JPH1145842A - 投影露光装置と露光方法、該露光装置の調整方法、及び回路デバイス製造方法 - Google Patents

投影露光装置と露光方法、該露光装置の調整方法、及び回路デバイス製造方法

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JPH1145842A
JPH1145842A JP9198154A JP19815497A JPH1145842A JP H1145842 A JPH1145842 A JP H1145842A JP 9198154 A JP9198154 A JP 9198154A JP 19815497 A JP19815497 A JP 19815497A JP H1145842 A JPH1145842 A JP H1145842A
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健爾 西
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 紫外照明光を用いる投影露光装置の投影光学
系や照明光学系で生じる各種の収差を低減した露光方式
を提供する。 【構成】 投影露光装置によってマスク上のパターンを
感光基板上に走査露光する際に、走査方向については投
影領域内の幅に渡ってスタティックな像歪み特性が平均
化されてダイナミックな像歪み特性になることに着目
し、そのダイナミックな像歪み特性のうちの少なくとも
ランダムな成分についは、透明な平行平板の表面を局所
的に研磨加工した像歪み補正板を投影光路内に配置する
ことで補正する。また、その他の収差についても走査露
光時に平均化されてダイナミックに収差特性になること
を考慮して、事前に他の収差を最小にするような補正板
を作製して投影光路内に装着する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の技術分野】本発明は、原版に形成されたパタ
ーンを投影光学系を通して感応性の基板上に精密に露光
する方法と露光装置に関し、特に半導体回路素子や液晶
表示素子等の回路デバイスを製造するリソグラフィ工程
で使用される走査型の投影露光装置と、それによる露光
方法及び回路デバイス製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】現在、半導体デバイスの製造現場では、
波長３６５ｎｍの水銀ランプのｉ線を照明光とした縮小
投影露光装置、所謂ステッパーを使って最小線幅が０．
３〜０．３５μｍ程度の回路デバイス（２５６Ｍビット
のＤ−ＲＡＭ等）を量産製造している。同時に、１Ｇビ
ットＤ−ＲＡＭ、４ＧビットＤ−ＲＡＭクラスの集積度
を有し、最小線幅が０．２５μｍ以下の次世代の回路デ
バイスを量産製造するための露光装置の導入が始まって
いる。
【０００３】その次世代の回路デバイス製造用の露光装
置として、ＫｒＦエキシマレーザ光源からの波長２４８
ｎｍの紫外パルスレーザ光、或いはＡｒＦエキシマレー
ザ光源からの波長１９３ｎｍの紫外パルスレーザ光を照
明光とし、回路パターンが描画されたレチクル（原版、
マスク基板）と半導体ウェハとを縮小投影レンズ系の投
影視野に対して相対的に１次元走査することで、ウェハ
上の１つのショット領域内にレチクルの回路パターン全
体を走査露光するステップアンドスキャン方式の投影露
光装置が有力視されている。
【０００４】このようなステップアンドスキャン方式の
投影露光装置は、屈折光学素子（レンズ素子）と反射光
学素子（凹面鏡等）とで構成される縮小投影光学系を搭
載したパーキンエルマー社のマイクラ・スキャン露光装
置として製品化され、市販されてきた。そのマイクラ・
スキャン露光装置は、例えば１９８９年のＳＰＩＥ，Ｖ
ｏｌ．１０８８のｐ．４２４〜４３３に詳細に説明され
ているように、円弧スリット状に制限された実効投影領
域を介してレチクルのパターンの一部をウェハ上に投影
しつつ、レチクルとウェハとを投影倍率（１／４縮小）
に応じた速度比で走査移動させることで、ウェハ上のシ
ョット領域を露光するものである。
【０００５】またステップアンドスキャン方式の投影露
光方式として、エキシマレーザ光を照明光とし、円形の
投影視野を有する縮小投影レンズ系の実効投影領域を多
角形（六角形）に制限し、その実効投影領域の非走査方
向の両端を部分的にオーバーラップさせる方法、所謂ス
キャン＆ステッチング法を組合わせたものが、例えば特
開平２−２２９４２３号公報（Jain）で知られている。
また、そのような走査露光方式を採用した投影露光装置
の例は、特開平４−１９６５１３号公報（ＮＣ：西）、
特開平４−２７７６１２号公報（ＮＣ：西）、特開平４
−３０７７２０号公報（ＮＣ：太田）等にも開示されて
いる。
【０００６】従来の走査露光方式の投影露光装置のう
ち、投影光学系による実効投影領域を円弧スリット状、
或いは直線スリット状に制限した方式では、走査露光の
結果としてウェハ上に転写されるパターンの像歪み（デ
ィストーション）は、当然のことながら投影光学系自体
の各種収差、或いは照明光学系による照明条件に依存す
る。このような像歪みは、従来のステッパーのように投
影視野内に包含されるレチクルの回路パターン像をウェ
ハ上のショット領域内に一括転写する方式（静止露光方
式）の場合にも重要な誤差バジェットになっていた。
【０００７】そのため、従来のステッパーに搭載される
投影光学系では、理想格子点を投影像面内に投影させた
ときに各格子点像で生じる像歪みベクトル（理想格子点
の各点像の理想位置からのずれの方向と量）が、投影視
野内の全体において平均的に小さくなるような条件で光
学設計されている。そして、その像歪みベクトルを設計
時の許容範囲内に収めるべく、高精度にレンズ素子や光
学部材を加工し、複雑で手間のかかる検査を繰り返しな
がら投影光学系として組み上げていた。
【０００８】そこで、このような高精度な投影光学系の
製造上の難しさを少しでも緩和するために、組み立てら
れた投影光学系の像歪み特性を実測し、その実測された
像歪み特性が投影視野内の各点で最小になるように、投
影視野内の各点を通る主光線を部分的に偏向するように
研磨された光学補正板（石英板）を投影光路内に挿入す
る手法が、例えば特開平８−２０３８０５号公報（Ｎ
Ｃ）に開示されている。
【０００９】さらに特開平６−３４９７０２号公報（ニ
コン）には、走査露光によって転写された感光基板上の
レジスト像に生じる像歪み特性を改善するために、投影
光学系を構成する一部のレンズ素子を光軸を中心にして
回転させて投影光学系の収差特性を調整する方法が開示
されている。またその他に、特開平４−１２７５１４号
公報（ＮＣ：谷口）、特開平４−１３４８１３号公報
（ＮＣ：白石）に開示されているように、投影光学系を
構成する一部のレンズ素子を微動させて投影倍率、歪曲
収差等を調整することも知られている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】従来のように、投影光
学系の一部のレンズ素子を回転させたり、或いは光軸に
対する偏心、傾斜を加えたりして収差特性を調整する場
合は、それで必ず良好な収差特性（像歪み特性）が得ら
れる保証がないといった問題がある。さらにそのような
調整手法は、安定な精度を確保することも困難であり、
調整作業も試行錯誤的な要素が強く、手間がかかるとい
った問題もある。そしてこの手法の何よりもの問題は、
投影光学系の実効投影領域内の全体的な像歪み特性があ
る傾向になるように一様に調整、修正することはできて
も、実効投影領域内の局所的な像歪み特性のみを部分的
に調整、修正することが困難なことである。
【００１１】そこで、特開平８−２０３８０５号公報
（ＮＣ：ニコン）に開示されているような光学補正板を
作成し、それを投影光路中に挿入すると、実効投影領域
内の局所的な像歪み特性を容易に改善できることが予測
される。しかしながら、特開平８−２０３８０５号公報
（ＮＣ：ニコン）に説明された従来の光学補正板は、走
査露光に使われる投影光学系に適用することを想定した
ものではない。そのために、そこに開示された手法のま
ま光学補正板を製作すると、その設計、製造が極めて複
雑になり、特に光学補正板の局所的な表面形状を波長オ
ーダー（ｎｍ〜μｍのオーダー）で加工する精度も厳し
くなってくる。
【００１２】そこで本発明は、走査露光方法に適した光
学補正素子を搭載した投影光学系を用いて、走査露光時
に生じる像歪み誤差を容易に低減させる露光方法を提供
することを目的とする。さらに本発明は、そのような光
学補正素子を搭載した投影露光装置と、その露光装置を
用いて回路デバイスを製造する方法を提供することを目
的とする。
【００１３】また本発明は、走査方式の投影露光装置に
搭載された状態で未加工の光学補正素子を含む投影光学
系の像歪み誤差を計測し、その計測結果に基づいて加工
すべき光学補正素子の面形状等の加工条件や投影光学系
への取付け条件（傾斜等）を自動的にシミュレーション
可能なリソグラフィ装置用の結像性能自動計測システム
を提供することを目的とする。
【００１４】また本発明は、そのような結像性能自動計
測システムを用いて、定期的に、或いは必要時に投影露
光装置の性能を簡単に自己検定できるようにすることを
目的とし、それによって、投影露光装置が製造ラインで
使用されている間に生じ得る結像性能の変化、特にラン
ダムな像歪み誤差（収差特性）の変化を直ちに求めるこ
とを目的とする。
【００１５】
【課題を解決する為の手段】本発明は、マスク（レチク
ルＲ）のパターンを感応性の基板（レジスト層が形成さ
れたウェハＷ）上に投影光学系（ＰＬ）を通して結像投
影しつつ、マスク（Ｒ）と感応基板（Ｗ）とを投影光学
系（ＰＬ）の視野に対して走査移動する方式の投影露光
装置に適用すること、或いはそのような方式の投影露光
装置を用いて回路デバイスを製造することを前提として
いる。
【００１６】請求項１に記載した発明は、所定の結像特
性を有する投影光学系（ＰＬ）と、投影光学系（ＰＬ）
の物体面側に保持されるマスク基板（Ｒ）と投影光学系
（ＰＬ）の像面側に保持される感応基板（Ｗ）を投影光
学系（ＰＬ）に対して１次元走査方向（Ｙ方向）に移動
させる駆動機構（レチクルステージ８とウェハステージ
１４）と、像面側に投影されるマスク基板（Ｒ）の部分
的な像を１次元走査方向に所定の幅を有する実効投影領
域（ＥＩＡ）内に制限する制限手段（例えば照明用のレ
チクルブラインド７Ｌや投影光学系の中間像面のスリッ
ト開口等）とを備え、マスク基板（Ｒ）のパターンを感
応基板（Ｗ）上に走査露光する投影露光装置に適用され
る。
【００１７】そして本発明では、投影光学系（ＰＬ）の
物体面側に配置した理想格子点（例えばテストレチクル
ＴＲ上の計測用マーク）を像面側に投影すると理想格子
点の夫々に対応した各像点が実効投影領域（ＥＩＡ）内
で像歪みベクトルを伴うものとしたとき、実効投影領域
（ＥＩＡ）内で１次元走査方向に並ぶ複数の像点の各像
歪みベクトルを平均した平均ベクトル（ＶＰ(Xi)）を実
効投影領域（ＥＩＡ）の１次元走査方向と交差した非走
査方向（Ｘ方向）の複数の位置の各々において所定の状
態に補正するように光学加工された少なくとも１つの光
学補正素子（像歪み補正板Ｇ１、アスコマ補正板Ｇ３、
像面湾曲補正板Ｇ４）を、投影光学系（ＰＬ）内の所定
位置に保持する補正素子保持手段（支持プレート１２
０，プレート保持部１３０等）を設けるようにした。
【００１８】以上の構成により本発明では、走査露光の
際に照明光学系と投影光学系の両方の収差の影響を受け
た像歪みベクトル、特にダイナミックなディストーショ
ン特性、アス・コマ特性、像面湾曲特性を良好に補正す
ることが可能となる。また請求項２に記載した発明で
は、請求項１の装置における光学補正素子（Ｇ１、Ｇ
３、Ｇ４）を、投影光学系による結像光路中で主光線が
投影光学系の物体面または像面とほぼ垂直になるテレセ
ントリック部に配置するようにした。
【００１９】また請求項３に記載した発明では、請求項
２の装置における補正光学素子（Ｇ１、Ｇ３、Ｇ４）
を、物体面側と像面側の少なくとも一方に配置された透
過性光学硝材で構成し、その透過性光学硝材の実効投影
領域（ＥＩＡ）に対応した表面部分を、非走査方向（Ｘ
方向）の複数の位置の各々における平均ベクトル（ＶＰ
(Xi)）をほぼ同一にするように、局所的に異なる面形状
に光学加工した。これによって、ダイナミックなディス
トーション特性、アス・コマ特性、像面湾曲特性の各々
に含まれるランダムな成分が良好に補正される。
【００２０】また請求項４に記載した発明では、請求項
３の装置における補正素子保持手段（１２０，１３０
等）が、透過性光学硝材を投影光学系（ＰＬ）の物体面
または像面と平行な状態、或いは物体面または像面に対
して微少傾斜した状態で保持するように構成した。これ
により、光学加工された透過性光学硝材（光学補正素子
Ｇ１，Ｇ３，Ｇ４）を投影光路内に装着するときの調整
や、照明条件切替え時の微調整が容易に行なえるといっ
た利点がある。
【００２１】また請求項５に記載した発明では、請求項
３の装置において非走査方向（Ｘ方向）の複数の位置の
各々における平均ベクトル（ＶＰ(Xi)）の方向性と絶対
値が所定の関数に近似されるように、透過性光学硝材の
表面を局所的に異なる面形状に光学加工した。これによ
って、ダイナミックなディストーション特性のうちのラ
ンダム成分は透過性光学硝材（光学補正素子Ｇ１，Ｇ
３，Ｇ４）によって補正し、関数近似可能な残留成分は
装置内の他の補正機構によって対応するとった振り分け
補正が可能となり、光学補正素子（Ｇ１，Ｇ３，Ｇ４）
の光学加工が容易になるといった利点がある。
【００２２】また請求項６に記載した発明では、請求項
３の装置における投影光学系を介して像面側に解像可能
なパターン像の最小サイズをΔｒとしたとき、非走査方
向（Ｘ方向）の複数の位置の各々における平均ベクトル
の夫々から線形誤差成分、或いは関数近似可能な誤差成
分を除いたランダム誤差成分を±（Δｒ／１０）以内に
するように、透過性光学硝材の表面の面形状を局所的に
光学加工する。これによって、最小線幅０．０８〜０．
１５μｍ程度を解像する投影光学系に要求される収差規
格を満たすことが可能となり、１Ｇ〜４Ｇビットクラス
の集積度の回路デバイスを量産製造することが可能とな
る。
【００２３】さらに本願の請求項７に記載した発明は、
所定の結像特性を有する投影光学系（ＰＬ）の物体面側
に原版（レチクルＲ）を配置するとともに投影光学系の
像面側に感応基板（ウェハＷ）を配置し、像面側に投影
される原版（Ｒ）の部分的な像を１次元走査の方向（Ｙ
方向）に所定の幅を有する実効投影領域（ＥＩＡ）内に
制限した状態で、原版（Ｒ）と感応基板（Ｗ）とを１次
元走査方向に移動させて原版（Ｒ）のパターンを感応基
板（Ｗ）上に走査露光する方法に適用される。
【００２４】そして本発明においては、物体面側に配置
した理想格子点（例えばテストレチクルＴＲ上の計測用
マークの座標位置等）を像面側に投影するとその理想格
子点の夫々に対応した各像点が実効投影領域（ＥＩＡ）
内で像歪みベクトル（スタティックな像歪みベクトルＤ
Ｖ(i,j)）を伴うものとしたとき、実効投影領域（ＥＩ
Ａ）内で１次元走査方向に並ぶ複数の像点の各像歪みベ
クトル（ＤＶ(i,j)）を平均化した平均ベクトル（ダイ
ナミックな像歪みベクトルＶＰ(Xi)）が実効投影領域
（ＥＩＡ）の１次元走査方向と交差した非走査方向
（Ｘ）の複数の位置の各々において所定の状態になるよ
うに光学加工された少なくとも１つの光学補正素子（像
歪み補正板Ｇ１，アス・コマ補正板Ｇ３，像面湾曲補正
板Ｇ４）を、投影光学系（ＰＬ）による結像光路内に配
置した状態で原版（Ｒ）のパターンを感応基板（Ｗ）上
に走査露光するようにした。
【００２５】以上の構成の本発明によれば、走査露光の
際に照明光学系と投影光学系の両方による収差の影響を
受けた像歪みベクトル、特にダイナミックなディストー
ション特性、アス・コマ特性、像面湾曲特性を良好に補
正することが可能となる。また請求項８に記載した発明
では、請求項７に記載の原版（Ｒ）を回路デバイス製造
用のパターンが形成されたマスク基板（Ｒ）とし、請求
項７に記載の感応基板（Ｗ）をレジストの塗布された半
導体ウェハ（Ｗ）とし、請求項７に記載の光学補正素子
（Ｇ１，Ｇ３，Ｇ４）を含む投影光学系（ＰＬ）を屈折
光学素子のみ、屈折光学素子と反射光学素子の組合わ
せ、或いは反射光学素子のみで構成される縮小投影系
（ＰＬ）とし、その縮小投影系を用いてマスク基板
（Ｒ）のパターンを半導体ウェハ（Ｗ）上に走査露光す
ることで半導体ウェハ（Ｗ）上に回路デバイス（ショッ
ト領域内に露光）を形成するようにした。
【００２６】そして請求項９の発明では、請求項８の光
学補正素子として、投影光学系（ＰＬ）の物体面側に配
置されて、投影光学系（ＰＬ）を用いた走査露光時の平
均化で生じ得る前記平均ベクトル（ＶＰ(Xi)）で規定さ
れるダイナミックなディストーション特性を補正する像
歪み補正板（Ｇ１）を設けるようにした。また請求項１
０の発明では、請求項８の光学補正素子として、投影光
学系（ＰＬ）の像面側に配置されて、投影光学系（Ｐ
Ｌ）を用いた走査露光時に平均化されて生じ得る平均ベ
クトル（ＶＰ(Xi)）に基づいて規定されるダイナミック
なアス収差特性を補正するアス補正板（Ｇ３）を設ける
ようにした。
【００２７】また請求項１１の発明では、平均化された
平均ベクトル（ＶＰ(Xi)）が非走査方向（Ｘ方向）の位
置に応じた所定の関数（１次関数や２次関数等）に近似
されるか、又はその位置によらずほぼ一定（例えばゼ
ロ）に近似されるように、光学補正素子（Ｇ１，Ｇ３，
Ｇ４）の表面を局所的に光学研磨して作製するようにし
た。
【００２８】さらに請求項１２に記載した発明は、マス
ク（レチクルＲ）上のパターン領域の一部を照明系
（７）からの照明エネルギー（ＩＬＢ）で照射し、その
パターン領域の一部を投影光学系（ＰＬ）を介して感応
性の基板（Ｗ）上に投影しつつレチクル（Ｒ）と基板
（Ｗ）とを投影光学系の視野（ＩＦ）に対して１次元移
動させることにより、基板（Ｗ）上にマスクのパターン
領域の全体像を走査露光する露光装置の調整方法に適用
される。
【００２９】そして本発明においては、投影光学系（Ｐ
Ｌ）の物体面側または像面側における照明エネルギーの
光学的な収差を補正するための照明収差補正部材（照明
ＮＡ補正板７Ｆ）を照明系内に調整して設置する第１の
工程と、理想格子点またそれに準じた点の各々に計測用
マーク（ＴＭ(i,j)）が形成されたテストレチクル（Ｔ
Ｒ）を投影光学系の物体面に配置し、第１の工程によっ
て補正された収差状態の照明エネルギーをテストレチク
ル（ＴＲ）に照射することによって複数の計測用マーク
（ＴＭ(i,j)）の各像を投影光学系（Ｐ）の像面側に投
影する第２の工程と、計測用マーク（ＴＭ(i,j)）の各
投影像に含まれるスタティックな像歪み量（ＤＶ(i,
j)）を計測し、そのスタティックな像歪み量（ＤＶ(i,
j)）に基づいて走査露光時に平均化されるダイナミック
な像歪み量（ＶＰ(Xi)）を非走査方向（Ｘ方向）の所定
の位置毎に決定する第３の工程と、ダイナミックな像歪
み量（ＶＰ(Xi)）のうちの少なくともランダムな成分が
補正されるように加工された投影収差補正部材（像歪み
補正板Ｇ１）を投影光学系（ＰＬ）の物体面と像面との
間に調整して設置する第４の工程とを実施するようにし
た。
【００３０】これによって本発明では走査方式の投影露
光装置の結像性能を、１Ｇ〜４Ｇビットクラスの集積度
（線幅０．０８〜０．１５μｍ）を有する回路デバイス
の量産製造に適したものに調整可能となる。また請求項
１３の発明では、請求項１２における照明収差補正部材
が、マスク（Ｒ）又はテストレチクル（ＴＲ）に照射さ
れる照明エネルギーの全体的なテレセン誤差、局所的な
テレセン誤差、及び投影光学系（ＰＬ）の視野内の位置
に応じて変化する照明開口数の誤差の少なくとも１つの
誤差による収差を補正するように構成した。
【００３１】これによって投影光学系自体のダイナミッ
クなディストーション特性、ダイナミックなアス・コマ
特性、ダイナミックな像面湾曲特性等の諸収差を計測す
る際の精度が向上し、各種の光学補正素子（Ｇ１，Ｇ
３，Ｇ４）を高精度に製作できるといった利点がある。
また請求項１４の発明では、請求項１２における投影収
差補正部材として、投影光学系による投影光路内の像面
近傍に配置されて、第３の工程で計測されたスタティッ
クな像歪み量（ＤＶ(i,j)）に基づいて特定されるアス
収差特性、又は像面湾曲特性を補正するように表面を局
所的に研磨加工したアス収差補正板（Ｇ３）、又は像面
湾曲補正板（Ｇ４）を設けるようにした。
【００３２】また請求項１５の発明では、請求項１２に
おける投影収差補正部材として、投影光学系による投影
光路内の物体面近傍に配置されて、第３の工程で決定さ
れたダイナミックな像歪み量（ＶＰ(Xi)）に基づいて特
定されるダイナミックなディストーション特性を補正す
るように表面を局所的に研磨加工した像歪み補正板（Ｇ
１）を設けるようにした。
【００３３】また請求項１６に記載された発明は、所定
形状の照明領域内のマスクパターンの像を感応性の基板
（ウェハＷ）上に投影するために複数のレンズ素子（Ｇ
２，Ｇａ；ＧＳ１〜ＧＳ４等）から成る投影光学系（Ｐ
Ｌ）を有し、照明領域に対してマスク（レチクルＲ）を
所定方向に走査し、照明領域と共役な所定形状の投影領
域（ＥＩＡ）に対して基板（Ｗ）を所定方向に走査する
ことによって、マスク（Ｒ）のパターン像を基板（Ｗ）
上に走査露光する投影露光装置を用いた露光方法に適用
される。
【００３４】そして本発明では、走査方向（Ｙ）及び非
走査方向（Ｘ）に配列されたマスク（例えばテストレチ
クルＴＲ）上の複数の計測マーク（ＴＭ(i,j)）の各投
影像を投影光学系（ＰＬ）を介して感応性の基板（Ｗ）
上に走査露光する第１の工程と（図３０）、計測マーク
の投影像（ＴＭ’(i,j)）の感応性基板への露光結果に
基づいて、理想格子点位置からの各ずれ量をダイナミッ
クな収差誤差として計測する第２の工程と、その計測さ
れた収差誤差を各計測点の走査方向に並ぶ計測点（例え
ば図３１中の線ＪＬａ〜ＪＬｄ上の各々に沿った投影像
ＴＭ’(i,j)）について加算平均して平均的な収差誤差
を算出する第３の工程と、その算出された平均的な収差
誤差に基づいて加工された少なくとも1つの光学補正部
材（例えば像歪み補正板Ｇ１）を投影光学系（ＰＬ）の
物体面と像面との間の投影光路内に挿入する第４の工程
と、その光学補正部材（Ｇ１）を投影光路内に挿入した
状態でマスク（Ｒ）と感応性基板（Ｗ）とを走査する
で、感応性の基板上に投影されるパターン像に生じる得
る平均的な収差誤差を補正して露光する第５の工程とを
実施するようにした。
【００３５】本発明は、所謂試し焼きによってウェハ上
