
ＳＬに分割される。

【００７８】そして、各スポット光ＳＬは、前記マイク
ロレンズアレイ９０ａ，９０ｂに対向するように配置さ
れた前記収差用ＣＣＤ９１ａ，９１ｂ上に結像される。
これにより、前記収差用ＣＣＤ９１ａ，９１ｂ上に、前
記ピンホールＰＨの形成される。この各収差用ＣＣＤ９
１ａ，９１ｂは、全てのスポット光ＳＬを受光するのに
十分な面積を持ち、前記マイクロレンズアレイ９０ａ，
９０ｂと対応するように、多数の画素が平面略半円形状
に配列されている。そして、この各収差用ＣＣＤ９１
ａ，９１ｂにより、各スポット光ＳＬの集光点Ｆｐの位
置（結像位置）が検出される。

【００７９】ここで、前記マイクロレンズアレイ９０
ａ，９０ｂは、前記分割素子８８で分割された透過平行
光ＰＢ１ｔ，ＰＢ２ｔの光軸と略直交する面内に、二次
元的に配列される複数のマイクロレンズ１０５ａ，１０
５ｂからなっている。そして、前記マイクロレンズアレ
イ９０ａ，９０ｂは、前記透過平行光ＰＢ１ｔ，ＰＢ２
ｔの光軸と略直交する面内において、前記複数のマイク
ロレンズ１０５ａ，１０５ｂの配列の境界、前記透過平
行光ＰＢ１ｔ，ＰＢ２ｔの分割された境界と一致するよ
うに配置されている。言い換えると、マイクロレンズ１
０５ａ，１０５ｂの配列の境界が、前記透過平行光ＰＢ
１ｔ，ＰＢ２ｔの直径に対応する部分と一致するように
なっている。このため、クロストークなどの影響を少な
くできて、各スポット光ＳＬの測定結果から前記透過平
行光ＰＢ１ｔ，ＰＢ２ｔの波面を計算する際に、その波
面をより正確に復元することができて有利である。

【００８０】一方、前記各反射平行光ＰＢ１ｒ，ＰＢ２
ｒは、前記各第１ハーフミラー８９ａ，８９ｂと所定間
隔をおいて反射平行光ＰＢ１ｒ，ＰＢ２ｒと直交するよ
うに配置された前記各瞳計測用ＣＣＤ９２ａ，９２ｂに
入射する。ここで、この瞳計測用ＣＣＤ９２ａ，９２ｂ
は、前記両第１ハーフミラー８９ａ，８９ｂ、前記両マ
イクロレンズアレイ９０ａ，９０ｂ及び前記両収差用Ｃ
ＣＤ９１ａ，９１ｂとともに、前記分割素子８８の両射
出面１０４ａ，１０４ｂと同じ高さ位置となるように、
前記受光筐体８２内に収容されている。

【００８１】この瞳計測用ＣＣＤ９２ａ，９２ｂ上に
は、前記各第２ハーフミラー１０３ａ，１０３ｂで分割
された各平行光ＰＢ１，ＰＢ２の瞳の像が形成される。
この各収差用ＣＣＤ９１ａ，９１ｂは、前記反射平行光
ＰＢ１ｒ，ＰＢ２ｒの断面全体を受光するのに十分な面
積を持つように、多数の画素が平面略半円形状に配列さ
れている。そして、この各瞳計測用ＣＣＤ９２ａ，９２
ｂにより、前記各平行光ＰＢ１，ＰＢ２の瞳の形状が検
出される。このように検出された前記各平行光ＰＢ１，
ＰＢ２の瞳の形状は計算により合成され、その合成結果
から分割素子８８に入射した入射光ＩＢに基づく瞳の形
状が求められる。

【００８２】なお、この瞳の形状を検出する場合には、
前記露光光ＥＬを、前記テストレチクルＲｔに一部に形
成された瞳計測用開口Ｏｐを介して前記投影光学系ＰＬ
に入射させる。この状態で、前記受光筐体８２を、その
上面が前記投影光学系ＰＬの像面に位置するように配置
する。

【００８３】前記収差用ＣＣＤ９１ａ，９１ｂで検出さ
れた前記各スポット光ＳＬの集光点Ｆｐの位置情報、及
び、瞳計測用ＣＣＤ９２ａ，９２ｂで検出された瞳の形
状に関する情報は、前記制御基板９３に供給される。そ
して、それらの情報は、前記制御基板９３に設けられた
ワイヤレス送信機８６を介して、受光筐体８２の外部の
インタフェイス８４のワイヤレス受信機８７に無線通信
され、さらに前記波面収差算出部８３に供給される。

【００８４】このように、前記各スポット光ＳＬの集光
点Ｆｐの位置情報及び前記瞳の形状に関する情報の検出
を、前記受光筐体８２を所定角度ずつ回転させながら、
前記分割素子８８を複数の回転位置に配置して繰り返し
行う。そして、前記制御基板９３は、その都度、検出さ
れた前記各スポット光ＳＬの集光点Ｆｐの位置情報及び
前記瞳の形状に関する情報を前記インタフェイス８４を
介して前記波面収差算出部８３に供給するようになって
いる。

【００８５】この波面収差算出部８３は、供給された前
記複数の回転位置での各スポット光ＳＬの集光点Ｆｐの
位置情報及び前記瞳の形状に関する情報に基づいて、前
記投影光学系ＰＬの波面収差情報の算出を繰り返す。そ
して、波面収差算出部８３は、算出された波面収差情報
に平均等の統計処理を施して、前記投影光学系ＰＬの波
面収差の算出結果を前記露光装置３０の主制御装置ＭＰ
Ｕに供給する。そして、この主制御装置ＭＰＵは、供給
された波面収差の算出結果に基づいて、前記投影光学系
ＰＬの収差を補正すべく、その投影光学系ＰＬ内の各レ
ンズエレメントの姿勢や他のレンズエレメントとの相対
位置を結像状態調整機構（図示略）を介して調整するよ
うになっている。

【００８６】次に、前記分割素子８８の製造方法につい
て、説明する。前記分割素子８８は、図４及び図６に示
すように、５つのエレメントで構成されている。すなわ
ち、この分割素子８８は、前記入射面９６を有する平行
平板エレメント１１１、図４及び図６においてその下方
に配置される２つの直角プリズムエレメント１１２，１
１３、及び、そのさらに下方に配置される２つの下部エ
レメント１１４，１１５からなっている。この下部エレ
メント１１４，１１５の上部には、前記直角プリズムエ
レメント１１２，１１３の斜面１１２ａ，１１３ａに接
するような斜面状の一端面１１４ａ，１１５ａが形成さ
れている。

【００８７】前記分割素子８８を製造するにあたって
は、まず、前記平行平板エレメント１１１の入射面９６
とは反対側の裏面１１１ａに、前記収差測定光ＭＬを透
過しない材料で円環状の前記遮光体９９を形成する。

