WO2005038885A1 - 光学特性計測装置及び光学特性計測方法、露光装置及び露光方法、並びにデバイス製造方法 - Google Patents

光学特性計測装置及び光学特性計測方法、露光装置及び露光方法、並びにデバイス製造方法 Download PDF

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WO2005038885A1
WO2005038885A1 PCT/JP2004/015119 JP2004015119W WO2005038885A1 WO 2005038885 A1 WO2005038885 A1 WO 2005038885A1 JP 2004015119 W JP2004015119 W JP 2004015119W WO 2005038885 A1 WO2005038885 A1 WO 2005038885A1
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Akira Takahashi
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    • G03F9/7007—Alignment other than original with workpiece
    • G03F9/7011—Pre-exposure scan; original with original holder alignment; Prealignment, i.e. workpiece with workpiece holder

Definitions

  • the present invention relates to an optical characteristic measuring apparatus and an optical characteristic measuring method, an exposure apparatus and an exposing method, and a device manufacturing method. More specifically, the present invention relates to a method in which light passing through a test optical system is received by a detector. Characteristic measuring device and optical characteristic measuring method for measuring the optical characteristics of a test optical system by using the same, an exposure device equipped with the optical characteristic measuring device, an exposure method using the optical characteristic measuring method, an exposure device, and an exposure method The present invention relates to a device manufacturing method using the device.
  • a pattern formed on a mask or a reticle (hereinafter, collectively referred to as a “reticle”) is projected through a projection optical system.
  • An exposure apparatus that transfers an image onto an object such as a wafer or a glass plate coated with a resist or the like (hereinafter, appropriately referred to as a “wafer”) is used.
  • steppers step-and-repeat type reduction projection exposure apparatuses
  • step-and-scan type scans that improve this stepper have recently been used.
  • Sequentially moving projection exposure apparatuses such as die exposure apparatuses are mainly used.
  • the optical characteristics of an optical system such as a projection optical system be measured with high accuracy.
  • the imaging characteristics of the projection optical system low-order aberrations conventionally known as Seidel's five aberrations are calculated based on the printing result of the image of the measurement pattern or the measurement result of the spatial image of the measurement pattern.
  • the wavefront aberration which is an overall aberration
  • it has been relatively difficult to measure the wavefront aberration which is an overall aberration, as an imaging characteristic of a projection optical system that responds to the miniaturization of device patterns accompanying the high integration of semiconductor elements. More and more are being done.
  • the wavefront aberration of the projection optical system slightly changes before and after the projection optical system is mounted on the body of the exposure apparatus.
  • Various types of measurement devices are used to measure the wavefront aberration of the projection optical system in (state).
  • a Shack-Hartmann type wavefront aberration measuring device using a microlens array is known! /.
  • the principle of measuring wavefront aberration using this wavefront aberration measuring device is as follows. That is, a spherical wave generated from a pinhole lens formed on a reticle is made incident on a projection optical system, and light passing through the projection optical system is made incident on a wavefront aberration measuring instrument fixed to a wafer stage. Then, a wavefront of light on the pupil plane of the projection optical system is divided by a microlens array arranged near a conjugate plane of the pupil plane of the projection optical system, and the image of the pinhole is formed by each lens element constituting the microlens array. (Spot image) is formed on the imaging surface of the CCD. In this case, the wavefront aberration of the projection optical system can be calculated by performing a predetermined calculation based on the deviation of the position of each spot image from the reference point.
  • a half mirror is provided inside the wavefront aberration measuring device.
  • the light incident on the wavefront aberration measuring device is split by the half mirror, one of the split light beams is incident on the CCD via the microlens array, and the other is transmitted through the microlens array.
  • a wavefront aberration measuring device configured to make the light incident on another CCD (pupil measurement CCD) instead (for example, see Patent Document 1).
  • the half mirror has the following polarization characteristics.
  • light reflected by the half mirror has a higher intensity of S-polarized light and weaker intensity of P-polarized light
  • light transmitted through the half mirror has a lower intensity of S-polarized light and a stronger intensity of P-polarized light.
  • the semi-transmissive film reflection film whose transmittance is zero
  • the projection optical system (projection lens) has different aberrations depending on the polarization direction.
  • the illumination light may be polarized.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-262948
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and a first object of the present invention is to provide an optical characteristic measuring device and an optical characteristic measuring device capable of measuring the optical characteristics of a test optical system with high accuracy. It is to provide a method.
  • a second object of the present invention is to provide an exposure apparatus and an exposure method capable of accurately transferring a pattern formed on a mask onto a photosensitive object.
  • a third object of the present invention is to provide a device manufacturing method capable of improving the productivity of a micro device.
  • an optical property measuring apparatus for measuring optical properties of an optical system to be inspected, the optical property measuring apparatus being capable of being inserted into and removed from an optical path of light passing through the optical system to be inspected.
  • An optical system including a wavefront splitting optical element that splits the wavefront of the light passing through the test optical system at the time of insertion; and a ⁇ removal mechanism for inserting and removing the wavefront splitting optical element into and from the optical path;
  • a detector that receives the light passing through the optical system and outputs a detection signal including information on optical characteristics of the test optical system.
