JP2006185972A

JP2006185972A - マスク及び露光方法

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Publication number: JP2006185972A
Application number: JP2004375110A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Osaki; 達哉大崎
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2004-12-27
Filing date: 2004-12-27
Publication date: 2006-07-13

Abstract

【課題】露光処理時に発塵を起こすことなく投影光学系等の被検光学系の光学特性を精度よく計測する。
【解決手段】光透過部ＰＨ１、ＰＨ２を有する本体部ＲＨと、本体部ＲＨに相対移動自在に設けられ、本体部ＲＨへの入射光を拡散する拡散部ＤＦとを有するマスクを露光装置に搭載し、拡散部を回転しながら投影光学系のレンズの収差を測定する。拡散回転板がマスクに設けられているため、測定前後の着脱によるゴミの発生を抑制することができかつ照度ムラも低減でき精度よく計測できる。
【選択図】図５

Description

本発明は、マスク及び露光方法に関し、例えば、投影光学系のキャリブレーションを行う際に用いて好適なマスク及び露光方法に関するものである。

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。かかる露光装置においては、マスクに形成されたパターンを基板に、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。

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。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。例えば、特許文献１には、極小ピンホールを用いて発生させた球面波に基づいて被検光学系の波面収差を測定する収差測定装置が開示されている。

また、特許文献２には、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。
さらに、この特許文献２には、レチクル近傍に設けた可動保持部材に拡散板を保持させる技術が開示されている。この技術では、投影光学系の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光量分布の不均一を、拡散板を移動させることによる平均化効果によって低減させている。

また、特許文献１には、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。
国際公開ＷＯ９９／６０３６１号公報特開２００３−２１４９８４号公報

しかしながら、上述したような従来技術には、以下のような問題が存在する。
発塵の原因となる可動部材が露光装置内に設けられるため、収差測定が終了して拡散板が露光装置から搬出された後に露光処理を実施する際にも発塵する可能性があり、パターンの転写精度に悪影響を及ぼす虞がある。

本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、露光処理時に発塵を起こすことなく投影光学系等の被検光学系の光学特性を精度よく計測できるマスク及び露光方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために本発明は、実施の形態を示す図１ないし図１３に対応付けした以下の構成を採用している。
本発明のマスクは、光透過部（ＰＨ１、ＰＨ２）を有する本体部（ＲＨ）と、本体部（ＲＨ）に相対移動自在に設けられ、本体部（ＲＨ）への入射光を拡散する拡散部（ＤＦ）とを有することを特徴とするものである。

従って、本発明のマスクでは、本体部（ＲＨ）への入射光を拡散する拡散部（ＤＦ）が本体部（ＲＨ）に対して相対移動することによる平均化効果により拡散性が向上するため、拡散部（ＤＦ）による光の拡散ムラに起因する光量分布の不均一を低減することが可能である。また、本発明では、拡散部（ＤＦ）が本体部（ＲＨ）に設けられているため、相対移動自在な拡散部（ＤＦ）及びマスク（ＲＫ）を収差計測後に搬出することができ、露光処理時に発塵原因となることを防止できる。

また、本発明の露光方法は、エネルギービーム（ＩＬ）を用いてマスク（ＲＫ）のパターンを照明するとともに、投影光学系（ＰＬ）を介して基板（Ｗ）に前記パターンを露光する露光方法であって、エネルギービーム（ＩＬ）を拡散する拡散部（ＤＦ）をマスク（ＲＫ）に設けるステップと、拡散部（ＤＦ）とマスク（ＲＫ）とを相対移動させ、拡散部（ＤＦ）で拡散したエネルギービーム（ＩＬ）を用いて投影光学系（ＰＬ）の光学特性を検出するステップと、を含むことを特徴とするものである。

従って、本発明の露光方法では、マスク（ＲＫ）に入射するエネルギービームを拡散部（ＤＦ）がマスク（ＲＫ）に対して相対移動して拡散するため、平均化効果により拡散性が向上し、拡散部（ＤＦ）による光の拡散ムラに起因する光量分布の不均一を低減することが可能である。そのため、本発明では、投影光学系（ＰＬ）の光学特性を高精度で検出することが可能になる。また、本発明では、収差計測後に、拡散部（ＤＦ）をマスク（ＲＫ）とともに搬出することにより、露光処理時に発塵原因となることを防止できる。

なお、本発明をわかりやすく説明するために、一実施例を示す図面の符号に対応付けて説明したが、本発明が実施例に限定されるものではないことは言うまでもない。

本発明では、平均化効果により拡散性を向上させ、光の拡散ムラに起因する光量分布の不均一を低減することができ、投影光学系の光学特性を高精度で検出することができる。また、本発明では、波面収差計測後の露光処理時には本体部と拡散部との相対移動に要する機構が装置内に存在せず、従ってこの機構に起因する発塵を防止することができる。

以下、本発明のマスク及び露光方法の実施の形態を、図１ないし図１４を参照して説明する。図１は、本発明の露光方法を実施する露光装置の概略構成を示す側面図である。図１に示す露光装置ＥＸは、図１中の投影光学系ＰＬに対してマスクとしてのレチクルＲと基板としてのウエハＷとを相対的に移動させつつ、レチクルＲに形成されたパターンをウエハＷに逐次転写するステップ・アンド・スキャン方式の走査露光型の露光装置である。

尚、以下の説明においては、必要であれば図中にＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。図１に示すＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＹ軸がウエハＷの移動面に平行な面に含まれるよう設定され、Ｚ軸が投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに沿う方向に設定されている。また、本実施形態ではレチクルＲ及びウエハＷを同期移動させる方向（走査方向）をＹ方向に設定している。

図１に示す通り、本実施形態の露光装置ＥＸは、照明光学系ＩＬＳ、マスクとしてのレチクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴ、投影ユニットＰＵ、基板としてのＷを保持する基板ステージとしてのウエハステージＷＳＴと計測ステージＭＳＴとを有するステージ装置ＳＴ、及びこれらの制御系を含んで構成される。照明光学系ＩＬＳは、不図示のレチクルブラインドで規定されたレチクルＲ上のスリット状の照明領域を照明光（露光光、エネルギービーム）ＩＬによってほぼ均一な照度で照明する。ここで、照明光ＩＬとしては、一例としてＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）が用いられている。

レチクルステージＲＳＴ上には、パターン面（図１における−Ｚ側の面）にパターンが形成されたレチクルＲや、後述する波面収差計測に用いられるいわゆる工具レチクルＲＫが、例えば真空吸着により保持される。レチクルステージＲＳＴは、例えばリニアモータを含むレチクルステージ駆動部１１（図１では不図示、図４参照）によって、照明光学系ＩＬＳ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平面内で微小駆動可能であるとともに、走査方向（Ｙ方向）に指定された走査速度で駆動可能に構成されている。

レチクルステージＲＳＴのステージ移動面内の位置（Ｚ軸周りの回転を含む）は、レーザ干渉計（以下、レチクル干渉計という）１２によって、移動鏡１３（実際にはＹ軸に直交する反射面を有するＹ移動鏡とＸ軸に直交する反射面を有するＸ移動鏡とが設けられている）を介して、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。このレチクル干渉計１２の計測値は主制御装置２０（図１では不図示、図４参照）に出力され、主制御装置２０は、このレチクル干渉計１２の計測値に基づいてレチクルステージＲＳＴのＸ方向、Ｙ方向、及びθＺ方向（Ｚ軸周りの回転方向）の位置を算出するとともに、この算出結果に基づいてレチクルステージ駆動部１１を制御することで、レチクルステージＲＳＴの位置（及び速度）を制御する。

レチクルステージＲＳＴの上方には、露光波長の光を用いたＴＴＲ（Through The Reticle）アライメント系からなる一対のレチクルアライメント検出系１４ａ，１４ｂ（図１では不図示、図４参照）がＸ方向に所定距離隔てて設けられている。レチクルアライメント検出系１４ａ，１４ｂは、レチクルＲ上の一対のレチクルアライメントマークと、これらに対応する計測ステージＭＳＴ上の一対の基準マーク（以下、第１基準マークという）の投影光学系ＰＬを介した共役像とを同時に観察するものである。これらのレチクルアライメント検出系１４ａ，１４ｂとしては、例えば特開平７−１７６４６８号公報（対応する米国特許第５，６４６，４１３号）等に開示されるものと同様の構成のものが用いられている。