【００８８】前記各直角プリズムエレメント１１２，１
１３には、その直角部と対向する斜面１１２ａ，１１３
ａに前記収差測定光ＭＬの一部を透過し、前記反射面９
７で反射した光を反射する前記各第２ハーフミラー１０
３ａ，１０３ｂを形成する。また、その直角プリズムエ
レメント１１２，１１３のいずれか一方には、前記斜面
１１２ａ，１１３ａが斜め下方を向くように配置したと
きの垂直面１１２ｂ，１１３ｂの少なくとも一方に、前
記収差測定光ＭＬを透過しない材料で前記隔離体１０１
の一部を形成する。この垂直面１１２ｂ，１１３ｂは、
直角プリズムエレメント１１２，１１３同士を固定する
固定面として機能する。

【００８９】前記各下部エレメント１１４，１１５の前
駆体１１４’，１１５’には、その一端面１１４ａ，１
１５ａに前記直角プリズムエレメント１１２，１１３の
斜面１１２ａ，１１３ａに対応する斜面を形成する。こ
れに対して、その前駆体１１４’，１１５の他端面１１
４ｂ、１１５ｂ側は、垂直平面１１４ｃ，１１５ｃと直
交するような水平面のままとしておく。さらに、その前
駆体１１４’，１１５’のいずれか一方には、前記垂直
平面１１４ｃ，１１５ｃに前記収差測定光ＭＬを透過し
ない材料で前記隔離体１０１の一部を形成する。

【００９０】そして、前記平行平板エレメント１１１の
裏面１１１ａに、前記垂直面１１２ｂ，１１３ｂ同士が
貼り合わされた両プリズムエレメント１１２，１１３の
両水平面１１２ｃ，１１３ｃを貼り合わせる。次いで、
前記両プリズムエレメント１１２，１１３の両斜面１１
２ａ，１１３ａに、前記垂直平面１１４ｃ，１１５ｃ同
士が貼り合わされた前記前駆体１１４’，１１５’の両
一端面１１４ａ，１１５ａを貼り合わせる。このよう
に、各エレメント１１１〜１１３及び前記前駆体１１
４’，１１５’が貼り合わされたものは、その両端面が
平面状をなす円柱体となっている。

【００９１】次に、このような円柱体における前記下部
エレメント１１４，１１５の前駆体１１４’、１１５’
の他端面１１４ｂ，１１５ｂ側に、化学的気化加工法
（ＣＶＭ： Chemical Vapor Machining ）により、前記
入射面９６の中心を焦点位置とする放物面からなる反射
面９７を形成する。そして、その反射面９７上に、例え
ば金属蒸着、金属めっき等を施して反射鏡を形成するこ
とにより、分割素子８８を形成する。

【００９２】従って、本実施形態によれば、以下のよう
な効果を得ることができる。 （イ） この波面収差測定装置８１では、投影光学系Ｐ
Ｌを通過した収差測定光ＭＬを第１平行光ＰＢ１と第２
平行光ＰＢ２とに分割する分割素子８８を有している。
また、この波面収差測定装置８１は、前記各平行光ＰＢ
１，ＰＢ２をさらに複数のスポット光ＳＬに分割する第
１及び第２マイクロレンズアレイ９０ａ，９０ｂと、そ
の各スポット光ＳＬを受光する第１及び第２収差用ＣＣ
Ｄ９１ａ，９１ｂとを有している。さらに、この波面収
差測定装置８１は、前記各収差用ＣＣＤ９２ａ，９１ｂ
で受光した前記各スポット光ＳＬの位置情報に基づいて
前記投影光学系ＰＬの波面収差情報を算出する波面収差
算出部８３を有している。

【００９３】このため、断面円形状の収差測定光ＭＬ
が、分割素子８８を介して、その光軸とほぼ直交する面
内において断面略半円形状をなし、断面積が半分の第１
及び第２平行光ＰＢ１，ＰＢ２に分割される。このた
め、投影光学系ＰＬの波面収差情報を測定するために、
その各平行光ＰＢ１，ＰＢ２をさらに複数のスポット光
ＳＬに分割する第１及び第２マイクロレンズアレイ９０
ａ，９０ｂを小型化することができる。これにより、波
面収差測定装置８１に入射する収差測定光ＭＬを単一で
大型のマイクロレンズアレイを用いることなく、投影光
学系ＰＬの波面収差情報を測定することができる。従っ
て、波面収差測定装置８１を小型化することができて、
波面収差測定装置８１を露光装置３０に対して容易に取
り付けることができる。また、波面収差情報を利用する
ことで、投影光学系ＰＬの収差を迅速にかつ精度よく測
定することができる。

【００９４】（ロ） この波面収差測定装置８１では、
分割素子８８の収差測定光ＭＬをその光軸に対して交差
する面内で第１及び第２平行光ＰＢ１，ＰＢ２に分割す
る。また、前記各第２ハーフミラー１０３ａ，１０３ｂ
は、前記両平行光ＰＢ１，ＰＢ２を互いに異なる方向に
偏向するようになっている。

【００９５】このため、波面収差測定装置８１を投影光
学系ＰＬの下方に配置され、大きな表面積を有するウエ
ハステージＷＳに装着することで、そのウエハステージ
ＷＳの表面またはその内部を利用して効率よく収差測定
光ＭＬを分割することができる。従って、波面収差測定
装置８１の一層の小型化を図ることができる。

【００９６】（ハ） この波面収差測定装置８１では、
投影光学系ＰＬの結像位置を焦点位置とする凹面をなす
反射面９７を有している。そして、第２ハーフミラー１
０３ａ，１０３ｂが、前記投影光学系ＰＬの結像位置と
前記反射面９７との間に配置されている。そして、前記
両第２ハーフミラー１０３ａ，１０３ｂは、収差測定光
ＭＬを前記反射面９７に向けて透過するとともに、前記
反射面９７で反射された前記収差測定光ＭＬを第１及び
第２平行光ＰＢ１，ＰＢ２に分割するようになってい
る。

【００９７】このため、波面収差測定装置８１に収束光
として入射し、そして発散光となる収差測定光ＭＬを、
簡単な構成で新たな収差成分が加えられることなく平行
光ＰＢ１，ＰＢ２に変換することができる。

【００９８】（ニ） この波面収差測定装置８１では、
第１平行光ＰＢ１を第１方向に偏向する第２ハーフミラ
ー１０３ａと、第２平行光ＰＢ２を前記第１方向とは異
なる第２方向に偏向する第２ハーフミラー１０３ｂとを
有している。そして、前記第１平行光ＰＢ１と前記第２
平行光ＰＢ２とを隔離する隔離体１０１を有している。

