WO2002054036A1

WO2002054036A1 - Procede de mesure et d'ajustement de caracteristiques d'imagerie, procede et systeme d'exposition, programme et support d'enregistrement et procede de production de dispositif

Info

Publication number: WO2002054036A1
Application number: PCT/JP2001/011588
Authority: WO
Inventors: Toshio Tsukakoshi
Original assignee: Nikon Corporation
Priority date: 2000-12-28
Filing date: 2001-12-27
Publication date: 2002-07-11
Also published as: EP1355140A1; KR100893516B1; US20040059444A1; CN1484757A; CN100346150C; EP1355140A4; US7075651B2; JPWO2002054036A1; JP2008244494A; KR20030066780A; HK1063345A1; JP4174660B2

Description

明細書

結像特性計測方法、結像特性調整方法、露光方法及び装置、プログラム及び記録媒体、並びにデバイス製造方法術分野

本発明は、結像特性計測方法、結像特性調整方法、露光方法及び装置、プログラム及び記録媒体、並びにデバイス製造方法に係り、更に詳しくは、投影光学系の目的とする結像特性を計測する結像特性計測方法、該結像特性を調整する結像特性調整方法、該結像特性調整方法によって結像特性が調整された投影光学系を用いて露光を行う露光方法及び前記結像特性調整方法を実施するのに適した露光装置、露光装置の制御用コンピュータに投影光学系の目的とする結像特性の算出あるいは投影光学系の結像特性調整のための処理を行わせるプログラム及びこれらのプログラムが記録されたコンピュータにより読み取リ可能な情報記録媒体、並びに前記露光装置を用いるデバイス製造方法に関する。背景技術

従来より、半導体素子又は液晶表示素子等をフォトリソグラフイエ程で製造する際に、フォ卜マスク又はレチクル（以下、 Γレチクル j と総称する）のパターンを、投影光学系を介して表面にフォトレジスト等の感光剤が塗布されたゥェハ又はガラスプレー卜等の基板上に転写する投影露光装置、例えばステツプ -アンド ' リピート方式の縮小投影露光装置（いわゆるステツパ）や、ステップ'アンド■スキャン方式の走査型投影露光装置（いわゆるスキャニング■ ステツパ）等が用いられている。

ところで、半導体素子等を製造する場合には、異なる回路パターンを基板上に幾層にも積み重ねて形成する必要があるため、回路パターンが描画されたレチクルと、基板上の各ショット領域に既に形成されたパターンとを正確に重ね合わせることが重要である。かかる重ね合せを精度良く行うためには、投影光学系の結像特性が所望の状態（例えば、基板上のショット領域（パターン）に対するレチクルパターンの転写像の倍率誤差などを補正するよう）に調整されることが必要不可欠である。なお、基板上の各ショット領域に第 1層目のレチクルパターンを転写する場合にも、第 2層目以降のレチクルパターンを精度良く各ショット領域に転写するために、投影光学系の結像特性を調整しておくことが望ましい。

この投影光学系の結像特性（光学特性の一種）の調整の前提として、結像特性を正確に計測（又は検出）する必要がある。この結像特性の計測方法として、所定の計測用パターンが形成された計測用マスクを用いて露光を行い、計測用 / ターンの投影像が転写形成された基板を現像して得られる転写像、例えばレジスト像を計測した計測結果に基づいて結像特性、具体的にはザイデルの 5収差（ディストーション（歪曲収差）、球面収差、非点収差、像面湾曲、コマ収差）を算出する方法（以下、「焼き付け法 J と呼ぶ）が、主として用いられている。この他、実際に露光を行うことなく、計測用マスクを照明光により照明し投影光学系によって形成された計測用パターンの空間像（投影像）を計測し、この計測結果に基づいて上記 5収差を算出する方法（以下、「空間像計測法」と呼ぶ）も行われている。

しかるに、上述した焼き付け法、又は空間像計測法によると、上記 5収差の全てを求めるためには、それぞれの計測に適したパターンを用いて、個別の計測を繰り返し行う必要がある。更に、計測される収差の種類及び大小によっては、その順番を考慮しなければ投影光学系を精度良く調整することは困難である。例えば、コマ収差が大きい場合、結像されるパターンが解像されず、この状態で、ディストーション、非点収差、及び球面収差などを計測しても正確なデータを得られない。従って、先にコマ収差がある程度以下となるように調整した後、デイストーシヨン等を計測する必要がある。

また、近時における半導体素子等の高集積化に伴い、回路パターンがますます微細化しており、最近ではザイデルの 5収差（低次収差）を補正するのみでは、不十分であり、より高次の収差を含めた投影光学系の総合的な結像特性の調整が要求されるに至っている。このような総合的な結像特性を調整するためには、投影光学系を構成する個々のレンズエレメン卜のデータ（曲率、屈折率、厚さ等）を用いて光線追跡計算を行って、調整すべきレンズエレメント、及びその調整量を算出する必要がある。

しかるに、レンズエレメントのデータは、露光装置メーカーの極秘事項に属するため露光装置の修理又は調整を行うサービスエンジニア、あるいはユーザがこれを入手することは通常困難である。また、上記の光線追跡計算は膨大な時間を要するため、現場でサ一ビスエンジニア等がこれを行うことは非現実的である。

また、投影光学系の各収差が、各種のパターンの結像特性に与える影響は一様でなく、このため、露光装置のユーザの要求もその対象とするパターンによつて異なることとなる。例えば、コンタクトホールパターンは、非点収差の影響が特に問題となる。また、細い線幅のラインアンドスペースパターンは、コマ収差の影響を大きく受ける。また、例えば、孤立線パターンとラインアンドスペースパターンとでは、ベストフォーカス位置が異なる。

このような背景の下、半導体製造工場内のオペレータ等が、投影光学系の結像特性（光学特性の一種)、特に対象とするパターンを基板上に精度良く転写するために特に影響が大きいと予想される結像特性を、簡易にかつ高精度に計測できる新たな技術や、半導体製造工場内等でサービスエンジニア等が、投影光学系の結像特性を比較的容易にかつ高精度に調整することを可能とする新たな技術などの出現が期待されていた。

本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第 1の目的は、投影光学系の目的とする結像特性を簡易かつ正確に計測することを可能とする結像特性計測方法を提供することにある。

本発明の第 2の目的は、投影光学系の結像特性を容易にかつ高精度に調整することができる結像特性調整方法を提供することにある。

本発明の第 3の目的は、微細パターンを基板上に精度良く形成することが可能な露光方法を提供することにある。

本発明の第 4の目的は、マスクのパターンを基板上に精度良く転写することができる露光装置を提供することにある。

本発明の第 5の目的は、デバイスの生産性の向上に寄与するデバイス製造方法を提供することにある。

本発明の第 6の目的は、前記各露光装置での使用に好適なプ口グラム及び該プログラムが記録されたコンピュータによる読み取リが可能な情報記録媒体を提供することにある。発明の開示

本発明は、第 1の観点からすると、投影光学系の結像特性を計測する結像特性計測方法であって、前記投影光学系の視野内の少なくとも 1つの計測点で前記投影光学系の波面収差を計測する工程と；前記計測された波面収差と、予め用意された目的とする結像特性のツェルニケ変化表とに基づいて前記目的とする結像特性を算出する工程と；を含む結像特性計測方法である。

ここで、「目的とする結像特性」とは、目的とする結像特性及びその結像特性の指標値の両者を含む概念である。本明細書においては、かかる意味で、目的とする結像特性なる用語を用いるものとする。

これによれば、投影光学系の視野内の少なくとも 1つの計測点で投影光学系の波面収差を計測した後、計測した波面収差と予め用意された目的とする結像特性のッヱルニケ変化表とに基づいて前記目的とする結像特性を算出する。このように、ツェルニケ変化表を予め用意しておくことにより、波面収差の計測を 1度行うのみで、目的とする結像特性を算出することが可能となる。この場合、計測は、投影光学系の総合的な結像特性である波面収差について行われるので、目的の結像特性を精度良く求めることが可能となっている。

この場合において、前記算出する工程では、前記目的とする結像特性が、複数種類の結像特性を含む場合、前記計測された波面収差と前記複数種類の結像特性それぞれについてのツェルニケ変化表とに基づいて、前記目的とする結像特性に含まれる前記複数種類の結像特性をそれぞれ算出することとすることができる。

本発明の結像特性計測方法では、目的とする結像特性のツェルニケ変化表は、種々のパターンを考慮して種々の結像特性について、予め全く別に作成されることとしても良いし、あるいは前記計測する工程に先立って、前記投影光学系による投影の対象とするパターンの情報と、前記目的とする結像特性とに基づいてツェルニケ変化表を作成するための条件設定を行うとともに、前記投影光学系に関する情報及び与えたい収差に関する情報に基づいて、前記収差の情報に応じた前記目的とする結像特性のツェルニケ変化表を作成する工程を更に含むこととしても良い。後者の場合において、前記投影光学系に関する情報には、前記投影光学系の開口数、照明条件、及び照明光の波長が含まれることとすることができる。

本発明の結像特性計測方法では、計測する工程に先立ってツェルニケ変化表を作成する場合、その作成する工程では、前記目的とする結像特性が、複数種類の結像特性を含む場合、前記複数種類の結像特性それぞれについての前記収差の情報に応じたツェルニケ変化表を作成することとすることができる。

本発明の結像特性計測方法では、前記算出された前記目的とする結像特性に関する情報を表示する工程を更に含むこととすることができる。

本発明は、第 2の観点からすると、投影光学系の結像特性を調整する結像特性調整方法であって、本発明の結像特性計測方法を用いて目的とする結像特性を計測する工程と；前記結像特性の計測結果に基づいて前記投影光学系を調整する工程と；を含む第 1の結像特性調整方法である。

これによれば、本発明の結像特性計測方法を用いて目的とする結像特性を計測するので、その目的とする結像特性を精度良く求めることができる。そして、この求めた結像特性 (結像特性の計測結果）に基づいて投影光学系を調整する。このため、投影光学系の目的とする結像特性を精度良く調整することができる。例えば、目的とする結像特性を、対象パターンの像の形成に特に影響を与える結像特性（収差）としておくことにより、投影光学系の結像特性を対象パターンに応じて可能な限り調整することが可能になる。

この場合において、前記投影光学系は、調整用の特定の光学素子を含む複数の光学素子を含んで構成され、前記投影光学系の調整は、前記計測された結像特性と，前記特定の光学素子の調整と前記投影光学系の結像特性の変化との関係を示すパラメータ群と，前記特定の光学素子の目標調整量との関係式を用いて、前記特定の光学素子の目標調整量を演算により決定し、その決定された目標調整量に従って前記特定の光学素子を調整することにより行われることとすることができる。

本発明は、第 3の観点からすると、調整用の特定の光学素子を含む複数の光学素子を含んで構成された投影光学系の結像特性を調整する結像特性調整方法であって、前記投影光学系の視野内の少なくとも 1つの計測点で前記投影光学系を介した光情報を得て、前記投影光学系の結像特性を求める工程と；前記求めた結像特性と，前記特定の光学素子の調整と前記投影光学系の結像特性の変化との関係を示すパラメータ群と，前記特定の光学素子の目標調整量との関係式を用いて、前記特定の光学素子の目標調整量を演算により決定する工程と；を含む第 2の結像特性調整方法である。

ここで、「調整用の特定の光学素子」とは、結像特性の調整に用いられる特定の光学素子を意味し、その特定の光学素子を駆動したり、交換したりすることによリ投影光学系の結像特性を調整できる場合の他、その特定の光学素子を再加工あるいは交換して結像特性を調整する場合等をも含む。すなわち、調整用の特定の光学素子は、調整段階のみならず、製造段階においても用いられるものを含む。すなわち、調整用の特定の光学素子における「調整 J とは、調整段階の結像特性の調整（補正）の他、結像特性が調整された投影光学系そのものを製造することをも含む。また、調整用の特定の光学素子は、 1つに限らず、複数含まれていても良いことは勿論である。本明細書においては、かかる意味で「調整用の特定の光学素子」なる用語を用いている。

また、調整用の特定の光学素子が複数ある場合には、「目標調整量」は調整量がゼロ、すなわち何も調整をしない場合をも含む。本明細書では、かかる概念として、「目標調整量」という用語を用いている。

これによれば、投影光学系の調整の際には、投影光学系の視野内の少なくとも 1つの計測点で投影光学系を介した光情報を得て、投影光学系の結像特性を求め、その求めた結像特性と，特定の光学素子の調整と投影光学系の結像特性の変化との関係を示すパラメータ群と，前記特定の光学素子の目標調整量との関係式を用いて、目標調整量を未知数として演算を行うことにより、その未知数、すなわち特定の光学素子の目標調整量を演算により決定する。このように、結像特性（収差）を実際に計測した計測結果と，特定の光学素子の調整と投影光学系の結像特性の変化との関係を示すパラメータ群と，特定の光学素子の目標調整量との関係式を用いることにより、その結像特性を補正する特定光学素子の目標調整量を容易に算出することができる。これにより投影光学系の結像特性を容易にかつ高精度に調整することが可能になる。

この場合において、前記結像特性を求める工程に先立って、前記パラメータ群を求める工程を更に含むこととすることができる。

本発明の第 2の結像特性調整方法において、調整の対象となる結像特性は単一種類の結像特性であることとすることもできるが、前記結像特性には、複数種類の結像特性が含まれていることとすることもできる。後者の場合、前記糸 i 像特性を求める工程では、複数種類の結像特性を求め、前記決定する工程では、前記求めた複数種類の結像特性と，前記特定の光学素子の調整と前記投影光学系の結像特性の変化との関係を示すパラメ一夕群と，前記特定の光学素子の目標調整量との関係式を用いて、前記特定の光学素子の目標調整量を演算によリ決定することとすることができる。

本発明の第 2の結像特性調整方法において、調整の対象となる結像特性は、種々の結像特性が考えられ、これに対応して前記関係式も種々の関係式が考えられる。例えば、前記結像特性はツェルニケ多項式で表される波面収差であることとすることができる。

この場合において、前記関係式は、前記ツェルニケ多項式の各項の係数の内の任意の項の係数に重み付けを行うための重み付け関数を含む式であることとすることができる。

本発明は、第 4の観点からすると、マスクに形成されたパターンを投影光学系を介して基板上に転写する露光方法であって、本発明の第 1、第 2の結像特性調整方法のいずれかを用いて投影光学系の結像特性を調整する工程と；前記結像特性が調整された投影光学系を用いて前記パターンを基板上に転写するェ程と；を含む露光方法である。

これによれば、本発明の第 1、第 2の結像特性調整方法のいずれかを用いて投影光学系の結像特性を調整し、その結像特性が調整された投影光学系を介してマスクのパターンを基板上に転写する。このため、結像特性が高精度に調整された投影光学系を介してマスクのパターンが基板上に転写されるので、微細パターンを精度良く基板上に形成することが可能になる。

特に、本発明の第 1の結像特性調整方法によって投影光学系の結像特性を調整する場合、目的とする結像特性、例えば対象パターンの像の形成に特に影響を与える結像特性（収差）を可能な限り調整する。従って、例えば対象パターンとして微細パターンが形成されているマスクを用いて露光を行う場合であつても、その微細パターンの像の形成に特に影響を与える結像特性（収差）を可能な限り調整した投影光学系を介してパターンが基板上に転写されることとなる。

本発明は、第 5の観点からすると、マスクに形成されたパターンを投影光学系を介して基板上に転写する露光装置であって、前記投影光学系を含む露光本体部に少なくともその一部が搭載可能で、前記投影光学系の波面収差を計測する計測装置と；前記計測装置により計測された前記投影光学系の波面収差と、目的とする結像特性のツェルニケ変化表とに基づいて前記目的とする結像特性を算出する第 1演算装置と；を備える第 1の露光装置である。

これによれば、計測装置により投影光学系の波面収差が計測されると、第 1 の演算装置により、その計測された投影光学系の波面収差と、目的とする結像特性のツユルニケ変化表とに基づいて前記目的とする結像特性が算出される。このように、ツェルニケ変化表を用いることにより、波面収差の計測を 1度行うのみで、目的とする結像特性を算出することが可能となる。この場合、計測は、投影光学系の総合的な結像特性である波面収差について行われるので、目的とする結像特性を精度良く求めることが可能となっている。この精度良く求められた目的とする結像特性が最適となる（例えば目標値との差が最小となる）ように調整した状態で露光を行うことにより、マスクのパターンを投影光学系を介して基板上に精度良く転写することが可能となる。

この場合において、前記ツェルニケ変化表が予め記憶された記憶装置を更に備えることとすることができる。

本発明の第 1の露光装置では、前記ツェルニケ変化表は、対象とするパターンを焼き付けたときの与えられた収差の情報に応じた前記目的とする結像特性のッヱルニケ変化表であることとすることができる。本発明の第 1の露光装置では、前記対象とするパターンの情報、前記目的とする結像特性の情報、前記投影光学系に関する情報、及び前記収差の情報を含む各種情報を入力するための入力装置と；前記入力装置を介して入力された対象とするパターンの情報及び目的とする結像特性の情報に基づいてツェルニケ変化表を作成するための条件設定を行うとともに、前記入力装置を介して入力された前記投影光学系に関する情報及び与えたい収差に関する情報に基づいて、前記対象とするパターンを焼き付けたときの前記与えられた収差の情報に応じた前記目的とする結像特性のツェルニケ変化表を作成する第 2演算装置と；を更に備えることとすることができる。

この場合において、前記投影光学系に関する情報には、前記投影光学系の開口数、照明条件、及び照明光の波長（中心波長及び波長幅など）が含まれることとすることができる。

本発明の第 1の露光装置では、前記第 1演算装置によリ算出された前記目的とする結像特性に関する情報を画面上に表示する表示装置を更に備えることとすることができる。

本発明の第 1の露光装置では、前記第 1演算装置による前記目的とする結像特性情報の算出結果に ¾づいて前記投影光学系の結像特性を補正する結像特性補正装置を更に備えることとすることができる。

この場合において、前記投影光学系は、調整用の特定の光学素子を含む複数の光学素子を含んで構成され、前記結像特性補正装置は、前記特定の光学素子の調整と前記投影光学系の結像特性の変化との関係を示すパラメータ群が予め記憶された記憶装置と、前記算出された前記結像特性と前記パラメータ群と前記特定の光学素子の目標調整量との関係式を用いて、前記特定の光学素子の目標調整量を算出する算出装置とを有することとすることができる。

