JP2003197510A - 収差測定装置、収差測定方法、光学系、および、露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光学系の像面における走査対象エリアが広く
かつ走査点数が多い場合でも、短時間にかつ空気ゆらぎ
の影響を受けることもなく、光学系の歪曲収差やその他
の収差を精度良く測定できる装置などを提供する。 【解決手段】 被検光学系１０ａの像面において複数の
開口部の像と複数の光選択部との相対位置を変化させる
移動手段１６と、複数の像のうち複数の光選択部と重な
り合う部分の光を選択し、選択された光を光選択部ごと
に同時に受光する手段１５と、上記した相対位置の変化
量を非接触で測定する測定手段１７とを備える。上記の
移動手段は、複数の光選択部の配列範囲より狭い範囲内
で、開口部の像と光選択部との相対位置を各々変化させ
る。上記の測定手段は、移動対象物との距離を上記の狭
い範囲に応じた微小距離以内に保ちながら測定を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被検光学系の収差
を測定する収差測定装置、収差測定方法、該装置または
方法を用いて収差が測定された光学系、および、該光学
系を用いた露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、半導体素子や液晶表示素
子などを製造する際のリソグラフィ工程では、露光装置
が用いられる。露光装置は、レジストが塗布されたウエ
ハまたはガラスプレートなどの基板上に、投影光学系を
介して、マスクまたはレチクルに形成されたパターンを
転写するための装置である。このような露光装置には、
いわゆるステッパなどの静止露光型の装置や、いわゆる
スキャニング・ステッパなどの走査露光型の装置があ
る。

【０００３】また、露光装置の投影光学系は、レチクル
などに形成されたパターンを基板上に高い解像力で忠実
に投影するために、諸収差が十分に抑制された良好な光
学特性を持つように設計される。しかし、設計どおりに
投影光学系を製造することは困難である。このため、実
際に製造された投影光学系には、様々な要因によって諸
収差が残存してしまう。

【０００４】特に、露光装置の投影光学系では、歪曲収
差（ディストーション）が残存すると、微細加工パター
ンの形状が歪んだり位置ずれを生じてしまい、精度の良
い微細パターンの転写が困難になる。一般に、投影光学
系の歪曲収差は、数ｎｍ程度に抑えることが望まれる。
そして、投影光学系の歪曲収差を調整して抑制するため
には、歪曲収差を高精度で測定することが必須である。

【０００５】従来の歪曲収差の測定は、被検光学系であ
る投影光学系の像面に、レチクルなどに形成された測定
用パターンの像を形成しておき、その像を走査すること
により行われる（例えば特許１９６８４０９号公報）。
測定用パターンの像の走査には、スリットと光電変換素
子とを１つずつ備えた受光器と、この受光器を移動させ
るＸＹテーブルと、このＸＹテーブルの移動量を測定す
るレーザ測長機とが用いられる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来技術では、投影光学系の像面において測定用パタ
ーンの像を１点ごとに順次に走査するため、走査対象の
エリアが広くかつ走査点数が多い場合（例えば、投影光
学系の歪曲収差を露光エリア全面で高精度に測定する場
合など）には、測定時間が非常に長く掛かってしまう。
さらに、測定時間が長いと、測定中に装置や投影光学系
がドリフトを起こしてしまい、結果として、投影光学系
の歪曲収差に関する高精度な測定結果を得ることができ
ない。

【０００７】また、投影光学系の像面において測定用パ
ターンの像を１点ごとに順次に走査するためには、予
め、ＸＹステージとレーザ測長機との間に、少なくとも
走査対象エリアと同程度の広い測長空間を確保しておか
なければならない。このため、広い測長空間における空
気ゆらぎに起因して、レーザ測長機の測定誤差が増大す
る。つまり、ＸＹテーブルの移動量の測定誤差が増大す
る。したがって、投影光学系の歪曲収差に関する高精度
な測定結果を得ることができない。

【０００８】なお、このような問題は、投影光学系の歪
曲収差を測定する場合のみに限らず、その他の一般的な
光学系の歪曲収差を測定する場合にも、同様に発生す
る。本発明の目的は、光学系の像面における走査対象エ
リアが広くかつ走査点数が多い場合でも、短時間にかつ
空気ゆらぎの影響を受けることもなく、光学系の歪曲収
差やその他の収差を精度良く測定できる収差測定装置、
収差測定方法、光学系、および露光装置を提供すること
にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の収差測
定装置は、２次元配列された複数の開口部を有し、前記
複数の開口部の各々から被検光学系に向けて光を射出す
る射出手段と、前記複数の開口部から射出された前記光
によって前記被検光学系の像面に形成される前記複数の
開口部の像を個別に走査する走査手段とを備える。さら
に、前記走査手段は、前記射出手段における前記複数の
開口部の配列に対応して前記像面に２次元配列された複
数の光選択部を有し、前記像面に形成された前記複数の
像のうち前記複数の光選択部と重なり合う部分の光を選
択する選択手段と、前記選択手段によって選択された前
記重なり合う部分の光を各々の光選択部ごとに同時に受
光する受光手段と、前記射出手段の複数の開口部と前記
選択手段の複数の光選択部との少なくとも一方を移動さ
せることにより、前記像面において、前記複数の像と前
記複数の光選択部との相対位置を変化させる移動手段
と、前記移動手段による移動対象物の移動量を非接触で
測定することにより、前記複数の像と前記複数の光選択
部との相対位置の変化量を求める非接触測定手段とを含
む。加えて、前記移動手段は、前記選択手段の複数の光
選択部が２次元配列された範囲より狭い範囲内で、前記
複数の像の各々と前記複数の光選択部の各々との相対位
置を変化させる手段であり、前記非接触測定手段は、前
記移動対象物の近傍において、前記移動対象物との距離
を前記狭い範囲に応じた微小距離以内に保ちながら、前
記移動対象物の移動量を測定する手段である。

【００１０】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の収差測定装置において、前記複数の光選択部が、光を
選択的に透過させる複数の光透過部であり、前記選択手
段が、前記複数の光透過部が前記射出手段における前記
複数の開口部に対応して形成された遮光膜であり、前記
遮光膜が、前記受光手段の受光面側に一体形成され、前
記受光手段が、前記遮光膜に形成された前記複数の光透
過部からの光を各々の光透過部ごとに同時に受光するも
のである。

【００１１】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
の収差測定装置において、前記移動手段が、前記受光手
段と共に前記遮光膜を移動させることにより、前記像面
における前記複数の光透過部の位置を変化させるもので
ある。請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の収差
測定装置において、前記複数の光選択部が、光を選択的
に透過させる複数の光透過部であり、前記選択手段が、
前記複数の光透過部が前記射出手段における前記複数の
開口部に対応して形成されたマスク部材であり、前記受
光手段が、前記マスク部材に形成された前記複数の光透
過部からの光を再結像するリレーレンズを含み、該リレ
ーレンズからの光を各々の光透過部ごとに同時に受光す
るものである。

【００１２】請求項５に記載の発明は、請求項４に記載
の収差測定装置において、前記移動手段が、前記マスク
部材を移動させることにより、前記像面における前記複
数の光透過部の位置を変化させるものである。

【００１３】請求項６に記載の発明は、請求項１に記載
の収差測定装置において、前記複数の光選択部が、光を
選択的に反射させる複数の光反射部であり、前記選択手
段が、前記複数の光反射部が前記射出手段における前記
複数の開口部に対応して形成されたマスク部材であり、
前記射出手段と前記被検光学系との間に、前記マスク部
材に形成された前記複数の光反射部から前記被検光学系
を介して得られた光を反射させると共に、前記射出手段
の複数の開口部から射出された光を透過させる光学部材
が配置され、前記受光手段が、前記マスク部材に形成さ
れた前記複数の光反射部から前記被検光学系と前記光学
部材とを介して得られた光を各々の光反射部ごとに同時
に受光するものである。

【００１４】請求項７に記載の発明は、請求項６に記載
の収差測定装置において、前記移動手段が、前記マスク
部材を移動させることにより、前記像面における前記複
数の光反射部の位置を変化させるものである。請求項８
に記載の発明は、請求項１から請求項７の何れか１項に
記載した収差測定装置において、前記移動手段により前
記移動対象物を移動させながら、前記受光手段による受
光と前記非接触測定手段による測定とを同時に行い、前
記複数の像と前記複数の光選択部との相対位置の変化量
に対する前記重なり合う部分の光の受光量を求めること
で、前記複数の像の光強度分布を各々検出する分布検出
手段をさらに備えたものである。

【００１５】請求項９に記載の発明は、請求項８に記載
の収差測定装置において、前記射出手段の複数の開口部
が、各々、孤立パターンを含み、前記被検光学系の像面
に、複数の孤立パターン像が形成され、前記分布検出手
段が、前記複数の孤立パターン像の光強度分布を各々検
出する。そしてさらに、前記分布検出手段によって検出
された前記複数の光強度分布の各々の重心位置を算出す
ると共に、得られた各々の重心位置に基づいて、前記被
検光学系の歪曲収差を算出する算出手段を備えたもので
ある。

【００１６】請求項１０に記載の発明は、請求項８に記
載の収差測定装置において、前記射出手段の複数の開口
部が、各々、周期パターンを含み、前記被検光学系の像
面に、複数の周期パターン像が形成され、前記選択手段
の複数の光選択部が、各々、前記周期パターン像の周期
より幅の狭い孤立パターンであり、前記移動手段が、前
記移動対象物を前記被検光学系の光軸方向に移動させる
ことにより前記周期パターン像のフォーカス状態を調整
する調整手段を含み、前記分布検出手段が、異なる複数
の前記フォーカス状態の各々において、前記複数の周期
パターン像の光強度分布を各々検出する。そしてさら
に、前記分布検出手段によって検出された前記複数の光
強度分布の各々のコントラストを算出すると共に、得ら
れた各々のコントラストに基づいて、前記被検光学系の
像面湾曲を算出する算出手段を備えたものである。

【００１７】請求項１１に記載の発明は、請求項８に記
載の収差測定装置において、前記射出手段の複数の開口
部が、各々、第１周期パターンと、該第１周期パターン
より周期の小さい第２周期パターンとを含み、前記被検
光学系の像面に、複数の第１周期パターン像と複数の第
２周期パターン像とが形成され、前記選択手段の複数の
光選択部が、各々、前記第２周期パターン像の周期より
幅の狭い孤立パターンであり、前記移動手段が、前記移
動対象物を前記被検光学系の光軸方向に移動させること
により前記第１周期パターン像および前記第２周期パタ
ーン像のフォーカス状態を調整する調整手段を含み、前
記分布検出手段が、異なる複数の前記フォーカス状態の
各々において、前記複数の第１周期パターン像および前
記複数の第２周期パターン像の光強度分布を各々検出す
る。そしてさらに、前記分布検出手段によって検出され
た前記複数の光強度分布の各々のコントラストを算出す
ると共に、得られた各々のコントラストに基づいて、前
記被検光学系の球面収差を算出する算出手段を備えたも
のである。

【００１８】請求項１２に記載の発明は、請求項８から
請求項１１の何れか１項に記載した収差測定装置におい
て、前記非接触測定手段が、前記被検光学系の光軸方向
に対して垂直な第１方向に関する前記移動対象物の移動
量を１箇所で測定する第１測定部と、前記光軸方向およ
び前記第１方向に垂直な第２方向に関する前記移動対象
物の移動量を２箇所で測定する第２測定部とを含み、前
記分布検出手段が、前記第１測定部および前記第２測定
部による測定結果を用いて前記移動対象物の前記光軸方
向を中心とした回転量を求め、得られた回転量に基づい
て前記移動対象物の移動量を補正し、補正後の移動量を
用いて前記光強度分布を検出するものである。

【００１９】請求項１３に記載の収差測定方法は、２次
元配列された複数の開口部の各々から被検光学系に向け
て光を射出し、該光によって前記被検光学系の像面に形
成される前記複数の開口部の像を個別に走査することに
より、前記被検光学系の収差を測定する方法であって、
前記複数の開口部の配列に対応して前記像面に２次元配
列された複数の光選択部と前記複数の開口部との少なく
とも一方を移動させることにより、前記像面において、
前記複数の像と前記複数の光選択部との相対位置を変化
させる移動工程を行いながら、前記像面に形成された前
記複数の像のうち前記複数の光選択部と重なり合う部分
の光を選択し、選択された前記重なり合う部分の光を各
々の光選択部ごとに同時に受光する受光工程と、前記移
動工程における移動対象物の移動量を非接触で測定する
ことにより、前記複数の像と前記複数の光選択部との相
対位置の変化量を求める測定工程とを同時に行うもので
ある。さらに、前記移動工程は、前記複数の光選択部が
２次元配列された範囲より狭い範囲内で、前記複数の像
の各々と前記複数の光選択部の各々との相対位置を変化
させる工程であり、前記測定工程は、前記移動対象物の
近傍において、前記移動対象物との距離を前記狭い範囲
に応じた微小距離以内に保ちながら、前記移動対象物の
移動量を測定する工程である。

【００２０】請求項１４に記載の発明は、請求項１３に
記載の収差測定方法において、前記受光工程によって得
られる前記重なり合う部分の光の受光量と、前記測定工
程によって得られる前記複数の像と前記複数の光選択部
との相対位置の変化量とに基づいて、前記複数の像の光
強度分布を各々検出する分布検出工程をさらに備えたも
のである。