【００９９】このため、第１平行光ＰＢ１が、第２方向
に迷光として漏れ込んで第２方向の第２平行光ＰＢ２の
位置情報の検出に影響が出るのが回避される。また、逆
に、第２平行光ＰＢ２が、第１方向に迷光として漏れ込
んで第１平行光ＰＢ１の位置情報の検出に影響が出るの
が回避される。従って、互いに異なる方向に偏向された
第１及び第２平行光ＰＢ１，ＰＢ２の一方が、他方に対
して迷光として影響するのを抑制できて、より正確に波
面収差情報を検出することができる。

【０１００】（ホ） この波面収差測定装置８１では、
第２ハーフミラー１０３ａで反射された第１平行光ＰＢ
１が、第１マイクロレンズアレイ９０ａで複数のスポッ
ト光ＳＬに分割され、そのスポット光ＳＬを受光する第
１収差用ＣＣＤ９１ａを有している。また、第２ハーフ
ミラー１０３ｂで反射された第２平行光ＰＢ２が、第２
マイクロレンズアレイ９０ｂで複数のスポット光ＳＬに
分割され、そのスポット光ＳＬを受光する第２収差用Ｃ
ＣＤ９１ｂを有している。

【０１０１】このため、第１収差用ＣＣＤ９１ａで検出
された各スポット光ＳＬの位置情報と、第２収差用ＣＣ
Ｄ９１ｂで検出された各スポット光ＳＬの位置情報とを
合成することで、もとの収差測定光ＭＬの波面収差情報
を容易に算出することができる。

【０１０２】（ヘ） この波面収差測定装置８１では、
分割素子８８において、収差測定光ＭＬの入射する入射
面９６とその収差測定光ＭＬの分割された第１及び第２
平行光ＰＢ１，ＰＢ２を射出する射出面１０４ａ，１０
４ｂとの間が、投影光学系ＰＬと分割素子８８との間の
不活性ガスよりも屈折率の高い光学材料で形成されてい
る。

【０１０３】このため、収差測定光ＭＬが分割素子８８
に入射すると、その収差測定光ＭＬの開き角度２θ１か
ら２θ２（ここで、θ１＞θ２、図４参照）へと小さく
なる。このため、反射面９７から射出される平行光ＰＢ
１，ＰＢ２の幅が小さくなり、この平行光ＰＢ１，ＰＢ
２を、さらに第１及び第２平行光ＰＢ１，ＰＢ２に分割
することで、第１及び第２マイクロレンズアレイ９０
ａ，９０ｂに入射する前記各平行光ＰＢ１，ＰＢ２にお
ける光軸とほぼ直交する面内での断面積がさらに小さく
なる。従って、第１及び第２マイクロレンズアレイ９０
ａ，９０ｂ及び第１及び第２収差用ＣＣＤをさらに小型
化することができ、さらに波面収差測定装置８１全体を
一層小型化することができる。

【０１０４】（ト） この波面収差測定装置８１は、レ
チクルＲに形成されたパターンの像をウエハＷ上に転写
する投影光学系ＰＬの波面収差を測定するものである。
そして、この波面収差測定装置８１では、分割素子８８
と第１及び第２マイクロレンズアレイ１０３ａ，１０３
ｂと第１及び第２収差用ＣＣＤ９１ａ，９１ｂとが、ウ
エハＷを保持するホルダ３４と実質的に同一形状の受光
筐体８２内に収容されている。

【０１０５】このため、波面収差測定装置８１を、容易
に交換可能なホルダ３４と同様に取り扱うことが可能に
なる。従って、波面収差測定装置８１の露光装置３０に
対する装着を、ホルダ３４を交換する搬送システム６８
を用いて行うことができ、その装着作業を極めて容易に
行うことができる。

【０１０６】（チ） この波面収差測定装置８１では、
分割素子８８を投影光学系ＰＬの光軸ＡＸの周りに回転
させて、その分割素子８８の複数の回転位置で投影光学
系ＰＬの波面収差情報を測定する。そして、その複数の
回転位置での波面収差情報に基づいて、前記投影光学系
ＰＬの波面収差情報を算出し直すようになっている。

【０１０７】このため、分割素子８８における複数の回
転位置における投影光学系ＰＬの波面収差情報に基づい
て、投影光学系ＰＬの収差情報をより正確に把握するこ
とができる。

【０１０８】（リ） この波面収差測定装置８１では、
分割素子８８における収差測定光ＭＬの入射面９６の近
傍に、その入射面９６の近傍を通過する収差測定光ＭＬ
の通過を許容する開口９８が設けられている。そして、
その開口９８の外側には、前記分割素子８８から投影光
学系ＰＬ側に戻ってくる収差測定光ＭＬの一部を遮光す
る遮光体９９が設けられている。

【０１０９】このため、分割素子８８内で反射され、迷
光として投影光学系ＰＬ側に戻ってくる収差測定光ＭＬ
の一部が、遮光体９９により遮光される。従って、分割
素子８８側からの迷光の影響を抑制できて、より正確に
被検光学系ＰＬの波面収差情報を検出することができ
る。

【０１１０】（ヌ） この波面収差測定装置８１では、
分割素子８８と前記第１及び第２マイクロレンズアレイ
９０ａ，９０ｂとの間における、前記分割素子８８の射
出面１０４ａ，１０４ｂとほぼ同じ高さ位置に、第１ハ
ーフミラー８９ａ，８９ｂが設けられている。これら各
第１ハーフミラー８９ａ，８９ｂは、それぞれ第１及び
第２平行光ＰＢ１，ＰＢ２の一部を透過させるととも
に、他の一部を反射させてほぼ直角に折り曲げる。そし
て、その各第１ハーフミラー８９ａ，８９ｂで折り曲げ
られた平行光ＰＢ１，ＰＢ２の他の一部を受光する第１
及び第２瞳計測用ＣＣＤ９２ａ，９２ｂが設けられてい
る。

【０１１１】このため、第１及び第２収差用ＣＣＤ９１
ａ，９１ｂと、分割素子８８から射出される第１及び第
２平行光ＰＢ１，ＰＢ２の瞳の形状を観察するための第
１及び第２瞳計測用ＣＣＤ９２ａ，９２ｂとを、分割素
子８８の射出面１０４ａ，１０４ｂとほぼ同じ高さ位置
に配置することが可能となる。従って、前記両収差用Ｃ
ＣＤ９１ａ，９１ｂに加えて、さらに前記両瞳計測用Ｃ
ＣＤ９２ａ，９２ｂを装備する構成にも関わらず、波面
収差測定装置８１の収差測定光ＭＬの入射方向における
大型化を抑制することができる。

【０１１２】（ル） この露光装置３０では、収差測定
光ＭＬを生成するピンホールＰＨを有するテストレチク
ルＲｔを、投影光学系ＰＬの物体面側のレチクルステー
ジＲＳに配置する。そして、波面収差測定装置８１を前
記投影光学系ＰＬの像面側に配置して、投影光学系ＰＬ
の波面収差情報を測定するようになっている。