また、レチクルステージＲＳＴの上方には、主制御装置２０の制御下で、レチクルＲの所定位置に向けて検知光Ｂを投光する投光器６１ａと、検知光Ｂの反射光を受光する受光器６１ｂとが設けられている。受光器６１ｂの受光結果は主制御装置２０に出力される。なお、実際には、投光器６１ａ及び受光器６１ｂは二対設けられているが、図１では一つずつのみ図示している。

レチクルステージＲＳＴのＹ軸方向両側には、レチクルＲの上面（図１における＋Ｚ側の面）とほぼ同じ高さでＹ軸方向に沿ってエアを吹き出す吹出ノズル６２ａ、６２ｂがそれぞれ設けられている。これら吹出ノズル６２ａ、６２ｂからのエアの吹き出しは、主制御装置２０によって制御される。なお、吹出ノズル６２ａ、６２ｂは、各側において１つずつ配置されているが、吹出ノズル６２ａ、６２ｂの配置の詳細については後述する。また、吹出ノズル６２ａ、６２ｂに供給するエアは、例えばレチクルステージＲＳＴの移動に用いられるエアベアリングに供給するエアを分岐して用いれば、エア供給路を別途設置する必要がなくなり、効率的である。

投影ユニットＰＵは、鏡筒１５と、鏡筒１５内に所定の位置関係で保持された複数の光学素子を含む投影光学系ＰＬとを含んで構成されている。投影光学系ＰＬとしては、例えばＺ方向の共通の光軸ＡＸを有する複数のレンズ（レンズエレメント）からなる屈折光学系が用いられている。また、図示は省略しているが、投影光学系ＰＬを構成する複数のレンズのうち、特定の複数のレンズは、主制御装置２０からの指令に基づいて結像特性補正コントローラ１６（図４参照）によって制御され、投影光学系ＰＬの光学特性（結像特性を含む）、例えば倍率、ディストーション、コマ収差、及び像面湾曲（像面傾斜を含む）等の調整が可能である。
また、投影ユニットＰＵを保持する保持部材には、オフアクシス型のアライメント系４５が設けられており、対象マーク（ウエハＷに形成されたアライメントマーク等）の位置を計測する。

また、本実施形態の露光装置ＥＸは、液浸法を適用した露光を行うため、投影光学系ＰＬを構成する最も像面側（ウエハＷ側）の光学素子としてのレンズ（以下、先玉ともいう）ＧＬの近傍には、液浸装置１７を構成する液体供給ノズル１８ａと、液体回収ノズル１８ｂとが設けられている。液体供給ノズル１８ａは、主制御装置２０からの指示に応じて先玉ＧＬとウエハＷとの間に水を供給する。また、液体回収ノズル１８ｂは、主制御装置２０からの指示に応じて先玉ＧＬとウエハＷとの間から水を回収する。

上記の液体としては、ここではＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍの光）が透過する超純水（以下、特に必要な場合を除いて、単に「水」と記述する）を用いるものとする。超純水は、半導体製造工場等で容易に大量に入手できるとともに、ウエハＷ上に塗布されたフォトレジスト及び光学レンズ等に対する悪影響を及ぼさないという利点がある。ここで、水の屈折率ｎはほぼ１．４４であり、この水の中では照明光ＩＬの波長は１９３ｎｍ×１／ｎ＝約１３４ｎｍに短波長化される。

以上説明した通り、本実施形態の露光装置が備える液浸装置１７は、液体供給ノズル１８ａ、及び液体回収ノズル１８ｂ等を含んで構成された局所液浸装置である。尚、投影ユニットＰＵの下方に計測ステージＭＳＴが位置する場合にも、上記と同様に計測テーブルＭＴＢと先玉ＧＬとの間に水を満たすことが可能である。

ステージ装置ＳＴは、例えば半導体工場の床面ＦＬ上に配置されたフレームキャスタＦＣ、フレームキャスタＦＣ上に設けられたベース盤（定盤）２１、ベース盤２１の上方に配置されベース盤２１の上面（移動面）２１ａに沿って移動するウエハステージＷＳＴ及び計測ステージＭＳＴ、これらのステージＷＳＴ，ＭＳＴの位置を検出する干渉計２２，２３を含む干渉計システム２４（図４参照）、並びにステージＷＳＴ，ＭＳＴを駆動するステージ駆動部２５（図４参照）を含んで構成される。上記のウエハステージＷＳＴは、レチクルＲのパターンをウエハＷに露光転写するためにウエハＷを保持して移動するものである。一方、計測ステージＭＳＴは、ウエハステージＷＳＴがウエハＷの交換のためにローディングポジションに位置している間に投影光学系ＰＬの下方に位置して各種の計測（例えば波面収差計測）を行うものである。

次に、ステージ装置ＳＴの構成について説明する。図２は、ステージ装置ＳＴの構成を示す斜視図である。図２に示す通り、フレームキャスタＦＣは、Ｘ方向の一側と他側との端部近傍にＹ方向を長手方向として上方に突出した突部ＦＣａ，ＦＣｂが一体的に形成された概略平板状からなるものである。ベース盤（定盤）２１は、フレームキャスタＦＣの突部ＦＣａ，ＦＣｂに挟まれた領域上に配置されている。ベース盤２１の上面２１ａは平坦度が極めて高く仕上げられ、ウエハステージＷＳＴ及び計測ステージＭＳＴのＸＹ平面に沿った移動の際のガイド面とされている。

ウエハステージＷＳＴは、セラミックス等の材料で形成されており、図２に示す通り、ベース盤２１上に配置されたウエハステージ本体２６とウエハステージ本体２６上に搭載されたウエハテーブルＷＴＢとを含んで構成されている。ウエハステージ本体２６は、断面矩形枠状でＸ方向に延びる中空部材によって構成されている。このウエハステージ本体２６の下面には、本願出願人が先に出願した特願２００４−２１５４３９号に記載されているような自重キャンセラ機構が設けられている。この自重キャンセラ機構は、ベローズに内圧をかけてウエハステージＷＳＴを支える支持部と、ガイド面としての移動面２１ａに対向してウエハステージＷＳＴを移動面２１ａに対して浮上させるエアベアリング部とを有している。

また、ウエハステージＷＳＴは、ウエハステージ本体２６をＸ方向にロングストロークで駆動するとともに、Ｙ方向、Ｚ方向、θｘ（Ｘ軸周りの回転方向）、θｙ（Ｙ軸周りの回転方向）、θｚ（Ｚ軸周りの回転方向）に微小駆動する第１駆動系２７と、ウエハステージ本体２６及び第１駆動系２７をＹ方向にロングストロークで駆動する第２駆動系２８ａ，２８ｂとを備えている。更に、ウエハステージＷＳＴは、Ｘ方向に等速運動をするチューブキャリア２９と、真空又はエア等の用力をチューブキャリア２９からウエハステージ本体２６に非接触で伝達する不図示の６自由度パイプを備えている。ここで、チューブキャリア２９がＸ方向に等速運動するのは、チューブキャリア２９の駆動により発生する反力がウエハステージ本体２６に及ぼす影響を少なくするためである。