本発明は、第 6の観点からすると、マスクに形成されたパターンを投影光学系を介して基板上に転写する露光装置であって、調整用の特定の光学素子を含む複数の光学素子を含んで構成された前記投影光学系と；前記特定の光学素子の調整と前記投影光学系の結像特性の変化との関係を示すパラメータ群が予め記憶された記憶装置と；前記投影光学系を含む露光本体部に少なくとも一部が搭載可能で前記投影光学系の結像特性を計測可能な計測装置と；前記計測装置で計測された実測データと前記パラメータ群と前記特定の光学素子の目標調整量との関係式を用いて、前記特定の光学素子の目標調整量を算出する演算装置と；を備える第 2の露光装置である。

これによれば、調整可能な特定の光学素子の調整と投影光学系の結像特性の変化との関係を示すパラメータ群が予め求められ、そのパラメータ群が記憶装置に予め記憶されている。そして、計測装置により投影光学系の結像特性が実測されると、演算装置により、前記結像特性の実測データと前記パラメータ群と特定の光学素子の目標調整量との関係式を用いて、特定の光学素子の目標調整量が算出される。このように、上記のパラメータが予め求められ記憶装置に記憶されているので、実際に結像特性（収差）を計測した際には、その結像特性を補正する特定の光学素子の目標調整量を容易に算出することができ、この算出結果に基づいて特定の光学素子を調整することにより投影光学系の結像特性を容易にかつ高精度に調整することが可能になる。従って、この結像特性が高精度に調整された投影光学系を用いて露光を行うことによリ、マスクのバターンを投影光学系を介して基板上に精度良く転写することが可能となる。

この場合において、上記の算出された特定の光学素子の目標調整量に基づく調整は、オペレータによるマニュアル操作を介して行うこととすることもできるが、例えば前記算出された目標調整量に応じて前記特定の光学素子を調整して前記投影光学系の結像特性を調整する結像特性調整装置を更に備えることとすることができる。

本発明の第 2の露光装置では、調整の対象となる結像特性は単一種類の結像特性であることとすることもできるが、前記結像特性には、複数種類の結像特性が含まれていることとすることができる。.後者の場合、前記計測装置は、前記投影光学系の複数種類の結像特性を計測可能であり、前記演算装置は、前記計測装置で計測された前記複数種類の結像特性の実測データと前記パラメータ群と前記特定の光学素子の目標調整量との関係式を用いて、前記特定の光学素子の目標調整量を算出することとすることができる。

本発明の第 2の露光装置では、調整の対象となる結像特性は、種々の結像特性が考えられ、これに対応して前記関係式も種々の関係式が考えられる。例えば、前記結像特性はツェルニケ多項式で表される波面収差であることとすることができる。

本発明は、第 7の観点からすると、マスクのパターンを投影光学系を介して基板上に転写する露光装置の制御用コンピュータに所定の処理を実行させるプログラムであって、対象とするパターンの情報及び目的とする結像特性に関する情報の入力に応答してツェルニケ変化表を作成するための条件設定を行う手順と；前記投影光学系に関する情報及び与えたい収差に関する情報の入力に応答して、前記対象とするパターンを焼き付けたときの前記与えられた収差の情報に応じた前記目的とする結像特性のツェルニケ変化表を作成する手順と；を前記制御用コンピュータに実行させる第 1のプログラムである。

このプログラムが露光装置の制御用コンピュータにインス I ルされている場合、対象とするパターンの情報及び目的とする結像特性に関する情報を前記コンピュータに入力することにより、その入力に応答して前記コンピュータによリツエルニケ変化表を作成するための条件設定が行われる。次いで、この条件設定が行われたコンピュータに、投影光学系に関する情報及び与えたい収差に関する情報の入力することにより、その入力に応答して、前記コンピュータにより対象とするパターンを焼き付けたときの与えられた収差の情報に応じた目的とする結像特性のツェルニケ変化表が作成される。すなわち、対象とするパターンの情報、目的とする結像特性に関する情報、投影光学系に関する情報、及び与えたい収差に関する情報などのツェルニケ変化表の作成に不可欠な最低限の情報を、コンピュータに入力するだけで、対象とするパターンを焼き付けたときの与えられた収差の情報に応じた目的とする結像特性のツェルニケ変化表を容易かつ簡単に作成することができる。この作成されたツェルニケ変化表は、同一種類の投影光学系を備えた他の露光装置で用いることが可能である。本発明の第 1のプログラムでは、前述の如くして、前記ツェルニケ変化表を作成した後に、前記投影光学系の波面収差の実測データの入力に応答して、該実測データと前記ツェルニケ変化表とに基づいて、前記投影光学系の前記目的とする結像特性を算出する手順を、前記制御用コンピュータに更に実行させることとすることができる。かかる場合には、投影光学系の波面収差の実測デ一タを、コンピュータに更に入力することにより、その入力に応答して、前記コンピュータにより、実測データと前記ツェルニケ変化表とに基づいて、投影光学系の目的とする結像特性が算出される。従って、最低 1回の計測により得た波面収差の実測データをコンピュータに入力するだけで、目的とする結像特性をコンピュータに短時間で正確に算出させることができる。

本発明の第 1のプログラムでは、前記算出した前記目的とする結像特性に関する情報を表示装置に表示する手順を、前記制御用コンピュータに更に実行させることとすることができる。

本発明の第 1のプログラムでは、前記算出した前記目的とする結像特性が最適となる（例えば目標値との差が最小となる）ように前記投影光学系を調整する手順を、前記制御用コンピュータに、更に実行させることとすることができる。

本発明の第 1のプログラムでは、前述のツェルニケ変化表の作成に加え、目的とする結像特性を算出する場合、前記投影光学系に関する異なる情報の入力及び前記与えたい収差に関する情報の入力に応答して、前記投影光学系に関する異なる情報毎に前記ツェルニケ変化表をそれぞれ作成する手順と；前記投影光学系の波面収差の実測データの入力に応答して、該実測データと前記ツェルニケ変化表とに基づいて、前記投影光学系の前記目的とする結像特性を、前記投影光学系に関する異なる情報毎に算出する手順と；前記算出された目的とする結像特性が最適となる（例えば目標値との差が最小となる）前記投影光学系に関する情報を見つけることにより最適露光条件を決定する手順と；を、前記制御用コンピュータに更に実行させることとすることができる。

この場合において、前記決定された最適露光条件を設定する手順を、前記制御用コンピュータに更に実行させることとすることができる。

本発明は、第 8の観点からすると、目的とする結像特性に関する情報の入力及び前記投影光学系の波面収差の実測データの入力に応答して、該実測データと予め用意された前記目的とする結像特性のツェルニケ変化表とに基づいて前記投影光学系の目的とする結像特性を算出する手順を、前記制御用コンビユー夕に実行させる第 2のプログラムである。

このプログラムが露光装置の制御用コンピュータにインストールされている場合、目的とする結像特性に関する情報と投影光学系の波面収差の実測データとを、前記コンピュータに入力することにより、その入力に応答して前記コンピュータにより、該実測データと予め用意された前記目的とする結像特性のッエルニケ変化表とに基づいて、投影光学系の目的とする結像特性が算出される。この場合、そのツェルニケ変化表は、例えば同一種類の投影光学系を備えた他の露光装置の制御用コンピュータによリ、本発明の第 1のプログラムを用いて作成された目的とする結像特性のツェルニケ変化表を、用いることができる。従って、目的とする結像特性に関する情報と最低 1回の計測により得た波面収差の実測データとをコンピュータに入力するだけで、目的とする結像特性情報をコンピュータに短時間で正確に算出させることができる。この場合、目的とする結像特性としては、例えば対象とするパターンの像の形成に与える影響の大きな結像特性を選択することが望ましい。

本発明の第 2のプログラムでは、前記算出した前記目的とする結像特性に関する情報を表示装置に表示する手順を、前記制御用コンピュータに更に実行させることとすることができる。

本発明の第 2のプログラムでは、前記算出した前記目的とする結像特性が最適となるように前記投影光学系を調整する手順を、前記制御用コンピュータに更に実行させることとすることができる。

本発明は、第 9の観点からすると、マスクのパターンを投影光学系を介して基板上に転写する露光装置の制御用コンピュータに所定の処理を実行させるプログラムであって、前記投影光学系の結像特性の実測データの入力に応答して、該入力された結像特性の実測データと，前記投影光学系の調整と前記投影光学系の前記結像特性の変化との関係を示すパラメータ群と，前記投影光学系の目標調整量との関係式を用いて前記投影光学系の目標調整量を算出する手順を、前記制御用コンピュータに実行させる第 3のプログラムである。

これによれば、露光装置の制御用コンピュータにこのプログラムを予めインストールする。そして、投影光学系の結像特性の実測データが入力されると、露光装置の制御用コンピュータ力プログラムに従って、その入力された結像特性の実測データと，投影光学系の調整と投影光学系の結像特性の変化との関係を示すパラメータ群と，投影光学系の目標調整量との関係式を用いて目標調整量を算出する。すなわち、オペレータ等は、実際に結像特性（収差）を計測し、その結像特性の実測値を入力するだけで、その結像特性を補正する投影光学系の目標調整量が算出される。従って、例えば、この算出された目標調整量に基づいて投影光学系を調整することにより投影光学系の結像特性を容易にかつ高精度に調整することが可能になる。この場合において、前記算出された目標調整量に関する情報を表示装置に表示する手順を、前記制御用コンピュータに更に実行させることとすることがでぎる。

本発明の第 3のプログラムでは、前記算出された目標調整量に基づいて前記投影光学系を調整する手順を、前記制御用コンピュータに更に実行させることとすることができる。

本発明の第 3のプログラムでは、前記パラメータ群は、前記投影光学系を構成する調整用の特定の光学素子の調整と前記結像特性の変化との関係を示すパラメータ群であり、前記目標調整量は、前記特定の光学素子を調整すべき量であることとすることができる。

本発明の第 3のプログラムでは、前記結像特性はツェルニケ多項式で表される波面収差であることとすることができる。

本発明の第 3のプログラムでは、対象とするパターンの情報及び目的とする結像特性に関する情報の入力に応答してツェルニケ変化表を作成するための条件設定を行う手順と；前記投影光学系に関する情報及び与えたい収差に関する情報の入力に応答して前記収差の情報に応じた前記目的とする結像特性のッェルニケ変化表を作成する手順と；前記投影光学系の波面収差の実測データの入力に応答して、該実測データと前記ツェルニケ変化表とに基づいて前記目的とする結像特性を算出する手順と；を、前記制御用コンピュータに更に実行させることとすることができる。

この場合において、前記算出した前記目的とする結像特性に関する情報を表示装置に表示する手順を、前記制御用コンピュータに更に実行させることとすることができる。本発明の第 3のプログラムでは、前記投影光学系の視野内の少なくとも 1つの計測点で前記投影光学系を介して得られた光情報を前記投影光学系の前記波面収差の実測データに変換する手順を、前記制御用コンピュータに更に実行させることとすることができる。

本発明の第 1〜第 3のプログラムは、情報記録媒体に記録することが可能である。従って、本発明は、第 1 0の観点からすると、本発明の第 1〜第 3のプ口グラムのいずれかが記録されたコンピュータによる読み取りが可能な情報記録媒体であるとも言える。

また、リソグラフイエ程において、本発明の第 1、第 2の露光装置のいずれかを用いて露光を行うことにより、基板上にパターンを精度良く形成することができ、これにより、より高集積度のマイクロデバイスを歩留まり良く製造することができる。従って、本発明は、更に別の観点からすると、本発明の第 1、第 2の露光装置のいずれかを用いるデバイス製造方法（すなわち、第 1、第 2 の露光装置のいずれかを用いてパターンを感光物体に転写する工程を含むデバイス製造方法）であるとも言える。

また、露光装置の製造に際して、投影光学系を露光装置本体に搭載した後に、本発明の第 1、第 2の結像特性調整方法のいずれかを用いて、投影光学系を調整することにより、投影光学系の結像特性を精度良く調整することができる。従って、本発明は、更に別の観点からすると、本発明の第 1、第 2の結像特性調整方法のいずれかを用いて前記投影光学系を調整する工程を含む露光装置の製造方法であるとも言える。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の一実施形態に係る露光装置の概略構成を示す図である。図 2 A〜図 2 Fは、データベースの作成に際して行われる可動レンズ等の駆動方向の定義を説明するための図である。図 3は、計測用レチクルを示す概略斜視図である。

図 4は、レチクルステージ上に装填した状態における計測用レチクルの光軸近傍の X Z断面の概略図を投影光学系の模式図とともに示す図である。

図 5は、レチクルステージ上に装填した状態における計測用レチクルの一 Y 側端部近傍の X Z断面の概略図を投影光学系の模式図とともに示す図である。図 6 Aは、本実施形態の計測用レチクルに形成された計測用パターンを示す図であり、図 6 Bは、本実施形態の計測用レチクルに形成された基準パターンを示す図である。

図 7は、結像特性の計測及び表示（シミュレーション）時における主制御装置内の C P Uの制御アルゴリズムを概略的に示すフローチヤ一トである。

図 8は、図フのサブルーチン 1 2 6の処理を示すフローチヤ一卜である。図 9 Aは、ウェハ上のレジス卜層に所定間隔で形成される計測用パターンの縮小像（潜像）を示す図であり、図 9 Bは、図 9 Aの計測用パターンの潜像と基準パターンの潜像の位置関係を示す図である。

図 1 0は、ポータブルな波面収差計測器の一例を示す断面図である。

図 1 1 Aは、光学系に収差が存在しない場合においてマイクロレンズアレイから射出される光束を示す図であり、図 1 1 Bは、光学系に収差が存在する場合においてマイクロレンズアレイから射出される光束を示す図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の一実施形態を図 1〜図 9 Bに基づいて説明する。

図 1には、一実施形態に係る露光装置 1 0の概略構成が示されている。この露光装置 1 0は、露光用光源（以下「光源」という）にパルスレーザ光源を用いたステップ'アンド ' リピート方式の縮小投影露光装置、すなわちいわゆるステッ / である。

この露光装置 1 0は、光源 1 6及び照明光学系 1 2から成る照明系、この照明系からのエネルギビームとしての露光用照明光 E Lによリ照明されるマスクとしてのレチクル Rを保持するマスクステージとしてのレチクルステージ R S T、レチクル Rから射出された露光用照明光 E Lを基板としてのウェハ W上（像面上）に投射する投影光学系 Pし、ウェハ Wを保持する Zチル卜ステージ 5 8 が搭載された基板ステージとしてのウェハステージ W S T、及びこれらの制御系等を備えている。

前記光源 1 6としては、ここでは、 F ₂ レーザ（出力波長 1 5 7 n m ) あるいは A r Fエキシマレ一ザ（出力波長 1 9 3 n m) 等の真空紫外域のパルス光を出力するパルス紫外光源が用いられている。なお、光源 1 6として、 K r F エキシマレーザ（出力波長 2 4 8 n m) などの遠紫外域あるいは紫外域のパルス光を出力する光源を用いても良い。

前記光源 1 6は、実際には、照明光学系 1 2の各構成要素及びレチクルステ —ジ R S T、投影光学系 P L、及びウェハステージ W S T等から成る露光装置本体が収納されたチャンバ 1 1が設置されたクリーンルームとは別のクリーン度の低いサービスルームに設置されており、チャンバ 1 1にビームマッチングュニッ卜と呼ばれる光軸調整用光学系を少なくとも一部に含む不図示の送光光学系を介して接続されている。この光源 1 6は、主制御装置 5◦からの制御情報 T Sに基づいて、内部のコントローラにより、レーザ光 L Bの出力のオン - オフ、レーザ光 L Bの 1パルスあたりのエネルギ、発振周波数（繰り返し周波数）、中心波長及びスぺクトル半値幅などが制御されるようになっている。

前記照明光学系 1 2は、シリンダレンズ、ビームエキスパンダ（いずれも不図示）及びオプティカルインテグレ一タ（ホモジナイザ） 2 2等を含むビーム整形■照度均一化光学系 2 0、照明系開口絞り板 2 4、第 1 リレーレンズ 2 8 A、第 2リレーレンズ 2 8 B、レチクルブラインド 3 0、光路折り曲げ用のミラー M及びコンデンサレンズ 3 2等を備えている。なお、オプティカルインテグレータとしては、フライアイレンズ、ロッドインテグレータ（内面反射型ィンテグレータ）、あるいは回折光学素子などを用いることができる。本実施形態では、オプティカルインテグレ一タ 2 2としてフライアイレンズが用いられているので、以下ではフライアイレンズ 2 2と呼ぶものとする。

前記ビーム整形■照度均一化光学系 2 0は、チャンバ 1 1に設けられた光透過窓 1フを介して不図示の送光光学系に接続されている。このビーム整形 -照度均一化光学系 2 0は、光源 1 6でパルス発光され光透過窓 1 7を介して入射したレーザビーム L Bの断面形状を、例えばシリンダレンズやビームエキスパンダを用いて整形する。そして、ビーム整形 '照度均一化光学系 2 0内部の射出端側に位置するフライアイレンズ 2 2は、レチクル Rを均一な照度分布で照明するために、前記断面形状が整形されたレーザビームの入射により、照明光学系 1 2の瞳面とほぼ一致するように配置されるその射出側焦点面に多数の点光源（光源像）から成る面光源（2次光源）を形成する。この 2次光源から射出されるレーザビームを以下においては、「照明光 E L J と呼ぶものとする。フライアイレンズ 2 2の射出側焦点面の近傍に、円板状部材から成る照明系開口絞り板 2 4が配置されている。この照明系開口絞り板 2 4には、ほぼ等角度間隔で、例えば通常の円形開口より成る開口絞り（通常絞り）、小さな円形開口より成リコヒ一レンスファクタである σ値を小さくするための開口絞り（小 σ絞り）、輪帯照明用の輪帯状の開口絞り（輪帯絞り）、及び変形光源法用に複数の開口を偏心させて配置して成る変形開口絞り（図 1ではこのうちの 2種類の開口絞りのみが図示されている）等が配置されている。この照明系開口絞り板 2 4は、主制御装置 5 0によリ制御されるモータ等の駆動装置 4 0により回転されるようになっており、これによりいずれかの開口絞りが照明光 E Lの光路上に選択的に設定され、後述するケ一ラー照明における光源面形状が、輪帯、小円形、大円形、あるいは四つ目等に制限される。