  • the wavefront splitting optical element is inserted into the optical path of the light passing through the optical system to be measured by the insertion / removal mechanism. It is separated from. Then, when the wavefront splitting optical element is inserted into the optical path, the wavefront splitting optical element The detected light is received by the detector via the wavefront splitting optical element, and a detection signal containing information on the optical characteristics of the optical system to be detected is output. In this case, since the wavefront of the light passing through the test optical system is split by the wavefront splitting optical element, the detector includes information regarding the optical characteristics of the test optical system related to each split wavefront. A signal is output.
  • the detector In a state where the wavefront splitting optical element is separated from the optical path, light passing through the optical system to be detected is received by the detector without passing through the wavefront splitting optical element, and the light from the detector is detected by the detector. A detection signal containing information on the optical characteristics of the system is output. In this case, the detector outputs a detection signal including information on the optical characteristics of the test optical system related to the shape and position of the pupil plane of the test optical system.
  • the light passing through the optical system to be detected is received by the detector that does not pass through the half mirror, and the optical characteristics obtained based on the detection signal of the detector power are transmitted to the half mirror.
  • the measurement accuracy cannot be degraded by the existing polarization characteristics. Therefore, it is possible to measure the optical characteristics of the test optical system with high accuracy.
  • the wavefront splitting optical element can be arranged at a position near a pupil conjugate plane of the test optical system.
  • the wavefront splitting optical element is inserted into the optical path at a position near the pupil conjugate plane of the optical system to be measured.
  • the wavefront splitting optical element may be a microlens array.
  • the optical characteristic measuring device of the present invention may further include a processing device that performs a predetermined operation based on a detection signal from the detector to calculate an optical characteristic of the optical system to be measured. it can.
  • the processing apparatus in a state where the wavefront splitting optical element is inserted into the optical path by the insertion / removal mechanism, the processing apparatus is configured to detect the optical system to be inspected based on a detection signal from the detector.
  • the first optical characteristic can be calculated.
  • the first optical characteristic can be a wavefront aberration of the optical system to be measured.
  • the processing apparatus includes the insertion / removal mechanism, and the processing unit includes In a state where the surface division optical element is separated from the optical path, the second optical characteristic of the optical system to be measured can be calculated based on a detection signal from the detector.
  • the second optical characteristic is an optical characteristic related to at least one of information on a position and a shape of a light source image on a pupil plane of the test optical system or a conjugate plane thereof. Can be.
  • the second optical characteristic can be one of a numerical aperture and a coherence factor of an illumination optical system constituting the test optical system.
  • an exposure apparatus for transferring a pattern formed on a mask onto a photosensitive object, wherein the illumination optical system illuminates the mask with illumination light; A projection optical system that projects the illumination light emitted from the mask onto the photosensitive object; an object stage that holds the photosensitive object and moves two-dimensionally; and the projection optical system becomes the test optical system.
  • An optical characteristic measuring device of the present invention mounted on the object stage.
  • the mask is illuminated with the illumination light from the illumination optical system, and the illumination light emitted by the mask is projected onto the photosensitive object by the projection optical system (that is, on the surface on which the photosensitive object is arranged). Project.
  • the photosensitive object is placed on an object stage that holds it and moves two-dimensionally.
  • the optical characteristic measuring device of the present invention is mounted on the object stage so that the projection optical system becomes the test optical system. For this reason, the illumination light from the illumination optical system is received by the optical characteristic measuring device via the projection optical system via the projection optical system with or without the mask, so that the illumination light including the projection optical system and the illumination optical system is received.
  • At least a part of the optical characteristics of the optical analysis system can be measured with high accuracy using a so-called on-body. Therefore, the pattern formed on the mask can be accurately transferred onto the photosensitive object by performing the exposure after adjusting the projection optical system and the like based on the measurement result.
  • the optical characteristic measuring device may be fixed to the object stage at all times. For example, at least a part of the optical characteristic measuring device is detachably attached to the object stage. It can be done.
  • an optical property measuring method for measuring an optical property of a test optical system wherein a wavefront splitting optical element is provided in an optical path of light passing through the test optical system.
  • the light that has passed through the optical system to be detected is received by the detector that does not pass through the half mirror, and the first information and the second information 2 information is detected. Therefore, the optical characteristics obtained based on the first information and the second information cannot be deteriorated in measurement accuracy due to the polarization characteristics existing in the half mirror. Therefore, it is possible to measure the optical characteristics of the test optical system with high accuracy.
  • a step of executing the optical characteristic measuring method of the present invention and a step of forming a pattern on a photosensitive object using the projection optical system on which the optical characteristic measuring method is executed. And a step of transferring the image to a substrate.
  • the optical characteristics of the projection optical system are measured with high accuracy. For this reason, it is possible to adjust the optical characteristics of the projection optical system, for example, based on the measurement results, and to transfer the pattern with high accuracy by transferring the pattern onto a photosensitive object using the projection optical system. Becomes possible.
