JP4798230B2 - 投影光学系の検査方法および検査装置、露光装置 - Google Patents

投影光学系の検査方法および検査装置、露光装置 Download PDF

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Description

本発明は、投影光学系の検査方法および検査装置に係り、特にリソグラフィー工程において用いられてマスクに形成されたパターンの像を基板に投影する露光装置に設けられる投影光学系の検査方法および検査装置に関する。
本願は、２００３年７月２５日に出願された特願２００３−２７９９２９号について優先権を主張し、その内容をここに援用する。
半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、又は薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイスの製造においては、マスクやレチクル（以下、これらを総称する場合はマスクという）に形成されたパターンの像をフォトレジスト等の感光剤が塗布されたウェハやガラスプレート等（以下、これらを総称する場合は基板という）に転写する露光装置が用いられる。露光装置は、例えば極めて微細なパターンが形成される半導体素子等を製造する場合に多用されるステッパー等の一括露光型の投影露光装置と、例えば大面積の液晶表示素子を製造する場合に多用されるステップ・アンド・スキャン方式等の走査露光型の投影露光装置とに大別されるが、通常これらの露光装置の何れもがマスクのパターン像を基板に転写するための投影光学系を備える。
一般的にマイクロデバイスは複数のパターンが層状に形成されて製造されるため、露光装置を用いてマイクロデバイスを製造する際には、投影されるマスクのパターン像と基板上に既に形成されているパターンとの正確な位置合わせを行った上で、マスクのパターン像を高解像度で忠実に基板上へ投影しなければならない。従って、投影光学系は収差が良好に抑えられ、高い解像度を有する極めて優れた光学性能が要求される。投影光学系の光学性能は、理想的な球面波を生成して、例えば以下の手順で検査される。つまり、生成した理想的な球面波を測定光及び参照光に分割して測定光のみを投影光学系に入射させ、投影光学系を透過した測定光を投影光学系の像面側に配置された凹状の球面ミラーを有する反射部材で反射させ、再度投影光学系を透過した測定光と投影光学系を透過していない参照光とを干渉させて得られる干渉縞を解析することで投影光学系の性能を検査する。従来の投影光学系の検査方法の詳細については、例えば以下の特許文献１，２を参照されたい。
特開２００２−２９６００５号公報 特開平１０−１６０５８２号公報
ところで、近年、基板に形成されるパターンの微細化の要求が高まっている。その理由は、半導体素子を製造する場合を例に挙げると、パターンを微細化することにより、１枚の基板から製造される半導体素子の数が増加するため、半導体素子の製造コストを下げることができるとともに、半導体素子そのものを小型化することができるからであり、また、微細化することにより動作周波数を向上させることができ、更に低消費電力化を図ることもできるからである。現在のＣＰＵ（中央処理装置）は、０．１〜０．２μｍ程度のプロセスルールで製造されているが、今後０．１μｍ以下のプロセスルールでの製造が行われつつある。
微細なパターンを形成するには、露光時にマスクを照明する照明光を短波長化するとともに、投影光学系の開口数（Ｎ．Ａ．）を高く設定する必要がある。照明光を短波長化すると、投影光学系のレンズとして使用することができる硝材が制限されるため、投影光学系の設計の自由度が低下するとともに、投影光学系自体が高価になってしまう。そこで、近年においては、投影光学系と基板との間に気体（空気又は窒素ガス）よりも屈折率の高い液体を充満させることで解像度を向上させた液浸式の投影光学系が案出されており、この液浸式の投影光学系の光学性能を精度良く検査（測定）したいという要望が強くなっている。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、像面側に液体が配置される液浸式の投影光学系の光学性能を正確且つ容易に検査することができる投影光学系の検査方法および検査装置を提供することを目的とする。
本発明は、液浸露光に用いる投影光学系（ＰＬ）の光学性能を検査する投影光学系の検査方法であって、前記投影光学系の像面側に基板（８１）を配置し、記投影光学系と前記基板の平面部との間に液体（ｗ）を供給し、前記投影光学系から射出されて前記液体と前記基板とを通過した測定光を光電検出する投影光学系の検査方法を提供する。
本発明は、液浸露光に用いる投影光学系（ＰＬ）の光学性能を検査する投影光学系の検査装置であって、前記投影光学系の像面側に配置される基板（８１）と、前記投影光学系に入射し、前記投影光学系と前記基板との間の少なくとも一部に供給された液体（ｗ）を通過した後に前記基板を通過した測定光を光電検出する光電検出器（８６）とを備える投影光学系の検査装置を提供する。
本発明は、投影光学系（ＰＬ）の光学性能を検査する投影光学系の検査装置であって、前記投影光学系の像面側に配置される複数の反射球面部（３２ｂ、３６）と、前記複数の反射球面部で反射した測定光を光電検出する光電検出器（３０）とを備える投影光学系の検査装置を提供する。
本発明によれば、検査対象としての投影光学系の光学性能を検査する際に、投影光学系の像面側に液体を供給し、投影光学系、液体、および基板を通過した測定光を光電検出するようにしているので、液浸用の投影光学系の光学性能を精度良く検査できる。また、投影光学系と基板の平面部との間が液体で満たされた状態で検査が行われるため、液体の対流により測定光の波面が乱されることなく、また液体による測定光の吸収も僅かであるため、液浸式の投影光学系の光学性能を正確に検査することができる。また、液体は投影光学系と基板の平面部との間に供給されるため、光学部材の移動をたやすく行うことができ、投影光学系の検査を容易に行うことができる。
また、本発明によれば、検査対象としての投影光学系の光学性能を検査する際に、投影光学系の像面側に配置される複数の反射球面部で反射した測定光を光電検出するようにしているので、液浸用の投影光学系の光学性能を精度良く検査できる。
本発明の一実施形態による検査装置の全体構成の概略を示す図である。 本発明の第１実施形態による検査装置が備える干渉計部の構成を示す図である。 本発明の第２実施形態による検査装置に設けられる折り返し硝子部材の構成を示す断面図である。 本発明の第２実施形態による検査装置に設けられる折り返し硝子部材の構成を示す上面斜視図である。 本発明の第３実施形態による検査装置に設けられる反射球面部及びホルダの構成を示す断面図である。 本発明の第３実施形態による検査装置に設けられる反射球面部及びホルダの構成を示す上面斜視図である。 本発明の第４実施形態による検査装置に設けられる反射球面部及びホルダの構成を示す断面図である。 本発明の第４実施形態による検査装置に設けられる反射球面部及びホルダの構成を示す上面斜視図である。 本発明の第５実施形態による検査装置が備える干渉計部の構成を示す図である。 本発明の第５実施形態による検査装置に設けられる光学部材の構成を示す断面図である。 光学部材に形成されるゾーンプレートの一例を示す図である。 ブラインド機構の概略構成を示す図である。 検査装置の要部構成を概略的に示す図である。
以下、図面を参照して本発明の実施形態による投影光学系の検査方法および検査装置について詳細に説明する。
［第１実施形態］
図１は、本発明の一実施形態による検査装置の全体構成の概略を示す図である。尚、以下の説明においては、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。ＸＹＺ直交座標系は、Ｙ軸及びＺ軸が紙面に対して平行となるよう設定され、Ｘ軸が紙面に対して直交する方向に設定されている。図中のＸＹＺ座標系は、実際にはＸＹ平面が水平面に平行な面に設定され、Ｚ軸が鉛直上方向に設定される。