なお、開口絞り板 2 4の代わりに、あるいはそれと組み合わせて、例えば照明光学系内に交換して配置される複数の回折光学素子、照明光学系の光軸に沿つて可動なプリズム（円錐プリズム、多面体プリズムなど）、及びズ一厶光学系の少なくとも 1つを含む光学ユニットを、光源 1 6とオプティカルインテグレ一夕 2 2との間に配置し、オプティカルインテグレー夕 2 2がフライアイレンズであるときはその入射面上での照明光の強度分布、才プティカルインテグレ一夕 2 2が内面反射型インテグレー夕であるときはその入射面に対する照明光の入射角度範囲などを可変とすることで、照明光学系の瞳面上での照明光の光量分布（2次光源の大きさや形状）、すなわちレチクル Rの照明条件の変更に伴う光量損失を抑えることが望ましい。また、本実施形態では内面反射型インテグレー夕によって形成される複数の光源像（虚像）をも 2次光源と呼ぶものとする。

照明系開口絞り板 2 4から出た照明光 E Lの光路上に、レチクルブラインド 3 0を介在させて第 1 リレーレンズ 2 8 A及び第 2リレーレンズ 2 8 Bから成るリレー光学系が配置されている。レチクルブラインド 3 0は、レチクル Rのパターン面に対する共役面に配置され、レチクル R上の矩形の照明領域 I A R を規定する矩形開口が形成されている。ここで、レチクルブラインド 3 0としては、開口形状が可変の可動ブラインドが用いられており、主制御装置 5 0によってマスキング情報とも呼ばれるブラインド設定情報に基づいてその開口が設定されるようになっている。

リレー光学系を構成する第 2リレーレンズ 2 8 B後方の照明光 E Lの光路上には、当該第 2リレーレンズ 2 8 Bを通過した照明光 E Lをレチクル Rに向けて反射する折り曲げミラー Mが配置され、このミラー M後方の照明光 E Lの光路上にコンデンサレンズ 3 2が配置されている。

以上の構成において、フライアイレンズ 2 2の入射面、レチクルブラインド 3 0の配置面、及びレチクル Rのパターン面は、光学的に互いに共役に設定され、フライアイレンズ 2 2の射出側焦点面に形成される光源面（照明光学系の瞳面）、投影光学系 P Lのフーリエ変換面（射出瞳面）は光学的に互いに共役に設定され、ケーラー照明系となっている。

このようにして構成された照明光学系 1 2の作用を簡単に説明すると、光源 1 6からパルス発光されたレーザビーム L Bは、ビーム整形 '照度均一化光学系に入射して断面形状が整形された後、フライアイレンズ 2 2に入射する。これにより、フライアイレンズ 2 2の射出側焦点面に前述した 2次光源が形成される。

上記の 2次光源から射出された照明光 E Lは、照明系開口絞り板 2 4上のいずれかの開口絞りを通過した後、第 1 リレーレンズ 2 8 Aを経てレチクルブラインド 3 0の矩形開口を通過した後、第 2リレーレンズ 2 8 Bを通過してミラ —Mによって光路が垂直下方に折り曲げられた後、コンデンサレンズ 3 2を経て、レチクルステージ R S T上に保持されたレチクル R上の矩形の照明領域 I A Rを均一な照度分布で照明する。

前記レチクルステージ R S T上にはレチクル Rが装填され、不図示の静電チャック（又はバキュームチャック）等を介して吸着保持されている。レチクルステージ R S Tは、不図示の駆動系により水平面（X Y平面）内で微小駆動（回転を含む）が可能な構成となっている。また、レチクルステージ R S Tは、 Y 軸方向については、所定のストローク範囲（レチクル Rの長さ程度）で移動可能な構成となっている。なお、レチクルステージ R S Tの位置は、不図示の位置検出器、例えばレチクルレーザ干渉計によって、所定の分解能（例えば 0 . 5〜 1 n m程度の分解能）で計測され、この計測結果が主制御装置 5 0に供給されるようになつている。

なお、レチクル Rに用いる材質は、使用する光源によって使い分ける必要がある。すなわち、 A r Fエキシマレーザ、 K r Fェキシマレ一ザを光源とする場合は、合成石英を用いることができるが、 F₂ レーザを用いる場合には、ホタル石等のフッ化物結晶や、フッ素ドープ石英等で形成する必要がある。

前記投影光学系 P Lは、例えば両側テレセントリックな縮小系が用いられている。この投影光学系 P Lの投影倍率は例えば 1 Z4、 1 Z5あるいは 1 6 等である。このため、前記の如くして、照明光 E Lによリレチクル R上の照明領域 I ARが照明されると、そのレチクル Rに形成されたパターンが投影光学系 P Lによって前記投影倍率で縮小された像が表面にレジスト（感光剤）が塗布されたウェハ W上の矩形の露光領域 I A (通常は、ショット領域に一致）に投影され転写される。

投影光学系 P Lとしては、図 1に示されるように、複数枚、例えば 1 0~2 0枚程度の屈折光学素子（レンズ） 1 3のみから成る屈折系が用いられている。この投影光学系 P Lを構成する複数枚のレンズ 1 3のうち、物体面側（レチクル R側）の複数枚（ここでは、説明を簡略化するために 4枚とする）のレンズ 1 3ι, 1 3₂, 1 3₃, 1 3₄ は、結像特性補正コントローラ 48によって外部から駆動可能な可動レンズとなっている。レンズ 1 3]_， 1 3₂， 1 3₄ は、不図示のレンズホルダにそれぞれ保持され、これらのレンズホルダが不図示の駆動素子、例えばピエゾ素子などにより重力方向に 3点で支持されている。そして、これらの駆動素子に対する印加電圧を独立して調整することにより、レンズ 1 3し 1 3₂, 1 34 を投影光学系 P Lの光軸方向である Z軸方向にシフト駆動、及び X Y面に対する傾斜方向（すなわち X軸回りの回転方向及び Y軸回りの回転方向）に駆動可能（チルト可能）な構成となっている。また、レンズ 1 3₃ は、不図示のレンズホルダに保持され、このレンズホルダの外周部に例えばほぼ 90° 間隔でピエゾ素子などの駆動素子が配置されており、相互に対向する 2つの駆動素子をそれぞれ一組として、各駆動素子に対する印加電圧を調整することにより、レンズ 1 3₃ を XY面内で 2次元的にシフト駆動可能な構成となっている。本実施形態では、レンズ 1 3 1 32 , 1 3₃, 1 34 のそれぞれが調整用の特定の光学素子を構成している。なお、特定の光学素子は、レンズ 1 3]L〜 1 3₄に限られるものではなく、投影光学系 P Lの曈面近傍、又は像面側に配置されるレンズ、あるいは投影光学系 P Lの収差、特にその非回転対称成分を補正する収差補正板（光学プレート）などを含んでも良い。更に、特定の光学素子の自由度（移動可能な方向）は 2つ又は 3つに限られるものではなく 1つ又は 4つ以上でも良い。

また、投影光学系 P Lの瞳面の近傍には、開口数（N . A . ) を所定範囲内に連続的に変更可能な瞳開口絞り 1 5が設けられている。この瞳開口絞り 1 5としては、例えばいわゆる虹彩絞りが用いられている。この瞳開口絞り 1 5は、主制御装置 5 0によって制御される。

なお、照明光 E Lとして A r Fエキシマレーザ光、 K r Fエキシマレ一ザ光を用いる場合には、投影光学系 P Lを構成する各レンズエレメントとしては合成石英を用いることができるが、 F₂ レ'一ザ光を用いる場合には、この投影光学系 P Lに使用されるレンズの材質は、全てホタル石等のフッ化物結晶や前述したフッ素ドープ石英が用いられる。

前記ウェハステージ W S Tは、ウェハステージ駆動部 5 6により X Y 2次元面内で自在に駆動されるようになっている。このウェハステージ W S T上に搭載された Zチルトステージ 5 8上には不図示のウェハホルダを介してウェハ W が静電吸着（あるいは真空吸着）等により保持されている。 Zチルトステージ 5 8は、ウェハ Wの Z方向の位置（フォーカス位置）を調整するとともに、 X Y平面に対するウェハ Wの傾斜角を調整する機能を有する。また、ウェハステ —ジ W S Tの X、 Y位置及び回転（ョーイング、ピッチング、口一リングを含む）は、 Zチル卜ステージ 5 8上に固定された移動鏡 5 2 Wを介して外部のゥェハレーザ干渉計 5 4 Wによリ計測され、このウェハレーザ干渉計 5 4 Wの計測値が主制御装置 5 0に供給されるようになっている。

また、 Zチル卜ステージ 5 8上には、いわゆるベースライン計測用の基準マ —ク等の基準マークが計測された基準マーク板 F Mが、その表面がほぼウェハ Wの表面と同一高さとなるように固定されている。

本実施形態の露光装置 1 0では、図示は省略されているが、レチクル Rの上方に、投影光学系 P Lを介してレチクル R上のレチクルマーク 2と基準マーク板のマークとを同時に観察するための露光波長を用いた T T R (Through The Reticle)ァライメン卜光学系から成る一対のレチクルァライメント顕微鏡が設けられている。これらのレチクルァライメント顕微鏡としては、例えば特開平 7— 1 7 6 4 6 8号公報及びこれに対応する米国特許第 5 , 6 4 6 , 4 1 3号などに開示されるものと同様の構成のものが用いられている。本国際出願で指定した指定国又は選択した選択国の国内法令が許す限りにおいて、上記公報及び米国特許における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。

また、図示は省略されているが、本実施形態では、ウェハ Wの Z方向位置は、例えば特開平 6— 2 8 3 4 0 3号公報及びこれに対応する米国特許第 5， 4 4 8 , 3 3 2号等に開示される多点焦点位置検出系から成るフォーカスセンサによって計測されるようになっており、このフォーカスセンサの出力が主制御装置 5 0に供給され、主制御装置では Zチル卜ステージ 5 8を制御していわゆるフォーカスレベリング制御を行うようになっている。本国際出願で指定した指定国又は選択した選択国の国内法令が許す限りにおいて、上記公報及び米国特許における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。

さらに、前記投影光学系 P Lの側面には、不図示のオファクシス（off-axis) 方式のァライメント系が設置されている。このァライメン卜系としては、例えば、ウェハ上のレジストを感光させないブロードバンドな検出光束を対象マ一クに照射し、その対象マークからの反射光によリ受光面に結像された対象マークの像と不図示の指標の像とを撮像素子（C C D ) 等を用いて撮像し、それらの撮像信号を出力する画像処理方式の F I A ( Filed Image Alignment) 系の顕微鏡が用いられている。このァライメント系の出力に基づき、基準マ一ク板 F M上の基準マーク及びウェハ上のァライメントマ一クの X、丫 2次元方向の位置計測を行うことが可能である。

制御系は、図 1中、前記主制御装置 5 0によって主に構成される。主制御装置 50は、 C P U (中央演算処理装置）、 ROM (リード■オンリ ' メモリ）、 RAM (ランダム■アクセス 'メモリ）等からなるいわゆるワークステーション（又はマイクロコンピュータ）等から構成され、露光動作が的確に行われるように、例えば、ウェハステージ WS Tのショット間ステッピング、露光タイミング等を統括して制御する。

また、本実施形態では、主制御装置 50には、例えばハードディスクから成る記憶装置 42、キーボード，マウス等のポインティングデバイス等を含んで構成される入力装置 45， CRTディスプレイ（又は液晶ディスプレイ）等の表示装置 44、及ぴ C D— ROM, DVD-ROM, MOあるいは F D等の情報記録媒体のドライブ装置 46力、外付けで接続されている。ドライブ装置 4 6にセッ卜された情報記録媒体（以下の説明では便宜上 CD— ROMとする）に、後述するようにして計測レチクル R_T を用いて計測された位置ずれ量をッエルニケ多項式の各項の係数に変換する変換プログラム（第 1 プログラム）、該第 1プログラムで変換されたツェルニケ多項式の各項の係数に基づいて結像特性の調整量を演算する第 2プログラム、第 1プログラムで変換されたツェル二ケ多項式の各項の係数を種々の結像特性（結像特性の指標値を含む）に変換する第 3プログラム、及び第 2プログラムに付属するデータベースが格納されている。

次に、上記データベースについて説明する。このデータベースは、結像特性、ここでは波面収差の計測結果の入力に応じて、結像特性を調整するための前述した可動レンズ 1 3 1 3₂, 1 3₃, 1 3₄ の目標駆動量（目標調整量）を算出するためのパラメータ群の数値データから成るデータベースである。このデータべ一スは、可動レンズ 1 3 1 3₂, 1 3₃, 1 3₄ を各自由度方向（駆動可能な方向）について単位調整量駆動した場合に、投影光学系 P Lの視野内の複数の計測点それぞれに対応する結像特性、具体的には波面のデータ、例えばツェルニケ多項式の第 2項〜第 37項の係数がどのように変化するかのデ一タを、投影光学系 P Lと実質的に等価なモデルを用いて、シミュレーションを行い、このシミュレーシヨン結果として得られた結像特性の変動量を所定の規則に従って並べたデ一タ群から成る。

ここで、このデータベースの作成手順について、簡単に説明する。特定の光学ソフトがィンス I ^一ルされているシミュレーション用コンピュータに、まず、投影光学系 Pしの設計値（開口数 N . にコヒーレンスファクタび値、波長、各レンズのデータ等）を入力する。次に、シミュレーション用コンピュータに、投影光学系 P Lの視野内の任意の第 1計測点（ここでは、後述する計測用レチクル RTのいずれかのピンホールの位置に対応）のデータを入力する。

次いで、可動レンズの各自由度方向（可動方向）についての単位量のデータを入力するのであるが、それに先立ちその前提となる条件について説明する。すなわち、可動レンズ 1 3 ι， 1 3 ₂ , 1 3 ₄ , については、図 2 A、図 2 B にそれぞれ示されるように、各可動レンズ 1 3を X軸回り、 Y軸回りにそれぞれ矢印で示される方向に回転させる方向を Y方向チル卜、 X方向チル卜の + (正）方向とし、単位チルト量を 0 . 1度とする。また、図 2 Cに示されるように各可動レンズ 1 3を + Z方向にシフ卜させる方向を Z方向シフ卜の + (正）方向とし、単位シフト量を 1 0 0 mとする。

また、可動レンズ 1 3 ₃ については、図 2 D、図 2 Eにそれぞれ示されるように、可動レンズ 1 3 ₃ を + X方向にシフ卜する方向を X方向シフ卜の + (正）方向とし、 + Y方向にシフトする方向を Y方向シフトの + (正）方向とし、単位シフト量を 1 0 0 jU mとする。

そして、例えば可動レンズ 1 3丄を Y方向チルトの +方向に関して単位量だけ駆動するという指令を入力すると、シミュレーション用コンピュータによリ、投影光学系 P Lの視野内の予め定めた第 1計測点についての第 1波面の理想波面からの変化量のデータ、例えばッ: Lルニケ多項式の各項（例えば第 2項〜第 3 7項）の係数の変化量が算出され、その変化量のデータがディスプレイの画面上に表示されるとともに、その変化量がパラメ一タ PARA 1 P 1 としてメモリに記憶される。

次いで、可動レンズ 1 3ι を X方向チル卜の +方向に関して単位量だけ駆動するという指令を入力すると、シミュレーション用コンピュータにより、第 1 計測点についての第 2波面のデータ、例えばツェルニケ多項式の上記各項の係数の変化量が算出され、その変化量のデータがディスプレイの画面上に表示されるとともに、その変化量がパラメータ PARA 2 P 1 としてメモリに記憶される。

次いで、可動レンズ 1 3;L を Z方向シフトの +方向に関して単位量だけ駆動するという指令を入力すると、シミュレーション用コンピュータにより、第 1 計測点についての第 3波面のデータ、例えばツェルニケ多項式の上記各項の係数の変化量が算出され、その変化量のデータがディスプレイの画面上に表示されるとともに、その変化量がパラメータ PARA 3 P 1 としてメモリに記憶される。

以後、上記と同様の手順で、第 2計測点〜第 n計測点までの各計測点の入力が行われ、可動レンズ 1 3i の Y方向チルト， X方向チルト、 Z方向シフトの指令入力がそれぞれ行われる度毎に、シミュレーション用コンピュータによつて各計測点における第 1波面、第 2波面、第 3波面のデータ、例えばッ: Lルニケ多項式の上記各項の係数の変化量が算出され、各変化量のデータがディスプレイの画面上に表示されるとともに、パラメ一タ PARA 1 P 2, PARA2 P 2, PARA3 P 2、 ……、 P A R A 1 P n , P A R A 2 P n , P A R A 3 P nとしてメモリに記憶される。

他の可動レンズ 1 3₂, 1 3₃， 1 3₄ についても、上記と同様の手順で、各計測点の入力と、各自由度方向に関してそれぞれ単位量だけ +方向に駆動する旨の指令入力が行われ、これに応答してシミュレーション用コンピュータによリ、可動レンズ 1 3₂， 1 3₃， 1 3₄ を各自由度方向に単位量だけ駆動した際の第 1〜第 _n計測ポイントのそれぞれについての波面のデータ、例えばツェルニケ多項式の各項の変化量が算出され、パラメータ（PARA4P 1 , PAR

A 5 P 1 , P A R A 6 P 1 , ， P A R A m P 1 )、メラメ一タ（PARA4

P 2， P A R A 5 P 2, PARA 6 P 2, …… , PARAmP 2)、 ……、パラメータ（PARA4 P n, P A R A 5 P n , P A R A 6 P n , ……， PARA mP n) がメモリ内に記憶される。そして、このようにしてメモリ内に記憶されたッヱルニケ多項式の各項の係数の変化量から成る列マ卜リックス（縦べクトル） PARA 1 P 1〜PARAmP nを要素とする次式（ 1 ) で示されるマ卜リックス（行列） Oのデータが、上記データべ一スとして、 CD— ROM内に格納されている。なお、本実施形態では、 3自由度方向に可動なレンズが 3 つ、 2自由度方向に可動なレンズが 1つであるから、 m=3 x 3 + 2 x 1 = 1 1となっている。