【００２１】請求項１５に記載の発明は、請求項１４に
記載の収差測定方法において、前記複数の開口部の各々
に、孤立パターンが含まれ、前記被検光学系の像面に、
複数の孤立パターン像が形成されたとき、前記分布検出
工程では、前記複数の孤立パターン像の光強度分布を各
々検出する。そしてさらに、前記分布検出工程によって
検出された前記複数の光強度分布の各々の重心位置を算
出すると共に、得られた各々の重心位置に基づいて、前
記被検光学系の歪曲収差を算出する算出工程を備えたも
のである。

【００２２】請求項１６に記載の発明は、請求項１４に
記載の収差測定方法において、前記複数の開口部の各々
に、周期パターンが含まれ、前記被検光学系の像面に、
複数の周期パターン像が形成されたとき、前記受光工程
では、前記周期パターン像の周期より幅の狭い孤立パタ
ーンを前記複数の光選択部の各々として用いることで、
前記重なり合う部分の光を受光し、前記移動工程は、前
記移動対象物を前記被検光学系の光軸方向に移動させる
ことにより前記周期パターン像のフォーカス状態を調整
する調整工程を含み、前記分布検出工程では、異なる複
数の前記フォーカス状態の各々において、前記複数の周
期パターン像の光強度分布を各々検出する。そしてさら
に、前記分布検出工程によって検出された前記複数の光
強度分布の各々のコントラストを算出すると共に、得ら
れた各々のコントラストに基づいて、前記被検光学系の
像面湾曲を算出する算出工程を備えたものである。

【００２３】請求項１７に記載の発明は、請求項１４に
記載の収差測定方法において、前記複数の開口部の各々
に、第１周期パターンと、該第１周期パターンより周期
の小さい第２周期パターンとが含まれ、前記被検光学系
の像面に、複数の第１周期パターン像と複数の第２周期
パターン像とが形成されたとき、前記受光工程では、前
記第２周期パターン像の周期より幅の狭い孤立パターン
を前記複数の光選択部の各々として用いることで、前記
重なり合う部分の光を受光し、前記移動工程は、前記移
動対象物を前記被検光学系の光軸方向に移動させること
により前記第１周期パターン像および前記第２周期パタ
ーン像のフォーカス状態を調整する調整工程を含み、前
記分布検出工程では、異なる複数の前記フォーカス状態
の各々において、前記複数の第１周期パターン像および
前記複数の第２周期パターン像の光強度分布を各々検出
する。そしてさらに、前記分布検出工程によって検出さ
れた前記複数の光強度分布の各々のコントラストを算出
すると共に、得られた各々のコントラストに基づいて、
前記被検光学系の球面収差を算出する算出工程を備えた
ものである。

【００２４】請求項１８に記載の光学系は、請求項１か
ら請求項１２の何れか１項に記載の収差測定装置により
収差が測定され、該収差を加味して製造されたものであ
る。請求項１９に記載の光学系は、請求項１３から請求
項１７の何れか１項に記載の収差測定方法により収差が
測定され、該収差を加味して製造されたものである。請
求項２０に記載の露光装置は、露光光を基板に照射する
ことにより、所定のパターンを前記基板に転写する露光
装置であって、前記露光光の光路上に配置される投影光
学系として請求項１８または請求項１９に記載の光学系
を用いたものである。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
形態を詳細に説明する。 (第１実施形態)本発明の第１実施形態は、請求項１〜請
求項３,請求項８,請求項９,請求項１２〜請求項１５に
対応する。

【００２６】第１実施形態の収差測定装置１０は、図１
に示すように、被検光学系である投影光学系１０ａの上
方に、照明光学系１１と重ね合わせ光学系１２とレチク
ル１３とレチクルステージ１４とが配置され、投影光学
系１０ａの下方に、受光センサ１５とスキャンステージ
１６と位置センサ１７とアライメントステージ１８とが
配置され、投影光学系１０ａの評価に用いられる。ま
た、受光センサ１５と位置センサ１７には、信号処理装
置１９が接続されている。なお、照明光学系１１の前段
には、不図示の光源が配置されている。

【００２７】以下の説明において、投影光学系１０ａの
光軸方向を「Ｚ方向」とし、Ｚ方向に垂直で紙面にも垂
直な方向（第１方向）を「Ｘ方向」とし、Ｚ方向および
Ｘ方向に垂直な方向（第２方向）を「Ｙ方向」とする。
また、Ｚ方向を中心とした回転方向を「θ方向」とす
る。照明光学系１１は、光源(不図示)から射出された光
をレチクル１３に導き、このレチクル１３をほぼ均一な
照度で照明するための光学系である。重ね合わせ光学系
１２は、レチクル１３上のアライメントマーク(不図示)
と受光センサ１５上のアライメントマーク(不図示)とを
重ねて観察するための光学系である。受光センサ１５上
のアライメントマークは、レチクル１３と投影光学系１
０ａとを介して観察される。

【００２８】次に、レチクル１３について説明する。レ
チクル１３には、上記したアライメントマーク(不図示)
の他、図２(ａ)に示す矩形領域１３ａ内に、図２(ｂ)に
示す歪曲収差測定用パターン２０が形成されている。図
２(ｂ)は、矩形領域１３ａ内の一部分１３ｂを拡大した
図である。歪曲収差測定用パターン２０は、ＸＹ平面内
でマトリクス状に２次元配列された多数(Ｎ個)の開口パ
ターン２１,２１,…からなる。多数の開口パターン２
１,２１,…の配列および間隔は、予め精密に定められて
いる。開口パターン２１は、請求項の「開口部」に対応
する。

【００２９】さらに、各々の開口パターン２１は、Ｙ方
向に細長い矩形状の孤立パターン２２と、Ｘ方向に細長
い矩形状の孤立パターン２３とで構成されている。ちな
みに、Ｙ方向に細長い孤立パターン２２はＸ方向の測定
に用いられ、Ｘ方向に細長い孤立パターン２３はＹ方向
の測定に用いられる（詳細は後述する）。なお、レチク
ル１３の各々の開口パターン２１（孤立パターン２２,
２３）は、照明光学系１１からの光を選択的に透過させ
る光透過部であり、それ以外の領域２４（図２(ｂ)の点
ハッチング部分）は遮光部となっている。

【００３０】このため、照明光学系１１からの光は、レ
チクル１３の多数(Ｎ個)の開口パターン２１（孤立パタ
ーン２２,２３）を透過して、各々の開口パターン２１
（孤立パターン２２,２３）から投影光学系１０ａに向
けて射出する。レチクル１３と照明光学系１１とは、請
求項の「射出手段」に対応する。そして、レチクル１３
の開口パターン２１（孤立パターン２２,２３）からの
光は、投影光学系１０ａを透過した後、投影光学系１０
ａの像面に集光する。その結果、投影光学系１０ａの像
面には、図３(ａ),(ｂ)に示すように、矩形領域１０ｂ
内に多数(Ｎ個)の開口パターン２１の空間像２１Ａが形
成される。図３(ｂ)は、矩形領域１０ｂ内の一部分１０
ｃを拡大した図である。また、多数の空間像２１Ａの各
々には、孤立パターン２２の空間像２２Ａと孤立パター
ン２３の空間像２３Ａとが含まれている。空間像２２
Ａ,２３Ａは、請求項の「孤立パターン像」に対応す
る。

【００３１】なお、多数(Ｎ個)の空間像２１Ａ（空間像
２２Ａ,２３Ａ）が形成される矩形領域１０ｂは、投影
光学系１０ａの露光エリアに相当する。露光エリアの大
きさは、例えば９ｍｍ×２６ｍｍである。ここで、各々
の空間像２１Ａ（空間像２２Ａ,２３Ａ）の位置は、投
影光学系１０ａに歪曲収差がある場合、その歪曲収差の
影響を受けて基準位置からずれている（図３(ｂ)）。各
々の空間像２１Ａ（空間像２２Ａ,２３Ａ）の基準位置
は、図３(ｃ)に点線で示す位置であり、投影光学系１０
ａの歪曲収差が零の理想的な場合に形成される空間像２
２Ｂ,２３Ｂの位置に相当する。

【００３２】詳細は後述するが、第１実施形態の収差測
定装置１０は、投影光学系１０ａの像面における空間像
２２ＡのＸ方向の位置ずれΔｘと、空間像２３ＡのＹ方
向の位置ずれΔｙとに基づいて、投影光学系１０ａの歪
曲収差を測定する。この測定時、レチクル１３は固定さ
れるため、投影光学系１０ａの像面における空間像２２
Ａ,２３Ａの位置が変化することはない。

【００３３】ちなみに、投影光学系１０ａの像面におけ
る空間像２２Ａ,２３Ａの短手方向の幅は、例えば１μ
ｍである。また、上記した理想的な場合に形成される空
間像２２Ｂ,２３Ｂの隣り合う間隔Ｄ１,Ｄ２（図３(ｂ)
参照）は、例えば０.５ｍｍである。次に、レチクルス
テージ１４（図１）について説明する。レチクルステー
ジ１４は、上記のレチクル１３をＸＹθ方向に移動可能
に保持している。レチクルステージ１４によるレチクル
１３の移動は、重ね合わせ光学系１２を用いたアライメ
ント時に行われる。

【００３４】次に、受光センサ１５について説明する。
受光センサ１５には、上記したアライメントマーク(不
図示)の他、図４(ａ)に示す矩形領域１５ａ内に、図４
(ｂ)に示す光選択用パターン３０が形成されている。図
４(ｂ)は、矩形領域１５ａ内の一部分１５ｂを拡大した
図である。受光センサ１５の矩形領域１５ａは、投影光
学系１０ａの露光エリア（像面の矩形領域１０ｂ(図３
(ａ))）とほぼ同じ大きさ（例えば９ｍｍ×２６ｍｍ）
である。受光センサ１５は、矩形領域１５ａが投影光学
系１０ａの露光エリア(矩形領域１０ｂ)とほぼ一致する
ように配置される。このとき、光選択用パターン３０
は、投影光学系１０ａの露光エリア(矩形領域１０ｂ)内
に形成されている。

【００３５】光選択用パターン３０は、図４(ａ),(ｂ)
に示すように、マトリクス状に２次元配列された多数
(Ｎ個)の開口パターン３１,３１,…からなる。多数の開
口パターン３１,３１,…の配列および間隔は、上記した
レチクル１３の開口パターン２１(図２(ｂ))の配列およ
び間隔に対応するように、予め精密に定められている。
開口パターン３１は、請求項の「光選択部」,「光透過
部」に対応する。

【００３６】さらに、各々の開口パターン３１は、Ｙ方
向に細長い矩形状の孤立パターンである受光スリット３
２と、Ｘ方向に細長い矩形状の孤立パターンである受光
スリット３３とで構成されている。ちなみに、Ｙ方向に
細長い受光スリット３２はＸ方向の測定に用いられ、Ｘ
方向に細長い受光スリット３３はＹ方向の測定に用いら
れる（詳細は後述する）。

【００３７】ここで、受光センサ１５の矩形領域１５
ａ、つまり、投影光学系１０ａの露光エリア(図３(ａ)
の矩形領域１０ｂ)内における開口パターン３１（受光
スリット３２,３３）の配列および間隔について、具体
的に説明する。受光センサ１５の受光スリット３２,３
３は、投影光学系１０ａの歪曲収差が零の理想的な場合
に像面に形成される空間像２２Ｂ,２３Ｂ（図３(ｃ)の
点線参照）と配列および間隔が同じである。すなわち、
受光スリット３２,３３の隣り合う間隔Ｄ３,Ｄ４（図４
(ｂ)）は、空間像２２Ｂ,２３Ｂの隣り合う間隔Ｄ１,Ｄ
２（図３(ｂ)）と同じであり、例えば０.５ｍｍであ
る。

【００３８】換言すると、受光センサ１５の受光スリッ
ト３２,３３は、投影光学系１０ａの歪曲収差が零でな
い場合に形成される空間像２２Ａ,２３Ａ（図３(ｂ),
(ｃ)）の位置ずれの基準位置と同じ配列および間隔で形
成されている。なお、受光スリット３２,３３の短手方
向の幅は、空間像２２Ａ,２３Ａ(２２Ｂ,２３Ｂ)の短手
方向の幅（例えば１μｍ）より狭く、例えば０.５μｍ
である。

【００３９】上記のような多数の開口パターン３１（受
光スリット３２,３３）は、光を選択的に透過させる光
透過部であり、図４(ｃ)に示すように、遮光膜３４に形
成されている。また、遮光膜３４は、受光センサ１５の
受光面１５ａ側に、蒸着によって一体形成されている。
この遮光膜３４は、請求項の「選択手段」に対応する。
さらに、受光センサ１５には、その受光面１５ａに、多
数(Ｎ個)の受光部３５,３５,…が２次元配列されてい
る。多数の受光部３５,３５,…の各々は、遮光膜３４の
多数の開口パターン３１（受光スリット３２,３３）の
各々に対応させてある。多数の受光部３５,３５,…は、
請求項の「受光手段」に対応する。

【００４０】上記のように構成された受光センサ１５で
は、投影光学系１０ａからの光を遮光膜３４に形成され
た多数(Ｎ個)の開口パターン３１（受光スリット３２,
３３）によって選択的に透過し、選択された光を多数の
受光部３５,３５,…によって同時に受光する。受光セン
サ１５の各々の受光部３５,３５,…における受光量は、
各々、受光量信号として信号処理装置１９（図１）に出
力される。