に形成された計測用マークの投影像を計測していくもの
であり、実際の走査露光時と全く同じ条件で露光された
マーク投影像を検出することから、レジストの特性を含
めた実測が可能となり、光学補正部材（Ｇ１）の作成を
より高精度にすることができる。また請求項１７に記載
された発明は、所定形状の照明領域内のマスクパターン
の像を感応性の基板（ウェハＷ）上に投影するために複
数のレンズ素子（Ｇ２，Ｇａ；ＧＳ１〜ＧＳ４等）から
成る投影光学系（ＰＬ）を有し、照明領域に対してマス
ク（レチクルＲ）を所定方向に走査し、照明領域と共役
な所定形状の投影領域（ＥＩＡ）に対して基板（Ｗ）を
所定方向に走査することによって、マスク（Ｒ）のパタ
ーン像を基板（Ｗ）上に走査露光する投影露光装置を用
いた露光方法に適用される。
【００３６】そして本発明では、走査方向（Ｙ）及び非
走査方向（Ｘ）に配列されたマスク（テストレチクルＴ
Ｒ）上の計測マーク（ＴＭ(i,j)）の各投影像を投影光
学系（ＰＬ）を介して感応性の基板（Ｗ）上に静止露光
する第１の工程と、計測マーク（ＴＭ(i,j)）の投影像
の感応性基板（Ｗ）への露光結果に基づいて理想格子点
位置からの各ずれ量（スタティックな像歪みベクトルＤ
Ｖ(i,j)）を計測する第２の工程と、その計測された各
ずれ量（ＤＶ(i,j)）を各計測点の走査方向に並ぶ計測
点について加算平均して平均ずれ量（ダイナミックな像
歪みベクトルＶＰ(Xi)）を算出する第３の工程と、その
算出された平均ずれ量（ＶＰ(Xi)）に基づいて加工され
た少なくとも１つの光学補正部材（例えば像歪み補正板
Ｇ１）を投影光学系（ＰＬ）の物体面と像面との間の投
影光路内に挿入する第４の工程と、光学補正部材（Ｇ
１）を投影光路内に挿入した状態でマスク（Ｒ）と感応
性基板（Ｗ）とを走査することにより、感応性の基板上
に投影されるパターン像に生じ得る平均ずれ量（ＶＰ(X
i)）を補正して露光する第５の工程とを実施するように
した。
【００３７】さらに請求項１８に記載の発明は、所定形
状の照明領域内のマスクパターンの像を感応性の基板
（ウェハＷ）上に投影するために複数のレンズ素子（Ｇ
２，Ｇａ；ＧＳ１〜ＧＳ４等）から成る投影光学系（Ｐ
Ｌ）を有し、照明領域に対してマスク（レチクルＲ）を
所定方向に走査し、照明領域と共役な所定形状の投影領
域（ＥＩＡ）に対して基板（Ｗ）を所定方向に走査する
ことで、マスクのパターン像を基板上に走査露光する投
影露光装置を用いた露光方法に適用される。
【００３８】そして本発明では、マスク（例えばテスト
レチクルＴＲ）上で走査方向（Ｙ方向）及び非走査方向
（Ｘ方向）に配列された複数の計測マーク（ＴＭ(i,
j)）の各投影像を投影光学系（ＰＬ）の像面側で光電的
に検出し、その検出結果に基づいて計測マーク（ＴＭ
(i,j)）の投影像の理想格子点位置からの各ずれ量（ス
タティックな像歪みベクトルＤＶ(i,j)）を計測する第
１の工程と、複数の計測マーク（ＴＭ(i,j)）のうちで
走査方向に並んだ計測マークの各々について第１の工程
で計測された各ずれ量（ＤＶ(i,j)）を加算平均して平
均ずれ量（ダイナミックな像歪みベクトルＶＰ(Xi)）を
算出する第２の工程と、その算出された平均ずれ量（Ｖ
Ｐ(Xi)）に基づいて加工された少なくとも１つの光学補
正部材（像歪み補正板Ｇ１，アス収差補正板Ｇ３，像面
湾曲補正板Ｇ４の少なくとも１つ）を投影光学系（Ｐ
Ｌ）の物体面と像面との間の投影光路内に挿入する第３
の工程と、光学補正部材（Ｇ１，Ｇ３，Ｇ４）を投影光
路内に挿入した状態でマスク（Ｒ）と感応性基板（Ｗ）
とを走査することにより、感応性の基板上に投影される
パターン像に生じ得る平均ずれ量（ＶＰ(Xi)）を補正し
て露光する第４の工程とを実施するようにした。
【００３９】そして請求項１９の発明では、請求項１８
で規定した第１の工程においては、投影露光装置内で感
応性の基板を保持して移動可能な基板ステージ（ウェハ
ステージ１４とテーブルＴＢ）の一部に取り付けられて
計測マーク（ＴＭ(i,j)）の投影像を受光する微小開口
（１４１）を備えた空間像検出器（ＫＥＳ）を使って実
行するようにした。
【００４０】このような空間像検出器（ＫＥＳ）を使う
と、オンボディ状態で投影光学系の結像特性上の各種収
差（ディストーション特性、テレセン誤差、アスコマ特
性、像面湾曲特性等）を計測できるため、投影光学系単
体の収差性能を別の計測装置で検査するよりも迅速とな
り、実際の収差性能を正確に把握できるとともに、オン
ボディ状態での経時的な収差変化も簡単に調べられると
いった利点もある。
【００４１】
【発明の実施形態】そこで本発明の実施に好適な投影露
光装置の全体的な構成を図１、図２を参照して説明す
る。図１の投影露光装置は、マスク基板としてのレチク
ルに描画された回路パターンの一部の像を投影光学系Ｐ
Ｌを介して感応基板としての半導体ウェハＷ上に投影し
つつ、レチクルとウェハＷとを投影光学系ＰＬの視野に
対して１次元方向（ここではＹ方向）に相対走査するこ
とによって、レチクルの回路パターンの全体をウェハＷ
上の複数のショット領域の各々にステップアンドスキャ
ン方式で転写するものである。
【００４２】そして図１の投影露光装置は、６４Ｍ〜１
Ｇbitクラス以上の半導体メモリ素子（Ｄ−ＲＡＭ）相
当の集積度と微細度とを持つマイクロ回路デバイスの量
産製造に必要とされる最小線幅０．３〜０．１５μｍ程
度のパターン解像力を得るために、エキシマレーザ光源
１からの紫外域のパルスレーザ光を露光用照明光として
利用する。エキシマレーザ光源１は、代表的には波長２
４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ光、或いは波長１９３
ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ光をパルス発光する。
【００４３】そのエキシマレーザ光の波長幅は、露光装
置の照明系や投影光学系ＰＬを構成する各種の屈折光学
素子に起因した色収差が許容範囲内になるように狭帯化
されている。狭帯化すべき中心波長の絶対値や狭帯化幅
（０．２ｐｍ〜３００ｐｍの間）の値は、操作パネル２
上に表示されるとともに、必要に応じて操作パネル２か
ら微調整できるようになっている。また操作パネル２か
らはパルス発光のモード（代表的には自励発振、外部ト
リガー発振、メンテナンス用発振の３つのモード）が設
定できる。
【００４４】尚、エキシマレーザ光源１は、通常は露光
装置本体が設置される超クリーンルームから隔離された
別の部屋（クリーン度の低いサービスルーム）に設置さ
れるため、操作パネル２もそのサービスルーム内に設け
られる。さらに、エキシマレーザ光源１には操作パネル
２とインターフェイスされる制御用コンピュータが内蔵
され、このコンピュータは通常の露光動作の間は、後述
する露光装置制御用のミニコンピュータ３２からの指令
に応答してエキシマレーザ光源１のパルス発光を制御す
る。
【００４５】さて、エキシマレーザ光源１からのエキシ
マレーザ光は遮光性の管３を介して露光装置のビーム受
光系５に導かれる。ビーム受光系５内には、露光装置の
照明光学系７の光軸に対してエキシマレーザ光が常に所
定の位置関係で入射するように、エキシマレーザ光の照
明光学系７への入射位置や入射角度を最適に調整する複
数の可動反射鏡が設けられている。
【００４６】このように、エキシマレーザを光源とする
露光装置の一例は、特開昭５７−１９８６３１号公報
（ＩＢＭ）、特開平１−２５９５３３号公報（ＮＣ：市
原）、特開平２−１３５７２３号公報（ＮＣ：間）、特
開平２−２９４０１３号公報（ＮＣ：植村）等に開示さ
れ、エキシマレーザ光源をステップアンドスキャン露光
に利用した露光装置の一例は、特開平２−２２９４２３
号公報、特開平６−１３２１９５号公報、特開平７−１
４２３５４号公報等に開示されている。従って図１の露
光装置においても、上記の各特許公報に開示された基礎
技術をそのまま、或いは部分的に変更して適用すること
が可能である。
【００４７】ところで照明光学系７内には、後で図２を
参照して詳細に説明するが、エキシマレーザ光のパルス
毎の平均エネルギーを調整する可変減光器、エキシマレ
ーザ光を一様な強度分布の照明光にするフライアイレン
ズ（オプチカルインテグレータ）系、走査露光時のレチ
クル照明光を矩形スリット状に制限するレチクルブライ
ンド（照明視野絞り）、ブラインドの矩形スリット状の
開口をレチクル上の回路パターン領域に結像する結像系
（コンデンサーレンズを含む）等が設けられている。
【００４８】レチクルに照射される矩形スリット状の照
明光は、図１中の投影光学系ＰＬの円形投影視野の中央
にＸ方向（非走査方向）に細長く延びるように設定さ
れ、その照明光のＹ方向（走査方向）の幅はほぼ一定に
設定されている。尚、レチクル上の回路パターン領域周
辺の遮光帯の幅を狭くしたり、レチクルの走査移動スト
ロークを極力短くしたい場合は、例えば特開平４−１９
６５１３号公報に開示されているように走査露光中にレ
チクルブラインドの走査方向の幅を変化させる機構を設
けるのが望ましい。
【００４９】さて、レチクルは図１中のレチクルステー
ジ８上に吸着保持され、レチクルステージ８は走査露光
のためにリニアモータ等によってレチクルベース定盤１
０上をＹ方向に大きなストロークで直線移動するととも
に、Ｘ方向とθ方向に関してもボイスコイルモータ（Ｖ
ＣＭ）、ピエゾ素子等によって微小移動可能に設けられ
ている。そしてレチクルベース定盤１０は、投影光学系
ＰＬのフランジを固定する本体コラム定盤１２から上方
に立設された４本の支柱１１の上に固定されている。
【００５０】本体コラム定盤１２は、本実施例では内部
を空洞にした箱状に形成され、その空洞内にはウェハＷ
を載置する可動ステージ本体１４を支持するベース定盤
１５が固定されている。また図１には、可動ステージ本
体１４のＸ方向の位置を計測するレーザ干渉計１６Ｘの
みが示されているが、可動ステージ本体１４のＹ方向の
位置を計測するレーザ干渉計１６Ｙも同様に設けられて
いる。そして図１中の可動ステージ本体１４は、ウェハ
搬送ロボット２０のアーム２２の先端に支持されたウェ
ハＷを受け取るローディング位置、又は可動ステージ本
体１４のホルダー上のウェハをアーム２２に受け渡すア
ンローディング位置に静止しているものとする。
【００５１】さらに本体コラム定盤１２の４隅の各々に
は、装置全体を床から支持するための防振機能付のマウ
ント台１８が設けられている。そのマウント台１８は装
置全体の自重をエアシリンダを介して支えるとともに、
装置全体の傾き、Ｚ方向の変位、及び装置全体のＸ，Ｙ
方向の変位を、フィードバック制御やフィードフォワー
ド制御によりアクティブに補正するためのアクチュエー
タと各種のセンサーを備えている。
【００５２】ところで、図１に示した露光装置本体の全
体的な動作は、装置本体内の各構成部分（エキシマレー
ザ光源１、照明光学系７、レチクルステージ８、ウェハ
用の可動ステージ本体１４、搬送ロボット２０等）の各
々を個別に制御する複数のユニット制御ボード３１、各
制御ボード３１を統括的に制御するミニコンピュータ３
２、そして操作パネル３３とディスプレー３４等を含む
制御ラック３０によって管理される。各制御ボード３１
内にはマイクロプロセッサ等のユニット側コンピュータ
が設けられ、これらのユニット側コンピュータがミニコ
ンピュータ３２と連携することによって複数枚のウェハ
の一連の露光処理が実行される。
【００５３】その一連の露光処理の全体的なシーケンス
はミニコンピュータ（以下、ミニコンとする）３２内に
記憶されたプロセスプログラムによって管理される。プ
ロセスプログラムはオペレータが作成した露光処理ファ
イル名のもとに、露光すべきウェハに関する情報（処理
枚数、ショットサイズ、ショット配列データ、アライメ
ントマーク配置データ、アライメント条件等）、使用す
るレチクルに関する情報（パターンの種別データ、各マ
ークの配置データ、回路パターン領域のサイズ等）、そ
して露光条件に関する情報（露光量、フォーカスオフセ
ット量、走査速度のオフセット量、投影倍率オフセット
量、各種の収差や像歪みの補正量、照明系のσ値や照明
光ＮＡ等の設定、投影レンズ系のＮＡ値設定等）をパラ
メータ群のパッケージとして記憶するものである。
【００５４】ミニコン３２は、実行指示されたプロセス
プログラムを解読してウェハの露光処理に必要な各構成
要素の動作を、対応するユニット側コンピュータにコマ
ンドとして次々に指令していく。このとき、各ユニット
側コンピュータは１つのコマンドを正常終了すると、そ
の旨のステータスをミニコン３２に送出し、これを受け
たミニコン３２はユニット側コンピュータに対して次の
コマンドを送る。このような一連の動作のなかで、ウェ
ハ交換のコマンドがミニコン３２から送出されると、可
動ステージ本体１４の制御ユニットとウェハ搬送ロボッ
ト２０の制御ユニットとが協同して、可動ステージ本体
１４とアーム２２（ウェハＷ）とは図１のような位置関
係に設定される。
【００５５】さらにミニコン３２には、本発明の実施と
関連した複数のユーティリティソフトウェアが搭載され
ている。そのソフトウェアの代表的なものは、（１）投
影光学系や照明光学系の光学特性を自動的に計測し、投
影像の質（ディストーション特性、アス・コマ特性、テ
レセン特性、照明開口数特性等）を評価するための計測
プログラム、（２）評価された投影像の質に応じた各種
の補正処理を実施するための補正プログラムの２種類で
ある。これらのプログラムは、図１の装置構成を詳細に
示した図２中の対応する構成部分と協同して動作するよ
うに構成され、その動作については後述する。さて、図
２の構成において図１中の構成部材と同一の機能のもの
については同じ符号を付けてある。図２において、エキ
シマレーザ光源１からの紫外パルス光は管３を通って可
変減光器７Ａによって所定のピーク強度に調整された
後、ビーム整形器７Ｂによって所定の断面形状に整形さ
れる。その断面形状は照明光の強度分布を一様化するた
めの第１フライアイレンズ系７Ｃの入射端の全体形状と
相似になるように設定される。
【００５６】第１フライアイレンズ系７Ｃの射出端側に
生成された多数の点光源の各々から発散する紫外パルス
光は、被照射面（レチクル面又はウェハ面）に生じる干
渉縞や微弱なスペックを平滑化するための振動ミラー７
Ｄ、集光レンズ系７Ｅ、照明光の被照射面における開口
数の方向性（照明ＮＡ差）を調整する照明ＮＡ補正板７
Ｆを介して第２フライアイレンズ系７Ｇに入射する。そ
の第２フライアイレンズ系７Ｇは、第１フライアイレン
ズ系７Ｃ、集光レンズ系７Ｅと協同してダブルフライア
イレンズ系を構成する。そのようなダブルフライアイレ
ンズ系と振動ミラー７Ｂとを組み合わせた構成について
は、例えば特開平１−２３５２８９号公報（ＮＣ：市
原）、特開平７−１４２３５４号公報（ＮＣ：小沢）に
詳しく開示されている。
【００５７】さて、第２フライアイレンズ系７Ｇの射出
端側には、ケーラー照明における光源面形状を輪帯、小
円形、大円形、或いは４つ目等に制限するための切り替
え式の照明σ絞り板７Ｈが配置され、その絞り板７Ｈを
通った紫外パルス光はミラー７Ｊで反射され、集光レン
ズ系７Ｋによって照明視野絞り（レチクルブラインド）
７Ｌの開口部を一様な強度分布となって照射する。
【００５８】但しその強度分布には、エキシマレーザ光
源１からの紫外パルス光の可干渉性に依存した干渉縞や
微弱なスペックルが数％程度のコントラストで重畳し得
る。そのためウェハ面上には、干渉縞や微弱なスペック
ルによる露光量むらが生じ得るが、その露光量むらは先
に挙げた特開平７−１４２３５４号公報のように、走査
露光時のレチクルやウェハＷの移動と紫外パルス光の発
振とに同期させて振動ミラー７Ｄを振ることで平滑化さ
れる。
【００５９】こうしてレチクルブラインド７Ｌの開口部
を通った紫外パルス光は、集光レンズ系７Ｍ、照明テレ
セン補正板（傾斜可能な石英の平行平板板）７Ｎ、ミラ
ー７Ｐ、及び主コンデンサーレンズ系７Ｑを介してレチ
クルＲ上に照射される。その際、レチクルＲ上にはレチ
クルブラインド７Ｌの開口部と相似形の照明領域が形成
されるが、本実施例ではその照明領域を走査露光時のレ
チクルＲの移動方向（Ｙ方向）と直交したＸ方向に直線
的に伸びたスリット状又は矩形状にする。
【００６０】そこでレチクルブラインド７Ｌの開口部
は、集光レンズ系７Ｍ、コンデンサーレンズ系７Ｑによ
ってレチクルＲと共役に設定され、その開口部もＸ方向
に伸びたスリット状又は矩形状に形成されている。この
ようなレチクルブラインド７Ｌの開口部によって、レチ
クルＲ上の回路パターン領域のうちの一部分が照明さ
れ、その照明された回路パターン部分からの結像光束が
投影レンズ系ＰＬを介してウェハＷ上に１／４又は１／
５に縮小されて投影される。
【００６１】本実施例において、投影レンズ系ＰＬは物
体面（レチクルＲ）側と像面（ウェハＷ）側の両方でテ
レセントリック系になっており、円形の投影視野を有し
ているものとする。また投影レンズ系ＰＬは、本実施例
では屈折光学素子（レンズ素子）のみで構成されている
ものとするが、特開平３−２８２５２７号公報（ＮＣ）
に開示されているように屈折光学素子と反射光学素子
（凹面鏡やビームスプリッタ等）を組み合わせたカタデ
ィオプトリック系としてもよい。
【００６２】この投影レンズ系ＰＬ内の物体面に近い位
置には、光軸方向への微小移動や微小傾斜が可能なテレ
セン部レンズ系Ｇ２が含まれており、このレンズ系Ｇ２
の作動によって投影レンズ系ＰＬの倍率（等方的な歪曲
収差）、或いは樽形、糸巻き形、台形等の非等方的な歪
曲収差を微小に調整することができる。さらに投影レン
ズ系ＰＬ内の像面に近い位置には、投影される像のうち
特に像高の大きい部分（投影視野内の周辺に近い部分）
に生じ易いアス・コマ収差を低減させるためのアス・コ
マ収差補正板Ｇ３が含まれている。
【００６３】そして本実施例では、円形視野内の実効的
な像投影領域（レチクルブラインド７Ｌの開口部で規
定）に形成される投影像に含まれるランダムなディスト
ーション成分を有効に低減させるための像歪み補正板Ｇ
１が、投影レンズ系ＰＬのレンズ系Ｇ２とレチクルＲと
の間に設けられる。この補正板Ｇ１は、数ミリ程度の厚
みを持つ平行な石英板の表面を局所的に研磨し、その研
磨部分を通る結像光束を微小に偏向させるものである。
【００６４】このような補正板Ｇ１の作り方の一例は、
特開平８−２０３８０５号公報（ニコン）に詳細に開示
されており、本実施例においても基本的にはその公報に
示された手法を応用するものとするが、その補正板Ｇ１
が走査露光用の投影光学系に適用される点でその作り方
には差異があり、詳しくは後で述べる。以上の照明光
路、投影光路を成す各光学部材に対して、本実施例の装
置では、可変減光器７Ａの減光フィルターを切り替えた
り、或いは連続可変したりするための駆動機構４０、振
動ミラー７Ｂの振動（偏向角）を制御する駆動系４１、
レチクルブラインド７Ｌの開口部形状、特にスリット幅
を連続的に可変にするためにブラインドのブレードを移
動させる駆動機構４２、投影レンズ系ＰＬ内のレンズ系
Ｇ２を上述のように微動させる駆動系４３が設けられて
いる。
【００６５】さらに本実施例においては、投影レンズ系
ＰＬ内の特定の空気間隔室を外気に対して密封し、その
密封室内の気体圧力を例えば±２０mmHg程度の範囲内で
加減圧することによって等方的な歪曲収差（投影倍率）
を補正するレンズ制御器４４も設けられている。このレ
ンズ制御器４４はレンズ系Ｇ２の駆動系４３に対する制
御系にもなっており、レンズ系Ｇ２の駆動によって投影
像の倍率を変えるか、投影レンズ系ＰＬ内の密封室の圧
力制御によって投影像の倍率を変えるかを切替え制御し
たり、或いは併用制御したりする。
【００６６】ただし、波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマ
レーザ光源を照明光とした場合は、照明光路内と投影レ
ンズ系ＰＬの鏡筒内とが窒素ガスやヘリウムガスで置換
されるため、投影レンズ系ＰＬ内の特定の空気間隔室内
の圧力を加減圧する機構を省略してもよい。さて、レチ
クルＲを保持するレチクルステージ８の一部には、その
移動位置や移動量を計測するためのレーザ干渉計４６か
らの測長ビームを反射する移動鏡４８が取り付けられて
いる。図２において、干渉計４６はＸ方向（走査方向）
計測に適するように示されているが、実際にはＹ方向の
位置計測用の干渉計とθ方向（回転方向）計測用の干渉
計とが設けられ、それらの各干渉計に対応した移動鏡が
レチクルステージ８に固定されている。そこで以下の説
明では、便宜上、レーザ干渉計４６によってＸ，Ｙ，θ
方向計測が同時に個別に行われるものとする。
【００６７】その干渉計４６によって計測されるレチク
ルステージ８（即ちレチクルＲ）の位置情報（又は速度
情報）はステージ制御系５０に送られる。ステージ制御
系５０は、基本的には干渉計４６から出力される位置情
報（或いは速度情報）が指令値（目標位置、目標速度）
と一致するようにレチクルステージ８を移動させる駆動
系（リニアモータ、ボイスコイルモータ、ピエゾモータ
等）５２を制御する。
【００６８】一方、ウェハステージ１４上にはウェハＷ
を真空吸着によって平坦化矯正して保持するテーブルＴ
Ｂが設けられる。このテーブルＴＢは、ウェハステージ
１４に設けられた３つのアクチュエータ（ピエゾ、ボイ
スコイル等）ＺＡＣによってＺ方向（投影光学系ＰＬの
光軸方向）とＸＹ平面に対する傾斜方向とに微動され
る。これらのアクチュエータＺＡＣの駆動は駆動系５６
によって行われ、その駆動系５６に対する駆動指令はウ
ェハステージの制御系５８から出力される。
【００６９】尚、図２には示していないが、投影光学系
ＰＬの結像面とウェハＷの表面とのＺ方向の偏差（フォ
ーカス誤差）や傾斜（レベリング誤差）を検出するフォ
ーカス・レベリングセンサーが投影光学系ＰＬの近傍に
設けられ、制御系５８はそのセンサーからのフォーカス
誤差信号やレベリング誤差信号に応答して駆動系５６を
制御する。そのようなフォーカス・レベリング検出系の
一例は、特開平７−２０１６９９号公報（ＮＣ：奥村）
に詳細に開示されている。
【００７０】またテーブルＴＢの一部には、ウェハステ
ージ１４の移動によるウェハＷのＸＹ平面内での座標位
置を計測するために使われる移動鏡６０が固定されてい
る。そして移動鏡６０の位置がレーザ干渉計６２によっ
て計測される。ここでは、移動鏡６０がステージ１４の
Ｘ方向の移動位置（或いは速度）を計測するために設け
られているが、実際にはＹ方向の移動位置計測用の移動
鏡も設けられ、そのＹ方向用移動鏡に対しても同様にレ
ーザ干渉計からの測長ビームが照射される。尚、図２中
のレーザ干渉計６２は図１中のレーザ干渉計１６Ｘに相
当している。
【００７１】さらにレーザ干渉計６２は、ウェハステー
ジ１４のＸＹ移動やテーブルＴＢの微動によってＸＹ面