図１において、１は所定形状の断面を有する光束を射出する光源であり、例えばＡｒＦエキシマレーザ光源（波長１９３ｎｍ）である。光源１から射出される光束は干渉計部２に供給される。干渉計部２は、光源１から供給される光束から参照光と測定光とを生成し、測定光を検査対象としての投影光学系ＰＬに供給するとともに、投影光学系ＰＬを通過した測定光と参照光とを干渉させて得られる干渉光の干渉縞を検出する。干渉計部２は干渉縞の検出結果を主制御装置１４に出力する。主制御装置１４は干渉計部２から出力された検出結果（干渉縞そのもの）を不図示のモニタに表示し、又は検出結果を解析して投影光学系ＰＬにおいて生ずる波面収差を数値的に求めて、得られた数値をモニタに表示する。
干渉計部２は、ステージ３上に保持されている。ステージ３は、ＸＹ平面内において移動可能であるとともに、Ｚ方向に沿って移動可能に構成され、更に姿勢（Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の回りの回転）を変更することができるように構成されている。ステージ３の一端には移動鏡４ａ，４ｂが取り付けられており、移動鏡４ａの鏡面に対応してレーザ干渉計５が設けられており、移動鏡４ｂに対してレーザ干渉計６が設けられている。尚、図１では図示を簡略化しているが、移動鏡４ａはＸ軸に垂直な鏡面を有する移動鏡及びＹ軸に垂直な鏡面を有する移動鏡から構成されている。
また、レーザ干渉計５は、Ｙ軸に沿って移動鏡４ａにレーザ光を照射する２個のＹ軸用のレーザ干渉計及びＸ軸に沿って移動鏡４ａにレーザ光を照射するＸ軸用のレーザ干渉計より構成され、Ｙ軸用の１個のレーザ干渉計及びＸ軸用の１個のレーザ干渉計によりステージ３のＸ座標及びＹ座標が計測される。また、Ｙ軸用の２個のレーザ干渉計の計測値の差により、ステージ３のＺ軸回りの回転角が計測される。
更に、レーザ干渉計６は、移動鏡４ｂに対してレーザ光を照射し、その反射光を検出することによって、ステージ３の表面のＺ方向の位置及び姿勢を検出する。尚、図１においてはレーザ干渉計６及び移動鏡４ｂを１つのみ図示しているが、実際にはそれぞれ３つ設けられており、ステージ３のＺ方向の位置及び傾き（Ｘ軸及びＹ軸回りの回転角）が検出されている。
レーザ干渉計５によって検出されたステージ３のＸ座標、Ｙ座標、及びＺ軸回りの回転角を示す情報、並びにレーザ干渉計６によって検出されたステージ３のＺ座標、Ｘ軸回りの回転角、及びＹ軸回りの回転角を示す情報は、主制御装置１４に出力される。主制御装置１４は出力されてきたこれらの情報をモニターしつつ、駆動コントローラ７へ制御信号を出力してステージ３の位置及び姿勢を制御する。
干渉計部２の−Ｚ方向には、検査対象としての投影光学系ＰＬが配置され、干渉計部２で生成された測定光が投影光学系ＰＬに供給される。投影光学系ＰＬの像面側には折り返し硝子部材８が配置されている。この折り返し硝子部材８は、投影光学系ＰＬ及び液体ｗを通過した測定光を反射して再度投影光学系ＰＬに導くためのものであり、一端側に形成された平面部８ａと、この平面部８ａに対向する反射球面部８ｂとを有し、平面部８ａが投影光学系ＰＬに対向するように配置されている。尚、折り返し硝子部材８は平面部８ａが投影光学系ＰＬの像面に一致するように位置決め制御される。折り返し硝子部材８は合成石英又は蛍石（フッ化カルシウム：ＣａＦ２）等の硝材を用いて形成されており、反射球面部８ｂは、例えば平面部８ａに対向して形成された球面部にクロム（Ｃｒ）等の金属を蒸着して形成される。
折り返し硝子部材８はステージ９に保持されている。ステージ９の上面と折り返し硝子部材８の平面部８ａとはほぼ面一になっている。ステージ９は、ステージ３と同様に、ＸＹ平面内において移動可能であるとともに、Ｚ方向に沿って移動可能に構成され、更に姿勢（Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の回りの回転）を変更することができるように構成されている。ステージ９の一端には移動鏡１０ａ，１０ｂが取り付けられており、移動鏡１０ａの鏡面に対面してレーザ干渉計１１が設けられ、移動鏡１０ｂに対してレーザ干渉計１２が設けられている。
尚、図１では図示を簡略化しているが、移動鏡１０ａはＸ軸に垂直な鏡面を有する移動鏡及びＹ軸に垂直な鏡面を有する移動鏡から構成されている。また、レーザ干渉計１１は、Ｙ軸に沿って移動鏡１０ａにレーザ光を照射する２個のＹ軸用のレーザ干渉計及びＸ軸に沿って移動鏡１０ａにレーザ光を照射するＸ軸用のレーザ干渉計より構成され、Ｙ軸用の１個のレーザ干渉計及びＸ軸用の１個のレーザ干渉計によりステージ９のＸ座標及びＹ座標が計測される。また、Ｙ軸用の２個のレーザ干渉計の計測値の差により、ステージ９のＺ軸回りの回転角が計測される。
レーザ干渉計１２は、移動鏡１０ｂの表面に対してレーザ光を照射し、その反射光を検出することによって、ステージ９の表面のＺ方向の位置及び姿勢を検出する。尚、図１においてはレーザ干渉計１２及び移動鏡１０ｂの各々を１つのみ図示しているが、実際には３つ設けられており、ステージ９のＺ方向の位置及び傾き（Ｘ軸及びＹ軸回りの回転角）が検出されている。
レーザ干渉計１１によって検出されたステージ９のＸ座標、Ｙ座標、及びＺ軸回りの回転角を示す情報、並びにレーザ干渉計１２によって検出されたステージ９のＺ座標、Ｘ軸回りの回転角、及びＹ軸回りの回転角を示す情報は、主制御装置１４に出力される。主制御装置１４は出力されてきたこれらの情報をモニターしつつ、駆動コントローラ１３へ制御信号を出力してステージ９の位置及び姿勢を制御する。かかる制御により、折り返し硝子部材８は平面部８ａが投影光学系ＰＬの像面と一致するように配置される。尚、ステージ９及び駆動コントローラ１３は、本発明にいう第１駆動装置に相当するものである。
また、本実施形態においては、検査対象としての投影光学系ＰＬが液浸式のものであるため、投影光学系ＰＬの像面側（投影光学系ＰＬに含まれる光学素子のうちの最も像面側に位置する光学素子Ｌ３（図２参照）と折り返し硝子部材８との間）に液体ｗが供給される。
尚、投影光学系ＰＬに含まれる光学素子のうちの最も像面側に位置する光学素子Ｌ３と折り返し硝子部材８との間は、０．１ｍｍ〜数ｍｍ程度の間隔である。この液体ｗは、例えば純水である。液体ｗとして純水を用いる理由は、気体（空気又は窒素ガス）よりも屈折率が高く投影光学系ＰＬの開口数を向上させることができるとともに、ＡｒＦエキシマレーザ光に対する吸収が少ないからである。
本実施形態の検査装置は、投影光学系ＰＬの像面側に液体ｗを供給するために、液体供給装置１５と液体回収装置１６とを備える。液体供給装置１５は、投影光学系ＰＬと折り返し硝子部材８との間の少なくとも一部を液体ｗで満たすためのものであって、液体ｗを収容するタンク、脱気装置、加圧ポンプ、液体ｗの温度を±０．０１℃〜±０．００１℃の精度で調整可能な温度調整器等を備えて構成される。この液体供給装置１５には供給管１７の一端部が接続されており、供給管１７の他端部には供給ノズル１８が接続されている。これら供給管１７及び供給ノズル１８を通じて投影光学系ＰＬと折り返し硝子部材８との間の空間に液体ｗが供給される。
なお、本実施形態においては、液体ｗの温度はほぼ２３℃に調整されて、投影光学系ＰＬと硝子部材８との間に供給される。また、液体供給装置１５から供給される純水（液体ｗ）は、透過率９９％／ｍｍ以上とするのが好ましく、その場合、純水（液体ｗ）中に溶解している炭素化合物のうち有機系化合物中の炭素の総量を示すＴＯＣ（ｔｏｔａｌ ｏｒｇａｎｉｃ ｃａｒｂｏｎ）は３ｐｐｂ未満に抑えるのが好ましい。
液体回収装置１６は、吸引ポンプ、回収した液体ｗを収容するタンク等を備える。液体回収装置１６には回収管１９の一端部が接続され、回収管１９の他端部には回収ノズル２０が接続されている。投影光学系ＰＬと折り返し硝子部材８との間の空間に供給された液体ｗは、回収ノズル２０及び回収管１９を通じて液体回収装置１６に回収される。これら液体供給装置１５及び液体回収装置１６は、主制御装置１４により制御される。
