JPWO2002052620A1 - 波面収差測定装置、波面収差測定方法、露光装置及びマイクロデバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

投影光学系ＰＬの波面収差の測定に先立って、所定面に結像されるテストレチクルＲｔのパターンの像の結像位置をＡＦセンサ３０により検出する。この検出結果に基づいて、波面収差測定ユニット３５の入射面３６ａの位置を調整して、入射面３６ａに対するパターンの像の位置を調整する。この調整の後、投影光学系ＰＬを介して結像されるパターンの像を波面収差測定ユニット３５により検出し、その検出結果に基づいて、波面収差検出部４１により投影光学系ＰＬの波面収差情報を求める。

Description

技術分野
本発明は、例えば、半導体素子、液晶表示素子、撮像素子、薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイスの製造プロセスにおけるフォトリソグラフィー工程で使用される露光装置において、投影光学系等の被検光学系の波面収差を測定する波面収差測定装置、波面収差測定方法、及び、その波面収差測定装置を備えた露光装置、並びに、前記のようなマイクロデバイスの製造方法に関するものである。
背景技術
従来、レチクル、フォトマスク等のマスク上に形成されたパターンの像を露光光で照明し、前記パターンの像を投影光学系を介してフォトレジスト等の感光性材料の塗布されたウエハ、ガラスプレート等の基板上に転写する露光装置が知られている。
近年、半導体素子はますます高集積化しており、その回路パターンにおける一層の微細化の要求が高まってきている。この微細化要求に対応するため、より波長の短い遠紫外光、例えばＫｒＦエキシマレーザ光（λ＝２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ光（λ＝１９３ｎｍ）、Ｆ_２レーザ光（λ＝１５７ｎｍ）等のパルス光を用いた露光装置も開発されてきている。
また、微細化要求に対応するため、投影光学系の結像性能の最適化を目的として、投影光学系の収差測定が行われる。投影光学系の収差測定は、例えば次のように行われている。つまり、収差測定用のマスクを物体面上に配置し、マスクに形成された所定のパターンの像を投影光学系の像面に配置した前記基板上に焼き付け、その焼き付けられた像を現像する。そして、現像された像を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて、前記像の倍率、非対称性の度合等を測定し、その測定結果に基づいて前記投影光学系の収差を求めている。
しかしながら、前記従来方法においては、収差測定用のマスクのパターンの製造誤差、前記フォトレジストの塗布ムラ、現像ムラ等のプロセス誤差により、前記収差の測定精度が十分に確保できないという問題がある。しかも、前記ＳＥＭ観察に際して、基板に対して所定の前処理、例えば基板の現像工程等が必要であり、収差を測定するまでに多くの時間を要した。
このような問題を回避するため、例えばＳｈａｃｋ−Ｈａｒｔｍａｎｎ（シャック−ハルトマン）方式により、前記投影光学系の収差を波面収差として測定する方法も考えられている。この方式では、投影光学系の結像面に結像されたスポット光をコリメータレンズが平行光に変換する。そして、その平行光を多数のレンズが２次元的に配列されたマイクロレンズアレイに入射させる。これにより、前記平行光は、各レンズ毎に、所定位置に配置された撮像素子上に結像される。
ここで、前記投影光学系に収差が存在しない場合には、前記マイクロレンズアレイに入射する平行光は平行な波面を有するため、マイクロレンズアレイの各レンズは、入射した光束を各レンズの光軸上に結像する。
一方、前記投影光学系に収差が存在する場合には、前記マイクロレンズアレイに入射する平行光は前記収差に応じて歪んだ波面を有するため、同平行光は、各レンズ毎にそれぞれ異なる波面の傾きを持つことになる。そして、マイクロレンズアレイの各レンズに入射した光束は、各レンズ毎に前記波面の傾き量に応じて、その光軸からずれた位置に結像することになる。この各レンズ毎の結像位置から波面の傾きを求めることができる。
ところが、前記の従来方法においては、前記コリメータレンズ、マイクロレンズアレイ及び撮像素子を備えた波面収差測定ユニットを、例えば前記基板を支持する基板ステージ上の所定位置に配置した状態で、その波面収差測定ユニットにより投影光学系の波面収差を測定していた。その際、波面収差測定ユニットの検出面を、投影光学系の結像面内に配置する必要がある。
もし、投影光学系の結像面内に検出面が配置されていない場合、波面収差測定ユニットで測定した波面収差情報を、例えばツェルニケの多項式により種々の収差成分に展開した際に、デフォーカス成分が大きくなるだけでなく、他の収差成分もその精度が低下する可能性がある。
発明の開示
本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的としては、投影光学系等の被検光学系の波面収差を正確に測定することができる波面収差測定装置及び波面収差測定方法を提供することにある。また、本発明の他の目的は、投影光学系の波面収差を正確に測定することができて、露光精度を向上させることができる露光装置、及び、マイクロデバイスを高精度に製造することができるマイクロデバイスの製造方法を提供することにある。
前記目的を達成するために、本発明の一態様では、被検光学系を介して所定面に結像されるパターンの像を検出するパターン像検出機構と、検出された前記パターンの像に基づいて前記被検光学系の波面収差情報を求める波面収差演算機構とを備えた波面収差測定装置が提供される。波面収差測定装置は、前記所定面に対する前記パターンの像の結像状態を検出する結像状態検出機構と、検出された前記結像状態に基づいて前記所定面と前記パターンの像との相対位置を調整する調整機構とを備えたことを特徴とする。
本発明の一実施形態では、被検光学系を介して結像されるパターンの像を検出するパターン像検出機構と、検出された前記パターンの像に基づいて前記被検光学系の波面収差情報を求める波面収差演算機構とを備えた波面収差測定装置が提供される。波面収差測定装置は前記波面収差情報をツェルニケ多項式により展開し、デフォーカス成分を算出する算出器と、前記算出器で算出された前記デフォーカス成分に基づいて、前記所定面と前記パターンの像との相対位置を調整する調整機構とを備えたことを特徴とする。