  • the present invention is still another aspect of the present invention is a device manufacturing method using the exposure apparatus or the exposure method of the invention.
  • FIG. 1 is a view schematically showing a configuration of an exposure apparatus according to one embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing a configuration of a wavefront sensor of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a view for explaining a surface state of the marking plate of FIG. 2.
  • FIG. 4 (A) is a front view of the wavefront splitting unit viewed from the ⁇ Y side to the + Y side.
  • FIG. 4 (B) is a sectional view taken along the line BB in FIG. 4 (A).
  • FIG. 5 is a simplified flowchart showing a processing algorithm of a main controller 20 during an exposure operation in the exposure apparatus of FIG. 1.
  • FIG. 6 is a flowchart (No. 1) showing a process of step 102 in FIG.
  • FIG. 7 is a flowchart (No. 2) showing a process of step 102 in FIG.
  • FIG. 8 is a plan view showing an example of a measurement reticle.
  • FIG. 9 (A) is a diagram showing an optical arrangement at the time of capturing a spot image in the embodiment.
  • FIG. 9 (B) is a diagram showing an optical arrangement at the time of capturing a pupil image in the embodiment.
  • FIG. 10 is a flowchart for explaining a device manufacturing method.
  • FIG. 11 is a flowchart showing a detailed example of step 316 in FIG. 10.
  • FIG. 1 schematically shows the entire configuration of an exposure apparatus 100 according to one embodiment.
  • the exposure apparatus 100 is a step-and-scan type projection exposure apparatus.
  • the exposure apparatus 100 includes an exposure apparatus main body 60 and a wavefront sensor 90.
  • the exposure apparatus main body 60 is an illumination system including a light source 6 and an illumination optical system 12, a reticle stage RST holding a reticle R, a projection optical system PL, and an object stage on which a wafer W as a photosensitive object is placed. It is equipped with a main control device 20 for controlling the entire apparatus, including a wafer stage WST, an alignment detection system AS of an off-axis system, and a computer such as a workstation.
  • an ArF excimer laser (output wavelength: 193 nm) is used here.
  • the light source 6 is a pulse in the vacuum ultraviolet region such as an F laser (output wavelength: 157 nm).
  • a light source that outputs light or a light source that outputs near-ultraviolet pulse light such as a KrF excimer laser (output wavelength: 248 nm) may be used.
  • the light source 6 is actually composed of an illumination optical system 12, a reticle stage RST, and a projection optical system PL.
  • the wafer matching unit is installed in a low-cleanness service room separate from the clean room in which the chamber (not shown) that houses the exposure apparatus main body 60, which has the same strength as the wafer stage WST, is installed. They are connected via a light transmission optical system (not shown) including at least a part of an optical axis adjustment optical system called (BMU).
  • BMU optical axis adjustment optical system
  • the illumination optical system 12 includes a beam shaping / illumination uniforming optical system 220 including a cylinder lens, a beam expander, and a zoom optical system (the deviation is not shown), an optical integrator (homogenizer) 222, and an illumination system.
  • An aperture stop plate 224, a first relay lens 228A, a second relay lens 228B, a fixed reticle blind 230A, a movable reticle blind 230B, a mirror M for bending an optical path, a condenser lens 232, and the like are provided.
  • the optical integrator 222 a fly-eye lens, an internal reflection type integrator (rod integrator), a diffractive optical element, or the like can be used, but in the present embodiment, a fly-eye lens is used. Hereinafter, it is also described as “fly-eye lens 222”.
  • the beam shaping / illuminance uniforming optical system 220 is connected to a light transmitting optical system (not shown) via a light transmission window 217.
  • the beam shaping / illumination uniformizing optical system 220 shapes the cross-sectional shape of the laser beam LB that is pulsed by the light source 6 and enters through the light transmission window 217, for example, using a cylinder lens or a beam expander. Then, the fly-eye lens 222 located on the exit end side inside the beam shaping illuminance uniforming optical system 220 illuminates the reticle R with a uniform illuminance distribution.
  • a surface light source composed of a number of point light sources (light source images) is formed on the exit-side focal plane (substantially coincident with the pupil plane of the illumination optical system 12).
  • the laser beam emitted from the secondary light source is hereinafter referred to as “illumination light IL”.
  • An illumination system aperture stop plate 224 made of a disc-shaped member is arranged near the exit-side focal plane of the fly-eye lens 222.
  • This illumination system aperture stop plate 224 has substantially equal angular intervals, For example, an aperture stop (normal stop) consisting of a normal circular aperture, an aperture stop consisting of a small circular aperture (small ⁇ stop) for reducing the ⁇ value, which is a coherence factor, and a ring-shaped aperture stop for annular illumination ( A ring aperture) and a modified aperture stop in which a plurality of apertures are eccentrically arranged for the modified light source method (only two of them are shown in FIG. 1) are arranged. .
  • the illumination system aperture stop plate 224 is rotated by driving a drive device 240 such as a motor controlled by a control signal MLC from the main controller 20, and one of the aperture stops is placed on the optical path of the illumination light IL. This is selectively set, so that the shape and size of the secondary light source on the pupil plane (light amount distribution of illumination light) are limited to an annular zone, a small circle, a large circle, or a fourth circle.