【０１１３】このため、投影光学系ＰＬの波面収差情報
を迅速かつ容易に、しかも精度よく測定することがで
き、測定された波面収差情報を利用して投影光学系ＰＬ
の結像特性を精度よく補正することができる。

【０１１４】（第２実施形態）つぎに、本発明の第２実
施形態について、前記第１実施形態と異なる部分を中心
に説明する。

【０１１５】図７に示すように、この第２実施形態の波
面収差測定装置１２１では、前記分割素子８８の入射面
９６の投影光学系ＰＬ側に集光光学系としての集光レン
ズ１２２が設けられている。そして、この波面収差測定
装置１２１を用いる場合には、この集光レンズ１２２の
上面１２３を投影光学系ＰＬの像面に合わせ込んで、そ
の投影光学系ＰＬの波面収差情報を測定するようになっ
ている。

【０１１６】従って、本実施形態によれば、前記第１実
施形態における（イ）〜（ル）に記載したのとほぼ同様
の効果に加えて、以下のような効果を得ることができ
る。 （ヲ） ここで、例えば収差測定光ＭＬの光量が少ない
ような場合には、テストレチクルＲｔ上の球面波を発生
させるピンホールＰＨの開口径を拡大して波面収差測定
装置１２１に到達する収差測定光ＭＬの光量を増加させ
ることがある。しかし、このようにテストレチクルＲｔ
上のピンホールＰＨの開口径を拡大すると、波面収差測
定装置１２１の入射面９６で、収差測定光ＭＬが所定の
大きさを持った像として結像される。この収差測定光Ｍ
Ｌを分割素子８８内の反射面９７で反射させて平行光に
変換すると、その平行光の外側部分に新たに収差を生じ
るおそれがある。

【０１１７】これに対して、この波面収差測定装置１２
１では、収差測定光ＭＬは、集光レンズ１２２を介して
分割素子８８に入射することになるため、前記のような
外側部分に生じる収差が補正される。従って、前記のよ
うにテストレチクルＲｔ上のピンホールＰＨの開口径が
拡大されているような場合にも、投影光学系ＰＬの波面
収差情報を迅速かつ高精度に測定することができる。

【０１１８】また、収差測定光ＭＬを集光レンズ１２２
を通過させることで、分割素子８８内における収差測定
光ＭＬの開き角θ３が、前記第１実施形態の同分割素子
８８内での開き角θ２よりさらに小さくなる。このた
め、反射面９７から射出される平行光ＰＢ１，ＰＢ２の
幅が一層小さくなる。これにより、この平行光ＰＢ１，
ＰＢ２を、さらに第１及び第２平行光ＰＢ１，ＰＢ２に
分割することで、第１及び第２マイクロレンズアレイ９
０ａ，９０ｂに入射する各平行光ＰＢ１，ＰＢ２におけ
る光軸とほぼ直交する面内での断面積が一層小さくな
る。従って、第１及び第２マイクロレンズアレイ９０
ａ，９０ｂ及び第１及び第２収差用ＣＣＤ９１ａ，９１
ｂを一層小型化することができる。

【０１１９】（第３実施形態）つぎに、本発明の第３実
施形態について、前記各実施形態と異なる部分を中心に
説明する。

【０１２０】図８に示すように、この第３実施形態の波
面収差測定装置１３１では、前記第２実施形態の波面収
差測定装置１２１において、その分割素子８８の各射出
面１０４ａ，１０４ｂの各マイクロレンズアレイ９０
ａ，９０ｂ側にリレー光学系としてのリレーレンズ１３
２が設けられている。なお、このリレーレンズ１３２
も、分割された各平行光ＰＢ１，ＰＢ２の光軸と直交す
る断面での形状に対応する平面形状、つまり略半円形状
をなすように形成されている。

【０１２１】従って、本実施形態によれば、前記各実施
形態における（イ）〜（ヲ）に記載したのとほぼ同様の
効果に加えて、以下のような効果を得ることができる。 （ワ） このように、リレーレンズ１３２を介在させる
ことで、分割素子８８から射出される各平行光ＰＢ１，
ＰＢ２の瞳位置を自由に調整することが可能となる。従
って、波面収差測定装置１３１の設計の自由度を向上す
ることができる。

【０１２２】（第４実施形態）つぎに、本発明の第４実
施形態について、前記各実施形態と異なる部分を中心に
説明する。

【０１２３】図９に示すように、この第４実施形態の波
面収差測定装置１４１では、分割素子の構成が前記各実
施形態とは異なっている。すなわち、この波面収差測定
装置１４１における第１光学系としての分割素子１４２
は、平行平板ガラス１４３とコリメータレンズ１４４と
反射光学素子としてのプリズム１４５とからなってい
る。

【０１２４】前記平行平板ガラス１４３は、その上面が
投影光学系ＰＬを通過した収差測定光ＭＬの入射面９６
をなしている。前記投影光学系ＰＬの波面収差情報の測
定時には、この平行平板ガラス１４３は、その入射面９
６が投影光学系ＰＬの結像面に一致するように配置され
る。前記コリメータレンズ１４４は、前記平行平板ガラ
ス１４３の下方に配置され、その平行平板ガラス１４３
を介して入射し、発散光をなす収差測定光ＭＬを平行光
ＰＢに変換する役割を担っている。

【０１２５】前記プリズム１４５は、断面直角三角形状
をなしており、前記コリメータレンズ１４４の下方にお
いて稜１４６が前記収差測定光ＭＬの光軸に直交するよ
うに配置されている。この稜１４６を挟む一対の斜面
は、反射膜が形成された第１及び第２反射面１４７ａ，
１４７ｂとなっている。そして、この両反射面１４７
ａ，１４７ｂにより前記平行光ＰＢが、第１及び第２平
行光ＰＢ１，ＰＢ２に分割されるようになっている。こ
こで、第１反射面１４７ａは、前記第１平行光ＰＢ１を
図９において左方向の第１方向に偏向する。一方、第２
反射面１４７ｂは、前記第２平行光ＰＢ２を図９におい
て右方向の第１方向とは反対の第２方向に偏向するよう
になっている。そして、これら両反射面１４７ａ，１４
７ｂは、前記各平行光ＰＢ１，ＰＢ２の射出面を兼ねて
いる。そして、このプリズム１４５で分割され、偏向さ
れた第１及び第２平行光ＰＢ１，ＰＢ２が、それぞれ第
１及び第２マイクロレンズアレイ９０ａ，９０ｂに入射
するようになっている。

