JP2003262948A

JP2003262948A - 測定用マスク装置、光学特性測定方法及び光学特性測定装置、光学系の調整方法、並びに露光装置

Info

Publication number: JP2003262948A
Application number: JP2002067107A
Authority: JP
Inventors: Toru Fujii; 藤井　　透; Yasushi Mizuno; 恭志水野; Atsushi Kogo; 淳向後; Takahiro Shoda; 隆博正田
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2002-03-12
Filing date: 2002-03-12
Publication date: 2003-09-19

Abstract

(57)【要約】【課題】被検光学系の光学特性を精度良く測定する。【解決手段】測定用マスク装置の光拡散部材、測定用
マスク装置の測定用マスクに形成された較正用開口パタ
ーンＰＨＣ_j、及び被検光学系を順次介した光を測定用
光学系により波面分割して複数の較正用パターン像が形
成される。引き続き、複数の較正用パターン像それぞれ
の位置情報に基づいて、測定用光学系の光学特性を算出
する。そして、較正用開口パターンＰＨＣ_jを通過する
光が介する光拡散面ＤＦＳの領域ＡＲＣ_jと共通領域Ｃ
ＡＲ_jkを有する光拡散面ＤＦＳの領域ＡＲＭ_jkを介した
光が通過する測定用開口パターンＰＨＭ_jkを使用して行
われる被検光学系の光学特性の測定結果を、算出された
測定用光学系の光学特性によって補正することにより、
被検光学系の光学特性を精度良く測定することができ
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、測定用マスク装
置、光学特性測定方法及び光学特性測定装置、光学系の
調整方法、並びに露光装置に係る。より詳しくは、被検
光学系の光学特性を測定する際に使用される測定用マス
ク装置、該測定用マスク装置を使用して行われる光学特
性測定方法、前記測定用マスク装置を備える光学特性測
定装置、前記光学特性測定方法を使用する光学系の調整
方法、並びに前記光学特性測定装置を備える露光装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、半導体素子、液晶表示素子等
を製造するためのリソグラフィ工程では、マスク又はレ
チクル（以下、「マスク」と総称する）に形成されたパ
ターン（以下、「レチクルパターン」とも呼ぶ）を投影
光学系を介してレジスト等が塗布されたウエハ又はガラ
スプレート等の基板（以下、適宜「基板」と総称する）
上に転写する露光装置が用いられている。こうした露光
装置としては、いわゆるステッパ等の静止露光型の露光
装置や、いわゆるスキャニング・ステッパ等の走査露光
型の露光装置が主として用いられている。

【０００３】かかる露光装置においては、レチクルに形
成されたパターンを基板上に、高い解像力で、忠実に投
影する必要がある。このため、投影光学系は、諸収差が
十分に抑制された良好な光学特性を有するように設計さ
れている。

【０００４】しかし、完全に設計どおりに投影光学系を
製造することは困難であり、実際に製造された投影光学
系には様々な要因に起因する諸収差が残存してしまう。
このため、実際に製造された投影光学系の光学特性は、
設計上の光学特性とは異なるものとなってしまう。

【０００５】そこで、実際に製造された投影光学系のよ
うな被検光学系の収差等の光学特性を測定するための様
々な技術が提案されている。かかる様々な提案技術の中
で、ピンホールを用いて発生させた球面波を被検光学系
に入射し、被検光学系を通過した球面波の波面もしくは
被検光学系を通過した後の球面波を一旦平行光に変換し
た後の波面を複数に分割した後、その分割された波面ご
とにスポット像を形成して、分割波面ごとのスポット像
の形成位置に基づいて被検光学系の波面収差を測定す
る、という波面収差測定技術が注目されている。

【０００６】こうした波面収差測定技術を使用する波面
収差測定装置では、例えば、入射する光の波面を分割し
て分割波面ごとにスポット像を形成する波面分割素子と
して、平行光の理想波面と平行な２次元平面に沿って微
小なレンズが多数配列されたマイクロレンズアレイを採
用することにより、簡単に構成することができる。この
場合には、マイクロレンズアレイが形成した多数のスポ
ット像をＣＣＤ等の撮像素子によって撮像し、各スポッ
ト像の撮像波形の重心を重心法により求めたり、各スポ
ット像の撮像波形とテンプレート波形との最大相関位置
を相関法により求めたりしてスポット像位置を検出す
る。そして、検出された各スポット像位置の設計位置か
らのズレから、例えば波面形状のツェルニケ多項式展開
における係数を算出して、波面収差を求めていた。

【０００７】かかる波面収差の測定を、例えば露光装置
における両側テレセントリックな投影光学系に適用する
にときには、レチクルのピンホールパターンを通過した
光が、投影光学系を介することにより集光された後に波
面分割することがおこなわれている。そして、分割波面
ごとにスポット像を結像させ、多数のスポット像の位置
関係から波面の傾きを求め、波面を再構成することによ
り波面収差を求めることができる。かかるレチクルのピ
ンホールパターンを利用すると、開口数（以下、「Ｎ
Ａ」とも記す）の大きな露光装置における投影光学系
に、回折により広範囲で均一強度の光を入射させること
ができる。

【０００８】しかし、投影光学系のＮＡが大きいことか
ら、レチクルにおけるピンホールパターンの大きさは、
測定用光の波長すなわち露光光の波長程度の大きさとす
ることが必要となる。このため、ピンホールパターンを
通過して投影光学系に入射する光量が非常に少なくな
り、必要な測定時間が非常に長くなってしまう。そこ
で、投影光学系に入射する光の光量の確保と、広範囲で
均一性の高い光の投影光学系への入射の確保とを両立さ
せるために、ピンホールパターンに代えて測定用光の波
長程度より大きな径の開口パターンをレチクルに形成
し、照明光を、レモンスキン板等の拡散板を介した後に
レチクルに照射する方法が提案されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述した拡散板を使用
する従来の波面収差測定方法では、測定用光の波長程度
より大きな開口パターンを使用するので、投影光学系に
は回折されていない光が入射することになる。このた
め、投影光学系の瞳面においては、拡散板による光の拡
散ムラに伴うスペックルパターンが形成され、不均一な
光量分布が発生する。

【００１０】かかる不均一な光量分布が分割波面内で発
生することなると、その分割波面に対するスポット像の
形状が光量分布の不均一性に応じて変化する。この結
果、スポット像位置の検出精度が低下してしまい、ひい
ては波面収差の測定精度の低下を招いていた。

【００１１】ところで、近年における半導体デバイスに
おける高集積化の進展に伴う露光精度の向上の要請か
ら、露光装置における投影光学系の波面収差測定の精度
の向上が強く求められている。このため、拡散板による
拡散ムラに起因する波面収差の測定精度の低下を防止す
ることできる技術が、強く求められている。

【００１２】本発明は、こうした事情のもとでなされた
ものであり、その第１の目的は、被検光学系の光学特性
を精度良く測定することができる光学特性測定方法及び
光学特性測定装置を提供することにある。

【００１３】また、本発明の第２の目的は、光学系の光
学特性を精度良く調整することができる光学系の調整方
法を提供することにある。

【００１４】また、本発明の第３の目的は、所定のパタ
ーンを基板に精度良く転写することができる露光装置を
提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の測定用マスク装
置は、測定用の光が被検光学系（ＰＬ）に入射する前
に、順次経由する光拡散部材（ＤＦ）及び測定用マスク
（ＲＴＡ）を備える測定用マスク装置において、前記測
定用マスクには、前記被検光学系の光学特性を測定する
時に使用される測定用開口パターン（ＰＨＭ_jk）と、前
記被検光学系の光学特性を測定する測定用光学系を較正
する時に使用される較正用開口パターン（ＰＨＣ_j）と
が形成され、前記測定用開口パターンから前記被検光学
系の入射側開口数で見込まれる前記光拡散部材の光拡散
面における第１領域（ＡＲＭ_jk）と、前記較正用開口パ
ターンから前記被検光学系の入射側開口数で見込まれる
前記光拡散部材の光拡散面における第２領域（ＡＲ
Ｃ_j）とが、少なくとも一部重複する、ことを特徴とす
る測定用マスク装置である。

【００１６】この測定用マスク装置では、被検光学系の
光学特性を測定する時に使用される測定用開口パターン
を介する測定用の光が経由する拡散面の第１領域と、測
定用光学系を較正する時に使用される較正用開口パター
ンを介する測定用の光が経由する拡散面の第２領域とが
一部重複している。このため、被検光学系の光学特性を
測定する時に瞳面において発生する、拡散板による光の
拡散ムラに起因するスペックルパターンの形成による光
量分布の不均一性と、被検光学系の光学特性を測定する
測定用光学系を較正する時に瞳面において発生する、拡
散板による光の拡散ムラに起因するスペックルパターン
の形成による光量分布の不均一性とは、第１領域と第２
領域とが重複領域を有していない場合と比べて、共通性
を有することになる。

【００１７】この結果、較正用開口パターンを使用して
較正用に行われる測定光学系の光学特性の測定結果に
は、測定用開口パターンを使用して行われる被検光学系
の光学特性の測定結果に含まれる拡散板による光の拡散
ムラに起因する測定誤差と共通性がある測定誤差が含ま
れることになる。このため、本発明の測定用マスク装置
を使用して、測定用光学系の較正用測定及び被検光学系
の光学特性測定を行い、被検光学系の光学特性測定を較
正用測定結果に基づいて補正することにより、被検光学
系の光学特性の測定結果に含まれる拡散板による光の拡
散ムラに起因する測定誤差を低減させることができる。

【００１８】したがって、本発明の測定用マスク装置を
使用することにより、被検光学系の光学特性を精度良く
測定することができる。

【００１９】本発明の測定用マスク装置では、前記第１
領域の５０％以上が前記第２領域に含まれる構成とする
ことができる。

【００２０】また、本発明の測定用マスク装置では、前
記第１領域の９０％以上が前記第２領域に含まれる構成
とすることができる。

【００２１】また、本発明の測定用マスク装置では、前
記測定用マスクには、前記測定用開口パターン及び前記
較正用パターンの少なくとも一方が複数形成されている
構成とすることができる。