フレームキャスタＦＣの突部ＦＣａ，ＦＣｂの上方には、第２駆動系２８ａ，２８ｂを構成するＹ方向に延びるＹ軸用の固定子３８ａ，３８ｂがそれぞれ配設されている。これらの固定子３８ａ，３８ｂの間には、可動子３９ａ，３９ｂが固定子３８ａ，３８ｂの内側からそれぞれ挿入されている。これらのＹ軸用の固定子３８ａ，３８ｂは、それぞれの下面に設けられた不図示の気体静圧軸受、例えばエアベアリングによって突部ＦＣａ，ＦＣｂの上方において所定のクリアランスを介して浮上支持されている。これはウエハステージＷＳＴや計測ステージＭＳＴのＹ方向の移動により発生した反力により、固定子３８ａ，３８ｂがＹ方向のＹカウンタマスとして逆方向に移動して、この反力を運動量保存の法則により相殺するためである。尚、ウエハステージＷＳＴをＸ方向に駆動した際の反力は、第２駆動系２８ａ，２８ｂに設けられる固定子３８ａ，３８ｂと可動子３９ａ，３９ｂとの間の電磁的な結合を介して不図示のＸカウンタマスに伝わる。このＸカウンタマスは、フレームキャスタＦＣの突部ＦＣａ，ＦＣｂと固定子３８ａ，３８ｂとの間に設けられており、Ｙ方向のカウンタマスとして用いられる固定子３８ａ，３８ｂを支持してＸ方向に移動可能に構成され、ウエハステージＷＳＴのＸ方向の移動とは逆方向に移動してウエハステージＷＳＴをＸ方向に駆動した際の反力を相殺する。

ウエハテーブルＷＴＢ上には、ウエハＷを保持するウエハホルダ４０が設けられている。ウエハホルダ４０は、板状の本体部と、この本体部の上面に固定されその中央にウエハＷの直径よりも大きな円形開口が形成された撥液性（撥水性）を有する補助プレートとを備えている。この補助プレートの円形開口内部の本体部の領域には、多数（複数）のピンが配置されており、その多数のピンによってウエハＷが支持された状態で真空吸着されている。この場合、ウエハＷが真空吸着された状態では、そのウエハＷの表面と補助プレートの表面との高さがほぼ同一の高さとなるように形成されている。尚、補助プレートを設けずに、ウエハテーブルＷＴＢの表面に撥液性を付与してもよい。

また、ウエハテーブルＷＴＢのＸ方向の一端（＋Ｘ側端）には、Ｘ方向に直交する（Ｙ方向に延在する）反射面４１Ｘが鏡面加工により形成されており、Ｙ方向の一端（＋Ｙ側端）には、Ｙ方向に直交する（Ｘ方向に延在する）反射面４１Ｙが同様に鏡面加工により形成されている。これらの反射面４１Ｘ，４１Ｙには、干渉計システム２４（図４参照）を構成するＸ軸干渉計４２，４３、Ｙ軸干渉計４４，４４ａからの干渉計ビーム（ビーム）がそれぞれ投射される。尚、図２に示すＸ軸干渉計４２，４３及びＹ軸干渉計４４，４４ａは、図１においてはまとめて干渉計２３として図示している。

Ｘ軸干渉計４２は、ウエハテーブルＷＴＢ又は計測テーブルＭＴＢのＸ方向の位置を、Ｙ方向の投影中心位置及びアライメント中心位置のそれぞれで計測可能となっている。Ｙ軸干渉計４４は、Ｙ軸に平行な測長軸を有し、ウエハテーブルＷＴＢのＹ方向の位置を主として検出するとともに、ウエハステージＷＳＴがウエハＷの交換のためにローディングポジションに位置している間には計測ステージＭＴＢのＹ方向の位置を検出する。上記のＸ軸干渉計４３及びＹ軸干渉計４４ａはウエハステージＷＳＴがウエハＷの交換のためにローディングポジションに位置している間にウエハステージＷＳＴのＸＹ面内における位置を補助的に検出する。

計測ステージＭＳＴは、チューブキャリア２９及び不図示の６自由度パイプを除いてほぼウエハステージＷＳＴと同様の構成である。つまり、図２に示す通り、ベース盤２１上に配置された計測ステージ本体４６と、計測ステージ本体４６上に搭載されたプレート部としての計測テーブルＭＴＢとを備えている。また、計測ステージ本体４６をＸ方向にロングストロークで駆動するとともに、Ｙ方向、Ｚ方向、θｘ、θｙ、θｚに微小駆動する第１駆動系４７と、計測ステージ本体４６及び第１駆動系４７をＹ方向にロングストロークで駆動する第２駆動系４８ａ，４８ｂとを備えている。計測ステージ本体４６は、断面矩形枠状でＸ方向に延びる中空部材によって構成されている。また、計測ステージＭＳＴは、露光に関する各種計測を行うための計測器群を備えている。

以上説明したウエハステージＷＳＴを駆動する第１駆動系２７及び第２駆動系２８ａ，２８ｂ、並びに計測ステージＭＳＴを駆動する第１駆動系４７及び第２駆動系４８ａ，４８ｂによって図４に示すステージ駆動部２５が構成されている。このステージ駆動部２５を構成する各種駆動機構は図４に示す主制御装置２０によって制御される。つまり、主制御装置２０は、ステージ駆動部２５を介して、例えばウエハＷの露光前における計測ステージＭＳＴの移動、及び露光時におけるウエハステージＷＳＴの移動を制御する。

計測テーブルＭＴＢは、上面が撥液性（撥水性）を有している。計測テーブルＭＴＢのＹ方向の一端（＋Ｙ側端）には、Ｙ方向に直交する（Ｘ方向に延在する）反射面５０が鏡面加工により形成されている。更に、計測テーブルＭＴＢのＸ方向の一端（＋Ｘ側端）には、Ｘ方向に直交する（Ｙ方向に延在する）反射面５１Ｘが鏡面加工により形成されており、Ｙ方向の一端（−Ｙ側端）には、Ｙ方向に直交する（Ｘ方向に延在する）反射面５１Ｙが同様に鏡面加工により形成されている。反射面５０には、ウエハステージＷＳＴがウエハＷの交換のためにローディングポジションに位置している間に、ウエハステージＷＳＴのＹ方向の位置を検出するＹ軸干渉計４４からの干渉計ビーム（ビーム）が投射される。また、反射面５１Ｘ，５１Ｙには、干渉計システム２４（図４参照）を構成するＸ軸干渉計４２、Ｙ軸干渉計５２からの干渉計ビーム（ビーム）がそれぞれ投射され、計測テーブルＭＴＢのＸ軸方向の位置及びＹ軸方向の位置が計測される。Ｙ軸干渉計５２は、Ｙ軸干渉計４４と同様に、ウエハステージＷＳＴがウエハＷの交換のためにローディングポジションに位置している間以外は、計測テーブルＭＴＢのＹ方向の位置を検出する。尚、図２に示すＸ軸干渉計４２及びＹ軸干渉計５２は、図１においてはまとめて干渉計２２として図示している。

また、計測ステージＭＳＴは、露光に関する各種計測を行うための計測器群を備えている。計測器群としては、例えば特開２００２−１４００５号公報（対応する米国特許出願公開第２００２／００４１３７７号明細書）等に開示されている空間像計測装置や、例えば特開平１１−１６８１６号公報（対応する米国特許出願公開第２００２／００６１４６９号明細書）等に開示され、投影光学系ＰＬを介して計測テーブルＭＴＢ上に照射される露光光の露光エネルギーに関する情報（光量、照度、照度むら等）を検出する露光検出装置（図４においては、以上説明した空間像計測装置及び露光検出装置を計測器群６３として示している）、さらには投影光学系ＰＬを介してスリット開口５８（図２参照）を通過した露光光の波面をマイクロレンズアレイで分割し、分割された各々の波面の受光素子上における結像位置により投影光学系ＰＬの波面収差を測定する波面収差測定装置が挙げられる。

以下に、波面収差測定装置について詳述する。
図３には、投影光学系ＰＬの波面収差測定のための光学的配置について、波面収差測定装置１００の光軸ＡＸ１及び投影光学系ＰＬの光軸に沿って展開したものが模式的に示されている。この波面収差測定装置１００は、波面センサ（検出光学系）９０と、波面データ処理装置８０（図４参照）とから構成されている。

波面センサ９０は、計測テーブルＭＴＢに形成されたスリット開口５８、コリメータレンズ９２、レンズ９３ａ及びレンズ９３ｂから成るリレーレンズ系９３（図３ではリレーレンズ系９３のみ図示）、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。