PARA1P1 PARA2P1 PARAmPl

PARA1P2 PARA2P2 PARAmP2

0 = •(1)

PARAlPn PARA2Pn PARAmPn 次に、露光装置 1 0のオペレータが投影光学系 P Lの収差の状況を容易に把握するための結像特性の計測及び表示方法（シミュレーション方法）について説明する。本実施形態のシミュレーションには、投影光学系 P Lの波面収差の実測データが必要となり、この波面収差の計測に際して計測用レチクル RT (以下、適宜「レチクル R_T」ともいう）を用いるので、まず、計測用レチクル RT について説明する。

図 3には、この計測用レチクル RT の概略斜視図が示されている。また、図 4には、レチクルステージ RST上に装填した状態におけるレチクル R_T の光軸 A X近傍の XZ断面の概略図が、投影光学系 P Lの模式図とともに示されている。また、図 5には、レチクルステージ RS T上に装填した状態におけるレチクル R_T の一 Y側端部近傍の XZ断面の概略図が、投影光学系 P Lの模式図とともに示されている。

図 3から明らかなように、この計測用レチクル RT の全体形状は、通常のぺリクル付きレチクルとほぼ同様の形状を有している。この計測用レチクル RT は、ガラス基板 60、該ガラス基板 60の図 3における上面の X軸方向中央部に、固定された長方形板状の形状を有するレンズ取付け部材 62、ガラス基板 60の図 3における下面に取り付けられた通常のペリクルフレームと同様の外観を有する枠状部材から成るスぺ一サ部材 64、及びこのスぺ一サ部材 64の下面に取り付けられた開口板 66等を備えている。

前記レンズ取付け部材 62には、 Y軸方向の両端部の一部の帯状の領域を除く、ほぼ全域にマトリックス状配置で n個の円形開口 63i，j ( i = 1〜p、 j = 1 ~q、 p X q = n) が形成されている。各円形開口 63i，₃ 'の内部には、 Z 軸方向の光軸を有する凸レンズから成る集光レンズ 65_i;j がそれぞれ設けられている（図 4参照）。

また、ガラス基板 60とスぺ一サ部材 64と開口板 66とで囲まれる空間の内部には、図 4に示されるように、補強部材 69が所定の間隔で設けられている。

更に、前記各集光レンズ 65_i;j に対向して、図 4に示されるように、ガラス基板 60の下面には、計測用パターン 67i,jがそれぞれ形成されている。また、開口板 66には、図 4に示されるように、各計測用パターン 67i,j にそれぞれ対向してピンホール状の開口 7 Oi,jが形成されている。このピンホール状の開口 701 は、例えば直径 1 00〜1 50 m程度とされる。

図 3に戻り、レンズ保持部材 62には、 Y軸方向の両端部の一部の帯状の領域の中央部に、開口 72_l 72₂がそれぞれ形成されている。図 5に示されるように、ガラス板 60の下面（パターン面）には、一方の開口 72ι に対向して基準パターン 7 4 ]L が形成されている。また、図示は省略されているが、他方の開口 7 2₂ に対向して、ガラス板 6 0の下面（パターン面）に、基準パターン 7 4 と同様の基準パターン（便宜上、「基準パターン 7 4₂ j と記述する）が形成されている。

また、図 3に示されるように、ガラス基板 6 0のレチクル中心を通る X軸上には、レンズ保持部材 6 2の両外側に、レチクル中心に関して対称な配置で一対のレチクルァライメントマ一ク R M 1 , R M 2が形成されている。

ここで、本実施形態では、計測用パターン 6 7 i j として、図 6 Aに示されるような網目状（ストリートライン状）のパターンが用いられている。また、これに対応して、基準パターン 7 4 7 4₂ として、図 6 Bに示されるような、計測用パターン 6 7 i j と同一ピッチで正方形パターンが配置された 2次元の格子パターンが用いられている。なお、基準パターン 7 4 7 4₂ として図 6 Aのパターンを用い、計測用パターンとして図 6 Bに示されるパターンを用いることは可能である。また、計測用パターン 6 7 i , j は、これに限られず、その他の形状のパターンを用いても良く、その場合には、基準パターンとして、その計測用パターンとの間に所定の位置関係があるパターンを用いれば良い。すなわち、基準パターンは、計測用パターンの位置ずれの基準となるパターンであれば良く、その形状等は問わないが、投影光学系 P Lの結像特性（光学特性）を計測するためには、投影光学系 P Lのイメージフィールド又は露光エリアの全面に渡ってパターンが分布しているパターンが望ましい。

次に、露光装置 1 0のオペレータが投影光学系 P Lの収差の状況を容易に把握するための結像特性の計測及び表示方法（シミュレーション方法）について、主制御装置 5 0内の C P Uの制御アルゴリズムを概略的に示す図 7のフローチヤー卜に沿って、かつ適宜他の図面を参照しつつ説明する。

前提として、第 1〜第 3プログラム及び前述のデ一タベースが格納された C D— R O Mがドライブ装置 4 6にセットされ、その C D— R O Mから第 1、第 3プログラムが、記憶装置 4 2にインストールされているものとする。

このフローチャートがスタートするのは、オペレータにより、入力装置 4 5 を介してシミュレーション開始の指令が入力された時点である。

まず、ステップ 1 0 1において、第 3プログラムをメインメモリにロードする。以後、ステップ 1 0 2〜ステップ 1 2 2まで、第 3プログラムに従って処理が行われることとなる。

まず、ステップ 1 0 2では、条件設定の画面を表示装置 4 4に表示した後、ステップ 1 0 4に進んで条件の入力されるのを待つ。そして、オペレータによリ、条件設定画面に対して、シミュレ一ションの対象であるパターンの情報（例えばラインアンドスペースパターンの場合、ピッチ、線幅、デューティ比等）、及び目的とする結像特性（該結像特性の指標値を含む；以下、適宜「目的収差」とも呼ぶ）の情報、例えば線幅異常値等の情報が入力装置 4 5を介して入力され、入力完了の指示がなされると、ステップ 1 0 6に進んで上記ステップ 1 0 4で入力された目的収差のツェルニケ変化表を作成するための条件設定を行つた後、次のステップ 1 0 8に進む。なお、ステップ 1 0 4で入力される目的収差の情報は、一種類とは限らない。すなわち、投影光学系 P Lの複数種類の糸 ί 像特性を同時に目的収差として指定することは可能である。

ステップ 1 0 8では、投影光学系に関する情報の入力画面を表示装置 4 4に表示した後、ステップ 1 1 0に進んでその情報の入力を待つ。そして、ォペレ —タによリ、この入力画面に対して投影光学系 P Lに関する情報、具体的には、開口数（Ν . 、、照明条件（例えば照明系開口絞りの設定、あるいはコヒーレンスファクタ σ値等）、波長などの情報が入力装置 4 5を介して入力されると, ステップ 1 1 2に進んで、入力内容を R A M内に記憶するとともに、収差情報の入力画面を表示装置 4 4に表示した後、ステップ 1 1 4に進んで収差情報が入力されるのを待つ。

オペレータは、収差情報の入力画面に対し、与えたい収差の情報、具体的には、ッ ιルニケ多項式の各項の係数の値を、例えば、第 2項の係数 Z ₂〜第 3 7項の係数 Z _{3 7} として、同一の値、例えば 0 . 0 5 λを、個別に入力することとなる。

上記の収差の入力がなされると、ステップ 1 1 6に進み、入力された収差の情報、例えば 0 . 0 5スに応じた 1つの目的の収差又はその指標値（例えばコマ収差の指標値である線幅異常値など）を縦軸とし、横軸をツェルニケ多項式の各項の係数とするグラフ（例えば線幅異常値などのツェルニケ変化表（計算表））を作成した後、ステップ 1 1 8に進んで作成完了の確認画面を表示装置 4 4の画面上に表示する。

次のステップ 1 2 0では、確認の入力がなされるのを待つ。オペレータによリ入力装置今 5を構成するマウス等を介して確認の入力がなされると、ステツプ 1 2 2に進んで、上記ステップ 1 1 6で作成した変化表を R A M内に記憶するとともに、上記ステップ 1 0 4で入力された全ての目的の収差についてツエルニケ変化表を作成したか否かを判断する。そして、この判断が否定された場合には、ステップ 1 1 6に戻り、次の目的収差について変化表を作成する。なお、本実施形態では 1つの目的収差につき、投影光学系 P Lの開口数や照明条件などの条件を変えることなく 1つの変化表を作成するものとしているが、例えば投影光学系 P Lの開口数と照明条件との少なくとも一方を変えて、 1つの目的収差につき複数の変化表を作成しても良い。また、シミュレーション対象のパターンを複数とし、パターン毎に目的収差について変化表を作成しても良い。

そして、全ての目的収差についての変化表の作成が終了し、ステップ 1 2 0 で確認の入力がなされると、ステップ 1 2 2の判断が肯定されて、次のステツプ 1 2 4に進む。

このステップ 1 2 4では、後述する位置ずれ（△ ， Δ ?7 ) のデータが入力されたことを示すフラグ Fが「1」であるか（立っているか）否かを判断する。ここでは、位置ずれ（△ ， Δ 7? ) のデータは入力されていないので、ここでの判断は否定され、次の波面収差の計測サブルーチン 1 2 6に移行して、計測用レチクル R_T を用いて、投影光学系 P Lの視野内の複数（ここでは、 n個）の計測点において、以下のようにして、波面収差を計測する。

すなわち、このサブルーチン 1 2 6では、まず、図 8のステップ 2 0 2において、不図示のレチクルローダを介して計測用レチクル RT をレチクルステ一ジ R S T上に口一ドする。

次のステップ 2 0 4では、レーザ干渉計 5 4 Wの出力をモニタしつつ、ゥェハステージ駆動部 5 6を介してウェハステージ W S Tを移動し、基準マーク板 F M上の一対のレチクルァライメント用基準マークを予め定められた基準位置に位置決めする。ここで、この基準位置とは、例えば一対の基準マークの中心力レーザ干渉計 5 4 Wで規定されるステージ座標系上の原点に一致する位置に定められている。

次のステップ 2 0 6では、計測用レチクル RT 上の一対のレチクルァライメントマ一ク R M 1， R M 2とこれらに対応するレチクルァライメント用基準マ —クとを、前述のレチクルァライメント顕微鏡により同時に観察し、レチクルァライメン卜マーク R M 1， R M 2の基準板 F M上への投影像と、対応する基準マークとの位置ずれが、共に最小となるように、不図示の駆動系を介してレチクルステージ R S Tを X Y 2次元面内で微少駆動する。これにより、レチクルァライメン卜が終了し、レチクル中心が投影光学系 P Lの光軸にほぼ一致する。

次のステップ 2 0 8では、不図示のウェハローダを用いて表面にレジスト（感光剤）が塗布されたウェハ Wを Zチルトステージ 5 8上に口一ドする。

次のステップ 2 1 0では、計測用レチクル R_T の集光レンズ 6 5 i , j の全てが含まれ、かつ開口 7 2 ι , 7 2₂ が含まれず、レンズ保持部材 6 2の X軸方向の最大幅以内の X軸方向の長さを有する矩形の照明領域を形成するため、不図示の駆動系を介してレチクルブラインド 30の開口を設定する。また、これと同時に、駆動装置 40を介して照明系開口絞り板 24を回転して、所定の開口絞リ、例えば小 σ絞りを照明光 E Lの光路上に設定する。これにより露光のための準備作業が終了する。

次のステップ 21 2では、制御情報 TSを光源 1 6に与えて、レーザビーム LBを発光させて、照明光 E Lをレチクル R_T に照射して露光を行う。これにより、図 4に示されるように、各計測用パターン 67i,jが、対応するピンホ一ル状の開口 70i,j及び投影光学系 P Lを介して同時に転写される。この結果、ウェハ W上のレジスト層には、図 9 Aに示されるような各計測用パターン 67 i,j の縮小像（潜像） 67' i,j が、所定間隔で XY 2次元方向に沿って所定間隔で形成される。

次のステップ 21 4では、基準パターンをステップ'アンド ' リピ一卜方式でウェハ W上の計測用パターンの像が既に形成された領域に順次重ね合せて転写する。具体的には、次の a. ~g. の通りである。

a. まず、不図示のレチクルレーザ干渉計の計測値と、レチクルセンタと一方の基準パターン 74i との設計上の位置関係とに基づいて、基準パターン 7 4ι の中心位置が光軸 AX上に一致するように、不図示の駆動系を介してレチクルステージ RS Tを Y軸方向に所定距離移動する。

b. 次いで、その移動後の開口 72 を含むレンズ保持部材 62上の所定面積の矩形領域（この領域は、いずれの集光レンズにも掛からない）にのみ照明光 E Lの照明領域を規定すべく、不図示の駆動系を介してレチクルブラインド 30の開口を設定する。

c 次に、最初の計測用パターン 67^ の潜像 67， 1 , ! が形成されたゥェハ W上の領域のほぼ中心が、投影光学系 P Lの光軸上にほぼ一致するように、レーザ干渉計 54 Wの計測値をモニタしつつ、ウェハステージ WS Tを移動する。 d. そして、主制御装置 50では、制御情報 TSを光源 1 6に与えて、レ一ザビーム L Bを発光させて、照明光 E Lをレチクル R_T に照射して露光を行う。これにより、ウェハ W上のレジスト層の計測用パターン 67_{1; 1} の潜像が既に形成されている領域（領域と呼ぶ）に基準パターン 74i が重ねて転写される。この結果、ウェハ W上の領域 S]^ には、図 9 Bに示されるように、計測用パターン 67 1 の潜像 67， i,i と基準パターン 7 ^ の潜像 74' i が同図のような位置関係で形成される。

e . 次いで、レチクル R_T 上の計測用パターン 67i,j の配列ピッチと投影光学系 P Lの投影倍率とに基づいて、ウェハ W上の計測用パターン 67i,j の設計上の配列ピッチ Pを算出し、そのピッチ pだけ、ウェハステージ WS Tを X軸方向に移動して、第 2番目の計測用パターン 67_1ί2 の潜像が形成されたゥェハ W上の領域（領域 Si, ₂ と呼ぶ）のほぼ中心が、投影光学系 P Lの光軸上にほぼ一致するように、ウェハステージ WS Tを移動する。

f . そして、制御情報 TSを光源 1 6に与えて、レーザビーム LBを発光させて、照明光 E Lをレチクル R_T に照射して露光を行う。これにより、ウェハ W上の領域 Si, ₂ には基準パターン 74 が重ねて転写される。

g .以後、上記と同様の領域間ステツビング動作と、露光動作とを繰リ返す。これにより、ウェハ W上の領域 Si, j に、図 9 Bと同様の計測パターンと基準パターンとの潜像が形成される。

このようにして、露光が終了すると、次のステップ 21 6に進み、不図示のウェハローダを介してウェハ Wを Zチル卜ステージ 58上からアン口一ドした後、チャンバ 1 1にインラインにて接続されている不図示のコータ 'デベロッ (以下、 rcZDj と略述する）に送った後、ステップ 21 8に進んで、後述する位置ずれ（A ， Δ ?7) のデータが入力されるのを待つ。

そして、 CZD内で、そのウェハ Wの現像が行われ、その現像後にウェハ W 上には、マトリックス状に配列された各領域 Si,;' に図 9 Bと同様の配置で計測用パターンと基準パターンとのレジスト像が形成される。

その後、現像が終了したウェハ Wは、 CZDから取り出され、外部の重ね合せ測定器（レジストレ一シヨン測定器）を用いて、各領域 Si, j についての重ね合せ誤差の測定が行われ、この結果に基づいて、各計測用パターン 67i,j のレジス卜像の対応する基準パターン 74i に対する位置誤差（位置ずれ）が算出される。

なお、この位置ずれの算出方法は、種々考えられるが、いずれにしても、計測された生データに基づいて統計演算を行うことが、精度を向上する観点からは望ましい。

このようにして、各領域 Si，j について、基準パターンに対する計測用パターンの X， Y 2次元方向の位置ずれ（Δ ， Λ ?7) が求められる。そして、この各領域 Si, j についての位置ずれ（Δ ， Δ 77)のデータが、オペレータにより、入力装置 45を介して入力されると、ステップ 21 8の判断が肯定され、図 7 のメインルーチンのステップ 1 28にリターンする。

なお、外部の重ね合せ測定器から、演算した各領域 Si, j についての位置ずれ (Δ ， Δ 7? ) のデータを、オンラインにて入力することも可能である。この場合も、この入力に応答して、メインル一チンのステップ 1 28にリターンする。

メインル一チンのステップ 1 28では、第 1 プログラムをメインメモリに口ードし、次のステップ 1 30に進み、入力された位置ずれ（△ ， Δ 77) に基づいて、以下に説明する原理に従って、各領域 Si，j に対応する、すなわち投影光学系 P Lの視野内の第 1計測点〜第 n計測点に対応する波面（波面収差）、ここでは、ツェルニケ多項式の各項の係数、例えば第 2項の係数 Z₂〜第 37項の係数 Z₃₇ を第 1プログラムに従って演算する。なお、メインメモリに空き領域が十分ある場合には、先に口一ドした第 3プログラムはメインメモリに口一ドしたままにすることができるが、ここでは、空き領域があまりなく、第 3プログラムを一旦記憶装置 42の元の領域にアンロードした後、第 1プログラムをロードするものとする。

本実施形態では、上記の位置ずれ（Δ ， Δ ?7) に基づいて、第 1プログラムに従った演算により投影光学系 P Lの波面を求めるのであるが、この演算過程を説明する前提として、位置ずれ（Δ ， Α η) と波面との物理的な関係を、図 4及び図 5に基づいて簡単に説明する。