【００２２】本発明の光学特性測定方法は、被検光学系
（ＰＬ）の光学特性を測定する光学特性測定方法であっ
て、本発明の測定用マスク装置（ＲＡ）の光拡散部材
（ＤＦ）、前記測定用マスク装置の測定用マスク（ＲＴ
Ａ）に形成された較正用開口パターン（ＰＨＣ_j）、及
び前記被検光学系を順次介した光を前記測定用光学系に
より波面分割して複数の較正用パターン像を形成し、前
記複数の較正用パターン像それぞれの位置情報を検出す
る較正用パターン像位置検出工程と；前記複数の較正用
パターン像それぞれの位置情報に基づいて、前記測定用
光学系の光学特性を算出する較正用光学特性算出工程
と；を含む光学特性測定方法である。

【００２３】これによれば、較正用パターン像位置検出
工程において、本発明の測定用マスク装置の光拡散部
材、測定用マスク装置の測定用マスクに形成された較正
用開口パターン、及び被検光学系を順次介した光を測定
用光学系により波面分割して複数の較正用パターン像が
形成される。そして、形成された複数の較正用パターン
像それぞれの位置情報が検出される。引き続き、較正用
光学特性算出工程において、検出された複数の較正用パ
ターン像それぞれの位置情報に基づいて、測定用光学系
の光学特性を算出する。こうして算出された測定用光学
系の光学特性には、上述のように、測定用開口パターン
を使用して行われる被検光学系の光学特性の測定結果に
含まれる拡散板による光の拡散ムラに起因する測定誤差
と共通性がある測定誤差が含まれている。

【００２４】したがって、算出された測定用光学系の光
学特性に基づいて、測定用開口パターンを使用して行わ
れる被検光学系の光学特性の測定結果を補正することに
より、被検光学系の光学特性を精度良く測定することが
できる。

【００２５】本発明の光学特性測定方法では、前記較正
用パターン像をスポット像とすることができる。

【００２６】また、本発明の光学特性測定方法では、前
記測定用マスク装置の光拡散部材、前記測定用マスクに
形成された測定用開口パターン（ＰＨＭ_jk）、及び前記
被検光学系を順次介し光を前記測定用光学系により波面
分割して複数の測定用パターン像を形成し、前記複数の
測定用パターン像それぞれの位置情報を検出する測定用
パターン像位置検出工程と；前記複数の測定用パターン
像それぞれの位置情報に基づいて、前記被検光学系の光
学特性を算出する光学特性算出工程と；前記算出された
前記被検光学系の光学特性を、前記算出された前記測定
光学系の光学特性に基づいて補正する光学特性補正工程
と；を更に含むことができる。

【００２７】ここで、前記測定用パターン像をスポット
像とすることができる。

【００２８】また、本発明の光学特性測定方法では、前
記被検光学系の光学特性を波面収差とすることができ
る。

【００２９】本発明の光学特性測定装置は、被検光学系
（ＰＬ）を介した光に基づいて、前記被検光学系の光学
特性を測定する光学特性測定装置であって、前記被検光
学系を介した光を波面分割して複数のパターン像を形成
する測定用光学系（９２，９３，９４，９６ａ〜９６
ｃ）と；本発明の測定用マスク装置（ＲＡ）の光拡散部
材、前記較正用開口パターン、前記被検光学系、及び前
記測定用光学系を順次介した光による複数の較正用パタ
ーン像それぞれの位置情報を検出し、該位置情報に基づ
いて、前記測定光学系の光学特性を算出する較正用光学
特性算出装置（３３）と；を備える光学特性測定装置で
ある。

【００３０】これによれば、測定用光学系が、本発明の
測定用マスク装置の光拡散部材、その測定用マスク装置
の測定用マスクに形成された較正用開口パターン、及び
被検光学系を順次介した光を入射する。そして、測定用
光学系が、その入射した光を波面分割して複数の較正用
パターン像を形成し、光学特性算出装置が該パターン像
それぞれの位置情報を算出し、その算出結果に基づい
て、測定用光学系の光学特性を算出する。すなわち、本
発明の光学特性測定装置は、本発明の光学特性測定方法
を使用して被検光学系の光学特性を測定することができ
る。したがって、本発明の光学特性測定装置によれば、
被検光学系の光学特性を精度良く測定することができ
る。

【００３１】本発明の光学特性測定装置では、前記測定
用マスク装置の光拡散部材、前記測定用マスクに形成さ
れた測定用開口パターン、前記被検光学系、及び前記測
定用光学系を順次介した光による複数の測定用パターン
像それぞれの位置情報に基づいて、前記被光学系の光学
特性を算出する測定用光学特性算出装置（３４）と；前
記算出された前記被検光学系の光学特性を、前記算出さ
れた前記測定光学系の光学特性に基づいて補正する光学
特性補正装置（３５）と；を更に備える構成とすること
ができる。

【００３２】また、本発明の光学特性測定装置では、前
記測定用光学系が、複数のレンズ要素（９４ａ）が配列
されたマイクロレンズアレイ（９４）を有する構成とす
ることができる。

【００３３】また、本発明の光学特性測定装置では、前
記被検光学系の光学特性を波面収差とすることができ
る。

【００３４】本発明の光学系の調整方法は、光学系（Ｐ
Ｌ）の光学特性を調整する光学系の調整方法であって、
前記光学系の光学特性を、本発明の光学特性測定方法を
用いて測定する光学特性測定工程と；前記光学特性測定
工程における測定結果に基づいて、前記光学系の光学特
性を調整する光学特性調整工程と；を含む光学系の調整
方法である。

【００３５】これによれば、光学特性測定工程におい
て、本発明の光学特性測定方法により、光学系の光学特
性が精度良く測定される。そして、光学特性調整工程に
おいて、精度良く測定された光学特性に基づいて、光学
系の光学特性が調整される。したがって、光学系の光学
特性のうちの所望の特性を迅速にかつ精度良く調整する
ことができる。

【００３６】本発明の露光装置は、露光光を基板（Ｗ）
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、露光光の光路上に配置された
投影光学系（ＰＬ）と；前記投影光学系を被検光学系と
する本発明の光学特性測定装置と；を備える露光装置で
ある。

【００３７】これによれば、本発明の光学特性測定装置
により精度良く光学特性が測定され、光学特性が良好に
調整されていることが保証された投影光学系を使用し
て、所定のパターンを基板に転写することができる。し
たがって、所定のパターンを基板に精度良く転写するこ
とができる。

【００３８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を、図
１〜図１２を参照して説明する。

【００３９】図１には、本発明の一実施形態に係る露光
装置１００の概略構成が示されている。この露光装置１
００は、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装
置である。この露光装置１００は、露光装置本体６０と
波面収差測定装置７０とを備えている。

【００４０】前記露光装置本体６０は、照明系１０、レ
チクルＲ又は測定用マスク装置としての測定用レチクル
装置ＲＡを保持するレチクルステージＲＳＴ、被検光学
系としての投影光学系ＰＬ、基板（物体）としてのウエ
ハＷが搭載されるステージ装置としてのウエハステージ
ＷＳＴ、アライメント検出系ＡＳ、レチクルステージＲ
ＳＴ及びウエハステージＷＳＴの位置及び姿勢を制御す
るステージ制御系１９、並びに装置全体を統括制御する
主制御系２０等を備えている。

【００４１】前記照明系１０は、光源、フライアイレン
ズ等のオプティカルインテグレータからなる照度均一化
光学系、リレーレンズ、可変ＮＤフィルタ、レチクルブ
ラインド、及びダイクロイックミラー等（いずれも不図
示）を含んで構成されている。こうした照明系の構成
は、例えば、特開平１０−１１２４３３号公報に開示さ
れている。この照明系１０では、回路パターン等が描か
れたレチクルＲ上のレチクルブラインドで規定されたス
リット状の照明領域部分を照明光ＩＬによりほぼ均一な
照度で照明する。

【００４２】前記レチクルステージＲＳＴ上にはレチク
ルＲが、例えば真空吸着により固定されるようになって
いる。レチクルステージＲＳＴは、ここでは、磁気浮上
型の２次元リニアアクチュエータから成る不図示のレチ
クルステージ駆動部によって、レチクルＲの位置決めの
ため、照明系１０の光軸（後述する投影光学系ＰＬの光
軸ＡＸに一致）に垂直なＸＹ平面内で微少駆動可能であ
るとともに、所定の走査方向（ここではＹ方向とする）
に指定された走査速度で駆動可能となっている。さら
に、本実施形態では上記磁気浮上型の２次元リニアアク
チュエータはＸ駆動用コイル、Ｙ駆動用コイルの他にＺ
駆動用コイルを含んでいるため、Ｚ方向にも微小駆動可
能となっている。

【００４３】レチクルステージＲＳＴのステージ移動面
内の位置はレチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干
渉計」という）１６によって、移動鏡１５を介して、例
えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。レ
チクル干渉計１６からのレチクルステージＲＳＴの位置
情報（又は速度情報）はステージ制御系１９を介して主
制御系２０に送られ、主制御系２０は、この位置情報
（又は速度情報）に基づき、ステージ制御系１９及びレ
チクルステージ駆動部２３を介してレチクルステージＲ
ＳＴを駆動する。

【００４４】前記投影光学系ＰＬは、レチクルステージ
ＲＳＴの図１における下方に配置され、その光軸ＡＸの
方向がＺ軸方向とされている。投影光学系ＰＬとして
は、例えば両側テレセントリックな縮小系であり、共通
のＺ軸方向の光軸ＡＸを有する不図示の複数のレンズエ
レメントから構成されている。また、この投影光学系Ｐ
Ｌとしては、投影倍率βが例えば１／４、１／５、１／
６などのものが使用されている。このため、上述のよう
にして、照明光（露光光）ＩＬによりレチクルＲ上の照
明領域が照明されると、そのレチクルＲに形成されたパ
ターンが投影光学系ＰＬによって投影倍率βで縮小され
た像（部分倒立像）が表面にレジスト（感光剤）が塗布
されたウエハＷ上のスリット状の露光領域に投影され転
写される。

【００４５】なお、本実施形態では、上記の複数のレン
ズエレメントのうち、特定のレンズエレメント（例え
ば、所定の５つのレンズエレメント）がそれぞれ独立に
移動可能となっている。かかるレンズエレメントの移動
は、特定レンズエレメントを支持するレンズ支持部材を
支持し、鏡筒部と連結する、特定レンズごとに設けられ
た３個のピエゾ素子等の駆動素子によって行われるよう
になっている。すなわち、特定レンズエレメントを、そ
れぞれ独立に、各駆動素子の変位量に応じて光軸ＡＸに
沿って平行移動させることもできるし、光軸ＡＸと垂直
な平面に対して所望の傾斜を与えることもできるように
なっている。そして、これらの駆動素子に与えられる駆
動指示信号が、主制御系２０からの指令ＭＣＤに基づい
て結像特性補正コントローラ５１によって制御され、こ
れによって各駆動素子の変位量が制御されるようになっ
ている。