【０１２６】また、この波面収差測定装置１４１では、
第１ハーフミラー８９ａ，８９ｂと第１及び第２瞳計測
用ＣＣＤ９２ａ，９２ｂとが省略されている。従って、
本実施形態によれば、前記第１実施形態における
（イ）、（ロ）、（ホ）、（ト）、（チ）及び（ル）に
記載したのとほぼ同様の効果に加えて、以下のような効
果を得ることができる。

【０１２７】（カ） この波面収差測定装置１４１で
は、入射した収差測定光ＭＬを断面直角三角形状のプリ
ズム１４５で、第１及び第２平行光ＰＢ１，ＰＢ２に分
割している。このように単純な形状のプリズム１４５で
もって、前記収差測定光ＭＬを分割することが可能とな
り、波面収差測定装置１４１の構成の簡素化を図ること
ができる。

【０１２８】（第５実施形態）つぎに、本発明の第５実
施形態について、前記各実施形態と異なる部分を中心に
説明する。

【０１２９】図１０に示すように、この第５実施形態の
波面収差測定装置１５１では、分割素子の構成が前記各
実施形態とは異なっている。すなわち、この波面収差測
定装置１５１における第１光学系としての分割素子１５
２は、反射光学素子としてのプリズム１５３とコリメー
タレンズ１５４とからなっている。

【０１３０】前記プリズム１５３は、前記第４実施形態
のプリズム１４５とほぼ同様の構成のものである。ただ
し、この波面収差測定装置１５１のプリズム１５３は、
その稜１５５が投影光学系ＰＬの結像位置より投影光学
系ＰＬ側で収差測定光ＭＬの光軸に直交するように配置
されている。この稜１５５を挟む一対の斜面は、反射膜
が形成された第１及び第２反射面１５６ａ，１５６ｂと
なっている。そして、この両反射面１５６ａ，１５６ｂ
により前記収差測定光ＭＬが、第１の光としての第１及
び第２反射光ＲＢ１，ＲＢ２に分割されるようになって
いる。ここで、第１反射面１５６ａは、前記第１反射光
ＲＢ１を図１０において左方向の第１方向に偏向する。
一方、第２反射面１５６ｂは、前記第２反射光ＲＢ２を
図１０において右方向の第１方向とは反対の第２方向に
偏向するようになっている。

【０１３１】前記各反射面１５６ａ，１５６ｂで反射さ
れた前記各反射光ＲＢ１，ＲＢ２は、一旦焦点を結んだ
後に、プリズム１５３と第１及び第２マイクロレンズア
レイ９０ａ，９０ｂとの間に配設された第１及び第２コ
リメータレンズ１５４ａ，１５４ｂにそれぞれ入射する
ようになっている。そして、この各コリメータレンズ１
５４ａ，１５４ｂにより、前記各反射光ＲＢ１，ＲＢ２
がそれぞれ第１及び第２平行光ＰＢ１，ＰＢ２に変換さ
れ、その各平行光ＰＢ１，ＰＢ２が前記各マイクロレン
ズアレイ９０ａ，９０ｂに入射するようになっている。

【０１３２】また、この波面収差測定装置１５１では、
第１ハーフミラー８９ａ，８９ｂと第１及び第２瞳計測
用ＣＣＤ９２ａ，９２ｂとが省略されている。従って、
本実施形態によれば、前記第４実施形態に記載したのと
ほぼ同様の効果を得ることができる。

【０１３３】（変更例）なお、本発明の実施形態は、以
下のように変更してもよい。 ・ 前記第１〜第３実施形態において、第１ハーフミラ
ー８９ａ，８９ｂと第１及び第２瞳計測用ＣＣＤ９２
ａ，９２ｂとを省略してもよい。

【０１３４】・ 前記第４実施形態において、プリズム
１４５と第１及び第２マイクロレンズアレイ９０ａ，９
０ｂとの間に、第１ハーフミラー８９ａ，８９ｂを設
け、その各第１ハーフミラー８９ａ，８９ｂと対応する
ように第１及び第２瞳計測用ＣＣＤ９２ａ，９２ｂを設
けてもよい。

【０１３５】・ 前記第５実施形態において、第１及び
第２コリメータレンズ１５４ａ，１５４ｂと第１及び第
２マイクロレンズアレイ９０ａ，９０ｂとの間に、第１
ハーフミラー８９ａ，８９ｂを設け、その各第１ハーフ
ミラー８９ａ，８９ｂと対応するように第１及び第２瞳
計測用ＣＣＤ９２ａ，９２ｂを設けてもよい。

【０１３６】・ 前記第４実施形態において、プリズム
１４５と第１及び第２ミクロレンズアレイ９０ａ，９０
ｂとの間に、リレーレンズ１３２を設けてもよい。 ・ 前記第５実施形態において、第１及び第２コリメー
タレンズ１５４ａ，１５４ｂと第１及び第２マイクロレ
ンズアレイ９０ａ，９０ｂとの間に、リレーレンズ１３
２を設けてもよい。

【０１３７】・ 前記各実施形態において、収差測定光
ＭＬを、例えば３つ以上の平行光に分割し、その分割さ
れた平行光のそれぞれに対応するようにマイクロレンズ
アレイ及び収差用ＣＣＤを設けるようにしてもよい。

【０１３８】・ 前記第各実施形態において、第１平行
光ＰＢ１と第２平行光ＰＢ２とを必ずしも正反対の方向
に偏向させる必要はなく、また両平行光ＰＢ１，ＰＢ２
も、必ずしもほぼ直角に折り曲げる必要もない。要は、
受光筐体８２内で、折り曲げられた各平行光ＰＢ１，Ｐ
Ｂ２がその受光筐体８２の内壁に干渉しない範囲であっ
て、第１平行光ＰＢ１と第２平行光ＰＢ２とが互いに異
なる方向に折り曲げられる構成であればよい。

【０１３９】・ 前記各実施形態では、各ＣＣＤ９１
ａ，９１ｂ，９２ａ，９２ｂで検出された情報を、ワイ
ヤレス通信で波面収差算出部８３に供給する構成とし
た。これに対して、例えばウエハステージＷＳ等の波面
収差測定装置８１，１２１，１３１，１４１が接する場
所に、その波面収差測定装置８１，１２１，１３１，１
４１との電気的接点を設け、その電気的接点を介して前
記各ＣＣＤ９１ａ，９１ｂ，９２ａ，９２ｂで検出され
た情報を波面収差算出部８３に供給するようにしてもよ
い。

【０１４０】・ 前記各実施形態では、分割素子８８，
１４２，１５２を複数の回転位置で投影光学系ＰＬの波
面収差情報を測定する構成としたが、前記分割素子８
８，１４１，１５２を回転させることなく、例えば代表
的な１つの位置で投影光学系ＰＬの波面収差情報を測定
するようにしてもよい。