【００４１】ちなみに、受光センサ１５の遮光膜３４に
形成された多数の開口パターン３１（受光スリット３
２,３３）によって選択される光は、受光センサ１５の
矩形領域１５ａ（つまり投影光学系１０ａの露光エリ
ア）に形成された多数の空間像２１Ａ（空間像２２Ａ,
２３Ａ）のうち、多数の開口パターン３１（受光スリッ
ト３２,３３）と重なり合う部分の光である。

【００４２】例えば、図５に示すように、空間像２２Ａ
と受光スリット３２とが部分的に重なり合っている場
合、この重なり合う部分３２ｓ（図中の斜線ハッチング
部分）の光が受光スリット３２によって選択され、後段
の受光部３５（図４(ｃ)）へ向けて透過することにな
る。また、空間像２２Ａと受光スリット３２とが重なり
合う部分３２ｓ（図５の斜線ハッチング部分）の大きさ
は、空間像２２Ａと受光スリット３２との相対位置が変
化すると、その相対位置に応じて変化する。そして、重
なり合う部分３２ｓの大きさが変化すると、重なり合う
部分３２ｓの光（受光部３５への透過光）の光量も変化
し、結果として、受光部３５から信号処理装置１９（図
１）に出力される受光量信号の大きさが変化することに
なる。

【００４３】詳細は後述するが、第１実施形態の収差測
定装置１０では、投影光学系１０ａの像面に形成された
空間像２２Ａ,２３Ａ(図３(ｂ))と受光センサ１５の受
光スリット３２,３３(図４(ｂ))との相対位置を変化さ
せることにより、空間像２２Ａ,２３Ａ(図３(ｂ))を個
別に走査し、各々の空間像２２Ａ,２３Ａの光強度分布
を検出する。そして、各々の空間像２２Ａ,２３Ａの位
置ずれΔｘ,Δｙ(図３(ｃ))に基づいて、投影光学系１
０ａの歪曲収差を測定する。

【００４４】次に、スキャンステージ１６について説明
する。スキャンステージ１６は、図６に示すように、上
記の受光センサ１５を保持するセンサホルダ４１と、セ
ンサホルダ４１をＸＹ方向に移動可能に支持するステー
ジベース４２とで構成されている。

【００４５】また、スキャンステージ１６において、セ
ンサホルダ４１をＸＹ方向に駆動するアクチュエータ
(不図示)には、例えばピエゾ素子が用いられる。ピエゾ
素子を用いた場合、スキャンステージ１６のスキャンス
トロークは、最大１５μｍ程度となる。スキャンステー
ジ１６は、いわゆる微動ステージであり、請求項の「移
動手段」に対応する。

【００４６】このスキャンステージ１６によれば、セン
サホルダ４１に保持された受光センサ１５が移動対象物
としてＸＹ方向に移動することになる。ただし、受光セ
ンサ１５の移動範囲は、スキャンステージ１６のスキャ
ンストローク（例えば１５μｍ）に応じた狭い範囲に限
定され、当然、受光センサ１５の矩形領域１５ａ（例え
ば９ｍｍ×２６ｍｍ）より狭い範囲である。

【００４７】そして、センサホルダ４１と共に受光セン
サ１５がＸＹ方向に移動すると、受光センサ１５の矩形
領域１５ａ内に形成された多数の受光スリット３２,３
３（図４(ｂ)）の位置がＸＹ方向に変化し、結果とし
て、投影光学系１０ａの像面では、多数の空間像２２
Ａ,２３Ａの各々（図３(ｂ)）と多数の受光スリット３
２,３３の各々との相対位置が変化することになる。

【００４８】次に、位置センサ１７（図６(ａ)）につい
て説明する。位置センサ１７は、上記のスキャンステー
ジ１６上に取り付けられた静電容量センサであり、支持
部材４３を介してセンサホルダ４１側に固定された移動
電極４４と、支持部材４５を介してステージベース４２
側に固定された固定電極４６とで構成されている。移動
電極４４と固定電極４６とは、互いに対向するように配
置されている。

【００４９】この位置センサ１７では、センサホルダ４
１側に固定された移動電極４４が、同じくセンサホルダ
４１に保持された受光センサ１５と共に、スキャンステ
ージ１６の移動対象物としてＸＹ方向に移動する。この
ため、移動電極４４の移動範囲は、上記した受光センサ
１５の移動範囲と一致し、スキャンステージ１６のスキ
ャンストローク（例えば１５μｍ）に応じた狭い範囲に
限定される。

【００５０】そして、センサホルダ４１と共に移動電極
４４が移動して、固定電極４６との距離が僅かに変化す
ると、その静電容量が変化する。位置センサ１７では、
静電容量の変化に基づいて、移動電極４４(つまりセン
サホルダ４１)のＸＹ方向の移動量を非接触で測定する
ことができる。なお、移動電極４４と固定電極４６との
間の距離は、常に、スキャンステージ１６のスキャンス
トローク（例えば１５μｍ）に応じた狭い範囲と同程度
の微小距離以内に保たれている。つまり、位置センサ１
７の移動電極４４と固定電極４６とは、常に近傍に位置
するということができる。位置センサ１７は、請求項の
「非接触測定手段」に対応する。

【００５１】ここで、位置センサ１７によって測定され
る移動電極４４(つまりセンサホルダ４１)のＸＹ方向の
移動量とは、センサホルダ４１に保持された受光センサ
１５のＸＹ方向の移動量に他ならず、さらに言えば、受
光センサ１５の矩形領域１５ａ内に形成された多数の受
光スリット３２,３３（図４(ｂ)）のＸＹ位置の変化量
に他ならない。

【００５２】また、収差測定装置１０では、投影光学系
１０ａの歪曲収差を測定する際、投影光学系１０ａの像
面に形成された多数の空間像２２Ａ,２３Ａ（図３
(ｂ)）の位置が変化しないため、上記の受光スリット３
２,３３（図４(ｂ)）のＸＹ位置の変化量は、投影光学
系１０ａの像面における受光スリット３２,３３と空間
像２２Ａ,２３Ａとの相対位置の変化量を表している。

【００５３】つまり、位置センサ１７は、投影光学系１
０ａの像面における受光スリット３２,３３と空間像２
２Ａ,２３Ａとの相対位置の変化量を測定するセンサと
いうことができる。位置センサ１７によって測定された
量（受光スリット３２,３３と空間像２２Ａ,２３Ａとの
相対位置の変化量）は、相対位置信号として信号処理装
置１９（図１）に出力される。

【００５４】また、位置センサ１７は、図６(ａ)の矢印
Ｃで示すように、移動電極４４と固定電極４６の中心
（センサ中心）のＺ位置が受光センサ１５の表面のＺ位
置と一致するように配置されている。受光センサ１５の
表面のＺ位置は、受光スリット３２,３３（図４(ｂ)）
のＺ位置に対応している。このような配置により、受光
スリット３２,３３と空間像２２Ａ,２３Ａとの相対位置
の変化量を測定する際のアッベ誤差を除去することがで
きる。

【００５５】さらに、第１実施形態の収差測定装置１０
には、図６(ｂ)に示すように、上記した位置センサ１７
（図６(ａ)）と同じ構成の位置センサが他に２つ設けら
れている（合計３つ）。図６(ｂ)では、３つの位置セン
サ１７を区別するため、各々に(１)〜(３)の符号を追加
した。上記した図６(ａ)の位置センサ１７は、図６(ｂ)
の位置センサ１７(１)に対応している。この位置センサ
１７(１)は、移動電極４４と固定電極４６とがＹ方向に
対向配置され、受光スリット３２,３３(図４(ｂ))と空
間像２２Ａ,２３Ａ(図３(ｂ))とのＹ方向に関する相対
位置の変化量を測定する。

【００５６】同様に、位置センサ１７(２)も、移動電極
４４と固定電極４６とがＹ方向に対向配置され、上記の
位置センサ１７(１)とは異なるＸ位置で、受光スリット
３２,３３と空間像２２Ａ,２３ＡとのＹ方向に関する相
対位置の変化量を測定する。これら２つの位置センサ１
７(１),(２)は、請求項の「第２測定部」に対応する。
一方、位置センサ１７(３)は、移動電極４４と固定電極
４６とがＸ方向に対向配置され、受光スリット３２,３
３と空間像２２Ａ,２３ＡとのＸ方向に関する相対位置
の変化量を測定する。この１つの位置センサ１７(３)
は、請求項の「第１測定部」に対応する。

【００５７】そして、位置センサ１７(１),(２)によっ
て２箇所で測定されたＹ方向の測定値（Ｙ方向に関する
相対位置の変化量）と、位置センサ１７(３)によって１
箇所で測定されたＸ方向の測定値（Ｘ方向に関する相対
位置の変化量）とは、各々、相対位置信号として信号処
理装置１９（図１）に出力される。これら３つの相対位
置信号は、受光センサ１５（受光スリット３２,３３）
のθ方向の回転成分を補正するためにも用いられる（後
述する）。

【００５８】次に、アライメントステージ１８（図１）
について説明する。アライメントステージ１８は、上記
の受光センサ１５,スキャンステージ１６,位置センサ１
７をＸＹＺ方向に移動可能に保持している。アライメン
トステージ１８による移動は、重ね合わせ光学系１２を
用いたアライメント時に行われる。また、アライメント
ステージ１８には、チルト機構も設けられている。

【００５９】最後に、信号処理装置１９について説明す
る。第１実施形態の収差測定装置１０を用いて投影光学
系１０ａの歪曲収差を測定する際、信号処理装置１９に
は、受光センサ１５からの受光量信号と位置センサ１７
(１)〜１７(３)からの相対位置信号とが同時に取り込ま
れる。受光センサ１５からの受光量信号は、受光センサ
１５の各々の受光部３５（図４(ｃ)）における受光量を
表し、受光スリット３２,３３(図４(ｂ))と空間像２２
Ａ,２３Ａ(図３(ｂ))との相対位置が変化すると、その
大きさが変化する。一方、位置センサ１７(１)〜１７
(３)からの相対位置信号は、受光スリット３２,３３と
空間像２２Ａ,２３ＡとのＸＹ方向に関する相対位置の
変化量を表している。

【００６０】そして、信号処理装置１９による受光量信
号および相対位置信号の同時取り込みは、スキャンステ
ージ１６（図６）によりセンサホルダ４１をＸ方向また
はＹ方向に移動させながら、つまり、受光センサ１５
（受光スリット３２,３３）と位置センサ１７(１)〜１
７(３)の移動電極４４とをＸ方向またはＹ方向に移動さ
せながら行われる。

【００６１】また、例えばスキャンステージ１６によっ
てセンサホルダ４１をＸ方向に移動させる場合（Ｘ方向
走査）、受光スリット３２,３３(図４(ｂ))と空間像２
２Ａ,２３Ａ(図３(ｂ))との相対位置関係は、図７(ａ)
に示すように、Ｙ方向に細長い受光スリット３２の各々
は空間像２２Ａの各々をＸ方向に横切ることが可能で、
Ｘ方向に細長い受光スリット３３の各々は空間像２３Ａ
の各々を横切らないように、予めアライメントされる。

【００６２】同様に、スキャンステージ１６によってセ
ンサホルダ４１をＹ方向に移動させる場合（Ｙ方向走
査）、受光スリット３２,３３と空間像２２Ａ,２３Ａと
の相対位置関係は、図７(ｂ)に示すように、Ｘ方向に細
長い受光スリット３３の各々は空間像２３Ａの各々をＹ
方向に横切ることが可能で、Ｙ方向に細長い受光スリッ
ト３２の各々は空間像２２Ａの各々を横切らないよう
に、予めアライメントされる。

【００６３】このようなアライメントは、上記した重ね
合わせ光学系１２（図１）を用いて、レチクル１３上の
アライメントマーク(不図示)と受光センサ１５上のアラ
イメントマーク(不図示)とを重ねて観察し、その結果に
基づいてレチクルステージ１４とアライメントステージ
１８との少なくとも一方を調整することにより行われる
ラフアライメントである。

【００６４】さて、ラフアライメント後のＸ方向走査
（図７(ａ)）と並行して、受光センサ１５からの受光量
信号と位置センサ１７(１)〜１７(３)からの相対位置信
号とを同時に信号処理装置１９に取り込む場合について
説明する。この場合、受光センサ１５からの受光量信号
は、受光スリット３２によって選択された光（図５の重
なり合う部分３２ｓの光）の光量に比例し、受光スリッ
ト３２と空間像２２ＡとのＸ方向の相対位置に応じて、
大きさが変化する。また、位置センサ１７(３)からの相
対位置信号は、受光スリット３２と空間像２２ＡとのＸ
方向に関する相対位置の変化を表し、位置センサ(１),
(２)からの相対位置信号は、受光スリット３２のθ方向
の回転成分を表している。

【００６５】したがって、信号処理装置１９では、ま
ず、位置センサ１７(３)からの相対位置信号に基づいて
受光スリット３２と空間像２２ＡとのＸ方向の相対位置
を求め、位置センサ(１),(２)からの相対位置信号に基
づいて受光スリット３２のθ方向の回転量を求め、得ら
れた回転量に基づいて上記Ｘ方向の相対位置を補正す
る。そして、補正後のＸ方向の相対位置と受光センサ１
５の各々の受光部３５から得られる受光量信号の大きさ
（受光量）とを対応させることで、図８に示すように、
投影光学系１０ａの像面に形成された多数(Ｎ個)の空間
像２２Ａの各々の光強度分布を検出することができる
（分布検出手段）。