  • the aperture stop plate 224 is used to change the light quantity distribution (shape and size of the secondary light source) of the illumination light on the pupil plane of the illumination optical system 12, that is, the illumination condition of the reticle R.
  • the intensity distribution of the illumination light or the incident angle range of the illumination light on the incident surface of the optical integrator (fly-eye lens) 222 is made variable to minimize the light loss associated with the above-mentioned changes in the illumination conditions. It is preferable to suppress.
  • a plurality of diffractive optical elements which are disposed on the optical path of the illumination optical system 12 in a replaceable manner, can be moved along the optical axis of the illumination optical system 12
  • An optical unit that includes at least one prism (conical prism, polyhedral prism, etc.) and at least one zoom optical system is placed between the light source 6 and the optical integrator (fly-eye lens) 222 can do.
  • a relay optical system having a first relay lens 228 and a second relay lens 228 ⁇ with a fixed reticle blind 230 ⁇ and a movable reticle blind 230 ⁇ ⁇ interposed on the optical path of illumination light IL emitted from illumination system aperture stop plate 224. Is arranged.
  • Fixed reticle blind 230 # is arranged on a plane slightly defocused from a conjugate plane with respect to the pattern plane of reticle R, and has a rectangular opening defining an illumination area on reticle R.
  • a movable reticle blind 230 mm having a variable opening is arranged.
  • Main control at the start and end of scanning exposure Under the control of the apparatus 20, by further restricting the illuminated area on the reticle R via the movable reticle blind 230B, exposure of unnecessary portions is prevented.
  • a folding mirror that reflects the illumination light IL passing through the second relay lens 228B toward the reticle R. M is arranged, and a condenser lens 232 is arranged on the optical path of the illumination light IL behind the mirror M.
  • the entrance surface of fly-eye lens 222, the arrangement surface of movable reticle blind 230B, and the pattern surface of reticle R are optically set to be conjugate to each other, and the exit-side focal plane of fly-eye lens 222 (The pupil plane of the illumination optical system 12) and the pupil plane of the projection optical system PL are set to be optically conjugate to each other.
  • a laser beam LB pulsed from the light source 6 is incident on the beam shaping illuminance uniforming optical system 220 and has a sectional shape. Is shaped and enters the fly-eye lens 222. Thus, the above-described secondary light source is formed on the emission-side focal plane of the fly-eye lens 222.
  • Illumination light IL that has also emitted the above secondary light source power passes through one of the aperture stops on illumination system aperture stop plate 224, passes through first relay lens 228A, fixed reticle blind 230A, and movable reticle blind. Pass through the 230B rectangular opening. After passing through the second relay lens 228B, the optical path is bent vertically downward by the mirror M, and passes through the condenser lens 232 to form a uniform illumination distribution on the rectangular illumination area on the reticle R held on the reticle stage RST. Light up.
  • a reticle R force is fixed on the reticle stage RST by, for example, vacuum suction.
  • the reticle stage RST can be finely driven in an XY plane perpendicular to the optical axis AX of the projection optical system PL by a reticle stage driving unit (not shown) which also has a linear motor and the like, and has a predetermined scanning direction (Y It can be driven at the specified scanning speed (axial direction).
  • the position of the reticle stage RST within the stage movement plane is, for example, about 0.5 nm by a reticle laser interferometer (hereinafter, referred to as “reticle interferometer”) 16 via a movable mirror 15. Is always detected with a resolution of.
  • the position information (or speed information) of the reticle stage RST from the reticle interferometer 16 is sent to the main controller 20, and the reticle stage driving unit based on the position information (or speed information).
  • the reticle stage RST is moved via (not shown).
  • the projection optical system PL is arranged below the reticle stage RST in FIG. 1, and the direction of the optical axis AX is the Z-axis direction.
  • the projection optical system PL is, for example, a both-side telecentric reduction system, and includes a plurality of lens elements (not shown) having a common optical axis AX in the Z-axis direction.
  • 8 of the projection optical system PL is, for example, 1Z4, 1/5, 1Z6, or the like. Therefore, as described above, when the illumination area on the reticle R is illuminated by the illumination light (exposure light) IL, the pattern formed on the reticle R is reduced by the projection optical system PL at the projection magnification ⁇ . The resulting image (partially inverted image) is projected and transferred to a slit-shaped exposure area on the wafer W having a surface coated with a resist (photosensitive agent).
  • a specific lens element (for example, five predetermined lens elements) among the plurality of lens elements is independently movable.
  • the movement of the specific lens element that is powerful is performed by driving elements such as three piezo elements provided for each specific lens element. That is, by individually driving these driving elements, a specific lens element can be independently translated in parallel along the optical axis ⁇ according to the displacement of each driving element, It is also possible to give a desired inclination to a plane perpendicular to ⁇ .
  • the drive instruction signal for driving the drive elements is output by the imaging characteristic correction controller 251 based on the command MCD from the main control device 20, whereby the displacement of each drive element is changed. The amount is now controlled.