本発明の別の態様では、被検光学系を介して所定面に結像されるパターンの像を検出し、検出された前記パターンの像に基づいて前記被検光学系の波面収差情報を求める波面収差測定方法が提供される。その測定方法は、前記所定面に対する前記パターンの像の結像状態を検出し、検出された前記結像状態に基づいて前記所定面と前記パターンの像との相対位置を調整し、前記所定面と前記パターンの像との相対位置を調整した後に、前記被検光学系の波面収差情報を求めることを特徴とする。
本発明の一実施形態の波面収差測定方法は、波面収差情報をツェルニケ多項式により展開することによってデフォーカス成分を算出し、前記デフォーカス成分に基づいて前記所定面と前記パターンの像との相対位置を調整する。
発明を実施するための最良の形態
（第１実施形態）
以下に、本発明を半導体素子製造用の走査露光型の露光装置に具体化した第１実施形態について、図１〜図４に基づいて説明する。
まず、露光装置の概略構成について説明する。
図１に示すように、露光光源１１は、露光光ＥＬとして、例えばＫｒＦエキシマレーザ光、ＡｒＦエキシマレーザ光、Ｆ_２レーザ光等のパルス光を出射する。前記露光光ＥＬはオプティカルインテグレータとして、例えば多数のレンズエレメントからなるフライアイレンズ１２に入射し、そのフライアイレンズ１２の出射面上にはそれぞれのレンズエレメントに対応した多数の２次光源像が形成される。なお、オプティカルインテグレータとしては、ロッドレンズであってもよい。前記フライアイレンズ１２から射出した露光光ＥＬは、リレーレンズ１３ａ、１３ｂ、レチクルブラインド１４、ミラー１５、コンデンサレンズ１６を介してレチクルステージＲＳＴ上に載置されたマスクとしてのレチクルＲに入射する。レチクルＲのパターン面には半導体素子等の回路パターン等が描かれている。
ここで、前記フライアイレンズ１２、リレーレンズ１３ａ、１３ｂ、ミラー１５、コンデンサレンズ１６の合成系は、前記２次光源像をレチクルＲ上で重畳させ、レチクルＲを均一な照度で照明する照明光学系１７を構成している。前記レチクルブラインド１４は、その遮光面がレチクルＲのパターン領域と共役な関係をなすように配置されている。そのレチクルブラインド１４は、レチクルブラインド駆動部１８により開閉可能な複数枚の可動遮光部（例えば２枚のＬ字型の可動遮光部）からなっている。そして、それらの可動遮光部により形成される開口部の大きさ（スリット幅等）を調整することにより、レチクルＲを照明する照明領域を任意に設定するようになっている。
前記レチクルステージＲＳＴは、リニアモータ等で構成されたレチクルステージ駆動部１９により所定の方向（走査方向（Ｙ方向））に移動可能となっている。レチクルステージＲＳＴは、レチクルＲの全面が少なくとも前記露光光ＥＬの光軸ＡＸを横切ることができるだけの移動ストロークを有している。なお、図１においては、後述する投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに沿う方向をＺ方向、前記投影光学系ＰＬの光軸及び紙面と直交する方向をＸ方向、前記投影光学系ＰＬの光軸に直交し紙面に沿う方向をＹ方向とする。また、前記レチクルステージＲＳＴは、前記露光光ＥＬの光軸ＡＸに垂直な平面内において、前記走査方向と垂直なＸ方向に微動可能に、かつ前記光軸ＡＸ周りに微小回転可能にレチクルＲを保持している。
前記レチクルステージＲＳＴの端部には、干渉計２０からのレーザビームを反射する移動鏡２１が固定されている。この干渉計２０によって、レチクルステージＲＳＴの走査方向の位置が常時検出され、その位置情報はレチクルステージ制御部２２に送られる。レチクルステージ制御部２２は、レチクルステージＲＳＴの位置情報に基づいてレチクルステージ駆動部１９を制御し、レチクルステージＲＳＴを移動させる。
前記レチクルＲを通過した露光光ＥＬは、例えば両側テレセントリックな投影光学系ＰＬに入射する。投影光学系ＰＬは、そのレチクルＲ上の回路パターンを例えば１／５あるいは１／４に縮小した投影像を、表面に前記露光光ＥＬに対して感光性を有するフォトレジストが塗布された基板としてのウエハＷ上に形成する。
このウエハＷは、ウエハステージＷＳＴ上にＺステージ２３及びウエハホルダ２４を介して保持されている。Ｚステージ２３は、モータ等からなるＺステージ駆動部２５により、投影光学系ＰＬの最適結像面に対し、任意方向に傾斜可能でかつ投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ方向（Ｚ方向）に微動可能になっている。また、ウエハステージＷＳＴは、モータ等のウエハステージ駆動部２６により、前記走査方向（Ｙ方向）の移動のみならず、前記ウエハ上に区画された複数のショット領域に対し任意に移動できるように、走査方向に垂直な方向（Ｘ方向）にも移動可能に構成されている。これにより、ウエハＷ上の各ショット領域毎に走査露光を繰り返すステップ・アンド・スキャン動作が可能になっている。
前記ウエハステージＷＳＴの端部には、干渉計２７からのレーザビームを反射する移動鏡２８が固定されており、ウエハステージＷＳＴのＸ方向及びＹ方向の位置は干渉計２７によって常時検出される。ウエハステージＷＳＴの位置情報（または速度情報）はウエハステージ制御部２９に送られ、ウエハステージ制御部２９はこの位置情報（または速度情報）に基づいて前記ウエハステージ駆動部２６を制御する。
前記ウエハステージＷＳＴの上方には、前記ウエハホルダ２４のＺ方向の位置を検出可能なオートフォーカス機構としての、いわゆる斜入射光学方式の焦点位置検出系（以下、ＡＦセンサと呼ぶ）３０が、投影光学系ＰＬを左右から挟むように配設されている。このＡＦセンサ３０は、ウエハＷの表面に非感光性の照明光を所定形状のスリットを介して斜め上方から照射する投光系３０ａと、その照明に基づく投影像のウエハＷ表面からの反射像の結像光を受光する受光系３０ｂとから構成されている。ＡＦセンサ３０は予め投影光学系ＰＬの最適結像面でベストフォーカス位置を検出するように較正されている。そして、このＡＦセンサ３０からの位置情報は後述する主制御系４２に送られ、主制御系４２はこの位置情報に基づきウエハステージ制御部２９を介してＺステージ駆動部２５を制御する。これにより、Ｚステージ２３をＺ方向に移動させて、ウエハＷの表面を投影光学系ＰＬの結像面と一致するベストフォーカス位置に配置させる。なお、ＡＦセンサ３０として、所定形状のスリットの代わりに、複数のスリットを照射する多点ＡＦセンサを用いてもよい。