スリット開口５８は、例えばガラス基板を基材とし、ウエハホルダ４０に保持されたウエハＷの表面と同じ高さ位置（Ｚ方向位置）に、光軸ＡＸ１と直交するように配置されている。
コリメータレンズ９２は、開口５８を通って入射した光を平面波に変換する。
マイクロレンズアレイ９４は、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、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。

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、スリット開口５８の像をそれぞれ異なる位置に結像する。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等から成る光学系を、以下では適宜、波面収差測定光学系と称する。

ＣＣＤ９５は、マイクロレンズアレイ９４の各マイクロレンズ９４ａによってスリット開口５８に形成された後述する開口パターンの像が結像される結像面、すなわち、波面収差測定光学系におけるスリット開口５８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パターンの像を撮像する。この撮像結果は、撮像データとして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は、主制御装置２０の制御の下で、波面センサ９０からの撮像データに基づいてスポット像の位置を算出するとともに、検出されたスポット像位置に基づいて、投影光学系ＰＬの波面収差を算出する。

図４は、露光装置ＥＸの制御系の構成を示すブロック図である。図４に示す制御系は、露光装置ＥＸの全体的な動作を統括的に制御するマイクロコンピュータ（又はワークステーション）からなる主制御装置２０を中心として構成されている。また、主制御装置２０には、メモリ６５、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイ（又は液晶ディスプレイ）等のディスプレイ６６が接続されている。メモリ６５は、露光装置ＥＸの動作を制御する上で必要な情報、例えばベースライン量、ＥＧＡ演算を行って得られたショット配列、露光量の履歴等を記憶し、ディスプレイ６６は主制御装置２０から出力される露光装置ＥＸの装置状態を示す情報及びエラー情報等の各種情報を表示する。

続いて、波面収差計測に用いられる工具レチクルＲＫについて説明する。
図５は、工具レチクルＲＫの平面図であり、図６は要部断面図である。
工具レチクルＲＫは、レチクル本体（本体部）ＲＨと、レチクル本体ＲＨの上面側（＋Ｚ側）に対角に配置された２つの回転体７０とを備えている。

回転体７０は、両面テープ等によりレチクル本体ＲＨに接着固定された支持体（第１支持部）７１にベアリング（ボールベアリング）７２を介して対向状態で回転自在に結合されており、キャップ体７３、押さえ環７４、羽根車７５、拡散板（拡散部）ＤＦから構成される。支持体７１は、ベアリング７２の内径部に嵌合固定される軸部７１ａと、軸部７１ａよりも外周側に同心で回転体７０に向けてにリング状に突設された壁部（第１壁部）７１ｂとを有している。ベアリング７２としては、例えばテフロン（登録商標）コート等、非油性で低発塵のものが用いられている。

キャップ体７３は、レチクル本体ＲＨと対向する下面側（−Ｚ側の面）に開口する有底筒状に形成されている。キャップ体７３の外壁（第２壁部）７３ａは、支持体７１の壁部７１ｂの外側に隙間をあけて設けられ、且つ先端がレチクル本体ＲＨとの間に隙間をあけて配置されており、その先端にはＸＹ平面（レチクル本体ＲＨの上面）と平行に外側に向けて延出するフランジ部７３ｂが設けられている。外壁７３ａの外周面には、羽根車７５及び拡散板ＤＦが＋Ｚ側から順次嵌合している。これら羽根車７５及び拡散板ＤＦは、外壁７３ａの外周面に嵌合固定される押さえ環７４とフランジ部７３ｂとの間に挟持されることでキャップ体７３に固定される。

また、キャップ体７３には、支持体７１の壁部７１ｂよりも内周側に位置し下面側に（支持体７１に向けて）突出する壁部（第２壁部）７３ｃが設けられており、この壁部７３ｃの内周面においてベアリング７２の外周と嵌合固定されている。これら外壁７３ａ及び壁部７３ｂは、支持体７１の壁部７１ｂに対して対向方向（Ｚ方向）で互いに重なり合うように形成されるラビリンス構造となっている。従って、支持体７１とキャップ体７３との間に形成されベアリング７２に臨む隙間は屈曲した状態で外方へ開口する構成となる。

羽根車７５は、例えば金属製の薄板で形成され、図７に示すように、プレス加工等により一部を折り曲げることにより、＋Ｚ側に向けて、且つ開口部７５ｂの一側縁に半径方向に沿って立設された翼部７５ａを有している。図５に示すように、翼部７５ａは、周方向に一定の間隔をあけて複数（図では１２個）設けられている。

拡散板ＤＦは、円盤状のガラス板の下面（−Ｚ側の面）に、より詳細には少なくとも羽根車７５よりも外径側に突出する範囲に拡散処理が施されレチクル本体ＲＨへの入射光（照明光ＩＬ）を拡散するレモンスキン板から構成されている。また、拡散板ＤＦの上面には、羽根車７５の開口部７５ｂの一つから上方に露出する位置に蒸着等により反射膜（反射部）７６が形成されている。より詳細には、反射膜７６は、図１に示した投光器６１ａから投光される検知光Ｂにより照射される位置に形成されている。
なお、羽根車７５を金属を用いて高反射とし、拡散板ＤＦのうち開口部７５ｂと対向する部分のガラス反射（低反射）との明暗差を利用した場合には、反射膜７６を省略することも可能である。

レチクル本体ＲＨは、Ｘ方向両側の端部に位置しレチクルステージＲＳＴに吸着支持される支持領域Ａ１と、支持領域Ａ１の内側に位置しパターンが形成されるパターン領域Ａ２とを有している。パターンエリアＡ２の両外側のＹ軸方向中央部には、レチクルアライメントマークＲＭが形成されている。図６に示すように、レチクル本体ＲＨの下面（−Ｚ側の面）には、クロムを蒸着すること等によりパターンＰが形成されている。このパターンＰには、２つの回転体７０のそれぞれについて、羽根車７５の外周側に突出（露出）する拡散板ＤＦの直下のパターン領域Ａ２に位置して開口するピンホール（第１開口部、光透過部）ＰＨ１と、ピンホールＰＨ１よりも大きく開口する大開口部（第２開口部、光透過部）ＰＨ２とが形成されている。ピンホールＰＨ１は、平面視円形に形成されており、回転体７０の軸周りに一定間隔で複数（図では１０°間隔で１９個）配置されている。また、２つの回転体７０の直下に形成されたピンホールＰＨ１は、Ｘ方向に関してパターン領域Ａ２の全体に亘って形成されている。大開口部ＰＨ２は、回転体７０の軸周りに略半周に亘って形成されている。

そして、上述した吹出ノズル６２ａ、６２ｂは、レチクル本体ＲＨのＹ軸方向（走査方向）両側に、回転体７０毎に設けられている。吹出ノズル６２ａは、一方の回転体７０の回転中心よりも＋Ｘ側の翼部７５ａに向けて＋Ｙ方向にエアを吹き出す構成となっている。また、吹出ノズル６２ｂは、回転体７０の回転中心よりも−Ｘ側の翼部７５ａに向けて−Ｙ方向にエアを吹き出す構成となっている。

続いて、上記構成の露光装置ＥＸを用いた露光方法（露光処理）について、図８に示すフローチャートを参照して説明する。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と主制御雄値２０とが接続されているものとする。

また、工具レチクルＲＫは予め別工程において、一体的に固定されたキャップ体７３、押さえ環７４、羽根車７５及び拡散板ＤＦからなる回転体７０が、レチクル本体ＲＨに接着固定された支持体７１にベアリング７２を介して結合されて設けられているものとする（拡散板ＤＦをレチクル本体ＲＨに設けるステップ）。

図８に示される処理では、まず、サブルーチンＳ１０１において、投影光学系ＰＬの波面収差が測定される。こ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Ｓ１１１において、回転体７０を有する工具レチクルＲＫを不図示のレチクルローダによりレチクルステージＲＳＴ上に載置する。レチクルステージＲＳＴ上の工具レチクルＲＫに対しては、レチクルアライメント検出系１４ａ、１４ｂによりアライメントマークＲＭを計測することによりレチクルアライメントが行われる。