【００６６】さらに、信号処理装置１９では、多数(Ｎ
個)の空間像２２Ａの各々の光強度分布において重心位
置Ｘｇを算出する（算出手段）。そして、得られた各々
の重心位置Ｘｇと基準位置Ｘｏとの差に基づいて、各々
の空間像２２Ａの位置ずれΔｘ（図３(ｃ)も参照）を求
める。なお、ラフアライメント後のＹ方向走査（図７
(ｂ)）と並行して、受光センサ１５からの受光量信号と
位置センサ１７(１)〜１７(３)からの相対位置信号とを
同時に信号処理装置１９に取り込む場合についても同様
である。

【００６７】この場合、受光センサ１５からの受光量信
号は、受光スリット３３によって選択された光の光量に
比例し、受光スリット３３と空間像２３ＡとのＹ方向の
相対位置に応じて、大きさが変化する。また、位置セン
サ(１),(２)からの相対位置信号は、受光スリット３３
と空間像２３ＡとのＹ方向に関する相対位置の変化を表
すと共に、受光スリット３３のθ方向の回転成分を表し
ている。

【００６８】したがって、信号処理装置１９では、位置
センサ(１),(２)からの相対位置信号に基づいて、受光
スリット３３と空間像２３ＡとのＹ方向の相対位置を求
めると共に、受光スリット３３のθ方向の回転量を求
め、得られた回転量に基づいて上記Ｙ方向の相対位置を
補正する。そして、補正後のＹ方向の相対位置と受光セ
ンサ１５の各々の受光部３５から得られる受光量信号の
大きさ（受光量）とを対応させることで、投影光学系１
０ａの像面に形成された多数(Ｎ個)の空間像２３Ａの各
々の光強度分布を検出することができる（図８参照）。

【００６９】さらに、信号処理装置１９では、多数(Ｎ
個)の空間像２３Ａの各々の光強度分布において重心位
置(Ｘｇ)を算出する。そして、得られた各々の重心位置
(Ｘｇ)と基準位置(Ｘｏ)との差に基づいて、各々の空間
像２３Ａの位置ずれΔｙ（図３(ｃ)）を求める。上記の
ように、第１実施形態の収差測定装置１０では、投影光
学系１０ａの像面に形成された多数(Ｎ個)の空間像２２
Ａ,２３Ａの位置ずれΔｘ,Δｙを各々測定することで、
各々の空間像２２Ａ,２３Ａの２次元的な位置ずれを測
定することができ、結果として、投影光学系１０ａの歪
曲収差を測定することができる。

【００７０】さらに、第１実施形態の収差測定装置１０
では、受光センサ１５に設けられた多数(Ｎ個)の受光ス
リット３２,３３と受光部３５とによって、投影光学系
１０ａの像面に形成された多数(Ｎ個)の空間像２２Ａ,
２３Ａを同時に走査するため、投影光学系１０ａの露光
エリア（図３(ａ)の矩形領域１０ｂ）の全面で高精度に
歪曲収差を測定する場合でも、非常に短い時間（従来の
１/Ｎ程度の時間）内に一括で測定し終えることができ
る。

【００７１】したがって、第１実施形態の収差測定装置
１０や投影光学系１０ａが測定中にドリフトすることは
なく、結果として、投影光学系１０ａの歪曲収差に関す
る高精度な測定結果を得ることができる。また、第１実
施形態の収差測定装置１０によれば、各々の受光スリッ
ト３２,３３と受光部３５とを用いて各々の空間像２２
Ａ,２３Ａを走査するため、スキャンステージ１６とし
て、微小なスキャンストローク（例えば１５μｍ）の微
動ステージを用いることができる。

【００７２】これにより、受光センサ１５の移動範囲だ
けでなく、位置センサ１７の移動電極４４の移動範囲
も、スキャンステージ１６の微小なスキャンストローク
に応じた狭い範囲（当然、受光センサ１５の矩形領域１
５ａより狭い範囲）に限定することができる。

【００７３】したがって、位置センサ１７の固定電極４
６を常に移動電極４４の近傍に位置させることができ、
移動電極４４と固定電極４６との間の距離を、スキャン
ステージ１６の微小なスキャンストロークに応じた狭い
範囲と同程度の微小距離以内に保つことができる。この
ため、位置センサ１７による測定時に空気ゆらぎの影響
を受けることはなく、受光スリット３２,３３(図４
(ｂ))と空間像２２Ａ,２３Ａ(図３(ｂ))との相対位置を
高精度に測定することができ、結果として、投影光学系
１０ａの歪曲収差に関する高精度な測定結果を得ること
ができる。

【００７４】なお、上記した第１実施形態では、レチク
ル１３に形成された歪曲収差測定用パターン２０（図
２）の各々の開口パターン２１を孤立パターン２２,２
３によって構成したが、Ｙ方向に細長い孤立パターン
(２２)とＸ方向に細長い孤立パターン(２３)とを各々２
本以上設けても良い。この場合、受光センサ１５に形成
された光選択用パターン３０（図４）の各々の開口パタ
ーン３１においても、Ｙ方向に細長い孤立パターン(３
２)とＸ方向に細長い孤立パターン(３３)とを各々、レ
チクル１３の孤立パターンの数に応じた数（２本以上）
だけ設ける必要がある。この構成によれば、レチクル１
３や受光センサ１５の加工誤差を平均化することがで
き、測定精度がさらに向上する。

【００７５】また、上記した第１実施形態では、歪曲収
差測定用パターン２０（図２）の各々の開口パターン２
１をライン状の孤立パターン２２,２３によって構成し
たが、スポット状のパターンとすることもできる。この
場合、受光センサ１５の光選択用パターン３０（図４）
としてＬ字状のパターンを用いることもできる。さら
に、上記した第１実施形態では、投影光学系１０ａの像
面に形成された空間像２２Ａ,２３Ａの光強度分布（図
８参照）を検出するに当たって、受光スリット３２,３
３と空間像２２Ａ,２３ＡとのＸＹ方向の相対位置を受
光スリット３２,３３のθ方向の回転成分によって補正
したが、さらに、レチクル１３に形成された歪曲収差測
定用パターン２０（図２）の開口パターン２１の位置や
間隔のずれ（加工誤差）を用いて上記の相対位置を補正
することで、測定精度を向上させることができる。

【００７６】また、３つの位置センサ１７(１)〜(３)か
らの相対位置信号に基づいて受光スリット３２,３３の
θ方向の回転成分を抽出し、この結果（回転量）に基づ
いて、上記のレチクルステージ１４とアライメントステ
ージ１８との少なくとも一方をθ方向に調整し、ラフア
ライメントを再度行ってもよい。 (第２実施形態)次に、本発明の第２実施形態について説
明する。第２実施形態は、請求項１〜請求項３,請求項
８,請求項１０,請求項１２〜請求項１４,請求項１６に
対応する。

【００７７】第２実施形態の収差測定装置は、上記した
歪曲収差測定用パターン２０（図２(ｂ)）に代えて図９
に示す像面湾曲測定用パターン５０を図２(ａ)に示すレ
チクル１３の矩形領域１３ａ内に形成し、さらに、上記
した光選択用パターン３０（図４(ｂ)）に代えて図１０
に示す光選択用パターン５５を図４(ａ)に示す受光セン
サ１５の矩形領域１５ａ内に形成したものである。

【００７８】第２実施形態の収差測定装置において、像
面湾曲測定用パターン５０（図９）と光選択用パターン
５５（図１０）以外の構成は上記した第１実施形態の収
差測定装置１０と同じであるため、ここでは、像面湾曲
測定用パターン５０と光選択用パターン５５について説
明し、その後で、第２実施形態の収差測定装置を用いた
投影光学系１０ａの像面湾曲の測定について説明する。

【００７９】像面湾曲測定用パターン５０（図９）は、
ＸＹ平面内でマトリクス状に２次元配列された多数(Ｎ
個)の周期パターン５１,５１,…からなる。各々の周期
パターン５１は、図９(ｂ)に示すように、Ｙ方向に細長
い矩形状の開口パターン５２がＸ方向に周期的に配列さ
れ、かつ、開口パターン５２のＸ方向の線幅とピッチが
ほぼ等しいライン＆スペースパターンである。多数の周
期パターン５１,５１,…の配列および間隔は、予め精密
に定められている。周期パターン５１は、請求項の「開
口部」に対応する。

【００８０】また、各々の周期パターン５１（開口パタ
ーン５２）は、照明光学系１１からの光を選択的に透過
させる光透過部である。このため、照明光学系１１から
の光は、各々の周期パターン５１を透過して、投影光学
系１０ａに向けて射出する。そして、投影光学系１０ａ
を透過し、投影光学系１０ａの像面に集光する。その結
果、投影光学系１０ａの像面において、露光エリアに相
当する矩形領域１０ｂ（図３(ａ)）内には、多数(Ｎ個)
の周期パターン５１の空間像５３（図１１）が形成され
る。この空間像５３は、周期パターン５１と同様のライ
ン＆スペースパターンであり、線幅とピッチは共に例え
ば０.２μｍである。以下、周期パターン５１の空間像
５３を「周期パターン像５３」という。

【００８１】一方、光選択用パターン５５（図１０）
は、ＸＹ平面内でマトリクス状に２次元配列された多数
(Ｎ個)の開口パターン５６,５６,…からなる。多数の開
口パターン５６,５６,…の配列および間隔は、上記した
周期パターン５１(図９)の配列および間隔に対応するよ
うに、予め精密に定められている。なお、各々の開口パ
ターン５６は、Ｙ方向に細長い矩形状の孤立パターンで
あり、光を選択的に透過させる光透過部として遮光膜３
４（図４(ｃ)）に形成されている。開口パターン５６
は、請求項の「光選択部」,「光透過部」に対応する。

【００８２】上記のような光選択用パターン５５が形成
された受光センサ１５では、投影光学系１０ａからの光
を多数(Ｎ個)の開口パターン５６によって選択的に透過
し、選択された光を多数の受光部３５,３５,…によって
同時に受光する。以下、開口パターン５６を「受光スリ
ット５６」という。ここで、受光スリット５６のＸ方向
の幅は、図１１に示すように、投影光学系１０ａの像面
に形成された周期パターン像５３の周期Ｔ０（例えば
０.４μｍ）より狭くなるように設定されている（例え
ば０.２μｍ）。

【００８３】次に、第２実施形態の収差測定装置を用い
た投影光学系１０ａの像面湾曲の測定について説明す
る。投影光学系１０ａの像面湾曲を測定する際にも、信
号処理装置１９（図１）には、受光センサ１５からの受
光量信号と、位置センサ１７(１)〜１７(３)からの相対
位置信号とが同時に取り込まれる。

【００８４】また、信号処理装置１９による受光量信号
および相対位置信号の同時取り込みは、スキャンステー
ジ１６（図６）によりセンサホルダ４１をＸ方向に移動
させながら、つまり、受光センサ１５（図１０の受光ス
リット５６）と位置センサ１７(１)〜１７(３)の移動電
極４４とをＸ方向に移動させながら行われる。この場
合、受光センサ１５からの受光量信号は、受光スリット
５６によって選択された光の光量に比例し、周期パター
ン像５３（図１１）と受光スリット５６とのＸ方向の相
対位置に応じて、大きさが変化する。

【００８５】また、位置センサ１７(３)からの相対位置
信号は、受光スリット５６と周期パターン像５３とのＸ
方向に関する相対位置の変化を表し、位置センサ(１),
(２)からの相対位置信号は、受光スリット５６のθ方向
の回転成分を表している。したがって、信号処理装置１
９では、まず、位置センサ１７(３)からの相対位置信号
に基づいて受光スリット５６と周期パターン像５３との
Ｘ方向の相対位置を求め、位置センサ(１),(２)からの
相対位置信号に基づいて受光スリット５６のθ方向の回
転量を求め、得られた回転量に基づいて上記Ｘ方向の相
対位置を補正する。

【００８６】そして、補正後のＸ方向の相対位置と受光
センサ１５の各々の受光部３５から得られる受光量信号
の大きさ（受光量）とを対応させることで、図１２に示
すように、多数(Ｎ個)の周期パターン像５３の各々の光
強度分布を検出する（分布検出手段）。さらに、信号処
理装置１９では、多数(Ｎ個)の周期パターン像５３の各
々の光強度分布において、光強度変化の平均値Ｃ１と片
振幅値Ｃ２とを求め、周期パターン像５３のコントラス
ト(＝Ｃ２/Ｃ１)を算出する（算出手段）。

【００８７】第２実施形態の収差測定装置を用いて、投
影光学系１０ａの像面湾曲を測定するに当たっては、上
記したスキャンステージ１６による周期パターン像５３
のＸ方向走査および信号処理装置１９によるコントラス
ト(＝Ｃ２/Ｃ１)の算出が、複数回（ｍ回）繰り返して
行われる。また、周期パターン像５３のＸ方向走査およ
びコントラスト(＝Ｃ２/Ｃ１)の算出が１回終了するた
びに、アライメントステージ１８（図１）による受光セ
ンサ１５,スキャンステージ１６,位置センサ１７のＺ方
向への移動が行われる。第２実施形態において、アライ
メントステージ１８は、請求項の「調整手段」に対応す
る。