ここで、ステップ・アンド・スキャン方式でレチクルＲ上の回路パターンをウエハＷ上のショット領域に走査露光する場合、レチクルＲ上の照明領域が、前記レチクルブラインド１４で長方形（スリット）状に整形される。この照明領域は、レチクルＲ側の走査方向（＋Ｙ方向）に対して直交する方向に長手方向を有する。そして、レチクルＲを露光時に所定の速度Ｖｒで走査することにより、前記レチクルＲ上の回路パターンを前記スリット状の照明領域で一端側から他端側に向かって順次照明する。これにより、前記照明領域内におけるレチクルＲ上の回路パターンが、前記投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上に投影され、投影領域が形成される。
ここで、ウエハＷはレチクルＲとは倒立結像関係にあるため、前記レチクルＲの走査方向とは反対方向（−Ｙ方向）へ、前記レチクルＲの走査に同期して所定の速度Ｖｗで走査される。これにより、ウエハＷのショット領域の全面が露光可能となる。走査速度の比Ｖｗ／Ｖｒは正確に投影光学系ＰＬの縮小倍率に応じたものになっており、レチクルＲ上の回路パターンがウエハＷ上の各ショット領域上に正確に縮小転写される。
次に、被検光学系としての前記投影光学系ＰＬの波面収差を測定するための構成について説明する。
図１に示すように、前記照明光学系１７のフライアイレンズ１２とリレーレンズ１３ａとの間には、可動ミラー３１が可動ミラー駆動部３２により、前記露光光ＥＬの光路内に出入可能に配備されている。可動ミラー３１の近傍には、測定光ＲＬとして前記露光光ＥＬの波長とほぼ一致する波長の連続光を出射する測定光源３３が配置されている。この測定光源３３は、その出力が前記露光光ＥＬに比べてピークパワーが小さくなるように設定されている。
前記可動ミラー３１は、前記投影光学系ＰＬの収差測定時には前記露光光ＥＬの光路内に進入配置され、前記測定光源３３から出射された測定光ＲＬを反射して、その測定光ＲＬを照明光学系１７から投影光学系ＰＬ内に入射させる。これに対して、露光時には、前記可動ミラー３１は前記露光光ＥＬの光路内から退出配置され、前記露光光ＥＬのレチクルＲ上への照射を阻害しないようになっている。
前記連続光としては、例えばＤＦＢ半導体レーザまたはファイバーレーザから発信される赤外域または可視域の単一波長レーザを、例えばエルビウム（またはエルビウムとイットリビウムとの両方）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等を用いる。
例えば、前記露光光ＥＬがＡｒＦエキシマレーザ光（λ＝１９３ｎｍ）であるとすれば、前記単一波長レーザの発振波長を１．５１〜１．５９μｍの範囲内とした場合に出力される１８９〜１９９ｎｍの範囲内の８倍高調波を前記測定光ＲＬとすることが好ましい。また、前記発振波長を１．５４４〜１．５５３μｍの範囲内に狭帯化することにより出力される１９３〜１９４ｎｍの範囲内の８倍高調波は、その波長が前記ＡｒＦエキシマレーザ光とほぼ一致するため、前記測定光ＲＬとしてさらに好ましい。
図１に示すように、前記ウエハステージＷＳＴ上のＺステージ２３には取付凹部３４が形成され、この取付凹部３４には前記投影光学系ＰＬの波面収差を検出するためのパターン像検出機構としての波面収差測定ユニット３５が着脱可能に装着されている。この波面収差測定ユニット３５は、投影光学系ＰＬに対向する検出面（投影光学系ＰＬを通過した光が入射する入射面）３６ａを有し、その入射面３６ａの高さがウエハＷの表面の高さとほぼ一致するように配置されている。
図２に示すように、前記波面収差測定ユニット３５の内部には、コリメータレンズ系３７と、リレーレンズ系３８と、マイクロレンズアレイ３９と、受光機構としての撮像素子（ＣＣＤ）４０とが設けられている。前記コリメータレンズ系３７は、前記入射面３６ａが形成された対物レンズ３６から波面収差測定ユニット３５内に入射する光束を平行光ＰＢに変換する。この対物レンズ３６及びコリメータレンズ系３７は対物光学系を構成する。対物レンズ３６のうち、投影光学系ＰＬに対向するレンズ（光学素子）表面はほぼ平面で形成される。この平面がが前記入射面３６ａをなし、この入射面３６ａが投影光学系ＰＬの結像面とほぼ一致するように配置されている。また、コリメータレンズ系３７の投影光学系ＰＬ側の焦点位置Ｆｐは、入射面３６ａ上に位置するように設定されている。
前記マイクロレンズアレイ３９は、マイクロレンズが平行光の光軸に対して直交する面内に２次元的に配列され、前記平行光ＰＢを複数の光束に分割し、その分割された光束を各レンズ毎にＣＣＤ４０上に集光させるものである。前記ＣＣＤ４０は、前記各レンズ毎の集光ポイントの位置（結像位置）を検出するものである。そして、このＣＣＤ４０は、受光した各集光ポイントの位置に関する信号を波面収差検出部４１に対して出力する。
この波面収差検出部４１は、入力された前記各集光ポイントの位置の情報に基づいて前記投影光学系ＰＬの波面収差を算出し、算出された波面収差に関する情報を露光装置全体の動作を制御する主制御系４２に出力する。このように、前記波面収差検出部４１によって波面収差演算機構が構成されている。
また、この実施形態においては、前記ＡＦセンサ３０により、結像状態検出機構が構成されている。そして、前記波面収差測定ユニット３５にて投影光学系ＰＬの波面収差を測定するのに先立って、このＡＦセンサ３０により、投影光学系ＰＬの結像面に対する、波面収差測定ユニット３５の入射面３６ａの位置を検出する。その結果、その波面収差測定ユニット３５の入射面３６ａに対するパターンの像（このパターンの像の詳細は後述するが、ここでいうパターンの像は、投影光学系ＰＬの物体面内に配置されたピンホールパターンを示す。）の結像状態を検出する。また、この実施形態では前記Ｚステージ駆動部２５により調整機構が構成され、ＡＦセンサ３０の検出結果に基づいて、Ｚステージ２３をＺ方向に移動させて、投影光学系ＰＬの結像面に対する波面収差測定ユニット３５の入射面３６ａを調整する。
次に、投影光学系ＰＬの収差を補正する構成について説明する。
図１に示すように、前記投影光学系ＰＬにおいて、前記レチクルＲに最も近い第１群のレンズエレメント４４は第１支持部材４５に固定され、第２群のレンズエレメント４６は第２支持部材４７に固定されている。前記第２群のレンズエレメント４６より下部のレンズエレメント４８は、鏡筒部４９に固定されている。前記第１支持部材４５は、伸縮可能な複数（例えば３つで、図１では２つを図示）の第１駆動素子５０により前記第２支持部材４７に連結されている。その第２支持部材４７は、伸縮可能な複数の第２駆動素子５１によって鏡筒部４９に連結されている。前記各駆動素子５０、５１は、結像特性制御部５２に接続されている。
ここで、前記主制御系４２は、波面収差検出部４１から入力された前記投影光学系ＰＬの波面収差の情報に基づいて、前記結像特性制御部５２に対し、前記各駆動素子５０、５１の駆動を指令する。これにより、前記各レンズエレメント４４、４６の相対位置が変更され、前記投影光学系ＰＬの結像特性が補正される。