【００４６】こうして構成された投影光学系ＰＬでは、
主制御系２０による結像特性補正コントローラ５１を介
したレンズエレメントの移動制御により、ディストーシ
ョン、像面湾曲、非点収差、コマ収差、又は球面収差等
の光学特性が調整可能となっている。

【００４７】前記ウエハステージＷＳＴは、投影光学系
ＰＬの図１における下方で、不図示のベース上に配置さ
れ、このウエハステージＷＳＴ上には、ウエハホルダ２
５が載置されている。このウエハホルダ２５上にウエハ
Ｗが例えば真空吸着等によって固定されている。ウエハ
ホルダ２５は不図示の駆動部により、投影光学系ＰＬの
光軸直交面に対し、任意方向に傾斜可能で、かつ投影光
学系ＰＬの光軸ＡＸ方向（Ｚ方向）にも微動可能に構成
されている。また、このウエハホルダ２５は光軸ＡＸ回
りの微小回転動作も可能になっている。

【００４８】また、ウエハステージＷＳＴの＋Ｙ方向側
には、後述する波面センサ９０を着脱可能とするための
ブラケット構造が形成されている。

【００４９】ウエハステージＷＳＴは走査方向（Ｙ方
向）の移動のみならず、ウエハＷ上の複数のショット領
域を前記照明領域と共役な露光領域に位置させることが
できるように、走査方向に垂直な方向（Ｘ方向）にも移
動可能に構成されており、ウエハＷ上の各ショット領域
を走査（スキャン）露光する動作と、次のショットの露
光開始位置まで移動する動作とを繰り返すステップ・ア
ンド・スキャン動作を行う。このウエハステージＷＳＴ
はモータ等を含むウエハステージ駆動部２４によりＸＹ
２次元方向に駆動される。

【００５０】ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内での位
置はウエハレーザ干渉計（以下、「ウエハ干渉計」とい
う）１８によって、移動鏡１７を介して、例えば０．５
〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出されている。ウエハス
テージＷＳＴの位置情報（又は速度情報）はステージ制
御系１９を介して主制御系２０に送られ、主制御系２０
は、この位置情報（又は速度情報）に基づき、ステージ
制御系１９及びウエハステージ駆動部２４を介してウエ
ハステージＷＳＴの駆動制御を行う。

【００５１】前記アライメント検出系ＡＳは、投影光学
系ＰＬの側面に配置され、本実施形態では、ウエハＷ上
に形成されたストリートラインや位置検出用マーク（フ
ァインアライメントマーク）を観測する結像アライメン
トセンサから成るオフ・アクシス方式の検出系が用いら
れている。このアライメント検出系ＡＳの詳細な構成
は、例えば特開平９−２１９３５４号公報に開示されて
いる。アライメント検出系ＡＳによる観測結果は、主制
御系２０に供給される。

【００５２】更に、図１の装置には、ウエハＷ表面の露
光領域内部及びその近傍の領域のＺ方向（光軸ＡＸ方
向）の位置を検出するための斜入射方式のフォーカス検
出系（焦点検出系）の一つである、多点フォーカス位置
検出系（２１，２２）が設けられている。この多点フォ
ーカス位置検出系（２１，２２）は、光ファイバ束、集
光レンズ、パターン形成板、レンズ、ミラー、及び照射
対物レンズ（いずれも不図示）から成る照射光学系２１
と、集光対物レンズ、回転方向振動板、結像レンズ、受
光用スリット板、及び多数のフォトセンサを有する受光
器（いずれも不図示）から成る受光光学系２２とから構
成されている。この多点フォーカス位置検出系（２１，
２２）の詳細な構成等については、例えば特開平６−２
８３４０３号公報に開示されている。多点フォーカス位
置検出系（２１，２２）による検出結果は、ステージ制
御系１９に供給される。

【００５３】前記測定用レチクル装置ＲＡは、図２
（Ａ）に示されるように、測定用レチクルＲＴＡ及びレ
モンスキン板ＤＦとを備えている。ここで、測定用レチ
クルＲＴＡとレモンスキン板ＤＦとは、互いに固定され
ている。なお、測定用レチクルＲＴＡは厚さＴを有し、
その図面下方の面（レモンスキン板ＤＦ側とは反対側の
面）がパターン形成面ＲＰＳとなっている。また、レモ
ンスキン板ＤＦでは、その図面下方の面（測定用レチク
ルＲＴＡ側の面）が粗面加工された拡散面ＤＦＳとなっ
ている。なお、測定用レチクルＲＴＡの機能とレモンス
キン板ＤＦの機能とを一枚の基板に持たせることとして
も良い。すなわち、１枚の基板にパターン形成面と拡散
面とを形成することとしても良い。

【００５４】測定用レチクルＲＴＡは、例えば図２
（Ｂ）に示されるように、複数個（図２（Ｂ）では、９
個）の開口パターン群ＰＨＧ₁〜ＰＨＧ_N（図２（Ｂ）で
は、Ｎ＝９）がＸ方向及びＹ方向に沿ってマトリクス状
に形成されている。なお、開口パターン群ＰＨＧ₁〜Ｐ
ＨＧ_Nは、図２（Ｂ）において点線で示されるスリット
状の照明領域の大きさの領域内に形成されている。

【００５５】開口パターン群ＰＨＧ_j（ｊ＝１〜Ｎ）そ
れぞれは、例えば図２（Ｃ）に示されるように、１個の
較正用開口パターンＰＨＣ_j及び該較正用開口パターン
ＰＨＣ_jの周囲に形成された複数個（図２（Ｃ）では、
８個）の測定用開口パターンＰＨＭ_j1〜ＰＨＭ_jM（図２
（Ｃ）では、Ｍ＝８）が、行間隔及び列間隔が長さＰ
（以下、「開口パターン間隔Ｐ」とも呼ぶ）のマトリク
ス状に配置されている。ここで、測定用開口パターンＰ
ＨＭ_jk（ｋ＝１〜Ｍ）の直径は、レモンスキン板ＤＦが
ほぼ均一照度で照明されたときに測定用開口パターンＰ
ＨＭ_jkから射出される光が球面波と同等とみなせる程度
の長さとなっている。一方、較正用開口パターンＰＨＣ
_jの直径は、測定用開口パターンＰＨＭ_jkの直径よりも
十分に長くなっている。なお、較正用開口パターンＰＨ
Ｃ_j及び測定用開口パターンＰＨＭ_j _k（ｋ＝１〜Ｍ）
が、波面収差の測定において、全てがほぼ同一点とみな
せる程度の開口パターン間隔Ｐが設定されている。

【００５６】こうして構成された測定用レチクル装置Ｒ
Ａでは、測定用開口パターンＰＨＭ _jkを通過する光は、
図３（Ａ）に示されるように、投影光学系ＰＬの入射側
開口数で、測定用開口パターンＰＨＭ_jkが見込む拡散面
ＤＦＳの領域ＡＲＭ_jkを介した光となる。また、較正用
開口パターンＰＨＣ_jを通過する光は、やはり図３
（Ａ）に示されるように、投影光学系ＰＬの入射側開口
数で、較正用開口パターンＰＨＣ_jが見込む拡散面ＤＦ
Ｓの領域ＡＲＣ_jを介した光となる。ここで、領域ＡＲ
Ｍ_jkと領域ＡＲＣ_jとは共通領域ＣＡＲ_jk（図３（Ｂ）
参照）を有している。

【００５７】ここで、図３（Ｂ）に示されるように、領
域ＡＲＭ_jkの面積をＳＭ、領域ＡＲＣ_jの面積をＳＣ、
共通領域ＣＡＲ_jkの面積をＳＣＣとしたとき、本実施形
態では、面積ＳＭ、面積ＳＣ、及び面積ＳＣＣの間で、
次の（１）式及び（２）式の関係を満足するように、上
述した測定用レチクルＲＴＡの厚さＴ及び開口パターン
間隔Ｐの値が選択されている。（ＳＣＣ／ＳＭ）＞０．９ …（１）（ＳＣＣ／ＳＣ）＞０．９ …（２）

【００５８】前記波面収差測定装置７０は、波面センサ
９０と、波面データ処理装置８０とから構成されてい
る。

【００５９】前記波面センサ９０は、図４に示されるよ
うに、標示板９１、コリメータレンズ９２、レンズ９３
ａ及びレンズ９３ｂから成るリレーレンズ系９３、波面
分割素子としてのマイクロレンズアレイ９４、並びに撮
像装置としてのＣＣＤ９５を備えており、この順序で光
軸ＡＸ１上に配置されている。また、波面センサ９０
は、波面センサ９０に入射した光の光路を設定するミラ
ー９６ａ，９６ｂ，９６ｃ、並びにコリメータレンズ９
２、リレーレンズ系９３、マイクロレンズアレイ９４、
ＣＣＤ９５、及びミラー９６ａ，９６ｂ，９６ｃを収納
する収納部材９７を更に備えている。

【００６０】前記標示板９１は、例えばガラス基板を基
材とし、その表面がウエハホルダ２５に固定されたウエ
ハＷの表面と同じ高さ位置（Ｚ方向位置）に、光軸ＡＸ
１と直交するように配置されている（図１参照）。この
標示板９１の表面には、図５に示されるように、その中
央部に開口９１ａが形成されている。また、標示板９１
の表面における開口９１ａの周辺には、３組以上（図５
では、４組）の２次元位置検出用マーク９１ｂが形成さ
れている。この２次元位置検出用マーク９１ｂとして
は、本実施形態では、Ｘ方向に沿って形成されたライン
アンドスペースマーク９１ｃと、Ｙ方向に沿って形成さ
れたラインアンドスペースマーク９１ｄとの組合せが採
用されている。なお、ラインアンドスペースマーク９１
ｃ，９１ｄは、上述のアライメント検出系ＡＳによって
観察可能となっている。また、開口９１ａ及び２次元位
置検出用マーク９１ｂを除く標示板９１の表面は反射面
加工がなされている。かかる反射面加工は、例えば、ガ
ラス基板にクロム（Ｃｒ）を蒸着することによって行わ
れている。