つまり、投影光学系ＰＬと折り返し硝子部材８との間の空間に液体ｗを供給する際に、主制御装置１４は液体供給装置１５及び液体回収装置１６のそれぞれ対して制御信号を出力し、単位時間当たりの液体ｗの供給量及び回収量を制御する。かかる制御により、液体ｗは投影光学系ＰＬと折り返し硝子部材８との間に必要十分な量だけ供給される。尚、本実施形態においては、投影光学系ＰＬと折り返し硝子部材８の平面部８ａとの間の液体ｗをステージ上方で回収しているが、ステージ９の平面部８ａの周囲に回収部を設けてもよいし、それらを併用してもよい。
以上、本発明の第１実施形態による検査装置の全体構成の概略について説明したが、次に検査装置が備える干渉計部２の構成について説明する。図２は、本発明の第１実施形態による検査装置が備える干渉計部２の構成を示す図である。尚、図２においては、図１に示した部材と同一の部材には同一の符号を付している。図２に示す通り、干渉計部２は、レンズ２１、コリメートレンズ２２、折り曲げミラー２３，ビームスプリッタ２４、折り曲げミラー２５，２６、基準レンズ２７、リレーレンズ２８，２９、及びセンサ３０を含んで構成される。
レンズ２１は、光源１から供給される光束を一度集光し、コリメートレンズ２２はレンズ２１で集光された光束を平行光束に変換する。折り曲げミラー２３は、コリメートレンズ２２を通過して−Ｙ方向に進む光束を＋Ｚ方向に偏向する。ビームスプリッタ２４は、折り曲げミラー２３で偏向されて＋Ｚ方向に進む光束を透過させるとともに、折り曲げミラー２５から−Ｚ方向に進む光束を＋Ｙ方向に反射する。折り曲げミラー２５はビームスプリッタ２４を透過して＋Ｚ方向に進む光束を−Ｙ方向に偏向し、折り曲げミラー２６は折り曲げミラー２５で偏向されて−Ｙ方向に進む光束を−Ｚ方向に偏向する。
基準レンズ２７は＋Ｚ方向に凸となるよう配置されたメニスカスレンズであり、参照光及び測定光を生成するために設けられる。この基準レンズ２７は、投影光学系ＰＬ側の面が球面に設定された基準面２７ａであり、折り曲げミラー２６で偏向されて−Ｚ方向に進む光束は基準面２７ａに対して垂直に入射する。基準面２７ａを透過した光束は測定光として用いられ、基準面２７ａで反射された光束は参照光として用いられる。尚、図１に示した主制御装置１４は、基準レンズ２７の焦点が投影光学系ＰＬの物体面ＯＰに配置されるように、レーザ干渉計６の検出結果をモニタしつつ駆動コントローラ７を介してステージ３のＺ方向の位置を制御する。
リレーレンズ２８，２９は、折り曲げミラー２６，２５を順に介してビームスプリッタ２４で反射された光束（参照光と測定光との干渉光）をリレーするレンズである。干渉計部２に設けられたレンズ２１、コリメートレンズ２２、基準レンズ２７、及びリレーレンズ２８，２９は投影光学系ＰＬが備える光学素子と同様に合成石英又は蛍石等の硝材を用いて形成されている。
センサ３０は、干渉光を検出するものであり、例えば二次元ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）等の光電変換素子を用いることができる。このように、図２に示す干渉計部２においては、フィゾー型の干渉計が構成されている。センサ３０の検出結果は図１に示した主制御装置１４に出力される。尚、図２においては、便宜上、投影光学系ＰＬに設けられる光学素子のうち、最も物体面側に配置される光学素子Ｌ１、及び最も像面側に配置される光学素子Ｌ２，Ｌ３を図示しているが、実際には十数〜数十個の光学素子が設けられている。液体供給装置１５からの液体ｗは、光学素子Ｌ３と折り返し硝子部材８との間に供給される。
次に、図１及び図２を参照しつつ以上説明した構成の検査装置を用いて検査対象としての投影光学系ＰＬの光学性能の検査する検査方法について説明する。検査が開始されると、まず主制御装置１４は液体供給装置１５及び液体回収装置１６に対して制御信号を出力し、液体供給装置１５からの液体ｗが供給管１７及び供給ノズル１８を通じて投影光学系ＰＬと折り返し硝子部材８との間の空間に供給され、更にこの空間に供給された液体ｗが回収ノズル２０及び回収管１９を通じて液体回収装置１６に回収され、所定量の液体ｗが常時投影光学系ＰＬと折り返し硝子部材８との間を満たすように流れている。
次に、主制御装置１４はレーザ干渉計５の検出結果をモニタしつつ、干渉計部２に設けられた基準レンズ２７のＸＹ平面内における焦点位置が最初の検査位置に配置されるように、駆動コントローラ７を介してステージ３を駆動し、ＸＹ平面内においてステージ３を位置決めする。これと同時に、主制御装置１４は、レーザ干渉計１１の検出結果をモニタしつつ駆動コントローラ１３を介してステージ９をＸＹ平面内で移動させて、ステージ３のＸＹ平面内における位置に応じた位置にステージ９を位置決めする。これにより、折り返し硝子部材８に形成された平面部８ａに直交し、反射球面部８ｂの最底部を通る光軸が、投影光学系ＰＬに関して基準レンズ２７の焦点の位置と光学的に共役な点を通るように折り返し硝子部材８は位置決めされる。
これと同時に主制御装置１４は、レーザ干渉計６，１２の検出結果をモニタしつつ、ステージ３，９のＺ方向の位置及び姿勢を制御する。このとき、Ｚ方向における基準レンズ２７の焦点位置が投影光学系ＰＬの物体面ＯＰ内に含まれるようステージ３を制御するとともに、折り返し硝子部材８の平面部８ａが投影光学系ＰＬの像面と一致するようにステージ９を制御する。
以上の処理が完了すると、主制御装置１４は光源１に対して制御信号を出力して光源１を発光させる。光源１が発光すると、光源１から−Ｙ方向に進む光束は干渉計部２が備えるレンズ２１に導かれる。レンズ２１に導かれた光束は、コリメートレンズ２２を通過して平行光に変換された後、折り曲げミラー２３に入射し、＋Ｚ方向に偏向される。この光束はビームスプリッタ２４を透過して折り曲げミラー２５で−Ｙ方向に偏向され、更に折り曲げミラー２６で−Ｚ方向に偏向された後、基準レンズ２７に入射する。
光束が基準レンズ２７に入射すると、基準レンズ２７の基準面２７ａに垂直に入射し、光束の一部が透過し、残りが反射される。基準面２７ａを透過した光束は、測定光として干渉計部２から射出され、投影光学系ＰＬの物体面ＯＰの位置に集光する。集光した測定光は球面波状に広がりながら投影光学系ＰＬに入射し光学素子Ｌ１，Ｌ２等を通過して光学素子Ｌ３に入射し、光学素子Ｌ３から投影光学系ＰＬの像面側に射出される。
投影光学系ＰＬから射出された測定光は液体ｗを透過して折り返し硝子部材８の平面部８ａで結像し、平面部８ａから折り返し硝子部材８内に入射する。折り返し硝子部材８内を透過した測定光は、折り返し硝子部材８の反射球面部８ｂで反射されて、折り返し硝子部材８内を逆方向に進み、液体ｗ及び投影光学系ＰＬを再び通過して干渉計部２に設けられた基準レンズ２７に入射する。
基準レンズ２７に入射した測定光及び基準レンズ２７の基準面２７ａで生成される参照光は、折り曲げミラー２６，２５を順に介してビームスプリッタ２４で反射され、リレーレンズ２８，２９を順に通過してセンサ３０で受光される。センサ３０には投影光学系ＰＬを通過した測定光と投影光学系ＰＬを通過していない参照光とが入射されるため、センサ３０にはそれらの干渉光が入射し投影光学系ＰＬの光学性能（残存収差等）に応じた干渉縞が検出される。この検出結果は主制御装置１４へ出力されて干渉縞そのものが不図示のモニタに表示され、又は主制御装置１４により解析されて投影光学系ＰＬにおいて生ずる波面収差を示す数値がモニタに表示される。
次に、主制御装置１４はレーザ干渉計５の検出結果をモニタしつつ、ＸＹ平面内における基準レンズ２７の焦点の位置が次の検査位置に配置するように、駆動コントローラ７を介してステージ３を駆動し、ＸＹ平面内においてステージ３を位置決めする。これと同時に、主制御装置１４は、レーザ干渉計１１の検出結果をモニタしつつ駆動コントローラ１３を介してステージ９をＸＹ平面内に移動させて、改めて位置決めしたステージ３のＸＹ平面内における位置に応じた位置にステージ９を位置決めする。ここでも、折り返し硝子部材８に形成された平面部８ａに直交し、反射球面部８ｂの最底部を通る光軸が、投影光学系ＰＬに関して基準レンズ２７の焦点の位置と光学的に共役な点を通るように折り返し硝子部材８は位置決めされる。