【００８８】アライメントステージ１８を用いたＺ方向
への移動は、受光センサ１５の矩形領域１５ａ(図４
(ａ))内に形成された光選択用パターン５５(図１０)の
Ｚ位置を変化させ、Ｘ方向走査の対象となる多数(Ｎ個)
の周期パターン像５３のフォーカス状態を調整するため
に行われる。このように、第２実施形態の収差測定装置
では、受光センサ１５の光選択用パターン５５(図１０)
のＺ位置を変化させながら（Ｚ１,Ｚ２,…,Ｚｍ）、各
々のＺ位置ごとに、多数(Ｎ個)の周期パターン像５３の
Ｘ方向走査を行う（合計ｍ回）。これにより、異なるｍ
種類のフォーカス状態の各々において、多数(Ｎ個)の周
期パターン像５３がＸ方向に走査されたことになる。

【００８９】そして、信号処理装置１９では、ｍ回のＸ
方向走査（Ｚ１,Ｚ２,…,Ｚｍ）の各々で得られた多数
(Ｎ個)の光強度分布（図１２）において、コントラスト
(＝Ｃ２/Ｃ１)を各々算出する。さらに、信号処理装置
１９は、多数(Ｎ個)の周期パターン像５３のうち１つに
注目し、この注目する周期パターン像５３のコントラス
ト(＝Ｃ２/Ｃ１)がＺ位置の変化（Ｚ１,Ｚ２,…,Ｚｍ）
に伴って如何に変化するかを調べ、図１３に示すような
コントラスト分布を検出する。なお、コントラスト分布
の検出は、多数(Ｎ個)の周期パターン像５３の各々につ
いて行う。

【００９０】次いで、信号処理装置１９は、多数(Ｎ個)
の周期パターン像５３の各々のコントラスト分布におい
て、コントラスト(＝Ｃ２/Ｃ１)が最大となるＺ位置
（Ｚｃ）を算出する（算出手段）。最大コントラストの
Ｚ位置（Ｚｃ）は、ベストフォーカス位置に相当する。
ここで、Ｚ位置（Ｚｃ）の算出は、各々のコントラスト
分布の中で、コントラスト(＝Ｃ２/Ｃ１)が予め定めた
スライスレベルＣ３と一致するようなＺ位置（Ｚａ,Ｚ
ｂ）を求め、得られたＺ位置（Ｚａ,Ｚｂ）の中点を求
めることで行われる。つまり、この中点のＺ位置を最大
コントラストのＺ位置（Ｚｃ）とする。

【００９１】次いで、信号処理装置１９は、多数(Ｎ個)
の周期パターン像５３の各々のコントラスト分布(図１
３)において求めた最大コントラストのＺ位置（Ｚｃ）
を用いて、投影光学系１０ａの像面湾曲を算出する。つ
まり、最小二乗法でのフィッティングにより、まず、多
数(Ｎ個)の周期パターン像５３の最大コントラストのＺ
位置（Ｚｃ）を近似するような平面を仮想的像面として
求めて、次に、得られた仮想的像面と上記した各々のＺ
位置（Ｚｃ）とのずれ量を求めることにより、得られた
各々のずれ量が投影光学系１０ａの像面湾曲として算出
される。なお、仮想的像面は、各々のずれ量の二乗和が
最小になる面に相当する。

【００９２】上記した第２実施形態の収差測定装置で
は、受光センサ１５に設けられた多数(Ｎ個)の受光スリ
ット５６と受光部３５とによって、投影光学系１０ａの
像面に形成された多数(Ｎ個)の周期パターン像５３を同
時に走査するため、投影光学系１０ａの露光エリア（図
３(ａ)の矩形領域１０ｂ）の全面で高精度に像面湾曲を
測定する場合でも、非常に短い時間内に一括で測定し終
えることができる。

【００９３】したがって、第２実施形態の収差測定装置
や投影光学系１０ａが測定中にドリフトすることはな
く、結果として、投影光学系１０ａの像面湾曲に関する
高精度な測定結果を得ることができる。また、第２実施
形態の収差測定装置によれば、各々の受光スリット５６
と受光部３５とを用いて各々の周期パターン像５３を走
査するため、スキャンステージ１６として、微小なスキ
ャンストローク（例えば１５μｍ）の微動ステージを用
いることができる。

【００９４】したがって、位置センサ１７の固定電極４
６を常に移動電極４４の近傍に位置させることができ、
移動電極４４と固定電極４６との間の距離を、スキャン
ステージ１６の微小なスキャンストロークに応じた狭い
範囲（受光センサ１５の矩形領域１５ａより狭い範囲）
と同程度の微小距離以内に保つことができる。このた
め、位置センサ１７による測定時に空気ゆらぎの影響を
受けることはなく、受光スリット５６と周期パターン像
５３との相対位置を高精度に測定することができ、結果
として、投影光学系１０ａの像面湾曲に関する高精度な
測定結果を得ることができる。

【００９５】なお、上記した第２実施形態の収差測定装
置では、投影光学系１０ａの像面湾曲の測定に限らず、
次のようなフォーカス調整を行うこともできる。つま
り、像面湾曲を算出する過程で求められた仮想的像面が
ＸＹ平面に対して傾いていた場合、アライメントステー
ジ１８（図１）のチルト機構を用いて、受光センサ１
５,スキャンステージ１６,位置センサ１７を所定角度だ
けチルトさせ、図１４に示す受光センサ１５の表面１５
ｃ（受光スリット５６の形成面）を上記の仮想的像面に
一体させることができる。

【００９６】このとき、受光センサ１５の表面１５ｃ
（受光スリット５６の形成面）における多数(Ｎ個)の周
期パターン像５３のフォーカス状態は、平均的に良好な
状態となる。したがって、第２実施形態の収差測定装置
を用いて上記のフォーカス調整を行った後で、第１実施
形態の収差測定装置１０（図１）を用いて投影光学系１
０ａの歪曲収差を測定することにより、歪曲収差の測定
精度をさらに向上させることができる。

【００９７】(第３実施形態)次に、本発明の第３実施形
態について説明する。第３実施形態は、請求項１〜請求
項３,請求項８,請求項１１〜請求項１４,請求項１７に
対応する。第３実施形態の収差測定装置は、上記の像面
湾曲測定用パターン５０（図９）に代えて図１５に示す
球面収差測定用パターン６０を図２(ａ)に示すレチクル
１３の矩形領域１３ａ内に形成したものである。

【００９８】第３実施形態の収差測定装置において、図
１５に示す球面収差測定用パターン６０以外の構成は上
記した第２実施形態の収差測定装置と同じであるため、
ここでは、球面収差測定用パターン６０について説明
し、その後で、第３実施形態の収差測定装置を用いた投
影光学系１０ａの球面収差の測定について説明する。球
面収差測定用パターン６０（図１５）は、ＸＹ平面内で
マトリクス状に２次元配列された多数(Ｎ個)の周期パタ
ーン６１,６１,…と、同様に２次元配列された多数(Ｎ
個)の周期パターン６２,６２,…とからなる。

【００９９】各々の周期パターン６１は、図１５(ｂ)に
示すように、Ｙ方向に細長い矩形状の開口パターン６３
がＸ方向に周期的に配列され、かつ、開口パターン６３
のＸ方向の線幅とピッチがほぼ等しいライン＆スペース
パターンである。同様に、各々の周期パターン６２は、
Ｙ方向に細長い矩形状の開口パターン６４がＸ方向に周
期的に配列され、かつ、開口パターン６４のＸ方向の線
幅とピッチがほぼ等しいライン＆スペースパターンであ
る。

【０１００】また、第３実施形態では、周期パターン６
１の周期Ｔ１より周期パターン６２の周期Ｔ２の方を小
さくした。これらの周期パターン６１,６２の配列およ
び間隔は、予め精密に定められている。周期パターン６
１は、請求項の「第１周期パターン」に対応する。周期
パターン６２は「第２周期パターン」に対応する。

【０１０１】さらに、各々の周期パターン６１（開口パ
ターン６３）と周期パターン６２（開口パターン６４）
は、照明光学系１１からの光を選択的に透過させる光透
過部である。このため、照明光学系１１からの光は、各
々の周期パターン６１,６２を透過して、投影光学系１
０ａに向けて射出する。そして、投影光学系１０ａを透
過し、投影光学系１０ａの像面に集光する。

【０１０２】その結果、投影光学系１０ａの像面におい
て、露光エリアに相当する矩形領域１０ｂ（図３(ａ)）
内には、多数(Ｎ個)の周期パターン６１の空間像６５
（図１６）が形成される。この空間像６５は、周期パタ
ーン６１と同様のライン＆スペースパターンであり、線
幅とピッチは共に例えば０.５μｍである。以下、周期
パターン６１の空間像６５を「周期パターン像６５」と
いう。周期パターン像６５は、請求項の「第１周期パタ
ーン像」に対応する。

【０１０３】また同時に、投影光学系１０ａの露光エリ
ア内には、多数(Ｎ個)の周期パターン６２の空間像６６
も形成される。この空間像６６は、周期パターン６２と
同様のライン＆スペースパターンであり、線幅とピッチ
は共に例えば０.２μｍである。以下、周期パターン６
２の空間像６６を「周期パターン像６６」という。周期
パターン像６６は、請求項の「第２周期パターン像」に
対応する。

【０１０４】なお、上記の光選択用パターン５５（図１
０）が形成された受光センサ１５では、球面収差測定用
パターン６０（図１５）の周期パターン６１,６２の配
列および間隔に対応するように、多数(Ｎ個)の受光スリ
ット５６,５６,…が２次元配列されている。さらに、受
光スリット５６のＸ方向の幅は、図１６に示すように、
投影光学系１０ａの像面に形成された周期パターン像６
６の周期Ｔ３（例えば０.４μｍ）より狭くなるように
設定されている（例えば０.２μｍ）。

【０１０５】次に、第３実施形態の収差測定装置を用い
た投影光学系１０ａの球面収差の測定について説明す
る。第３実施形態の収差測定装置では、投影光学系１０
ａの球面収差を測定するに当たって、受光センサ１５の
光選択用パターン５５(図１０)のＺ位置を変化させなが
ら、各々のＺ位置ごとに、多数(Ｎ個)の周期パターン像
６５,６６のＸ方向走査を行う（合計ｍ回）。これによ
り、異なるｍ種類のフォーカス状態の各々において、多
数(Ｎ個)の周期パターン像６５,６６がＸ方向に走査さ
れたことになる。

【０１０６】さらに、信号処理装置１９では、上記ｍ回
のＸ方向走査の各々で得られる多数(Ｎ個)の周期パター
ン像６５,６６の光強度分布（図１２参照）において、
コントラスト(＝Ｃ２/Ｃ１)を各々算出する。そして、
信号処理装置１９は、図１７に示すように、多数(Ｎ個)
の周期パターン像６５,６６のコントラスト分布を各々
検出する。

【０１０７】次いで、信号処理装置１９は、多数(Ｎ個)
の周期パターン像６５の各々のコントラスト分布におい
て、コントラスト(＝Ｃ２/Ｃ１)が最大となるＺ位置(Ｚ
ｃ1)を算出し、多数(Ｎ個)の周期パターン像６６の各々
のコントラスト分布において、コントラスト(＝Ｃ２/Ｃ
１)が最大となるＺ位置(Ｚｃ2)を算出する（算出手
段）。最大コントラストのＺ位置（Ｚｃ1,Ｚｃ2）は、
各々、ベストフォーカス位置に相当する。

【０１０８】図１７に例示したように、周期パターン像
６５が最大コントラストとなるＺ位置(Ｚｃ1)と、周期
パターン像６６が最大コントラストとなるＺ位置(Ｚｃ
2)とが異なる場合、信号処理装置１９は、２つのＺ位置
(Ｚｃ1,Ｚｃ2)の差(ΔＺｃ)に基づいて、投影光学系１
０ａの球面収差を算出する。ここで、２つのＺ位置(Ｚ
ｃ1,Ｚｃ2)の差(ΔＺｃ)を球面収差に換算する方法につ
いて説明する。

【０１０９】一般に、レチクル１３に形成された細い周
期パターン(６２)を透過した光は、図１８に示すよう
に、回折角が大きい１次回折光ａ,ａ'と０次回折光ｃと
に分離され、投影光学系(不図示)の瞳面１０ｄを通過し
た後、互いに干渉してＡ位置に周期パターン像(６６)を
形成する。Ａ位置は、図１７のＺ位置(Ｚｃ1)に対応す
る。

【０１１０】一方、太い周期パターン(６１)を透過した
光は、回折角が小さい１次回折光ｂ,ｂ'と０次回折光ｃ
とに分離され、瞳面１０ｄを通過した後、互いに干渉し
てＢ位置に周期パターン像(６５)を形成する。Ｂ位置
は、図１７のＺ位置(Ｚｃ2)に対応する。上記した２種
類の周期パターン(６２,６１)を透過した光の経路を比
較すると、回折角が大きい１次回折光ａ,ａ'は、瞳面１
０ｄの外側を通過し、回折角が小さい１次回折光ｂ,ｂ'
は、瞳面１０ｄの内側を通過している。

【０１１１】このため、瞳面１０ｄの位置において波面
収差に球面収差がある場合、１次回折光ａ,ａ'の屈折位
置と１次回折光ｂ,ｂ'の屈折位置とは、光軸方向に異な
ることになる。そして、この屈折位置の相違に起因し
て、細い周期パターン像(６６)が最大コントラストとな
るＡ位置と、太い周期パターン像(６５)が最大コントラ
ストとなるＢ位置とが、光軸方向にずれることになる。