図 4に、計測用パターン 67_k,i について、代表的に示されるように、計測用パターン 67i,j で発生した回折光のうち、ピンホール状の開口 7 Oi,j を通過した光は、計測用パターン 67_k>1 のどの位置に由来する光であるかによつて、投影光学系 P Lの瞳面を通る位置が異なる。すなわち、当該瞳面の各位置における波面は、その位置に対応する計測用パターン 67_k>1 における位置を介した光の波面と対応している。そして、仮に投影光学系 P Lに収差が全くないものとすると、それらの波面は、投影光学系 P Lの瞳面では、符号で示されるような理想波面（ここでは平面）となるはずである。しかるに、収差の全く無い投影光学系は実際には存在しないため、瞳面においては、例えば、点線で示されるような曲面状の波面 F₂ となる。従って、計測用パターン 67i，j の像は、ウェハ W上で波面 F₂ の理想波面に対する傾きに応じてずれた位置に結像される。

この一方、基準パターン 74ι (又は 74₂) から発生する回折光は、図 5に示されるように、ピンホール状の開口の制限を受けることなく、しかも投影光学系 P Uこ直接入射し、該投影光学系 Pしを介してウェハ W上に結像される。更に、この基準パターン 74 を用いた露光は、投影光学系 P Lの光軸上に基準パターン 74 の中心を位置決めした状態で行われることから、基準パターン 74ι から発生する結像光束は殆ど投影光学系 P Lの収差の影響を受けることなく、光軸を含む微小領域に位置ずれなく結像する。

従って、位置ずれ（A ， Δ 77) は、波面の理想波面に対する傾斜をそのまま反映した値になり、逆に位置ずれ（A< , Δ 7?) に基づいて波面を復元することができる。なお、上記の位置ずれ（Δ ， Δ 77) と波面との物理的な関係から明らかなように、本実施形態における波面の算出原理は、周知の Shack-Hartmannの波面算出原理そのものである。

次に、上記の位置ずれに基づいて、波面を算出する方法について、簡単に説明する。

上述の如く、位置ずれ（△ ， Δ ?7) は波面の傾きに対応しており、これを微分することにより波面の形状（厳密には基準面（理想波面）からのずれ）が求められる。波面（波面の基準面からのずれ）の式を W (x, y) とし、比例係数を kとすると、次式（2)、 (3) のような関係式が成立する。

Δξ^^ -(2)

dx

dW

Δη=¾: •(3)

dy 位置ずれのみでしか与えられていない波面の傾きをそのまま微分するのは容易ではないため、面形状を級数に展開して、これにフィットするものとする。この場合、級数は直交系を選ぶものとする。ツェルニケ多項式は軸対称な面の展開に適した級数で、円周方向は三角級数に展開する。すなわち、波面 Wを極座標系（jO , Θ) で表すと、ツェルニケ多項式を R_n∞ ( ) として、次式（4) のように展開できる。

W (p,e)=^A_n ⁰R_n°(p) + y ^ (A_n ^m cosm9+B_n ^ra sinme)R_n ^m (p ) ·'·(4)

n n m なお、 Rn^m ( yO )の具体的な形は、周知であるので、詳細な説明は省略する。直交系であるから各項の係数、 A_nm， _Bnm は独立に決定することができる。有限項で切ることはある種のフィルタリングを行うことに対応する。

実際には、その微分が上記の位置ずれとして検出されるので、フイツティングは微係数について行う必要がある。極座標系（x =p c o s 0, y =p s i n Θ) では、次式（5)、 (6) のように表される。

aw dw _A l aw . _Α 、

= cos9 sin9 ---\5)

dx dp ρ οθ ■= si 0 cos9 ·'·(6)

ay dp p 。θ ツェルニケ多項式の微分形は直交系ではないので、フィッティングは最小自乗法で行う必要がある。 1つの計測用パターンからの情報（ずれの量）は Xと Υ方向につき与えられるので、計測用パターンの数を η ( ηは、例えば 8 1〜 400程度とする）とすると、上式（2) ~ ( 6) で与えられる観測方程式の数は 2 η (= 1 6 2〜800程度）となる。

ツェルニケ多項式のそれぞれの項は光学収差に対応する。しかも低次の項はザイデル収差にほぼ対応する。ツェルニケ多項式を用いることにより、投影光学系 P Lの波面収差を求めることができる。

なお、計測用レチクル RT と同様の構成の特殊な構造のマスクを用い、そのマスク上の複数の計測用パターンのそれぞれを、個別に設けられたピンホール及び投影光学系を順次介して基板上に焼き付けるとともに、マスク上の基準パターンを集光レンズ及びピンホールを介することなく、投影光学系を介して基板上に焼き付けて、それぞれの焼き付けの結果得られる複数の計測用パターンのレジスト像それぞれの基準パターンのレジスト像に対する位置ずれを計測して所定の演算によリ、波面収差を算出する技術に関する発明が、米国特許第 5 , 9 7 8， 08 5号に開示されている。

上述のような原理に従って、第 1プログラムの演算手順が決められており、この第 1プログラムに従った演算処理により、投影光学系 P Lの視野内の第 1 計測点〜第 n計測点に対応する波面（波面収差）、ここでは、ツェルニケ多項式の各項の係数、例えば第 2項の係数 Z ₂〜第 3 7項の係数 Z _{3 7} が求められる。このようにして、波面のデータ（ツェルニケ多項式の各項の係数、例えば第 2項の係数 Z ₂〜第 3 7項の係数 Z _{3 7} ) を求めると、次のステップ 1 3 2に進み、前述したフラグ Fを 1にする（立てる）とともに、その波面のデータを R A M内の一時記憶領域に格納する。

次のステップ 1 3 4では、再び第 3プログラムをメインメモリに口一ドする。勿論、この場合、第 1プログラムを記憶装置 4 2の元の領域に戻した後、第 3 プログラムが口一ドされる。

次のステップ 1 3 6では、第 3プログラムに従って、先に作成したツェル二ケ変化表（計算表）を用いて、計測点毎に、次式（7 ) のような演算を行って、先にステップ 1 0 4で入力された目的収差の 1つを算出する。

A = K '{Z₂ ' (変化表の値) +Z ₃ ' (変化表の値) +…… + Z _{3 7}■ (変化表の値) }

… （7 )

ここで、 Aは、投影光学系 P Lの目的収差、例えば非点収差、像面湾曲等、あるいは、目的収差の指標値、例えばコマ収差の指標値である線幅異常値などである。

また、 Kは、レジスト感度等に応じて定まる比例定数である。

次のステップ 1 3 8では、上述のようにして算出した計測点毎の目的収差、あるいはその指標値を表示装置 4 4に表示する。この表示により、オペレータは、投影光学系 P Lについての知りたい収差を容易に認識することができる。次のステップ 1 4 0では、全ての目的収差（条件設定された収差（結像特性））を算出したか否かを判断し、この判断が否定された場合には、ステップ 1 3 6 に戻り、次の目的収差を算出、表示する。

このようにして、全ての目的収差の算出及び表示が終了すると、ステップ 1 4 2に進んで表示装置 4 4に続行確認の画面を表示した後、ステップ 1 4 4に進んで表示開始から一定時間が経過するのを待つ。

そして、一定時間経過後、ステップ 1 4 6に進んで続行の指示が入力されているか否かを判断する。シミュレーションを続行する場合には、一定時間経過する間に続行が指示されている害であるから、このステップ 1 4 6の判断が否定された場合には、続行の必要はなく終了してよいものと判断して、本ルーチンの一連の処理を終了する。

この一方、上記一定時間経過する間に続行が指示されている場合には、ス亍ップ 1 0 2に戻り、以後、ステップ 1 0 2以下の処理、判断を繰り返すことにより、次の条件設定に応じてシミュレーションを続行する。但し、この場合には、フラグ Fが立っているので、ステップ 1 2 4における判断は肯定され、ステツプ 1 2 4からステップ 1 3 6にジャンプすることとなる。

すなわち、投影光学系 P Lの波面収差の計測を一度行っている場合には、シミュレ一シヨン中は、再度波面収差の計測を行うことなく、シミュレーションが続行されることとなる。

このように、本実施形態では、オペレータは、画面の表示に従って入力装置 4 5を介して順次必要事項を入力するとともに、波面収差の計測指令を入力するだけで、あるいはこれらに加えて、重ね合わせ測定器で計測された各領域 S i , j についての位置ずれ（△ ， Δ 77 ) のデータを入力するだけで、ほぼ全自動で、対象パターンを特定した投影光学系 P Lの目的収差（コマ収差、非点収差、球面収差については低次成分のみでなく、高次成分をも含めて）が正確に算出され、表示装置 4 4に表示されるので、その収差を容易にかつ正確に認識することができる。しかも、複数種類の目的収差であっても、投影光学系 P Lの波面収差を 1度計測するだけで、正確に知ることができる。この場合、最終的な目的収差の表示方法は、種々考えられるが、誰でもが見易く分かり易い形で、数値化して示すことが望ましい。このようにすると、ツェルニケ多項式の各項の係数の分析等も不要となる。

また、図 7のフローチャートから明らかなように、本実施形態の露光装置では、対象バタ一ンに応じた最適露光条件の設定も容易に行うことが可能となつている。すなわち、ステップ 1 0 2以下を複数回繰り返す際に、ステップ 1 0 2の条件設定画面に対しては、同一の対象パターン、同一の目的収差（複数種類であっても構わない）を繰り返し入力し、ステップ 1 0 8の投影光学系に関する情報の入力画面に対しては、異なる照明条件、開口数、波長等を順次入力することにより、最終的にステップ 1 3 8で表示される目的収差の値が最小となる条件を、見付けることにより、最適露光条件をごく簡単に決定することができる。勿論、ソフトウエアを変更することにより、この最適露光条件の決定、及び決定結果に基づく最適露光条件の設定を主制御装置 5 0が自動的に行うようにすることも可能である。例えば、照明条件は、照明系開口絞り板 2 4の開口絞りを変更することにより変更が可能であり、また、投影光学系 P Lの開口数は、図 1に示される投影光学系 P Lの瞳開口絞り 1 5の調整により、ある範囲内であれば自在に設定可能であり、照明光 E Lの波長は、そのような制御情報 T Sを光源 1 6に与えることにより変更可能となっているからである。

勿論、決定した露光条件の情報を、プロセスプログラムファイル（露光条件を設定するためのデータファイル）をオペレータが作成する際に用いても良い。次に、露光装置メーカ一のサービスエンジニア等によって半導体製造工場内で実施される投影光学系 P Lの結像特性の調整方法について説明する。

前提として、前述のようにして作成されたデータベースとともに、第 1〜第 3プログラムが格納された C D— R O Mがドライブ装置 4 6にセッ卜され、その C D— R O Mから第 1〜第 3プログラムが記憶装置 4 2にインス I ルされ、また、第 2プログラムに付随するデータベースが記憶装置 4 2に複写されているもとする。

まず、サービスエンジニア等により波面収差の計測指令が入力されると、主制御装置 50 (CPU) では、投影光学系 P Lの視野内の複数（ここでは、 n 個）の計測点における波面収差の計測のための計測用レチクル RT を用いたパターンのウェハ W上への転写を、前述と同様の手順（図 8参照）で、実行する。そして、 CZD内で、そのウェハ Wの現像が行われ、その現像後にウェハ W上には、マ卜リックス状に配列された各領域 Si,j に図 9 Bと同様の配置で計測用パターンと基準パターンとのレジスト像が形成される。

その後、現像が終了したウェハ Wは、 CZDから取り出され、外部の重ね合せ測定器（レジストレ一シヨン測定器）を用いて、各領域 Sij についての重ね合せ誤差の測定が行われ、この結果に基づいて、各計測用パターン 67ij のレジス卜像の対応する基準パターン 74i に対する位置誤差（位置ずれ）が算出される。

そして、この各領域 Si, j についての位置ずれ（△ ， Δ 77 ) のデータが、前述したサービスエンジニア等により、入力装置 45を介して主制御装置 50に入力される。なお、外部の重ね合せ測定器から、演算した各領域 Si, j についての位置ずれ（Δ ， Δ 77 ) のデータを、オンラインにて主制御装置 50に入力することも可能である。

いずれにしても、上記の入力に応答して、主制御装置 50内の C P Uでは、第 1プログラムをメインメモリにロードし、位置ずれ（△ ， Δ 7? ) に基づいて、各領域 Si，j に対応する、すなわち投影光学系 P Lの視野内の第 1計測点〜第 n計測点に対応する波面（波面収差）、ここでは、ツェルニケ多項式の各項の係数、例えば第 2項の係数 Z₂〜第 37項の係数 Z₃₇ を第 1プログラムに従つて演算する。

以下の説明においては、この第 1計測点〜第 n計測点に対応する波面（波面収差）のデータを、次式（8) のような列マトリックス Qで表現する。 Pつ

••(8)

なお、上式（8) において、マトリックス Qの要素 P]i〜P_n は、それぞれがツェルニケ多項式の第 2項〜第 37項の係数（Z₂〜Z₃₇) から成る列マトリックス（縦べクトル）である。

このようにして、マトリックス Qを算出すると、主制御装置 50内の CPU では、その値を RAM内の一時記憶領域に格納する。

次に、主制御装置 50内の CP Uでは、記憶装置 42から第 2プログラムをメインメモリにロードし、第 2プログラムに従って、前述した可動レンズ 1 3 ι〜 1 3₄の各自由度方向の調整量を演算する。具体的には、 C P Uでは、次のような演算を行う。

第 1計測点〜第 n計測点に対応する波面（波面収差）のデータ Qと、前述したデータベースとして C D— ROM内に格納されているマ卜リックス Oと、可動レンズ 1 3 〜1 3₄の各自由度方向の調整量 Pとの間には、次式（9) のような関係が成立する。

Q = 0■ P …… （9)

上式（9) において、 Pは、次式（1 0) で表される m個の要素から成る列マトリックス（すなわち縦ベクトル）である。

一 A皿—

ADJ2

P •-(10)

ADJm 従って、上式（9) より、次式（1 1 ) の演算を行うことにより最小自乗法により、 Pの各要素 A D J 1 ~A D J m、すなわち可動レンズ 1 3ι〜 1 3₄ の各自由度方向の調整量（目標調整量）を求めることができる。

P= (OT - O) 1 ■ OT ■ Q …… (1 1)

上式（1 1 ) において、 OT は、行列 Oの転置マトリックスであり、 (OT ■ O) -1 は、（OT ■ O) の逆マトリックスである。

すなわち、第 2プログラムは、上式（1 1 ) の最小自乗演算を、データべ一スを用いて行うためのプログラムである。従って、 CPUでは、この第 2プログラムに従って、 C D— ROM内のデータベースを RAM内に順次読み込みつつ、調整量 AD J 1〜AD Jmを算出し、表示装置 44の画面上に表示するとともに、その値を、記憶装置 42に記憶する。

次に、主制御装置 50では、記憶装置 42に記憶された調整量 A D J 1〜A D J mに従って、可動レンズ 1 3i〜 1 34 を各自由度方向に駆動すべき旨の指令値を、結像特性補正コントローラ 48に与える。これにより、結像特性補正コントローラ 48により、可動レンズ 1 3i〜 1 34 をそれぞれの自由度方向に駆動する各駆動素子に対する印加電圧が制御され、可動レンズ 1 3;ί〜 1 3₄ の位置及び姿勢の少なくとも一方がほぼ同時に調整され、投影光学系 P Lの結像特性、例えばディストーション、像面湾曲、コマ収差、球面収差、及び非点収差等が補正される。なお。コマ収差、球面収差、及び非点収差については、低次のみならず高次の収差をも補正可能である。

このように、本実施形態では、投影光学系 P Lの結像特性の調整時には、サ一ビスエンジニア等が、入力装置 45を介して波面収差の計測指令を入力するだけで、あるいはこれに加えて、重ね合わせ測定器で計測された各領域 Si, j についての位置ずれ（Δ ， Δ 77)のデータを入力するだけで、ほぼ全自動で、投影光学系 P Lの結像特性が高精度に調整されるようになっている。

なお、上記式（1 1 ) の演算に変えて、次式（1 2) の最小自乗演算を行うための演算プログラムを、第 2プログラムとして採用することも可能である。

Ρ= (Ο^τ ■ G ■ Ο) 1 ■ ΟΤ - G ■ Q (1 2) 上式（1 2) において、 Gは、次式（1 3) で表される n行 n列の対角線マトリックスである。

また、マトリックス Gの要素 Ai,i ( i = 1〜_n) は、重みパラメ一タ δを要素とする対角線マトリックスである。この場合、 Ai,i は、次式（ 1 4) で表される 36行 36列の対角線マトリックスである。

従って、対角線マトリックス Ai,i の要素 ( j = 1 36) のそれぞれが、各計測点で計測された波面収差に対応するツェルニケ多項式の第 2項〜第 37項の係数 Z₂ Z₃₇ それぞれに対する重みパラメータに相当する。そこで、例えば、いずれか一つの計測点又は任意の複数の計測点の計測結果から得れた低次のディストーションを特に修正したい場合には、対応する計測点における重みパラメータ（^， δ₂ , 2の値を、残りの重みパラメータに比べて大きくすれば良い。また、例えば、いずれか一つの計測点又は任意の複数の計測点の計測結果から得られた球面収差（0 0成分）を高次成分を含めて特に修正したい場合には、対応する計測点における重みパラメータ δ₈,₈、 5₁₅， ₁₅、 <5₂₄,₂₄、

5₃₅,₃₅、 ά ₃₆, 36 の！タルの平均値を、残りの重みパラメータのトータルの平均値より大きくなるように、重みパラメータ δを設定すれば良い。

この場合、例えば、第 2プログラムに連動する別のプログラムを用意し、このプログラムにより、計測点の指定画面、及びツェルニケ多項式の各項の重みの入力画面が表示装置 44のディスプレイに順次表示されるようにすることが望ましい。このようにすると、サービスエンジニア等が入力装置 45を用いて、その計測点の指定画面が表示されたときに計測点を入力し、重みの入力画面が表示されたときに特に修正を希望する収差に応じたツェルニケ多項式の項の重みを他の項より大きくして重みを入力することにより、上述した重みパラメ一タの設定を容易に行うことができる。特に、重みの入力画面でほ、上述した複数の種類の入力、具体的には、各項別の重みの入力の他、 0 θ、 1 Θ、 3 Θ、 Θ等に区分けした重みの入力ができるようにすることが望ましい。後者の場合、各 0毎に所望の規定値を入力できるようにすることができる。なお、 0 0 とはツェルニケ多項式の各項の係数の内の s i n , c o sを含まない項（但し、ここでは第 1項，第 4項は除くものとする）の係数（Z₉ , Zi6 , Z₂₅ , Z₃₆, Z₃7 )の総称であり、 1 0とは s i η Θ , c ο s 0のいずれかを含む項（但し、ここでは第 2項，第 3項は除くものとする）の係数（Z₇, Z₈, Zi4 , Z₁₅ , ^23 , 24 , ^3 , ム 35 ) の総称であり、 2 0とは、 s i n 2 S , c o s 2 0のいずれかを含む項の係数（Z₅， Z₆, Zi2 , Zi3 , Z₂i , Z₂₂ , Z32 , Z33 ) の総称であり、 3 0とは、 s ί n 3 0， c o s 3 0のいずれかを含む項の係数（Z₁₉， Z₂₀, Z30 , Z31 ) の総称であり、 40とは、 s i n 4 θ , c o s 40のいずれかを含む項の係数（Z₂₈， Z₂₉) の総称である。