ステージ３，９のＸＹ平面内の位置を変えたときにも、主制御装置１４はレーザ干渉計６，１２の検出結果をモニタしつつ、ステージ３，９のＺ方向の位置及び姿勢を制御して、Ｚ方向における基準レンズ２７の焦点位置が投影光学系ＰＬの物体面ＯＰ内に含まれ、折り返し硝子部材８の平面部８ａが投影光学系ＰＬの像面と一致するようにする。そして、ステージ３，９の位置決めが終了すると再度上記と同様に干渉縞を検出し、以下同様にして、ステージ３，９のＸＹ平面内における位置を変えつつ複数箇所で測定を行う。このようにして、像高が異なる複数箇所における投影光学系ＰＬの光学性能を検査する。
以上説明した本発明の第１実施形態によれば、液体供給装置１５から投影光学系ＰＬと折り返し硝子部材８との間に液体ｗを供給できるので、液浸用の投影光学系ＰＬの光学性能を正確に検査できる。また、折り返し硝子部材８を投影光学系ＰＬの像面側に配置し、折り返し硝子部材８に形成された平面部８ａと投影光学系ＰＬとの間の０．１〜１．０ｍｍ程度の僅かな隙間に液体ｗが供給された状態で投影光学系ＰＬの光学性能が検査されるため、従来のように投影光学系ＰＬの像面側に凹状の球面ミラーを配置した場合のように、投影光学系ＰＬと球面ミラーとの間を満たすための大量の液体ｗを必要としない。
また、投影光学系ＰＬの光学性能を検査する際に、液体ｗの対流により測定光の波面が乱されることなく、また液体ｗによる測定光の吸収も僅かであるため、液浸式の投影光学系の光学性能を正確に検査することができる。また、液体ｗは折り返し硝子部材８に形成された平面部８ａと投影光学系ＰＬとの間の僅かな間隙のみに供給されるため、ステージ９の駆動による折り返し硝子部材８の移動をたやすく行うことができ、投影光学系ＰＬの検査を容易に行うことができる。
［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。本発明の第２実施形態による検査装置は、図１に示した検査装置とほぼ同様の構成であるが、折り返し硝子部材８に代えて図３に示す折り返し硝子部材３２及びホルダ３１をステージ９上に配置した点が異なる。図３Ａ、図３Ｂは、本発明の第２実施形態による検査装置に設けられる折り返し硝子部材３２の構成を示す図であって、図３Ａは折り返し硝子部材３２の断面図、図３Ｂは折り返し硝子部材３２の上面斜視図である。
折り返し硝子部材３２は、折り返し硝子部材８と同様に、投影光学系ＰＬ及び液体ｗを通過した測定光を反射して再度投影光学系ＰＬに導くためのものであり、一端側に形成された平面部３２ａと、この平面部３２ａに対向する反射球面部３２ｂとを有する半球状であり、平面部３２ａが投影光学系ＰＬに対向するように配置されている。この折り返し硝子部材３２は合成石英又は蛍石等の硝材を用いて形成されており、反射球面部３２ｂは、例えば平面部３２ａに対向して形成された球面部にクロム（Ｃｒ）等の金属を蒸着して形成される。
この折り返し硝子部材３２は複数（図３に示す例では９個）用意されており、各々の反射球面部３２ｂがホルダ３１の上面にＸ方向及びＹ方向の各々の方向に所定のピッチで配列形成された球面状の凹部に嵌合された状態で保持されている。ホルダ３１の上面に形成される凹部は、投影光学系ＰＬの光学性能を検査する像高（検査）位置に応じて形成されている。また、図３Ａに示す通り、折り返し硝子部材３２の各々は、その平面部３２ａがホルダ３１の上面と一致するように、即ち平面部３２ａとホルダ３１の上面とが同一平面に含まれるよう、ホルダ３１に保持されている。ホルダ３１は、例えばアルミニウム（Ａｌ）を用いて形成されている。また、図３Ａに示す通り、折り返し硝子部材３２及びホルダ３１は、その上面が投影光学系ＰＬの像面に一致するように配置される。
次に、以上の構成における本発明の第２実施形態による検査装置を用いて検査対象としての投影光学系ＰＬの光学性能を検査する検査方法について説明する。検査が開始されると、第１実施形態と同様に、液体供給装置１５及び液体回収装置１６を用いて投影光学系ＰＬと折り返し硝子部材３２及びホルダ３１との間に液体ｗを供給する。次に、主制御装置１４は、駆動コントローラ１３を介してステージ９をＸＹ面内で移動させ、折り返し硝子部材３２の各々が投影光学系ＰＬに対して所定の位置に配置されるよう位置決めする。このとき、主制御装置１４は、折り返し硝子部材３２の各々の平面部３２ａが投影光学系ＰＬの像面と一致するように、ステージ９のＺ方向の位置及び姿勢を制御する。
以上の処理が完了すると、主制御装置１４は、レーザ干渉計５の検出結果をモニタしつつ、ＸＹ平面内における基準レンズ２７の焦点の位置が最初の検査位置に配置されるように駆動コントローラ７を介してステージ３を駆動し、ＸＹ平面内においてステージ３を位置決めする。これと同時に主制御装置１４は、レーザ干渉計６の検出結果をモニタしつつ、ステージ３のＺ方向の位置及び姿勢を制御して、Ｚ方向における基準レンズ２７の焦点位置が投影光学系ＰＬの物体面ＯＰ内に含まれるようステージ３を制御する。
ステージ３の最初の位置決めが完了すると、主制御装置１４は光源１に制御信号を出力して光源１を発光させる。この光源１からの光束に基づいて、干渉計部２において測定光及び参照光が生成され、干渉計部２から射出された測定光が投影光学系ＰＬ及び液体ｗを順に通過して、投影光学系ＰＬの像面側に位置する折り返し硝子部材３２の何れか（最初の検査位置に応じた位置に配置されている折り返し硝子部材３２）の平面部３２ａから折り返し硝子部材３２の内部に入射する。この測定光はその折り返し硝子部材３２に形成されている反射球面部３２ｂで反射され、その折り返し硝子部材３２内を逆方向に進み、液体ｗ及び投影光学系ＰＬを再び通過して干渉計部２に入射し、干渉計部２が備えるセンサ３０において測定光と参照光との干渉光が検出される。
最初の検査位置における検査が終了すると、主制御装置１４は、レーザ干渉計５の検出結果をモニタしつつ、ＸＹ平面内における基準レンズ２７の焦点の位置が次の検査位置に配置するように、駆動コントローラ７を介してステージ３を駆動し、ＸＹ平面内においてステージ３を位置決めする。これと同時に主制御装置１４は、レーザ干渉計６の検出結果をモニタしつつ、ステージ３のＺ方向の位置及び姿勢を制御して、Ｚ方向における基準レンズ２７の焦点位置が投影光学系ＰＬの物体面ＯＰ内に含まれるようステージ３を制御する。
ステージ３の位置決めが完了すると、最初の検査位置における検査と同様に、光源１からの光束に基づいて測定光と参照光とが生成され、測定光が投影光学系ＰＬ及び液体ｗを順に通過して折り返し硝子部材３２に入射する。このとき、測定光が入射する折り返し硝子部材３２は、ＸＹ平面内における基準レンズ２７の焦点の現在の位置に応じた位置に配置されている折り返し硝子部材３２であり、最初の検査位置に配置されたときに用いたものとは異なるものである。
折り返し硝子部材３２内に入射した測定光は、その折り返し硝子部材３２に形成されている反射球面部３２ｂで反射され、その折り返し硝子部材３２内を逆方向に進み、液体ｗ及び投影光学系ＰＬを再び通過して干渉計部２に入射し、干渉計部２が備えるセンサ３０において測定光と参照光との干渉光が検出される。以下同様にして、ステージ３をＸＹ面内で移動させて順次各検査位置での検査が行われる。
以上説明した本発明の第２実施形態による検査装置及び検査方法によれば、折り返し硝子部材３２を投影光学系ＰＬの像面側に複数配置し、折り返し硝子部材３２の位置を変えずに干渉計部２の位置のみを変えることで像高が異なる複数箇所における投影光学系ＰＬの光学性能を検査している。このため、折り返し硝子部材３２に形成された平面部３２ａ及びホルダ３１の上面と投影光学系ＰＬとの間の数ｍｍ程度の僅かな隙間に液体ｗが供給された状態でステージ９を移動させることなく、又は移動させる場合であっても僅かな移動量で投影光学系ＰＬの光学性能を高精度且つ容易に検査することができる。