内で生じ得る微小回転誤差（ヨーイング成分も含む）を
リアルタイムに計測する差動干渉計も備えており、計測
したウェハＷのＸ，Ｙ，θ方向の各位置情報はウェハス
テージ制御系５８に送られる。その制御系５８は干渉計
６２で計測される位置情報や速度情報と指令値とに基づ
いて、ウェハステージ１４をＸ，Ｙ方向に駆動する駆動
系（例えば３つのリニアモータ）６４に駆動信号を出力
する。
【００７２】また同期制御系６６は、特に走査露光時に
レチクルステージ８とウェハステージ１４とを同期移動
させる場合、レチクルステージ制御系５０による駆動系
５２の制御とウェハステージ制御系５８による駆動系６
４の制御とを相互に連動させるために、各干渉計４６，
６２で計測されるレチクルＲとウェハＷの各位置や各速
度の状態をリアルタイムにモニターし、それらの相互の
関係が所定のものとなるように管理する。その同期制御
系６６は図１中に示したミニコン３２からの各種のコマ
ンドやパラメータによって制御される。
【００７３】さて本実施例では、投影光学系ＰＬを通し
て投影されるレチクルＲ上のテストパターンの像やアラ
イメントマークの像を光電検出するための空間像検出器
ＫＥＳがテーブルＴＢの一部に固定されている。この空
間像検出器ＫＥＳは、その表面がウェハＷの表面の高さ
位置とほぼ同じになるように取り付けられている。ただ
し実際には、テーブルＴＢをＺ方向の全移動ストローク
（例えば１mm）の中心に設定したときに、投影光学系Ｐ
Ｌの結像面と空間像検出器ＫＥＳの表面とが合致するよ
うに設定されている。
【００７４】そして空間像検出器ＫＥＳの表面には、投
影光学系ＰＬによって投影された像の一部を透過するマ
ルチスリット、或いは矩形開口が形成され、それらのス
リットや開口を透過した像光束は光電素子によって光量
として検出される。本実施例では、空間像検出器ＫＥＳ
によって投影光学系ＰＬの結像性能や照明光学系の照明
特性を計測し、その計測結果に基づいて図２中に示した
各種の光学要素や機構を調整することができる。また本
実施例の図２に示した装置構成においては、ウェハＷ上
の各ショット領域毎に形成されたアライメントマーク
や、空間像検出器ＫＥＳの表面に形成された基準マーク
を光学的に検出するオフアクシス方式のアライメント光
学系ＡＬＧが投影光学系ＰＬの直近に配置されている。
このアライメント光学系ＡＬＧは、ウェハＷ上のレジス
ト層に対して非感光性の照明光（一様照明又はスポット
照明）を対物レンズを通して照射し、アライメントマー
クや基準マークからの反射光を対物レンズを介して光電
的に検出する。
【００７５】その光電検出されたマーク検出信号は信号
処理回路６８によって所定のアルゴリズムの下で波形処
理され、マークの中心がアライメント光学系ＡＬＧ内の
検出中心（指標マーク、撮像面上の基準画素、受光スリ
ット、或いはスポット光等）と合致するようなウェハス
テージ１４の座標位置（ショットアライメント位置）、
或いは検出中心に対するウェハマーク、基準マークの位
置ずれ量が干渉計６２と共同して求められる。その求め
られたアライメント位置または位置ずれ量の情報はミニ
コン３２に送られ、ウェハステージ１４の位置決め、ウ
ェハＷ上の各ショット領域に対する走査露光の開始位置
の設定等に使われる。次に、本実施例における１つの特
徴的な構成としての像歪み補正板Ｇ１の作用、構成とそ
の製造方法について詳述するが、その前に円形投影視野
を有する投影光学系におけるディストーション特性につ
いて、図３を参照して簡単に説明しておく。
【００７６】図３において、円形の投影視野ＩＦはウェ
ハＷ側（像面側）の視野を表わし、座標系ＸＹの原点を
投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと一致させてあるものとす
る。また図３中の座標系ＸＹ内に規則的に配列された複
数の点ＧＰ(Xi,Yj) は光軸ＡＸを原点とする理想格子点
を表わし、各理想格子点ＧＰ(Xi,Yj)における矢印がそ
の像面内位置でのディストーション量（像歪みベクト
ル）ＤＶ(Xi,Yj)を表わしている。
【００７７】図３のディストーション特性からも判るよ
うに、この種の投影光学系では光軸ＡＸの近傍では像歪
みベクトルを２０nm以下に抑えることが可能であるが、
投影視野ＩＦの外周に近づくにつれて、一般的には像歪
みベクトルの絶対値も大きくなる傾向にある。それらの
像歪みベクトルＤＶ(Xi,Yj)が像高値（光軸ＡＸからの
距離）やＸＹ位置に応じた簡単な関数に従ったものであ
れば、その関数に応じた補正が可能な可動レンズ素子Ｇ
２やレンズ制御系４４を用いて、像歪みベクトルＤＶ(X
i,Yj)を投影視野ＩＦ内で全体的に小さくすることが可
能である。
【００７８】しかしながら図３に示したディストーショ
ン特性からも理解できるように、各像歪みベクトルＤＶ
(Xi,Yj)は互いにランダムな成分も含んでおり、例え特
定の関数に応じた補正を行ったとしても、ランダム成分
は残存することになる。そのような像歪みベクトルＤＶ
(Xi,Yj)に含まれるランダムな誤差成分の残存は、静止
露光の場合は投影された回路パターン像内の各点でその
ままランダムなディストーション誤差として現れる。
【００７９】一方、走査露光の場合は、走査露光時のウ
ェハＷの移動方向に並んだ複数の像点の各々でスタティ
ックに生じている像歪みベクトルが実効的な露光視野
（露光スリットの幅）内で平均化、或いは積算化された
ダイナミックな像歪みベクトルとなって現れる。この場
合も、特定の関数に従ったスタティックなディストーシ
ョン特性を補正したとしても、像面内の各点に残存する
ランダムなディストーション誤差成分によって、結果的
にはランダムな像歪みベクトルが残存してしまう。
【００８０】そこで、このようなランダムな像歪みベク
トルを低減し、走査露光時に最良のディストーション特
性を得るために設けられたものが、図２中に示した像歪
み補正板Ｇ１である。本実施例における補正板Ｇ１は、
石英や螢石の平行平板の表面の一部分を波長オーダの精
度で研磨し、その表面の一部に所定の微小斜面を形成し
たものとして構成され、その微小斜面を通る局所的な像
光束中の主光線の傾きを極めて僅かな量だけ偏向させる
ことにより、像面内でのスタティックな像歪みベクトル
を変化させものである。
【００８１】ここで、投影視野ＩＦ内で生じるスタティ
ックなディストーション特性と、走査露光時に生じるダ
イナミックなディストーション特性との関係について、
図４を参照して説明する。図４において、円形視野ＩＦ
は投影光学系ＰＬの像面側の視野を表し、その中心（光
軸ＡＸの位置）に座標系ＸＹの原点があるものと仮定す
る。
【００８２】図１，２の装置ではレチクルＲとウェハＷ
とがＹ方向に相対走査されるため、実効的な投影領域Ｅ
ＩＡは視野ＩＦ内でＸ軸を中心としてＹ方向に対称的な
一様な幅を有し、Ｘ方向にほぼ視野ＩＦの直径（３０ｍ
ｍ程度）に渡って延びた細長い矩形状またはスリット状
に設定される。その領域ＥＩＡは、実際には図２中に示
したブラインド７Ｌの開口部によって規定されるレチク
ルＲへの照明光の分布形状によって決まるものである
が、投影光学系ＰＬの構成によっては、投影光学系ＰＬ
内の中間結像面に矩形開口の視野絞りを配置することで
同様に規定できる。
【００８３】さて図４において、領域ＥＩＡ内にはＸ方
向に１３行（ＳＬ１〜ＳＬ１３）、Ｙ方向に７列（１〜
７）で配列された理想格子点ＧＰ(Xi,Yj) が設定されて
いる。理想格子点ＧＰ(Xi,Yj) の添字ｉは１〜１３のい
ずれかの整数であり、添字ｊは１〜７のいずれかの整数
であり、ｉ＝７，ｊ＝４の格子点ＧＰ(X7,Y4) は円形視
野ＩＦの中心に位置する。
【００８４】このような理想格子点ＧＰ(Xi,Yj) の各々
において生じる像歪ベクトルがスタティックなディスト
ーション特性であり、ここでは一例として走査露光の方
向であるＹ方向に一列に並んだ行ＳＬ１上の７つの格子
点ＧＰ(X1,Y1)〜ＧＰ(X1,Y7)についてのスタティックな
像歪ベクトルＤＶ(1,p1)〜ＤＶ(1,p7)を示す。その像歪
ベクトルＤＶ(1,p1)〜ＤＶ(1,p7)は、行ＳＬ１上の各理
想格子点の位置を表す白丸から伸びる線分として表され
る。
【００８５】静止露光の場合、レチクルＲ上の１点のパ
ターンはその点での像歪ベクトルのみを伴って投影され
る。これに対して走査露光の場合は、レチクルＲ上の１
点のパターンが、投影領域ＥＩＡ内を例えば行ＳＬ１に
沿ってＹ方向に等速移動することで投影されるため、そ
の点パターンの像は図４中のスタティックな像歪ベクト
ルＤＶ(1,p1)〜ＤＶ(1,p7)の全ての影響を受けてウェハ
Ｗ上に形成される。
【００８６】レチクルＲは図２に示したようにレーザ干
渉計４６によって±１５ｎｍ以下の総合精度でＸＹθ方
向に位置制御されているため、レチクルＲ上の１点のパ
ターンの投影像が投影領域ＥＩＡ内をＹ方向に直線移動
する際の直線性、直進性は投影倍率分だけ縮小され、像
歪ベクトルＤＶ(1,p1)〜ＤＶ(1,p7)よりも十分に小さく
することができる。従って走査露光でウェハＷ上に形成
されるレチクルＲ上の１点のパターンの投影像は、殆ど
の場合、投影光学系ＰＬが有する像歪ベクトルＤＶ(1,p
1)〜ＤＶ(1,p7)を平均化したダイナミックな像歪ベクト
ルＶＰ(SL1) を伴ったものとなる。
【００８７】従って投影領域ＥＩＡ内の走査方向の行Ｓ
Ｌ１で得られるダイナミックな像歪ベクトルＶＰ(SL1)
は、スタティックな像歪ベクトルＤＶ(1,p1)〜ＤＶ(1,p
7)の各々のＸ方向成分の平均値とＹ方向成分の平均値と
を計算することで求められ、そのようなダイナミックな
像歪ベクトルＶＰ(Xi)をＸ方向の各行ＳＬ１〜ＳＬ１３
毎に求めれば、投影領域ＥＩＡを介した走査露光の結果
としてウェハＷ上に転写されるパターン像（或いは理想
格子点像）のディストーション特性が決定できる。
【００８８】走査露光方式の場合、ウェハＷ上の１ショ
ット領域内の全域で生じるディストーション特性は、レ
チクルＲとウェハＷの走査移動が精密に行われるものと
すれば、ショット内のどの点もダイナミックな像歪ベク
トルＶＰ(Xi)に従ったものとなる。このため走査露光に
よるディストーション特性は、例えば図５に示すように
Ｘ方向（非走査方向）に一列に並べた理想格子点の各々
で生じるダイナミックな像歪ベクトルＶＰ(Xi)として特
定される。
【００８９】図５（Ａ）〜（Ｄ）は、円形視野ＩＦ内の
投影領域ＥＩＡのスタティックなディストーション特性
によって様々な傾向となるダイナミックな像歪ベクトル
ＶＰ(Xi)（但しｉ＝１〜１３）の一例を示したものであ
る。図５（Ａ）は、ダイナミックな像歪ベクトルＶＰ(X
i)の各々がいずれも走査方向（Ｙ方向）とほぼ平行にな
り、かつＸ方向の位置に応じてその絶対値がほぼ一定の
割合で変化する１次関数に近似されるような傾向となる
ディストーション特性の例である。
【００９０】図５（Ｂ）は、ダイナミックな像歪ベクト
ルＶＰ(Xi)の各々がいずれも走査方向（Ｙ方向）とほぼ
平行になり、かつＸ方向の位置に応じてその絶対値がほ
ぼ２次関数に近似されるような傾向で変化するディスト
ーション特性の例であり、図５（Ｃ）は図５（Ｂ）のデ
ィストーション特性の傾向に、非走査方向への倍率誤差
が重畳したように傾向のディストーション特性の例であ
る。そして図５（Ｄ）は、ダイナミックな像歪ベクトル
ＶＰ(Xi)の各々がランダムな方向性と大きさとで変化す
るディストーション特性の例である。
【００９１】図５（Ａ）のようなダイナミックなディス
トーション特性は、所謂スキューと呼ばれ、投影光学系
ＰＬ自体の特性を補正板Ｇ１の面形状によって補正する
以外に、レチクルＲとウェハＷとを所期の状態から相対
的に微小回転させた状態で走査露光することでも補正で
きる。また図５（Ｂ）のようなダイナミックなディスト
ーション特性の場合は、投影光学系ＰＬ自体の特性を補
正板Ｇ１の面形状によって補正する以外に、図２中のレ
ンズ系Ｇ２、アス・コマ補正板Ｇ３、像歪み補正板Ｇ
１、或いはレチクルＲやウェハＷを、投影レンズ系ＰＬ
の光軸ＡＸと垂直な面に対して相対的に微小傾斜させて
も補正できる。
【００９２】さらに図５（Ｃ）のようなダイナミックな
ディストーション特性の場合は、投影光学系ＰＬ自体の
特性を補正板Ｇ１の面形状によって補正する以外に、図
５（Ｂ）と同様にレンズ系Ｇ２、アス・コマ補正板Ｇ
３、像歪み補正板Ｇ１、或いはレチクルＲやウェハＷの
微小傾斜と、レンズ系Ｇ１の光軸ＡＸ方向への並進微動
や投影光学系ＰＬ内の空気間隔室の圧力制御による倍率
調整とを併用すれば補正できる。
【００９３】また図５（Ｄ）のようにダイナミックな像
歪ベクトルＶＰ(Xi)の各々がランダムな傾向となる場合
は、投影光学系ＰＬ自体の特性を補正板Ｇ１の面形状に
よって補正することで対応することになる。尚、図５
（Ｄ）のランダムなディストーション特性は、図５
（Ａ）〜（Ｃ）のように関数近似可能なディストーショ
ン特性にも重畳して現れるため、関数近似されるディス
トーション成分を補正したとしても、ランダムなディス
トーション成分が残存する。そこで補正板Ｇ１の面形状
加工によるディストーション補正は、ダイナミックなデ
ィストーション特性のうちの主にランダム成分に対して
行うようにするのが望ましい。そこで、図５（Ｄ）のよ
うなダイナミックなランダム・ディストーション特性を
補正するために好適な像歪み補正板Ｇ１の製作手法につ
いて、図６〜８を参照して説明する。図６（Ａ）は、未
加工の像歪み補正板Ｇ１を投影光学系ＰＬによる結像光
路内の所定の位置に配置した状態で計測されるランダム
なディストーション特性ＶＰ(X1)〜ＶＰ(X13)の一例を
示し、図６（Ｂ）は図６（Ａ）の特性を像歪み補正板Ｇ
１によって補正した後のダイナミックなディストーショ
ン特性ＶＰ'(X1)〜ＶＰ'(X13)の一例を表す。
【００９４】ランダムなディストーション特性の補正と
しては、図６（Ａ）のように非走査方向（Ｘ方向）に並
んだ各積算像点でのダイナミックな像歪みベクトルＶＰ
(X1)〜ＶＰ(X13)の各々を極力ゼロに追い込む手法（ゼ
ロ補正）と、それらの像歪みベクトルＶＰ(X1)〜ＶＰ(X
13)の各々を１次関数や２次関数等のある傾向に近似さ
せる手法（関数補正）との２つの考え方がある。
【００９５】ここでは像歪み補正板Ｇ１の研磨加工が比
較的容易になるといった利点を得るため、図６（Ｂ）に
示すような関数補正の手法を採用するものとするが、像
歪みベクトルＶＰ(X1)〜ＶＰ(X13)がそれ程大きくない
ときは、ゼロ補正を適用してランダムなディストーショ
ン特性（ダイナミック）をゼロに追い込んでしまっても
よい。ただし関数補正の手法、ゼロ補正の手法のいずれ
であっても、加工された像歪み補正板Ｇ１は投影光路内
に再設置する際にその設置姿勢（特に傾き）を微小量調
整する必要がある。
【００９６】図６（Ｂ）のディストーション特性ＶＰ'
(X1)〜ＶＰ'(X13)は、ここでは走査方向（Ｙ方向）に一
律のオフセット量を有し、同時に非走査方向（Ｘ方向）
に一定の倍率誤差を有するように補正されたものであ
り、それらのオフセット量と倍率誤差とはいずれも１次
元関数であって、像歪み補正板Ｇ１のＸ軸回りの微少傾
斜による像シフト調整や投影光学系ＰＬ内のレンズ素子
Ｇ２による倍率調整等の別の補正機構により十分に補正
可能である。
【００９７】さて、像歪み補正板Ｇ１の加工に当たって
は、まず図６（Ａ）のようなダイナミックなディストー
ション特性を奏する像歪みベクトルＶＰ(X1)〜ＶＰ(X1
3)を計測する作業が必要である。その計測作業の手法に
は、試し焼き（テスト露光）によるオフライン計測と、
図２に示した投影露光装置のウェハテーブルＴＢ上に固
定された空間像検出器ＫＥＳを使ったオンボディ計測と
の２種類がある。
【００９８】テスト露光の手法は、テストレチクル上の
理想格子点に形成されたテストマークを投影光学系ＰＬ
を介して、フラットネスが特別に管理されたウェハＷ上
に静止露光し、露光されたウェハＷを現像してから投影
露光装置とは異なる計測装置に搬送して、転写されたテ
ストマークの座標位置や位置ずれ量を計測することで、
投影光学系ＰＬの円形視野ＩＦ内の各点、或いは実効投
影領域ＥＩＡ内の各点におけるスタティックな像歪みベ
クトルを求めるものである。
【００９９】これに対して空間像検出器ＫＥＳを使った
手法は、テストレチクル上の各理想格子点の各々に形成
されたテストマークの像を露光用照明光で投影しつつ、
その像を空間像検出器ＫＥＳのナイフエッジで走査する
ようにウェハステージ１４をＸ，Ｙ方向に移動させ、そ
の際に空間像検出器ＫＥＳから出力される光電信号の波
形を解析してスタティックな像歪みベクトルを求めるも
のである。
【０１００】このように、空間像検出器ＫＥＳを使った
オンボディ計測の手法は、円形視野ＩＦ内または実効投
影領域ＥＩＡ内の各理想格子点でのスタティックな像歪
みベクトルのデータを図２中の主制御系３２の記憶媒体
内に逐次記憶するため、それらのデータを用いてソフト
ウェア上で像歪み補正板Ｇ１の加工シミュレーションを
行う場合や、加工装置によって実際に研磨加工する場合
に好都合である。なお、テスト露光、或いは空間像検出
器ＫＥＳによるディストーション特性計測の詳細につい
ては後で詳しく説明する。
【０１０１】さて、スタティックな像歪みベクトルが求
まったら、計算機（コンピュータ，ワークステーション
等）によって矩形状の実効投影領域ＥＩＡ内のＹ方向に
ついて各像歪みベクトルを平均化し、図６（Ａ）のよう
なダイナミックなディストーション特性を求める。その
後、例えば図６（Ｂ）のようなダイナミック・ディスト
ーション特性を得るように、図６（Ａ）中の像歪みベク
トルＶＰ(X1)〜ＶＰ(X13)の各々に対する修正ベクトル
（方向と大きさ）ΔＶＰ(Xn)を決定する。すなわち、Ｖ
Ｐ'(Xn)＝ＶＰ(Xn)−ΔＶＰ(Xn)〔ｎは１〜１３の整
数〕となるような修正ベクトルΔＶＰ(Xn)を決定する。
【０１０２】次に、修正ベクトルΔＶＰ(Xn)に基づいて
非走査方向（Ｘ方向）の各平均化点毎に、スタティック
な像歪みベクトルＤＶ（ｉ，ｐj）をどのように補正す
るかを決定する。その決定にあたっては様々な手法が考
えられるが、ここでは、例えば図４に示したようなＹ方
向に平均化される７点のスタティックな像歪みベクトル
ＤＶ（ｉ，ｐ1）〜ＤＶ（ｉ，ｐ7）のうち最も大きなベ
クトルから補正を加えていき、その１点での補正量が所
定の許容値よりも大きくなるときは、その他の点の像歪
みベクトルＤＶ（ｉ，ｐj）に対しても補正を加えるよ
うにする。
【０１０３】図７は、矩形状の実効投影領域ＥＩＡ内の
Ｙ方向（走査方向）に並んだ７点の各々での像歪みベク
トルＤＶ（ｉ，ｐ1）〜ＤＶ（ｉ，ｐ7）と、それらのベ
クトルを平均化したダイナミックな像歪みベクトルＶＰ
(Xi)との一例を示し、補正目標となる像歪みベクトルは
ＶＰ'(Xi)、修正ベクトルはΔＶＰ(Xi)である。この図
７のようなディストーション特性の場合、修正ベクトル
ΔＶＰ(Xi)に基づく補正は、主に点（i,p1）におけるス
タティックな像歪みベクトルＤＶ（ｉ，ｐ1）に対して
行われるが、場合によっては点（i,p2）におけるスタテ
ィックな像歪みベクトルＤＶ（ｉ，ｐ2）に対しても行
われる。
【０１０４】具体的には、図７中の像歪みベクトルＤＶ
（ｉ，ｐ7）、或いは像歪みベクトルＤＶ（ｉ，ｐ6）の
絶対値を小さくするとともに、その方向性も微小変更す
るように補正する。そのためには、像歪みベクトルＤＶ
（ｉ，ｐ1）、或いは像歪みベクトルＤＶ（ｉ，ｐ2）が
観測された投影視野内の計測点（理想格子点）を通る主
光線を、像歪み補正板Ｇ１の位置で微小に偏向するよう
な面を決定してやればよい。そこで、その様子を図８，
９を参照して簡単に説明する。
【０１０５】図８は、レチクルＲ、像歪み補正板Ｇ１、
及び投影光学系ＰＬ（可動レンズ素子Ｇ２）の位置関係
を部分的に示した拡大図であり、ここでは図４中の矩形
の投影領域ＥＩＡ内に設定された複数の格子点ＧＰ（X
i,Yj）のうち、Ｙ方向の１行目の部分をＸ方向に断面と
したものである。従って、図８において走査露光の方向
は同図中の紙面と垂直な方向になる。
【０１０６】さて図８において、レチクルＲの下面には
理想格子点の各位置毎にテストマーク（計測用のバーニ
アパターン等）が形成され、ここでは、図７中の像歪み
ベクトルＤＶ（ｉ，ｐ1）が生じている線ＳＬ１上の格
子点ＧＰ（1，1）のテストマークから発生して投影光学
系ＰＬに入射する像光束ＬＢ（1，1）と、その主光線Ｍ
Ｌ（1，1）とに対して、像歪み補正板Ｇ１の対応する表
面部分９-９’の局所的な研磨によって補正を加えるも
のとする。
【０１０７】具体的には、図７中の像歪みベクトルＤＶ
（ｉ，ｐ1）を小さくするように、表面部分９-９’の局
所傾斜面によって主光線ＭＬ（1，1）を微小量だけ所定
の方向に傾けた主光線ＭＬ’（1，1）に変換する。この
際、格子点ＧＰ（1，1）からの像光束ＬＢ（1，1）も表
面部分９-９’の波長オーダーの局所傾斜面によって微
小量だけ傾いた像光束ＬＢ’（1，1）に変換される。
尚、図８においては、レチクルＲ上の他の理想格子点Ｇ
Ｐ（2，1）〜ＧＰ（13，1）のうち格子点ＧＰ（2，1）
〜ＧＰ（7，1）を通る主光線も破線で示してあるが、こ
こではそれら他の主光線及び像光束に対しては補正を行
わないものとする。
【０１０８】図９は、図８に示した像歪み補正板Ｇ１の
局所的な表面部分９-９’の拡大図を示し、説明を容易
にするために表面部分９-９’に形成される局所傾斜面
の傾斜量を誇張して表わしてある。図８で説明したよう
に、像歪み補正板Ｇ１の上面で、レチクルＲ上の理想格
子点ＧＰ（1，1）からの主光線ＭＬ（1，1）と像光束Ｌ
Ｂ（1，1）とが通る部分Ｓ（1，1）には、補正すべき主
光線ＭＬ’（1，1）と像光束ＬＢ’（1，1）の傾きに応
じた傾斜量Δθ（1，1）でテーパーが形成されている。
【０１０９】先の図７を参照して説明したように、格子
点ＧＰ（1，1）で発生するスタティックな像歪みベクト
ルＤＶ（1，p1）はＸ方向，Ｙ方向の各々について負方
向に縮小補正する必要があるため、図９に示した部分Ｓ
（1，1）も実際にはＸ，Ｙ方向の両方に微小傾斜したも
のとなる。また、像歪み補正板Ｇ１上の研磨部分Ｓ
（1，1）の面積或いはＸＹ方向の大きさは、理想的には
投影露光に寄与する像光束ＬＢ（1，1）の広がり角２θ
naを考慮して、その像光束ＬＢ（1，1）がほぼ完全にカ
バーされるように定められる。
【０１１０】実際の投影光学系ＰＬでは、ウェハＷ側の
開口数（NAw）が０．６〜０．８程度が見込まれてお
り、投影倍率を１／４縮小とすると、レチクルＲ側の開
口数NArは０．１５〜０．２程度になる。そしてレチク
ル側の開口数NArと図９中の広がり角２θnaとは、NAr＝
sin(θna)の関係にあるから、研磨加工すべき部分Ｓ
（1，1）の面積或いはＸＹ方向の大きさは、レチクルＲ
のパターン面（下面）と像歪み補正板Ｇ１の表面とのＺ