次に、前記投影光学系ＰＬの波面収差の測定方法について説明する。
まず、前述した波面収差測定ユニット３５をウエハステージＷＳＴ上のＺステージ２３に形成された取付凹部３４に取付ける。そして、ウエハステージ駆動部２６によりウエハステージＷＳＴをＹ方向に移動させて、波面収差測定ユニット３５の入射面３６ａを投影光学系ＰＬを構成する最も像面側に位置する光学素子に対向させる。この状態で、ＡＦセンサ３０の投光系３０ａから入射面３６ａにスリット光を投光して、その入射面３６ａからの反射光を受光系３０ｂにて受光することにより、投影光学系ＰＬの結像面に対する入射面３６ａの位置ずれ（入射面３６ａに対するパターンの像の結像状態、あるいは投影光学系ＰＬの光軸方向における入射面３６ａの位置）を検出する。このＡＦセンサ３０からの検出情報は主制御系４２に送られ、主制御系４２は、Ｚステージ２３をＺ方向に移動させて、投影光学系ＰＬの結像面に対する波面収差測定ユニット３５の入射面３６ａの位置を調整する。
次に、レチクルステージＲＳＴ上に所定の径のピンホールＰＨが形成されたテストレチクルＲｔを載置する。続いて、可動ミラー駆動部３２により可動ミラー３１を露光光ＥＬの光路内に進入配置させる。この状態で、測定光源３３から測定光ＲＬを出射させ、その測定光ＲＬを可動ミラー３１、リレーレンズ１３ａ、１３ｂ、ミラー１５、コンデンサレンズ１６を介して前記テストレチクルＲｔ上のピンホールＰＨに照射する。図３に示すように、このピンホールＰＨを通過することにより、前記測定光ＲＬは球面波ＳＷに変換される。この球面波ＳＷは投影光学系ＰＬに入射し、その投影光学系ＰＬに収差が残存する場合には前記球面波ＳＷの波面ＷＦに歪みが生じる。投影光学系ＰＬから出射された球面波ＳＷは、ウエハステージＷＳＴ上に保持された波面収差測定ユニット３５の入射面３６ａで結像し、その後、波面収差測定ユニット３５の内部に入射する。波面収差測定ユニット３５の内部に入射した球面波ＳＷは、コリメータレンズ系３７により平行光ＰＢに変換される。ここで、図４（ａ）に示すように前記投影光学系ＰＬに収差が存在しない場合には、前記平行光ＰＢの波面ＷＦｐｎは平面となる。一方、図４（ｂ）に示すように前記投影光学系ＰＬに収差が存在する場合には、前記平行光ＰＢの波面ＷＦｐａは歪んだ面となる。
前記平行光ＰＢは、マイクロレンズアレイ３９により、複数の光束に分割されＣＣＤ４０上に集光される。ここで、図４（ａ）に示すように、前記投影光学系ＰＬに収差が存在しない場合には、前記平行光ＰＢの波面ＷＦｐｎは平面であるため、前記平行光ＰＢが前記各レンズの光軸ＡＸｍｌに沿って入射する。このため、前記各レンズ毎の集光スポット位置Ｆｎは、各レンズの光軸ＡＸｍｌ上に存在する。
これに対して、図４（ｂ）に示すように、前記投影光学系ＰＬに収差が存在する場合には、平行光ＰＢの波面ＷＦｐａは歪んだ面となる。このため、前記各レンズに入射する前記平行光ＰＢは、前記各レンズ毎にそれぞれ異なる波面の傾きを有する。これに伴って、前記各レンズ毎の集光スポット位置Ｆａは、前記波面の傾きに対する垂線ＡＸｐ上に存在し、前記収差の存在しない場合の集光スポット位置Ｆｎに対して位置ずれする。各集光スポット位置ＦａをＣＣＤ４０にて検出する。
次いで、波面収差検出部４１において、設計上予め与えられている投影光学系ＰＬに収差がない場合の前記各集光スポット位置Ｆｎと、測定対象となる投影光学系ＰＬを通過した光束をコリメータレンズ系３７、リレーレンズ系３８、マイクロレンズアレイ３９を介して集光された光束の前記ＣＣＤ４０での前記各集光スポット位置Ｆａの検出結果とが比較される。この比較結果に基づいて、集光スポット位置Ｆｎに対する各レンズ毎の集光スポット位置Ｆａの位置ずれ量を求めることにより、前記投影光学系ＰＬにおける波面収差情報が算出される。
この場合、前記実施形態においては、投影光学系ＰＬの結像面に対する波面収差測定ユニット３５の入射面３６ａの位置ずれが、露光装置本体に設けられているＡＦセンサ３０によって検出される。このため、ウエハステージＷＳＴにおいて、波面収差測定ユニット３５が、その入射面３６ａの高さとウエハＷの表面の高さとが一致していない状態で設置されていたとしても、入射面３６ａを精度よく投影光学系ＰＬの結像面に位置合わせすることができる。従って、波面収差測定ユニット３５の入射面３６ａと投影光学系ＰＬの結像面とをほぼ一致させることができる。これにより、波面収差測定ユニット３５で測定した波面収差情報を、ツェルニケ多項式により、種々の収差成分に展開した際に、デフォーカス成分が小さく抑えられた状態で、他の収差成分、つまり像点移動、非点収差、コマ収差、球面収差等を測定することができる。そして、このように得られた波面収差情報に基づいて、精度よく投影光学系ＰＬの結像特性を補正することができる。
従って、本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）　この投影光学系の波面収差測定装置においては、投影光学系ＰＬの波面収差の測定に先立って、投影光学系ＰＬの結像面に対する波面収差測定ユニット３５の入射面３６ａの位置がＡＦセンサ３０により検出される。そして、この検出結果に基づいて、投影光学系ＰＬの結像面に対する波面収差測定ユニット３５の入射面３６ａの位置が調整される。その後、投影光学系ＰＬを介して結像されるパターンの像が波面収差測定ユニット３５により検出され、その検出されたパターンの像に基づいて波面収差検出部４１により投影光学系ＰＬの波面収差情報が求められる。このため、投影光学系ＰＬの波面収差を、投影光学系ＰＬの結像面内に結像されたテストレチクルＲｔのパターンの像に基づき、より正確に測定することができる。
（２）　この投影光学系の波面収差測定装置においては、投影光学系ＰＬの結像面に対するウエハＷの位置を検出するＡＦセンサ３０を用いることにより、投影光学系ＰＬとそれに対向配置されるコリメータレンズ系３７の入射面３６ａとの間隔が検出される。このため、露光装置に配備されているＡＦセンサ３０を利用して、入射面３６ａに対するパターンの像の結像状態を容易に検出することができる。
（３）　この投影光学系の波面収差測定装置においては、前記波面収差測定ユニット３５が、投影光学系ＰＬを通過した光束を平行光に変換するコリメータレンズ系３７と、平行光を複数の光束に分割するマイクロレンズアレイ３９と、分割された光束を受光する撮像素子４０とを備えている。このため、簡単な構成の波面収差測定ユニット３５により、投影光学系ＰＬの波面収差をより正確に測定することができる。