尚、上記の第２実施形態においては、ホルダ３１上に９個の折り返し硝子部材３２を備える場合を例に挙げて説明したが、折り返し硝子部材３２の数は９個に制限される訳ではなく任意の数で良い。また、折り返し硝子部材３２の配列ピッチも任意で良い。折り返し硝子部材３２の数及び配列は、例えば検査位置の数及び配列に応じて設定される。更に、図３では隣り合う折り返し硝子部材３２同士が接するように配列されている場合を図示しているが、折り返し硝子部材３２は必ずしも接して配列される必要は無い。もちろん、ホルダ３１上に折り返し硝子部材３２を１個配置して、第１実施形態と同様にステージ９を移動しながら検査を行ってもよい。
［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。本発明の第３実施形態による検査装置は、図１に示した検査装置とほぼ同様の構成であるが、折り返し硝子部材８に代えて図４に示す反射球面部３４が形成されたホルダ３３をステージ９上に配置した点が異なる。図４Ａ、図４Ｂは、本発明の第３実施形態による検査装置に設けられる反射球面部３４及びホルダ３３の構成を示す図であって、図４Ａは反射球面部３４及びホルダ３３の断面図、図４Ｂは反射球面部３４及びホルダ３３の上面斜視図である。
ホルダ３３は例えばアルミニウム（Ａｌ）からなる平板状であり、ホルダ３３上面の平坦部３３ａの略中央に反射球面部３４が形成されている。この反射球面部３４は、投影光学系ＰＬ及び液体ｗを通過した測定光を反射して再度投影光学系ＰＬに導くためのものであり、図４Ａ、図４Ｂに示す通り、その形状は半球状であって平坦部３３ａから０．１〜１ｍｍ程度突出した状態で設けられる。反射球面部３４は半球状の部材にクロム（Ｃｒ）等の金属を蒸着して形成され、その平面部を平坦部３３ａに向けた状態でホルダ３３に取り付けられる。または、鋼球等の球状部材にクロム（Ｃｒ）等の金属を蒸着し、この球状部材と径が等しい半球状の凹部をホルダ３３に形成し、この凹部に金属が蒸着された球状部材を嵌合することでホルダ３３に取り付けられる。この球状部材の取り付けは、接着剤等を用いても良いし、ホルダ３３を磁石等で形成して、脱着（交換）可能にしても良い。また、クロム（Ｃｒ）の代わりにシリコン（Ｓｉ）で鋼球等の球状部材を被膜してもよい。
また、図４Ａに示す通り、ホルダ３３は反射球面部３４が取り付けられた平坦部３３ａを投影光学系に向けて配置されており、例えば、平坦部３３ａが投影光学系ＰＬの像面と一致するように配置される。これにより、反射球面部３４は、投影光学系ＰＬに向かって凸状となり、投影光学系ＰＬの像面と投影光学系ＰＬとの間に配置される。このような配置とするのは、以下の理由による。つまり、投影光学系ＰＬの光学性能を検査するときには強度の高い測定光が用いられるため、投影光学系ＰＬの像面の位置においては測定光が集光されて強度が更に高まる。
よって、例えば第１実施形態のように投影光学系ＰＬの像面に折り返し硝子部材８の平面部８ａを配置すると、測定光の強度によっては折り返し硝子部材８の平坦部８ａに光学的な損傷が生じ、又は投影光学系ＰＬと折り返し硝子部材８との間に供給された液体ｗが沸騰して気泡が生じる虞がある。これを防止するために、反射球面部３４を投影光学系ＰＬの像面と投影光学系ＰＬとの間に配置し、測定光が集光されて検査に影響を及ぼすほど強度が高まる前に反射球面部３４で反射することで光学的な損傷及び気泡等の発生を防止している。
以上の構成における本発明の第３実施形態による検査装置を用いて検査対象としての投影光学系ＰＬの光学性能を検査する検査方法は、第１実施形態と同様に行われる。つまり、主制御装置１４がＸＹ平面内におけるステージ３の位置決めを行い、このステージ３の位置（ＸＹ平面内における基準レンズ２７の焦点位置）を設定し、この位置に応じた位置（投影光学系ＰＬにより測定光が投影される位置）に反射球面部３４が配置されるようＸＹ平面内におけるステージ９の位置決めを行う。そして、投影光学系ＰＬ及び液体ｗを順に通過した測定光を反射球面部３４で反射させ、再度液体ｗ及び投影光学系ＰＬを通過した測定光を参照光と参照させてセンサ３０で検出する。以上の動作を、ステージ３，９のＸＹ面内における位置を変えつつ繰り返し行う。
以上説明した本発明の第３実施形態による検査装置及び検査方法によれば、反射球面部３４を投影光学系ＰＬの像面と投影光学系ＰＬとの間に配置して測定光が集光する前に反射するようにしている。このため、強度の高い測定光が投影光学系ＰＬを通過して液体ｗに入射して集光されることにより更に測定光の強度が高められ、液体ｗが沸騰して気泡が生じる等の検査に不具合を生じさせる事態を防止することができる。
［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。本発明の第４実施形態による検査装置は、図３に示した検査装置とほぼ同様の構成であるが、ステージ９上に設けられる反射球面部３４が形成されたホルダ３３に代えて、複数の反射球面部３６が形成されたホルダ３５を備える点が異なる。図５Ａ、図５Ｂは、本発明の第４実施形態による検査装置に設けられる反射球面部３６及びホルダ３５の構成を示す図であって、図５Ａは反射球面部３６及びホルダ３５の断面図、図５Ｂは反射球面部３６及びホルダ３５の上面斜視図である。
ホルダ３５は例えばアルミニウム（Ａｌ）からなる平板状であり、ホルダ３５上面の平坦部３５ａ上にＸ方向及びＹ方向の両方向に複数の反射球面部３６が配列形成されている。これら反射球面部３６は第３実施形態に示した反射球面部３４と同様のものであり、半球状部材又は球状部材にクロム（Ｃｒ）等の金属を蒸着して形成され、図５Ａ、図５Ｂに示す通り、各々の形状は半球状であって平坦部３５ａから０．１〜１ｍｍ程度突出した状態で設けられる。尚、平坦部３５ａに対する反射球面部３６の突出量は、図５Ａに示す通り、光学素子Ｌ３とホルダ３５の平坦部３５ａとの間隔よりは小さくなるように設定される。
また、図５Ａに示す通り、ホルダ３５は反射球面部３６が取り付けられた平坦部３５ａを投影光学系に向けて配置されており、例えば平坦部３５ａが投影光学系ＰＬの像面と一致するように配置される。これにより、反射球面部３６の各々は投影光学系ＰＬに向かって凸状となり、投影光学系ＰＬの像面と投影光学系ＰＬとの間に配置される。反射球面部３６の各々を投影光学系ＰＬの像面と投影光学系ＰＬとの間に配置するのは、集光される測定光による気泡の発生等を防止するためである。
以上の構成における本発明の第４実施形態による検査装置を用いて検査対象としての投影光学系ＰＬの光学性能を検査する検査方法は、第２実施形態と同様に行われる。つまり、主制御装置１４はステージ９を所定の位置に位置決めした後はステージ９を移動させずに、基準レンズ２７の焦点位置が反射球面部３６の形成された位置に応じて配置されるようＸＹ平面内におけるステージ３の位置決めを行う。そして、投影光学系ＰＬ及び液体ｗを順に通過した測定光を反射球面部３６で反射させ、再度液体ｗ及び投影光学系ＰＬを通過した測定光を参照光と干渉させてセンサ３０で検出する。以上の動作を、ステージ３のＸＹ面内における位置のみを変えつつ繰り返し行う。
以上説明した本発明の第４実施形態による検査装置及び検査方法によれば、反射球面部３６を投影光学系ＰＬの像面側に複数配置し、反射球面部３６及びホルダ３５の位置を変えずに干渉計部２の位置のみを変えることで像高が異なる複数箇所における投影光学系ＰＬの光学性能を検査している。このため、反射球面部３６及びホルダ３５の上面と投影光学系ＰＬとの間の僅かな隙間に液体ｗが供給された状態でステージ９を移動させることなく、又は移動させる場合であっても僅かな移動量で投影光学系ＰＬの光学性能を高精度且つ容易に検査することができる。また、反射球面部３６の各々を投影光学系ＰＬの像面と投影光学系ＰＬとの間に配置して測定光が集光する前に反射しているため、液体ｗが沸騰して気泡が生じる等の不具合や液体ｗの熱変動による光学性能の誤検出等を防止することができる。