【０１４１】・ 前記各実施形態では、投影光学系ＰＬ
に入射する収差測定光ＭＬに球面波を発生させるための
生成部材として、ピンホールＰＨが形成されたテストレ
チクルＲｔを用いる構成について説明した。しかしなが
ら、本発明は、収差測定光ＭＬに球面波ＳＷを発生でき
るものであれば、この構成に限定されるものではない。
例えば、投影光学系ＰＬの波面収差情報を測定するに際
しては、テストレチクルＲｔに代えて、レチクルステー
ジＲＳ上に開口部を形成し、この開口部を塞ぐように取
り付けられた透明板上に、ピンホールＰＨパターンを形
成してもよい。その他に、通常のデバイス用レチクル
に、同様のピンホールＰＨパターンを形成してもよい。
また、レチクルステージＲＳ自体に、同様のピンホール
ＰＨパターンを形成してもよい。これらの場合、前記ピ
ンホールＰＨの数は、１つであってもよいし、複数であ
ってもよい。

【０１４２】・ 前記各実施形態において、前記投影光
学系ＰＬの照明領域内の複数箇所について波面収差情報
を測定し、それらの波面収差情報に基づいて、投影光学
系ＰＬの収差情報を求めるようにしてもよい。

【０１４３】・ 前記各実施形態では、露光光ＥＬとし
てＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）あるいはＦ２レ
ーザ（１５７ｎｍ）を露光光ＥＬとしたが、露光光ＥＬ
として、例えばＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、
Ｋｒ２レーザ（１４６ｎｍ）、Ａｒ２レーザ（１２６ｎ
ｍ）等の他、金属蒸気レーザやＹＡＧレーザの高調波、
あるいはｇ線（４３６ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）等の
超高圧水銀ランプの輝線等を採用してもよい。

【０１４４】・ 前記各実施形態では、前記露光光ＥＬ
とは異なる収差測定光ＭＬを投影光学系ＰＬに入射させ
て波面収差情報の測定を行ってもよい。この場合、収差
測定光ＭＬとしては、例えばＤＦＢ半導体レーザまたは
ファイバレーザから発振される赤外域、または可視域の
単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（またはエルビ
ウムとイッテルビウムの双方）がドープされたファイバ
アンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長
変換された高調波を用いてもよい。また、収差測定光Ｍ
Ｌとしては、アルゴンランプ、クリプトンランプ、キセ
ノンランプ等の希ガス放電ランプ、キセノン−水銀ラン
プ、ハロゲンランプ、蛍光灯、白熱灯、水銀灯、ナトリ
ウムランプ、メタルハライドランプ等から出射される紫
外光、可視光または赤外光、またはそれらの光を単波長
化した光の高調波、ＹＡＧレーザ光、金属蒸気レーザ光
等の高調波等も適用できる。

【０１４５】・ 前記各実施形態では、露光装置３０の
投影光学系ＰＬを波面収差情報の測定対象の被検光学系
として具体化したが、露光装置３０における照明光学系
ＩＬ等その他の光学系、あるいは露光装置とは異なった
光学装置における光学系の波面収差測定装置に具体化し
てもよい。

【０１４６】・ 前記各実施形態では、本発明を半導体
素子製造用の露光装置３０に適用している。これに対し
て、例えば液晶表示素子（ＬＣＤ）などを含むディスプ
レイの製造に用いられてデバイスパターンをガラスプレ
ート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エハ上へ転写
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。

【０１４７】また、半導体素子等のデバイスだけでな
く、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び
電子線露光装置などで使用されるレチクルまたはマスク
を製造するために、マザーレチクルからガラス基板やシ
リコンウエハ等へ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ＶＵ
Ｖ（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、または水晶などが用いられる。また、プ
ロキシミティ方式の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エハ等
が用いられる。

【０１４８】・ また、露光装置として、投影光学系Ｐ
Ｌを用いることなく、マスクと基板とを密接させてマス
クのパターンを露光するコンタクト露光装置、マスクと
基板とを近接させてマスクのパターンを露光するプロキ
シミティ露光装置の光学系にも適用することができる。
また、投影光学系としては、全屈折タイプに限らず、反
射屈折タイプであってもよい。

【０１４９】・ さらに、本発明の露光装置は、縮小露
光型の露光装置に限定されるものではなく、本発明を、
例えば等倍露光型、拡大露光型の露光装置に適用しても
よい。また、本発明は、マスクと基板とを相対移動させ
ながらマスクのパターンを基板へ転写し、基板を順次ス
テップ移動させるスキャニング・ステッパに限らず、マ
スクと基板とを静止した状態でマスクのパターンを基板
へ転写し、基板を順次ステップ移動させるステップ・ア
ンド・リピート方式の露光装置に適用してもよい。

【０１５０】・ 前記各実施形態におけるレンズエレメ
ント、分割素子８８，１４２、マイクロレンズアレイ９
０ａ，９０ｂ等の光学素子としては、蛍石、石英などが
主に採用されるが、フッ化リチウム、フッ化マグネシウ
ム、フッ化ストロンチウム、リチウム−カルシウム−ア
ルミニウム−フロオライド、及びリチウム−ストロンチ
ウム−アルミニウム−フロオライド等の結晶や、ジルコ
ニウム−バリウム−ランタン−アルミニウムからなるフ
ッ化ガラスや、フッ素をドープした石英ガラス、フッ素
に加えて水素もドープされた石英ガラス、ＯＨ基を含有
させた石英ガラス、フッ素に加えてＯＨ基を含有した石
英ガラス等の改良石英を用いてもよい。

【０１５１】なお、複数のレンズから構成される照明光
学系ＩＬ、投影光学系ＰＬを露光装置３０の本体に組み
込み光学調整するとともに、多数の機械部品からなるレ
チクルステージＲＳやウエハステージＷＳを露光装置３
０の本体に取り付けて配線や配管を接続し、さらに総合
調整（電気調整、動作確認等）をすることにより前記実
施形態の露光装置３０を製造することができる。露光装
置３０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。

【０１５２】次に、上述した露光装置３０をリソグラフ
ィ工程で使用したデバイスの製造方法の実施形態につい
て説明する。図１１は、デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半
導体素子、液晶表示素子、撮像素子（ＣＣＤ等）、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１１に示すように、まず、ステ
ップＳ２０１（設計ステップ）において、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Ｓ２０２（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
（レクチルＲ等）を製作する。一方、ステップＳ２０３
（基板製造ステップ）において、シリコン、ガラスプレ
ート等の材料を用いて基板（シリコン材料を用いた場合
にはウエハＷとなる。）を製造する。

【０１５３】次に、ステップＳ２０４（基板処理ステッ
プ）において、ステップＳ２０１〜Ｓ２０３で用意した
マスクと基板を使用して、後述するように、リソグラフ
ィ技術等によって基板上に実際の回路等を形成する。次
いで、ステップＳ２０５（デバイス組立ステップ）にお
いて、ステップＳ２０４で処理された基板を用いてデバ
イス組立を行う。このステップＳ２０５には、ダイシン
グ工程、ボンディング工程、及びパッケージング工程
（チップ封入等）等の工程が必要に応じて含まれる。