なお、工具レチクルＲＫに形成されたピンホールＰＨ１の直径は、照明光ＩＬの波長程度あるいは波長以下に設定される。なお、本実施形態では、円形開口パターンの直径は、被検光学系のＮＡの範囲内では球面波と見なせる光を通過させる程度であればよく、照明光ＩＬの波長よりも大きく設定されている。

そして、収差測定が行われる最初のピンホール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、レチクル干渉計１２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、主制御装置２０がレチクルステージ駆動部２５を制御することにより行われる。

また、工具レチクルＲＫが所定位置（例えば吹出ノズル６２からのエアフローを受ける位置）に位置決めされると、ステップＳ１１２では、測定対象のピンホールＰＨ１の直上に位置する回転体７０に対応する吹出ノズル６２ａ、６２ｂからエアを吹き出させる。吹出ノズル６２ａ、６２ｂから吹き出されたエアは、翼部７５ａに偶力として作用するため、ベアリング７２で支持された回転体７０は支持体７１の軸部７１ａ周りに円滑に回転する。このときのエアの風量は、回転体７０の回転によりピンホールＰＨ１に対して相対移動する拡散板ＤＦが当該ピンホールＰＨ１への入射光を十分に拡散でき、拡散ムラを抑制できる値に設定されている。ピンホールＰＨ１に対する拡散板ＤＦの最低相対移動速度は、ピンホールＰＨ１と拡散板ＤＦの距離及び照明光学系ＩＬＳの開口数等に基づいて決定されるため、回転体７０はピンホールＰＨ１が位置する回転半径において上記最低相対移動速度が確保できる回転数（例えば１０００ｒｐｍ）で回転される。

このとき、回転体７０に対しては、投光器６１ａから検知光Ｂが投光されており、検知光Ｂは拡散板ＤＦに形成された反射膜７６で反射し、受光器６１ｂで受光される。換言すると、検知光Ｂは回転体７０の回転により反射膜７６が検知光Ｂの光路上に位置したときに反射して受光器６１ｂで受光される。そのため、主制御装置２０は、受光器６１ｂの受光結果（反射光の受光周期）と、反射膜７６が形成された半径方向の位置とから回転体７０の回転数を算出できる。従って、主制御装置２０は、ピンホールＰＨ１と拡散板ＤＦとの相対移動速度を検出して、最低相対移動速度が確保されているかどうかをモニターすることができる。

図９に戻り、次に、ステップＳ１１３において、計測テーブルＭＴＢのスリット開口５８がピンホールＰＨ１の投影光学系ＰＬに関する共役位置、すなわちピンホールＰＨ1に関する測定初期位置に計測ステージＭＳＴを移動させる。この際、主制御装置２０は、ピンホールＰＨ１の像が結像される像面に計測テーブルＭＴＢのスリット開口５８の上面を一致させるべく、第１駆動系４７を介して計測ステージＭＳＴをＺ軸方向に微小駆動する。以上のようにして、最初のピンホールＰＨ１からの球面波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。

こうした光学配置において、照明光学系ＩＬＳから照明光ＩＬが射出されると、回転する回転体７０の拡散板ＤＦで拡散され、レチクル本体ＲＨのピンホールＰＨ１に到達した光が、球面波となってピンホールＰＨ１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９０のスリット開口５８に集光される。こうしてスリット開口５８に集光された光の波面は、投影光学系ＰＬの波面収差を含んだものとなっている。

スリット開口５８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３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、投影光学系ＰＬに波面収差が有る場合には、図３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。

マイクロレンズアレイ９４は、各マイクロレンズ９４ａごとに、スリット開口５８の像を、スリット開口５８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。

次いで、ステップＳ１１４において、ピンホールＰＨ１とスリット開口５８との共役位置関係を維持した状態で、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、すなわちピンホールＰＨ１、投影光学系ＰＬ、スリット５８、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拡散板ＤＦによる拡散ムラに起因する光強度分布の不均一性は、上述した撮像期間における回転体７０の回転により低減されている。この結果、波面形状を精度良く反映した位置にスポット像が結像される。

この撮像により得られた撮像データは、波面データ処理装置８０に供給される。
次に、ステップＳ１１５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、波面データ処理装置８０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し、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記憶する。

そして、ステップＳ１１６において、波面データ処理装置８０はスポット像位置の検出結果に基づいて、工具レチクルＲＫにおける最初のピンホールＰＨ１を介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、ピンホールＰＨ１の位置とともに記憶される。

次に、ステップＳ１１７において、全てのピンホール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、測定が完了していない場合にはステップＳ１１８において、波面センサ９０のスリット開口５８が次のピンホールの投影光学系ＰＬに関する共役位置、すなわちピンホールに関する測定初期位置に計測ステージＭＳＴを移動させる。
なお、このときも、主制御装置２０が、ピンホールの像が結像される像面に波面センサ９０のスリット開口５８の上面を一致させるべく、必要に応じて、第１駆動系４７を介して計測ステージＭＳＴをＺ軸方向に微小駆動する。

以後、上記と同様にして、全てのピンホールＰＨ１に関する投影光学系ＰＬの波面収差が順次測定され、ピンホールごとの測定結果がピンホールの位置とともに記憶される。こうして全てのピンホール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Ｓ１１７において肯定的な判定がなされる。そして、波面データ処理装置８０は、波面収差の測定結果を主制御装置２０へ供給する。この後、処理が図８のステップＳ１０２に移行する。
なお、吹出ノズル６２からのエアの吹き出しは常時でなくてもよい。例えば１つのピンホールを用いた撮像データの撮像後に吹出ノズル６２からのエアを羽根車７５に供給してもよいし、受光器６１ｂの受光結果から求められる回転数が所定の回転数（例えば３００〜５００ｒｐｍ）よりも低下した場合にエアを供給するようにしてもよい。

ステップＳ１０２では、主制御装置２０が波面測定結果データに基づいて、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、処理がステップＳ１０４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Ｓ１０３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１０３に移行したとして、以下の説明を行う。

ステップＳ１０３では、主制御装置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、結像特性補正コントローラ１６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。

引き続き、サブルーチンＳ１０１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Ｓ１０２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Ｓ１０３）と、波面収差の測定（ステップＳ１０１）が繰り返される。そして、ステップＳ１０２において肯定的な判断がなされると、レチクルステージＲＳＴから工具レチクルＲＫが除去された後、処理はステップＳ１０４に移行し、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ＷＳＴにロードされる。

次に、ステップＳ１０５において、主制御装置２０の制御のもとで、露光準備用計測が行われる。すなわち、計測ステージＭＳＴ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、アライメント系４５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、アライメン系４５を使用したＥＧＡ計測（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）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。

次いで、ステップＳ１０６において、露光が行われる。
ここで、上記構成の露光装置ＥＸにおけるウエハステージＷＳＴと計測ステージＭＳＴとの並行処理動作について説明する。図１０及び図１１は、ウエハステージＷＳＴと計測ステージＭＳＴとの並行処理動作を説明するための平面図である。

図１０（ａ）は、ウエハステージＷＳＴ上に保持されたウエハＷ（ここでは例えば１ロットの最後のウエハとする）に対するステップ・アンド・スキャン方式の露光が行われている状態を示す平面図である。図１０（ａ）に示す通り、投影光学系ＰＬの下方（−Ｚ方向）にウエハステージＷＳＴが配置されており、計測ステージＭＳＴはウエハステージＷＳＴと衝突（接触）しない−Ｙ方向の所定の待機位置にて待機している。ウエハＷに対する露光動作は、主制御装置２０により、事前に行われた例えばエンハンスト・グローバル・アライメント（ＥＧＡ）等のウエハアライメントの結果及び最新のアライメント系４５のベースライン量の計測結果等に基づいて、ウエハＷ上の各ショット領域の露光のための走査開始位置（加速開始位置）へウエハステージＷＳＴが移動されるショット間移動動作と、各ショット領域に対してレチクルＲに形成されたパターンを走査露光方式で転写する走査露光動作とを繰り返すことにより行われる。