方向の間隔Ｈｒと開口数Narとの関係から一義的に求め
られる。
【０１１１】尚、ここでは理想格子点ＧＰ（1，1）のＸ
方向の隣りに位置する格子点ＧＰ（2，1）からの主光線
ＭＬ（2，1）を含む像光束による像歪みベクトルＤＶ
（1，p6）に対しては補正しないこととしたので、像歪
み補正板Ｇ１上の格子点ＧＰ（2，1）からの像光束に対
応した部分Ｓ（2，1）は、平行平面が保存されるように
研磨加工されることは言うまでもない。
【０１１２】また図９中で、研磨加工した部分Ｓ（1，
1）の左隣りの部分Ｓ（0，1）は元の平行平面に戻るよ
うに左上りの斜面に研磨されているが、そこを通る像光
束の有無や主光線の補正の有無によっては、想像線で表
わしたように部分Ｓ（1，1）からの面と緩やかにつなげ
る場合もある。さらに、図８、図９では像歪み補正板Ｇ
１の平行平面を投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに対して垂直
に配置したが、調整機構によって像歪み補正板Ｇ１全体
を微小傾斜させれば、投影像面側に表れるディストーシ
ョン特性（スタティックな像歪みベクトル）を全体的に
Ｘ又はＹ方向に微小シフトさせることができる。
【０１１３】以上の図８、９に示した手法を使って、先
の図６（Ａ）のようなランダムなディストーション特性
を図６（Ｂ）に示すような規則的なディストーション特
性に補正すべく、非走査方向（Ｘ方向）に並んだ１３本
の線ＳＬ１〜ＳＬ１３（図４参照）の各々に沿って像歪
み補正板Ｇ１の表面を局所的に傾斜させるように研磨加
工する。
【０１１４】図１０は、そのような研磨加工によって作
られた像歪み補正板Ｇ１の平面図であり、本実施例では
像歪み補正板Ｇ１の全体形状をレチクルＲと相似の正方
形に設定した。これは、平行平面の精度、平坦度等を厳
しく管理して作られるレチクルＲのブランクス（母材）
が像歪み補正板Ｇ１としてそのまま利用できるからであ
る。もちろん、特別に両面研磨された専用のブランクス
を使ってもよい。
【０１１５】図１０において、矩形の実効投影領域ＥＩ
Ａとその内部の１３×７の点は、先の図４に示したもの
と同じであり、それらの１３×７点のうち四隅に位置す
る理想格子点をＧＰ（1，1），（1，7），（13，1），
（13，7）とし、Ｙ軸上の両端に位置する理想格子点を
ＧＰ（7，1），（7，7）としてある。そして実効投影領
域ＥＩＡの外側にほぼ一定の幅で広がる領域ＥＩＡ’
は、レチクルＲ上で投影領域ＥＩＡの最外辺に位置する
点から開口数NArを伴って像歪み補正板Ｇ１に達する像
光束の広がり部分を表わしている。
【０１１６】図１０において、便宜上、円形又は楕円形
で示した斜線部の領域Ｓ(1,a)，Ｓ(2,a)，Ｓ(3,a)，Ｓ
(4,a)，Ｓ(5,a)，Ｓ(6,a)，Ｓ(6,b)，Ｓ(7,a)，Ｓ(8,
a)，Ｓ(9,a)，Ｓ(10,a)，Ｓ(11,a)，Ｓ(12,a)，Ｓ(13,
a)の各々は、図９のような研磨加工によってスタティッ
クな像歪みベクトルを補正する部分である。それらの領
域Ｓ(i,a)，Ｓ(i,b)のうちで領域Ｓ(1,a)は先の図９に
示した研磨領域Ｓ(1,1)に相当している。
【０１１７】図１０に示したように、スタティックな像
歪みベクトルＶＤ（i，j）の補正のための研磨加工は、
基本的には走査方向（Ｙ方向）に並ぶ７個の格子点を結
んだ線分（図４に示した走査線ＳＬ１〜ＳＬ１３）上の
どこか一ヵ所に対して行われる。しかしながら、一ヵ所
での補正量（研磨による傾斜量）が大きくなりすぎる場
合や修正すべき像歪みベクトルの方向性によっては、図
１０中の領域Ｓ(6,a)，Ｓ(6,b)のように、同一の走査線
上の複数部分に研磨領域（テーパー部）を設定すること
もある。
【０１１８】また、各研磨領域Ｓ(i,a)，Ｓ(i,b)の面積
や研磨によるテーパー量とその傾斜方向は、先に図８，
９で説明したような手法で決定されるが、互いに隣り合
った研磨領域間については、そのつなぎ面が滑らかにな
るように研磨加工される。さらに図１０の場合、各研磨
領域Ｓ(i,a)，Ｓ(i,b)は比較的に離散して設定される
が、このように離散的にした方が研磨加工上は有利であ
る。
【０１１９】なぜなら、例えば図１０中で互いに隣り合
った研磨領域Ｓ(2,a)，Ｓ(3,a)について見てみると、そ
の２つの研磨領域の傾斜方向がほぼ同じ向きになると計
算されたとすると、２つの研磨領域Ｓ(2,a)，Ｓ(3,a)の
境界部には比較的急峻な逆テーパーが生じるからであ
る。そのような逆テーパーは、本来意図していた像歪み
ベクトルの補正と逆向きの補正成分を与えるため、投影
されたレチクルパターンの像質を局所的に劣化させるこ
とにもなる。
【０１２０】そこで、像歪み補正板Ｇ１上でＹ方向に隣
接する研磨領域同志が同一の傾斜方向になるときは、先
の図６（Ａ）のようなダイナミックなディストーション
特性を図６（Ｂ）のような所望状態にするために選択さ
れるスタティックな像歪みベクトルＤＶ（i，j）を見直
し、研磨領域を相互にＸ方向にずらすような修正を試み
るのが良い。
【０１２１】このように、走査露光を前提としたスタテ
ィックなディストーション特性の補正は、静止露光を前
提としたディストーション特性の補正と比べると、像歪
み補正板Ｇ１上の研磨領域Ｓ(i,a)，Ｓ(i,b)を分散させ
ることが可能となるので、研磨加工の精度（特に面のつ
なぎ）を比較的緩くできるといった利点がある。このこ
とは逆に、指定された研磨領域Ｓ(i,a)，Ｓ(i,b)の面形
状をその周囲の他の研磨領域の面形状に左右されること
なく精密に加工できることを意味する。
【０１２２】ところで、図１０に示した像歪み補正板Ｇ
１用のブランクスは、専用の研磨加工機のＸＹステージ
上にセットされ、回転研磨ヘッド部に対して比較的精密
にＸ，Ｙ方向に移動しては、回転研磨ヘッド部を計算さ
れた傾斜角度で所望の研磨領域に所定の力で押圧するこ
とにより研磨加工される。この場合、加工後の像歪み補
正板Ｇ１を投影視野内の各理想格子点の位置に対して正
確に合致させる必要があるので、像歪み補正板Ｇ１の外
周辺のＹ軸と平行な一辺とＸ軸と平行な一辺には、研磨
加工機のＸＹステージ上、又は投影露光装置内の補正板
Ｇ１の保持フレーム上に植設された基準ピン（ローラ）
Kpa，KPb，KPcの各々と当接する基準端面部Pr-a，Pr-
b，Pr-cが設定されている。
【０１２３】ここで、特開平８−２０３８０５号公報に
も開示されてはいるが、図１１を参照して研磨加工機の
具体的な一例を説明する。図１１において、像歪み補正
板Ｇ１のブランクスは、研磨加工機の本体１００上を
Ｘ，Ｙ方向に移動可能なＸＹステージ１０１上に基準ピ
ンKpa，KPb，KPcで規定されて載置される。そのＸＹス
テージ１０１は駆動機構１０２によって移動され、駆動
機構１０２は研磨制御系１０３からの指令によって駆動
される。
【０１２４】さらに研磨制御系１０３は、研磨部１０５
の先端に取り付けられた回転研磨ヘッド１０４の回転
と、ヘッド１０４の先端とブランクス（Ｇ１）との接触
角度を調整する角度調整部１０６とを制御する。そして
研磨制御系１０３は、データ記録媒体（ディスク、テー
プ、カード等）或いはオンライン通信からのディストー
ション特性計測データに基づいて解析用のコンピュータ
１０７で解析されたＸＹステージ１０１の移動位置と研
磨中の移動速度、回転研磨ヘッド１０４の回転速度と押
圧力、ヘッド１０４の接触角度等の各情報を受信する。
【０１２５】以上のような研磨加工機は、投影露光装置
の組立て製造現場に設置され、装置の最終的な結像性能
を検査、調整する段階で使用される。もちろん、図１１
のような研磨加工機は、投影光学系ＰＬの組立て製造ラ
インにて使用してもよく、その場合は投影光学系ＰＬを
露光装置本体に取り付ける前の単体状態での結像特性を
像歪み補正板Ｇ１で補正することができる。しかしなが
ら、投影光学系ＰＬの単体状態での結像特性は装置本体
に取り付けた状態とは若干異なることがあり、望ましく
は投影光学系ＰＬを露光装置に取り付けて露光装置自体
の照明系を使って結像特性を検査した結果（ディストー
ション特性）に基づいて、図１１の研磨加工機を使って
像歪み補正板Ｇ１を加工するのがよい。
【０１２６】ところで研磨加工機の解析用コンピュータ
１０７は、例えば図１０に示したような像歪み補正板Ｇ
１のブランクス上の各研磨領域の決定、各研磨領域にお
ける面形状（主に傾斜量と傾斜方向）の決定等を、計測
されたスタティックなディストーション特性やダイナミ
ックなディストーション特性に基づいて実行する。その
際、解析用コンピュータ１０７内の記憶部には、計測さ
れた各種のディストーション特性データに基づいて最終
的な研磨加工の状態をシミュレーションするプログラム
が保持され、そのシミュレーション結果がオペレータの
ためにディスプレー上に表示される。これによってオペ
レータは、シミュレートされた研磨加工の状態や条件を
ディスプレー上で確認することができ、様々なパラメー
タを細かく変更、編集して最適な加工状態を設定するこ
とができる。
【０１２７】以上のようにして製作された像歪み補正板
Ｇ１は、図１２に示したような支持フレーム１２０上に
固定される。その支持フレーム１２０には、実効投影領
域ＥＩＡを通る結像光束が遮蔽されないような矩形開口
部１２０ａが形成され、その開口部１２０ａの周辺には
像歪み補正板Ｇ１の下面を支える複数の凸部１２１ａ〜
１２１ｋが形成されている。
【０１２８】凸部１２１ａ〜１２１ｄは像歪み補正板Ｇ
１のほぼ四隅を支持し、凸部１２１ｅ〜１２１ｈは開口
部１２０ａの中央近傍で補正板Ｇ１を支持し、凸部１２
１ｉ，ｊはそれぞれ補正板Ｇ１の右端部辺の中央と上端
部辺の中央とを支持し、そして凸部１２１ｋは補正板Ｇ
１の下端部辺の中央を支持する。これらの凸部１２１ａ
〜１２１ｋによって像歪み補正板Ｇ１はたわみが最も少
なくなるように支持フレーム１２０上に載置される。
【０１２９】さらに支持フレーム１２０上には、像歪み
補正板Ｇ１の下側の基準辺に当接する２つの基準ローラ
ＫＰａ，ＫＰｂと、像歪み補正板Ｇ１の左側の基準辺に
当接する１つの基準ローラＫＰｃとが転動可能に植設さ
れている。そして像歪み補正板Ｇ１は、支持フレーム１
２０上の凸部１２１ｉ，ｊの上方にそれぞれＸ，Ｙ方向
にスライド可能に設けられた押圧子１２２ａ，１２２ｂ
によって、基準ローラＫＰａ，ＫＰｂ，ＫＰｃの方向に
所定の付勢力で押圧される。尚、図１２中には示してい
ないが、像歪み補正板Ｇ１を支持フレーム１２０の各凸
部に所定の押圧力で付勢するための弾性部材（板バネ、
スプリング等）が像歪み補正板Ｇ１の周辺の上方空間に
設けられている。
【０１３０】そして図１２のような支持フレーム１２０
は、図１３に示すような支持フレーム保持部材１３０上
に取り付けられる。図１３は投影光学系ＰＬの上端部分
の構造を示す部分断面であり、保持部材１３０は投影光
学系ＰＬの鏡筒上端部に対して上下方向（Ｚ方向）と
Ｘ，Ｙ方向とに変動しないように複数のスペーサー１３
５ａ，１３５ｂを介して拘束されている。
【０１３１】また保持部材１３０には、投影光学系ＰＬ
の視野を遮らないような開口部が形成され、その上面に
は支持フレーム１２０をＸ，Ｙ，θ方向に位置決めする
複数の基準部材１３１ａ，１３１ｂが設けられている。
さらに保持部材１３０の下側の３ヵ所には、支持フレー
ム１２０をＸＹ平面に対して微小傾斜させるための直動
型のピストンやピエゾ素子等による上下動駆動子１３３
ａ，１３３ｂ，１３３ｃ（１３３ｃの図示は省略）と、
各駆動子１３３ａ，１３３ｂ（１３３ｃ）を駆動させる
モータ等の駆動ユニット１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃ
（１３２ｃの図示は省略）とが設けられている。
【０１３２】そして各駆動ユニット１３２ａ，１３２ｂ
（１３２ｃ）の各々は、傾斜制御系１３７からの制御指
令に応答して各駆動子１３３ａ，１３３ｂ（１３３ｃ）
を最適な量で上下動させ、支持フレーム１２０、すなわ
ち像歪み補正板Ｇ１を所定の方向に所定の量だけ傾斜さ
せる。その傾斜方向と傾斜量は、図２中の主制御系３２
内に予め記憶されたプリセット情報、或いは像歪み補正
板Ｇ１を装着した後に再計測されるディストーション特
性の計測結果に基づいて主制御系３２によって決定され
る。また３ヵ所の駆動子１３３ａ，１３３ｂ（１３３
ｃ）は、ＸＹ平面内でみたとき、投影光学系ＰＬの光軸
ＡＸを中心とする一定半径の円周上に約１２０°の角度
で配置され、各駆動子１３３ａ，１３３ｂ（１３３ｃ）
を同時に上下動させることで、像歪み補正板Ｇ１とレチ
クルＲとの間隔（図９中に示したＨｒ）も調整すること
ができる。
【０１３３】尚、図１３に示した投影光学系ＰＬ内のレ
ンズ素子Ｇ２は、図２中でも示したように、投影光学系
ＰＬの光軸ＡＸに沿って上下動可能または傾斜可能に設
けられ、ウェハＷ上に投影される投影像の倍率誤差や実
効投影領域ＥＩＡ内の全体で生じる対称的な歪曲収差
（糸巻き型、樽型、台形等のディストーション）を補正
することができる。
【０１３４】以上のようにして、研磨加工された像歪み
補正板Ｇ１が投影光路内の所期の位置、すなわち研磨加
工前のディストーション特性計測の時点で設置されてい
た位置に戻されると、再びテストレチクルを使ったディ
ストーション特性の計測作業を行い、ダイナミックなデ
ィストーション特性が例えば先の図６（Ｂ）のようにな
っているか否かを確認する。
【０１３５】ただし、先の図６（Ｂ）の例では関数近似
可能なディストーション成分が重畳しているため、最終
的には像歪み補正板Ｇ１の傾斜、レンズ素子Ｇ２の上下
動と傾斜微動、或いは圧力制御による倍率微調によって
関数近似可能なディストーション成分をほぼ零に追い込
む必要がある。そしてその追い込む調整の後に再計測さ
れるダイナミックなディストーション特性に、ランダム
成分なディストーション成分がどれぐらい含まれている
かを確認し、そのランダム成分が規格値に入っていれ
ば、像歪み補正板Ｇ１の一連の製作過程が終了する。
【０１３６】一方、ダイナミックなディストーション特
性中のランダム成分が規格値に入らないときには、再計
測したディストーション誤差のデータに基づいて図１１
のコンピュータ１０７を使って再シミュレーションを行
い、必要に応じて像歪み補正板Ｇ１が再研磨される。以
上、本実施例では、走査露光時の実効投影領域ＥＩＡに
おけるスタティックなディストーション特性（歪曲収差
特性）ではなく、投影領域ＥＩＡの走査方向の幅に渡る
積算（平均化）によって生じるダイナミックなディスト
ーション特性に着目し、そのダイナミックなディストー
ション特性に含まれる主にランダムな成分を補正するよ
うに像歪み補正板Ｇ１を研磨した。このため、投影領域
ＥＩＡ内の例えば１３×７個の理想格子点の全てで像歪
みベクトルを最小にするように研磨加工する場合と比
べ、その加工が格段に楽になり、研磨領域の面つなぎも
高精度にできるといった利点がある。
【０１３７】さらに本実施例では、ダイナミックなディ
ストーション特性をゼロに追い込んだ状態、或いは所定
の関数に近似されるように追い込んだ状態にするのに必
要な像歪み補正板Ｇ１上の研磨領域を離散的に設定する
ことが可能となるので、互いに隣接した研磨領域での不
自然な面つなぎも減少し、投影光学系ＰＬによる投影像
の局所的な像質の劣化も最小にすることが可能となる。
【０１３８】尚、不自然な面つなぎとは、レチクルＲ上
の物点のＸＹ方向の位置によっては、その物点からの結
像光束が互いに隣接した複数の研磨領域を同時に通るこ
とで生じる像歪みベクトルが不自然な補正にならないよ
うに、各研磨領域の研磨面を計算上で１次的に定められ
た状態から僅かに修正して隣接した複数の研磨領域の全
体での面を滑らかにつなぐ操作を意味する。
【０１３９】以上の実施例では、専ら像歪み補正板Ｇ１
の製作手法とその調整手法について説明したが、像歪み
補正板Ｇ１の製作に当たっては先に述べたようにテスト
レチクルを用いてスタティックなディストーション誤差
を複数の理想格子点の各々について精密に計測する必要
がある。そのようなディストーション特性の計測は試し
焼きによる方法以外に、図２中に示した空間像検出器Ｋ
ＥＳによっても実施可能である。
【０１４０】そこで、空間像検出器ＫＥＳによるディス
トーション計測について図１４を参照して簡単に説明す
る。図１４は、図２中の露光装置のウェハテーブルＴＢ
上に取り付けられた空間像検出器ＫＥＳの構成とそれに
関連した信号処理系の構成とを示し、本実施例ではナイ
フエッジ計測法を利用して投影光学系ＰＬから投影され
るテストパターン像の座標位置を求めるものとする。
【０１４１】図１４において、空間像検出器ＫＥＳは、
テーブルＴＢ上のウェハＷの表面とほぼ同じ高さ（例え
ば±１ｍｍ程度の範囲）になるように設けられた遮光板
１４０、その遮光板１４０の所定位置に形成された数十
μｍ〜数百μｍ程度の矩形開口（ナイフエッジ開口）１
４１、開口１４１を透過した投影光学系ＰＬからの結像
光束を大きなＮＡ（開口数）で入射する石英の光パイプ
１４２、そして光パイプ１４２によってほぼ損失なく伝
送される結像光束の光量を光電検出する半導体受光素子
（シリコンフォトダイオード、ＰＩＮフォトダイオード
等）１４３で構成される。
【０１４２】以上の空間像検出器ＫＥＳの構成におい
て、遮光板１４０は紫外域の光に対して高い透過率を有
する石英や蛍石の板材の表面にクロム層を蒸着し、その
クロム層の一部に開口１４１を形成して構成され、光パ
イプ１４２は石英の光学繊維の多数本を密に束ねて全体
として数ミリ程度の太さに形成したもの、または石英を
断面が正方形の細長い角柱に切り出してその内面を全反
射面にしたもので構成される。
【０１４３】このような光パイプ１４２を用いて遮光板
１４０と受光素子１４３とを空間的に離しておくと、遮
光板１４０上に長時間に渡って結像光束が照射されるこ
とにで生じる遮光板１４０の温度上昇に伴う受光素子１
４３への影響が低減され、受光素子１４３をほぼ一定温
度に保つことが可能となり、合わせて開口１４１を透過
してくる結像光束をロスなく受光することが可能とな
る。
【０１４４】一方、空間像検出器ＫＥＳによる投影像の
検出には、図２中に示したレーザ干渉計６２が使われ
る。レーザ干渉計６２には、図１４に示すように周波数
が安定化されたレーザ光源６２Ａ、そのレーザビームを
テーブルＴＢ上に固定された移動鏡６０と投影光学系Ｐ
Ｌの鏡筒下部に固定された基準鏡６２Ｅとに向けて分割
するビームスプリッタ６２Ｂ，６２Ｃ、及び移動鏡６０
と基準鏡６２Ｅの各々で反射されてビームスプリッタ６
２Ｂで互いに干渉したビームを受光するレシーバ６２Ｄ
等で構成される。
【０１４５】レシーバ６２Ｄは、干渉したビームのフリ
ンジの変化に応じた光電信号に基づいてテーブルＴＢの
移動量を１０ｎｍの分解能でインクリメンタルに計数す
る高速デジタルカウンタを備え、そのカウンタによるデ
ジタル計数値をテーブルＴＢ（ウェハＷ）のＸ（又は
Ｙ）方向の座標位置として図２中に示したウェハステー
ジ制御系５８に送る。さて、図１，２に示したように露
光用照明光をエキシマレーザ光源１から得る場合、空間
像検出器ＫＥＳの受光素子１４３からの光電信号は、エ
キシマレーザ光源１のパルス発光に応答したパルス波形
となる。すなわち、投影光学系ＰＬの物体面に設置され
たテストレチクル上のある物点からの像光路を図１４に
示すようにＭＬｅとすると、その像光路ＭＬｅが空間像
検出器ＫＥＳの矩形開口１４１に合致するようにテーブ
ルＴＢ（即ちウェハステージ１４）をＸ，Ｙ方向に位置
決めした状態で、図２中のエキシマレーザ光源１をパル
ス発光させると、受光素子１４３からの光電信号も時間
幅が１０〜２０ｎｓ程度のパルス波形となる。
【０１４６】そこで受光素子１４３からの光電信号を、
図１４のような増幅作用を有するサンプルホールド（Ｓ
／Ｈとする）回路１５０Ａに入力するように構成し、そ
のＳ／Ｈ回路１５０Ａはレーザ干渉計６２内のレシーバ
６２Ｅで作られる１０ｎｍ毎の計数用パルス信号に応答
してサンプル動作とホールド動作とを切り替えるように
構成する。
【０１４７】そして図２に示したエキシマレーザ光源１
の制御系２は、レーザ干渉計６２からステージ制御系５
８を経由して図２中の同期制御系６６、主制御系３２に
送られる座標位置情報に応じてパルス発光のトリガを行
う。即ち本実施例では、エキシマレーザ光源１のパルス
発光がテーブルＴＢの座標位置に応じて行われ、そのパ
ルス発光に同期してＳ／Ｈ回路１５０Ａが受光素子１４
３からのパルス信号波形のピーク値をホールドするよう
に構成される。
【０１４８】Ｓ／Ｈ回路１５０Ａでホールドされたピー
ク値は、アナログ−デジタル（Ａ−Ｄとする）変換器１
５２Ａによってデジタル値に変換され、そのデジタル値
は波形メモリ回路（ＲＡＭ）１５３Ａに記憶される。Ｒ
ＡＭ１５３Ａの記憶動作時の番地は、レーザ干渉計６２
から送られてくる１０ｎｍ毎の計数用パルス信号を計数
するアップダウンカウンタ１５１によって作られ、テー
ブルＴＢの移動位置とＲＡＭ１５３Ａの記憶動作時の番
地とが一義的に対応付けられる。
【０１４９】ところで、エキシマレーザ光源１からのパ
ルス光のピーク強度は各パルス毎に数％程度の変動があ
る。そこで本実施例の処理回路では、その変動による像
計測精度の劣化を防止するために、図２中の照明光学系
（７Ａ〜７Ｑ）内に強度検出用の光電検出器１５５を設
ける。そして光電検出器１５５からの光電信号（パルス
波形）は、先のＳ／Ｈ回路１５０Ａ、Ａ−Ｄ変換器１５
２Ａ、ＲＡＭ１５３Ａの各々と同等のＳ／Ｈ回路１５０
Ｂ、Ａ−Ｄ変換器１５２Ｂ、ＲＡＭ１５３Ｂ（記憶動作
時のアドレス生成はＲＡＭ１５３Ａと共通）によって取
り込まれる。
【０１５０】これによってテーブルＴＢの移動位置とＲ
ＡＭ１５３Ｂの記憶動作時の番地とが一義的に対応付け
られた状態で、エキシマレーザ光源１からの各パルス光
のピーク強度がＲＡＭ１５３Ｂに記憶される。尚、光電
検出器１５５は、図２に示した照明光学系内のミラー７
Ｊを部分透過ミラーとし、その背面側に透過してきた１
〜数％程度のパルス光を集光レンズを介して受光するよ
うに配置される。また光電検出器１５５をそのような位
置に配置した場合は、ウェハＷ上の各ショット領域を露
光する際の露光量を制御するための光量モニターとして
も動作する。
【０１５１】以上のようにして各ＲＡＭ１５３Ａ，１５
３Ｂに記憶されたデジタル波形は波形解析用のコンピュ
ータ（ＣＰＵ）１５４に読み込まれ、ＲＡＭ１５３Ａに
記憶された像強度に応じた計測波形がＲＡＭ１５３Ｂに
記憶された照明パルス光の強度ゆらぎ波形で規格化（除
算）される。規格化された計測波形はＣＰＵ１５４内の
メモリに一時的に保持されるとともに、計測すべき像強
度の中心位置が各種の波形処理プログラムによって求め
られる。
【０１５２】本実施例では、空間像検出器ＫＥＳの開口
１４１のエッジを使ってテストレチクル上のテストパタ
ーン像を検出するので、ＣＰＵ１５４によって解析され