ところで、本実施形態では、前述したように、オペレータなどが、画面の表示に従って入力装置 45を介して順次必要事項を入力するとともに、波面収差の計測指令を入力するだけで、あるいはこれらに加えて、重ね合わせ測定器で計測された各領域 Si, j についての位置ずれ（Δ ， Δ 77)のデータを入力するだけで、主制御装置 50により第 3プログラム及び第 1プログラムに従って処理がなされ、ほぼ全自動で、投影光学系 P Lの知りたい結像特性（収差）を認識することができるようになつている。従って、これを利用して、前述のようにして投影光学系 P Lの結像特性の調整を行った後に、サービスエンジニア等は、前述したシミュレーションを行うことにより、投影光学系の結像特性が予定通リに調整されているか否かを、画面の表示に基づいて確認することができる。予定通りに調整されていない場合にも、目的とする結像特性に関する情報として複数の結像特性を入力することにより、どの結像特性が予定通りに調整されていないかを認識できるので、必要な対応策を迅速に施すことが可能となる。

本実施形態では、メンテナンス時以外の通常の使用持に、必要に応じて、ォペレータなどの指示に基づき、投影光学系 P Lの結像特性を調整するようにすることもできる。オペレータ等が、前述の所定の指示（条件設定入力、投影光学系に関する情報の入力等も含む）行うと、主制御装置 50内の CPUにより上述したシミュレーションと同様の手順で同様の処理が行われ、同様のツェルニケ変化表が作成される。そして、波面収差の計測が実行され、位置ずれのデ一夕が入力されると、主制御装置 50内の CPUにより、上述と同様にして目的とする結像特性が順次算出される。この場合において、 CPUでは、目的とする結像特性に関する情報を、表示装置 44の画面上に表示するのに変えて—、あるいは表示とともに、それらの目的収差が最適となる（例えば零ないし最小となる）ような可動レンズ 1 3 ι〜1 3 4の各自由度方向の駆動量を、例えば前述の第 2プログラムに従って前述と同様にして最小自乗法により算出することとしても良い。このようなことは、ソフトウェアの簡単な変更により実現できる。

そして、主制御装置 5 0内の C P Uでは、その算出した駆動量の指令値を、結像特性補正コントローラ 4 8に与える。これにより、結像特性補正コント口ーラ 4 8により、可動レンズ 1 3 〜1 3₄ をそれぞれの自由度方向に駆動する各駆動素子に対する印加電圧が制御され、可動レンズ 1 3 ι ~ 1 3₄ の少なくとも 1つの位置及び姿勢の少なくとも一方が調整され、投影光学系 P Lの目的とする結像特性、例えばディストーション、像面湾曲、コマ収差、球面収差、及び非点収差等が補正される。なお、コマ収差、球面収差、及び非点収差については、低次のみならず高次の収差をも補正可能である。

ところで、本実施形態の露光装置 1 0では、半導体デバイスの製造時には、レチクルとしてデバイス製造用のレチクル Rがレチクルステージ R S T上に装填され、その後、レチクルァライメント及びいわゆるべ一スライン計測、並びに E G A (ェンハンスト 'グローバル 'ァライメン卜）等のウェハァライメントなどの準備作業が行われる。

なお、上記のレチクルァライメント、ベースライン計測等の準備作業については、例えば特開平 4— 3 2 4 9 2 3号公報及びこれに対応する米国特許第 5 2 4 3 1 9 5号に詳細に開示され、また、これに続く E G Aについては、特開昭 6 1—4 4 4 2 9号公報及びこれに対応する米国特許第 4 , 7 8 0， 6 1 7 号等に詳細に開示されておリ、本国際出願で指定した指定国又は選択した選択国の国内法令が許す限りにおいて、上記各公報並びにこれらに対応する上記米国特許における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。

その後、前述した波面収差の計測時と同様のステップ'アンド ' リピー卜方式の露光が行われる。但し、この場合、ステッピングは、ウェハァライメント結果に基づいて、ショット間を単位として行われる。なお、露光時の動作等は通常のステツパと異なることがないので、詳細説明については省略する。

次に、露光装置 1 0の製造方法について説明する。

露光装置 1 0の製造に際しては、まず、複数のレンズ、ミラー等の光学素子などを含む照明光学系 1 2、投影光学系 P L、多数の機械部品から成るレチクルステージ系やウェハステージ系などを、それぞれュニッ卜として組み立てるとともに、それぞれユニット単体としての所望の性能を発揮するように、光学的な調整、機械的な調整、及び電気的な調整等を行う。

次に、照明光学系 1 2や投影光学系 P Lなどを露光装置本体に組むとともに、レチクルステージ系やウェハステージ系などを露光装置本体に取り付けて配線や配管を接続する。

次いで、照明光学系 1 2や投影光学系 P Lについては、光学的な調整を更に行う。これは、露光装置本体への組み付け前と組み付け後とでは、それらの光学系、特に投影光学系 P Lの結像特性が微妙に変化するからである。本実施形態では、この露光装置本体への組み込み後に行われる投影光学系 P Lの光学的な調整に際しても、前述した第 1プログラム、第 2プログラム及びデータべ一ス、第 3プログラム等を有効に活用することができる。

投影光学系 P Lの光学的な調整の第 1の方法として、調整作業を行う作業者は、前述した計測用レチクル RT を用いて前述した手順で、投影光学系 P Lの波面収差の計測を行う。そして、この波面収差の計測結果を主制御装置 5 0に入力することにより、主制御装置 5 0により前述した第 1、第 2プログラムに従った処理が行われ、投影光学系 P Lの結像特性が可能な限り高精度に調整される。

そして、調整結果を確認する目的で、再度前述した計測用レチクル RT を用いて前述した手順で、投影光学系 P Lの波面収差の計測を行う。そして、この波面収差の計測結果を主制御装置 5 0に入力することによリ、主制御装置 5 0 により前述した第 1、第 3プログラムに従った処理が行われ、その調整後の投影光学系 P Lの非点収差、像面湾曲、あるいはコマ収差に対応する線幅異常値などが画面上に表示される。この段階で、修正されていない収差、主として高次収差は自動調整が困難な収差であると判断できるので、必要であればレンズ等の組付けを再調整する。

投影光学系 P Lの光学的な調整の第 2の方法としては、製造段階の調整作業を行う作業者は、前述した調整時と同様に、指示（条件設定入力、投影光学系に関する情報の入力等も含む）を入力することにより、主制御装置 5 0内の C P Uにより第 3プログラムに従った処理が行われ、同様のツェルニケ変化表が作成される。そして、前述した計測用レチクル RT を用いて前述した手順で、投影光学系 P Lの波面収差の計測を行う。そして、この波面収差の計測結果を主制御装置 5 0に入力することにより、主制御装置 5 0内の C P Uにより、前述した第 1、第 3プログラムに従った処理が行われ、目的収差が順次算出され、それらの目的収差が最適となる（例えば、零ないし最小となる）ような可動レンズ 1 3 ]L〜 1 3 ₄の各自由度方向の駆動量の指令値が、結像特性補正コント口 —ラ 4 8に与えられる。これにより、結像特性補正コントローラ 4 8により、投影光学系 P Lの目的とする結像特性、例えばディストーション、像面湾曲、コマ収差、球面収差、及び非点収差等が可能な限り高精度に調整される。

そして、調整結果を確認する目的で、再度前述したシミュレーションを実行し、その調整後の投影光学系 P Lの非点収差、像面湾曲、あるいはコマ収差に対応する線幅異常値などを画面上に表示させる。この段階で、修正されていない収差、主として高次収差は自動調整が困難な収差であると判断できるので、必要であればレンズ等の組付けを再調整する。

なお、上記の再調整により所望の性能が得られない場合などには、一部のレンズを再加工又は交換する必要も生じる。なお、投影光学系 P Lの光学素子の再加工を容易に行うため、投影光学系 Pしを露光装置本体に組み込む前に前述の波面収差を専用の波面計測装置等を用いて計測し、この計測結果に基づいて再加工が必要な光学素子の有無や位置などを特定し、その光学素子の再加工と他の光学素子の再調整とを並行して行うようにしても良い。

また、投影光学系 P Lの光学素子単位でその交換などを行っても良いし、あるいは複数の鏡筒を有する投影光学系ではその鏡筒単位で交換などを行っても良い。更に、光学素子の再加工では必要に応じてその表面を非球面に加工しても良い。また、投影光学系 P Lの調整では光学素子の位置（他の光学素子との間隔を含む）や傾斜などを変更するだけでも良いし、特に光学素子がレンズェレメン卜であるときはその偏心を変更したり、あるいは光軸 A Xを中心として回転させても良い。

その後、更に総合調整（電気調整、動作確認等）をする。これにより、光学特性が高精度に調整された投影光学系 P Lを用いて、レチクル Rのパターンをウェハ W上に精度良く転写することができる、本実施形態の露光装置 1 0を製造することができる。なお、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。

これまでの説明から明らかなように、本実施形態では、主制御装置 5 0によつて演算装置、第 1演算装置及び第 2演算装置が構成され、主制御装置 5 0と結像特性補正コントローラ 4 8とによって結像特性調整装置が構成されている _c 更に、本実施形態では、計測用レチクル RT、外部の重ね合せ測定器、及び主制御装置 5 0によって、投影光学系 P Lの波面収差を計測する計測装置が構成されている。

以上詳細に説明したように、本実施形態の露光装置によると、オペレータの指示に基づき、計測装置（RT， 5 0等）により投影光学系 P Lの波面収差が計測されると、主制御装置 5 0により、その計測された投影光学系 P Lの波面収差と、対象とするパターンを焼き付けたときに与えられた収差の情報に応じた目的とする結像特性のツェルニケ変化表とに基づいて、投影光学系 Pしの目的とする結像特性が算出される。このように、ッ: πルニケ変化表を用いることにより、 1度波面収差の計測を行うのみで、目的とする結像特性を算出することが可能となる。この場合、計測は、球面収差、非点収差、コマ収差については低次収差のみでなく、高次収差を含んだ総合的な収を算出することができる。

また、前記目的収差（結像特性）の算出結果に基づいて、結像特性補正装置 ( 4 8 , 5 0 ) によりその目的とする結像特性が可能な限り補正されるので、投影光学系 P Lの結像特性が対象パターンに応じて調整されることとなる。また、本実施形態の露光装置 1 0によると、調整用の特定の光学素子（可動レンズ 1 3 ι〜1 3₄ ) の調整と投影光学系 P Lの結像特性の変化との関係を示すパラメータ群が予め求められ、そのパラメータ群がデータベースとして記憶装置 4 2に予め記憶されている。そして、調整時にサービスエンジニア等の指示に基づき、投影光学系 P Lの波面収差が実際に計測され、その計測データ（実測データ）が入出力装置 4 4を介して入力されると、主制御装置 5 0により、入出力装置 4 4を介して入力された波面収差の実測データと前記パラメータ群と可動レンズ 1 S l 3₄の目標調整量との関係式（前述した式（1 1 ) 又は式（1 2 ) ) を用いて、可動レンズ 1 3丄〜1 3 ₄ の目標調整量が算出される。このように、上記のパラメータが予め求められ記憶装置 4 4に記憶されているので、実際に波面収差を計測した際には、その波面収差の実測値を入出力装置 4 4を介して入力するだけで、その波面収差を補正する可動レンズ 1 3 ]L〜1 3 ₄ の目標調整量を容易に算出することができる。この場合、入手が困難なレンズの設計データ等は不要であり、また、面倒な光線追跡計算等も不要である。そして、主制御装置 5 0からその算出された目標調整量が結像特性補正コントローラ 4 8に対して指令値として与えられ、結像特性補正コントローラ 4 8 によりその目標調整量に応じて可動レンズ 1 3 i〜 1 3 ₄ が調整されることにより、投影光学系 P Lの結像特性を容易にかつ高精度に調整されることとなる。また、本実施形態の露光装置 1 0によると、露光の際には、上述のようにして結像特性が対象パターンに応じて調整された、あるいは波面収差の計測結果に基づいて結像特性が高精度に調整された投影光学系 P Lを介してレチクル R のパターンがウェハ W上に転写されるので、微細パターンを重ね合せ精度良くウェハ W上に転写することが可能になっている。

なお、上記実施形態では、シミュレーション時に、対象とするパターンの情報、目的とする結像特性の情報、投影光学系に関する情報、及び与えたい収差の情報を含む各種情報をキーボード等の入力装置 4 5から主制御装置 5 0に入力し、それらの入力された情報に基づいて主制御装置 5 0が前記対象とするパターンを焼き付けたときの前記与えられた収差の情報に応じた前記目的とする結像特性のツェルニケ変化表を作成する場合について説明したが、本発明がこれに限定されるものではない。すなわち、主制御装置 5 0とは別のシミュレ一シヨン用コンピュータに第 3プログラムをインス I ^一ルし、対象となるパターン、投影光学系に関する情報等を種々仮定し、各仮定に基づいて、条件設定を順次変更しながら、目的収差の情報、投影光学系に関する情報、与えたい収差の情報を変更しながら、繰り返し入力作業を行って、入力内容に対応する種々のッ： Lルニケ変化表を予め作成し、これらの変化表から成るデータベースを作成し、このデータべ一スを第 1、第 2プログラムとともに C D— R O M内に格納しておいても良い。

上述したような種々のツェルニケ変化表から成るデータベースを予め作成する場合には、波面収差の計測結果の入力と条件設定入力とを行うのみで、これに応答して該当するツェルニケ変化表を用いて前述の演算を行い、直ちに目的収差を算出、表示する処理を、主制御装置 5 0内の C P Uに実行させる、前述の第 3のプログラムを簡略化した別のプログラム（以下、便宜上「第 4プログラム」と呼ぶ）を用意し、この第 4プログラムを、上記の C D— R O Mに格納しておく。そして、シミュレーションに際しては、 C D— R O M内の第 1、第 4プログラムを記憶装置 4 2にインストールすると同時にッ: cルニケ変化表から成るデ —タベースを記憶装置 4 2にコピーする。あるいは、 C D— R O M内の第 1 、第 4プログラムのみを記憶装置 4 2にインストールしドライブ装置 4 6内に C D— R O Mをセットしたままにしておいても良い。後者の場合、シミュレーション時には、主制御装置 5 0により C D— R O Mからツェルニケ変化表のデ一タが適宜必要に応じて読み出されることとなる。この場合、ドライブ装置 4 6 内にセッ卜されている C D— R O Mが記憶装置を構成することとなる。このようなことは、ソフトウエアの変更により容易に実現可能である。

なお、上記実施形態では、投影光学系の結像特性として総合的な収差である波面収差を計測し、この計測結果に応じてその波面収差を補正するための可動レンズ（調整用の特定の光学素子）の目標調整量を算出する場合について説明したが、本発明がこれに限定されるものではない。例えば、投影光学系の調整対象の結像特性を、コマ収差、ディストーションなどの個々の結像特性としても良い。この場合、例えば、調整用の特定の光学素子の各自由度方向への単位量の調整と、コマ収差、ディストーションなどの個々の結像特性の変化量との関係を、シミュレーションにより求め、その結果に基づいて特定光学素子の調整と投影光学系の結像特性の変化との関係を示すパラメータ群を求め、そのパラメ一タ群をデータベースとして作成する。そして、実際の投影光学系の結像特性の調整の際には、例えば前述した焼き付け法、あるいは空間像計測法によつて投影光学系のコマ収差（線幅異常値）、ディストーションなどを求め、その計測値を主制御装置に入力することにより、その求めた結像特性とパラメ一夕群と特定の光学素子の目標調整量との関係式（この関係式は予め用意しておく）を用いて、上記実施形態と同様にして特定の光学素子の目標調整量を演算によリ決定することができる。

また、上記実施形態では、計測用レチクルを用いて投影光学系 P Lの波面収差の計測を行う場合について説明したが、これに限らず、ウェハステージ W S τに着脱できる方式のポータブルな波面収差計測器を用いて、波面収差の計測を、オン 'ボディにて行うようにしても良い。このような波面収差計測器としは、例えば図 1 0に示されるような、受光光学系内にマイクロレンズアレイを用いたシャック一ハルトマン（Shack-Hartmann) 方式の波面収差計測器 8 0 などを用いることができる。

ここで、この波面収差計測器 8 0の構成等について簡単に説明する。この波面収差計測器 8 0は、図 1 0に示されるように、 Y Z断面が L字状の内部空間を有する筐体 8 2と、該筐体 8 2の内部に所定の位置関係で配置された複数の光学素子から成る受光光学系 8 4と、筐体 8 2の内部の + Y側端部に配置された受光部 8 6とを備えている。

前記筐体 8 2は、 Y Z断面 L字状で内部に空間が形成された部材から成り、その最上部（+ Z方向端部）には、筐体 8 2の上方からの光が筐体 8 2の内部空間に向けて入射するように、平面視円形の開口 8 2 aが形成されている。また、この開口 8 2 aを筐体 8 2の内部側から覆うようにカバ一ガラス 8 8が設けられている。カバ一ガラス 8 8の上面には、クロム等の金属の蒸着により中央部に円形の開口を有する遮光膜が形成され、該遮光膜によって投影光学系 P Lの波面収差の計測の際に周囲からの不要な光が受光光学系 8 4に入射するのが遮られている。