ここで、上記のウエハステージＷＳＴが移動されるショット間移動動作は、主制御装置２０がＸ軸干渉計４２及びＹ軸干渉計４４の検出値をモニタしつつ、ウエハステージＷＳＴに設けられている第１駆動系２７及び第２駆動系２８ａ，２８ｂの駆動を制御することにより行われる。また、上記の走査露光は、主制御装置２０がＸ軸干渉計４２及びＹ軸干渉計４４及びレチクル干渉計１２の検出値をモニタしつつ、レチクルステージ駆動部１１並びに第１駆動系２７及び第２駆動系２８ａ，２８ｂの駆動を制御して、レチクルＲ（レチクルステージＲＳＴ）とウエハＷ（ウエハステージＷＳＴ）とをＹ方向に関して相対的に走査し、その走査中の加速終了後と減速開始直前との間の等速移動時に、照明光ＩＬの照明領域に対してレチクルＲ（レチクルステージＲＳＴ）とウエハＷ（ウエハステージＷＳＴ）とをＹ方向に関して等速同期移動することで実現される。尚、上記の露光動作は、先玉ＧＬとウエハＷとの間に水Ｌｑを保持した状態で行われる。

ウエハステージＷＳＴ上に保持されているウエハＷに対する露光が終了すると、主制御装置２０は、Ｙ軸干渉計５２の検出値に基づいて計測ステージＭＳＴに設けられている第１駆動系４７及び第２駆動系４８ａ，４８ｂの駆動を制御して、計測ステージＭＳＴ（計測テーブルＭＴＢ）を図１０（ｂ）に示す位置まで移動させる。図１０（ｂ）は、計測テーブルＭＴＢの＋Ｙ側面とウエハホルダ４０（補助プレート）の−Ｙ側面とが接触した状態を示す図である。尚、図１０に示す例では、計測テーブルＭＴＢとウエハホルダ（補助プレート）とが接触するまでは計測ステージＭＳＴのＸ方向の位置が検出されないが、この状態のときの計測テーブルＭＴＢのＸ方向の位置を検出する補助的なレーザ干渉計を備えることが望ましい。また、ここでは、計測テーブルＭＴＢの＋Ｙ側面とウエハホルダ（補助プレート）の−Ｙ側面とを接触させる場合を例に挙げて説明するが、干渉４４，５２の計測値をモニタして計測テーブルＭＴＢとウエハテーブルＷＴＢとをＹ方向に、例えば３００μｍ程度（水が表面張力により漏出しない隙間）離間させて非接触状態を維持してもよい。

次いで、主制御装置２０は、ウエハテーブルＷＴＢと計測テーブルＭＴＢとのＹ方向の位置関係を保持しつつ、両ステージＷＳＴ，ＭＳＴを＋Ｙ方向に駆動する動作を開始する。このようにして、主制御装置２０により、ウエハステージＷＳＴと計測ステージＭＳＴとが同時に駆動されると、図１０（ｂ）の状態では、投影ユニットＰＵに設けられた先玉ＧＬとウエハＷとの間に保持されていた水ＬｑがウエハステージＷＳＴ及び計測ステージＭＳＴの＋Ｙ方向への移動に伴って、ウエハＷ、ウエハホルダ４０、計測テーブルＭＴＢ上を順次移動する。尚、上記の移動中、ウエハテーブルＷＴＢと計測テーブルＭＴＢとは相互に接触する位置関係を保っている。

次いで、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴの位置をＸ軸干渉計４３及びＹ軸干渉計４４ａの検出値に基づいて管理しつつ、ウエハステージＷＳＴに設けられている第１駆動系２７及び第２駆動系２８ａ，２８ｂの駆動を制御して、図１１に示す所定のローディングポジションにウエハステージＷＳＴを移動させるとともに、先玉ＧＬとの間に水が保持された計測ステージＭＳＴを用いた所定の計測を必要に応じて実行する。上述したステップＳ１０１における投影光学系ＰＬの波面収差測定は、この位置で行われる。
なお、ローディングポジションは、図１１の−Ｘ側に設定してもよい。

そして、ステップＳ１０７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４０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。以後のウエハの露光においては、ステップＳ１０１〜Ｓ１０３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Ｓ１０４〜Ｓ１０７のウエハ露光作業が行われる。

以上のように、本実施の形態では、レチクル本体ＲＨへの入射光を、当該レチクル本体ＲＨに対して回転する拡散板ＤＦによって拡散しているので、平均化効果により拡散性を向上させることが可能になり、拡散板ＤＦによる光の拡散ムラに起因する光量分布の不均一を低減することができ、投影光学系ＰＬの光学特性を高精度で検出することができる。また、本実施の形態では、拡散板ＤＦがレチクル本体ＲＨに対して回転自在に設けられているため、波面収差計測後にレチクルＲＫをレチクルステージＲＳＴから搬出することにより、露光処理時にはレチクル本体ＲＨと拡散板ＤＦとの相対移動に要する機構が露光装置ＥＸ内に存在せず、従ってこの機構に起因する発塵を防止することができる。

さらに、本実施の形態では、拡散板ＤＦ（回転体７０）が回転することによりレチクル本体ＲＨに対して相対移動するので、直線移動する場合と比較して摺動面積が小さくなり、従って、相対移動に伴って生じる発塵を低減させることが可能になる。加えて、本実施の形態では、キャップ体７３の外壁７３ａ及び壁部７３ｂが、支持体７１の壁部７１ｂに対してＺ方向で互いに重なり合うように形成されるラビリンス構造となっており、支持体７１とキャップ体７３との間に形成されベアリング７２に臨む隙間が屈曲しているため、ベアリング７２で生じた塵埃が外方へ飛散されづらくすることができる。

また、本実施の形態では、回転体７０に設けられた反射膜７６で反射した検知光Ｂを受光することにより、ピンホールＰＨ１と拡散板ＤＦとの相対移動速度を検出して、最低相対移動速度が確保されているかどうかをモニターできるので、回転速度が落ちて拡散性が低下してしまうことを防止でき、投影光学系ＰＬの光学特性の高精度検出を維持することが可能になる。

続いて、波面センサ９０のキャリブレーションについて説明する。
本実施形態の波面センサ９０には、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、ＣＣＤ９５などの光学部材が用いられている。これらの光学部材の製造誤差は、投影光学系ＰＬの波面収差の測定時にその測定値に上乗せされる。収差測定系自体で発生する波面収差などの測定値への影響を小さく抑えるには、収差測定系を構成する各光学部材の公差を非常に厳しく設定し、被検光学系である投影光学系ＰＬの波面収差発生量に比して収差測定系の波面収差発生量を十分に小さく抑える方法、あるいは収差測定系自体で発生する波面収差などの影響を予め把握して測定値を補正する方法が考えられる。

従って、波面センサ９０自体の波面収差発生量をある程度許容できる範囲に抑え、波面センサ９０の誤差に基づいて測定値を補正すること、すなわち波面センサ９０について自己キャリブレーションを行うことにより波面センサ９０自体で発生する波面収差などの影響を補正するのが望ましい。

以下、本実施形態における波面センサ９０の自己キャリブレーションの手順を説明する。まず、波面センサ９０の自己キャリブレーションに際して、工具レチクルＲＫの大開口部ＰＨ２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を移動させるとともに、吹出ノズル６２ａ、６２ｂからエアを吹き出させて、測定対象の大開口部ＰＨ２の直上に位置する回転体７０を回転させる。

一方、計測テーブルＭＴＢのスリット開口５８が大開口部ＰＨ２の投影光学系ＰＬに関する共役位置に計測ステージＭＳＴを移動させる。この状態では、照明光ＩＬが投影光学系ＰＬを介して、計測テーブルＭＴＢのスリット開口５８を照明することになる。
こうして、スリット開口５８からの光が、コリメータレンズ９２、リレーレンズ系９３およびマイクロレンズアレイ９４を介して、ＣＣＤ９５の受光面上にスリット開口５８の多数の像を形成する。設計値では、スリット開口５８の各像が、マイクロレンズアレイ９４のマイクロレンズ９４ａの光軸上に整然と並んで形成されるはずであるが、波面センサ９０の波面収差、マイクロレンズアレイ９４の製造誤差、ＣＣＤ９５の受光素子の配列誤差等により、実際に測定される各スリット開口像の光量重心位置は設計上仮定した理想位置から位置ずれしてしまう。