る像の中心位置は、テストパターン像の中心と開口１４
１のエッジとがＸＹ面内で合致する場合にレーザ干渉計
６２によって計測されるテーブルＴＢ（ウェハステージ
１４）の座標位置として求まる。
【０１５３】こうして解析されたテストパターン像の中
心位置の情報は図２に示した主制御系３２に送られ、主
制御系３２はテストレチクル上の複数点（例えば理想格
子点）に形成されたテストパターンの各投影像の位置を
順次計測するための動作を、図２中のエキシマレーザ光
源１の制御系２、ウェハステージ制御系５８、及び図１
４中のＣＰＵ１５４に指示する。
【０１５４】ここで、本実施例に好適なテストレチクル
ＴＲについて図１５を参照して簡単に説明する。図１５
はテストレチクルＴＲの全体のパターン配置を示す平面
図であり、テストレチクルＴＲの中心をＸＹ座標系の原
点と仮定してある。そして図１５においても走査露光の
方向はＹ方向である。また図１５のテストレチクルＴＲ
の左側には破線で示した実効投影領域ＥＩＡも示され、
投影領域ＥＩＡの非走査方向（Ｘ方向）の両端部は、テ
ストレチクルＴＲのパターン領域を矩形に囲む遮光帯Ｌ
ＳＢのうちＹ方向に延びる２辺の各々と合致するように
設定される。
【０１５５】そしてテストレチクルＴＲの遮光帯ＬＳＢ
の外側には、十字状のレチクルアライメントマークＲＭ
ａ，ＲＭｂが形成され、テストレチクルＴＲが露光装置
のレチクルステージ８（図２参照）上に載置された状態
でレチクルアライメント用の顕微鏡によってマークＲＭ
ａ，ＲＭｂを検出することで、テストレチクルＴＲは装
置内の基準点に対して位置合わせされる。
【０１５６】さてテストレチクルＴＲの遮光帯ＬＳＢの
内側にはＸＹ方向に一定ピッチでマトリックス状に配列
されたテストパターン領域ＴＭ（ｉ，ｊ）が形成されて
いる。このテストパターン領域ＴＭ（ｉ，ｊ）は、図１
５の下段に拡大して示すように全体的に１〜２ｍｍ角程
度の大きさの矩形の遮光層（斜線部）で形成される。そ
してその遮光層の中には、空間像検出器ＫＥＳによる検
出のためにＸ方向の周期を有するライン＆スペース（Ｌ
＆Ｓ）のパターンＭＸ（ｉ，ｊ）と、Ｙ方向の周期を有
するＬ＆ＳのパターンＭＹ（ｉ，ｊ）とが形成され
る。、さらに透明な窓ＭＺ内には解像力の検査や重ね合
わせ精度の検査に使われるランパスマークＭＬＰやバー
ニアマークＭｖｎも形成されている。
【０１５７】また、テストパターン領域ＴＭ（ｉ，ｊ）
の矩形遮光層の中で、Ｌ＆ＳパターンＭＸ（ｉ，ｊ）の
Ｘ方向の両側には、所定の大きさの遮光部ＴＳａ，ＴＳ
ｃが確保されるようにデザインされる。この遮光部ＴＳ
ａ，ＴＳｃの面積は、投影像面側において空間像検出器
ＫＥＳの矩形開口１４１の面積よりも大きくなるように
設定されている。同様に、Ｌ＆ＳパターンＭＹ（ｉ，
ｊ）のＹ方向の両側にも、所定の大きさの遮光部ＴＳ
ａ，ＴＳｂが確保される。
【０１５８】尚、図１５に示したＬ＆ＳパターンＭＸ
（ｉ，ｊ）、ＭＹ（ｉ，ｊ）は遮光層中に１０本の透明
ラインを有し、各透明ラインの間の遮光ラインの幅と透
明ラインの幅とを同一としたが、その透明ラインの本
数、透明ラインと遮光ラインの幅の比（デューティ）等
は任意に設定し得る。ただし各透明ラインの周期方向の
幅は、投影光学系ＰＬによって十分に解像可能であって
極端に太くならないように設定され、一例としては投影
光学系ＰＬによる解像可能な線幅値Δｒから４Δｒ程度
の範囲に設定される。
【０１５９】さて、図１５のようなテストレチクルＴＲ
が露光装置のレチクルステージ８上に載置されてアライ
メントされると、ウェハステージ１４は空間像検出器Ｋ
ＥＳの矩形開口１４１が計測すべき１つのテストパター
ン領域ＴＭ（ｉ，ｊ）に対して図１６のように配置する
ように位置決めされる。図１６は、１つのテストパター
ンＴＭ（ｉ，ｊ）内のＬ＆ＳパターンＭＹ（ｉ，ｊ）の
投影像ＭＹＳ（ｉ，ｊ）を矩形開口１４１がＹ方向に走
査する直前の位置関係を示したもので、図１６の状態に
おいて矩形開口１４１は図１５中に示した遮光部ＴＳｂ
（又はＴＳａ）によって完全に遮光されている。そして
この図１６の位置から矩形開口１４１はほぼ一定速度で
投影像ＭＹＳ（ｉ，ｊ）の１本目のスリット像（透明ラ
インの像）Ｍｓ１に向けて右方向に移動していく。
【０１６０】このとき、受光素子１４３からの光電信号
のレベルは、図１７に示すように矩形開口１４１の右側
のエッジ１４１Ａが１本目のスリット像Ｍｓ１を横切っ
た瞬間（位置ｙａ）から立ち上がり、矩形開口１４１の
左側のエッジ１４１Ｂが１０本目のスリット像Ｍｓ１０
を横切った瞬間（位置ｙｄ）以降に零に戻るように変化
する。
【０１６１】図１７は、横軸にウェハステージ１４（矩
形開口１４１）のＹ（又はＸ）方向の座標位置を取り、
縦軸に受光素子１４３の光電信号の電圧レベルを取って
表わした信号波形ＥＶを示すものであり、信号波形ＥＶ
は投影像ＭＹＳ（ｉ，ｊ）の１本目のスリット像Ｍｓ１
から１０本目のスリット像Ｍｓ１０までが矩形開口１４
１内に順次入るに従って階段状に増加し、位置ｙｂで最
大値ＥＶｐに達する。その後、ウェハステージ１４が位
置ｙｃを過ぎると、信号波形ＥＶはスリット像がＭｓ１
からＭｓ１０の順で矩形開口１４１から外れるのに応じ
て階段状に減少する。
【０１６２】このような階段状の波形ＥＶを構成するス
テップ毎の電圧変化分ΔＶｅは、投影像ＭＹＳ（ｉ，
ｊ）中の１本のスリット像の光量に対応したものであ
る。そして信号波形ＥＶを使った位置計測において重要
な部分は、各ステップ間の立ち上がり部分と立ち下がり
部分である。この階段状の信号波形ＥＶは図１４中のＲ
ＡＭ１５３Ａに一時的に記憶され、その後ＣＰＵ１５４
によって照明パルス光毎の強度ゆらぎに対する補正（除
算）がＲＡＭ１５３Ａの各アドレス内のデータ（電圧
値）毎に行なわれる。
【０１６３】以上のようにして規格化された信号波形Ｅ
Ｖは、さらにＣＰＵ１５４によって平滑化（スムージン
グ）され、その平滑化された信号波形は各ステップ間の
立ち上がり位置と立ち下がり位置とを強調するために微
分される。その微分波形は図１８（Ｂ）に示すように、
位置ｙａ〜ｙｂまでの期間は、図１８（Ａ）に再度示し
た信号波形ＥＶの各ステップ間が立ち上がり波形である
ために正の微分パルス状になり、位置ｙｃ〜ｙｄまでの
期間は信号波形ＥＶの各ステップ間が立ち下がり波形で
あるために負の微分パルス状になる。尚、図１８（Ａ）
は、図１８（Ｂ）中の微分パルス波形上の位置と原信号
波形ＥＶ上の各ステップ位置との対応関係をわかり易く
するために図１７を再度図示したものである。
【０１６４】そこで図１４に示したＣＰＵ１５４は、図
１８（Ｂ）のような微分波形をＹ（或いはＸ）座標位置
と対応付けて内部のメモリに記憶した後、微分波形中の
２０個のパルス波形毎にその重心位置Ｙｇ１，Ｙｇ２，
… ，Ｙｇ２０を算出し、各位置Ｙｇ１〜Ｙｇ２０を加
算平均した位置ＹＧ（ｉ，ｊ）を決定する。この位置Ｙ
Ｇ（ｉ，ｊ）は、図１６中の投影像ＭＹＳ（ｉ，ｊ）の
Ｙ方向の中心点と、矩形開口１４１の２つのエッジ１４
１Ａ，１４１ＢをＹ方向に結ぶ線分の中点とが正確に合
致するときにレーザ干渉計６２で計測されるウェハステ
ージ１４のＹ座標値である。
【０１６５】以上のようにして、テストレチクルＴＲ上
の複数ヶ所に形成されたテストパターン領域ＴＭ（ｉ，
ｊ）内の各Ｌ＆ＳパターンＭＹ（ｉ，ｊ）の投影像ＭＹ
Ｓ（ｉ，ｊ）のＹ座標位置が順次計測されるが、テスト
パターン領域ＴＭ（ｉ，ｊ）内の各Ｌ＆ＳパターンＭＸ
（ｉ，ｊ）の投影像ＭＸＳ（ｉ，ｊ）のＸ座標位置につ
いても全く同様の手順によって計測される。
【０１６６】その場合、空間像検出器ＫＥＳの矩形開口
１４１は投影像ＭＸＳ（ｉ，ｊ）に対してＸ方向に走査
され、図１６中の矩形開口１４１のＸ方向の幅を規定す
る１対のエッジ１４１Ｃ，１４１Ｄが投影像ＭＸＳ
（ｉ，ｊ）に対するナイフエッジとして作用する。従っ
て受光素子１４３からの光電信号の波形ＥＶやその微分
波形は先の図１８（Ａ），（Ｂ）と全く同様になる。た
だし、投影像ＭＸＳ（ｉ，ｊ）のＸ方向の中心位置ＸＧ
（ｉ，ｊ）を求める必要があるので、図１４中に示され
たレーザ干渉計６２のレシーバ６２Ｄからの計数用パル
ス信号は、ウェハステージ１４のＸ方向の移動位置を計
測するレーザ干渉計（図１中の１６Ｘ）内のレシーバか
ら得られる計数用パルス信号に切り替えられる。
【０１６７】以上のようにして、テストレチクルＴＲ上
の各テストパターン領域ＴＭ（ｉ，ｊ）内のＬ＆Ｓパタ
ーンＭＸ（ｉ，ｊ）、ＭＹ（ｉ，ｊ）で規定される理想
格子点の投影座標位置〔ＸＧ（ｉ，ｊ），ＹＧ（ｉ，
ｊ）〕が計測でき、その計測結果とテストレチクルＴＲ
上の各理想格子点の座標位置とのＸＹ方向の差分を求め
ることによって、先の図３又は図４で説明したような各
理想格子点におけるスタティックな像歪みベクトルＤＶ
（Xi，Yj）が求められる。
【０１６８】ところで以上のディストーション計測法で
は、Ｌ＆ＳパターンＭＸ（ｉ，ｊ）、ＭＹ（ｉ，ｊ）の
各投影座標位置〔ＸＧ（ｉ，ｊ），ＹＧ（ｉ，ｊ）〕を
計測してからスタティックな像歪みベクトルＤＶ（Xi，
Yj）を求めていたが、そのような各投影座標位置〔ＸＧ
（ｉ，ｊ），ＹＧ（ｉ，ｊ）〕を実測しなくても像歪み
ベクトルＤＶ（Xi，Yj）を求めることが可能である。
【０１６９】すなわち、テストレチクルＴＲ上の各Ｌ＆
ＳパターンＭＸ（ｉ，ｊ）、ＭＹ（ｉ，ｊ）で規定され
る理想格子点の座標位置は設計上で予め判っているの
で、その理想格子点を理想的な投影光学系ＰＬを通して
投影したときの投影像位置（理想投影位置）も設計上で
予め判っている。そこで、例えば図１８（Ｂ）のような
微分波形がメモリ上に生成された段階で、そのメモリの
番地上で理想投影位置に対応した基準番地をソフトウェ
アで設定し、図１８（Ｂ）中の２０個の微分パルス波形
の各重心位置を加算平均した位置をメモリ上の特定番地
として決定し、その特定番地と先の基準番地との差値に
レーザ干渉計６２（又は１６Ｘ）からの計測用パルス信
号の分解能（例えば１０ｎｍ）の値を乗算すれば、直接
的に像歪みベクトルＤＶ（Xi，Yj）を算出することがで
きる。
【０１７０】以上の空間像検出器ＫＥＳを用いた投影像
の検出に当たっては、さらに考慮すべき事項がある。そ
れは、図２中に示した第１フライアイレンズ７Ｃと第２
フライアイレンズ７Ｇを使うことによって、レチクルＲ
上に照射されるパルス照明光の強度分布に不要な干渉縞
の強度分布が数％程度のコントラストで重畳することで
ある。
【０１７１】そのため、ウェハＷの走査露光時には図２
中の第１フライアイレンズ７Ｃと第２フライアイレンズ
７Ｇとの間に設けられた振動ミラー７Ｄを振動させ、第
２フライアイレンズ７Ｇに入射するパルス照明光を走査
露光時のレチクルＲの移動方向（Ｙ方向）と交差した非
走査方向に微小量だけ偏向させつつ複数のパルス照明光
を照射し、干渉縞を複数のパルス照明光毎にレチクルＲ
（及びウェハＷ）上で非走査方向に微小移動させること
で、ウェハＷ上に投影露光されるパターン像に重畳した
干渉縞のコントラストをレジスト層の積算効果によって
十分に減少させるようにしてある。
【０１７２】ところが空間像検出器ＫＥＳによる投影像
の検出の際は、ウェハＷの走査露光の場合と異なり、レ
ジスト層による積算効果が利用できない。そこで、同様
の積算効果を電気的な処理、例えば図１４中の信号処理
回路を一部変更した回路構成によるハードウェア処理、
或いはＣＰＵ１５４によるソフトウェア処理で得るよう
にすることが望ましい。
【０１７３】具体的には、図１６のようにＬ＆Ｓパター
ンの投影像ＭＹＳ（ｉ，ｊ）又はＭＸＳ（ｉ，ｊ）を矩
形開口１４１で走査する際の移動速度を十分に小さく
し、振動ミラー７Ｄを高速に振動させた状態でレーザ干
渉計６２（又は図１中の１６Ｘ）からの計数用パルス信
号の１パルスに応答して複数個のトリガ信号をエキシマ
レーザ光源１の制御系２に与える方式が採用できる。
【０１７４】そこで、図１９，２０を参照してハードウ
ェア処理によって積算効果を得る方式について簡単に説
明する。まず、図１９に示すようにウェハステージ１４
の位置計測用のレーザ干渉計６２（又は１６Ｘ）からの
計数用パルス信号ＣＴＰの１パルスに対して、例えば３
つのトリガパルスＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３を生成するよ
うに構成し、そのトリガパルスＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３
の各々に応答してエキシマレーザ光源１を発振させるよ
うにする。
【０１７５】そして図１４の信号処理回路の一部を図２
０のように変更する。図２０において、空間像検出器Ｋ
ＥＳの受光素子１４３からの光電信号のピーク値をデジ
タル値に変換するＡ−Ｄ変換器１５２Ａの後には、Ａ−
Ｄ変換器１５２Ａの出力データとレジスタ１５７Ｂに一
時的に保持されたデータとを加算するアキュムレータ１
５７Ａが接続され、その加算結果が図１４と同様のＲＡ
Ｍ１５３Ａに記憶されるように構成する。
【０１７６】さらにシーケンスを同期させるために、干
渉計からの計数用パルス信号ＣＴＰに応答してトリガパ
ルスＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３を出力する同期回路１５７
Ｃを設け、そのトリガパルスＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３の
各々でＳ／Ｈ回路１５０Ａのサンプル動作とホールド動
作とを切り替えるように構成する。そしてトリガパルス
ＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３はアキュムレータ１５７Ａにも
送られ、各トリガパルスＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３毎（３
個のパルス発光毎）にＡ−Ｄ変換器１５２Ａから出力さ
れるデータがアキュムレータ１５７Ａによって順次加算
される。
【０１７７】このような構成において、レジスタ１５７
Ｂは干渉計の計数用パルス信号ＣＴＰの立ち上がりでゼ
ロリセットされるように動作し、同期回路１５７Ｃはそ
のゼロリセット後に１番目のトリガパルスＴＰ１を出力
する。これに応答してＳ／Ｈ回路１５０ＡとＡ−Ｄ変換
器１５２Ａが作動し、１番目のパルス発光に応じて受光
素子１４３から出力された信号のピーク値ＥＶ１がアキ
ュムレータ１５７Ａの一方の入力端に印加される。
【０１７８】このときレジスタ１５７Ｂのデータはゼロ
であるので、アキュムレータ１５７Ａの出力にはピーク
値ＥＶ１が現れる。その出力はただちにレジスタ１５７
Ｂに送られて保持される。そして一定時間の後、同期回
路１５７Ｃは２番目のトリガパルスＴＰ１を出力し、同
様にして２番目のパルス発光に応じて受光素子１４３か
ら出力された信号のピーク値ＥＶ２がアキュムレータ１
５７Ａの一方の入力端に印加される。
【０１７９】これによってアキュムレータ１５７Ａの出
力には、Ａ−Ｄ変換器１５２Ａからのピーク値ＥＶ２と
レジスタ１５７Ｂからのピーク値ＥＶ１との加算値が現
れ、その加算値が再びレジスタ１５７Ｂに送られる。そ
して３番目のトリガパルスＴＰ３に対しても同様に動作
し、結局、アキュムレータ１５７Ａの出力には３つのパ
ルス発光の各々によって得られたピーク値ＥＶ１，ＥＶ
２，ＥＶ３の加算値が現れ、その加算値はＲＡＭ１５３
Ａの指定された番地に記憶される。
【０１８０】以上の本実施例では、干渉計の計数用パル
ス信号の１パルスに対して３個のトリガパルスＴＰ１，
ＴＰ２，ＴＰ３を発生させるが、そのトリガパルスが発
生する間、振動ミラー７Ｄの角度を微小に変化させるた
め、空間像検出器ＫＥＳの遮光板１４０上に投影される
像ＭＸＳ（ｉ，ｊ）又はＭＹＳ（ｉ，ｊ）に各パルス発
光毎に重畳した干渉縞のコントラスト成分が平均化さ
れ、図１７のような信号波形ＥＶが干渉縞によるコント
ラストによって歪むことが低減される。
【０１８１】以上の方式以外にも、空間像検出器ＫＥＳ
を使った像計測時の干渉縞による精度劣化を低減する方
式があり、その１つは、投影された１つのＬ＆Ｓパター
ン像ＭＸＳ（ｉ，ｊ）又はＭＹＳ（ｉ，ｊ）に対して空
間像検出器ＫＥＳの矩形開口１４１を複数回走査する方
式である。この場合、信号処理回路は先の図１４のもの
とし、矩形開口１４１の複数回の走査の各々で図１８
（Ａ），（Ｂ）のような波形処理を行い、投影像の中心
位置（又は像歪みベクトル）を各走査毎に求めた後に、
その中心位置（又は像歪みベクトル）をＣＰＵ１５４の
ソフトウェア上で平均化する。
【０１８２】このように矩形開口１４１を複数回走査す
る間、振動ミラー７Ｄの角度は微小に変化されるため、
矩形開口１４１の各走査毎に干渉縞の位置が微小にシフ
トすることになり、干渉縞コントラストの影響によりば
らついて計測され得る投影像の中心位置（又は像歪みベ
クトル）を平均化して求めることができ、それだけ計測
精度を高めることが可能となる。
【０１８３】また以上の構成においては、空間像検出器
ＫＥＳを用いて投影像を検出する際に、ウェハステージ
１４をＸ又はＹ方向に走査したが、空間像検出器ＫＥＳ
の方をある計測位置に静止させておき、レチクルＲの方
をＸ又はＹ方向に微動させるようにしても同様のディス
トーション計測が可能である。さらに、空間像検出器Ｋ
ＥＳ（ウェハステージ１４）とレチクルＲとを、例えば
Ｙ方向（走査露光方向）に所期の速度比と異なる速度比
で同期移動させ、その間に受光素子１４３から得られる
信号波形を解析するようにしてもよい。
【０１８４】この場合、例えば図１６中の矩形開口１４
１と投影像ＭＹＳ（ｉ，ｊ）とは一定の速度差を伴って
共にＹ方向に沿った一方向に移動することになり、その
速度差によって投影像ＭＹＳ（ｉ，ｊ）が矩形開口１４
１によって相対走査され、受光素子１４３からの信号も
図１７のような階段状の波形になる。このようにレチク
ルＲと空間像検出器ＫＥＳとを共に同期移動させる場合
は、厳密な意味では理想格子点でのスタティックなディ
ストーション特性を計測したことにならない。しかしな
がら、そのときの光電信号の波形を解析すれば、Ｌ＆Ｓ
パターンの投影像ＭＹＳ（ｉ，ｊ）が投影視野ＩＦ内で
走査移動される局所範囲内での平均化された像歪みベク
トル、即ちダイナミックなディストーション特性を知る
ことが可能である。さて、以上のような自動計測の結果
に基づいて図１１のような研磨加工機で像歪み補正板Ｇ
１を研磨加工する際、先の図９のように像歪み補正板Ｇ
１の片面だけではなく、図２１に示したように両面を研
磨するようにしてもよい。図２１は、図９と同様にレチ
クルＲ又はテストレチクルＴＲ上の１つの格子点ＧＰ
（１，１）からの結像光束ＬＢ’（１，１）が通る像歪
み補正板Ｇ１の一部分の断面を誇張して示したものであ
る。
【０１８５】この図２１の場合、像歪み補正板Ｇ１の下
面（投影光学系ＰＬ側）には上面の研磨領域Ｓ（１，
１）、Ｓ（０，１）に対応して研磨領域Ｓ’（１，
１）、Ｓ’（０，１）が設定され、下面の研磨領域Ｓ’
（１，１）、Ｓ’（０，１）もそれぞれ結像光束（主光
線）に対して最適な微小偏向角を与えるように波長オー
ダーの傾斜面に研磨されている。
【０１８６】例えば、図２１中に示した結像光束ＬＢ’
（１，１）は研磨領域Ｓ（１，１）と研磨領域Ｓ’
（１，１）の２つの微小斜面によって偏向されるため、
各研磨領域Ｓ（１，１）、Ｓ’（１，１）の斜面方向と
傾斜量とをほぼ同じにしておくと、その局所的な領域だ
けを傾いた平行平板に整形することができ、偏向補正さ
れた主光線ＭＢ’（１，１）を光軸ＡＸとほぼ平行な状
態に戻すことが可能となる。このため、物点ＧＰ（１，
１）からの主光線ＭＢ’（１，１）は、投影光学系ＰＬ
の投影像面に対して垂直に近くなり、テレセントリック
な状態が維持されるといった利点がある。
【０１８７】また、像歪み補正板Ｇ１の両面を研磨加工
することにすれば、先に図１０を参照して説明したよう
に、研磨領域Ｓ（ｉ，ａ），Ｓ（ｉ，ｂ）のうち互いに
オーバーラップせざるを得ない隣接した複数の研磨領域
が存在した場合でも、それらの研磨領域を像歪み補正板
Ｇ１の上面と下面とに振り分けることができ、同一面側
での研磨面のつなぎが滑らかになって、よりきめ細かな
ディストーション補正が可能になるといった利点もあ
る。次に、本実施例においてディストーション特性を計
測する際に考慮しなければならない投影露光装置の照明
光学系の光学条件に関して説明する。先の図２で説明し
たように、この種の投影露光装置の照明光学系は、一般
に第２フライアイレンズ７Ｇの射出側に形成される面光
源像（実際は５千〜１万個の輝点の集合）を投影光学系
ＰＬの入射瞳または射出瞳に結像するケーラー照明系と
して構成される。これによって、エキシマレーザ光の可
干渉性により生じる干渉縞（又はスペックル）のコント
ラストが無いものと仮定したとき、第１の被照射面とし
てのブラインド７Ｌの位置、第２の被照射面としてのレ
チクルＲのパターン面位置、及び第３の被照射面として
の投影光学系ＰＬの像面（ウェハ面）位置の各々で、±
１％程度の均一な照度分布を得ている。
【０１８８】しかしながら近年の半導体デバイスの高密
度化、微細化に伴って、被照射面における照度分布の均
一性の問題だけではなく、被照射面（特にウェハ面）上
に照射される照明光のテレセントリックな条件からのず
れ、所謂テレセン誤差も問題となってきている。ただし
このテレセン誤差は投影光学系ＰＬ単体が有するテレセ
ン誤差も含んだものとして捉えられる。
【０１８９】特に近年は、図２中に示したように第２フ
ライアイレンズ７Ｇの射出側に輪帯開口、４開口、円形
小開口、円形大開口等の各種の照明σ絞り板（以下、空
間フィルターとする）７Ｈを交換可能に設け、照明光源
面の形状をレチクルＲ上のパターンに応じて変更するこ
とが行われている。この場合、空間フィルター７Ｈを光
路内に挿入しない状態、或いは円形大開口の空間フィル
ターを光路内に入れた状態で、ウェハＷ側に到達する照
明光のテレセン誤差を被照射面内の各点毎に計測し、各
点毎のテレセン誤差が補正されるように、図２中のコン
デンサーレンズ系の近傍に設けられたテレセン補正板７
Ｎを、像歪み補正板Ｇ１の製作手法と同様の手法で研磨
加工して光路内に挿入すればよい。或いは図２中のコン
デンサーレンズ系７Ｋ，７Ｑ等に含まれる特定のレンズ
素子に対して、計測されたテレセン誤差が補正されるよ
うな非球面加工（図１１の研磨加工機により球面を局所
的に研磨した場合も含む）を施してもよい。
【０１９０】そこで、投影光学系ＰＬの像面側における
照明光のテレセン誤差を正確に計測することが必要とな
るが、その計測には先に図１４〜１８を参照して説明し
た空間像検出器ＫＥＳとテストレチクルＴＲがそのまま
利用できる。ただし、テレセン誤差を求めるためには、
ウェハテーブルＴＢのＺ方向の位置を斜入射光式の焦点
検出系の検出結果に基づいて一定量（例えば０．５μ