前記受光光学系 8 4は、筐体 8 2の内部のカバーガラス 8 8の下方に、上から下に順次配置された、対物レンズ 8 4 a , リレーレンズ 8 4 b，折り曲げミラー 8 4 cと、該折り曲げミラー 8 4 cの + Y側に順次配置されたコリメ一タレンズ 8 4 d、及びマイクロレンズアレイ 8 4 eから構成されている。折り曲げミラ一 8 4 cは、 4 5 ° で斜設されており、該折り曲げミラ一 8 4 cによつて、上方から鉛直下向きに対物レンズ 8 4 aに対して入射した光の光路がコリメータレンズ 8 4 dに向けて折り曲げられるようになつている。なお、この受光光学系 8 4を構成する各光学部材は、筐体 8 2の壁の内側に不図示の保持部材を介してそれぞれ固定されている。前記マイクロレンズアレイ 8 4 eは、複数の小さな凸レンズ（レンズエレメント）が光路に対して直交する面内にァレィ状に配置されて構成されている。

前記受光部 8 6は、 2次元 C C D等から成る受光素子と、例えば電荷転送制御回路等の電気回路等から構成されている。受光素子は、対物レンズ 8 4 aに入射し、マイクロレンズアレイ 8 4 eから出射される光束のすべてを受光するのに十分な面積を有している。なお、受光部 8 6による計測データは、不図示の信号線を介して主制御装置 5 0に出力される。

次に、この波面収差計測器 8 0を用いた波面収差の計測方法について説明する。なお、以下の説明においては、説明の簡略化のため、波面収差計測器 8 0 内の受光光学系 8 4の収差は無視できる程小さいものとする。

まず、通常の露光時には、波面収差計測器 8 0は、 Zチルトステージ 5 8から取り外されているため、波面計測に際しては、オペレータにより Zチルトス. テージ 5 8の側面に対して波面収差計測器 8 0を取り付ける作業が行われる。この取付けに際しては、波面計測時に波面収差計測器 8 0が、ウェハステージ W S T ( Zチルトステージ 5 8 ) の移動ストローク内に収まるように、所定の基準面（ここでは + Y側の面）にポルトあるいはマグネット等を介して固定される。

上記の取リ付け終了後、オペレ一タによる計測開始のコマンドの入力に応じて、主制御装置 5 0では、前述のオファクシス方式のァライメント系の下方に波面収差計測器 8 0が位置するように、ウェハステージ駆動部 5 6を介してゥェハステージ W S Tを移動させる。そして、主制御装置 5 0では、ァライメン卜系により波面収差計測器 8 0に設けられた不図示の位置合わせマークを検出し、その検出結果とそのときのレーザ干渉計 5 4 Wの計測値とに基づいて位置合わせマークの位置座標を算出し、波面収差計測器 8 0の正確な位置を求める。そして、波面収差計測器 8 0の位置計測後、主制御装置 5 0を中心として以下のようにして波面収差の計測が実行される。

まず、主制御装置 5 0は、不図示のレチクルローダによリピンホールパターンが形成された不図示の計測用レチクル（以下、前述した計測用レチクル R_T との識別のため、「ピンホールレチクル」と呼ぶ）をレチクルステージ R S T上にロードする。この計測用レチクルは、そのパターン面の照明領域 I A Rと同 —の領域内の複数点にピンホール（ほぼ理想的な点光源となって球面波を発生するピンホール）が形成された専用のレチクルである。

なお、ここで用いられるピンホールレチクルには、上面に拡散面を設けるなどして、投影光学系 P Lの全ての N . A . を通過する光線の波面を求めることができるように、すなわち、投影光学系 P Lの全 N . A . に亘る波面収差が計測されるようになっているものとする。

ピンホールレチクルのロード後、主制御装置 5 0では、前述のレチクルァラィメン卜顕微鏡を用いて、ピンホールレチクルに形成されたレチクルァラィメントマ一クを検出し、その検出結果に基づいて、ピンホールレチクルを所定の位置に位置合わせする。これにより、ピンホールレチクルの中心と投影光学系 P Lの光軸とがほぼ一致する。

この後、主制御装置 5 0では、光源 1 6に制御情報 T Sを与えてレーザ光を発光させる。これにより、照明光学系 1 2からの照明光 Eしが、ピンホールレチクルに照射される。そして、ピンホールレチクルの複数のピンホールから射出された光が投影光学系 P Lを介して像面上に集光され、ピンホールの像が像面に結像される。

次に、主制御装置 5 0は、ピンホールレチクル上のいずれかのピンホール（以下においては、着目するピンホールと呼ぶ）の像が結像する結像点に波面収差計測器 8 0の開口 8 2 aのほぼ中心が一致するように、ウェハレーザ干渉計 5 4 Wの計測値をモニタしつつ、ウェハステージ駆動部 5 6を介してウェハステージ W S Tを移動する。この際、主制御装置 5 0では、前述の焦点位置検出系の検出結果に基づいて、ピンホール像が結像される像面に波面収差計測器 8 0 のカバ一ガラス 8 8の上面を一致させるべく、ウェハステージ駆動部 5 6を介してウェハステージ W S Tを Z軸方向に微少駆動する。このとき、必要に応じてウェハステージ W S Tの傾斜角も調整する。これにより、着目するピンホ一ルの像光束がカバーガラス 8 8の中央の開口を介して受光光学系 8 4に入射し、受光部 8 6を構成する受光素子によって受光される。

これを更に詳述すると、ピンホールレチクル上の着目するピンホールからは球面波が発生し、この球面波が、投影光学系 P L、及び波面収差計測器 8 0の受光光学系 8 4を構成する対物レンズ 8 4 a、リレーレンズ 8 4 b、ミラ一 8 4 c、コリメータレンズ 8 4 dを介して平行光束となって、マイクロレンズァレイ 8 4 eを照射する。これにより、投影光学 P Lの瞳面がマイクロレンズアレイ 8 4 eにリレーされ、分割される。そして、このマイクロレンズアレイ 8 4 eの各レンズエレメン卜によってそれぞれの光が受光素子の受光面に集光され、該受光面にピンホールの像がそれぞれ結像される。

このとき、投影光学系 P L力波面収差の無い理想的な光学系であるならば、投影光学系 Pしの曈面における波面は理想的な波面（ここでは平面）になり、その結果マイクロレンズアレイ 8 4 eに入射する平行光束が平面波となり、その波面は理想的な波面となる害である。この場合、図 1 1 Aに示されるように、マイクロレンズアレイ 8 4 eを構成する各レンズエレメン卜の光軸上の位置にスポット像（以下、「スポット」とも呼ぶ）が結像する。

しかるに、投影光学系 P Lには通常、波面収差が存在するため、マイクロレンズアレイ 8 4 eに入射する平行光束の波面は理想的な波面からずれ、そのずれ、すなわち波面の理想波面に対する傾きに応じて、図 1 1 Bに示されるように、各スポッ卜の結像位置がマイクロレンズアレイ 8 4 eの各レンズエレメン卜の光軸上の位置からずれることとなる。この場合、各スポットの基準点（各レンズエレメントの光軸上の位置）からの位置のずれは、波面の傾きに対応している。

そして、受光部 8 6を構成する受光素子上の各集光点に入射した光（スポッ卜像の光束）が受光素子でそれぞれ光電変換され、該光電変換信号が電気回路を介して主制御装置 5 0に送られ、主制御装置 5 0では、その光電変換信号に基づいて各スポットの結像位置を算出し、更に、その算出結果と既知の基準点の位置データとを用いて、位置ずれ（Δ ， Δ 77 ) を算出して R A Mに格納する。このとき、主制御装置 5 0には、レーザ干渉計 5 4 Wのそのときの計測値 ( Xi, Yi) が供給されている。

上述のようにして、 1つの着目するピンホール像の結像点における波面収差計測器 8 0による、スポット像の位置ずれの計測が終了すると、主制御装置 5 0では、次のピンホール像の結像点に、波面収差計測器 8 0の開口 8 2 aのほぼ中心が一致するように、ウェハステージ WS Tを移動する。この移動が終了すると、前述と同様にして、主制御装置 5 0により、光源 1 6からレーザ光の発光が行われ、同様にして主制御装置 5 0によって各スポッ卜の結像位置が算出される。以後、他のピンホール像の結像点で同様の計測が順次行われる。このようにして、必要な計測が終了した段階では、主制御装置 5 0の R A M には、前述した各ピンホール像の結像点における位置ずれデータ（△ ， Δ 77 ) と、各結像点の座標データ（各ピンホール像の結像点における計測を行った際のレーザ干渉計 5 4 Wの計測値（Xi, Yi) ) とが格納されている。

そこで、主制御装置 5 0では、 R A M内に格納されたピンホール像の結像点に対応する投影光学系 P Lの曈面における波面の傾きに対応する位置ずれ（Δ ξ , Δ 77 ) に基づいて、前述した第 1プログラムと同様の別の変換プログラムを用いて、波面のデータ（ツェルニケ多項式の各項の係数）を算出する。ここで、第 1プログラムと同様の変換プログラムとしたのは、前述した波面収差計測器 8 0を用いる場合には、第 1プログラムと異なる計測されたスポット像の結像点の位置ずれ量をツェルニケ多項式の各項の係数に変換する別のプログラムが用意されるのが通常だからである。

以上の説明からわかるように、波面収差計測器 8 0を用いて波面収差を計測する場合には、ウェハの現像等が不要になるので、計測時間の短縮が期待される。また、ウェハの現像等が不要になるので、波面収差計測器 8 0をウェハステージ W S Tに装着した状態では、露光装置 1 0自身でいわゆる自己計測が可能となるというメリットもある。その後、主制御装置 5 0では、上記実施形態と同様の手順に従った処理を実行することにより、目的収差（結像特性）の算出、表示、更には投影光学系 P Lの結像特性の調整を自動的に行うことも可能となる。

なお、上記実施形態では、計測レチクル RT を用いて計測された位置ずれ量をツェルニケ多項式の各項の係数に変換する第 1プログラム、該第 1プログラ厶で変換されたッヱルニケ多項式の各項の係数に基づいて結像特性の調整量を演算する第 2プログラム、第 1プログラムで変換されたツェルニケ多項式の各項の係数を諸収差（諸収差の指標を含む）に変換する第 3プログラム、及び第 2プログラムに付属するデータベースが、単一の C D— R O Mにパッケージングされている場合について説明したが、必ずしもこのようにする必要性は全くない。すなわち、第 1プログラム、第 2プログラム（及びデータベース）、第 3 プログラムは、それぞれ別々の目的のプログラムであり、いずれも単独で十分に使用価値がある。

特に、第 3プログラムは、その一部のツェルニケ変化表を作成する部分（ステツプ 1 0 1〜1 2 2部分に相当）のみでも単一のプログラムとして使用することが可能である。かかるプログラムがインス I ^一ルされたコンピュータに、対象とするパターンの情報、目的とする結像特性の情報、投影光学系に関する情報、及び与えたい収差の情報を含む各種情報をキーボード等の入力装置から入力することにより、目的とする結像特性のッェルニケ変化表が作成される。従って、このようにして作成されたツェルニケ変化表から成るデータベースを前述したように他の露光装置で好適に使用することができる。

例えば、前述した波面収差計測器を用いる場合には、第 1'プログラムと異なる計測されたスポッ卜像の結像点の位置ずれ量をツェルニケ多項式の各項の係数に変換する別のプログラムが用意されるのが通常であり、このような変換プログラムと組み合わせても第 2プログラム及びデータベース、第 3プログラムは、十分にその威力を発揮することは明らかである。

また、特に第 2プログラムと第 3プログラムとは、その目的が大きく相違するため、必ずしも組み合わせる必要はない。前者は、露光装置の修理調整に当たるサービスエンジニア等が投影光学系の結像特性を調整する際の作業を効率化するためのものであり、後者は、半導体製造工場の露光装置のオペレータ等が露光対象のパターンを焼き付けたときに投影光学系の目的とする結像特性が十分に良好であるかどうかを確認するシミュレーションを目的とする。かかる目的の相違を考慮すれば、上記実施形態のように第 2プログラム及びデータべ —スと、第 3プログラムとを同一のソフトウエアプログラムとする場合には、例えば、パスワードを 2種類設定可能としておいても良い。このような場合には、第 2プログラム及び第 3プログラムを別の情報記録媒体、例えばいわゆるファームウェアとして供給し、データべ一ス部分のみを C D— R O M等の情報記憶媒体に記録するようにしても良い。

また、上記実施形態では、投影光学系 P Lの結像特性の調整に際しては、 C D— R O Mから第 1〜第 3プログラムが記憶装置 4 2にインストールされ、また、データベースが記憶装置 4 2に複写されているものとしたが、これに限らず、 C D— R O Mから第 1〜第 3プログラムのみを記憶装置 4 2にインス | ^一ルしておけば、データベースは記憶装置 4 2に複写しなくても良い。この場合には、ドライブ装置にセッ卜された C D— R O Mによって記憶装置が構成されることになる。なお、上記実施形態でデータベースが、可動レンズ 1 1 3₄ の各自由度方向の単位量の駆動に対応するパラメータ群により構成される場合について説明したが、これに限らず、投影光学系 P Lを構成するレンズの一部が容易に交換できるようになつている場合等には、そのレンズの厚さの変化に対応する結像特性の変化を示すパラメータをデータベースに含めても良い。かかる場合には、目標調整量として最適なレンズの厚さが算出されることとなる。その外、レチクルのローテーション（回転）に対応する結像特性の変化を示すパラメ一タをデータベースに含めても良い。この場合、例えば、図 2 Fに示されるように、レチクル Rが回転する場合を、ローテーションの + (正）方向とし、単位ローテーションを 0 . 1度としても良い。この場合、算出されたレチクルローテ一シヨンに応じて、例えばレチクルステージ R S Tとウェハステージ W S T との少なくとも一方を回転させれば良い。この他、その変動が投影光学系の結像特性に影響を与え、かつその調整が可能なもの、例えば照明光の中心波長、レチクル等の光軸方向位置などもデータベースに含めることは可能でる。また、上記実施形態では、主制御装置 5 0が第 2プログラムに従って演算した特定の光学素子の目標調整量に基づいて、あるいは、第 3プログラムに従つて演算した目的収差に基づいて、結像特性補正コントローラ 4 8を介して投影光学系 P Lの結像特性を自動的に調整するものとしたが、これに限らず、オペレータによるマニュアル操作、あるいは作業を介して投影光学系 P Lの結像特性を調整するようにしても良い。かかる場合には、調整段階のみならず、製造段階においても第 2プログラムあるいは第 3プログラムを有効に用いることができ、これにより結像特性が調整された投影光学系そのものを製造することができる。

なお、上記実施形態では、計測用レチクル R_T に計測用パターンとともに、基準パターンが設けられる場合について説明したが、基準パターンは、光学特性計測用マスク（上記実施形態では計測用レチクル R_T )に設ける必要はない。すなわち、基準パターンを別のマスクに設けても良いし、基準パターンをマスク側に設けることなく、基板（ウェハ）側に設けても良い。すなわち、基準パターンが投影倍率に応じた大きさで予め形成された基準ウェハを用い、その基準ウェハ上にレジストを塗布し、そのレジスト層に計測用パターンを転写して、現像を行い、その現像後に得られる計測用パターンのレジスト像と基準パターンとの位置ずれを計測するようにすることにより、実質的に上記実施形態と同様の計測が可能となる。

また、上記実施形態では、計測用パターン及び基準パターンをウェハ W上に転写した後に、そのウェハを現像して得られるレジス卜像の計測結果に基づいて、投影光学系 P Lの波面収差を算出するものとしたが、これに限らず、計測用パターンの投影像（空間像）をウェハ上に投影し、その投影像（空間像）を空間像計測器などを用いて計測し、あるいはレジスト層に形成された計測用パターン及び基準パターンの潜像あるいはウェハをエッチングして得られる像を計測することとしても良い。かかる場合であっても、計測用パターンの基準位置 (例えば設計上の計測用パターンの投影位置）からの位置ずれを計測すれば、その計測結果に基づいて上記実施形態と同様の手順で投影光学系の波面収差を求めることは可能である。また、計測用パターンをウェハ上に転写する代わりに、予め計測用パターンが形成された基準ウェハを準備しておき、この基準ゥェハ上のレジスト層に基準パターンを転写してその位置ずれを計測しても良いし、あるいは計測用パターンに対応する複数の開口を有する空間像計測器を用いてその両者の位置ずれを計測するようにしても良い。更に、上記実施形態では前述した位置ずれを重ね合せ測定器を用いて計測するものとしたが、それ以外、例えば露光装置内に設けられるァライメントセンサなどを用いても良い。また、上記実施形態ではツェルニケ多項式の第 3 7項までを用いるものとしたが、第 3 8項以上を用いても良く、例えば第 8 1項までを用いて、投影光学系 P Lの各収差の高次成分も算出しても良い。すなわち、ツェルニケ多項式で使用する項の数や番号は任意で構わない。更に、照明条件などによっては、投影光学系 P Lの収差を積極的に発生させることもあるので、上記実施形態では目的収差を常に零ないし最小とするだけでなく、目的収差を所定値となるように投影光学系 P Lの光学素子を調整しても良い。

更に、上記実施形態ではサービスエンジニアが前述したプログラムのインストールなどを行うものとしたが、例えば露光装置などの製造装置や多数の製造装置などを含む製造ラインを統括管理するホストコンピュータなどとインタ一ネッ卜などで接続されるサーバー、あるいは露光装置に前述のプログラムを格納しておいても良い。このとき、オペレータがパターン情報を入力する、あるいはウェハに転写すべきパターンが形成されたレチクルのバーコ一ド又は 2次元コードなどを露光装置が読み取ってパターン情報を得るようにし、露光装置又はサーバ一などにて前述したツェルニケ変化表の作成、最適露光条件（照明条件、投影光学系 P Lの開口数など）の決定、及び投影光学系 P Lの結像特性の調整などを、オペレータゃサ一ビスエンジニアを介在させることなく全て自動的に行うようにしても良い。かかる自動化にあたっては、波面収差の計測に例えば前述の計測用レチクルを用いる場合には、ウェハ上のレジスト層に転写され形成された計測用パターンの潜像の基準パターンの潜像に対する位置ずれを、例えば露光装置が備えるァライメント系によって検出することとしても良し、。また、上記実施形態ではオペレータなどが波面収差計測器 8 0をウェハステ一ジ W S Tに固定するものとしたが、例えばウェハ又はウェハホルダの交換を行う搬送系（ウェハローダなど）を用いて波面収差計測器 8 0を自動搬送しても良い。