（４）　この投影光学系の波面収差測定装置においては、コリメータレンズ系３７が投影光学系ＰＬに対向する対物光学系をなしている。そして、このコリメータレンズ系３７の入射面３６ａが平面に形成されて、投影光学系ＰＬの結像面とほぼ一致するように配置されている。このため、ＡＦセンサ３０の投光系３０ａからコリメータレンズ系３７の入射面３６ａにスリット光を投光して、その入射面３６ａからの反射光を受光系３０ｂにて受光することにより、入射面３６ａに対するパターンの像の結像状態をより正確に検出することができる。よって、投影光学系ＰＬの波面収差をより正確に測定することができて、その波面収差に基づいて投影光学系ＰＬの結像特性をより正確に補正することができる。
（５）　この投影光学系の波面収差測定装置においては、前記コリメータレンズ系３７の投影光学系ＰＬ側の焦点位置Ｆｐが、そのコリメータレンズ系３７の入射面３６ａ上に設定されている。このため、コリメータレンズ系３７の焦点位置Ｆｐの修正を行うことなく、波面収差情報を容易に算出することができる。
（６）　この投影光学系の波面収差測定装置においては、波面収差測定ユニット３５がウエハステージＷＳＴ上のＺステージ２３に対して着脱可能に配設されている。このため、波面収差測定ユニット３５を必要な時だけＺステージ２３には装着して、投影光学系ＰＬの波面収差を迅速かつ高精度に測定することができる。従って、露光装置の構成を簡素化することができる。
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について、前記第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。
この第２実施形態においては、前記第１実施形態のように、投影光学系ＰＬの波面収差の測定に先立って、まず、ウエハステージ駆動部２６によりウエハステージＷＳＴをＹ方向に移動させて、波面収差測定ユニット３５の入射面３６ａを投影光学系ＰＬを構成する最も像面側に位置する光学素子に対向させる。そして、測定光ＲＬをテストレチクルＲｔのピンホールＰＨに照射するが、本実施形態では、ＡＦセンサ３０を使用して、波面収差測定ユニット３５の入射面３６ａに結像されるテストレチクルＲｔのパターンの像の結像状態の検出を省略した。この第２実施形態では、測定された波面収差情報を、図５に示すように、ツェルニケの多項式により種々の収差成分、すなわちデフォーカス成分、像点移動、非点収差、コマ収差、球面収差等に展開して、その展開した収差成分中の一成分としてデフォーカス成分を求める。
次いで、このデフォーカス成分に基づいて、Ｚステージ駆動部２５を制御して、Ｚステージ２３をＺ方向に移動させ、パターンの像の位置に対する波面収差測定ユニット３５の入射面３６ａの位置を調整する。そして、この調整後、前記第１実施形態の場合と同様に、デフォーカス成分が小さく抑えられた状態で波面収差測定ユニット３５及び波面収差検出部４１により、投影光学系ＰＬの波面収差を測定する。
なお、本実施形態において、波面収差情報から算出されるデフォーカス成分が予め設定された所定値（例えば、投影光学系ＰＬの結像面と入射面３６ａとがほぼ一致する状態）に達するまで、デフォーカス成分の算出、位置調整、及び波面収差の測定を繰り返し行ってもよい。
従って、本実施形態によれば、前記第１実施形態における（１），（３），（５）及び（６）に記載の効果に加えて、以下のような効果を得ることができる。
（７）　この投影光学系の波面収差測定装置においては、前記波面収差検出部４１で求められた波面収差情報がツェルニケの多項式により種々の収差成分に展開され、その展開された収差成分中の一成分であるデフォーカス成分にて、入射面３６ａに対するテストレチクルＲｔのパターンの像の結像状態が検出される。このため、ＡＦセンサ３０等により、入射面３６ａに対するパターンの像の結像状態を実際に検出する必要がなく、波面収差情報から算出されるデフォーカス成分に基づいて、入射面３６ａに対するパターンの像の結像状態を容易に求めることができる。
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について、前記第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。
この第３実施形態においては、まず、前記第１実施形態のように、ＡＦセンサ３０により、入射面３６ａに対するパターンの像のフォーカス状態、すなわち投影光学系ＰＬの結像面に対する入射面３６ａの位置ずれを検出する。そして、その検出情報に基づいて投影光学系ＰＬの結像面に対する波面収差測定ユニット３５の入射面３６ａの位置を調整し、この調整の後、投影光学系ＰＬの波面収差を測定する。あるいは、前記第２実施形態のように、予め測定した波面収差情報からデフォーカス成分を算出して、そのデフォーカス成分に基づいて入射面３６ａに対するパターンの像の位置を調整し、この調整の後、投影光学系ＰＬの波面収差を測定する。
次いで、測定された波面収差情報を、図５に示すツェルニケの多項式により種々の収差成分、すなわちデフォーカス成分、像点移動、非点収差、コマ収差、球面収差等に展開して、その展開した収差成分中の一成分としてデフォーカス成分を求める。そして、このデフォーカス成分に基づいて、投影光学系ＰＬの結像面に対する波面収差測定ユニット３５の入射面３６ａの位置を調整する。この調整の後、波面収差測定ユニット３５及び波面収差検出部４１により、再度投影光学系ＰＬの波面収差を測定し直す。そして、さらに測定した波面収差情報を、図５に示すツェルニケの多項式により、デフォーカス成分、像点移動、非点収差、コマ収差、球面収差等の種々の収差成分に展開して、その展開した収差成分中からデフォーカス成分を求める。そして、このデフォーカス成分に基づいて、再度、投影光学系ＰＬの結像面に対する波面収差測定ユニット３５の入射面３６ａの位置を調整する。
以降、波面収差情報から算出されるデフォーカス成分が、予め設定された所定値以下に達するまで（投影光学系ＰＬの結像面と入射面３６ａとがほぼ一致するまで）、前述したデフォーカス成分の算出、位置調整、及び波面収差の測定を繰り返し行う。従って、繰り返し計測を行うことにより、投影光学系ＰＬの結像面に対する波面収差測定ユニット３５の入射面３６ａの位置を高精度に追い込むことができる。例えば、Ｚステージ２３のＺ方向の位置決め精度に起因する測定誤差の影響を低減することができる。
従って、本実施形態によれば、前記各実施形態における（１）〜（７）に記載の効果に加えて、以下のような効果を得ることができる。