ここで、発生した各開口部像の位置ずれは、収差測定系にのみ起因するものであって、投影光学系ＰＬの波面収差などの影響を受けていない。これは、投影光学系ＰＬが照明光学系ＩＬＳと波面センサ９０との間の光路中に配置された照明リレー光学系の機能を果たしているに過ぎないからである。
そこで、本実施形態では、自己キャリブレーションで得られた各スリット開口像の位置を測定用の各原点に設定する。そして、設定した測定用の各原点に基づいて波面収差の測定を行うことにより、波面センサ９０自体が発生する波面収差などの誤差が投影光学系ＰＬの測定結果に実質的に影響することなく、精度の高い波面収差測定を行うことができる。なお、本実施形態では、スリット開口５８が波面センサ９０に一体的に取り付けられた計測テーブルＭＴＢに形成されているので、自己キャリブレーション用の開口部をキャリブレーションの度に設置する方法と比ベて、開口部の位置ずれに起因する誤差は発生しない。

こうして、上述の実施形態にかかる露光方法では、自己キャリブレーションにより波面センサ９０の誤差を測定しておくことで、ステップＳ１０１における波面センサ９０を用いた投影光学系ＰＬの波面収差計測時に自己キャリブレーションで測定した誤差情報に基づいて補正することにより、投影光学系ＰＬの波面収差をより高精度に調整することが可能になる。

続いて、露光装置ＥＸに付設されたレチクルＲ、ＲＫの搬送系について説明する。
本実施の形態における露光装置ＥＸは、レチクルＲ、ＲＫ（以下、ＲＫと称する）を収納するレチクルケース１１８と、レチクル搬送装置１１９とを備えている。
レチクル搬送装置１１９は、レチクルケース１１８とレチクルステージＲＳＴとの間でレチクルＲ、ＲＫを搬送するものであって、レチクル搬送部１２８と、ロード部１３０と、受渡位置ＣＡ１、ＣＡ２の間を移動してレチクル搬送部１２８及びロード部１３０の間でレチクルＲＫを保持して搬送するキャリア１２９を備えている。

レチクル搬送部１２８は、レチクルＲＫをレチクルケース１１８に対して搬入、搬出するものであって、Ｚ方向に移動自在な移動体１３１に連結されレチクルＲＫを吸着保持するフォーク１３２を有している。
ロード部１３０は、Ｚ方向に移動自在な移動体１３３に連結され、受け渡し位置ＣＡ２からレチクルステージＲＳＴにレチクルＲＫを吸着保持して搬送するロードアーム１３４およびレチクルステージＲＳＴから受け渡し位置ＣＡ２にレチクルＲＫを吸着保持して搬送するアンロードアーム１３５とを有している。

図１３に示すように、レチクルケース１１８は、Ｚ方向にレチクルＲ、ＲＫを複数収容可能であって、レチクル搬送部１２８と逆側（＋Ｙ側）の面には、レチクルケース１１８を識別するためのバーコード１３６が設けられている。このレチクルケース１１８は、一対のホルダ１０５間にＺ軸方向に複数段（図１２では２段）、それぞれが着脱自在に支持される。
そして、レチクルケース１１８の＋Ｙ側には、Ｚ方向に移動自在なリーダ駆動アーム１４１が設けられている。リーダ駆動アーム１４１には、バーコード１３６を読み取るバーコードリーダ１３７が設けられている。バーコードリーダ１３７の読取結果は主制御装置２０に出力される。

そして、レチクルＲ、ＲＫのパターン面と直交する側面、即ちレチクル搬送部１２８に対向する端面１３８には、レチクルＲ、ＲＫを識別するためのバーコード１３９が設けられている（図５参照）。
レチクルケース１１８とレチクル搬送部１２８との間には、Ｚ方向に相対移動自在なリーダ駆動アーム１４２が設けられている。リーダ駆動アーム１４２には、バーコード１３９を読み取るバーコードリーダ１４０が設けられている。バーコードリーダ１４０の読取結果は主制御装置２０に出力される。

上記の構成の露光装置ＥＸにおいては、まず、オペレータまたはロボット等が、工具レチクルＲＫ及び露光時に使用されるレチクルＲが収納されたレチクルケース１１８をケースホルダ１０５に複数装填する。レチクルケース１１８がホルダ１０５に装填されると、リーダ駆動アーム１４１がレチクルケース１１８に対してＺ方向に相対移動することにより、バーコードリーダ１３７が、レチクルケース１１８に設けられたバーコード１３６を順次読み取り、その結果を主制御装置２０へ送出する。主制御装置２０は、予め入力されているレチクルケース１１８に関する情報と、バーコードリーダ１３７が読み取った結果とを照合して、これらが合致していなければ警報を発する。

一方、照合結果が合致していた場合、主制御装置２０の制御によりレチクル搬送部１２８の移動体１３１およびリーダ駆動アーム１４２が、工具レチクルＲＫに対向する位置へＺ方向に移動する。そして、リーダ駆動アーム１４２に設けられたバーコードリーダ１４０が、この場合、工具レチクルＲＫに設けられたバーコード１３９を読み取り、読み取った結果を主制御装置２０へ送出する。

このとき、何らかのミスが生じて工具レチクルＲＫが所定の向きと異なる状態でレチクルケース１１８に収容されている場合には、工具レチクルＲＫに貼設されたバーコード１３９はバーコードリーダ１４０と対向しないため、バーコードリーダ１４０は主制御装置２０に対してエラー信号を出力し、主制御装置２０は警報を発する。
また、主制御装置２０は、予め入力されている工具レチクルＲＫに関する情報と、バーコードリーダ１４０が読み取った結果とを照合して、これらが合致していない場合にもレチクルＲＫの搬送を停止するように判断し、例えば不図示のＣＲＴにエラーメッセージを表示して警報を発する。

一方、工具レチクルＲＫに関する照合結果が合致していれば、フォーク１３２が移動体１３１に対してＹ方向に移動してレチクルＲＫの下方から吸着保持して上方へ微小量移動した後にレチクルケース１１８から離間する方向（−Ｙ方向）に移動することにより、工具レチクルＲＫをレチクルケース１１８から引き出す。
この後、工具レチクルＲＫは、キャリア１２９、ロードアーム１３４に順次受け渡され、レチクルステージＲＳＴに搬送される。

このように、本実施の形態では、搬送途中で工具レチクルＲＫの向きを検出することにより、例えば工具レチクルＲＫが正規の向きに対して９０°回転した状態でレチクルケース１１８に収容されたまま上方へ移動させた際にケース１１８や他のレチクルＲと接触する等の事態を未然に防ぐことが可能になり、安全性を向上させることができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記のレチクル搬送系においては、レチクルＲ、ＲＫにバーコードを設け、このバーコードを読みとることで当該レチクルＲ、ＲＫを識別するとともに、レチクルＲ、ＲＫの向きを検出する構成としたが、これ以外にも、レチクルＲ、ＲＫに当該レチクルＲ、ＲＫの識別情報を無線で通信するＩＤタグを設け、レチクルカセットの近傍に設けたリーダによりＩＤタグから識別情報を得る構成としてもよい。
この場合、レチクルＲ、ＲＫが正規の位置に収容された場合のみ無線通信が可能な状態にしておけば、レチクルＲ、ＲＫが正規とは異なる向きで収容されているときには無線通信が不能になり、正規の向きではない状態で収容されていることを容易に認識することが可能になる。

また、上記実施形態では、レチクルケースにレチクルＲ、ＲＫを収容する構成としたが、この他にも、底部側が開口するカバーと、この開口を開閉自在とするようにカバーに取り付けられた底板と、この底板の上に配設された保持棚とを有する、いわゆるＳＭＩＦ（ＳｔａｎｄａｒｄＭｅｃｈａｎｉｃａｌＩｎｔｅｒＦａｃｅ）型のケースを用いる構成であってもよい。