［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。本発明の第５実施形態による検査装置の全体構成は、第２実施形態又は第４実施形態による検査装置と同様であるが、干渉計部２に代えて干渉計部３７を備える点が異なる。図６は、本発明の第５実施形態による検査装置が備える干渉計部３７の構成を示す図である。尚、図６においては、図３に示した折り返し硝子部材３２及びホルダ３１が投影光学系ＰＬの像面側に配置されている場合を図示しているが、投影光学系ＰＬの像面側には図５に示す反射球面部３６及びホルダ３５等を配置することもできる。
図６に示す干渉計部３７と図２に示す干渉計部２とが異なる点は、干渉計部３７は干渉計部２に設けられた基準レンズ２７に代えて光学部材３８を備えるとともに、リレーレンズ２８，２９との間の光路上にブラインド機構３９を備えた点である。光学部材３８は、光源１からの光束に基づいて複数の測定光及び参照光を生成するものである。図７は、本発明の第５実施形態による検査装置に設けられる光学部材３８の構成を示す断面図である。
図７に示す通り、光学部材３８は、例えば合成石英又は蛍石で形成された楔状の基板部材４０を備えている。この基板部材４０は一方の面４０ａが入射光束に対して傾斜するよう配置され、他方の面４０ｂが入射光束に対して直交するように（投影光学系ＰＬの物体面ＯＰに対しても直交するように）配置される。面４０ｂには複数のゾーンプレートＺＰが形成されている。図８は、光学部材３８に形成されるゾーンプレートＺＰの一例を示す図である。図８に示す通り、ゾーンプレートＺＰはクロム（Ｃｒ）等によって輪帯形状の遮光帯を同心円状に複数形成したものであり、入射する光束を回折させて集光するものである。
基板部材４０に対して−Ｚ方向から入射する光束の内、ゾーンプレートＺＰにより集光された光束は測定光として用いられ、ゾーンプレートＺＰに形成された遮光体で反射された光束は参照光として用いられる。ここで、ゾーンプレートＺＰで反射した光束を参照光として用いるため、基板部材４０の面４０ａにおける反射、及び基板部材４０内における多重反射による参照光への影響を無くすため基板部材４０の一方の面を入射光束に対して傾斜するように配置している。
ゾーンプレートＺＰは基板部材４０の面４０ｂ内において、Ｘ方向及びＹ方向に形成されているが、この配列ピッチは投影光学系ＰＬの投影倍率と、投影光学系ＰＬの像面側に配置された折り返し硝子部材３２の配列ピッチとに応じて設定される。例えば、投影光学系ＰＬの投影倍率が１／β（βは、例えば４又は５）であり、折り返し硝子部材３２のＸ方向及びＹ方向の配列ピッチをＰ１とすると、ゾーンプレートＺＰのＸ方向及びＹ方向における配列ピッチＰ２は、Ｐ２＝β×Ｐ１となる。
ブラインド機構３９は、光学部材３８によって生成される複数の測定光及び参照光のうちの何れか１つを通過させてセンサ３０に導くために設けられるものである。このブラインド機構は、リレーレンズ２８，２９の間の光路上であって、光学部材３８によって生成される複数の測定光の焦点が形成される面（投影光学系ＰＬの物体面）と光学的に共役となる位置に配置され、開口ＡＰの大きさ及び開口ＡＰが形成されるＺＸ平面内における位置が可変に構成されている。
図９は、ブラインド機構３９の概略構成を示す図である。図９に示す通り、ブラインド機構３９は４枚の可動式のブラインド３９ａ〜３９ｄ及びその駆動機構（不図示）を備えて構成されている。ブラインド３９ａ，３９ｂはＺＸ平面内においてＺ方向に移動可能に構成され、ブラインド３９ｃ，３９ｄはＺＸ平面内においてＸ方向に移動可能に構成されている。よって、ブラインド３９ａ，３９ｂのＺ方向の位置及びブラインド３９ｃ，３９ｄのＸ方向の位置をそれぞれ適宜な位置に設定して開口ＡＰの大きさ及び開口ＡＰが形成されるＺＸ平面内における位置を可変することで、開口ＡＰを通過する測定光及び参照光を選択することができる。ブラインド機構３９は主制御装置１４によって制御される。
以上の構成における本発明の第５実施形態による検査装置を用いて検査対象としての投影光学系ＰＬの光学性能を検査する検査方法は、以下の通り行われる。まず、主制御装置１４が液体供給装置１５及び液体回収装置１６に対して制御信号を出力し、投影光学系ＰＬと折り返し硝子部材３２及びホルダ３１との間に液体ｗを供給する。次に、主制御装置１４は、駆動コントローラ１３を介してステージ９をＸＹ面内で移動させ、折り返し硝子部材３２の各々が投影光学系ＰＬに対して所定の位置に配置されるよう位置決めする。
同時に、主制御装置１４は、駆動コントローラ７を介してステージ３をＸＹ面内で移動させ、光学部材３８によって生成される測定光の各々の焦点位置が折り返し硝子部材３２と光学的に共役な位置に配置されるように位置決めする。このとき、主制御装置１４は、光学部材３８によって生成される測定光の焦点位置の各々が投影光学系ＰＬの物体面ＯＰ内に配置され、折り返し硝子部材３２の各々の平面部３２ａが投影光学系ＰＬの像面と一致するように、ステージ３，９のＺ方向の位置及び姿勢を制御する。
次に、主制御装置１４はブラインド機構３９を制御して、光学部材３８によって生成される複数の測定光及び参照光の何れか１つのみがブラインド３９ａ〜３９ｄによって形成される開口ＡＰを通過し、他の測定光及び参照光がブラインド３９ａ〜３９ｄで遮光されるようにＺＸ平面内における開口ＡＰの位置及び大きさを設定する。以上の処理が終了すると、主制御装置１４は光源１に制御信号を出力して光源１を発光させる。この光源１からの光束に基づいて、干渉計部２において複数の測定光及び参照光が生成され、生成された複数の測定光が投影光学系ＰＬ及び液体ｗを順に通過して、投影光学系ＰＬの像面側に位置する折り返し硝子部材３２の各々に入射する。
各々の測定光は各々の折り返し硝子部材３２に形成されている反射球面部３２ｂで反射され、その折り返し硝子部材３２内を逆方向に進み、液体ｗ及び投影光学系ＰＬを再び通過して干渉計部２に入射する。干渉計部２に入射した各々の測定光は、光学部材３８で生成される参照光とともに、折り曲げミラー２６，２５を順に介してビームスプリッタ２４で反射され、リレーレンズ２８を通過してブラインド機構３９に入射する。ブラインド機構３９に入射した複数の測定光及び参照光の内、開口ＡＰが配置された位置に入射した１つの測定光及び参照光のみがブラインド機構３９を通過する。この測定光及び参照光は、リレーレンズ２９を通過してセンサ３０に入射し、測定光と参照光との干渉光が検出される。センサ３０の検出結果は主制御装置２４に出力される。
次に、主制御装置１４はブラインド機構３９を制御してＺＸ平面内における開口ＡＰの位置を変更し、先に通過させた測定光及び参照光とは異なる測定光及び参照光を通過させてその干渉縞をセンサ３０で検出し、その検出結果を主制御装置１４に出力する。以下同様にして、ブラインド機構３９を制御してＺＸ平面内における開口ＡＰの位置を変えつつ、異なる測定光及び参照光の干渉縞を検出する。このようにして、異なる像高位置における投影光学系ＰＬの光学性能を検査する。
以上説明した本発明の第５実施形態による検査装置及び検査方法によれば、投影光学系ＰＬの物体面側に配置された干渉計部３７の位置、及び投影光学系ＰＬの像面側に配置された折り返し硝子部材３２の位置を変えずに、ブラインド機構３９の開口ＡＰのＺＸ平面内における位置を変えることで投影光学系ＰＬの光学性能を検査している。このため、投影光学系ＰＬの異なる像高位置における光学性能を検査するために、干渉計部３７及び折り返し硝子部材３２を移動する必要が無く、容易に投影光学系ＰＬの光学性能を検査することができる。
以上説明した本発明の第５実施形態においては、投影光学系ＰＬの像面側に折り返し硝子部材３２を配置して検査する場合を例に挙げて説明したが、図５に示す反射球面部３６及びホルダ３５を配置しても同様の検査方法で投影光学系ＰＬの光学性能を検査することができる。また、第５実施形態では、ブラインド機構３９の位置を変えて、投影系の異なる像高位置での光学性能を検査しているが、光源１からの光を選択的に使用して、各ゾーンプレートＺＰに順次入射するようにしてもよいし、センサ３０で全ての干渉光を検出できるようにしても良い。