【００６１】図４に戻り、前記コリメータレンズ９２
は、開口９１ａを通って入射した光をほぼ平行光に変換
する。

【００６２】前記マイクロレンズアレイ９４は、図６に
示されるように、マトリクス状に正の屈折力を有する正
方形状の多数のマイクロレンズ９４ａが稠密に配列され
たものである。ここで、各マイクロレンズ９４ａの光軸
は互いにほぼ平行となっている。なお、図６において
は、マイクロレンズ９４ａが７×７のマトリクス状に配
列されたものが、一例として示されている。マイクロレ
ンズ９４ａは、正方形状に限らず長方形状であってもよ
く、また、マイクロレンズ９４ａは、全てが同一形状で
なくともよい。また、マイクロレンズアレイ９４におけ
るマイクロレンズ９４ａの配列は、不等ピッチ配列でも
よいし、また、斜め並び配列であってもよい。

【００６３】こうしたマイクロレンズアレイ９４は、平
行平面ガラス板にエッチング処理を施すことにより作成
される。マイクロレンズアレイ９４は、リレーレンズ系
９３を介した光を入射したマイクロレンズ９４ａごと
に、開口９１ａの像をそれぞれ異なる位置に結像する。

【００６４】なお、コリメータレンズ９２、リレーレン
ズ系９３、マイクロレンズアレイ９４、及びミラー９６
ａ，９６ｂ，９６ｃから成る測定用光学系を、以下では
「波面収差測定光学系」というものとする。

【００６５】図４に戻り、前記ＣＣＤ９５は、マイクロ
レンズアレイ９４に対して、所定距離離れた位置に配置
されている。具体的には、マイクロレンズアレイ９４の
各マイクロレンズ９４ａによって開口９１ａの像が結像
される結像面に配置されている。すなわち、ＣＣＤ９５
は、波面収差測定光学系における開口９１ａの形成面の
共役面に受光面を有し、その受光面に結像された多数の
開口９１ａの像を撮像する。この撮像結果は、撮像デー
タＩＭＤとして波面データ処理装置８０に供給される。

【００６６】前記収納部材９７は、その内部に、コリメ
ータレンズ９２、リレーレンズ系９３、マイクロレンズ
アレイ９４、及びＣＣＤ９５をそれぞれ支持する不図示
の支持部材を有している。なお、ミラー９６ａ，９６
ｂ，９６ｃは、収納部材９７の内面に取り付けられてい
る。また、前記収納部材９７の外形は、上述したウエハ
ステージＷＳＴのブラケット構造と嵌合する形状となっ
ており、ウエハステージＷＳＴに対して着脱自在となっ
ている。

【００６７】前記波面データ処理装置８０は、図７に示
されるように、主制御装置３０と記憶装置４０とを備え
ている。主制御装置３０は、（ａ）主制御系２０の制御
の下で波面データ処理装置８０の動作全体を制御すると
ともに、波面測定結果データＷＦＡを主制御系２０へ供
給する制御装置３９と、（ｂ）波面センサ９０からの撮
像データＩＭＤを収集する撮像データ収集装置３１と、
（ｃ）像データに基づいてスポット像の位置を算出する
位置情報算出装置としての位置算出装置３２と、（ｄ）
位置検出装置３２により検出された、上述した較正用開
口パターンＰＨＣ_j（ｊ＝１〜Ｎ）を通過した光それぞ
れが形成した多数のスポット像の位置に基づいて、波面
収差測定光学系の波面収差を算出する較正用光学特性算
出装置としての較正用波面収差算出装置３３とを含んで
いる。

【００６８】また、主制御装置３０は、（ｅ）位置検出
装置３２により検出された、上述した測定用開口パター
ンＰＨＭ_jk（ｊ＝１〜Ｎ，ｋ＝１〜Ｍ）を通過した光が
形成した多数のスポット像の位置に基づいて、投影光学
系ＰＬの波面収差を算出する測定用光学特性算出装置と
しての測定用波面収差算出装置３４と、（ｆ）較正用波
面収差算出装置３３による波面収差測定光学系の波面収
差の算出結果に基づいて、測定用波面収差算出装置３４
による投影光学系ＰＬの波面収差の算出結果を補正する
光学特性補正装置としての波面収差補正装置３５とを、
更に含んでいる。

【００６９】また、記憶装置４０は、（ａ）撮像データ
を格納する撮像データ格納領域４１と、（ｂ）算出され
たスポット像位置を格納するスポット像位置格納領域４
２と、（ｃ）波面収差測定光学系の波面収差データを格
納する較正用波面収差データ格納領域４３と、（ｄ）投
影光学系ＰＬの補正前波面収差データを格納する補正前
波面収差データ格納領域４４と、（ｅ）投影光学系ＰＬ
の補正後波面収差データを格納する補正後波面収差デー
タ格納領域４５とを有している。

【００７０】本実施形態では、波面データ処理装置８０
を上記のように、各種の装置を組み合わせて構成した
が、波面データ処理装置８０を計算機システムとして構
成し、主制御装置３０を構成する上記の各装置の機能を
波面データ処理装置８０に内蔵されたプログラムによっ
て実現することも可能である。

【００７１】以下、本実施形態の露光装置１００による
露光動作を、図８に示されるフローチャートに沿って、
適宜他の図面を参照しながら説明する。なお、以下に説
明する波面収差測定光学系の較正及び投影光学系ＰＬの
波面収差測定は、通常、露光装置１００の設置時の検査
や、定期メンテナンス時に行われる。

【００７２】なお、以下の動作の前提として、波面セン
サ９０はウエハステージＷＳＴに装着されており、ま
た、波面データ処理装置８０と主制御系２０とが接続さ
れているものとする。

【００７３】また、ウエハステージＷＳＴに装着された
波面センサ９０の標示板９１の開口９１ａとウエハステ
ージＷＳＴとの位置関係は、２次元位置マーク９１ｂを
アライメント検出系ＡＳで観察することにより、正確に
求められているものとする。すなわち、ウエハ干渉計１
８から出力される位置情報（速度情報）に基づいて、開
口９１ａのＸＹ位置が正確に検出でき、かつ、ウエハス
テージ駆動部２４を介してウエハステージＷＳＴを移動
制御することにより、開口９１ａを所望のＸＹ位置に精
度良く位置決めできるものとする。なお、本実施形態で
は、開口９１ａとウエハステージＷＳＴとの位置関係
は、アライメント検出系ＡＳによる４つの２次元位置マ
ーク９１ｂの位置の検出結果に基づいて、特開昭６１−
４４４２９号公報等に開示されているいわゆるエンハン
ストグローバルアライメント（以下、「ＥＧＡ」とい
う）等の統計的な手法を用いて正確に検出される。

【００７４】図８に示される処理では、まず、サブルー
チン１０１において、波面収差測定光学系の波面収差が
測定される。この較正用の波面収差の測定では、図９に
示されるように、まず、ステップ１１１において、不図
示のレチクルローダにより、上述の測定用レチクル装置
ＲＡがレチクルステージＲＳＴにロードされる。

【００７５】引き続き、ウエハステージＷＳＴ上に配置
された不図示の基準マーク板を使用したレチクルアライ
メントや、更にアライメント検出系ＡＳを使用したベー
スライン量の測定等が行われる。そして、収差測定が行
われる最初の開口パターンＰＨ₁が投影光学系ＰＬの光
軸ＡＸ上に位置するように、レチクルステージＲＳＴを
移動させる。かかる移動は、主制御系２０が、レチクル
干渉計１６が検出したレチクルステージＲＳＴの位置情
報（速度情報）に基づいて、ステージ制御系１９を介し
てレチクル駆動部２３を制御することにより行われる。

【００７６】図９に戻り、次のステップ１１２におい
て、波面センサ９０の標示板９１の開口９１ａが、開口
パターン群ＰＨＧ₁の較正用開口パターンＰＨＣ₁の投影
光学系ＰＬに関する共役位置、すなわち較正用開口パタ
ーンＰＨＣ_j（ｊ＝１〜Ｎ）に関する測定初期位置にウ
エハステージＷＳＴを移動させる。かかる移動は、主制
御系２０が、ウエハ干渉計１８が検出したウエハステー
ジＷＳＴの位置情報（速度情報）に基づいて、ステージ
制御系１９を介してウエハステージ駆動部２４を制御す
ることにより行われる。この際、主制御系２０は、多点
フォーカス位置検出系（２１，２２）の検出結果に基づ
いて、較正用開口パターンＰＨＣ₁の像が結像される像
面に波面センサ９０の標示板９１の上面を一致させるべ
く、ウエハステージ駆動部２４を介してウエハステージ
ＷＳＴをＺ軸方向に微少駆動する。

【００７７】以上のようにして、最初の較正用開口パタ
ーンＰＨＣ₁からの光に関する波面収差光学系の波面収
差測定のための光学的な各装置の配置が終了する。こう
した、光学的配置について、波面センサ９０の光軸ＡＸ
１及び投影光学系ＰＬの光軸に沿って展開したものが、
図１０に示されている。

【００７８】こうした光学配置において、照明系１０か
ら照明光ＩＬが射出されると、レモンスキン板ＤＦの拡
散面ＤＦＳの領域ＡＲＣ_jを介した光が、測定用レチク
ルＲＴＡの最初の較正用開口パターンＰＨＣ₁を介した
後に、投影光学系ＰＬに入射する。そして、投影光学系
ＰＬに入射した光は、投影光学系ＰＬを介した後、波面
センサ９０の標示板９１上の開口９１ａを含む領域に集
光される。上述したように、較正用開口パターンＰＨＣ
₁〜ＰＨＣ_Nは、十分に大きな径を有しているので、この
状態では、投影光学系ＰＬは、拡散面ＤＦＣと開口９１
ａの面とでの共役関係が崩れているために、単なるリレ
ー光学系としての機能を果たすに過ぎないので、開口９
１ａは、投影光学系ＰＬの波面収差等の影響を受けてい
ないとみなせる条件で照明光ＩＬによって照明される。
なお、最初の較正用開口パターンＰＨＣ₁以外の開口パ
ターンＰＨＣ₂〜ＰＨＣ_N，ＰＨＭ₁₁〜ＰＨＭ_NMを通過し
た光は、開口パターン９１ａには到達しない。