また、上記実施形態における工具レチクルＲＫにおいては、レチクル本体ＲＨに対して拡散板が回転移動する構成としたが、これに限定されるものではなく、拡散板がレチクル本体に対して直線的に相対移動（直動）する構成であってもよい。この場合でも、平均化効果により入射光に対する拡散性を向上させ、光の拡散ムラに起因する光量分布の不均一を低減することが可能になる。

また、本発明は上記実施形態に制限されず、液浸法を適用しない露光装置にも用いることができる。また、上記実施形態ではＡｒＦエキシマレーザ光を用いる場合を例に挙げて説明したが、これ以外に、例えばｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）、又はＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）、Ｆ_２レーザ光（波長１５７ｎｍ）、Ｋｒ_２レーザ光（波長１４６ｎｍ）、ＹＡＧレーザ光、若しくは半導体レーザの高周波を用いることができる。

また、本発明は、ウエハステージが複数設けられるツインステージ型の露光装置にも適用できる。ツインステージ型の露光装置の構造及び露光動作は、例えば特開平１０−１６３０９９号公報及び特開平１０−２１４７８３号公報（対応米国特許６，３４１，００７号、６，４００，４４１号、６，５４９，２６９号及び６，５９０，６３４号）、特表２０００−５０５９５８号（対応米国特許５，９６９，４４１号）或いは米国特許６，２０８，４０７号に開示されている。更に、本発明を本願出願人が先に出願した特願２００４−１６８４８１号のウエハステージに適用してもよい。

尚、上記各実施形態で移動ステージに保持される基板としては、半導体デバイス製造用の半導体ウエハのみならず、ディスプレイデバイス用のガラス基板や、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ、或いは露光装置で用いられるマスク又はレチクルの原版（合成石英、シリコンウエハ）等が適用される。露光装置ＥＸとしては、液浸法を用いない走査型露光装置やレチクルＲとウエハＷとを静止した状態でレチクルＲのパターンを一括露光し、ウエハＷを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパ）にも適用することができる。また、本発明はウエハＷ上で少なくとも２つのパターンを部分的に重ねて転写するステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用できる。露光装置ＥＸの種類としては、ウエハＷに半導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の露光装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）或いはレチクル又はマスク等を製造するための露光装置等にも広く適用できる。

ウエハステージＷＳＴやレチクルステージＲＳＴにリニアモータ（USP5,623,853又はUSP5,528,118参照）を用いる場合は、エアベアリングを用いたエア浮上型及びローレンツ力又はリアクタンス力を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもよい。また、各ステージＷＳＴ，ＲＳＴは、ガイドに沿って移動するタイプでもよく、ガイドを設けないガイドレスタイプであってもよい。各ステージＷＳＴ，ＲＳＴの駆動機構としては、二次元に磁石を配置した磁石ユニットと、二次元にコイルを配置した電機子ユニットとを対向させ電磁力により各ステージＷＳＴ，ＲＳＴを駆動する平面モータを用いてもよい。この場合、磁石ユニットと電機子ユニットとのいずれか一方をステージＷＳＴ，ＲＳＴに接続し、磁石ユニットと電機子ユニットとの他方をステージＷＳＴ，ＲＳＴの移動面側に設ければよい。

ウエハステージＷＳＴの移動により発生する反力は、投影光学系ＰＬに伝わらないように、特開平８−１６６４７５号公報（USP5,528,118）に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。レチクルステージＲＳＴの移動により発生する反力は、投影光学系ＰＬに伝わらないように、特開平８−３３０２２４号公報（US S/N08/416,558）に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。

以上のように、本実施形態の露光装置ＥＸは、各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。尚、露光装置の製造は温度及びクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。

図１４は、マイクロデバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造工程の一例を示すフローチャートである。半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図１４に示す通り、マイクロデバイスの機能・性能設計を行うステップ２０１、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するステップ２０２、デバイスの基材である基板（ウエハ）を製造するステップ２０３、前述した実施形態の露光装置ＥＸによりマスクのパターンを基板に転写する露光処理ステップ２０４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造される。

本発明の一実施形態による露光装置の概略構成を示す側面図である。ステージ装置の構成を示す斜視図である。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。露光装置ＥＸの制御系の構成を示すブロック図である。本発明の一実施形態による工具レチクルの平面図である。図５における要部断面図である。羽根車の翼部を示す部分拡大図である。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図である。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図である。ウエハステージと計測ステージとの並行処理動作を説明するための平面図である。ウエハステージと計測ステージとの並行処理動作を説明するための平面図である。レチクル搬送系を備えた露光装置の概略構成図である。レチクルカセット近傍の図である。半導体デバイスの製造工程の一例を示すフローチャート図である。

符号の説明

Ｂ…検知光、ＤＦ…拡散板（拡散部）、ＥＸ…露光装置、ＩＬ…照明光（露光光、エネルギービーム）、ＰＨ１…ピンホール（第１開口部、光透過部）、ＰＨ２…大開口部（第２開口部、光透過部）、ＰＬ…投影光学系、Ｒ、ＲＫ…レチクル（マスク）、ＲＨ…レチクル本体（本体部）、Ｗ…ウエハ（基板）、ＷＳＴ…ウエハステージ、７１…支持体（第１支持部）、７１ｂ…壁部（第１壁部）、７３ａ…外壁（第２壁部）、７３ｃ…壁部（第２壁部）、７６…反射膜（反射部）、９０…波面センサ（検出光学系）

Claims

光透過部を有する本体部と、
前記本体部に相対移動自在に設けられ、前記本体部への入射光を拡散する拡散部とを有することを特徴とするマスク。
請求項１記載のマスクにおいて、
前記拡散部は、前記本体部に対して回転することを特徴とするマスク。
請求項１または２記載のマスクにおいて、
前記本体部は、前記入射光を透過する第１開口部を有していることを特徴とするマスク。
請求項３記載のマスクにおいて、
前記本体部は、前記第１開口部よりも大きな開口を有した第２開口部を有していることを特徴とするマスク。
請求項２から４のいずれか一項に記載のマスクにおいて、
前記本体部に設けられ軸受を支持する第１支持部と、該第１支持部に前記軸受を介して回転自在に対向状態で結合され前記拡散部を支持する第２支持部とを有し、
前記第１支持部には前記第２支持部へ向けて突設された第１壁部が設けられ、
前記第２支持部には前記第１支持部へ向けて突設された第２壁部が設けられ、
前記第１、第２壁部は、前記対向方向で互いに重なり合っていることを特徴とするマスク。
請求項１から５のいずれかに記載のマスクにおいて、
前記拡散部は、検知光を反射する反射部を有することを特徴とするマスク。
エネルギービームを用いてマスクのパターンを照明するとともに、投影光学系を介して基板に前記パターンを露光する露光方法であって、
前記エネルギービームを拡散する拡散部を前記マスクに設けるステップと、
前記拡散部と前記マスクとを相対移動させ、前記拡散部で拡散したエネルギービームを用いて前記投影光学系の光学特性を検出するステップと、を含むことを特徴とする露光方法。
請求項７記載の露光方法において、
前記拡散部を前記マスクに対して回転させることにより前記拡散部と前記マスクとを相対移動させることを特徴とする露光方法。
請求項８記載の露光方法において、
前記拡散部に気体を供給して前記回転を行うことを特徴とする露光方法。
請求項７から９のいずれか一項に記載の露光方法において、
前記本体部は、前記エネルギービームを透過する第１開口部を有していることを特徴とする露光方法。
請求項１０記載の露光方法において、
前記本体部は、前記第１開口部よりも大きな開口を有した第２開口部を有していることを特徴とする露光方法。
請求項１１記載の露光方法において、
前記投影光学系の光学特性は検出光学系を用いて検出され、
前記第２開口部は、前記検出光学系のキャリブレーションに用いられることを特徴とする露光方法。
請求項７から１２のいずれか一項に記載の露光方法において、
前記拡散部と前記マスクとの相対移動に関する情報を検出するステップを含むことを特徴とする露光方法。
請求項７から１３のいずれか一項に記載の露光方法において、
前記マスクの向きを検出するステップを含むことを特徴とする露光方法。