  • the projection optical system PL configured in this manner, distortion, curvature of field, astigmatism, coma, or spherical aberration is controlled by the movement control of the lens element via the imaging characteristic correction controller 251 by the main controller 20. Aberrations and other aberrations (a type of optical characteristic) can be adjusted.
  • the wafer stage WST is arranged on a base (not shown) below the projection optical system PL in FIG. 1, and a wafer holder 25 is mounted on an upper surface thereof.
  • This wafer holder On the wafer 25, a wafer W is fixed by, for example, vacuum suction or the like.
  • the wafer stage WST is moved in the scanning direction by a wafer stage driving unit 24 including a motor and the like.
  • the wafer stage WST scans the wafer W relative to the reticle R in order to scan (scan) each shot area on the wafer W, and a scanning start position for exposing the next shot.
  • the step 'and' scan operation of repeating the operation of moving to (acceleration start position) is executed.
  • the position of the wafer stage WST in the XY plane is determined by a wafer laser interferometer (hereinafter, referred to as “wafer interferometer”) 18 through a movable mirror 17 with a resolution of, for example, about 0.5 nm. Always detected.
  • the position information (or speed information) of wafer stage WST is sent to main controller 20, and main controller 20 drives wafer stage WST via wafer stage drive unit 24 based on the position information (or speed information). Perform control.
  • the wafer stage WST is driven by the wafer stage drive unit 24 in the Z axis direction, the ⁇ X direction (rotation direction around the X axis: pitching direction), and the 0 y direction (rotation direction around the Y axis: rolling direction). Also, it is minutely driven in the 0 z direction (rotation direction around the Z axis: winging direction).
  • a sensor mounting portion having a shape to which wavefront sensor 90 described later can be fitted is formed.
  • the alignment detection system AS is arranged on a side surface of the projection optical system PL.
  • an imaging type alignment sensor that detects a street line and a position detection mark (a fine alignment mark) formed on the wafer W is used as the alignment detection system AS.
  • the detailed configuration of an alignment sensor similar to the alignment detection system AS is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-219354 and US Pat. No. 5,859,707 corresponding thereto.
  • the detection result by the alignment detection system AS is supplied to the main controller 20. To the extent permitted by national legislation in the designated country (or selected elected country) specified in this international application, the contents of this publication and the corresponding US patents will be incorporated by reference.
  • the apparatus 100 shown in FIG. 1 has a focus detection system (oblique incidence type) for detecting the position in the Z-axis direction (optical axis AX direction) in and near the exposure area on the surface of the wafer W.
  • a multi-point focus position detection system (21, 22) which is one of the focus detection systems), is provided.
  • the detailed configuration of the multipoint focus position detection system (21, 22) is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-283403 and US Patent No. 5,448,332 corresponding thereto.
  • the detection result by the multipoint focus position detection system (21, 22) is supplied to the main controller 20.
  • the disclosures in the above-mentioned gazettes and US patents are incorporated herein by reference.
  • the wavefront sensor 90 As the wavefront sensor 90, a Shack-Hartmann wavefront sensor using a microlens array in a light receiving optical system is used. As shown in FIG. 2, the wavefront sensor 90 includes a casing 97 having an internal space having a substantially L-shaped YZ section, and a plurality of optical elements arranged in a predetermined positional relationship inside the casing 97. A light receiving optical system as an optical system composed of elements and a detector 95 arranged at the + Y side end inside the housing 97 are provided.
  • the housing 97 also has an L-shaped section in the YZ section, a space formed inside, and a member having an opening at the top (the end surface on the + Z side).
  • An opening 97 a having a circular shape in plan view at the top of the housing 97 is closed by a sign board 91.
  • the marking plate 91 is made of, for example, a glass substrate as a base material and is positioned at the same height position (Z-axis direction position) as the surface of the wafer W fixed to the wafer holder 25 so as to be orthogonal to the optical axis AX1. They are located (see Figure 1).
  • a light-shielding film also serving as a reflection film is formed by vapor deposition of a metal such as chromium.
  • a circular opening 91a is formed in the center of the light-shielding film. In this case, the light shielding film blocks unnecessary light from the surroundings from entering the light receiving optical system when measuring the wavefront aberration of the projection optical system PL.
  • the two-dimensional position detection mark 91b includes a line-and-space mark 91c formed along the Y-axis direction and a line-and-space mark 9Id formed along the X-axis direction. Combinations are employed. Note that the line and space marks 9lc and 91d can be detected by the above-described alignment detection system AS.
  • the light receiving optical system includes a collimator lens 92 as an objective lens, a bending mirror 96, and a + Y of the bending mirror 96, which are sequentially arranged from top to bottom below a sign plate 91 inside the housing 97. It comprises a relay lens system 93 composed of a lens 93a and a lens 93b arranged sequentially on the side, and a microlens array 94 as a wavefront dividing optical element.
  • the folding mirror 96 is attached to the housing 97 so as to be inclined at an angle of 45 °. The folding mirror 96 allows the collimator lens 92 to extend vertically downward through the opening 91a of the indicator plate 91 from above.