【００７９】開口９１ａを通過した光は、コリメータレ
ンズ９２により平行光に変換され、さらにリレーレンズ
系９３を介した後、マイクロレンズアレイ９４に入射す
る。ここで、マイクロレンズアレイ９４に入射する光の
波面は、収差測定光学系の波面収差を反映したものとな
っている。すなわち、収差測定光学系に波面収差が無い
場合には、図１０において点線で示されるように、その
波面ＷＦが光軸ＡＸ１と直交する平面となるが、収差測
定光学系に波面収差が有る場合には、図１０において二
点鎖線で示されるように、その波面ＷＦ’は位置に応じ
た角度で傾くことになる。

【００８０】マイクロレンズアレイ９４は、各マイクロ
レンズ９４ａごとに、開口９１ａの像を、標示板９１の
共役面すなわちＣＣＤ９５の撮像面に結像される。マイ
クロレンズ９４ａに入射した光の波面が光軸ＡＸ１と直
交する場合には、そのマイクロレンズ９４ａの光軸と撮
像面の交点を中心とするスポット像が、撮像面に結像さ
れる。また、マイクロレンズ９４ａに入射した光の波面
が傾いている場合には、その傾き量に応じた距離だけ、
そのマイクロレンズ９４ａの光軸と撮像面の交点からず
れた点を中心とするスポット像が撮像面に結像される。

【００８１】図９に戻り、次いで、ステップ１１３にお
いて、ＣＣＤ９５により、その撮像面に形成された像の
撮像を行う。以上のようにして行われる撮像では、マイ
クロレンズアレイ９４によって波面分割される光、すな
わち較正用開口パターンＰＨＣ₁、投影光学系ＰＬ、標
示板９１の開口９１ａ、コリメータレンズ９２、及びリ
レー光学系を順次介した光におけるレモンスキン板ＤＦ
による拡散ムラに起因する光強度分布の不均一性が残存
している。

【００８２】この撮像により得られた撮像データＩＭＤ
は、波面データ処理装置８０に供給される。波面データ
処理装置８０では、撮像データ収集装置３１が撮像デー
タＩＭＤを収集し、撮像データ格納領域４１に収集した
撮像データを格納する。

【００８３】次に、ステップ１１４において、撮像結果
に基づいて、各スポット像の位置情報が検出される。か
かる位置情報の算出にあたり、位置算出装置３２は、撮
像データ格納領域４１から、撮像結果のデータを読み出
す。引き続き、位置算出装置３２は、マイクロレンズア
レイ９４によりＣＣＤ９５の撮像面に形成された各スポ
ット像の光強度分布の中心位置（中心とみなせる座標位
置）を算出することにより、各スポット像の中心位置を
算出する。位置算出装置３２は、こうして求められた各
スポット像の中心位置を、マイクロレンズアレイ９４に
よりＣＣＤ９５の撮像面に形成された各スポット像の位
置情報として、スポット像位置格納領域４２に格納す
る。

【００８４】次いで、ステップ１１５において、較正用
波面収差算出装置３３が、スポット像位置格納領域４２
からスポット像位置の検出結果を読み出して、測定用レ
チクルＲＴＡにおける最初の較正用開口パターンＰＨＣ
₁を介した光に関する波面収差測定光学系の波面収差を
算出する。かかる波面収差の算出は、波面収差が無いと
きに期待される各スポット像位置と、検出されたスポッ
ト像位置の差から、ツェルニケ多項式の係数を求めるこ
とにより行われる。こうして、算出された波面収差（以
下、「較正用波面収差データ」ともいう）は、較正用開
口パターンＰＨＣ₁の位置（すなわち、開口パターン群
ＰＨＧ₁の位置）とともに、較正用波面収差データ格納
領域４３に格納される。

【００８５】次に、ステップ１１６において、全ての較
正用開口パターンに関して波面収差測定光学系の波面収
差を算出したか否かが判定される。この段階では、最初
の較正用開口パターンＰＨＣ₁についてのみ投影光学系
ＰＬの波面収差を測定しただけなので、否定的な判定が
なされ、処理はステップ１１７に移行する。

【００８６】ステップ１１７では、波面センサ９０の標
示板９１の開口９１ａが、次の較正用開口パターンＰＨ
Ｃ₂の投影光学系ＰＬに関する共役位置にウエハステー
ジＷＳＴを移動させる。かかる移動は、主制御系２０
が、ウエハ干渉計１８が検出したウエハステージＷＳＴ
の位置情報（速度情報）に基づいて、ステージ制御系１
９を介してウエハステージ駆動部２４を制御することに
より行われる。なお、このときも、主制御系２０が、多
点フォーカス位置検出系（２１，２２）の検出結果に基
づいて、較正用開口パターンＰＨＣ₂の像が結像される
像面に波面センサ９０の標示板９１の上面を一致させる
べく、必要に応じて、ウエハステージ駆動部２４を介し
てウエハステージＷＳＴをＺ軸方向に微少駆動する。

【００８７】そして、上記の較正用開口パターンＰＨＣ
₁の場合と同様にして、波面収差測定光学系の波面収差
が測定される。そして、波面収差の測定結果は、較正用
開口パターンＰＨＣ₂の位置（すなわち、開口パターン
群ＰＨＧ₂の位置）とともに、較正用波面収差データと
して較正用波面収差データ格納領域４３に格納される。

【００８８】以後、上記と同様にして、全ての較正用開
口パターンに関する投影光学系ＰＬの波面収差が順次測
定され、較正用開口パターンごとの測定結果が較正用開
口パターンの位置とともに、較正用波面収差データとし
て較正用波面収差データ格納領域４３に格納される。こ
うして全ての較正用開口パターンに関する較正用波面収
差データが得られると、ステップ１１７において肯定的
な判定がなされ、処理が図８のサブルーチン１０２に移
行する。

【００８９】サブルーチン１０２においては、投影光学
系ＰＬの波面収差が測定される。このサブルーチン１０
２では、図１１に示されるように、まず、ステップ１２
２において、波面センサ９０の標示板９１の開口９１ａ
が、測定用開口パターンＰＨＭ₁₁の投影光学系ＰＬに関
する共役位置、すなわち最初の開口パターン群ＰＨＧ ₁
の測定用開口パターンＰＨＭ₁₁〜ＰＨＭ_1Mに関する初期
撮像位置にウエハステージＷＳＴを移動させる。かかる
移動は、主制御系２０が、ウエハ干渉計１８が検出した
ウエハステージＷＳＴの位置情報（速度情報）に基づい
て、ステージ制御系１９を介してウエハステージ駆動部
２４を制御することにより行われる。この際、主制御系
２０は、多点フォーカス位置検出系（２１，２２）の検
出結果に基づいて、測定用開口パターンＰＨＭ₁₁の像が
結像される像面に波面センサ９０の標示板９１の上面を
一致させるべく、ウエハステージ駆動部２４を介してウ
エハステージＷＳＴをＺ軸方向に微少駆動する。

【００９０】以上のようにして、最初の測定用開口パタ
ーンＰＨＭ₁₁からの光に関する投影光学系ＰＬの波面収
差測定のための光学的な各装置の配置が終了する。こう
した、光学的配置について、波面センサ９０の光軸ＡＸ
１及び投影光学系ＰＬの光軸に沿って展開したものが、
図１２に示されている。

【００９１】こうした光学配置において、照明系１０か
ら照明光ＩＬが射出されると、測定用レチクルＲＴＡの
最初の測定用開口パターンＰＨＭ₁₁に到達した光が、球
面波と同等な光となって開口パターンＰＨ₁₁から出射す
る。そして、投影光学系ＰＬを介した後、波面センサ９
０の標示板９１の開口９１ａに集光される。なお、最初
の測定用開口パターンＰＨＭ₁₁以外の開口パターンＰＨ
Ｃ₁〜ＰＨＣ_N，ＰＨＭ ₁₂〜ＰＨＭ_NMを通過した光は、開
口パターン９１ａには到達しない。こうして開口９１ａ
に集光された光の波面は、ほぼ球面ではあるが、投影光
学系ＰＬの波面収差を含んだものとなっている。

【００９２】開口９１ａを通過した光は、コリメータレ
ンズ９２によりほぼ平行光に変換され、さらにリレーレ
ンズ系９３を介した後、マイクロレンズアレイ９４に入
射する。ここで、マイクロレンズアレイ９４に入射する
光の波面は、投影光学系ＰＬの波面収差を反映したもの
となっている。すなわち、投影光学系ＰＬに波面収差が
無い場合には、図１２において二点鎖線で示されるよう
に、波面収差測定光学系の波面収差のみを含んだ波面Ｗ
Ｆ’となるが、投影光学系ＰＬに波面収差が有る場合に
は、図１２において点線で示されるように、その波面Ｗ
Ｆ”は位置に応じて、波面ＷＦ’の場合とは異なった角
度で傾くことになる。

【００９３】マイクロレンズアレイ９４は、各マイクロ
レンズ９４ａごとに、開口９１ａにおける開口パターン
像を、標示板９１の共役面すなわちＣＣＤ９５の撮像面
に結像させる。マイクロレンズ９４ａに入射した光の波
面が光軸ＡＸ１と直交する場合には、そのマイクロレン
ズ９４ａの光軸と撮像面の交点を中心とするスポット像
が、撮像面に結像される。また、マイクロレンズ９４ａ
に入射した光の波面が傾いている場合には、その傾き量
に応じた距離だけ、そのマイクロレンズ９４ａの光軸と
撮像面の交点からずれた点を中心とするスポット像が撮
像面に結像される。

【００９４】図１１に戻り、次いで、ステップ１２３に
おいて、ＣＣＤ９５により、その撮像面に形成された像
の撮像が行われる。以上のようにして行われる撮像で
は、マイクロレンズアレイ９４によって波面分割される
光、すなわち測定用開口パターンＰＨＭ₁₁、投影光学系
ＰＬ、標示板９１の開口９１ａ、コリメータレンズ９
２、及びリレー光学系を順次介した光におけるレモンス
キン板ＤＦによる拡散ムラに起因する光強度分布の不均
一性が残存している。この撮像により得られた撮像デー
タＩＭＤは、波面データ処理装置８０に供給される。波
面データ処理装置８０では、撮像データ収集装置３１が
撮像データＩＭＤを収集し、撮像データ格納領域４１に
収集した撮像データを格納する。