ｍ）だけ変えてはテストレチクルＴＲ上のＬ＆Ｓパター
ンの投影像を矩形開口１４１で走査して、その投影像の
ＸＹ座標位置を計測することを繰り返し、１つのＬ＆Ｓ
パターン像のＺ方向位置に応じたＸＹ座標位置の変化、
即ちＬ＆Ｓパターン像の主光線のＺ軸に対する傾きの方
向と量とを計測することになる。
【０１９１】そして、このようなテレセン誤差（結像主
光線の傾き誤差）をテストレチクルＴＲ上の各理想格子
点に配置されたＬ＆Ｓパターンの各投影像毎に行うこと
で、投影像面内、或いは実効投影領域ＥＩＡ内でのテレ
セン誤差の分布が、例えば図２２のように分かる。図２
２は、投影領域ＥＩＡ内で生じる局所的なテレセン誤差
の分布を誇張して表わした一例であり、同図中の黒点は
理想格子点又はそれに準じた点を表わし、各黒点から延
びる線分がテレセン誤差ベクトル（向きと大きさ）Δθ
t(i,j)を表わしている。
【０１９２】このテレセン誤差ベクトルΔθt(i,j)は、
一例として投影像点の主光線がＺ方向の距離１０００μ
ｍ当たりどれぐらいＸ，Ｙ方向にシフトしているかを表
わしたものであり、この図２２に示したベクトルマップ
の全体傾向は、ディストーション特性と同様にして関数
近似可能な成分とランダムな成分とが混在したものとな
っている。
【０１９３】従って、図２２のようなテレセン誤差ベク
トルのマップを計測することによって、修正（補正）す
べきテレセン誤差が発生している投影視野ＩＦ内での座
標位置を決定し、その座標位置における主光線の傾き補
正量を計算し、その計算結果に基づいてテレセン補正板
７Ｎ（又はレンズ素子）の表面を局所的に研磨して波長
オーダーの微小傾斜を形成すればよい。
【０１９４】また、空間像検出器ＫＥＳにより照明光の
テレセン誤差特性を計測してテレセン補正板７Ｎの研磨
状態をシミュレーションし、その結果に基づいて実際の
研磨加工を行うとともに、その加工されたテレセン補正
板７Ｎを挿入して試し焼き（走査露光）を行ったときの
レジスト像の状態を光学顕微鏡、電子顕微鏡により観
察、計測した結果を勘案して、テレセン補正板７Ｎを再
度研磨加工（修正研磨）することが望ましい。
【０１９５】このように投影像の空間的な強度分布の光
電的な検出結果と、試し焼きによってレジスト層に実際
に蝕刻される像の質の計測結果との双方に基づいて研磨
加工するやり方は、テレセン補正板７Ｎの他に像歪み補
正板Ｇ１の製作の際にも同様に適用でき、実際のデバイ
スパターンをウェハＷ上に走査露光するときの投影性能
を最大限に引き出すことが可能となる。
【０１９６】さらにテレセン補正板７Ｎは、先に説明し
た像歪み補正板Ｇ１と同様に照明系の光軸ＡＸと垂直な
面に対して任意の方向に傾斜可能にしておくと、投影視
野内の各点で一律に生じているテレセン誤差（オフセッ
ト分）を投影視野内で一括して補正することができる。
ところで、空間像検出器ＫＥＳを用いたＬ＆Ｓパターン
の投影像の計測によって、投影視野ＩＦ内、又は矩形の
投影領域ＥＩＡ内の各点で生じる像面アス、コマ収差、
或いは像面湾曲等を計測することができる。そこで図２
中に示した投影光学系ＰＬの下端部のアスコマ補正板Ｇ
３についても、投影視野ＩＦ内または矩形投影領域ＥＩ
Ａ内の各点において計測されたアスやコマの収差量に基
づいて、その収差量が走査露光時の平均化によってゼロ
に追い込まれるように、或いはスタティックな状態のま
までゼロに追い込まれるように同様に研磨加工され、研
磨後に投影光学系ＰＬの下端部に挿入される。
【０１９７】また図２では省略したが、投影光学系ＰＬ
の下端部には投影像面の湾曲を補正するような面形状を
持った像面湾曲補正板（石英板）Ｇ４が図２３のように
アスコマ補正板Ｇ３と並んで装着される。図２３は投影
光学系ＰＬの下端部の部分断面を示し、投影像面ＰＦ３
に最も近い位置にあるレンズ素子Ｇａが環状の保持金物
１７５を介して投影光学系ＰＬの鏡筒内に固定されてい
る様子を示す。そしてアスコマ補正板Ｇ３と像面湾曲補
正板Ｇ４は、レンズ素子Ｇａと像面ＰＦ３との間で環状
の保持金物１７６を介して鏡筒内に固定される。
【０１９８】ここで像面ＰＦ３は、レチクルＲのパター
ン面と光学的に共役なベストフォーカス面であり、その
像面ＰＦ３上の像点ＩＳＰ２’に収斂する結像光束Ｌ
Ｂ'（i,j）の主光線ＭＬ'（i,j）は、レンズ素子Ｇａと
像面ＰＦ３との間では光軸ＡＸと平行になっているもの
とする。このとき結像光束ＬＢ'（i,j）の開口数ＮＡｗ
は、レチクル側での開口数ＮＡｒに比べて投影倍率（１
／４，１／５等）の逆数分だけ大きく、ＮＡｗ＝０．５
〜０．７程度になっている。
【０１９９】そのため、アスコマ補正板Ｇ３、像面湾曲
補正板Ｇ４を通るときの結像光束ＬＢ'（i,j）の広がり
面積は、レチクル側の像歪み補正板Ｇ１に比べて格段に
大きくなってしまう。このため、像点ＩＳＰ２’の近傍
に位置する別の像点を作る結像光と図２３中に示した結
像光束ＬＢ'（i,j）とがアスコマ補正板Ｇ３中で重なっ
てくることは避けられない。
【０２００】しかしながら、アスコマ補正板Ｇ３の表面
の研磨加工は、矩形投影領域ＥＩＡ内の幅方向（走査方
向）に関する収差特性も走査露光により平均化されるこ
とを勘案すれば、アスコマ補正板Ｇ３の全面で考慮する
必要はなく、走査露光時の平均化を考慮して局所領域に
対して行えばよく、アスコマ補正板Ｇ３の研磨加工時の
研磨面のつなぎは比較的容易に行なえる。
【０２０１】一方、像面湾曲は、ある照明条件のもとで
投影されたテストレチクルＴＲ上の各点のＬ＆Ｓパター
ンの像について、そのベストフォーカス位置（Ｚ位置）
を試し焼きによるオフライン方式や空間像検出器ＫＥＳ
を使って計測し、計測された各点でのベストフォーカス
位置を最小二乗法等により近似した近似面（曲面）を求
めることで決定される。
【０２０２】この場合、空間像検出器ＫＥＳによる投影
像の検出は、テレセン誤差計測のときのように、斜入射
光方式等の焦点検出系で遮光板１４０の表面高さ位置を
計測しつつテーブルＴＢのＺ位置を変えて行われ、Ｌ＆
Ｓパターンの投影像のコントラスト（微分波形のピーク
値、ボトム値のレベル）が最も高くなるようなテーブル
ＴＢのＺ位置をベストフォーカス位置として計測する。
【０２０３】そのようにして決定された投影像面の近似
面のフラットネスが、少なくとも走査露光時の矩形投影
領域ＥＩＡ内で許容範囲内にないときは、投影光学系Ｐ
Ｌから像面湾曲補正板Ｇ４を取り出して像面湾曲を修正
するような研磨加工が行なわれる。この場合、像面湾曲
補正板Ｇ４は、一般的には一方の表面が全体的に正の曲
率で研磨され、他方の表面がほぼ同じ負の曲率で研磨さ
れ、投影視野内の全体的な像面湾曲の傾向を補正するよ
うに製作される。
【０２０４】しかしながら、投影視野内（矩形投影領域
ＥＩＡ内）で局所的に像面湾曲が大きくなっているとこ
ろがあれば、その部分については局所的に追加研磨を行
なって補正することもできる。また以上のアスコマ補正
板Ｇ３、像面湾曲補正板Ｇ４の製作にあたっても、空間
像検出器ＫＥＳによる投影像の光電的な計測結果に頼る
だけでなく、試し焼きによって転写された実際のレジス
ト像のプロフィール等を計測し、その計測結果も勘案す
ることが望ましい。次に、上述のディストーション特
性、アスコマ収差、像面湾曲等の計測時に考慮しなけれ
ばならない他の照明条件に関して説明する。先に述べた
ように、図２に示した第１フライアイレンズ７Ｃ、第２
フライアイレンズ７Ｇの作用によってブラインド７Ｌの
位置、レチクルＲ（テストレチクルＴＲ）のパターン面
位置、及び投影光学系ＰＬの像面（ウェハ面）位置等の
被照射面で、±１％程度の均一な照度分布を得ることが
できる。
【０２０５】ところが照明光の照射状態は、被照射面に
おける照度分布の均一性の問題だけではなく、被照射面
内の位置に応じて照明光の開口数（ＮＡ）が部分的に異
なる現象、即ち光軸ＡＸからの距離である像高に応じた
ＮＡ差（照明角度内のむら）の発生によって、解像力、
ディストーション誤差、各種収差等を含む総合的な結像
性能が局所的に劣化するといった問題があることも判明
した。この現象は、照明系の像高位置に依存したσ値の
変化の他に、図２中に示した第２フライアイレンズ７Ｇ
からレチクルＲまでの照明光学系による各種収差、その
照明光学系を構成する複数の光学部材の組立て製造時の
配置誤差、又は各光学部材にコートされる反射防止用の
薄膜の角度特性等によっても引き起こされる。
【０２０６】またこのような像高に応じた照明光のＮＡ
差は、投影光学系ＰＬ単体の収差によっても生じ得る現
象であり、結局のところ、図２４に誇張して示すよう
に、例えば投影像面ＰＦ３上に３つの像点ＩＳＰａ，Ｉ
ＳＰｂ，ＩＳＰｃの各々を形成するための結像光束ＬＢ
ａ，ＬＢｂ，ＬＢｃの開口数ＮＡａ，ＮＡｂ，ＮＡｃが
像高位置±ΔＨｘに応じて異なる現象となって生じる。
【０２０７】図２４は、レチクルＲ上の光軸ＡＸの位置
にある物点（理想格子点）ＧＰｂ、その物点ＧＰｂから
Ｘ軸（非走査方向の軸）に沿った正方向に距離Ｍ・ΔＨ
ｘだけ離れた物点ＧＰｃ、及び物点ＧＰｂからＸ軸の負
方向に距離Ｍ・ΔＨｘだけ離れた物点ＧＰａの各々を、
縮小倍率１／Ｍ（Ｍは２〜１０程度）の両側テレセント
リックな投影光学系ＰＬを介して投影像面ＰＦ３上に像
点ＩＳＰａ，ＩＳＰｂ，ＩＳＰｃとして結像投影する様
子を表したものである。
【０２０８】この際、レチクルＲは所定の開口数、所定
のσ値に調整された照明光ＩＬＢによってほぼ一様な強
度分布で照射され、各物点から像歪み補正板Ｇ１を介し
て投影光学系ＰＬに入射する光のうち、投影光学系ＰＬ
の瞳（絞り開口）Ｅｐで遮光されることなく像面ＰＦ３
側に向かう結像光束ＬＢａ，ＬＢｂ，ＬＢｃが各像点の
結像に寄与する。
【０２０９】また図２４において、結像光束ＬＢａ，Ｌ
Ｂｃの各々の左側に破線で示した部分光束は、本来の開
口状態から照明角度内のむらとなって欠落、或いは減衰
した部分を表す。このように像高位置に応じたＮＡ差が
生じると、像高＋ΔＨｘでの結像光束ＬＢａと像高−Δ
Ｈｘでの結像光束ＬＢｃの各主光線は瞳Ｅｐの中心点
（光軸ＡＸ）を通るものの、各結像光束ＬＢａ，ＬＢｃ
の断面内での光量重心で決まる重心線は像面ＰＦ３にお
いて主光線から傾いたものとなってしまう。
【０２１０】このような照明光の像高に応じたＮＡ差が
ある状態で、例えばレチクルＲ上の照明領域の中央、即
ち投影光学系ＰＬの光軸ＡＸの近傍に位置するほぼ解像
限界のＬ＆Ｓパターンと、光軸ＡＸから離れた照明領域
の周辺部に位置するほぼ解像限界のＬ＆Ｓパターンとを
投影露光する場合を考えてみる。この場合、その２ヶ所
のＬ＆Ｓパターンの各々を照射する照明光の強度分布が
同一であっても、光軸ＡＸ近傍のＬ＆Ｓパターンに対す
る照明光の方が光軸ＡＸから離れたＬ＆Ｓパターンに対
する照明光に比べて実効的なＮＡが大きく（場合によっ
ては小さく）なっている。このため最終的にウェハＷ上
に転写されるＬ＆Ｓパターンの解像は光軸ＡＸ近傍のも
のと周辺部のものとで異なることになり、同一ライン
幅、同一ピッチのＬ＆Ｓパターンであるにも関わらず、
像面内の位置に応じて転写される像のコントラストやラ
イン幅が異なってしまうといった問題がある。
【０２１１】さらに照明光のＮＡ差は、ピッチ方向を異
ならせた同一デザインの２つのＬ＆Ｓパターンがレチク
ル上に近接して設けられているとき、その２つのＬ＆Ｓ
パターンの投影像の線幅やデューティをピッチの方向に
応じて微小に変えてしまうといった問題を引き起こす。
尚、照明領域の中央と周辺とで実効的なＮＡの差は無い
ものの、レチクルＲ（又はウェハＷ）に照射される照明
光束の全体が光軸ＡＸに対して対称な角度でなく、ある
方向に僅かに傾くといった問題も起り得るが、その場合
は第２フライアイレンズ７Ｇやその他の照明光学系内の
光学素子の位置をＸ，Ｙ，Ｚ又はθ方向に微動させるこ
とによって調整可能である。
【０２１２】以上のような照明光の像高に応じたＮＡ差
は、先の図１４〜１７のようにしてディストーション特
性を計測する場合、図２２のようなテレセン誤差マップ
を計測する場合、或いはアスコマ収差や像面湾曲を計測
する場合にも当然問題となり、計測されるスタティック
な像歪みベクトルやテレセン誤差ベクトル等に誤差が含
まれてしまう。
【０２１３】そこで、デバイス製造ラインでのウェハ露
光の際は言うに及ばず、像歪み補正板Ｇ１の製作時のデ
ィストーション計測、テレセン誤差の計測時、アスコマ
収差の計測時、或いは像面湾曲の計測時のときから、レ
チクルＲへの照明光の像高に応じたＮＡ差を調整してお
くことが望ましい。そのために設けられたのが、図２中
の第２フライアイレンズ７Ｇの入射面側に配置した照明
ＮＡ差の補正板（照明ＮＡ補正板とする）７Ｆである。
【０２１４】ところで、先に図１４で説明した空間像検
出器ＫＥＳは、投影像面上の矩形開口１４１内の光量を
検出するものであり、投影像面での照明光の照度と照明
光の像高に応じたＮＡ差とを区別して検出することはで
きない。これに対してウェハＷ上のレジスト層は、照明
光の像高に応じたＮＡ差と照度変化とに対して敏感であ
り、レジスト層に投影されたパターン像の結像特性（レ
ジストのプロファイル）に明確な違いとなって現れる。
【０２１５】そこで本実施例では、装置稼働中の任意の
タイミングで照明光の像高に応じたＮＡ差を自動的に計
測することが可能な照明ＮＡ計測センサー２００を、例
えば図２５に示すように図２中のウェハテーブルＴＢ上
に取付け金具Ａｃｍを介して着脱可能に設ける。図２５
は、照明ＮＡ計測センサー２００が取り付けられるテー
ブルＴＢの部分構造と投影光学系ＰＬの下端部とを示す
拡大図であり、センサー２００の上面には、石英板の表
面全体にクロム等による遮光層を形成した遮光板２０１
が設けられ、その遮光層の一部には照明光の波長λ、投
影光学系ＰＬの像側の開口数ＮＡｗ等に基づいて決まる
直径のピンホール２０２が形成されている。
【０２１６】そして遮光板２０１のピンホール２０２の
下には、ピンホール２０２を透過してきた照明光を平行
光束に変換するレンズ素子２０３、所謂フーリエ変換レ
ンズが設けられ、そのレンズ素子２０３によるフーリエ
変換面には２次元撮像素子としてのＣＣＤ２０４が配置
され、それらの遮光板２０１、レンズ素子２０３、及び
ＣＣＤ２０４はセンサー２００のケース２０５内に一体
に保持される。そのＣＣＤ２０４からの画像信号は、信
号ケーブル２０６を介して装置外部に配置された画像処
理回路２１０と映像信号ミキサー回路２１１とに送られ
る。
【０２１７】ミキサー回路２１１は、画像処理回路２１
０で作られるスケール信号やカーソル信号とケーブル２
０６からの画像信号とを合成してディスプレー２１２上
に瞳Ｅｐに形成される光源像ＳＳｉを表示するように制
御する。尚、画像処理回路２１０は、光源像ＳＳｉの光
強度分布を第２フライアイレンズ７Ｇのレンズ素子の配
置と対応付けて検出するとともに、その強度分布の中で
特に不均一となっている部分を解析するソフトウェアを
備え、その解析結果を図２中の主制御系３２に送出する
機能を有している。
【０２１８】以上のセンサー２００の構成において、セ
ンサー２００の遮光板２０１の表面は、照明光のＮＡ差
の計測時には焦点検出系とアクチュエータＺＡＣとによ
って投影光学系ＰＬの投影像面ＰＦ３と一致したＺ位
置、若しくは投影像面ＰＦ３から一定のオフセットを伴
ったＺ位置に所定のレベリング状態で設定される。さら
にＸＹステージ１４は、投影光学系ＰＬの投影視野ＩＦ
内または矩形投影領域ＥＩＡ内の任意のＸ，Ｙ位置にピ
ンホール２０２が配置されるように駆動系６４によって
駆動される。
【０２１９】そして計測時には、パターンが描画されて
いない素レチクルをレチクルステージ８上に装着し、そ
の素レチクルを照明光ＩＬＢで一様照明するとともに、
投影視野ＩＦ内または矩形投影領域ＥＩＡ内の計測した
い像高位置にピンホール２０２を位置付ける。その際、
照明光ＩＬＢがパルス光であるため、ＣＣＤ２０４を電
荷蓄積型にしておけば、照明光ＩＬＢを予め指定された
パルス数で照射している間にピンホール２０２を透過し
てきた照明光がＣＣＤ２０４で積算されて光電検出され
る。
【０２２０】そのＣＣＤ２０４の撮像面はフーリエ変換
面になっているため、ＣＣＤ２０４は投影光学系ＰＬの
瞳Ｅｐに結像される光源像ＳＳｉの強度分布を撮像する
ことになる。ただし瞳Ｅｐに形成される光源像ＳＳｉ
は、図２中の第２フライアイレンズ７Ｇの射出面側に形
成された無数の輝点の集合面のうち、空間フィルター７
Ｈの開口を通ってきた部分の形状と相似になっている。
【０２２１】ところで本実施例においては、矩形投影領
域ＥＩＡの幅方向（Ｙ方向）に走査露光する装置を前提
としているので、ウェハＷ上に転写されるパターン像の
質の照明ＮＡ差による影響も、投影領域ＥＩＡの幅方向
の寸法に渡って照明ＮＡ差を平均化したものとなってい
る。そこでディストーション計測の場合と同様に、投影
領域ＥＩＡを非走査方向（Ｘ方向）に一定間隔で複数の
領域に分割し、その分割された領域毎に走査方向のスタ
ティックな照明ＮＡ差を平均化してダイナミックな照明
ＮＡ差を求めるのが望ましい。
【０２２２】そこで、まず図２６（Ａ），（Ｂ）を参照
してスタティックな照明ＮＡ差の計測について説明す
る。図２６（Ａ），（Ｂ）はピンホール２０２を投影領
域ＥＩＡ内の異なる位置に配置したときにディスプレー
２１２上にそれぞれ表示される光源像ＳＳｉの一例を模
式的に示した図である。ディスプレー２１２の画面上に
は、第２フライアイレンズ７Ｇの射出側のレンズ素子の
配列７Ｇ’（光源像ＳＳｉ）を表わすカーソル線や、
Ｘ，Ｙ方向の位置を表わすスケール線ＳＣＬｘ，ＳＣＬ
ｙが同時に表示されている。
【０２２３】図２６（Ａ），（Ｂ）において、第２フラ
イアイレンズ７Ｇの射出面側の配列７Ｇ’は全体として
ほぼ正方形に整形され、個々のレンズ素子の断面形状は
投影領域ＥＩＡとほぼ相似の長方形になっている。即ち
個々のレンズ素子の入射面側は被照射面（ブラインド
面、レチクル面、或いは投影像面）と共役になっている
ため、個々のレンズ素子の断面は被照射面上での投影領
域ＥＩＡを効率的に照射するように走査方向（Ｙ方向）
の寸法が非走査方向（Ｘ方向）の寸法よりも小さくなっ
ている。
【０２２４】そして図２６（Ａ）の場合、配列７Ｇ’内
の左上隅の領域ＫＬａ、最上部列の領域ＫＬｂ、右下隅
の領域ＫＬｃの各々の強度が、その周囲の強度よりも許
容値以下になっており、図２６（Ｂ）の場合は、配列７
Ｇ’内の右上隅の領域ＫＬｄと右下隅の領域ＫＬｅの各
々の強度がその周囲の強度よりも許容値以下になってい
る例を示す。
【０２２５】このように投影光学系ＰＬの瞳Ｅｐに形成
される光源像ＳＳｉの強度分布は、ピンホール２０２の
投影視野内での位置、即ち像高に応じて変化するため、
投影されるレチクルＲ（又はＴＲ）のパターン像の質が
投影視野内の位置に応じて劣化することがある。例え
ば、図２６（Ａ）のように光源像ＳＳｉ（配列７Ｇ’）
の全体的な分布の重心が同図中の座標原点（光軸ＡＸ）
から左下の方に偏心している場合は、その像高位置で投
影されるパターンの結像光束がテレセントリックな状態
から劣化したものとなる。また図２６（Ａ）と図２６
（Ｂ）とを比べてみると、図２６（Ａ）の場合の方が投
影像面ＰＦ３上での照明光束のＮＡが全体的に小さくな
っている。
【０２２６】尚、実際にウェハＷを走査露光するときの
光源像ＳＳｉの形状は、第２フライアイレンズ７Ｇの射
出側に配置された空間フィルター７Ｈの開口形状によっ
て設定されているため、実際は図２６（Ａ），（Ｂ）の
ような正方形の配列７Ｇ’のうちの空間フィルター７Ｈ
で制限された開口形状（円形、輪帯、４開口等）となっ
ている。
【０２２７】さて、このような投影視野内の像高に応じ
た照明ＮＡ差を走査方向に平均化するには、先の図４と
同様に矩形投影領域ＥＩＡ内にマトリックス状の複数の
計測点を設定し、その各計測点毎にピンホール２０２を
位置付けしてはＣＣＤ２０４からの画像信号をディスプ
レー２１２上で観察するとともに、画像処理回路２１０
によって光源像ＳＳｉ（配列７Ｇ’）の強度分布中の不
均一な領域を解析し、その解析結果に基づいて計測点毎
のスタティックな照明ＮＡ特性（ＮＡの方向性とその程
度を表すベクトル）を順次記憶していく。
【０２２８】その後、各計測点のスタティックな照明Ｎ
Ａ特性のうち、走査方向に並んだ幾つかの計測点での照
明ＮＡ特性を平均化してダイナミックな照明ＮＡ特性を
算出する。このダイナミックな照明ＮＡ特性は、矩形投
影領域ＥＩＡの非走査方向の一定間隔毎に求められ、そ
れらのダイナミックな照明ＮＡ特性を比較することで、
特に非走査方向に関しての像高に応じた照明ＮＡ差が求
められる。そして、以上のようにして求められたダイナ
ミックな照明ＮＡ特性に基づいて、図２中の第２フライ
アイレンズ７Ｇの入射面側に配置された照明ＮＡ補正板
７Ｆが加工され、非走査方向に関するダイナミックな照
明ＮＡの差がほぼゼロになるように補正される。本実施
例の場合、投影光学系ＰＬの円形投影視野ＩＦ内の非走
査方向に延びる直径に沿って矩形投影領域ＥＩＡが設定
されているため、ダイナミックな照明ＮＡは光軸ＡＸか
らの像高に応じたものになっている。
【０２２９】従って、非走査方向に関するダイナミック
な照明ＮＡ差を補正するためには、非走査方向について
の各像高毎の照明σ値にオフセットを持たせるように照
明ＮＡ補正板７Ｆを製作すればよい。照明σ値を像高に
応じて変化させる手法としては、例えば第２フライアイ
レンズ７Ｇの入射面側で周辺のレンズ素子（ロッドレン
ズ）毎に、そのレンズ素子に入射する照明光束の大きさ
や強度を変えたり、強度分布を偏心させたりするための
減光部を、照明ＮＡ補正板７Ｆの透明基板（石英）上に
局所的に形成すればよい。
【０２３０】そこで、まず図２７を参照して被照射面上
における照明光の状態について簡単に説明する。図２７
は、図２に示した第２フライアイレンズ７Ｇから被照射
面ＰＦ１までの系を模式的に示したものであり、集光レ
ンズ系１８０は図２に示したミラー７Ｊ，集光レンズ７
Ｋと７Ｍ，ミラー７Ｐ及びコンデンサーレンズ系７Ｑの
合成系を表わしている。従って被照射面ＰＦ１は、説明
を簡単にするために第２の被照射面であるレチクルＲの
パターン面とする。ただし実際に評価すべき照明ＮＡ差
は、投影光学系ＰＬを含めて第３の被照射面であるウェ
ハＷ（又は計測センサー２００の遮光板２０１）側の投
影像面ＰＦ３で求められる。
【０２３１】さて図２７において、第２フライアイレン
ズ７Ｇは複数個の角柱状のロッドレンズを束ねたもので
あり、被照射面ＰＦ１と共役な入射面ＰＦ０に入射する
照明光束ＩＬＢは各ロッドレンズによって分割され、射
出面Ｅｐ’側に複数個の点光源像（集光点）となって集
光される。ここで、第２フライアイレンズ７Ｇ中の光軸
ＡＸから離れたロッドレンズの射出面Ｅｐ’側に形成さ
れる光源像をそれぞれＱＰａ，ＱＰｂとする。
【０２３２】ただし先の図２で説明したように、本実施
例では第１フライアイレンズ７Ｃが設けられているた