  • the optical path of the light incident on the lens is bent toward the relay lens system 93.
  • the collimator lens 92, the lens 93a, the lens 93b, and the like that constitute the light receiving optical system are fixed to the inside of the wall of the housing 97 via a holding member (not shown).
  • the light that has entered the collimator lens 92 is converted into parallel light by the collimator lens 92, and then enters the microlens array 94 via the bending mirror 96 and the relay lens system 93.
  • the microlens array 94 is held by a square frame-shaped holding member 82, and the microlens array 94 and the holding member 82 constitute a wavefront splitting unit 84. (See Figure 2).
  • FIG. 4 (A) shows a front view of the wavefront splitting unit 84 as viewed from the Y side to the + Y side
  • FIG. 4 (B) shows B—B in FIG. 4 (A).
  • a sectional view taken along line B is shown.
  • the holding member 82 also has a square frame-shaped member having an L-shaped cross section, and the inner peripheral end face forms a square opening 82a. Is formed.
  • One end of a piston rod 86 is fixed to the upper end (+ Z side end) of the holding member 82.
  • a piston (not shown) is provided at the other end of the piston rod 86, and the piston is housed in an air cylinder 88 shown in FIG.
  • each of air pipes 72 and 74 is connected to the air cylinder 88 near the one end (upper end) and near the other end (lower end), respectively.
  • the air cylinder 88 In this case, in the inside of the air cylinder 88, spaces defined by the piston and the inner wall of the air cylinder 88 are formed on one side (upper side) and the other side (lower side) of the piston.
  • the air passage inside one air pipe 72 communicates with the space on one side of the piston, and the air passage inside the other air pipe 74 communicates with the piston. It is connected to the space on the other side.
  • the other end of the one air pipe 72 is connected to the port A of the flow path switching valve 76 that also has a four-way valve force, and the other end of the other air pipe 74 is connected to the port B of the flow path switching valve 76. It is connected.
  • One end of a pipe 62 having one end connected to the vacuum pump 78 is connected to port C of the flow path switching valve 76, and one end of a port D of the flow path switching valve 76 has an air supply mechanism 66 having a built-in compressor.
  • the other end of the pipe 64 connected to is connected.
  • the flow path switching valve 76 is controlled by the main controller 20 so that the first state in which port A and port C are connected and port B and port D are connected, and that port A and port D are connected. And switches between the second state in which port B and port C are connected.
  • On / off (ONZOFF) of the vacuum pump 78 and on / off of the air supply mechanism 66 are also controlled by the main controller 20.
  • the main controller 20 switches the flow path switching valve 76 to the second state, and turns on both the vacuum pump 78 and the air supply mechanism 66 (ON).
  • the piston inside the air cylinder 88 is pushed down by a pressure difference between the two spaces inside the air cylinder 88 due to the pressure of the air to be sent and the negative pressure generated by the vacuum pump 78, whereby the wavefront splitting unit 84
  • the first force for example, upper movement limit position
  • the second position is set in advance as a position where the center of the microlens array 94 constituting the wavefront dividing unit 84 substantially coincides with the optical axis AX1. If this state is maintained after the wavefront splitting unit 84 has moved to the second position, the vacuum pump 78 and the air supply mechanism 66 may be kept on, but either of the vacuum pump 78 or the air supply mechanism 66 may be used. May be turned off (OFF).
  • the main controller 20 switches the flow path switching valve 76 to the first state, and furthermore, the vacuum pump 78 and the air supply
  • the mechanism 66 is turned on (when only one of the vacuum pump 78 and the air supply mechanism 66 is off, only the one that is off is turned on) to be sent from the air supply mechanism 66
  • the piston inside the air cylinder 88 is pushed up by the pressure difference between the two spaces inside the air cylinder 88 due to the air pressure and the negative pressure generated by the vacuum pump 78, and the wavefront splitting unit 84 is moved from the second position to the aforementioned position.
  • Move to the first position (upper limit position) Evacuate from the optical path.
  • the microlens array 94 as a wavefront splitting optical element is inserted into the optical path by the air cylinder 88, the flow path switching valve 76, the vacuum pump 78, and the air supply mechanism 66. And a detachment mechanism for detachment.
  • a guide may be provided to guide the holding member 82.
  • the microlens array 94 is configured by arranging a plurality of small lenses (microlenses) in an array on a plane orthogonal to the optical path. More specifically, as generally shown in FIGS. 4A and 4B, the microlens array 94 includes a large number of square microlenses 98 each having a side length D. Densely arranged in a matrix
  • the micro lens 98 is a lens having a positive refractive power.
  • the optical axes of the microlenses 98 are substantially parallel to each other.
  • FIG. 4 (A) shows an example of the microlenses 98 arranged in a 7 ⁇ 7 matrix.
  • Such a microlens array 94 is formed by performing an etching process on a parallel flat glass plate.
  • the microlens array 94 emits, for each microlens 98, an image-forming light beam of an image via a pinhole pattern described later formed in an opening 91a of the sign board 91.