【００９５】次に、ステップ１２４において、開口パタ
ーン群ＰＨＧ₁に含まれる全ての測定用開口パターンＰ
ＨＭ₁₁〜ＰＨＭ_1Mについての撮像が完了した否かが判定
される。この段階では、測定用開口パターンＰＨ₁₁につ
いての撮像が完了したのみなので、否定的な判定がなさ
れ、処理がステップ１２５へ移行する。

【００９６】ステップ１２５では、次の撮像位置（この
段階では、測定用開口パターンＰＨＭ₁₂の投影光学系Ｐ
Ｌに関する共役位置）に、波面センサ９０の標示板９１
の開口９１ａが位置するようにウエハステージＷＳＴを
移動させる。かかる移動は、主制御系２０が、ウエハ干
渉計１８が検出したウエハステージＷＳＴの位置情報
（速度情報）に基づいて、ステージ制御系１９を介して
ウエハステージ駆動部２４を制御することにより行われ
る。なお、このときも、主制御系２０が、多点フォーカ
ス位置検出系（２１，２２）の検出結果に基づいて、測
定用開口パターンＰＨＭ₁₂の像が結像される像面に波面
センサ９０の標示板９１の上面を一致させるべく、必要
に応じて、ウエハステージ駆動部２４を介してウエハス
テージＷＳＴをＺ軸方向に微少駆動する。

【００９７】以後、ステップ１２４において、肯定的な
判定がなされるまで、ステップ１２３〜１２５の処理が
繰り返される。そして、開口パターン群ＰＨＧ₁に含ま
れる全ての測定用開口パターンＰＨＭ₁₁〜ＰＨＭ_1Mにつ
いての撮像が完了し、ステップ１２４において肯定的な
判定がなされると、処理がステップ１２６へ移行する。

【００９８】ステップ１２６では、撮像結果に基づい
て、各スポット像の位置情報が検出される。かかる位置
情報の算出にあたり、まず、位置情報算出装置３２が撮
像データ格納領域４１から、開口パターン群ＰＨＧ₁に
含まれる測定用開口パターンＰＨ_1k（ｋ＝１〜Ｍ）それ
ぞれについての撮像結果データを読み出す。そして、測
定用開口パターンＰＨ_1kそれぞれについての撮像結果デ
ータにおける同一画素位置のデータを足し合わせること
により、スポット像位置算出のための位置算出用データ
を求める。

【００９９】次に、位置算出装置３２が、位置算出用デ
ータに基づいて、マイクロレンズアレイ９４によりＣＣ
Ｄ９５の撮像面に形成された各スポット像の合成像の光
強度分布の重心を算出することにより、各スポット像の
中心位置を算出する。位置算出装置３２は、こうして求
められた各スポット像の中心位置を、マイクロレンズア
レイ９４によりＣＣＤ９５の撮像面に形成された各スポ
ット像の位置情報として、スポット像位置格納領域４２
に格納する。

【０１００】次いで、ステップ１２７において、測定用
波面収差算出装置３４が、スポット像位置格納領域４２
からスポット像位置の検出結果を読み出して、測定用レ
チクルＲＴＡにおける最初の開口パターン群ＰＨＧ₁の
位置を通過した光に関する投影光学系ＰＬの波面収差を
算出する。かかる波面収差の算出は、波面収差が無いと
きに期待される各スポット像位置と、検出されたスポッ
ト像位置の差から、ツェルニケ多項式の係数を求めるこ
とにより行われる。こうして、算出された波面収差は、
開口パターン群ＰＨＧ₁の位置とともに、補正前波面収
差データとして補正前波面収差データ格納領域４４に格
納される。

【０１０１】引き続き、波面収差補正装置３５が、較正
用波面収差データから、較正用開口パターンＰＨＣ₁を
使用したときにおける較正用波面収差データを読み出す
とともに、補正前波面収差データ格納領域４４から、測
定用開口パターンＰＨ_1k（ｋ＝１〜Ｍ）を使用したとき
における補正前波面収差データを読み出す。ここで、上
述したように、較正用開口パターンＰＨＣ₁を通過する
光が介する拡散面の領域ＡＲＣ₁と、測定用開口パター
ンＰＨ_1k（ｋ＝１〜Ｍ）それぞれを通過する光が介する
拡散面の領域ＡＲＭ_1kとは、それらの９０％以上が共通
領域なので、こうして読み出された開口パターン群ＰＨ
Ｇ₁に関する較正用波面収差データ及び補正前波面収差
データは、拡散面ＤＦＳにおける光拡散ムラの影響を同
等に受けたものとなっている。

【０１０２】引き続き、波面収差補正装置３５は、読み
出された較正用波面収差データに基づいて、読み出され
た補正前波面収差データを補正する。かかる補正は、次
数の異なるツェルニケ多項式同士は互いに直交すること
を利用して、補正前波面収差データを構成する各次数の
ツェルニケ多項式の係数から、同じ次数の較正用波面収
差データを構成するツェルニケ多項式の係数を引き算す
ることにより行われる。この補正により、補正前波面収
差データに含まれていた波面収差測定光学系の波面収差
の成分と、拡散面ＤＦＳにおける光拡散ムラの影響によ
る誤差成分とが、同時に補正前波面収差データから除去
される。波面収差補正装置３５は、こうして補正された
各次数のツェルニケ多項式の係数を、補正後波面収差デ
ータとして補正後波面収差データ格納領域４５に格納す
る。

【０１０３】次に、ステップ１２８において、全ての開
口パターン群に関して投影光学系ＰＬの波面収差を算出
したか否かが判定される。この段階では、最初の開口パ
ターン群ＰＨＧ₁についてのみ投影光学系ＰＬの波面収
差を測定しただけなので、否定的な判定がなされ、処理
はステップ１２９に移行する。

【０１０４】ステップ１２９では、波面センサ９０の標
示板９１の開口９１ａが、次の開口パターン群ＰＨＧ₂
についての初期撮像位置となるように、ウエハステージ
ＷＳＴを移動させる。かかる移動は、主制御系２０が、
ウエハ干渉計１８が検出したウエハステージＷＳＴの位
置情報（速度情報）に基づいて、ステージ制御系１９を
介してウエハステージ駆動部２４を制御することにより
行われる。なお、このときも、主制御系２０が、多点フ
ォーカス位置検出系（２１，２２）の検出結果に基づい
て、開口パターン群ＰＨＧ₂の測定用開口パターンＰＨ
₂₁の像が結像される像面に波面センサ９０の標示板９１
の上面を一致させるべく、必要に応じて、ウエハステー
ジ駆動部２４を介してウエハステージＷＳＴをＺ軸方向
に微少駆動する。

【０１０５】そして、上記の開口パターン群ＰＨＧ₁の
場合と同様にして、投影光学系ＰＬの波面収差が測定さ
れる。そして、波面収差の測定結果は、開口パターン群
ＰＨＧ₂の位置とともに、補正後波面収差データ格納領
域４５に格納される。

【０１０６】以後、上記と同様にして、全ての開口パタ
ーン群を通過した光に関する投影光学系ＰＬの波面収差
が順次測定され、開口パターン群ごとの測定結果が開口
パターン群の位置とともに、補正後波面収差データ格納
領域４５に格納される。こうして全ての開口パターン群
に関する投影光学系ＰＬの波面収差が測定されると、ス
テップ１２８において肯定的な判定がなされる。そし
て、制御装置３９が、補正後波面収差データ格納領域４
５から波面収差の測定結果を読み出し、波面測定結果デ
ータＷＦＡとして主制御系２０へ供給する。この後、処
理が図６のステップ１０３に移行する。

【０１０７】ステップ１０３では、主制御系２０が、制
御装置３９から供給された波面測定結果データＷＦＡに
基づいて、投影光学系ＰＬの波面収差の測定が許容値以
下であるか否かを判定する。この判定が肯定的である場
合には、測定用レチクル装置ＲＡがレチクルステージＲ
ＳＴからアンロードされた後、処理がステップ１０５に
移行する。一方、判定が否定的である場合には、処理は
ステップ１０４に移行する。この段階では、判定が否定
的であり、処理がステップ１０４に移行したとして、以
下の説明を行う。

【０１０８】ステップ１０４では、主制御系２０が、投
影光学系ＰＬの波面収差の測定結果に基づき、現在発生
している波面収差を低減させるように、投影光学系ＰＬ
の波面収差の調整を行う。かかる波面収差の調整は、制
御装置３９が、結像特性補正コントローラ５１を介して
レンズエレメントの移動制御を行うことや、場合によっ
ては、人手により投影光学系ＰＬのレンズエレメントの
ＸＹ平面内での移動やレンズエレメントの交換を行うこ
とによりなされる。

【０１０９】引き続き、サブルーチン１０２において、
調整された投影光学系ＰＬに関する波面収差が上記と同
様にして測定される。以後、ステップ１０３において肯
定的な判断がなされるまで、投影光学系ＰＬの波面収差
の調整（ステップ１０４）と、波面収差の測定（ステッ
プ１０２）とが繰り返される。そして、ステップ１０３
において肯定的な判断がなされると、測定用レチクル装
置ＲＡがレチクルステージＲＳＴからアンロードされた
後、処理はステップ１０５に移行する。

【０１１０】ステップ１０５では、波面センサ９０をウ
エハステージＷＳＴから取り外し、波面データ処理装置
８０と主制御系２０との接続を切断した後、主制御系２
０の制御のもとで、不図示のレチクルローダにより、転
写したいパターンが形成されたレチクルＲがレチクルス
テージＲＳＴにロードされる。また、不図示のウエハロ
ーダにより、露光したいウエハＷがウエハステージＷＳ
Ｔにロードされる。

【０１１１】次に、ステップ１０６において、主制御系
２０の制御のもとで、露光準備用計測が行われる。すな
わち、ウエハステージＷＳＴ上に配置された不図示の基
準マーク板を使用したレチクルアライメントや、更にア
ライメント検出系ＡＳを使用したベースライン量の測定
等の準備作業が行われる。また、ウエハＷに対する露光
が第２層目以降の露光であるときには、既に形成されて
いる回路パターンと重ね合わせ精度良く回路パターンを
形成するため、アライメント検出系ＡＳを使用した上述
のＥＧＡ計測により、ウエハＷ上におけるショット領域
の配列座標が高精度で検出される。