【０１５４】最後に、ステップＳ２０６（検査ステッ
プ）において、ステップＳ２０５で作製されたデバイス
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デバイスが完成し、これが出荷され
る。

【０１５５】図１２は、半導体デバイスの場合におけ
る、図１２のステップＳ２０４の詳細なフローの一例を
示す図である。図１２において、ステップＳ２１１（酸
化ステップ）では、ウエハＷの表面を酸化させる。ステ
ップＳ２１２（ＣＶＤステップ）では、ウエハＷ表面に
絶縁膜を形成する。ステップＳ２１３（電極形成ステッ
プ）では、ウエハＷ上に電極を蒸着によって形成する。
ステップＳ２１４（イオン打込みステップ）では、ウエ
ハＷにイオンを打ち込む。以上のステップＳ２１１〜Ｓ
２１４のそれぞれは、ウエ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。

【０１５６】ウエ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
２１５（レジスト形成ステップ）において、ウエハＷに
感光剤を塗布する。引き続き、ステップＳ２１６（露光
ステップ）において、先に説明したリソグラフィシステ
ム（露光装置３０）によってマスク（レチクルＲ）の回
路パターンをウエハＷ上に転写する。次に、ステップＳ
２１７（現像ステップ）では露光されたウエハＷを現像
し、ステップＳ２１８（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Ｓ２１
９（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。

【０１５７】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、ウエハＷ上に多重に回路パター
ンが形成される。以上説明した本実施形態のデバイス製
造方法を用いれば、露光工程（ステップＳ２１６）にお
いて上記の露光装置３０が用いられ、真空紫外域の露光
光ＥＬにより解像力の向上が可能となり、しかも露光量
制御を高精度に行うことができる。さらに、投影光学系
ＰＬの収差を高精度に測定して、その投影光学系ＰＬの
結像特性をより正確に補正でき、マスク上のパターンの
像をより高精度に転写することが可能となる。しかも、
投影光学系ＰＬの収差測定のための露光装置３０の運転
停止時間を短縮することが可能となる。従って、結果的
に最小線幅が０．１μｍ程度の高集積度のデバイスを高
精度に歩留まりよく生産することができる。

【０１５８】

【発明の効果】以上詳述したように、本願請求項１及び
請求項９に記載の発明によれば、波面収差測定装置を小
型化することができて、露光装置に対する装着が容易と
なり、被検光学系の収差を迅速かつ高精度に測定するこ
とができる。

【０１５９】また、本願請求項２に記載の発明によれ
ば、前記請求項１に記載の発明の効果に加えて、収差測
定光を効率よく分割することができて、波面収差測定装
置の一層の小型化を図ることができる。

【０１６０】また、本願請求項３に記載の発明によれ
ば、前記請求項２に記載の発明の効果に加えて、簡単な
構成で収差測定光を平行光に変換することができる。ま
た、本願請求項４に記載の発明によれば、前記請求項２
または請求項３に記載の発明の効果に加えて、他の方向
に偏向された第１の光による迷光の影響を抑制できて、
より正確に波面収差情報を検出することができる。

【０１６１】また、本願請求項５に記載の発明によれ
ば、前記請求項４に記載の発明の効果に加えて、第１受
光素子での検出結果と第２受光素子での検出結果とを合
成することで、もとの収差測定光の波面収差情報を容易
に算出することができる。

【０１６２】また、本願請求項６に記載の発明によれ
ば、前記請求項１〜請求項５のうちいずれか一項に記載
の発明の効果に加えて、装置全体を一層小型化すること
ができる。

【０１６３】また、本願請求項７及び請求項１２に記載
の発明によれば、前記請求項１〜請求項６のうちいずれ
か一項に記載の発明の効果に加えて、波面収差測定装置
を、露光装置に対して基板を保持するホルダの交換装置
を用いて装着でき、その装着作業が極めて容易なものと
なる。

【０１６４】また、本願請求項８に記載の発明によれ
ば、前記請求項１に記載の発明の効果に加えて、各第２
の光間でのクロストークなどの影響が少なくなり、各第
２の光の測定結果から前記第１の光の波面を復元するた
めの計算時に有利である。

【０１６５】また、本願請求項１０に記載の発明によれ
ば、前記請求項９に記載の発明の効果に加えて、第１光
学系における複数の回転位置における被検光学系の波面
収差情報に基づいて、被検光学系の収差情報をより正確
に把握することができる。

【０１６６】また、本願請求項１１に記載の発明によれ
ば、投影光学系の結像特性を精度よく補正することがで
き、露光精度の向上を図ることができる。また、本願請
求項１３に記載の発明によれば、デバイスを高精度にか
つ生産性よく製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 露光装置を示す概略構成図。