め、第２フライアイレンズの１つのロッドレンズの射出
面Ｅｐ’側に形成される光源像は、第１フライアイレン
ズ７Ｃの射出側に形成される複数個の点光源像の集合体
をリレーしたものとなっている。被照射面ＰＦ１からみ
て第２フライアイレンズ７Ｇの射出面Ｅｐ’はフーリエ
変換面（瞳面）となっており、第２フライアイレンズ７
Ｇのロッドレンズの各々から発散して進む分割光は集光
レンズ１８０によってほぼ平行光束に変換されて被照射
面ＰＦ１上で重畳（インテグレート）される。これによ
って被照射面ＰＦ１上での照明光の強度分布は一様化さ
れる。ところが、被照射面ＰＦ１上の光軸ＡＸから非走
査方向（Ｘ方向）に離れた周辺の被照射点ＩＳＰ１に照
射される照明光束の状態を見てみると、図２７中の右下
に斜視図で示したように、点ＩＳＰ１に収斂される照明
光束の開口数は、光束中の強度減衰した部分ＤＫ１のた
めに相対的にＸ方向に小さくなっている。尚、同図にお
いてＭＬ１は投影光学系ＰＬの瞳の中心点を通って被照
射点ＩＳＰ１に至る主光線を表わす。
【０２３３】このように部分ＤＫ１のような減衰（又は
増大）部を含む照明光束は、図２７において、第２フラ
イアイレンズ７Ｇの左端に位置するロッドレンズで形成
される光源像ＱＰａの強度が極端に小さい（或いは極端
に大きい）場合、又は第２フライアイレンズ７Ｇの右端
に位置するロッドレンズで形成される光源像ＱＰｂの強
度が極端に大きい（或いは極端に小さい）場合などに発
生し得る。そこで例えば図２８（Ａ）に示すように、第
２フライアイレンズ７Ｇの左端側又は右端側のロッドレ
ンズに入射する幅ＤＦｘの照明光束が全体的若しくは部
分的に減光されるような薄膜フィルター部ＳＧａ又はＳ
Ｇｂを遮光部として照明ＮＡ補正板７Ｆ上に形成する。
尚、図２８（Ａ）は第２フライアイレンズ７Ｇと照明Ｎ
Ａ補正板７Ｆとの位置関係をＸＺ平面内で拡大して示し
た図であり、図２８（Ｂ）は照明ＮＡ補正板７Ｆ上に形
成されるフィルター部ＳＧａ，ＳＧｂと、第２フライア
イレンズ７Ｇのロッドレンズ（長方形の断面）の配列と
の平面的な位置関係を示した図である。
【０２３４】図２８（Ｂ）に示すように、第２フライア
イレンズ７Ｇの各ロッドレンズの断面は非走査方向（Ｘ
方向）に延びた長方形であり、各ロッドレンズの配列の
うちＸ方向の両端側でＹ方向に一列に並んだロッドレン
ズの各々に対応してフィルター部ＳＧａ，ＳＧｂが個別
に設けられている。本実施例では、特に非走査方向に関
するダイナミックな照明ＮＡ差を補正するようにしたの
で、第２フライアイレンズ７Ｇのロッドレンズの配列に
ついても、主にＸ方向に配列したロッドレンズの並びの
両端側に着目して、フィルター部ＳＧａ，ＳＧｂを設定
した。
【０２３５】このため、フィルター部ＳＧａ又はＳＧｂ
はどちらか一方のみでもよく、またフィルター部ＳＧａ
又はＳＧｂの形状はＹ方向に並んだロッドレンズに対し
て同一にすることもできる。しかしながらここでは、フ
ィルター部ＳＧａ，ＳＧｂをＹ方向に並んだロッドレン
ズの位置に応じて少しずつ異なる形状、配置に設定し、
非走査方向だけでなく走査方向（Ｙ方向）についてもダ
イナミックな照明ＮＡ差が小さくなるようにした。
【０２３６】以上のようにして照明ＮＡ補正板７Ｆを作
成する場合も、先の像歪み補正板Ｇ１の作成時と同様
に、照明ＮＡ補正板７Ｆの母材となる完全な透明基板
（石英）を図２に示すように第２フライアイレンズ７Ｇ
の入射面側に配置し、レチクルＲを素レチクルに交換し
た状態で、図２５の計測センサー２００を用いてダイナ
ミックな照明ＮＡ特性を計測する。そしてその計測結果
に基づいて、露光装置から取り外した母材となる透明基
板（又はその同等品）に対して減光部となるフィルター
部ＳＧａ，ＳＧｂ等を形成すればよい。
【０２３７】もちろん、製作された照明ＮＡ補正板７Ｆ
を照明光路内の所定位置に取り付けた後、再び図２５の
計測センサー２００を用いてダイナミックな照明ＮＡ特
性を計測し、像高に応じたダイナミックな照明ＮＡ差の
補正が良好に行なわれているか否かを検定しておくこと
が望ましい。また以上のような照明ＮＡ補正板７Ｆの製
作とそれによる照明ＮＡの補正は、像歪み補正板Ｇ３、
アスコマ収差補正板Ｇ３、像面湾曲補正板Ｇ４の製作時
のテストレチクルＴＲによる各種の計測作業の前に行な
っておく必要があることは言うまでもない。ところで図
２に示した通り、第２フライアイレンズ７Ｇの射出側に
は、投影光学系ＰＬの瞳Ｅｐに形成される光源像ＳＳｉ
の形状やサイズを変更するための空間フィルター７Ｈが
切り替え可能に設けられている。このため空間フィルタ
ー７Ｈが、通常の円形開口から輪帯開口に切り替えられ
たり、輪帯開口から４開口に切り替えられたりすると、
レチクルＲやテストレチクルＴＲを照射する照明光束の
光学特性が異なり、投影光学系ＰＬに対する影響も異な
ったものとなる。
【０２３８】そこで空間フィルター７Ｈの切替えに連動
して、先に説明した像歪み補正板Ｇ１、アスコマ収差補
正板Ｇ３、像面湾曲補正板Ｇ４、照明ＮＡ補正板７Ｆの
各々を、空間フィルター７Ｈの開口形状に応じた最適な
ものに交換可能に構成しておくのがよい。図２９は、像
歪み補正板Ｇ１、アスコマ収差補正板Ｇ３、像面湾曲補
正板Ｇ４、照明ＮＡ補正板７Ｆの各々を交換可能にした
投影露光装置の概略構成を示し、照明光学系内の集光レ
ンズ７Ｅから投影光学系ＰＬの投影像面ＰＦ３までの各
光学部材の基本配置は図２の構成と同じである。そして
図２９において、像歪み補正板Ｇ１は、空間フィルター
７Ｈの開口形状や寸法に応じて予め研磨加工されてライ
ブラリー２２０内にストックされた複数枚の像歪み補正
板Ｇ１’と交換可能になっており、その交換作業は主制
御系３２からのコマンドに応答して動作する自動交換機
構２２２によって行なわれる。
【０２３９】またターレットやリニアスライダー等の切
替え機構２２４上には複数枚の照明ＮＡ補正板７Ｆが取
り付け可能になっており、その複数枚の補正板７Ｆの各
々は空間フィルター７Ｈの開口形状や寸法に応じてダイ
ナミックな照明ＮＡ差が最小となるように予め作成さ
れ、どの照明ＮＡ補正板を選択するかは主制御系３２か
らのコマンドに応答して選ばれた空間フィルター７Ｈに
対応して決定される。
【０２４０】さらにアスコマ補正板Ｇ３と像面湾曲補正
板Ｇ４についても、空間フィルター７Ｈの切替えに対応
して予め作成された複数枚がライブラリー２２６内にス
トックされており、そのうちの適合した補正板Ｇ３，Ｇ
４が主制御系３２からのコマンドに応答して自動交換機
構２２７によって選択されて、投影光学系ＰＬの下端部
に装着される。
【０２４１】尚、テレセン補正板７Ｎについても、主制
御系３２からのコマンドに応答して照明条件（空間フィ
ルター７Ｈ）に応じて予め研磨加工されたテレセン補正
板と交換する自動交換機構２２８が設けられるが、照明
光束の全体の平均的なテレセン誤差を一様に直すだけで
あれば、自動交換機構２２８は単にテレセン補正板７Ｎ
の傾斜を２次元に調整するアクチュエータで構成しても
よい。
【０２４２】以上のような構成により、主制御系３２か
らのコマンドに応答して照明条件の変更に伴って生じる
照明光束の光学特性と投影光学系ＰＬの結像特性との各
変動を最適に補正することができ、常に収差（等方的な
倍率誤差を含むディストーション誤差、像面湾曲誤差、
アス、コマ、テレセン誤差等）が少ない状態でレチクル
Ｒのパターン像をウェハＷ上に投影転写することができ
る。以上の各実施例で例示した投影光学系ＰＬは、石英
や螢石を光学硝材とした屈折光学素子（レンズ）のみで
構成される縮小投影レンズとしたが、その他のタイプの
投影光学系であっても本発明は全く同様に適用できる。
そこで図３０を参照して、その他のタイプの投影光学系
について簡単に説明する。
【０２４３】図３０（Ａ）は、屈折光学素子（レンズ
系）ＧＳ１〜ＧＳ４、凹面鏡ＭＲｓ、ビームスプリッタ
ＰＢＳを組み合わせた縮小投影光学系であり、この系の
特徴は、レチクルＲからの結像光束を大きなビームスプ
リッタＰＢＳを介して凹面鏡ＭＲｓで反射させて再びビ
ームスプリッタＰＢＳに戻し、屈折レンズ系ＧＳ４で縮
小率を稼いで投影像面ＰＦ３（ウェハＷ）上に結像する
点であり、詳しくは特開平３−２８２５２７号公報（Ｎ
Ｃ）に開示されている。
【０２４４】図３０（Ｂ）は、屈折光学素子（レンズ
系）ＧＳ１〜ＧＳ４、小ミラーＭＲａ、凹面鏡ＭＲｓを
組み合わせた縮小投影光学系であり、この系の特徴は、
レチクルＲからの結像光束を、レンズ系ＧＳ１，ＧＳ
２，凹面鏡ＭＲｓからなるほぼ等倍の第１結像系ＰＬ
１、偏心配置の小ミラーＭＲａ、そしてレンズ系ＧＳ
３，ＧＳ４で構成されてほぼ所望の縮小率を持った第２
結像系ＰＬ２を通して投影像面ＰＦ３（ウェハＷ）上に
結像させる点であり、詳しくは特開平８−３０４７０５
号公報（ＮＣ：高橋）に開示されている。
【０２４５】図３０（Ｃ）は、屈折光学素子（レンズ
系）ＧＳ１と凹面鏡ＭＲｓを組み合わせた等倍投影光学
系であり、この系の特徴は、レチクルＲからの結像光束
を、それぞれプリズム反射鏡ＭＲｅ、レンズ系ＧＳ１、
凹面鏡ＭＲｓとで構成される第１のダイソン結像系ＰＬ
１と第２のダイソン結像系ＰＬ２とを通して投影像面Ｐ
Ｆ３（ウェハＷ）上に等倍の正像として結像させる点で
あり、詳しくは特開平７−５７９８６号公報（ＮＣ：田
中）に開示されている。
【０２４６】以上の図３０（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示
した投影光学系の各々を搭載した露光装置に対しても、
先に説明した像歪み補正板Ｇ１、アスコマ補正板Ｇ３、
像面湾曲補正板Ｇ４が同様に装着可能である。特に図３
０（Ｂ），（Ｃ）の投影光学系ではレチクルＲ上の照明
領域内のパターンとほぼ等倍の中間結像面ＰＦ４が形成
されるため、その中間結像面ＰＦ４の近傍に像歪み補正
板Ｇ１、アスコマ補正板Ｇ３、像面湾曲補正板Ｇ４の少
なくとも１つを配置することができる。
【０２４７】また図３０（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示し
た投影光学系は、使用する光学硝材や表面コート材等を
選択することにより、ＡｒＦエキシマレーザ光等の中心
波長が２００ｎｍ以下の紫外線に対しても十分適用可能
な系である。このような投影光学系を使う場合であって
も、先に説明した実施例と同様に、（１）設定された照
明条件のもとでダイナミックな光学特性（ディストーシ
ョン、アスコマ収差、照明ＮＡ差等）の計測、（２）そ
の計測結果に基づいて各種補正板の加工、（３）作成さ
れた各種補正板の装着と調整（再計測も含む）、といっ
た一連のシーケンスを実施することによって、最終的に
感光基板上に転写されるパターン像の歪み、絶対的な投
影位置の誤差、或いはローカルな重ね合わせ誤差が、転
写すべきパターン像の最小線幅の１／１０程度（十数ｎ
ｍ程度）以下に抑えられるといった顕著な効果が得られ
る。ところで、先の図２、図３０に示した投影光学系の
うち、図２と図３０（Ａ）とに示した投影光学系は円形
の投影視野を有し、図３０（Ｂ），（Ｃ）に示した投影
光学系はほぼ半円形の投影視野を有している。そして、
いずれの投影光学系を使う場合も、投影視野内で矩形ス
リット状に制限した実効投影領域ＥＩＡを走査露光に利
用するものとしたが、場合によっては円弧上のスリット
投影領域を設定してもよい。
【０２４８】その場合、レチクルＲ（ＴＲ）を照明する
照明光の強度分布形状を単に円弧状スリットにすればよ
いが、照明光がパルス光であることを考慮すると円弧状
スリットの走査方向の幅は、先に従来技術で挙げた１９
８９年の文献ＳＰＩＥ，Ｖｏｌ．１０８８のｐ．４２４
〜４３３に示されている程に細くするのは得策ではな
く、ある程度の幅が必要となる。
【０２４９】例えば、走査方向に関する円弧状スリット
のウェハ上での幅Ｄａｐを１ｍｍ、走査中にその幅分だ
けウェハが移動していく間に撃つべきパルス光の数Ｎｍ
（整数）を２０パルスとし、照明光のパルス発振の最大
周波数ｆｐを１０００Ｈｚ（レーザ光源の規格による）
とすると、ウェハ上の１ショット領域を走査露光してい
る間のウェハの移動速度Ｖｗｓは、Ｖｗｓ＝Ｄａｐ／
（Ｎｍ／ｆｐ）の関係から５０ｍｍ／Ｓｅｃ．となり、
スリット幅Ｄａｐを大きくすればそれだけスループット
向上が図れることがわかる。
【０２５０】従って円弧状スリットの照明光にする場合
であっても、従来の方式よりも幅の広いもの、例えばウ
ェハ上で３〜８ｍｍ程度を採用する必要がある。ただし
そのときは、円弧状スリット照明光の内側の円弧と外側
の円弧とは同心にはせずに、円弧状スリットの走査露光
の幅が円弧スリットの非走査方向のどの位置においても
同じになるような三日月形にするのが望ましい。
【０２５１】尚、本発明の実施態様で説明した像歪み補
正板Ｇ１、アスコマ補正板Ｇ３、像面湾曲補正板Ｇ４、
テレセン補正板７Ｎ、照明ＮＡ補正板７Ｆによる各種の
光学収差補正の考え方は、図３０に示したカタディオプ
トリック系（屈折素子と反射素子の組合わせ系）の投影
光学系以外に、反射素子（凹面鏡、凸面鏡、トロイダル
反射鏡、平面鏡等）のみで構成された縮小投影系を備え
た波長５０ｎｍ以下のＸ線露光装置にも同様に適用可能
である。
【０２５２】このような極短波長の照明光に対しては良
好な屈折作用を持つ光学材料が皆無であるため、ディス
トーション特性、アスコマ収差特性、テレセン特性等の
補正は、専ら反射素子の反射表面の面形状を局所的に微
小変形させることで達成可能である。その微小変形の手
法としては、例えば投影光路内の物体面や像面に近い位
置に配置される反射鏡の母材となる材料（低膨張ガラ
ス、石英、ファインセラミックス等）の表面に比較的厚
く堆積された反射層を研磨加工する方法、反射鏡の反射
面の裏側や側面から母材に局所的な応力を加えて反射面
形状を制御可能な範囲で故意に微小変形させる方法、反
射鏡の裏面に温度調整器（ペルチェ素子、ヒートパイプ
等）を取り付けて温度膨張により反射面形状を微小変形
させる方法などが考えられる。ところで、像歪み補正板
Ｇ１の作製時、テレセン補正板７Ｎの作製時、或いはア
ス・コマ収差補正板Ｇ３の作製時には、走査露光の際の
平均化を考慮したダイナミックなディストーション特
性、ダイナミックなテレセン誤差特性、或いはダイナミ
ックなアス特性等を計測によって求める必要があるが、
そのような各種のダイナミックな収差特性はテストレチ
クルＴＲ上の計測用マークパターンをウェハ上に走査露
光方式で試し焼きした結果からも得ることができる。そ
こで以下にその場合の計測手法とシーケンスについて図
３１，３２を参照して説明する。
【０２５３】先に説明したように、図１，２の露光装置
を使って投影光学系ＰＬの物体面上に位置する特定の物
点を走査露光してウェハＷ上に転写すると、その物点の
ウェハＷへの投影像は、投影光学系ＰＬの実効投影領域
ＥＩＡ内の走査方向位置毎のスタティックなディストー
ション特性による変調を受けて平均化され、ウェハＷ上
に転写された段階で既にダイナミックなディストーショ
ン特性（ダイナミックな像歪み誤差）を含んだものとな
っている。
【０２５４】従って、図１５に示したテストレチクルＴ
Ｒの計測用マークＴＭ（ｉ，ｊ）をテストウェハ上に走
査露光すると、テストレチクルＴＲ上の理想格子点位置
またはそれに相当する位置に形成されたＬ＆Ｓパターン
ＭＸ（ｉ，ｊ），ＭＹ（ｉ，ｊ）の各投影像は、いずれ
もダイナミックな像歪みベクトル（ディストーション誤
差）を伴ったものとなる。
【０２５５】そこで図３１に示すように、試し焼きに適
したノッチＮＴ付きのスーパーフラットウェハＷにレジ
スト層を塗布して図２の露光装置のテーブルＴＢ上に載
置する。そしてテストレチクルＴＲ上のパターン領域
（図１５中の遮光帯ＬＳＢの内側）を、ウェハＷ上の例
えば３×３のショット領域ＴＳ１〜ＴＳ９の各々にステ
ップアンドスキャン方式で順次転写する。このとき、図
３１中の各ショット領域ＴＳ１〜ＴＳ９はＴＳ１，ＴＳ
２，…，ＴＳ９の順に同図中の矢印のようにＹ方向に交
互に走査される。
【０２５６】これによって各ショット領域ＴＳ１〜ＴＳ
９には、図３１の下側に拡大して示すように、テストレ
チクルＴＲ内のマトリックス状に並んだテストマークＴ
Ｍ（ｉ，ｊ）の各投影像ＴＭ’（ｉ，ｊ）が、ウェハＷ
上のレジスト層に潜像として転写される。その後ウェハ
Ｗはコーターデベロッパーに送られ、実デバイス製造時
と同等の条件でレジスト層が現像される。
【０２５７】現像されたウェハＷは専用の検査測定装置
に設置され、各ショット領域ＴＳ１〜ＴＳ９内にレジス
ト層の凹凸で形成された各投影像ＴＭ’（ｉ，ｊ）の理
想格子点からの位置ずれ量を計測する。この際に計測さ
れる投影像ＴＭ’（ｉ，ｊ）は、図１５の下側に示した
ようなＬ＆ＳパターンＭＸ（i,j），ＭＹ（i,j）、十字
状のランパスマークＭＬＰ、或いはバーニアパターンＭ
ｖｎ等のいずれの像であってもよく、検査計測装置にあ
ったものが使われる。
【０２５８】尚、各投影像ＴＭ’（ｉ，ｊ）の理想格子
点からの位置ずれ計測は、投影露光装置に搭載されたア
ライメント検出系を利用するようにしてもよく、例えば
特開平２−５４１０３号公報に開示されているようなＬ
ＳＡ系、ＦＩＡ系、又はＬＩＡ系を搭載した投影露光装
置に現像後のウェハＷを装着し、レジスト層で形成され
たパターンやマークを同様に計測することができる。
【０２５９】以上の計測作業で求められる各投影像Ｔ
Ｍ’（ｉ，ｊ）の理想格子点からの位置ずれ量は、各理
想格子点でのダイナミックな像歪ベクトルＶＰ(Xi)を直
接的に表わしたものとなる。そこで、例えば１つのショ
ット領域ＴＳ９内の非走査方向（Ｘ方向）に一列に並ん
だ投影像ＴＭ’（ｉ，ｊ）の組ＧＦ（１），ＧＦ（２）
の各々について像歪ベクトルＶＰ(Xi)を計測してみる
と、各組ＧＦ（１），ＧＦ（２）内での像歪みベクトル
は例えば先の図５（Ｄ）のようなディストーション特性
を直接的に表わす。
【０２６０】しかしながら特定の１組のみでダイナミッ
クなディストーション特性を決定しても、走査露光時の
レチクルステージ、ウェハステージの移動制御精度や投
影像ＴＭ’（ｉ，ｊ）の計測誤差等によってばらつきが
生じ得るため、各投影像ＴＭ’（ｉ，ｊ）のうちで例え
ば走査方向（Ｘ方向）に伸びた線ＪＬａ，ＪＬｂ，ＪＬ
ｃの各々に沿った複数個の投影像ＴＭ’（ｉ，ｊ）の各
像歪ベクトルＶＰ(Xi)を、線ＪＬａ，ＪＬｂ，ＪＬｃ毎
に計算上で平均化する。
【０２６１】このようにすると、例えば線ＪＬｂ上の複
数の投影像ＴＭ’（ｉ，ｊ）の各像歪ベクトルＶＰ(Xi)
の平均値から、実効投影領域ＥＩＡ内の線ＪＬｂ上の位
置またはその近傍におけるダイナミックなディストーシ
ョン特性が正確に求まることになる。ただしショット領
域ＴＳｎ内で線ＪＬａ，ＪＬｂ，ＪＬｃの各々に沿った
全ての投影像ＴＭ’（ｉ，ｊ）の各像歪ベクトルＶＰ(X
i)を平均化すると、走査露光時のレチクルステージ８、
ウェハステージ１４の走り誤差（走査軸の相対回転誤
差、ヨーイング誤差等）も、ショット領域ＴＳｎ内の走
査方向の寸法に渡って平均化されてしまう。
【０２６２】そこで図３２に示すように、ショット領域
ＴＳｎ内の走査方向（Ｙ方向）の右端側の組ＧＦ
（１）、中央の組ＧＦ（２）、そして左端側の組ＧＦ
（３）の各々についてダイナミックな像歪ベクトルＶＰ
(Xi)を実測によって求め、その実測された像歪ベクトル
ＶＰ(Xi)から各走査位置（ショット領域内のＹ方向位
置）におけるステージ８，１４の走り誤差分を差し引い
たものをダイナミックなディストーション特性とする。
【０２６３】そして走り誤差分が取り除かれた各組ＧＦ
（１），ＧＦ（２），ＧＦ（３）毎のディストーション
特性を平均化すればよい。尚、ステージ８，１４の走り
誤差は走査露光時の干渉計４６，６２等の計測値（Ｘ，
Ｙ，θ）を各組ＧＦ（１），ＧＦ（２），ＧＦ（３）の
走査位置の近傍範囲でリアルタイムに記憶しておけば、
後から計算上で容易に求めることが可能である。
【０２６４】また、各組ＧＦ（１），ＧＦ（２），ＧＦ
（３）内でＸ方向の任意の位置におけるダイナミックな
像歪ベクトルＶＰ(Xi)を決定する場合、その位置の周辺
に位置する投影像ＴＭ’（ｉ，ｊ）の像歪ベクトルＶＰ
(Xi)の実測結果を使って平均化してもよい。例えば図３
２に示したように、投影像ＴＭ’（ｉ，ｊ）のうち右上
隅をＴＭ’（０，０）とし、組ＧＦ（１）内の線ＪＬｂ
上の像歪みベクトルを決定する場合は、その位置にある
投影像ＴＭ’（７，１）と、周辺に位置した投影像Ｔ
Ｍ’（６，０），ＴＭ’（６，２），ＴＭ’（８，
０），ＴＭ’（８，２）の各々とにおける像歪ベクトル
ＶＰ(Xi)の実測値を平均化する。
【０２６５】同様に、組ＧＦ（１）内の線ＪＬｄ（線Ｊ
Ｌｂの隣の位置）上の像歪みベクトルを決定する場合
は、その位置の周辺に位置した投影像ＴＭ’（５，
１），ＴＭ’（６，０），ＴＭ’（６，２），ＴＭ’
（７，１）の各々における像歪ベクトルＶＰ(Xi)の実測
値を平均化すればよく、組ＧＦ（２）内の線ＪＬｂ上の
像歪みベクトルを決定する場合は、その位置を中心とす
る楕円Ｇｕ（ｉ，ｊ）内に存在する４つの投影像ＴＭ’
（ｉ，ｊ）の各々における像歪ベクトルＶＰ(Xi)の実測
値を平均化すればよい。
【０２６６】さらに本実施例の場合、ウェハＷ上に複数
個のショット領域ＴＳｎが形成されるので、ショット領
域内の特定位置における像歪みベクトルを決定する場合
は、他のショット領域内における同一位置でのダイナミ
ックな像歪みベクトル（走り誤差分の補正後）を加算平
均することでランダムな計測誤差を低減できるといった
利点がある。
【０２６７】以上のように本実施例の場合は、実際に走
査露光方式で試し焼きを行った結果に基づいてダイナミ
ックなディストーション特性を決定したが、この手法は
ダイナミックなテレセン誤差特性、ダイナミックなアス
・コマ特性等の各種の結像諸収差を計測する場合にも全
く同様に適用可能である。また本実施例では、試し焼き
されたウェハ上の複数ヶ所のマーク投影像ＴＭ’（ｉ，
ｊ）を検査測定するための専用の装置、或いは投影露光
装置のアライメント系を必要とするが、実際にレジスト
層に形成されたマーク投影像の位置、投影像の解像状
態、Ｌ＆Ｓパターン像の方向性による差異等を実測する
ため、その投影露光装置の照明光学系と投影光学系ＰＬ
との実際の光学特性に基づいた計測が可能である。
【０２６８】
【発明の効果】以上の様に本発明によれば、走査露光方
式に特有の走査方向に加算平均化されるダイナミックな
収差情報を用いて、そのダイナミックな収差特性が補正
されるように局所的に研磨加工された補正光学部材（Ｇ
１，Ｇ３，Ｇ４等）をマスク（レチクルＲ）と被露光基
板（ウェハＷ）との間の投影光路内に挿入するようにし
たので、研磨加工すべき補正光学部材の表面形状と領域
とを高精度に設計できるといった効果がある。更に、そ
の研磨加工すべき表面形状も非常に緩やかに設定できる
為、加工精度も向上するといった顕著な効果が得られ
る。その結果、露光時の収差補正精度は非常に高いもの