また、上記実施形態では複数の測定光及び参照光を生成するためにゾーンプレートＺＰを用いたが、ゾーンプレートＺＰ以外に回折格子を用いることもできる。更に、光学部材３８に代えて、図２に示す基準レンズ２７と同様の機能を有し、小型の基準レンズ（本発明にいうエレメント）をＸＹ面内に配列することでも複数の測定光及び参照光を生成することができる。更に、上記実施形態では、干渉計部３７がフィゾー型の干渉計を備える場合を例に挙げて説明したが、トワイマン・グリーン干渉計等の他の干渉計を備えることもできる。
また、上述の第１〜第５実施形態では、検査対象としての投影光学系の先端付近に局所的に液体空間を設けるようにしているが、液体の供給方式としては、ステージ９上に周壁を設けて所定量の液体を貯め、その周壁の内側の液体中に第１，第２実施形態の折り返し硝子部材８の平面部８ａや第３，第４実施形態の反射球面を配置するようにしてもよいし、ステージ９そのものを液体中に配置するようにしてもよい。また、液体供給装置や液体回収装置等を搭載せずに、オペレータが手動で液体ｗの供給および回収を行うようにしてもよい。
また、上述の第１〜第５実施形態では液浸用の投影光学系ＰＬの光学性能の検査装置や検査方法について述べているが、第１〜第５実施形態に開示されている検査装置は、液体を使わない投影光学系の検査にも適用できる。また、液浸用の投影光学系の光学性能を検査する方式としては、上述の第１〜第５実施形態のように投影光学系に測定光を往復させる方法に限らず、特開２０００−９７６１６号に開示されているように、投影光学系を測定光が１回通過するだけの検査装置に液体供給機構を設けるようにしても良い。
［第６実施形態］
次に、本発明の第６実施形態による検査装置について説明する。前述した第１〜第５実施形態による検査装置は、検査対象としての投影光学系ＰＬの光学性能を測定する単体の装置であった。以下に説明する本発明の第６実施形態による検査装置は露光装置に設けられる検査装置である。尚、本実施形態の露光装置は、例えばＷＯ９９／４９５０４に開示されているような液浸用の露光装置を用いることができる。また、本実施形態の露光装置は、特開２０００−９７６１６号に開示されているような検査装置８０を、ウェハを保持するウェハステージに着脱可能に取りつけることができるようになっている。
なお、検査装置８０として、国際公開第９９／６０３６１号パンフレット（対応ＵＳ出願第０９／７１４，１８３号）、特開２００２−７１５１４号、ＵＳ特許第６６５０３９９号等に開示されているものを適用することもできる。なお、本国際出願で指定または選択された国の法令で許容される限りにおいて、これらの文献の記載内容を援用して本文の記載の一部とする。
図１０は、検査装置８０の一例の要部構成を概略的に示す図である。尚、図１０においては、検査装置８０をその光軸ＡＸ１に沿って展開した状態を示している。本実施形態の検査装置８０を用いて投影光学系ＰＬを検査する場合には、投影光学系ＰＬの物体面側にテストレチクルＴＲが設置される。このテストレチクルＴＲには、例えばテストレチクルＴＲの面内で二次元配列された円形の微小な開口部ｔｒ１が複数形成されている。
本実施形態の検査装置８０は、ウェハステージ上においてウェハの表面とほぼ同じ高さ位置（Ｚ軸方向位置）に取り付けられた標示板８１（基板）を備えている。標示板８１は、例えばガラス基板からなり、その表面は投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直に、ひいては検査装置８０の光軸ＡＸ１に垂直になるよう配置されている。この標示板８１の上面の中央部には、投影光学系ＰＬを通過して投影されるテストレチクルＴＲの開口部ｔｒ１の像よりも大きく設定された開口部８１ａが形成されている。コリメートレンズ８２の前側焦点位置は、開口部８１ａの中央であって標示板８１の表面位置とほぼ同一に設定されている。また、標示板８１は投影光学系ＰＬと標示板８１との間に局所的に液体を保持できる程度に、投影光学系ＰＬ先端の表面よりも大きな面積を有している。
図１０に示す通り、テストレチクルＴＲの開口部ｔｒ１の像は、投影光学系ＰＬの像面に配置された標示板８１に形成された開口部８１ａを通過し、コリメートレンズ８２及びリレーレンズ８３，８４を順に通過してマイクロフライアイ８５に入射する。マイクロフライアイ８５は、縦横に且つ稠密に配列された正方形状の正屈折力を有する多数の微小レンズ８５ａからなる光学素子である。従って、マイクロフライアイ８５に入射した光束は多数の微小レンズ８５ａにより二次元的に分割され、微小レンズ８５ａ各々の後側焦点面の近傍にはそれぞれテストレチクルＴＲに形成された開口部ｔｒ１の像が形成される。換言すると、マイクロフライアイ８５の後側焦点面の近傍には、開口部ｔｒ１の像が多数形成される。こうして形成された多数の像は、光電検出器としてのＣＣＤ８６によって検出される。ＣＣＤ８６の出力は信号処理ユニット８７に供給され、投影光学系ＰＬの光学特性、特に波面収差並びに波面収差の各成分の算出が行われる。以上の構成を有する検査装置８０は、投影光学系ＰＬと標示板８１との間に液体ｗを保持できるようになっており、液浸用の投影光学系ＰＬの光学性能を精度良く検査（測定）できる。
尚、投影光学系ＰＬの製造工程の概略は以下の通りである。つまり、まず投影光学系ＰＬを通過する光の波長、必要となる解像度等から投影光学系ＰＬを設計する。次に、設計された投影光学系ＰＬに設けられる光学素子（例えば、レンズ、回折格子）の各々を製造し、投影光学系ＰＬの鏡筒に組み込んで投影光学系ＰＬを組み立てる。投影光学系ＰＬの組み立てが完了すると、前述した第１〜第５実施形態に示した検査装置を用いて、組み立てられた投影光学系ＰＬが必要となる光学性能を有しているか否かを検査する。必要となる光学性能が得られない場合には、投影光学系ＰＬ内に設けられた光学素子の位置を微調整して再度検査を行う。この微調整及び検査を繰り返して投影光学系ＰＬの光学性能が所望の光学性能になるよう調整する。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されず、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態においては、光源１又は光源５０がＡｒＦエキシマレーザ光源の場合を例に挙げて説明したが、ＡｒＦエキシマレーザ光源以外に、例えばｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）を射出する超高圧水銀ランプ、又はＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）、Ｆ２レーザ（波長１５７ｎｍ）、Ｋｒ２レーザ（波長１４６ｎｍ）、ＹＡＧレーザの高周波発生装置、若しくは半導体レーザの高周波発生装置を用いることができる。
更に、光源としてＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイットリビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。例えば、単一波長レーザの発振波長を１．５１〜１．５９μｍの範囲内とすると、発生波長が１８９〜１９９ｎｍの範囲内である８倍高調波、又は発生波長が１５１〜１５９ｎｍの範囲内である１０倍高調波が出力される。
特に、発振波長を１．５４４〜１．５５３μｍの範囲内とすると、発生波長が１９３〜１９４ｎｍの範囲内の８倍高調波、即ちＡｒＦエキシマレーザ光とほぼ同一波長となる紫外光が得られ、発振波長を１．５７〜１．５８μｍの範囲内とすると、発生波長が１５７〜１５８ｎｍの範囲内の１０倍高調波、即ちＦ２レーザ光とほぼ同一波長となる紫外光が得られる。また、発振波長を１．０３〜１．１２μｍの範囲内とすると、発生波長が１４７〜１６０ｎｍの範囲内である７倍高調波が出力され、特に発振波長を１．０９９〜１．１０６μｍの範囲内とすると、発生波長が１５７〜１５８μｍの範囲内の７倍高調波、即ちＦ２レーザ光とほぼ同一波長となる紫外光が得られる。この場合、単一波長発振レーザとしては例えばイットリビウム・ドープ・ファイバーレーザを用いることができる。