  • the detector 95 includes a light receiving element (hereinafter, referred to as “CCD”) 95a composed of a two-dimensional CCD or the like, and an electric circuit 95b such as a charge transfer control circuit.
  • the CCD 95a has an area sufficient to receive all of the light beams that enter the collimator lens 92 and exit from the microlens array 94.
  • the CCD 95a is an image forming surface on which an image of a pinhole pattern described later formed in the opening 91a is re-imaged by each micro lens 98 of the micro lens array 94, It has a light receiving surface on the optical conjugate surface. In a state in which the light receiving surface is retracted from the above optical path, the light receiving surface is located on a surface slightly shifted from a conjugate plane of the pupil plane of the projection optical system PL.
  • the detector 95 when the microlens array 94 is at the above-described second position, the imaging result of the image of the pinhole pattern re-imaged by each microlens 98 is taken as an imaging data. Data to the main controller 20 as data IMD1. In detector 95,
  • the imaging result of the image formed on the light receiving surface is transmitted to the main controller 20 as imaging data IMD2.
  • housing 97 is shaped to fit with the sensor mounting portion of wafer stage WST described above, and is detachable from wafer stage WST.
  • the reticle mark on the reticle R and the mark of the reference mark plate are placed above the force reticle scale (not shown) via the projection optical system PL.
  • a pair of reticle alignment systems that also have the power of a TTR (Through The Reticle) alignment optical system that uses the exposure wavelength for observation at the same time.
  • TTR Through The Reticle
  • these reticle alignment systems for example, those having the same configuration as those disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-176468 and corresponding US Pat. No. 5,646,413 are used.
  • national legislation in the designated country (or selected elected country) specified in this international application the disclosures in the above-mentioned publications and corresponding US patents are hereby incorporated by reference.
  • FIG. 5 shows a simplified processing algorithm of the main controller 20.
  • the description will be made on the assumption that the exposure of the first layer on the wafer W has already been completed, and the exposure of the second layer and thereafter is performed. Further, as a premise of the following operation, it is assumed that the wavefront sensor 90 is mounted on the wafer stage WST and the wavefront sensor 90 is connected to the main controller 20 (end points c and d in FIG. 1). reference).
  • the first mode and the second mode can be selected as the measurement modes of the wavefront aberration and the pupil image of the projection optical system PL. Therefore, it is assumed that the mode of the shift is selected.
  • the pupil image refers to a light source image formed on a pupil plane of projection optical system PL by light incident on projection optical system PL via a pinhole pattern described later, and this pupil image is a wavefront. It is affected by the shift of the optical axis of the light incident on the sensor 90. Therefore, measurement of the pupil image is a type of measurement of the optical characteristics of the projection optical system PL.
  • the wavefront aberration is one of the optical characteristics of the projection optical system PL. Further, it is assumed that the aberration of the light receiving optical system inside the wavefront sensor 90 is at a negligible level.
  • the subroutine for measuring the wavefront aberration of the projection optical system PL in step 102 in FIG. 5 is performed.
  • step 122 of Fig. 6 using a reticle loader (not shown), the measurement reticle RT shown in Fig. 8 is loaded onto the reticle stage RST, and predetermined preparation work is performed. .
  • the pinhole pattern PH—PH is shown by the dotted line in FIG.
  • detection of the relative position of the measurement reticle R with respect to the projection optical system PL, measurement of the baseline of the alignment detection system AS, and the like are performed. That is, by using the reticle alignment system described above, a pair of first fiducial marks formed on a fiducial mark plate (not shown) on the wafer stage WST, and a corresponding reticle alignment on the measurement reticle RT. Detects the positional relationship between the mark and the image via the projection optical system PL. The detection of the positional relationship is performed in a state where the reticle stage RST is moved to a position on the measurement reticle RT indicated by a dotted line in FIG.
  • the wafer stage WST is driven in the XY plane by a predetermined amount to detect the positional relationship of the second fiducial mark formed on the fiducial mark plate with respect to the detection center of the alignment detection system AS using the alignment detection system AS.
  • the baseline of the alignment detection system AS is calculated based on the above two positional relationships and the measured values of the interferometer at the time of detecting the respective positional relationships.
  • the wavefront splitting unit 84 is placed on the optical path (optical axis A XI) inside the wavefront sensor 90 as described above using the flow path switching valve 76, the vacuum pump 78, and the air supply mechanism 66. Insert into
  • the wafer stage WST is sequentially moved, and the alignment detection system AS is used to detect the position of at least two 9-lb two-dimensional position marks 9 lb on the wafer stage coordinate system on the signboard 91 of the wavefront sensor 90. Then, based on the detection result of the position, the positional relationship between the opening 9 la of the sign board 91 of the wavefront sensor 90, the ueno, and the stage WST is accurately obtained by a predetermined statistical operation such as a least square method.
  • the XY position of the opening 91a can be accurately detected based on the position information (speed information) output from the wafer interferometer 18, and the XY position detection result and the measurement are performed first.
  • the opening 91a can be accurately positioned at a desired XY position.