【図２】 図１のウエハステージにおけるウエハ交換に
関する説明図。

【図３】 第１実施形態の波面収差測定装置を示す概略
構成図。

【図４】 図３の受光部を示す断面図。

【図５】 図３の受光部を示す平断面図。

【図６】 図３の分割素子を拡大して示す断面図。

【図７】 第２実施形態の波面収差測定装置の受光部を
示す断面図。

【図８】 第３実施形態の波面収差測定装置の受光部を
示す断面図。

【図９】 第４実施形態の波面収差測定装置の受光部を
示す断面図。

【図１０】 第５実施形態の波面収差測定装置の受光部
を示す断面図。

【図１１】 デバイスの製造例のフローチャート。

【図１２】 半導体デバイスの場合における図１１の基
板処理に関する詳細なフローチャート。

【図１３】 従来の波面収差測定装置の概略構成図。

【図１４】 （ａ）は投影光学系に収差が存在しない場
合の、（ｂ）は投影光学系に収差が存在する場合の波面
収差測定装置における波面収差の計測状態に関する説明
図。

【図１５】 従来の波面収差測定装置における一改良例
の概略構成図。

【符号の説明】

３０…露光装置、３４…ホルダ、６８…搬送系としての
搬送システム、８１，１２１，１３１，１４１，１５１
…波面収差測定装置、８２…収容部材としての受光筐
体、８８，１４２，１５２…第１光学系としての分割素
子、８３…収差算出装置としての波面収差算出部、９０
ａ…第２光学系として第１マイクロレンズアレイ、９０
ｂ…第２光学系として第２マイクロレンズアレイ、９１
ａ…受光装置及び第１受光素子としての第１収差測定用
撮像素子、９２ａ…受光装置及び第２受光素子としての
第２収差測定用撮像素子、９６…入射面、９７…反射鏡
を構成する反射面、１０１…隔離部材としての隔離体、
１０３ａ…反射光学素子及び第１反射面を構成する第２
ハーフミラー、１０３ｂ…反射光学素子及び第２反射面
を構成する第２ハーフミラー、１０４ａ，１０４ｂ…射
出面、１４５，１５３…反射光学素子としてのプリズ
ム、１４７ａ，１５６ａ…第１反射面、１４７ｂ，１５
６ｂ…第２反射面、ＭＬ…収差測定光、ＰＢ１…第１の
光としての第１平行光、ＰＢ２…第２の光としての第２
平行光、ＰＬ…被検光学系としての投影光学系、Ｒ…マ
スクとしてのレチクル、ＲＢ１…第１の光としての第１
反射光、ＲＢ２…第２の光としての第２反射光、Ｒｔ…
生成部材としてのテストレチクル、ＳＬ…第２の光とし
てのスポット光、Ｗ，Ｗ’…基板としてのウエハ、ＷＳ
…基板ステージとしてのウエハステージ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA03 AA07 AA20 AA53 BB05 BB22 CC17 CC22 DD02 DD06 FF04 FF55 FF67 GG03 GG12 GG14 HH03 JJ03 JJ05 JJ26 LL09 LL10 LL28 LL30 LL46 QQ25 QQ28 2G086 HH06 5F046 BA04 BA05 DA13 DB05 FA10 FB10 FB12 FB16 FB17

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検光学系の波面収差を測定する波面収
   差測定装置において、 前記被検光学系を通過した収差測定光を少なくとも２つ
   の第１の光に分割する第１光学系と、 前記少なくとも２つの第１の光のそれぞれをさらに複数
   の第２の光に分割する第２光学系と、 前記第２の光のそれぞれを受光する受光装置と、 前記受光装置で受光した前記第２の光のそれぞれの位置
   情報に基づいて前記被検光学系の波面収差情報を算出す
   る収差算出装置とを有することを特徴とする波面収差測
   定装置。
2. 【請求項２】 前記第１光学系は、前記収差測定光を該
   測定光の光軸に対して交差する面内で前記少なくとも２
   つの第１の光に分割するとともに、前記第１の光のそれ
   ぞれを互いに異なる方向に偏向する反射光学素子を有す
   ることを特徴とする請求項１に記載の波面収差測定装
   置。
3. 【請求項３】 前記被検光学系の結像位置を焦点位置と
   する凹面を有する反射鏡を有し、前記反射光学素子は、
   前記被検光学系の結像位置と前記反射鏡との間に配置さ
   れ、前記収差測定光を前記反射鏡に向けて透過するとと
   もに、前記反射鏡で反射された前記収差測定光を前記少
   なくとも２つの第１の光に分割することを特徴とする請
   求項２に記載の波面収差測定装置。
4. 【請求項４】 前記反射光学素子は、前記少なくとも２
   つの第１の光のうち、一つの第１の光を第１方向に偏向
   する第１反射面と、前記少なくとも２つの第１の光のう
   ち、他の一つの第１の光を前記第１方向とは異なる第２
   方向に偏向する第２反射面と、前記第１反射面で反射さ
   れた第１の光と前記第２反射面で反射された第１の光と
   を隔離する隔離部材とを有することを特徴とする請求項
   ２または請求項３に記載の波面収差測定装置。
5. 【請求項５】 前記受光装置は、前記第１反射面で反射
   された第１の光が、さらに前記第２光学系で分割された
   複数の第２の光を受光する第１受光素子と、前記第２反
   射面で反射された第１の光が、さらに前記第２光学系で
   分割された複数の第２の光を受光する第２受光素子とを
   有することを特徴とする請求項４に記載の波面収差測定
   装置。
6. 【請求項６】 前記第１光学系は、前記収差測定光の入
   射する入射面と前記収差測定光を射出する射出面との間
   が、前記被検光学系と前記第１光学系との間の媒質より
   も高い屈折率を有する媒質で形成されることを特徴とす
   る請求項１〜請求項５のうちいずれか一項に記載の波面
   収差測定装置。
7. 【請求項７】 前記被検光学系は、マスクに形成された
   パターンを基板上に転写する投影光学系であり、前記第
   １光学系と前記第２光学系と前記受光装置との少なくと
   も一つは、前記基板を保持するホルダと実質的に同一形
   状の収容部材内に収容されることを特徴とする請求項１
   〜請求項６のうちいずれか一項に記載の波面収差測定装
   置。
8. 【請求項８】 前記第２光学系は、前記第１の光の光軸
   と略直交する面内に、二次元的に配列される複数の光学
   素子で構成され、前記第１光学系で前記収差測定光が少
   なくとも２つの第１の光に分割される境界が、前記複数
   の光学素子の配列の境界に一致することを特徴とする請
   求項１に記載の波面収差測定装置。
9. 【請求項９】 被検光学系の波面収差を測定する波面収
   差測定方法において、 前記被検光学系を通過した収差測定光を、第１光学系に
   より少なくとも２つの第１の光に分割し、 前記少なくとも２つの第１の光のそれぞれを、第２光学
   系によりさらに複数の第２の光に分割し、 前記第２の光のそれぞれを受光する受光装置により受光
   し、 前記受光装置で受光した前記第２の光のそれぞれの位置
   情報に基づいて前記被検光学系の波面収差情報を算出す
   ることを特徴とする波面収差測定方法。
10. 【請求項１０】 前記第１光学系を前記被検光学系の光
    軸の周りに回転させて、その第１光学系の複数の回転位
    置で前記被検光学系の波面収差情報を測定し、その複数
    の回転位置での波面収差情報に基づいて前記被検光学系
    の波面収差情報を算出し直すことを特徴とする請求項９
    に記載の波面収差測定方法。
11. 【請求項１１】 マスクに形成されたパターンを投影光
    学系を介して基板上に転写する露光装置において、 前記投影光学系の物体面に配置され、収差測定光を生成
    する生成部材と、 前記投影光学系の像面側に配置され、前記投影光学系を
    被検光学系として波面収差情報を測定する前記請求項１
    〜請求項８のうちいずれか一項に記載の波面収差測定装
    置とを有することを特徴とする露光装置。
12. 【請求項１２】 前記基板を保持するホルダと、そのホ
    ルダを交換可能に載置する基板ステージと、その基板ス
    テージが配置されたステージ室と、そのステージ室の内
    外の間で前記ホルダを搬送する搬送系とを備え、その搬
    送系は前記波面収差測定装置の少なくとも一部を前記ス
    テージ室の内外の間で搬送することを特徴とする請求項
    １１に記載の露光装置。
13. 【請求項１３】 リソグラフィ工程を含むデバイスの製
    造方法において、 前記リソグラフィ工程で請求項１１または請求項１２に
    記載の露光装置を用いて露光を行うことを特徴とするデ
    バイスの製造方法。