が得られる事になる。
【０２６９】また本発明は、投影露光方式の場合に問題
となる収差諸特性のうちのディストーション特性以外の
収差、例えばアス・コマ収差や像面湾曲またはテレセン
誤差に対しても同様に適用することができる。一般に、
静止露光方式の場合に発生するアス収差は投影光学系の
最も像側のレンズ素子と被露光基板との間に挿入された
平行平板（石英等）を投影光軸と垂直な面に対して微小
に傾斜させることで補正可能である。
【０２７０】ところが走査露光方式の場合は、投影視野
内の露光に寄与する領域が矩形スリット状または円弧ス
リット状になっており、しかも走査方向には加算平均化
されるダイナミックなアス特性となることを考慮する
と、そのスリット状の投影領域のセンター部分でダイナ
ミックなアス収差が大きくなったり、非線形（又はラン
ダム）なアスが発生したりすることがある。従ってこの
様な場合も、本発明の手法を利用して投影光路内の像面
近傍に配置されるアスコマ補正板の表面を局所的に面整
形しておくことで高精度なアス補正が可能となり、これ
らの収差を除去できるといった顕著な効果が得られる。
【０２７１】また光学諸収差のうちの像面湾曲について
は、静止露光方式であれば投影光学系と被露光基板の間
に配置される曲率半径が大きなレンズ素子を、僅かに曲
率半径が異なる同径のレンズ素子に交換したりして補正
することが可能である。しかしながら走査露光方式の場
合は、走査方向についてスタティックな像面湾曲特性が
加算平均化されてしまうため、静止露光方式のようなレ
ンズ素子の交換による像面傾斜、像面湾曲の補正だけで
は修正し切れない非線形（ランダム）な像面湾曲誤差が
残存する可能性がある。
【０２７２】従ってこの場合も、本発明の手法を利用す
れば非線形（ランダム）な像面湾曲誤差を高精度に補正
可能な像面湾曲補正板を作成することができるので、投
影光学系による投影像面を全体的、局所的に均一な平面
にすることができ、焦点深度（ＤＯＦ：Depth Of Focu
s）を大幅に向上できるといった顕著な効果が期待でき
る。
【０２７３】以上の本発明のような各種収差特性の補正
技術や補正板の製造技術は、特に像側開口数が０．６５
以上の高ＮＡ投影光学系を介して平坦化技術が適用され
た被露光基板上に最小線幅０．０８〜０．２μｍ程度の
回路パターン像を投影露光する際には不可欠な技術とな
る。ただし本願の実施態様で説明した走査露光方式にお
いては、投影領域内のスタティックな諸収差が走査方向
に関しては平均化されるため、投影領域内でスタティッ
クな諸収差が最小な部分と比べると、被露光基板に転写
される像に生じる収差（像質）が劣化してくる可能性は
ある。
【０２７４】このため、像劣化が発生する様な状態での
平均化は行うべきではないので、投影光学系単体の組立
て、調整時に可能な限り諸収差が小さくなるようにレン
ズ素子や光学部材の微動により追い込み補正し、更に、
その投影光学系の鏡筒を装置ボディに取り付けた状態で
鏡筒内のレンズ素子や光学部材の位置を微調整する等の
作業を行ない、線形な収差（関数近似可能な収差特性）
は可能な限り計算値から取り除くような努力が必要であ
る。
【０２７５】そして線形収差を取り除いた後に残存する
非線形誤差（ランダム成分）に対して収差補正が行われ
るように補正光学部材を加工しておけば、線形収差成分
とランダムな収差成分とをほぼゼロに抑えることが可能
となる。このため、複数台の投影露光装置を半導体デバ
イスの製造ライン内の重ね合わせ露光時に混用する場
合、ディストーション・マッチングやミックス＆マッチ
の精度を数ｎｍ〜十数ｎｍ程度に維持でき、半導体デバ
イス製造上の歩留まりを向上させることができるといっ
た顕著な効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施に好適な投影露光装置の全体
的な外観を模式的に示す斜視図である。
【図２】 図１中の投影露光装置の本体の詳細な構成
を示す図である。
【図３】 図１，２中の投影光学系の投影視野内に生
じるディストーション特性の一例を模式的に示す図であ
る。
【図４】 走査露光方式によってディストーション特
性（像歪みベクトル）が平均化される様子を説明する図
である。
【図５】 平均化されたダイナミックなディストーシ
ョン特性の代表的ないくつかの例を説明する図である。
【図６】 ランダムに生じるダイナミックな像歪みベ
クトルを所定の関数に近似されるように補正する場合を
説明する図である。
【図７】 ダイナミックな像歪みベクトルを補正する
ための補正ベクトルの求め方を説明する図である。
【図８】 像歪み補正板によって結像光束が補正され
る様子を説明する部分拡大図である。
【図９】 図８中に示した像歪み補正板の表面を局所
的に研磨加工した状態を誇張して示す部分断面の拡大図
である。
【図１０】 最終的に研磨加工された像歪み補正板の局
所的な研磨領域の分布状態の一例を模式的に示す平面図
である。
【図１１】 図１０の像歪み補正板を研磨加工すのに好
適な研磨加工機の簡単な構成を示す図である。
【図１２】 図１０の像歪み補正板が取り付けられる支
持プレートの構成を示す平面図である。
【図１３】 図１２の支持プレートとともに投影露光装
置の投影光学系の光路内に装着された像歪み補正板の様
子と、その保持構造を示す部分断面図である。
【図１４】 投影露光装置のウェハステージ上に取り付
けられた空間像検出器の構造とその処理回路の構成とを
示す図である。
【図１５】 各種の収差特性を計測するための計測用マ
ークが形成されたテストレチクルの構成を示す平面図
と、一ヶ所の計測用マーク領域内に形成された計測パタ
ーン群の様子を示す平面図である。
【図１６】 投影像面内の１ヶ所に投影されたテストレ
チクル上のＬ＆Ｓパターンの像を空間像検出器によって
検出する様子を説明する図である。
【図１７】 空間像検出器によって出力される光電信号
の波形の一例を説明する波形図である。
【図１８】 空間像検出器からの信号波形とその微分信
号の波形を示す波形図である。
【図１９】 ウェハステージ用のレーザ干渉計の計数用
パルスとエキシマレーザ光源のトリガパルスとの関連を
説明するタイミングチャート図である。
【図２０】 空間像検出器からの光電信号をデジタル変
換して記憶する処理回路の変形例を示す回路ブロック図
である。
【図２１】 像歪み補正板の両面を研磨加工した場合の
一例を誇張して示す部分断面の拡大図である。
【図２２】 空間像検出器によって計測される投影光学
系のテレセン誤差の一例を示す図である。
【図２３】 投影光学系の像面側に配置されるアス・コ
マ補正板と像面湾曲補正板との状態を示す部分断面図で
ある。
【図２４】 投影光学系を通して投影像面側に投影され
る結像光束（又は照明光束）の像高に応じた開口数（Ｎ
Ａ）の違いを説明する図である。
【図２５】 照明光束の像高に応じたＮＡ差を計測する
ための計測センサーの構造とその処理回路を示す図であ
る。
【図２６】 図２５の計測センサーによって計測された
照明光学系内の光源像の一例を模式的に示す図である。
【図２７】 照明光学系を構成するフライアイレンズか
ら被照射面までの光路と、被照射面上の１点に集光する
照明光のＮＡ差を説明する図である。
【図２８】 照明光の像高に応じたＮＡ差を補正するた
めの照明ＮＡ補正板の配置と、その補正板の平面構造と
を示す図である。
【図２９】 投影露光装置に搭載される各種の収差補正
板の交換機構と調整機構とを模式的に説明する図であ
る。
【図３０】 本願の発明が適用される投影光学系の他の
タイプを模式的に説明する図である。
【図３１】 試し焼きの際にテストレチクルのパターン
が走査露光されるウェハ上のショット領域の配列と、そ
の配列中の１つのショット領域の様子とを示す図であ
る。
【図３２】 試し焼きされた１つのショット領域内の計
測用マークパターンの各投影像を計測する場合の組分け
と平均化の様子とを説明する図である。
【符号の簡単な説明】
１ … エキシマレーザ光源 ７ … 照明系 ７Ｃ，７Ｇ … フライアイレンズ系 ７Ｆ … 照明ＮＡ補正板 ７Ｎ … テレセン誤差補正板 ８ … レチクルステージ １４ … ウェハステージ ３２ … 露光装置の主制御系 Ｇ１ … 像歪み補正板 Ｇ３ … アス・コマ収差補正板 Ｇ４ … 像面湾曲補正板 １００ … 研磨加工機の本体 １２０ … 像歪み補正板の支持プレート ２００ … ピンホールによる計測センサー ２２２ … 像歪み補正板の交換機構 ２２４ … 照明ＮＡ補正板の交換機構 ２２７ … アス・コマ収差補正板と像面湾曲補正板
の交換機構 ２２８ … テレセン誤差補正板の交換機構、或いは
調整機構 Ｒ … レチクル ＴＲ … テストレチクル Ｗ … ウェハ ＴＢ … テーブル ＰＬ … 投影光学系 ＩＦ … 円形投影視野 ＥＩＡ … 走査露光時の実効投影領域 ＤＶ（i,j） … スタティックな像歪みベクトル ＶＰ(Xi) … ダイナミックな像歪みベクトル ＴＭ（i,j） … テストレチクル上の計測用マーク
パターン ＫＥＳ … 空間像検出器

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 所定の結像特性を有する投影光学系
    と、該投影光学系の物体面側に保持されるマスク基板と
    前記投影光学系の像面側に保持される感応基板を前記投
    影光学系に対して１次元走査方向に移動させる駆動機構
    と、前記像面側に投影される前記マスク基板の部分的な
    像を前記１次元走査方向に所定の幅を有する実効投影領
    域内に制限する制限手段とを備え、前記マスク基板のパ
    ターンを前記感応基板上に走査露光する投影露光装置に
    おいて、 前記投影光学系の物体面側に配置した理想格子点を前記
    像面側に投影すると該理想格子点の夫々に対応した各像
    点が前記実効投影領域内で像歪みベクトルを伴うものと
    したとき、前記実効投影領域内で前記１次元走査方向に
    並ぶ複数の像点の各像歪みベクトルを平均した平均ベク
    トルを前記実効投影領域の前記１次元走査方向と交差し
    た非走査方向の複数の位置の各々において所定の状態に
    補正するように光学加工された少なくとも１つの光学補
    正素子を、前記投影光学系内の所定位置に保持する補正
    素子保持手段を備えたことを特徴とする投影露光装置。
  2. 【請求項２】 前記光学補正素子は、前記投影光学系
    による結像光路中で主光線が前記投影光学系の物体面ま
    たは像面とほぼ垂直になるテレセントリック部に配置さ
    れることを特徴とする請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】 前記補正光学素子は前記物体面側と像
    面側の少なくとも一方に配置された透過性光学硝材で構
    成され、該透過性光学硝材の前記実効投影領域に対応し
    た表面部分は、前記非走査方向の複数の位置の各々にお
    ける前記平均ベクトルをほぼ同一にするように、局所的
    に異なる面形状に光学加工されていることを特徴とする
    請求項２に記載の装置。
  4. 【請求項４】 前記補正素子保持手段は、前記透過性
    光学硝材を前記投影光学系の物体面または像面と平行な
    状態、或いは前記物体面または像面に対して微少傾斜し
    た状態で保持することを特徴とする請求項３に記載の装
    置。
  5. 【請求項５】 前記非走査方向の複数の位置の各々に
    おける前記平均ベクトルの方向性と絶対値が所定の関数
    に近似されるように、前記透過性光学硝材の表面を局所
    的に異なる面形状に光学加工したことを特徴とする請求
    項３に記載の装置。
  6. 【請求項６】 前記投影光学系を介して前記像面側に
    解像可能なパターン像の最小サイズをΔｒとしたとき、
    前記非走査方向の複数の位置の各々における前記平均ベ
    クトルの夫々から線形誤差成分を除いたランダム誤差成
    分を±（Δｒ／１０）以内にするように、前記透過性光
    学硝材の表面の面形状を局所的に光学加工したことを特
    徴とする請求項３に記載の装置。
  7. 【請求項７】 所定の結像特性を有する投影光学系の
    物体面側に原版を配置するとともに前記投影光学系の像
    面側に感応基板を配置し、前記像面側に投影される前記
    原版の部分的な像を１次元走査の方向に所定の幅を有す
    る実効投影領域内に制限した状態で、前記原版と感応基
    板とを前記１次元走査方向に移動させて前記原版のパタ
    ーンを前記感応基板上に走査露光する方法において、 前記物体面側に配置した理想格子点を前記像面側に投影
    すると該理想格子点の夫々に対応した各像点が前記実効
    投影領域内で像歪みベクトルを伴うものとしたとき、前
    記実効投影領域内で前記１次元走査方向に並ぶ複数の像
    点の各像歪みベクトルを平均化した平均ベクトルが前記
    実効投影領域の前記１次元走査方向と交差した非走査方
    向の複数の位置の各々において所定の状態になるように
    光学加工された少なくとも１つの光学補正素子を、前記
    投影光学系による結像光路内に配置した状態で前記原版
    のパターンを前記感応基板上に走査露光することを特徴
    とする露光方法。
  8. 【請求項８】 請求項７に記載の原版を回路デバイス
    製造用のパターンが形成されたマスク基板とし、請求項
    ７に記載の感応基板をレジストの塗布された半導体ウェ
    ハとし、請求項７に記載の光学補正素子を含む投影光学
    系を屈折光学素子のみ、屈折光学素子と反射光学素子の
    組合わせ、或いは反射光学素子のみで構成される縮小投
    影系とし、該縮小投影系を用いて前記マスク基板のパタ
    ーンを前記半導体ウェハ上に走査露光することで前記半
    導体ウェハ上に回路デバイスを形成することを特徴とす
    る回路デバイス製造方法。
  9. 【請求項９】 前記光学補正素子は、前記投影光学系
    の物体面側に配置されて、前記投影光学系を用いた走査
    露光時に平均化されて生じ得る前記平均ベクトルで規定
    されるダイナミックなディストーション特性を補正する
    像歪み補正板を含むことを特徴とする請求項８に記載の
    方法。
  10. 【請求項１０】 前記光学補正素子は、前記投影光学系
    の像面側に配置されて、前記投影光学系を用いた走査露
    光時に平均化されて生じ得る前記平均ベクトルで規定さ
    れるダイナミックなアス収差特性を補正するアス補正板
    を含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 前記光学補正素子は、前記平均化され
    た平均ベクトルが前記非走査方向の位置に応じた所定の
    関数に近似されるか、又はその位置によらずほぼ一定に
    近似されるように、表面を局所的に光学研磨して作製さ
    れることを特徴とする請求項８に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 マスク上のパターン領域の一部を照
    明系からの照明エネルギーで照射し、そのパターン領域
    の一部を投影光学系を介して感応性の基板上に投影しつ
    つ前記レチクルと前記基板とを前記投影光学系の視野に
    対して１次元移動させることにより、前記基板上に前記
    マスクのパターン領域の全体像を走査露光する露光装置
    の調整方法において、 前記投影光学系の物体面側または像面側における前記照
    明エネルギーの光学的な収差を補正するための照明収差
    補正部材を前記照明系内に調整して設置する第１の工程
    と；理想格子点またそれに準じた点の各々に計測用マー
    クが形成されたテストレチクルを前記投影光学系の物体
    面に配置し、前記第１の工程によって補正された収差状
    態の照明エネルギーを前記テストレチクルに照射するこ
    とによって前記複数の計測用マークの各像を前記投影光
    学系の像面側に投影する第２の工程と；前記計測用マー
    クの各投影像に含まれるスタティックな像歪み量を計測
    し、そのスタティックな像歪み量に基づいて走査露光時
    に平均化されるダイナミックな像歪み量を非走査方向の
    所定の位置毎に決定する第３の工程と；前記ダイナミッ
    クな像歪み量のうちの少なくともランダムな成分が補正
    されるように加工された投影収差補正部材を前記投影光
    学系の物体面と像面との間に調整して設置する第４の工
    程とを含むことを特徴とする露光装置の調整方法。
  13. 【請求項１３】 前記照明収差補正部材は、前記マス
    ク又はテストレチクルに照射される照明エネルギーの全
    体的なテレセン誤差、局所的なテレセン誤差、及び前記
    投影光学系の視野内の位置に応じて変化する照明開口数
    の誤差の少なくとも１つの誤差による収差を補正するこ
    とを特徴とする請求項１２に記載の方法。
  14. 【請求項１４】 前記投影収差補正部材は、前記投影
    光学系による投影光路内の像面近傍に配置されて、前記
    第３の工程で計測されたスタティックな像歪み量に基づ
    いて特定されるアス収差特性、又は像面湾曲特性を補正
    するように表面を局所的に研磨加工したアス収差補正
    板、又は像面湾曲補正板を含むことを特徴とする請求項
    １２に記載の方法。
  15. 【請求項１５】 前記投影収差補正部材は、前記投影
    光学系による投影光路内の物体面近傍に配置されて、前
    記第３の工程で決定されたダイナミックな像歪み量に基
    づいて特定されるダイナミックなディストーション特性
    を補正するように表面を局所的に研磨加工した像歪み補
    正板を含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 所定形状の照明領域内のマスクパタ
    ーンの像を感応性の基板上に投影するために複数のレン
    ズ素子から成る投影光学系を有し、前記照明領域に対し
    てマスクを所定方向に走査し、前記照明領域と共役な所
    定形状の投影領域に対して前記基板を所定方向に走査す
    ることによって、前記マスクのパターン像を前記基板上
    に走査露光する投影露光装置を用いた露光方法におい
    て、 走査方向及び非走査方向に配列されたマスク上の複数の
    計測マークの各投影像を前記投影光学系を介して感応性
    の基板上に走査露光する第１の工程と；前記計測マーク
    の投影像の感応性基板への露光結果に基づいて、理想格
    子点位置からの各ずれ量をダイナミックな収差誤差とし
    て計測する第２の工程と；該計測された収差誤差を各計
    測点の走査方向に並ぶ計測点について加算平均して平均
    的な収差誤差を算出する第３の工程と；該算出された平
    均的な収差誤差に基づいて加工された少なくとも1つの
    光学補正部材を前記投影光学系の物体面と像面との間の
    投影光路内に挿入する第４の工程と；前記光学補正部材
    を投影光路内に挿入した状態でマスクと感応性基板とを
    走査するで、感応性の基板上に投影されるパターン像に
    生じる得る前記平均的な収差誤差を補正して露光する第
    ５の工程とを含むことを特徴とする露光方法。
  17. 【請求項１７】 所定形状の照明領域内のマスクパタ
    ーンの像を感応性の基板上に投影するために複数のレン
    ズ素子から成る投影光学系を有し、前記照明領域に対し
    てマスクを所定方向に走査し、前記照明領域と共役な所
    定形状の投影領域に対して前記基板を所定方向に走査す
    ることによって、前記マスクのパターン像を前記基板上
    に走査露光する投影露光装置を用いた露光方法におい
    て、 走査方向及び非走査方向に配列されたマスク上の計測マ
    ークの各投影像を前記投影光学系を介して感応性の基板
    上に静止露光する第１の工程と；前記計測マークの投影
    像の感応性基板への露光結果に基づいて理想格子点位置
    からの各ずれ量を計測する第２の工程と；該計測された
    各ずれ量を各計測点の走査方向に並ぶ計測点について加
    算平均して平均ずれ量を算出する第３の工程と；該算出
    された平均ずれ量に基づいて加工された少なくとも１つ
    の光学補正部材を前記投影光学系の物体面と像面との間
    の投影光路内に挿入する第４の工程と；前記光学補正部
    材を投影光路内に挿入した状態でマスクと感応性基板と
    を走査することにより、感応性の基板上に投影されるパ
    ターン像に生じ得る前記平均ずれ量を補正して露光する
    第５の工程とを含むことを特徴とする露光方法。
  18. 【請求項１８】 所定形状の照明領域内のマスクパタ
    ーンの像を感応性の基板上に投影するために複数のレン
    ズ素子から成る投影光学系を有し、前記照明領域に対し
    てマスクを所定方向に走査し、前記照明領域と共役な所
    定形状の投影領域に対して前記基板を所定方向に走査す
    ることによって、前記マスクのパターン像を前記基板上
    に走査露光する投影露光装置を用いた露光方法におい
    て、 マスク上で走査方向及び非走査方向に配列された複数の
    計測マークの各投影像を前記投影光学系の像面側で光電
    的に検出し、その検出結果に基づいて前記計測マークの
    投影像の理想格子点位置からの各ずれ量を計測する第１
    の工程と；前記複数の計測マークのうちで走査方向に並
    んだ計測マークの各々について前記第１の工程で計測さ
    れた各ずれ量を加算平均して平均ずれ量を算出する第２
    の工程と；該算出された平均ずれ量に基づいて加工され
    た少なくとも１つの光学補正部材を前記投影光学系の物
    体面と像面との間の投影光路内に挿入する第３の工程
    と；前記光学補正部材を投影光路内に挿入した状態でマ
    スクと感応性基板とを走査することにより、感応性の基
    板上に投影されるパターン像に生じ得る前記平均ずれ量
    を補正して露光する第４の工程とを含むことを特徴とす
    る露光方法。
  19. 【請求項１９】 前記第１の工程は、前記投影露光装
    置内で前記感応性の基板を保持して移動可能な基板ステ
    ージの一部に取り付けられて前記計測マークの投影像を
    受光する微小開口を備えた空間像検出器を使って実行す
    ることを特徴とする請求項第１８項に記載の露光方法。
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