【０１１２】すなわち、Ａ位置とＢ位置の光軸方向の差
（図１７の差(ΔＺｃ)に対応）は、投影光学系１０ａの
瞳面１０ｄの位置における球面収差に対応する。したが
って、予め光線追跡シミュレーションにより、レチクル
１３に形成する周期パターン，球面収差と結像位置との
関係を求めておくことで、その関係式に基づいて、Ａ位
置(Ｚｃ1)とＢ位置(Ｚｃ2)との差(ΔＺｃ)から投影光学
系１０ａの球面収差を算出することができる。

【０１１３】上記した第３実施形態の収差測定装置で
は、受光センサ１５に設けられた多数(Ｎ個)の受光スリ
ット５６と受光部３５とによって、投影光学系１０ａの
像面に形成された多数(Ｎ個)の周期パターン像６５,６
６を同時に走査するため、投影光学系１０ａの露光エリ
ア（図３(ａ)の矩形領域１０ｂ）の全面で高精度に球面
収差を測定する場合でも、非常に短い時間内に一括で測
定し終えることができる。

【０１１４】したがって、第３実施形態の収差測定装置
や投影光学系１０ａが測定中にドリフトすることはな
く、結果として、投影光学系１０ａの球面収差に関する
高精度な測定結果を得ることができる。また、第３実施
形態の収差測定装置によれば、各々の受光スリット５６
と受光部３５とを用いて各々の周期パターン像６５,６
６を走査するため、スキャンステージ１６として、微小
なスキャンストローク（例えば１５μｍ）の微動ステー
ジを用いることができる。

【０１１５】したがって、位置センサ１７の固定電極４
６を常に移動電極４４の近傍に位置させることができ、
移動電極４４と固定電極４６との間の距離を、スキャン
ステージ１６の微小なスキャンストロークに応じた狭い
範囲（受光センサ１５の矩形領域１５ａより狭い範囲）
と同程度の微小距離以内に保つことができる。このた
め、位置センサ１７による測定時に空気ゆらぎの影響を
受けることはなく、受光スリット５６と周期パターン像
５３との相対位置を高精度に測定することができ、結果
として、投影光学系１０ａの球面収差に関する高精度な
測定結果を得ることができる。

【０１１６】(第４実施形態)次に、本発明の第４実施形
態について説明する。第４実施形態は、請求項１，請求
項４,請求項５,請求項８〜請求項１７に対応する。第４
実施形態の収差測定装置７０は、図１９に示すように、
上記した収差測定装置１０（図１）の受光センサ１５に
代えてマスク部材７１とリレーレンズ７２と受光センサ
７３とを設け、さらに、センサステージ７４を備えたも
のである。なお、スキャンステージ１６とアライメント
ステージ１８の中心付近には、各々、リレーレンズ７２
を配置するための開口部１６ａ,１８ａが設けられてい
る。

【０１１７】第４実施形態の収差測定装置７０におい
て、その他の構成は上記した収差測定装置１０（図１）
と同じであるため、ここでは、マスク部材７１とリレー
レンズ７２と受光センサ７３とセンサステージ７４につ
いて各々説明する。なお、レチクル１３（図２）の矩形
領域１３ａには、歪曲収差測定用パターン２０が形成さ
れているとする。

【０１１８】マスク部材７１には、図２０に示す矩形領
域７１ａ内に、上記した光選択用パターン３０（図４
(ｂ)）が形成されている。マスク部材７１の矩形領域７
１ａは、投影光学系１０ａの露光エリア（図３(ａ)の矩
形領域１０ｂ）とほぼ同じ大きさ（例えば９ｍｍ×２６
ｍｍ）である。マスク部材７１は、矩形領域７１ａが投
影光学系１０ａの露光エリアとほぼ一致するように配置
される。

【０１１９】また、マスク部材７１に形成された光選択
用パターン３０（図４）の開口パターン３１（受光スリ
ット３２,３３）は、光を選択的に透過させる光透過部
であり、遮光膜（例えばクロム膜）に形成されている。
この遮光膜は、ガラス基板上の蒸着膜である。遮光膜と
ガラス基板とで構成されたマスク部材７１は、請求項の
「選択手段」に対応する。

【０１２０】このように構成されたマスク部材７１で
は、投影光学系１０ａからの光を遮光膜に形成された光
選択用パターン３０（図４）によって選択的に透過し、
選択された光を後段のリレーレンズ７２に向けて射出す
る。リレーレンズ７２は、マスク部材７１の光選択用パ
ターン３０（図４）から射出された光を一括でリレーし
て同じ倍率で再結像するレンズである。リレーレンズ７
２としては、単に光強度のみを伝えるような低精度で簡
単なものを用いることができる。そして、マスク部材７
１の光選択用パターン３０（図４）からの光は、リレー
レンズ７２を透過した後、リレーレンズ７２の像面付近
に集光する。

【０１２１】受光センサ７３は、その受光面がリレーレ
ンズ７２の像面から外れるように配置されている。受光
センサ７３の受光面には、多数の受光部が２次元配列さ
れている。多数の受光部の各々は、光選択用パターン３
０（図４）の各々の開口パターン３１（受光スリット３
２,３３）に対応させてある。

【０１２２】つまり、マスク部材７１の各々の開口パタ
ーン３１（受光スリット３２,３３）からリレーレンズ
７２を介して得られた光が、受光センサ７３の各々の受
光部に到達するようになっている。このため、受光セン
サ７３では、各々の受光部において、各々の開口パター
ン３１（受光スリット３２,３３）からの光を同時に受
光することができる。リレーレンズ７２と受光センサ７
３とは、請求項の「受光手段」に対応する。

【０１２３】センサステージ７４は、上記の受光センサ
７３をＸＹＺ方向に移動可能に保持している。センサス
テージ７４による受光センサ７３の移動は、重ね合わせ
光学系１２を用いたアライメント時に行われる。なお、
信号処理装置１９には、位置センサ１７からの相対位置
信号と受光センサ７３からの受光量信号とが同時に取り
込まれる。

【０１２４】上記のように構成された第４実施形態の収
差測定装置７０では、スキャンステージ１６によってマ
スク部材７１をＸＹ方向に微細に移動させながら、投影
光学系１０ａの像面に形成された多数(Ｎ個)の空間像２
２Ａ,２３Ａ（図３）をＸＹ方向に走査する。そして、
空間像２２Ａ,２３Ａの位置ずれΔｘ,Δｙを各々測定す
ることにより、各々の空間像２２Ａ,２３Ａの２次元的
な位置ずれを測定し、結果として、投影光学系１０ａの
歪曲収差を一括で測定することができる。

【０１２５】さらに、第４実施形態の収差測定装置７０
では、リレーレンズ７２を介して受光センサ７３とは離
れた位置にマスク部材７１を配置するため、受光センサ
７３の発熱によって、マスク部材７１の開口パターン３
１（受光スリット３２,３３）が位置ずれや歪みを生じ
ることがない。また、マスク部材７１の開口パターン３
１の形成面を高い平面度（例えば０.１μｍ以下）に維
持することもできる。したがって、投影光学系１０ａの
歪曲収差を精度良く測定できる。

【０１２６】また、受光センサ７３の受光面をリレーレ
ンズ７２の像面から外れた位置に配置し、この受光面
（多数の受光部）にデフォーカス状態の像を形成するた
め、受光センサ７３の発熱を低減することができ、受光
センサ７３の耐久性が向上する。受光センサ７３として
は、各々の受光部においてデフォーカス像の光強度のみ
を検出できるような安価なものを用いることができ、受
光センサ７３の開発負荷を軽減することもできる。

【０１２７】さらに、ガラス基板上に遮光膜（例えばク
ロム膜）を蒸着することでマスク部材７１を作成するた
め、マスク部材７１に形成すべき光選択用パターン３０
（図４）の開口パターン３１の寸法の自由度および精度
が格段に向上する。また、マスク部材７１と受光センサ
７３とが別体であるため、パターン寸法やパターン形状
が異なる別のマスク部材に簡単に交換することができる
という利点もある。

【０１２８】なお、第４実施形態の収差測定装置７０に
よれば、第１実施形態の収差測定装置１０と同様の効果
も得られる。つまり、投影光学系１０ａの露光エリアの
全面で高精度に歪曲収差を測定する場合でも、非常に短
い時間（従来の１/Ｎ程度の時間）内に測定し終えるこ
とができる。したがって、投影光学系１０ａの歪曲収差
に関する高精度な測定結果を得ることができる。

【０１２９】また、位置センサ１７による測定時に空気
ゆらぎの影響を受けることはなく、マスク部材７１の光
選択用パターン３０(図４)と空間像２２Ａ,２３Ａ(図
３)との相対位置を高精度に測定することができ、結果
として、投影光学系１０ａの歪曲収差に関する高精度な
測定結果を得ることができる。さらに、第４実施形態の
収差測定装置７０では、第２実施形態の収差測定装置と
同様にして、像面湾曲測定用パターン５０（図９）をレ
チクル１３の矩形領域１３ａ内に形成し、かつ、光選択
用パターン５５（図１０）をマスク部材７１の矩形領域
７１ａ内に形成することで、投影光学系１０ａの像面湾
曲を精度良く測定することができ、かつ、フォーカス調
整を行うこともできる。

【０１３０】また、第４実施形態の収差測定装置７０で
は、第３実施形態の収差測定装置と同様にして、球面収
差測定用パターン６０（図１５）をレチクル１３の矩形
領域１３ａ内に形成し、かつ、光選択用パターン５５
（図１０）をマスク部材７１の矩形領域７１ａ内に形成
することで、投影光学系１０ａの球面収差を精度良く測
定することができる。

【０１３１】なお、上記した第４実施形態では、一括リ
レー方式のリレーレンズ７２を用いて、マスク部材７１
の光選択用パターン３０(または５５)から射出された光
を一括で受光センサ７３の受光面にリレーし、投影光学
系１０ａの露光エリア全体を一括で測定する構成を説明
したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図２１
に示すように、分割リレー方式のリレーレンズ７５を用
いることもできる。リレーレンズ７５は、マスク部材７
１の矩形領域７１ａを分割した小さな領域（図２１(ｂ)
中の太線枠）の中に形成された光選択用パターン３０
(または５５)からの光をリレー可能なレンズである。図
２１には、矩形領域７１ａを３分割する場合を例示し
た。リレーレンズ７５を用いることで、投影光学系１０
ａの露光エリアの中の小さな分割領域に関する測定を行
うことができる。

【０１３２】このため、リレーレンズ７５を不図示のス
テージによって一定量だけ移動させることで、マスク部
材７１の矩形領域７１ａの中の異なる小さな分割領域か
らの光を順次にリレーすることができる。このようにし
て、リレーレンズ７５を移動させながら上記の測定を繰
り返し行うことで、投影光学系１０ａの露光エリア全体
を測定することができる。

【０１３３】分割リレー方式の収差測定装置では、径お
よび長さの小さいリレーレンズ７５を用いることができ
るので、低コスト化を図ることができる。なお、分割リ
レー方式の収差測定装置であっても、測定はマスク部材
７１の光選択用パターン３０(または５５)を基準にして
行われるため、リレーレンズ７５の移動により測定精度
が低下することはない。

【０１３４】また、分割リレー方式の収差測定装置で
は、図２２に示すように、受光面の小さな受光センサ７
６を用いることもできる。この場合、リレーレンズ７５
と受光センサ７６を一体的に移動させることで、マスク
部材７１の矩形領域７１ａの中の異なる小さな領域から
の光を順次にリレーすることができ、投影光学系１０ａ
の露光エリア全体を測定することができる。

【０１３５】(第５実施形態)次に、本発明の第５実施形
態について説明する。第５実施形態は、請求項１，請求
項６〜請求項１７に対応する。第５実施形態の収差測定
装置８０は、図２３に示すように、レチクル１３と投影
光学系１０ａとの間にペリクルミラー８１を配置し、上
記した収差測定装置１０（図１）の受光センサ１５に代
えてマスク部材８２と受光センサ８３とを設けたもので
ある。受光センサ８３も、ペリクルミラー８１と同様、
レチクル１３と投影光学系１０ａとの間に配置されてい
る。

【０１３６】第５実施形態の収差測定装置８０におい
て、その他の構成は上記した収差測定装置１０（図１）
と同じであるため、ここでは、ペリクルミラー８１とマ
スク部材８２と受光センサ８３とについて各々説明す
る。なお、レチクル１３（図２）の矩形領域１３ａに
は、歪曲収差測定用パターン２０が形成されているとす
る。図２３ではレチクルステージ(１４)を図示省略し
た。

【０１３７】収差測定装置８０は、投影光学系１０ａの
露光エリア(図３の矩形領域１０ｂ)の中の小さな分割領
域に関する歪曲収差の測定を露光エリアの分割数に応じ
た回数だけ繰り返し行うことで、露光エリア全体につい
て測定する分割方式の装置である。ただし、１つの分割
領域に関する測定を繰り返す際には、ペリクルミラー８
１と受光センサ８３とが一体的に移動される。図２３に
は、露光エリアを２分割で測定する場合を例示した。

【０１３８】ペリクルミラー８１は、ペリクル膜が蒸着
されたハーフミラーであり、投影光学系１０ａの光軸方
向に対して４５度の角度に傾けて配置されている。この
ペリクルミラー８１は、レチクル１３の歪曲収差測定用
パターン２０から射出された光を透過可能であり、投影
光学系１０ａからの戻り光（後述する）を反射可能であ
る。ペリクルミラー８１は、請求項の「光学部材」に対
応する。