（８）　この投影光学系の波面収差測定装置においては、先立って求められた波面収差情報から算出されるデフォーカス成分に基づいて、波面収差測定ユニット３５の検出面の位置が変更されて、その検出面に対するパターンの像の位置が調整される。そして、この調整の後、再度波面収差測定ユニット３５にてパターンの像が検出され、その検出結果に基づいて波面収差検出部４１により波面収差情報が求め直される。このため、Ｚステージ２３のＺ方向の位置決め精度に起因する測定誤差の影響を低減することができ、波面収差の測定を一層正確に行うことができる。
なお、本発明の各実施形態は、以下のように変更してもよい。
被検光学系の瞳形状を測定する第２のＣＣＤを設けてもよい。例えば、図２において、リレーレンズ３８とマイクロレンズアレイ３９との間にハーフミラーを設け、このハーフミラーの後方であって、被検光学系の瞳位置と光学的に共役な位置関係となるように第２のＣＣＤが配置される。このように第２のＣＣＤを設けることによって、ＣＣＤ４０の中心と投影光学系の瞳中心とを一致させることができ、瞳中心に対するスポット像位置の位置ずれを求めることができる。
前記実施形態では、波面収差測定ユニット３５をウエハステージＷＳＴ上のＺステージ２３の取付凹部３４に着脱可能に装着する構成としたが、前記波面収差測定ユニット３５を前記Ｚステージ２３の側面または隅部に設けた切欠部に対して着脱可能に装着する構成としてもよい。
また、前記波面収差測定ユニット３５をＺステージ２３上に直接に固定配置し、またはウエハホルダ２４を介して載置するような構成としてもよい。なお、この場合には、投影光学系ＰＬの波面収差の測定に際して、ウエハステージＷＳＴを投影光学系ＰＬの光軸ＡＸの方向に沿って移動させ、前記波面収差測定ユニット３５の入射面３６ａを前記投影光学系ＰＬの像面位置に一致させる必要がある。
これらのようにした場合、ウエハステージＷＳＴ上に取付凹部３４を設ける必要がなく、ウエハステージＷＳＴの構成の簡素化を図ることができるという効果が得られる。
前記実施形態では、可動ミラー３１を露光光ＥＬの光路内に出入可能に配備して、測定光ＲＬを投影光学系ＰＬに導くようにしたが、測定光源３３及び可動ミラー３１を照明光学系１７に対して着脱可能に装着するようにしてもよい。この場合、前記可動ミラー３１は、固定式のものであってもかまわない。また、測定光源３３を設けることなく、露光光源１１からの露光光ＥＬをそのまま使用して、投影光学系ＰＬの波面収差を測定するように構成してもよい。
このようにした場合、照明光学系１７の周辺構成の簡素化を図ることができるという効果が得られる。
前記実施形態では、Ｚステージ駆動部２５により、投影光学系ＰＬの結像面に対する波面収差測定ユニットの入射面３６ａの位置を調整するための調整機構を構成したが、結像特性制御部５２により調整機構を構成して、投影光学系ＰＬの結像面の位置を変更して、入射面３６ａと投影光学系ＰＬの結像面との相対位置を調整するようにしてもよい。
このようにした場合でも、前記実施形態と同様の効果を得ることができる。
前記実施形態では、投影光学系ＰＬの結像特性を結像特性制御部５２、各駆動素子５０、５１により調整するようにしたが、例えば各レンズエレメント４４、４６、４８間に厚さの異なるワッシャ等を選択嵌合して調整するようにしてもよい。また、前記投影光学系ＰＬを複数に分割された鏡筒内に収容し、各鏡筒間の距離を変更するようにしてもよい。さらに、露光光の波長をシフトさせたり、レチクルＲを光軸方向に移動させたり、光軸に対して傾斜させて、投影光学系ＰＬの結像特性を補正してもよい。
このようにした場合、投影光学系ＰＬの周辺構成の簡素化を図ることができるという効果が得られる。
前記実施形態では、投影光学系ＰＬに入射する測定光ＲＬに球面波ＳＷを発生させるための光学部材として、ピンホールＰＨが形成されたテストレチクルＲｔを用いる構成について説明した。しかしながら、本発明は、測定光ＲＬに球面波ＳＷを発生できるものであれば、この構成に限定されるものではない。例えば、投影光学系ＰＬの波面収差を測定するに際しては、テストレチクルＲｔに代えて、レチクルステージＲＳＴ上に開口部を形成し、この開口部を塞ぐように取り付けられた透明板上に、ピンホールＰＨパターンを形成してもよい。その他に、通常のデバイス用レチクルに、同様のピンホールＰＨパターンを形成してもよい。また、レチクルステージＲＳＴ自体に、同様のピンホールＰＨパターンを形成してもよい。
また、前記投影光学系ＰＬの照明領域内の複数箇所について波面収差情報を測定し、それらの波面収差情報に基づいて、波面収差測定ユニット３５の入射面３６ａと投影光学系ＰＬの結像面との相対位置を調整するようにしてもよい。
前記実施形態では、露光光ＥＬとしてエキシマレーザ光のパルス光を露光光ＥＬとしたが、露光光ＥＬとして、例えば金属蒸気レーザやＹＡＧレーザの高調波、あるいはｇ線、ｈ線、ｉ線等の超高圧水銀ランプの輝線等の連続光を採用してもよい。このようにした場合、測定光ＲＬのパワーをさらに下げることができて、ピンホールパターンの耐久性を一層向上することができる。なお、露光光ＥＬとして、遠紫外の波長域あるいは真空紫外の波長域の露光光を使用する場合、例えば、本実施形態で説明したＡｒＦエキシマレーザ光、Ｆ_２レーザ光を使用する場合には、露光光ＥＬの光路空間を外気から遮断するとともに、露光光ＥＬが透過する気体（不活性ガスや希ガス等）で光路空間をガス置換するガス置換機構を備えることが望ましい。さらに、波面収差測定装置内を外気から遮断し、かつ、不活性ガスや希ガスでガス置換するガス置換機構を備えることが望ましい。これらのガス置換によって、有機物や吸光物質による露光光の吸収が低減され、安定した照度のもとで、被検光学系の波面収差を測定することができる。
前記実施形態では、測定光ＲＬをＤＦＢ半導体レーザまたはファイバーレーザの高調波としたが、測定光ＲＬとして、例えばアルゴンランプ、クリプトンランプ、キセノンランプ等の希ガス放電ランプ、キセノン−水銀ランプ、ハロゲンランプ、蛍光灯、白熱灯、水銀灯、ナトリウムランプ、メタルハライドランプ等から出射される紫外光、可視光または赤外光、またはそれらの光を単波長化した光の高調波、ＹＡＧレーザ光、金属蒸気レーザ光等の高調波を採用してもよい。
前記実施形態では、シャック−ハルトマン方式により投影光学系ＰＬの収差を波面収差として測定する方法を採用したが、位相回復法によって光学像複素振幅分布から投影光学系ＰＬの波面収差を求める、いわゆるＰＳＦ（ポイント・スプレッド・ファンクション）方式を採用してもよい。
前記実施形態では、露光装置の投影光学系ＰＬを波面収差の測定対象の被検光学系として具体化したが、露光装置における照明光学系等その他の光学系、あるいは露光装置とは異なった光学装置における光学系の波面収差測定装置に具体化してもよい。