【０１１２】次いで、ステップ１０７において、露光が
行われる。この露光動作にあたって、まず、ウエハＷの
ＸＹ位置が、ウエハＷ上の最初のショット領域（ファー
スト・ショット）の露光のための走査開始位置となるよ
うに、ウエハステージＷＳＴが移動される。ウエハ干渉
計１８からの位置情報（速度情報）等（第２層目以降の
露光の場合には、基準座標系と配列座標系との位置関係
の検出結果、ウエハ干渉計１８からの位置情報（速度情
報）等）に基づき、主制御系２０によりステージ制御系
１９及びウエハステージ駆動部２４等を介して行われ
る。同時に、レチクルＲのＸＹ位置が、走査開始位置と
なるように、レチクルステージＲＳＴが移動される。こ
の移動は、主制御系２０によりステージ制御系１９及び
不図示のレチクル駆動部等を介して行われる。

【０１１３】次に、ステージ制御系１９が、主制御系２
０からの指示に応じて、多点フォーカス位置検出系（２
１，２２）によって検出されたウエハのＺ位置情報、レ
チクル干渉計１６によって計測されたレチクルＲのＸＹ
位置情報、ウエハ干渉計１８によって計測されたウエハ
ＷのＸＹ位置情報に基づき、不図示のレチクル駆動部及
びウエハステージ駆動部２４を介して、ウエハＷの面位
置の調整を行いつつ、レチクルＲとウエハＷとを相対移
動させて走査露光を行う。

【０１１４】こうして、最初のショット領域の露光が終
了すると、次のショット領域の露光のための走査開始位
置となるように、ウエハステージＷＳＴが移動されると
ともに、レチクルＲのＸＹ位置が、走査開始位置となる
ように、レチクルステージＲＳＴが移動される。そし
て、当該ショット領域に関する走査露光が、上述の最初
のショット領域と同様にして行われる。以後、同様にし
て各ショット領域について走査露光が行われ、露光が完
了する。

【０１１５】そして、ステップ１０８において、不図示
のアンローダにより、露光が完了したウエハＷがウエハ
ホルダ２５からアンロードされる。こうして、１枚のウ
エハＷの露光処理が終了する。

【０１１６】以後のウエハの露光においては、ステップ
１０１〜１０４の投影光学系ＰＬに関する波面収差の測
定及び調整が必要に応じて行われながら、ステップ１０
５〜１０８のウエハ露光作業が行われる。

【０１１７】以上説明したように、本実施形態では、測
定用レチクル装置ＲＡのレモンスキン板ＤＦ、測定用レ
チクルＲＴＡに形成された較正用開口パターンＰＨ
Ｃ_j、及び投影光学系ＰＬを順次介した光を波面収差測
定光学系のマイクロレンズアレイ９４により波面分割し
て複数の較正用スポット像を形成する。そして、形成さ
れた複数の較正用スポット像それぞれの位置情報が検出
され、それらの検出された複数の較正用スポット像それ
ぞれの位置情報に基づいて、較正用光学特性算出装置３
３が、波面収差測定光学系の波面収差を算出する。こう
して算出された波面収差測定光学系の波面収差には、同
一の開口パターン群ＰＨＧ_jの測定用開口パターンＰＨ
Ｍ_j1〜ＰＨＭ_jMを使用して行われる投影光学系ＰＬの波
面収差の測定結果に含まれるレモンスキン板ＤＦによる
光の拡散ムラに起因する測定誤差と共通性がある測定誤
差が含まれている。したがって、算出された波面収差測
定光学系の波面収差に基づいて、測定用開口パターンＰ
ＨＭ_j1〜ＰＨＭ_jMを使用して行われる投影光学系ＰＬの
波面収差の算出結果を補正することにより、被検光学系
である投影光学系ＰＬの波面収差を精度良く測定するこ
とができる。

【０１１８】また、精度良く求められた投影光学系ＰＬ
の波面収差に基づいて、投影光学系ＰＬの収差を調整
し、十分に諸収差が低減された投影光学系ＰＬによりレ
チクルＲに形成された所定のパターンがウエハＷ表面に
投影されるので、所定のパターンをウエハＷに精度良く
転写することができる。

【０１１９】なお、上記の実施形態では、測定用レチク
ルＲＴＡに形成する各開口パターン群ＰＨＧ_jを、図３
（Ｃ）に示されるように、１つの較正用開口パターンＰ
ＨＣ_jと複数の測定用開口パターンＰＨＭ_j1〜ＰＨＭ_jM
から構成したが、１つの較正用開口パターンと１つの測
定用開口パターンから構成してもよい。また、例えば、
図１３に示されるように、各開口パターン群ＰＨＧ_jを
複数の較正用開口パターンＰＨＣ_j1〜ＰＨＣ_j2と複数の
測定用開口パターンＰＨＭ_j1〜ＰＨＭ_j2から構成しても
よい。また、複数の較正用開口パターンと１つの測定用
開口パターンから構成してもよい。さらに、開口パター
ン群それぞれは、互いに同一形状である必要はなく、開
口パターン群それぞれを、他の開口パターン群の形状に
かかわらず、上記の構成のうち任意のものとすることが
できる。

【０１２０】また、上記の実施形態では、同一の開口パ
ターン群における複数の測定用開口パターンそれぞれの
開口パターンについての撮像結果を合成してスポット像
位置を求めたが、複数の撮像結果ごとにスポット像候補
位置を算出し、これらのスポット像候補位置の平均をス
ポット像位置として求めることも可能である。

【０１２１】また、上記の実施形態では、上述した
（１）式及び（２）式で表されるように、同一の開口パ
ターン群ＰＨＧ_jの較正用開口パターンＰＨＣ_jを通過す
る光が介する拡散面ＤＦＳ上の領域ＡＲＣ_j及び測定用
開口パターンＰＨＭ_jkを通過する光が介する拡散面ＤＦ
Ｓ上の領域ＡＲＭ_jkそれぞれの９０％以上を、共通領域
ＣＡＲ_jkが占めるようにしたが、５０％以上としてもよ
い。さらに、領域ＡＲＣ_jと領域ＡＲＭ_jkとに共通領域
ＣＡＲ_jkが存在すれば、レモンスキン板ＤＦによる光の
拡散ムラに起因する波面収差の測定誤差を低減させるこ
とができる。

【０１２２】また、上記の実施形態では、すべての開口
パターン群について較正用測定を行った後に、すべての
開口パターン群について投影光学系ＰＬの波面収差測定
を行ったが、開口パターン群ごとに、較正用測定と投影
光学系ＰＬの波面収差測定とを順次行うようにしてもよ
い。

【０１２３】また、上記の実施形態では、測定用レチク
ルＲＴＡにおける開口パターンを９つとしたが、所望の
波面収差の測定精度に応じて、数を増減することが可能
である。また、マイクロレンズアレイ９４におけるマイ
クロレンズ９４aの配列数や配列態様も、所望の波面収
差の測定精度に応じて変更することが可能である。

【０１２４】また、上記の実施形態では、位置検出の対
象像をスポット像としたが、他の形状のパターンの像で
あってもよい。

【０１２５】また、上記の実施形態では、露光にあたっ
ては波面収差測定装置７０を露光装置本体６０から切り
離したが、波面収差測定装置７０を露光装置本体６０に
装着したままで露光してもよいことは勿論である。

【０１２６】また、上記の実施形態では、投影光学系Ｐ
Ｌの波面収差測定及び波面収差調整を、露光装置が組み
立てられた後の定期メンテナンス時等に行い、その後の
ウエハの露光に備える場合について説明したが、露光装
置の製造における投影光学系ＰＬの調整時に、上記の実
施形態と同様にして、波面収差の調整を行ってもよい。
なお、露光装置の製造時における投影光学系ＰＬの調整
にあたっては、上記の実施形態において行われる投影光
学系ＰＬを構成する一部のレンズエレメントの位置調整
に加えて、他のレンズエレメントの位置調整、レンズエ
レメントの再加工、レンズエレメントの交換等を行うこ
とが可能である。

【０１２７】また、上記の実施形態において、被検光学
系の瞳形状を測定する第２のＣＣＤを設けてもよい。例
えば、図４において、反射ミラー９６ｂをハーフミラー
とし、該ハーフミラーの後方であって、被検光学系の瞳
位置と光学的に共役な位置関係となるように、第２のＣ
ＣＤを配置すればよい。このように、第２のＣＣＤを設
けることによって、ＣＣＤ９５の中心と投影光学系の瞳
中心とを一致させることができ、瞳中心に対するスポッ
ト像位置の位置ずれを求めることができる。

【０１２８】なお、光の波面の測定結果には、投影光学
系ＰＬの波面収差だけでなく、ピンホールパターンのピ
ンホール像が結像される像面（投影光学系ＰＬの像面）
と、波面センサ９０の標示板９１の上面との間における
Ｘ，Ｙ，Ｚ方向の位置ずれ成分（例えば、傾斜成分、光
軸方向の位置ずれ成分等）が含まれている可能性があ
る。そこで、波面収差測定装置７０で求められる波面収
差データから上述した位置ずれ成分を算出し、この位置
ずれ成分に基づいて、ウエハステージＷＳＴの位置を制
御するようにしてもよい。

【０１２９】さらに、位置ずれ成分に基づいて、ウエハ
ステージＷＳＴの位置を制御した後に、被検光学系の瞳
形状を測定するようにしてもよい。

【０１３０】また、上記の実施形態では、走査型露光装
置の場合を説明したが、本発明は、投影光学系を備える
露光装置であれば、ステップ・アンド・リピート機、ス
テップ・アンド・スキャン機、ステップ・アンド・ステ
ィッチング機を問わず適用することができる。

【０１３１】また、上記の実施形態では、露光装置にお
ける投影光学系の収差測定に本発明を適用したが、露光
装置に限らず、他の種類の装置における結像光学系の諸
収差の計測にも本発明を適用することができる。

【０１３２】さらに、光学系の収差測定以外であって
も、例えば反射鏡の形状等の様々な光学系の光学特性の
測定にも本発明を適用することができる。

【０１３３】《デバイスの製造》次に、本実施形態の露
光装置を使用したデバイス（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）の製造について説明する。

【０１３４】まず、設計ステップにおいて、デバイスの
機能設計（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、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を製作する。一方、ウエハ製造
ステップにおいて、シリコン等の材料を用いてウエハを
製造する。

【０１３５】次に、ウエハ処理ステップにおいて、上記
のステップで用意されたマスクとウエハを使用して、後
述するように、リソグラフィ技術によってウエハ上に実
際の回路等を形成する。