なお、上記実施形態では、本発明がステツパに適用された場合について説明したが、これに限らず、例えば米国特許第 5 , 4 7 3 , 4 1 0号等に開示されるマスクと基板とを同期移動してマスクのパターンを基板上に転写する走査型の露光装置にも適用することができる。露光装置の用途としては半導体製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレー卜に液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置や、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシーン及び D N Aチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、 E U V露光装置、 X線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウェハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。

また、上記実施形態の露光装置の光源は、 F ₂ レーザ、 A r Fエキシマレ一ザ、 K r Fエキシマレーザなどの紫外パルス光源に限らず、 g線（波長 4 3 6 n m)、 ί線（波長 3 6 5 n m) などの輝線を発する超高圧水銀ランプを用いることも可能である。

また、 D F B半導体レーザ又はファイバ一レーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイツテルビゥ厶の両方）がド一プされたファイバ一アンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。また、投影光学系の倍率は縮小系のみならず等倍及び拡大系のいずれでも良い。また、投影光学系としては、屈折系に限らず、反射光学素子と屈折光学素子とを有する反射屈折系 (力タツディオプトリック系）あるいは反射光学素子のみを用いる反射系を用いても良い。なお、投影光学系 P Lとして反射屈折系又は反射系を用いるときは、前述した特定の光学素子として反射光学素子（凹面鏡や反射鏡など）の位置などを変更して投影光学系の結像特性を調整する。また、照明光 Eしとして、 F₂ レーザ光、 A r ₂ レーザ光、又は E U V光などを用いる場合には、投影光学系 P Lを反射光学素子のみから成るオール反射系とすることもできる。但し、 A r ₂ レーザ光や E U V光などを用いる場合にはレチクル Rも反射型とする。なお、半導体デバイスは、デバイスの機能 '性能設計を行うステップ、この設計ステツプに基づいたレチクルを製作するステツプ、シリコン材料からゥェハを製作するステップ、前述した実施形態の露光装置によりレチクルのパターンをウェハに転写するステップ、デ/くィス組み立てステツプ（ダイシング工程、ボンディング工程ッケ一ジ工程を含む）、検査ステップ等を経て製造される。このデバイス製造方法によると、リソグラフイエ程で、前述した実施形態の露光装置を用いて露光が行われるので、対象パターンに応じて結像特性が調整された、あるいは波面収差の計測結果に基づいて結像特性が高精度に調整された投影光学系 Pしを介してレチクル Rのパターンがウェハ W上に転写されるので、微細パターンを重ね合せ精度良くウェハ W上に転写することが可能となる。従つて、最終製品であるデバイスの歩留まりが向上し、その生産性の向上が可能となる。産業上の利用可能性

以上説明したように、本発明の結像特性計測方法は、投影光学系の目的とする結像特性を計測するのに適している。また、本発明の結像特性調整方法は、投影光学系の結像特性を調整するのに適している。また、本発明の露光方法は、微細パターンを基板上に形成するのに適している。また、本発明の露光装置は、投影光学系の結像特性を高精度に調整して露光を行うのに適している。また、本発明のプログラム及び情報記録媒体は、上記の露光装置での使用に適している。さらに、本発明のデバイス製造方法は、マイクロデバイスの製造に適している。

Claims

請求の範囲

1 . 投影光学系の結像特性を計測する結像特性計測方法であって、

前記投影光学系の視野内の少なくとも 1つの計測点で前記投影光学系の波面収差を計測する工程と；

前記計測された波面収差と、予め用意された目的とする結像特性のツェル二ケ変化表とに基づいて前記目的とする結像特性を算出する工程と；を含む結像特性計測方法。

2 . 請求項 1に記載の結像特性計測方法であって、

前記算出する工程では、前記目的とする結像特性が、複数種類の結像特性を含む場合、前記計測された波面収差と前記複数種類の結像特性それぞれについてのツェルニケ変化表とに基づいて、前記目的とする結像特性に含まれる前記複数種類の結像特性をそれぞれ算出することを特徴とする結像特性計測方法。

3 . 請求項 1に記載の結像特性計測方法において、

前記計測する工程に先立って、前記投影光学系による投影の対象とするバターンの情報と、前記目的とする結像特性とに基づいてツェルニケ変化表を作成するための条件設定を行うとともに、前記投影光学系に関する情報及び与えたい収差に関する情報に基づいて、前記収差の情報に応じた前記目的とする結像特性のツェルニケ変化表を作成する工程を更に含むことを特徴とする結像特性計測方法

4 . 請求項 3に記載の結像特性計測方法において、

前記投影光学系に関する情報には、前記投影光学系の開口数、照明条件、及び照明光の波 Aが含まれることを特徴とする結像特性計測方法。

5 . 請求項 3に記載の結像特性計測方法において、

前記作成する工程では、前記目的とする結像特性が、複数種類の結像特性を含む場合、前記複数種類の結像特性それぞれについての前記収差の情報に応じたツェルニケ変化表を作成することを特徴とする結像特性計測方法。

6 . 請求項 1に記載の結像特性計測方法において、

前記算出された前記目的とする結像特性に関する情報を表示する工程を更に含むことを特徴とする結像特性計測方法。

7 . 投影光学系の結像特性を調整する結像特性調整方法であって、

請求項 1に記載の結像特性計測方法を用いて目的とする結像特性を計測する工程と；

前記結像特性の計測結果に基づいて前記投影光学系を調整する工程と；を含む結像特性調整方法。

8 . 請求項 7に記載の結像特性調整方法において、

前記投影光学系は、調整用の特定の光学素子を含む複数の光学素子を含んで構成され、

前記投影光学系の調整は、前記計測された結像特性と，前記特定の光学素子の調整と前記投影光学系の結像特性の変化との関係を示すパラメータ群と，前記特定の光学素子の目標調整量との関係式を用いて、前記特定の光学素子の目標調整量を演算により決定し、その決定された目標調整量に従って前記特定の光学素子を調整することにより行われることを特徴とする結像特性調整方法

9 . 調整用の特定の光学素子を含む複数の光学素子を含んで構成された投影光学系の結像特性を調整する結像特性調整方法であって、

前記投影光学系の視野内の少なくとも 1つの計測点で前記投影光学系を介した光情報を得て、前記投影光学系の結像特性を求める工程と；

前記求めた結像特性と，前記特定の光学素子の調整と前記投影光学系の結像特性の変化との関係を示すパラメータ群と，前記特定の光学素子の目標調整量との関係式を用いて、前記特定の光学素子の目標調整量を演算によリ決定する工程と；を含む結像特性調整方法

1 0 . 請求項 9に記載の結像特性調整方法において、

前記結像特性を求める工程に先立って、前記パラメータ群を求める工程を更に含むことを特徴とする結像特性調整方法。

1 1 . 請求項 9に記載の結像特性調整方法において、

前記結像特性を求める工程では、複数種類の結像特性を求め、

前記決定する工程では、前記求めた複数種類の結像特性と，前記特定の光学素子の調整と前記投影光学系の結像特性の変化との関係を示すパラメータ群と, 前記特定の光学素子の目標調整量との関係式を用いて、前記特定の光学素子の目標調整量を演算によリ決定することを特徴とする結像特性調整方法。

1 2 . 請求項 9に記載の結像特性調整方法において、

前記結像特性はツェルニケ多項式で表される波面収差であることを特徴とする結像特性調整方法。

1 3 . 請求項 1 2に記載の結像特性調整法法において、

前記闋係式は、前記ツェルニケ多項式の各項の係数の内の任意の項の係数に重み付けを行うための重み付け関数を含む式であることを特徴とする結像特性調整方法。

1 4 . マスクに形成されたパターンを投影光学系を介して基板上に転写する露光方法であって、

請求項 7〜 1 3のいずれか一項に記載の結像特性調整方法を用いて投影光学系の結像特性を調整する工程と；

前記結像特性が調整された投影光学系を用いて前記パターンを基板上に転写する工程と；を含む露光方法。

1 5 . .マスクに形成されたパターンを投影光学系を介して基板上に転写する露光装置であって、

前記投影光学系を含む露光本体部に少なくともその一部が搭載可能で、前記投影光学系の波面収差を計測する計測装置と；

前記計測装置によリ計測された前記投影光学系の波面収差と、目的とする結像特性のツェルニケ変化表とに基づいて前記目的とする結像特性を算出する第 1演算装置と；を備える露光装置。

1 6 . 請求項 1 5に記載の露光装置において、

前記ツェルニケ変化表が予め記憶された記憶装置を更に備えることを特徴とする露光装置。

1 7 . 請求項 1 5に記載の露光装置において、

前記ツェルニケ変化表は、対象とするパターンを焼き付けたときの与えられた収差の情報に応じた前記目的とする結像特性のツェルニケ変化表であることを特徴とする露光装置。

1 8 . 請求項 1 5に記載の露光装置において、

前記対象とするパターンの情報、前記目的とする結像特性、前記投影光学系に関する情報、及び前記収差の情報を含む各種情報を入力するための入力装置前記入力装置を介して入力された対象とするパターンの情報及び目的とする結像特性に基づいてツェルニケ変化表を作成するための条件設定を行うとともに、前記入力装置を介して入力された前記投影光学系に関する情報及び与えたい収差に関する情報に基づいて、前記対象とするパターンを焼き付けたときの前記与えられた収差の情報に応じた前記目的とする結像特性のツェルニケ変化表を作成する第 2演算装置と；を更に備えることを特徴とする露光装置。

1 9 . 請求項 1 8に記載の露光装置において、

前記投影光学系に関する情報には、前記投影光学系の開口数、照明条件、及び照明光の波長が含まれることを特徴とする露光装置。

2 0 . 請求項 1 5に記載の露光装置において、

前記第 1演算装置により算出された前記目的とする結像特性に関する情報を画面上に表示する表示装置を更に備えることを特徴とする露光装置。

2 1 . 請求項 1 5に記載の露光装置において、 .

前記第 1演算装置による前記目的とする結像特性の算出結果に基づいて前記投影光学系の結像特性を補正する結像特性補正装置を更に備えることを特徴とする露光装置。

2 2 . 請求項 2 1に記載の露光装置において、前記投影光学系は、調整用の特定の光学素子を含む複数の光学素子を含んで構成され、

前記結像特性補正装置は、前記特定の光学素子の調整と前記投影光学系の結像特性の変化との関係を示すパラメータ群が予め記憶された記憶装置と、前記算出された前記結像特性情報と前記/ ラメ一タ群と前記特定の光学素子の目標調整量との関係式を用いて、前記特定の光学素子の目標調整量を算出する算出装置とを有することを特徴とする露光装置。

2 3 . マスクに形成されたパターンを投影光学系を介して基板上に転写する露光装置であって、

調整用の特定の光学素子を含む複数の光学素子を含んで構成された前記投影光学系と；

前記特定の光学素子の調整と前記投影光学系の結像特性の変化との関係を示すパラメータ群が予め記憶された記憶装置と；

前記投影光学系を含む露光本体部に少なくとも一部が搭載可能で前記投影光学系の結像特性を計測可能な計測装置と；

前記計測装置で計測された実測データと前記/ ラメ一タ群と前記特定の光学素子の目標調整量との関係式を用いて、前記特定の光学素子の目標調整量を算出する演算装置と；を備える露光装置。

2 4. 請求項 2 3に記載の露光装置において、

前記演算された目標調整量に応じて前記特定の光学素子を調整して前記投影光学系の結像特性を調整する結像特性調整装置を更に備えることを特徴とする

2 5 . 請求項 2 3に記載の露光装置において、前記計測装置は、前記投影光学系の複数種類の結像特性を計測可能であリ、前記演算装置は、前記計測装置で計測された前記複数種類の結像特性の実測データと前記パラメータ群と前記特定の光学素子の目標調整量との関係式を用いて、前記特定の光学素子の目標調整量を算出することを特徴とする露光装置。

2 6 . 請求項 2 3に記載の露光装置において、

前記結像特性はツェルニケ多項式で表される波面収差であることを特徴とす

2 7 . 請求項 2 6に記載の露光装置において、

前記関係式は、前記ツェルニケ多項式の各項の係数の内の任意の項の係数に重み付けを行うための重み付け関数を含む式であることを特徴とする露光装置 _c

2 8 . リソグラフィ工程を含むデバィス製造方法であって、

前記リソグラフイエ程では、請求項 1 5 ~ 2 7のいずれか一項に記載の露光装置を用いて露光を行うことを特徴とするデバイス製造方法。

2 9 . マスクのパターンを投影光学系を介して基板上に転写する露光装置の制御用コンピュータに所定の処理を実行させるプログラムであって、

対象とするパターンの情報及び目的とする結像特性に関する情報の入力に応答してツェルニケ変化表を作成するための条件設定を行う手順と；

'前記投影光学系に関する情報及び与えたい収差に関する情報の入力に応答して、前記対象とするパターンを焼き付けたときの前記与えられた収差の情報に応じた前記目的とする結像特性のツェルニケ変化表を作成する手順と；を前記制御用コンピュータに実行させるプログラム。

3 0 . 請求項 2 9に記載のプログラムにおいて、

前記投影光学系の波面収差の実測データの入力に応答して、該実測データと前記ツェルニケ変化表とに基づいて、前記投影光学系の前記目的とする結像特性を算出する手順を、前記制御用コンピュータに更に実行させることを特徴とするプログラム。

3 1 · 請求項 3 0に記載のプログラムにおいて、

前記算出した前記目的とする結像特性に関する情報を表示装置に表示する手順を、前記制御用コンピュータに更に実行させることを特徴とするプログラム。

3 2 . 請求項 3 0に記載のプログラムにおいて、

前記算出した前記目的とする結像特性が最適となるように前記投影光学系を調整する手順を、前記制御用コンピュータに更に実行させることを特徴とするプログラム。

3 3 . 請求項 3 0に記載のプログラムにおいて、

前記投影光学系に関する異なる情報の入力及び前記与えたい収差に関する情報の入力に応答して、前記投影光学系に関する異なる情報毎に前記ツェルニケ変化表をそれぞれ作成する手順と；

前記投影光学系の波面収差の実測データの入力に応答して、該実測データと前記ツェルニケ変化表とに基づいて、前記投影光学系の前記目的とする結像特性を、前記投影光学系に関する異なる情報毎に算出する手順と；

前記算出された目的とする結像特性が最適となる前記投影光学系に関する情報を見つけることにより最適露光条件を決定する手順と；を、前記制御用コンピュータに更に実行させることを特徴とするプログラム。

3 4 . 請求項 3 3に記載のプログラムにおいて、

前記決定された最適露光条件を設定する手順を、前記制御用コンピュータに更に実行させることを特徴とするプログラム。

3 5 . 目的とする結像特性に関する情報の入力及び前記投影光学系の波面収差の実測データの入力に応答して、該実測データと予め用意された前記目的とする結像特性のツェルニケ変化表とに基づいて前記投影光学系の目的とする結像特性を算出する手順を、前記制御用コンピュータに実行させるプログラム。

3 6 . 請求項 3 5に記載のプログラムにおいて、

3 7 . 請求項 3 5に記載のプログラムにおいて、

3 8 . マスクのパターンを投影光学系を介して基板上に転写する露光装置の制御用コンピュータに所定の処理を実行させるプログラムであって、

前記投影光学系の結像特性の実測データの入力に応答して、該入力された結像特性の実測データと，前記投影光学系の調整と前記投影光学系の前記結像特性の変化との関係を示すパラメータ群と，前記投影光学系の目標調整量との関係式を用いて前記投影光学系の目標調整量を算出する手順を、前記制御用コンピュータに実行させるプログラム。

3 9 . 請求項 3 8に記載のプログラムにおいて、

前記算出された目標調整畺に関する情報を表示装置に表示する手順を、前記制御用コンピュータに更に実行させることを特徴とするプログラム。

4 0 . 請求項 3 8に記載のプログラムにおいて、

前記算出された目標調整量に基づいて前記投影光学系を調整する手順を、前記制御用コンピュータに更に実行させることを特徴とするプログラム。

4 1 . 請求項 3 8に記載のプログラムにおいて、

前記パラメータ群は、前記投影光学系を構成する調整用の特定の光学素子の調整と前記結像特性の変化との関係を示すパラメータ群であり、

前記目標調整量は、前記特定の光学素子を調整すべき量であることを特徴とするプログラム。

4 2 . 請求項 3 8に記載のプログラムにおいて、

前記結像特性はツェルニケ多項式で表される波面収差であることを特徴とするプログラム。

4 3 . 請求項 4 2に記載のプログラムにおいて、

前記関係式は、前記ツェルニケ多項式の各項の係数の内の任意の項の係数に重み付けを行うための重み付け関数を含む式であることを特徴とするプロダラ厶。

4 4 . 請求項 3 8に記載のプログラムにおいて、

対象とするパターンの情報及び目的とする結像特性に関する情報の入力に応答してツェルニケ変化表を作成するための条件設定を行う手順と；前記投影光学系に関する情報及び与えたい収差に関する情報の入力に応答して前記収差の情報に応じた前記目的とする結像特性のツェルニケ変化表を作成する手順と；

前記投影光学系の波面収差の実測データの入力に応答して、該実測データと前記ツェルニケ変化表とに基づいて前記目的とする結像特性を算出する手順と；を、前記制御用コンピュータに更に実行させることを特徴とするプロダラ厶。

4 5 . 請求項 4 4に記載のプログラムにおいて、

4 6 . 請求項 4 4に記載のプログラムにおいて、

前記投影光学系の視野内の少なくとも 1つの計測点で前記投影光学系を介して得られた光情報を前記投影光学系の前記波面収差の実測データに変換する手順を、前記制御用コンピュータに更に実行させることを特徴とするプログラム。

4 7 . 請求項 2 9〜4 6のいずれか一項に記載のプログラムが記録されたコンピュータにより読み取リが可能な情報記録媒体。

4 8 . マスクのパターンを投影光学系を介して基板上に転写する露光装置を製造する製造方法であって、

請求項 7〜 1 3のいずれか一項に記載の結像特性調整方法を用いて前記投影光学系を調整する工程を含むことを特徴とする製造方法。