【０１３９】マスク部材８２には、上記したマスク部材
７１の矩形領域７１ａ（図２０）と同様の矩形領域内
に、光選択用パターン３０（図４）と同様の光選択用パ
ターンが形成されている。マスク部材８２の矩形領域
は、投影光学系１０ａの露光エリアとほぼ同じ大きさで
ある。マスク部材８２は、その矩形領域が投影光学系１
０ａの露光エリアとほぼ一致するように配置される。

【０１４０】また、マスク部材８２に形成された光選択
用パターンは、マトリクス状に２次元配列された多数の
反射パターンからなる。多数の反射パターンの配列およ
び間隔は、図４に示す光選択用パターン３０の開口パタ
ーン３１の配列および間隔と同じである。各々の反射パ
ターンは、Ｙ方向に細長い矩形状の孤立パターンと、Ｘ
方向に細長い矩形状の孤立パターンとで構成されてい
る。

【０１４１】さらに、マスク部材８２に形成された光選
択用パターンの反射パターンは、光を選択的に反射させ
る光反射部であり、具体的には、ガラス基板上に蒸着さ
れた反射膜（例えばクロム膜）である。反射膜とガラス
基板とで構成されたマスク部材８２は、請求項の「選択
手段」に対応する。マスク部材８２の反射パターンは、
請求項の「光選択部」,「光反射部」に対応する。

【０１４２】このように構成されたマスク部材８２で
は、投影光学系１０ａからの光を多数の反射パターンに
よって選択的に反射し、選択された光を再び投影光学系
１０ａに向けて射出する。そして、マスク部材８２の光
選択用パターン（反射パターン）からの光は、再び投影
光学系１０ａを透過した後、投影光学系１０ａからの戻
り光となってペリクルミラー８１に入射し、受光センサ
８３に向けて反射する。投影光学系１０ａからの戻り光
は、レチクル１３の表面（歪曲収差測定用パターン２０
の形成面）と共役な面に集光する。

【０１４３】受光センサ８３は、その受光面が上記の共
役な面から外れるように配置されている。受光センサ８
３の受光面には、多数の受光部が２次元配列されてい
る。受光センサ８３における受光部の数は、マスク部材
８２に形成された光選択用パターンの反射パターンの全
数Ｎと、上記した露光エリアの分割数Ｋとに応じて、ほ
ぼＮ/Ｋととなるように定められている。

【０１４４】また、受光センサ８３における受光部の配
列は、前記マスク部材８２における反射パターンの配列
に対応させてある。つまり、マスク部材８２の各々の反
射パターンから投影光学系１０ａとペリクルミラー８１
を介して得られた光が、受光センサ８３の各々の受光部
に到達するようになっている。このため、受光センサ８
３では、各々の受光部において、各々の反射パターンか
らの光を同時に受光することができる。受光センサ８３
は、請求項の「受光手段」に対応する。

【０１４５】なお、信号処理装置１９には、位置センサ
１７からの相対位置信号と受光センサ８３からの受光量
信号とが同時に取り込まれる。上記のように構成された
第５実施形態の収差測定装置８０では、スキャンステー
ジ１６によってマスク部材８２をＸＹ方向に微細に移動
させながら、投影光学系１０ａの露光エリアの中の小さ
な分割領域に関する歪曲収差の測定を行うことができ
る。

【０１４６】そして、１つの分割領域に関する測定が終
了した後、ペリクルミラー８１と受光センサ８３とを不
図示のステージによって一定量だけ移動させることで、
投影光学系１０ａの露光エリアの中の異なる分割領域に
関する歪曲収差の測定を行うことができる。

【０１４７】このように、各々の分割領域での測定を露
光エリアの分割数Ｋに応じた回数（Ｋ回）だけ繰り返し
行うことで、露光エリア全体について歪曲収差を測定す
ることができる。さらに、第５実施形態の収差測定装置
８０では、投影光学系１０ａを介して受光センサ８３と
は離れた位置にマスク部材８２を配置するため、受光セ
ンサ８３の発熱によって、マスク部材８２の反射パター
ンが位置ずれや歪みを生じることがない。また、マスク
部材８２の反射パターンの形成面を高い平面度（例えば
０.１μｍ以下）に維持することもできる。したがっ
て、投影光学系１０ａの歪曲収差を精度良く測定でき
る。

【０１４８】また、受光センサ８３の受光面を上記の共
役な面から外れた位置に配置し、この受光面（多数の受
光部）にデフォーカス状態の像を形成するため、受光セ
ンサ８３の発熱を低減することができ、受光センサ８３
の耐久性が向上する。受光センサ８３としては、各々の
受光部においてデフォーカス像の光強度のみを検出でき
るような安価なものを用いることができ、受光センサ８
３の開発負荷を軽減することもできる。

【０１４９】さらに、ガラス基板上に反射膜（例えばク
ロム膜）を蒸着することでマスク部材８２を作成するた
め、マスク部材８２に形成すべき光選択用パターンの寸
法の自由度および精度が格段に向上する。また、マスク
部材８２と受光センサ８３とが別体であるため、パター
ン寸法やパターン形状が異なる別のマスク部材に簡単に
交換することができるという利点もある。

【０１５０】さらに、投影光学系１０ａを利用して、受
光センサ８３とマスク部材８２とを離して配置するた
め、新たな光学系（例えば第４実施形態のリレーレンズ
７２,７５など）を設ける必要がなく、構成が簡素化す
る。なお、第５実施形態の収差測定装置８０によれば、
第１実施形態の収差測定装置１０と同様の効果も得られ
る。

【０１５１】つまり、投影光学系１０ａの露光エリアの
全面で高精度に歪曲収差を測定する場合でも、非常に短
い時間内に測定し終えることができる。したがって、投
影光学系１０ａの歪曲収差に関する高精度な測定結果を
得ることができる。また、位置センサ１７による測定時
に空気ゆらぎの影響を受けることはなく、マスク部材８
２の光選択用パターンと空間像２２Ａ,２３Ａ(図３)と
の相対位置を高精度に測定することができ、結果とし
て、投影光学系１０ａの歪曲収差に関する高精度な測定
結果を得ることができる。

【０１５２】さらに、第５実施形態の収差測定装置８０
では、第２実施形態の収差測定装置と同様にして、像面
湾曲測定用パターン５０（図９）をレチクル１３の矩形
領域１３ａ内に形成し、かつ、光選択用パターン５５
（図１０）の開口パターン５６と同じ配列および間隔の
反射パターンからなる光選択用パターンをマスク部材８
２の矩形領域内に形成することで、投影光学系１０ａの
像面湾曲を精度良く測定することができ、かつ、フォー
カス調整を行うこともできる。

【０１５３】また、第５実施形態の収差測定装置８０で
は、第３実施形態の収差測定装置と同様にして、球面収
差測定用パターン６０（図１５）をレチクル１３の矩形
領域１３ａ内に形成し、かつ、光選択用パターン５５
（図１０）の開口パターン５６と同じ配列および間隔の
反射パターンからなる光選択用パターンをマスク部材８
２の矩形領域内に形成することで、投影光学系１０ａの
球面収差を精度良く測定することができる。

【０１５４】上記した各実施形態の収差測定装置を用い
ることにより、投影光学系１０ａの諸収差を精度良く、
かつ簡便に測定することができる。これにより、高精度
な投影光学系を製造することが可能である。なお、上記
した各実施形態では、スキャンステージ１６の位置セン
サ１７として静電容量センサを用いたが、これに代えて
レーザ測長機を用いてもよい。この場合、移動鏡をセン
サホルダ４１側に固定し、干渉計本体をステージベース
４２側に固定すると共に、移動鏡と干渉計本体との距離
をスキャンステージ１６のスキャンストローク（例えば
１５μｍ）に応じた狭い範囲と同程度の微小距離以内に
保つことが好ましい。

【０１５５】また、上記した各実施形態では、レチクル
１３(収差測定用パターン)を停止させることで投影光学
系１０ａの像面における像の位置を固定し、この像に対
して光選択用パターンを移動させることにより像を走査
したが、本発明はこれに限定されない。逆に、光選択用
パターンを停止させておき、レチクル１３(収差測定用
パターン)を移動させることで投影光学系１０ａの像面
における像の位置を変化させても、同様の走査が可能で
ある。また、光選択用パターンと収差測定用パターンと
を相対移動させてもよい。

【０１５６】さらに、１枚のレチクル１３に、歪曲収差
測定用パターン２０と像面湾曲測定用パターン５０と球
面収差測定用パターン６０とを形成しておき、アライメ
ントステージ１８によって光選択用パターン３０(また
は５５)を移動させることで収差測定用パターン(２０,
５０,６０)の何れかを選択し、順に切り換えて各種測定
を行っても良い。

【０１５７】また、上記した各実施形態では、専用の収
差測定装置を例に説明したが、露光装置のウエハステー
ジ上に光選択用パターン３０(または５５)を配置し、レ
チクルステージ上に収差測定用パターン(２０,５０,６
０)を配置した場合でも、同様の測定を行うことができ
る。 (第６実施形態)次に、本発明の第６実施形態について説
明する。第６実施形態は、請求項１〜請求項２０に対応
する。

【０１５８】図２４は、第６実施形態の投影露光装置の
概略構成図である。第６実施形態の投影露光装置は、上
記した各実施形態の収差測定装置を用いて製造された高
精度投影光学系を、投影光学系６００として搭載したも
のである。

【０１５９】第６実施形態の投影露光装置は、少なくと
もウェハステージ４０１と、光を供給するための光源部
２００と、投影光学系６００とを含む。ここで、ウェハ
ステージ４０１は、感光剤を塗布した基板（ウェハ）Ｗ
を表面４０１ａ上に置くことができる。また、ステージ
制御系４００は、ウェハステージ４０１の位置を制御す
る。

【０１６０】投影光学系６００は、上述のように、上記
した各実施形態の収差測定測装置を用いて製造された高
精度投影光学系である。また投影光学系６００は、レチ
クル（マスク）Ｒが配置された物体面Ｐ１と、ウェハＷ
の表面と一致させた像面Ｐ２との間に配置される。さら
に投影光学系６００は、スキャンタイプの投影露光装置
に応用されるアライメント光学系を有する。

【０１６１】さらに照明光学系２０１は、レチクルＲと
ウェハＷとの間の相対位置を調節するためのアライメン
ト光学系２１０を含む。レチクルＲは、該レチクルＲの
パターンのイメージをウェハＷ上に投影するためのもの
であり、ウェハステージ４０１の表面４０１ａに対して
平行移動が可能であるレチクルステージ３０１上に配置
される。そしてレチクル交換系３００は、レチクルステ
ージ３０１上にセットされたレチクルＲを交換し運搬す
る。またレチクル交換系３００は、ウェハステージ４０
１の表面４０１ａに対し、レチクルステージ３０１を平
行移動させるためのステージドライバー（不図示）を含
む。

【０１６２】また、主制御部５００は位置合わせから露
光までの一連の処理に関する制御を行う。以上の構成に
より、高精度投影光学系を搭載した投影露光装置を実現
することができる。

【０１６３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光学系の像面における走査対象エリアが広くかつ走査点
数が多い場合でも、短時間にかつ空気ゆらぎの影響を受
けることもなく、光学系の歪曲収差やその他の収差を精
度良く測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】収差測定装置１０の全体構成図である。

【図２】レチクル１３に形成された歪曲収差測定用パタ
ーン２０を説明する図である。

【図３】投影光学系１０ａの像面に形成された空間像２
２Ａ,２３Ａを説明する図である。

【図４】受光センサ１５に形成された光選択用パターン
３０を説明する図である。

【図５】受光スリット３２と空間像２２Ａとが重なり合
う部分３２ｓを示す図である。

【図６】収差測定装置１０のスキャンステージ１６の全
体構成図である。

【図７】受光スリット３２,３３による空間像２２Ａ,２
３ＡのＸ方向走査(ａ)とＹ方向走査(ｂ)とを説明する図
である。

【図８】空間像２２Ａ,２３Ａの光強度分布を示す図で
ある。

【図９】レチクル１３に形成された像面湾曲測定用パタ
ーン５０を説明する図である。

【図１０】受光センサ１５に形成された光選択用パター
ン５５を説明する図である。

【図１１】受光スリット５６による周期パターン像５３
のＸ方向走査を説明する図である。

【図１２】周期パターン像５３の光強度分布を示す図で
ある。

【図１３】周期パターン像５３のコントラスト分布を示
す図である。

【図１４】フォーカス調整を説明する図である。

【図１５】レチクル１３に形成された球面収差測定用パ
ターン６０を説明する図である。

【図１６】受光スリット５６による周期パターン像６
５,６６のＸ方向走査を説明する図である。

【図１７】周期パターン像６５,６６のコントラスト分
布を示す図である。

【図１８】図１７に示す最大コントラストの差(ΔＺｃ)
と投影光学系１０ａの球面収差との関係を説明する図で
ある。

【図１９】一括リレー方式の収差測定装置７０の全体構
成図である。

【図２０】収差測定装置７０のスキャンステージ１６の
全体構成図である。

【図２１】分割リレー方式の収差測定装置の構成を説明
する図である。

【図２２】分割リレー方式の収差測定装置の別の構成を
説明する図である。

【図２３】分割方式の収差測定装置８０の全体構成図で
ある。

【図２４】投影露光装置の概略構成図である。

【符号の説明】

１０，７０，８０ 収差測定装置 １０ａ 投影光学系 １１ 照明光学系 １２ 重ね合わせ光学系 １３ レチクル １４ レチクルステージ １５，７３，７６，８３ 受光センサ １６ スキャンステージ １７ 位置センサ １８ アライメントステージ １９ 信号処理装置 ２０ 歪曲収差測定用パターン ３０，５５ 光選択用パターン ５０ 像面湾曲測定用パターン ６０ 球面収差測定用パターン ７１，８２ マスク部材 ７２，７５ リレーレンズ ７４ センサステージ ８１ ペリクルミラー ２００ 光源部 ３００ レチクル交換系 ４００ ステージ制御系 ５００ 主制御部 Ｗ 基板（ウェハ） Ｒ レチクル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G086 HH06 2H095 BE05 BE06 5F046 AA25 BA03 CB17 CC01 CC02 CC03 DA13 DB01 DB04 DC12