【０１３６】このウエハ処理ステップは、例えば、半導
体デバイスの製造にあたっては、ウエハの表面を酸化さ
せる酸化ステップ、ウエハ表面に絶縁膜を形成するＣＶ
Ｄステップ、ウエハ上に電極を蒸着によって形成する電
極形成ステップ、ウエハにイオンを打ち込むイオン打込
みステップといったウエハプロセスの各段階の前処理工
程と、後述する後処理工程を有している。前処理工程
は、ウエハプロセスの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。

【０１３７】ウエハプロセスの各段階において、前処理
工程が終了すると、レジスト処理ステップにおいてウエ
ハに感光剤が塗布され、引き続き、露光ステップにおい
て上記で説明した露光装置１００によってマスクの回路
パターンをウエハに焼付露光する。次に、現像ステップ
において露光されたウエハが現像され、引き続き、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、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。

【０１３８】以上のようにして、前処理工程と、レジス
ト処理ステップからレジスト除去ステップまでの後処理
工程とを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に
回路パターンが形成される。

【０１３９】こうしてウエハ処理ステップが終了する
と、組立ステップにおいて、ウエハ処理ステップにおい
て処理されたウエハを用いてチップ化する。この組み立
てには、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディン
グ）やパッケージング工程（チップ封入）等の工程が含
まれる。

【０１４０】最後に、検査ステップにおいて、組立ステ
ップ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。

【０１４１】以上のようにして、精度良く微細なパター
ンが形成されたデバイスが、高い量産性で製造される。

【０１４２】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、測定用マ
スク装置を使用することにより、被検光学系の光学特性
を精度良く測定することができる。

【０１４３】また、本発明の光学特性測定方法によれ
ば、本発明の測定用マスク装置を使用して被検光学系の
光学特性を測定するので、被検光学系の光学特性を精度
良く測定することができる。

【０１４４】また、本発明の光学特性測定装置によれ
ば、本発明の光学特性測定方法を使用して被検光学系の
光学特性を測定するので、被検光学系の光学特性を迅速
にかつ精度良く測定することができる。

【０１４５】また、本発明の光学系の調整方法によれ
ば、本発明の光学特性測定方法によって精度良く測定さ
れた光学系の光学測定に基づいて、光学系の光学特性を
調整するので、光学系の光学特性を所望の特性を迅速に
かつ精度良く調整することができる。

【０１４６】また、本発明の露光装置によれば、投影光
学系の光学特性を測定する本発明の光学特性測定装置を
備えるので、本発明の光学特性測定装置により精度良く
光学特性が測定され、光学特性が良好に調整されている
ことが保証された投影光学系を使用して、所定のパター
ンを基板に転写することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る露光装置の構成を概
略的に示す図である。

【図２】図２（Ａ）〜図２（Ｃ）は、図１における測定
用レチクル装置の構成を説明するための図である。

【図３】図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、図２の測定用レ
チクル装置における測定用開口パターンを通過する光が
介する拡散面の領域と、較正用開口パターンを通過する
光が介する拡散面の領域との関係を説明するための図で
ある。

【図４】図１の波面センサの構成を概略的に示す図であ
る。

【図５】図４の標示板の表面状態を説明するための図で
ある。

【図６】図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、図４のマイクロ
レンズアレイの構成を示す図である。

【図７】図１の波面データ処理装置の構成を示すブロッ
ク図である。

【図８】図１の装置による露光動作における処理を説明
するためのフローチャートである。

【図９】図８の較正用測定サブルーチンにおける処理を
説明するためのフローチャートである。

【図１０】較正用測定におけるスポット像の撮像時にお
ける光学配置を説明するための図である。

【図１１】図８の収差測定サブルーチンにおける処理を
説明するためのフローチャートである。

【図１２】収差測定におけるスポット像の撮像時におけ
る光学配置を説明するための図である。

【図１３】変形例を説明するための図である。

【符号の説明】

３２…位置算出装置（位置情報算出装置）、３３…較正
用波面収差算出装置（較正用光学特性算出装置）、３４
…測定用波面収差算出装置（測定用光学特性算出装
置）、３５…波面収差補正装置（光学特性補正装置）、
７０…波面収差測定装置、９０…波面センサ（像情報検
出装置）、９２…コリメータレンズ（測定用光学系の一
部）、９３…リレー光学系（測定用光学系の一部）、９
４…マイクロレンズアレイ（波面分割部材）、９４ａ…
マイクロレンズ（レンズ要素）、９５…ＣＣＤ（撮像装
置）、９６ａ〜９６ｃ…ミラー（測定用光学系の一
部）、ＤＦ…レモンスキン板（光拡散部材）、ＰＬ…投
影光学系（被検光学系）、ＰＨＣ_j…較正用開口パター
ン、ＰＨＭ_jk…測定用開口パターン、ＲＡ…測定用レチ
クル装置（測定用マスク装置）、ＲＴＡ…測定用レチク
ル（測定用マスク）、Ｗ…ウエハ（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 21/30 ５１５Ｆ (72)発明者向後淳東京都千代田区丸の内３丁目２番３号株式会社ニコン内 (72)発明者正田隆博東京都千代田区丸の内３丁目２番３号株式会社ニコン内Ｆターム(参考） 2G086 HH06 2H087 KA21 NA01 2H095 BE05 BE08 BE09 5F046 AA25 BA03 CB25 DA12 DB05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】測定用の光が被検光学系に入射する前
に、順次経由する光拡散部材及び測定用マスクを備える
測定用マスク装置において、前記測定用マスクには、前記被検光学系の光学特性を測
定する時に使用される測定用開口パターンと、前記被検
光学系の光学特性を測定する測定用光学系を較正する時
に使用される較正用開口パターンとが形成され、前記測定用開口パターンから前記被検光学系の入射側開
口数で見込まれる前記光拡散部材の光拡散面における第
１領域と、前記較正用開口パターンから前記被検光学系
の入射側開口数で見込まれる前記光拡散部材の光拡散面
における第２領域とが、少なくとも一部重複する、こと
を特徴とする測定用マスク装置。
【請求項２】前記第１領域の５０％以上が前記第２領
域に含まれる、ことを特徴とする請求項１に記載の測定
用マスク装置。
【請求項３】前記第１領域の９０％以上が前記第２領
域に含まれる、ことを特徴とする請求項１に記載の測定
用マスク装置。
【請求項４】前記測定用マスクには、前記測定用開口
パターン及び前記較正用パターンの少なくとも一方が複
数形成されている、ことを特徴とする請求項１〜３のい
ずれか一項に記載の測定用マスク装置。
【請求項５】被検光学系の光学特性を測定する光学特
性測定方法であって、請求項１〜４のいずれか一項に記載の測定用マスク装置
の光拡散部材、前記測定用マスク装置の測定用マスクに
形成された較正用開口パターン、及び前記被検光学系を
順次介した光を前記測定用光学系により波面分割して複
数の較正用パターン像を形成し、前記複数の較正用パタ
ーン像それぞれの位置情報を検出する較正用パターン像
位置検出工程と；前記複数の較正用パターン像それぞれ
の位置情報に基づいて、前記測定用光学系の光学特性を
算出する較正用光学特性算出工程と；を含む光学特性測
定方法。
【請求項６】前記較正用パターン像は、スポット像で
あることを特徴とする請求項５に記載の光学特性測定方
法。
【請求項７】前記測定用マスク装置の光拡散部材、前
記測定用マスクに形成された測定用開口パターン、及び
前記被検光学系を順次介した光を前記測定用光学系によ
り波面分割して複数の測定用パターン像を形成し、前記
複数の測定用パターン像それぞれの位置情報を検出する
測定用パターン像位置検出工程と；前記複数の測定用パ
ターン像それぞれの位置情報に基づいて、前記被検光学
系の光学特性を算出する光学特性算出工程と；前記算出
された前記被検光学系の光学特性を、前記算出された前
記測定光学系の光学特性に基づいて補正する光学特性補
正工程と；を更に含むことを特徴とする請求項５又は６
に記載の光学特性測定方法。
【請求項８】前記測定用パターン像は、スポット像で
あることを特徴とする請求項７に記載の光学特性測定方
法。
【請求項９】前記被検光学系の光学特性は、波面収差
であることを特徴とする請求項５〜８のいずれか一項に
記載の光学特性測定方法。
【請求項１０】被検光学系を介した光に基づいて、前
記被検光学系の光学特性を測定する光学特性測定装置で
あって、前記被検光学系を介した光を波面分割して複数のパター
ン像を形成する測定用光学系と；請求項１〜４のいずれ
か一項に記載の測定用マスク装置の光拡散部材、前記較
正用開口パターン、前記被検光学系、及び前記測定用光
学系を順次介した光による複数の較正用パターン像それ
ぞれの位置情報を検出し、該位置情報に基づいて、前記
測定光学系の光学特性を算出する較正用光学特性算出装
置と；を備える光学特性測定装置。
【請求項１１】前記測定用マスク装置の光拡散部材、
前記測定用マスクに形成された測定用開口パターン、前
記被検光学系、及び前記測定用光学系を順次介した光に
よる複数の測定用パターン像それぞれの位置情報に基づ
いて、前記被光学系の光学特性を算出する測定用光学特
性算出装置と；前記算出された前記被検光学系の光学特
性を、前記算出された前記測定光学系の光学特性に基づ
いて補正する光学特性補正装置と；を更に備える、こと
を特徴とする請求項１０に記載の光学特性測定装置。
【請求項１２】前記測定用光学系は、複数のレンズ要
素が配列されたマイクロレンズアレイを有する、ことを
特徴とする請求項１０又は１１に記載の光学特性測定装
置。
【請求項１３】前記被検光学系の光学特性は、波面収
差であることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか
一項に記載の光学特性測定装置。
【請求項１４】光学系の光学特性を調整する光学系の
調整方法であって、前記光学系の光学特性を、請求項５〜９のいずれか一項
に記載の光学特性測定方法を用いて測定する光学特性測
定工程と；前記光学特性測定工程における測定結果に基
づいて、前記光学系の光学特性を調整する光学特性調整
工程と；を含む光学系の調整方法。
【請求項１５】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、露光光の光路上に配置された投影光学系と；前記投影光
学系を被検光学系とする請求項１０〜１３のいずれか一
項に記載の光学特性測定装置と；を備える露光装置。