前記実施形態では、本発明を半導体素子製造用の走査露光型の露光装置に具体化したが、例えばステップ・アンド・リピート方式により一括露光を行う露光装置に具体化してもよい。また、液晶表示素子、撮像素子、薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイス製造用の露光装置、レチクル等のフォトマスク製造用の露光装置、露光装置に具体化してもよい。
さらに、投影光学系は、全ての光学素子が屈折系のレンズに限られず、反射素子（ミラー）で構成されるものや、屈折系のレンズと反射素子とからなる反射屈折系であってもよい。また、投影光学系は、縮小系に限られず、等倍系、拡大系であってもよい。
なお、複数のレンズから構成される照明光学系１７、投影光学系ＰＬを露光装置本体に組み込み光学調整するとともに、多数の機械部品からなるレチクルステージＲＳＴやウエハステージＷＳＴを露光装置本体に取り付けて配線や配管を接続し、さらに総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより前記実施形態の露光装置を製造することができる。露光装置の製造は、温度及びクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
前記実施形態における照明光学系１７の各レンズ１２，１３ａ，１３ｂ，１６及び投影光学系ＰＬの各レンズエレメント４４，４６，４８の硝材としては、蛍石、石英などの他、フッ化リチウム、フッ化マグネシウム、フッ化ストロンチウム、リチウム−カルシウム−アルミニウム−フロオライド、及びリチウム−ストロンチウム−アルミニウム−フロオライド等の結晶や、ジルコニウム−バリウム−ランタン−アルミニウムからなるフッ化ガラスや、フッ素をドープした石英ガラス、フッ素に加えて水素もドープされた石英ガラス、ＯＨ基を含有させた石英ガラス、フッ素に加えてＯＨ基を含有した石英ガラス等の改良石英等も適用することができる。
次に、上述した露光装置をリソグラフィ工程で使用したマイクロデバイス（以下、単に「デバイス」という）の製造方法の実施形態について説明する。
図６は、デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体素子、液晶表示素子、撮像素子（ＣＣＤ等）、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造例のフローチャートを示す図である。図６に示すように、まず、ステップＳ１０１（設計ステップ）において、デバイスの機能・性能設計（例えば、半導体デバイスの回路設計等）を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップＳ１０２（マスク製作ステップ）において、設計した回路パターンを形成したマスク（レクチルＲ等）を製作する。一方、ステップＳ１０３（基板製造ステップ）において、シリコン、ガラスプレート等の材料を用いて基板（シリコン材料を用いた場合にはウエハＷとなる。）を製造する。
次に、ステップＳ１０４（基板処理ステップ）において、ステップＳ１０１〜Ｓ１０３で用意したマスクと基板を使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によって基板上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップＳ１０５（デバイス組立ステップ）において、ステップＳ１０４で処理された基板を用いてデバイス組立を行う。このステップＳ１０５には、ダイシング工程、ボンディング工程、及びパッケージング工程（チップ封入等）等の工程が必要に応じて含まれる。
最後に、ステップＳ１０６（検査ステップ）において、ステップＳ１０５で作製されたデバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にデバイスが完成し、これが出荷される。
図７は、半導体デバイスの場合における、図６のステップＳ１０４の詳細なフローの一例を示す図である。図７において、ステップＳ１１１（酸化ステップ）では、ウエハＷの表面を酸化させる。ステップＳ１１２（ＣＶＤステップ）では、ウエハＷ表面に絶縁膜を形成する。ステップＳ１１３（電極形成ステップ）では、ウエハＷ上に電極を蒸着によって形成する。ステップＳ１１４（イオン打込みステップ）では、ウエハＷにイオンを打ち込む。以上のステップＳ１１１〜Ｓ１１４のそれぞれは、ウエハ処理の各段階の前処理工程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。
ウエハプロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップＳ１１５（レジスト形成ステップ）において、ウエハＷに感光剤を塗布する。引き続き、ステップＳ１１６（露光ステップ）において、先に説明したリソグラフィシステム（露光装置）によってマスク（レチクルＲ）の回路パターンをウエハＷ上に転写する。次に、ステップＳ１１７（現像ステップ）では露光されたウエハＷを現像し、ステップＳ１１８（エッチングステップ）において、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去る。そして、ステップＳ１１９（レジスト除去ステップ）において、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。
これらの前処理工程と後処理工程とを繰り返し行うことによって、ウエハＷ上に多重に回路パターンが形成される。
以上説明した本実施形態のデバイス製造方法を用いれば、露光工程（ステップＳ１１６）において上記の露光装置が用いられ、真空紫外域の露光光ＥＬにより解像力の向上が可能となり、しかも露光量制御を高精度に行うことができる。従って、結果的に最小線幅が０．１μｍ程度の高集積度のデバイスを歩留まりよく生産することができる。
産業上の利用可能性
本発明によれば、向上した測定精度で被検光学系の波面収差を測定できる装置及び方法が提供される。本発明の装置及び方法によれば、測定した波面収差に基づいて投影光学系の結像特性が正確に補正されるので、高精度の露光が可能となり、また、高精度なマイクロデバイスの製造が可能となる。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明の露光装置の第１実施形態を示す概略構成図。
図２は図１の波面収差測定ユニットの内部構成を示す断面図。
図３は図１の波面収差測定ユニットによる波面収差の測定方法に関する説明図。
図４（ａ）は投影光学系に収差が存在しない場合の波面収差測定ユニットにおける波面収差の測定状態に関する説明図。
図４（ｂ）は投影光学系に収差が存在する場合の波面収差測定ユニットにおける波面収差の測定状態に関する説明図。