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２次元配列された複数の開口部を有し、
   前記複数の開口部の各々から被検光学系に向けて光を射
   出する射出手段と、 前記複数の開口部から射出された前記光によって前記被
   検光学系の像面に形成される前記複数の開口部の像を個
   別に走査する走査手段とを備え、 前記走査手段は、 前記射出手段における前記複数の開口部の配列に対応し
   て前記像面に２次元配列された複数の光選択部を有し、
   前記像面に形成された前記複数の像のうち前記複数の光
   選択部と重なり合う部分の光を選択する選択手段と、 前記選択手段によって選択された前記重なり合う部分の
   光を各々の光選択部ごとに同時に受光する受光手段と、 前記射出手段の複数の開口部と前記選択手段の複数の光
   選択部との少なくとも一方を移動させることにより、前
   記像面において、前記複数の像と前記複数の光選択部と
   の相対位置を変化させる移動手段と、 前記移動手段による移動対象物の移動量を非接触で測定
   することにより、前記複数の像と前記複数の光選択部と
   の相対位置の変化量を求める非接触測定手段とを含み、 前記移動手段は、前記選択手段の複数の光選択部が２次
   元配列された範囲より狭い範囲内で、前記複数の像の各
   々と前記複数の光選択部の各々との相対位置を変化させ
   る手段であり、 前記非接触測定手段は、前記移動対象物の近傍におい
   て、前記移動対象物との距離を前記狭い範囲に応じた微
   小距離以内に保ちながら、前記移動対象物の移動量を測
   定する手段であることを特徴とする収差測定装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の収差測定装置におい
   て、 前記複数の光選択部は、光を選択的に透過させる複数の
   光透過部であり、 前記選択手段は、前記複数の光透過部が前記射出手段に
   おける前記複数の開口部に対応して形成された遮光膜で
   あり、 前記遮光膜は、前記受光手段の受光面側に一体形成さ
   れ、 前記受光手段は、前記遮光膜に形成された前記複数の光
   透過部からの光を各々の光透過部ごとに同時に受光する
   ことを特徴とする収差測定装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の収差測定装置におい
   て、 前記移動手段は、前記受光手段と共に前記遮光膜を移動
   させることにより、前記像面における前記複数の光透過
   部の位置を変化させることを特徴とする収差測定装置。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の収差測定装置におい
   て、 前記複数の光選択部は、光を選択的に透過させる複数の
   光透過部であり、 前記選択手段は、前記複数の光透過部が前記射出手段に
   おける前記複数の開口部に対応して形成されたマスク部
   材であり、 前記受光手段は、前記マスク部材に形成された前記複数
   の光透過部からの光を再結像するリレーレンズを含み、
   該リレーレンズからの光を各々の光透過部ごとに同時に
   受光することを特徴とする収差測定装置。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の収差測定装置におい
   て、 前記移動手段は、前記マスク部材を移動させることによ
   り、前記像面における前記複数の光透過部の位置を変化
   させることを特徴とする収差測定装置。
6. 【請求項６】 請求項１に記載の収差測定装置におい
   て、 前記複数の光選択部は、光を選択的に反射させる複数の
   光反射部であり、 前記選択手段は、前記複数の光反射部が前記射出手段に
   おける前記複数の開口部に対応して形成されたマスク部
   材であり、 前記射出手段と前記被検光学系との間には、前記マスク
   部材に形成された前記複数の光反射部から前記被検光学
   系を介して得られた光を反射させると共に、前記射出手
   段の複数の開口部から射出された光を透過させる光学部
   材が配置され、 前記受光手段は、前記マスク部材に形成された前記複数
   の光反射部から前記被検光学系と前記光学部材とを介し
   て得られた光を各々の光反射部ごとに同時に受光するこ
   とを特徴とする収差測定装置。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の収差測定装置におい
   て、 前記移動手段は、前記マスク部材を移動させることによ
   り、前記像面における前記複数の光反射部の位置を変化
   させることを特徴とする収差測定装置。
8. 【請求項８】 請求項１から請求項７の何れか１項に記
   載した収差測定装置において、 前記移動手段により前記移動対象物を移動させながら、
   前記受光手段による受光と前記非接触測定手段による測
   定とを同時に行い、前記複数の像と前記複数の光選択部
   との相対位置の変化量に対する前記重なり合う部分の光
   の受光量を求めることで、前記複数の像の光強度分布を
   各々検出する分布検出手段をさらに備えたことを特徴と
   する収差測定装置。
9. 【請求項９】 請求項８に記載の収差測定装置におい
   て、 前記射出手段の複数の開口部は、各々、孤立パターンを
   含み、 前記被検光学系の像面には、複数の孤立パターン像が形
   成され、 前記分布検出手段は、前記複数の孤立パターン像の光強
   度分布を各々検出し、 前記分布検出手段によって検出された前記複数の光強度
   分布の各々の重心位置を算出すると共に、得られた各々
   の重心位置に基づいて、前記被検光学系の歪曲収差を算
   出する算出手段をさらに備えたことを特徴とする収差測
   定装置。
10. 【請求項１０】 請求項８に記載の収差測定装置におい
    て、 前記射出手段の複数の開口部は、各々、周期パターンを
    含み、 前記被検光学系の像面には、複数の周期パターン像が形
    成され、 前記選択手段の複数の光選択部は、各々、前記周期パタ
    ーン像の周期より幅の狭い孤立パターンであり、 前記移動手段は、前記移動対象物を前記被検光学系の光
    軸方向に移動させることにより前記周期パターン像のフ
    ォーカス状態を調整する調整手段を含み、 前記分布検出手段は、異なる複数の前記フォーカス状態
    の各々において、前記複数の周期パターン像の光強度分
    布を各々検出し、 前記分布検出手段によって検出された前記複数の光強度
    分布の各々のコントラストを算出すると共に、得られた
    各々のコントラストに基づいて、前記被検光学系の像面
    湾曲を算出する算出手段をさらに備えたことを特徴とす
    る収差測定装置。
11. 【請求項１１】 請求項８に記載の収差測定装置におい
    て、 前記射出手段の複数の開口部は、各々、第１周期パター
    ンと、該第１周期パターンより周期の小さい第２周期パ
    ターンとを含み、 前記被検光学系の像面には、複数の第１周期パターン像
    と複数の第２周期パターン像とが形成され、 前記選択手段の複数の光選択部は、各々、前記第２周期
    パターン像の周期より幅の狭い孤立パターンであり、 前記移動手段は、前記移動対象物を前記被検光学系の光
    軸方向に移動させることにより前記第１周期パターン像
    および前記第２周期パターン像のフォーカス状態を調整
    する調整手段を含み、 前記分布検出手段は、異なる複数の前記フォーカス状態
    の各々において、前記複数の第１周期パターン像および
    前記複数の第２周期パターン像の光強度分布を各々検出
    し、 前記分布検出手段によって検出された前記複数の光強度
    分布の各々のコントラストを算出すると共に、得られた
    各々のコントラストに基づいて、前記被検光学系の球面
    収差を算出する算出手段をさらに備えたことを特徴とす
    る収差測定装置。
12. 【請求項１２】 請求項８から請求項１１の何れか１項
    に記載した収差測定装置において、 前記非接触測定手段は、前記被検光学系の光軸方向に対
    して垂直な第１方向に関する前記移動対象物の移動量を
    １箇所で測定する第１測定部と、前記光軸方向および前
    記第１方向に垂直な第２方向に関する前記移動対象物の
    移動量を２箇所で測定する第２測定部とを含み、 前記分布検出手段は、前記第１測定部および前記第２測
    定部による測定結果を用いて前記移動対象物の前記光軸
    方向を中心とした回転量を求め、得られた回転量に基づ
    いて前記移動対象物の移動量を補正し、補正後の移動量
    を用いて前記光強度分布を検出することを特徴とする収
    差測定装置。
13. 【請求項１３】 ２次元配列された複数の開口部の各々
    から被検光学系に向けて光を射出し、該光によって前記
    被検光学系の像面に形成される前記複数の開口部の像を
    個別に走査することにより、前記被検光学系の収差を測
    定する方法であって、 前記複数の開口部の配列に対応して前記像面に２次元配
    列された複数の光選択部と前記複数の開口部との少なく
    とも一方を移動させることにより、前記像面において、
    前記複数の像と前記複数の光選択部との相対位置を変化
    させる移動工程を行いながら、 前記像面に形成された前記複数の像のうち前記複数の光
    選択部と重なり合う部分の光を選択し、選択された前記
    重なり合う部分の光を各々の光選択部ごとに同時に受光
    する受光工程と、 前記移動工程における移動対象物の移動量を非接触で測
    定することにより、前記複数の像と前記複数の光選択部
    との相対位置の変化量を求める測定工程とを同時に行う
    と共に、 前記移動工程は、前記複数の光選択部が２次元配列され
    た範囲より狭い範囲内で、前記複数の像の各々と前記複
    数の光選択部の各々との相対位置を変化させる工程であ
    り、 前記測定工程は、前記移動対象物の近傍において、前記
    移動対象物との距離を前記狭い範囲に応じた微小距離以
    内に保ちながら、前記移動対象物の移動量を測定する工
    程であることを特徴とする収差測定方法。
14. 【請求項１４】 請求項１３に記載の収差測定方法にお
    いて、 前記受光工程によって得られる前記重なり合う部分の光
    の受光量と、前記測定工程によって得られる前記複数の
    像と前記複数の光選択部との相対位置の変化量とに基づ
    いて、前記複数の像の光強度分布を各々検出する分布検
    出工程をさらに備えたことを特徴とする収差測定方法。
15. 【請求項１５】 請求項１４に記載の収差測定方法にお
    いて、 前記複数の開口部の各々に、孤立パターンが含まれ、前
    記被検光学系の像面に、複数の孤立パターン像が形成さ
    れたとき、 前記分布検出工程は、前記複数の孤立パターン像の光強
    度分布を各々検出し、 前記分布検出工程によって検出された前記複数の光強度
    分布の各々の重心位置を算出すると共に、得られた各々
    の重心位置に基づいて、前記被検光学系の歪曲収差を算
    出する算出工程をさらに備えたことを特徴とする収差測
    定方法。
16. 【請求項１６】 請求項１４に記載の収差測定方法にお
    いて、 前記複数の開口部の各々に、周期パターンが含まれ、前
    記被検光学系の像面に、複数の周期パターン像が形成さ
    れたとき、 前記受光工程は、前記周期パターン像の周期より幅の狭
    い孤立パターンを前記複数の光選択部の各々として用い
    ることで、前記重なり合う部分の光を受光し、 前記移動工程は、前記移動対象物を前記被検光学系の光
    軸方向に移動させることにより前記周期パターン像のフ
    ォーカス状態を調整する調整工程を含み、 前記分布検出工程は、異なる複数の前記フォーカス状態
    の各々において、前記複数の周期パターン像の光強度分
    布を各々検出し、 前記分布検出工程によって検出された前記複数の光強度
    分布の各々のコントラストを算出すると共に、得られた
    各々のコントラストに基づいて、前記被検光学系の像面
    湾曲を算出する算出工程をさらに備えたことを特徴とす
    る収差測定方法。
17. 【請求項１７】 請求項１４に記載の収差測定方法にお
    いて、 前記複数の開口部の各々に、第１周期パターンと、該第
    １周期パターンより周期の小さい第２周期パターンとが
    含まれ、前記被検光学系の像面に、複数の第１周期パタ
    ーン像と複数の第２周期パターン像とが形成されたと
    き、 前記受光工程は、前記第２周期パターン像の周期より幅
    の狭い孤立パターンを前記複数の光選択部の各々として
    用いることで、前記重なり合う部分の光を受光し、 前記移動工程は、前記移動対象物を前記被検光学系の光
    軸方向に移動させることにより前記第１周期パターン像
    および前記第２周期パターン像のフォーカス状態を調整
    する調整工程を含み、 前記分布検出工程は、異なる複数の前記フォーカス状態
    の各々において、前記複数の第１周期パターン像および
    前記複数の第２周期パターン像の光強度分布を各々検出
    し、 前記分布検出工程によって検出された前記複数の光強度
    分布の各々のコントラストを算出すると共に、得られた
    各々のコントラストに基づいて、前記被検光学系の球面
    収差を算出する算出工程をさらに備えたことを特徴とす
    る収差測定方法。
18. 【請求項１８】 請求項１から請求項１２の何れか１項
    に記載の収差測定装置により収差が測定され、該収差を
    加味して製造された光学系。
19. 【請求項１９】 請求項１３から請求項１７の何れか１
    項に記載の収差測定方法により収差が測定され、該収差
    を加味して製造された光学系。
20. 【請求項２０】 露光光を基板に照射することにより、
    所定のパターンを前記基板に転写する露光装置であっ
    て、 前記露光光の光路上に配置される投影光学系として請求
    項１８または請求項１９に記載の光学系を用いたことを
    特徴とする露光装置。