また、上記実施形態では投影光学系ＰＬに設けられる光学素子Ｌ１〜Ｌ３等、折り返し硝子部材８，３２、並びに干渉計部２に設けられるレンズ２１、コリメートレンズ２２、基準レンズ２７、及びリレーレンズ２８，２９等の硝材として合成石英又は蛍石（フッ化カルシウム：ＣａＦ２）を用いる場合を例に挙げて説明した。しかしながら、これらは、光源１，５０から射出される光束の波長に応じて蛍石（フッ化カルシウム：ＣａＦ２）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化バリウム（ＢａＦ２）、フッ化ストロンチウム（ＳｒＦ２）、ＬｉＣＡＦ（コルキライト：ＬｉＣａＡｌＦ６）、ＬｉＳＡＦ（ＬｉＳｒＡｌＦ６）、ＬｉＭｇＡｌＦ６、ＬｉＢｅＡｌＦ６、ＫＭｇＦ３、ＫＣａＦ３、ＫＳｒＦ３等のフッ化物結晶又はこれらの混晶、又フッ素や水素等の物質をドープした石英硝子等の真空紫外光を透過する光学材料から選択される。尚、所定の物質をドープした石英硝子は、露光光の波長が１５０ｎｍ程度より短くなると透過率が低下するため、波長が１５０ｎｍ程度以下の真空紫外光を露光光ＩＬとして用いる場合には、光学素子の光学材料としては、蛍石（フッ化カルシウム）、フッ化マグネシウム、フッ化リチウム、フッ化バリウム、フッ化ストロンチウム、ＬｉＣＡＦ（コルキライト）、ＬｉＳＡＦ（ＬｉＳｒＡｌＦ６）、ＬｉＭｇＡｌＦ６、ＬｉＢｅＡｌＦ６、ＫＭｇＦ３、ＫＣａＦ３、ＫＳｒＦ３等のフッ化物結晶又はこれらの混晶が使用される。
尚、例えば露光光としてＦ２レーザを用いる場合には、Ｆ２レーザは純水を透過しないので、液体としては過フッ化ポリエーテル等のフッ素系の液体を用いればよい。
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付のクレームの範囲によってのみ限定される。
本発明は、液浸露光に用いる投影光学系の光学性能を検査する投影光学系の検査方法であって、前記投影光学系の像面側に基板を配置し、前記投影光学系と前記基板の平面部との間に液体を供給し、前記投影光学系から射出されて前記液体と前記基板とを通過した測定光を光電検出する投影光学系の検査方法に関する。
本発明は、液浸露光に用いる投影光学系の光学性能を検査する投影光学系の検査装置であって、前記投影光学系の像面側に配置される基板と、前記投影光学系に入射し、前記投影光学系と前記基板との間の少なくとも一部に供給された液体を通過した後に前記基板を通過した測定光を光電検出する光電検出器とを備える投影光学系の検査装置に関する。
本発明は、投影光学系の光学性能を検査する投影光学系の検査装置であって、前記投影光学系の像面側に配置される複数の反射球面部と、前記複数の反射球面部で反射した測定光を光電検出する光電検出器とを備える投影光学系の検査装置に関する。
本発明によれば、検査対象としての投影光学系の光学性能を検査する際に、投影光学系の像面側に液体を供給し、投影光学系、液体、および基板を通過した測定光を光電検出するようにしているので、液浸用の投影光学系の光学性能を精度良く検査できる。また、投影光学系と基板の平面部との間が液体で満たされた状態で検査が行われるため、液体の対流により測定光の波面が乱されることなく、また液体による測定光の吸収も僅かであるため、液浸式の投影光学系の光学性能を正確に検査することができる。また、液体は投影光学系と基板の平面部との間に供給されるため、光学部材の移動をたやすく行うことができ、投影光学系の検査を容易に行うことができる。
また、本発明によれば、検査対象としての投影光学系の光学性能を検査する際に、投影光学系の像面側に配置される複数の反射球面部で反射した測定光を光電検出するようにしているので、液浸用の投影光学系の光学性能を精度良く検査できる。
３ ステージ
７ 駆動コントローラ
９ ステージ
１３ 駆動コントローラ
１５ 液体供給装置
１６ 液体回収装置
３０ センサ
３２ 折り返し硝子部材
３２ａ 平面部
３２ｂ 反射球面部
３５ａ 平坦部
３６ 反射球面部
３７ 干渉計部
８１ 標示板
８６ ＣＣＤ
ＰＬ 投影光学系
ｗ 液体
ＺＰ ゾーンプレート

Claims (13)

  1. 液浸露光に用いる投影光学系の光学性能を検査する投影光学系の検査方法であって、
    前記投影光学系の像面側に基板を配置することと、
    前記投影光学系と前記基板との間に局所的に液体を保持することと、
    前記投影光学系、前記液体および前記基板を通過した光を光電検出することとを含み、
    前記基板は、前記液体が前記投影光学系と前記基板との間に局所的に保持可能な程度に前記投影光学系の先端の表面より大きな面積を有している投影光学系の検査方法。
  2. 請求項１に記載した投影光学系の検査方法であって、
    前記光を光電検出することは、前記基板を通過した前記光をレンズを介して光電検出することを含む。
  3. 請求項２に記載した投影光学系の検査方法であって、
    前記光を光電検出することは、前記レンズを介した前記光を二次元的に分割した後に前記光電検出することを含む。
  4. 請求項１から請求項３の何れか一項に記載した投影光学系の検査方法であって、
    光電検出した出力に基づいて前記投影光学系の波面収差を算出することを含む。
  5. 請求項１から請求項４の何れか一項に記載した投影光学系の検査方法であって、
    前記投影光学系の物体面側に第１開口部を設けることと、
    前記投影光学系によって前記第１開口部の像を前記基板に投影することと、を含み、
    前記基板は、前記第１開口部の像より大きい第２開口部が形成されており、
    前記光を光電検出することは、前記基板を通過した光として前記第２開口部を通過した前記光を光電検出することを含む。
  6. 液浸露光に用いる投影光学系の光学性能を検査する投影光学系の検査装置であって、
    前記投影光学系の像面側に配置される基板と、
    前記投影光学系、前記投影光学系と前記基板との間に局所的に保持された液体および前記基板を通過した光を光電検出する光電検出器とを備え、
    前記基板は、前記液体が前記投影光学系と前記基板との間に局所的に保持可能な程度に前記投影光学系の先端の表面より大きな面積を有している投影光学系の検査装置。
  7. 請求項６に記載した投影光学系の検査装置であって、
    前記液体の供給を行う液体供給機構を備える。
  8. 請求項６又は請求項７に記載した投影光学系の検査装置であって、
    前記基板と前記光電検出器との間に配置されるレンズを備え、
    前記光電検出器は、前記基板を通過した前記光を、前記レンズを介して光電検出する。
  9. 請求項８に記載した投影光学系の検査装置であって、
    前記レンズを介した前記光を二次元的に分割する光学素子を備え、
    前記光電検出器は、前記光学素子により二次元的に分割された前記光を光電検出する。
  10. 請求項６から請求項９の何れか一項に記載した投影光学系の検査装置であって、
    前記光電検出器からの出力に基づいて前記投影光学系の波面収差を算出する処理ユニットを備える。
  11. 請求項６から請求項１０の何れか一項に記載した投影光学系の検査装置であって、
    前記光は、前記投影光学系の物体面側に配置される第１開口部を介して前記投影光学系に入射され、
    前記基板は、前記投影光学系によって該基板に投影される前記第１開口部の像より大きい第２開口部が形成されており、
    前記光電検出器は、前記基板を通過した光として前記第２開口部を通過した前記光を光電検出する。
  12. マスクに形成されたパターンの像を液体を介して基板に投影する液浸用の投影光学系を備えた露光装置であって、
    前記投影光学系の光学性能を検査する請求項６から請求項１１の何れか一項に記載した投影光学系の検査装置を備える露光装置。
  13. 請求項１２に記載した露光装置であって、
    前記基板を保持するステージ装置を備え、
    前記投影光学系の検査装置は、前記ステージ装置に着脱可能に取り付けられる。
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