図５は　ツェルニケの多項式による収差成分の展開に関する説明図。
図６はマイクロデバイスの製造例のフローチャート。
図７は半導体素子の場合における図６の基板処理に関する詳細なフローチャート。

Claims (23)

1. 被検光学系を介して所定面に結像されるパターンの像を検出するパターン像検出機構と、検出された前記パターンの像に基づいて前記被検光学系の波面収差情報を求める波面収差演算機構とを備えた波面収差測定装置において、
   前記所定面に対する前記パターンの像の結像状態を検出する結像状態検出機構と、検出された前記結像状態に基づいて前記所定面と前記パターンの像との相対位置を調整する調整機構とを備えたことを特徴とする波面収差測定装置。
2. 前記所定面は、前記パターン像検出機構の検出面であり、前記調整機構は、前記被検光学系の結像面の位置と前記パターン像検出機構の検出面の位置との少なくとも一方を調整することを特徴とする請求項１に記載の波面収差測定装置。
3. 前記パターン像検出機構は対物光学系を有し、前記検出面は前記対物光学系を構成する光学素子の表面である請求項２に記載の波面収差測定装置。
4. 前記検出面は平面に形成された面である請求項３に記載の波面収差測定装置。
5. 前記結像状態検出機構は、マスクに形成された回路パターンの像を基板に投影する投影光学系が搭載された露光装置に配備され、かつ前記投影光学系の結像面に対する前記パターン像検出機構の検出面のベストフォーカス位置を検出するオートフォーカス機構からなることを特徴とする請求項１または２に記載の波面収差測定装置。
6. 前記結像状態は、前記波面収差演算機構で求められた波面収差情報から算出されるデフォーカス成分に対応することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の波面収差測定装置。
7. 前記波面収差演算機構は、前記波面収差情報から算出されるデフォーカス成分に基づいて前記調整機構に前記所定面と前記パターンの像の相対位置を調整させるとともに、その調整後、再度前記パターン像検出機構に前記パターンの像を検出させて、その検出結果に基づいて波面収差情報を求め直すことを特徴とする請求項６に記載の波面収差測定装置。
8. 前記デフォーカス成分は、前記波面収差情報をツェルニケの多項式により種々の収差成分に展開した際の一成分からなることを特徴とする請求項５または請求項７に記載の波面収差測定装置。
9. 前記パターン像検出機構は、前記被検光学系を通過した光束を平行光に変換する光学系と、前記平行光を複数の光束に分割する光学系と、前記分割された光束を受光する受光機構とを備えることを特徴とする請求項１〜請求項８のうちいずれか一項に記載の波面収差測定装置。
10. 前記平行光に変換する光学系は前記被検光学系に対向する対物光学系をなし、その対物光学系の第一面を平面に形成したことを特徴とする請求項９に記載の波面収差測定装置。
11. 前記対物光学系の前記被検光学系側の焦点位置を、その対物光学系の第一面上に設定したことを特徴とする請求項１０に記載の波面収差測定装置。
12. 前記被検光学系は前記マスク上のパターンを基板上に投影する露光装置の投影光学系をなし、前記対物光学系の第一面を前記投影光学系の結像面とほぼ一致するように配置したことを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の波面収差測定装置。
13. マスク上のパターンを、投影光学系を介して基板上に投影する露光装置において、
    前記請求項１〜請求項１２のうちいずれか一項に記載の波面収差測定装置を固定状態または着脱可能状態で備えたことを特徴とする露光装置。
14. 請求項１３に記載の露光装置を用いてマイクロデバイスを製造することを特徴とするマイクロデバイスの製造方法。
15. 被検光学系を介して結像されるパターンの像を検出するパターン像検出機構と、検出された前記パターンの像に基づいて前記被検光学系の波面収差情報を求める波面収差演算機構とを備えた波面収差測定装置において、
    前記波面収差情報をツェルニケ多項式により展開し、デフォーカス成分を算出する算出器と、
    前記算出器で算出された前記デフォーカス成分に基づいて、前記所定面と前記パターンの像との相対位置を調整する調整機構とを備えたことを特徴とする波面収差測定装置。
16. 前記波面収差演算機構は、前記調整機構で前記所定面と前記パターンの像との相対位置を調整した後に、再度前記波面収差情報を求めなおすことを特徴とする請求項１５に記載の波面収差測定装置。
17. 再度求められた前記波面収差情報に基づいて、前記被検光学系の光学特性を調整する光学特性調整装置を制御する制御装置を有することを特徴とする請求項１５に記載の波面収差測定装置。
18. 被検光学系を介して所定面に結像されるパターンの像を検出し、検出された前記パターンの像に基づいて前記被検光学系の波面収差情報を求める波面収差測定方法において、
    前記所定面に対する前記パターンの像の結像状態を検出し、
    検出された前記結像状態に基づいて前記所定面と前記パターンの像との相対位置を調整し、
    前記所定面と前記パターンの像との相対位置を調整した後に、前記被検光学系の波面収差情報を求めることを特徴とする波面収差測定方法。
19. 前記結像状態は前記波面収差情報から算出されるデフォーカス成分に対応することを特徴とする請求項１８に記載の波面収差測定方法。
20. 前記波面収差情報から算出されるデフォーカス成分に基づいて、前記相対位置を調整した後に、再度前記被検光学系の波面収差情報を求めることを特徴とする請求項１８に記載の波面収差測定方法。
21. 被検光学系を介して所定面に結像されるパターンの像を検出し、検出された前記パターンの像に基づいて前記被検光学系の波面収差情報を求める波面収差測定方法において、
    前記波面収差情報をツェルニケ多項式により展開することによって、デフォーカス成分を算出し、
    前記デフォーカス成分に基づいて前記所定面と前記パターンの像との相対位置を調整することを特徴とする波面収差測定方法。
22. 前記所定面と前記パターンの像との相対位置を調整した後に、再度前記波面収差情報を求め直すことを特徴とする請求項２１に記載の波面収差測定方法。
23. 前記所定面と前記パターンの像との相対位置の調整、及び前記波面収差情報の算出は、前記デフォーカス成分が所定範囲内に収まるまで繰り返されることを特徴とする請求項２２に記載の波面収差測定方法。

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