  • the inclination of the sign board 91 with respect to a plane (XY plane) orthogonal to the optical axis AX of the projection optical system PL is measured using the multipoint focus position detection system (21, 22).
  • the inclination of the upper surface of the sign plate 91 is adjusted by adjusting the inclination of the wafer stage WST via the wafer stage drive unit 24 based on the measurement result of the inclination described above. Match the inclination of the image plane (or the recent plane of the image plane).
  • the reference measurement point in the field of view of the projection optical system PL for example, the measurement point at the center of the field of view, ie, the projection optical system PL of the pinhole pattern PH shown in FIG.
  • the wafer stage WST is moved so that the opening 91a of the signboard 91 of the wavefront sensor 90 coincides with the measurement point at the conjugate position (on the optical axis AX) where the wave stage sensor 90 is located.
  • the optimal Z position (best focus position) of the wafer stage WST is searched. Specifically, it is as follows.
  • Fig. 9 (A) shows the optical arrangement when the search for the optimum Z position is performed along the optical axis AX1 of the wavefront sensor 90 and the optical axis AX of the projection optical system PL. ing.
  • main controller 20 oscillates laser light LB from light source 6 and emits illumination light IL from illumination optical system 12, so that pinhole pattern P of measurement reticle RT is changed.
  • the light that reaches H (illumination light IL) is emitted as a spherical wave from the pinhole pattern PH.
  • pinhole patterns PH other than pinhole pattern PH
  • the wavefront of the light condensed at the opening 91a (the image light flux of the pinhole pattern PH imaged inside the opening 91a on the surface of the signboard 91) is a substantially spherical shape including the wavefront aberration of the projection optical system PL.
  • the light that has passed through the opening 91a is converted into parallel light by the collimator lens 92, and further enters the microlens array 94 after passing through the relay lens system 93.
  • the microlens array 94 converts the image of the pinhole pattern PH imaged inside the opening 91a on the surface of the signboard 91 into the optical conjugate plane of the signboard 91, for each microlens 98 (see FIG. 4).
  • An image is formed on the imaging surface (light receiving surface) of 5a. Therefore, a number of spot images (images of the pinhole pattern PH) corresponding to the microlenses 98 constituting the microlens array 94 are formed on the imaging surface of the CCD 95a.
  • the CCD95a scans the imaging surface (light-receiving surface)
  • the imaging data IMD1 obtained by the imaging of the CCD 95a is transmitted to the main controller 20.
  • the wafer stage WST is stepped in the Z-axis direction via the wafer stage drive unit 24
  • the above-mentioned image data IMD1 is captured, and for example, the contrast is determined based on the captured image data IMD1.
  • the optimum Z position of the wafer stage WST is searched by finding the position in the Z-axis direction that is the maximum.
  • the optimum exposure amount when measuring the wavefront aberration is determined. Specifically, with the position of the wafer stage WST in the Z-axis direction adjusted to the optimum Z position described above, for example, while changing the oscillation frequency (repetition frequency) of the light source 6, the acquisition of the imaging data IMD1 described above is performed.
  • the optimum exposure amount is determined by repeatedly obtaining the repetition frequency corresponding to the imaging data IMD1 in which the number of pulses with respect to the charge accumulation time in the CCD 95a is optimal based on the captured imaging data IMD1.
  • the wavefront splitting unit 84 is connected to the optical path (optical axis A) inside the wavefront sensor 90 as described above using the flow path switching valve 76, the vacuum pump 78, and the air supply mechanism 66.
  • the optimum exposure amount when measuring the pupil image is determined. Specifically, it is as follows.
  • FIG. 9 shows the optical arrangement for determining the optimum exposure amount when measuring the pupil image along the optical axis AX1 of the wavefront sensor 90 and the optical axis AX of the projection optical system PL. It is shown in B).
  • the light (illumination light IL) that has reached the pinhole pattern PH of the measurement reticle RT is similar to the above.
  • a pinhole pattern PH force is also emitted as a spherical wave, and after passing through the projection optical system PL
  • the light condensed on the opening 91a of the sign board 91 of the wavefront sensor 90 and passed through the opening 91a is converted into parallel light by the collimator lens 92, further passed through the relay lens system 93, and received by the CCD 95a. .
  • the light source image on the pupil plane of the projection optical system PL is projected on the light receiving surface of the CCD 95a.
  • the image projected on the imaging surface (light receiving surface) is captured by the CCD 95a, and the imaging data IMD2 obtained by the imaging is transmitted to the main control device 20.
  • the above-described capturing of the image data IMD2 is repeated, and based on the captured image data IMD2, the noise with respect to the charging time in the CCD 95a is determined.
  • the repetition frequency corresponding to the imaging data IMD2 that gives the optimal number of pulses, the optimal exposure for pupil image measurement is determined.
  • step 142 the counter n indicating the number of the measurement point is initialized to 1 (n ⁇ l), and thereafter, the process proceeds to step 144, where the wavefront aberration and pupil image of the projection optical system PL are set. Judgment is made as to whether or not the force is set to the first mode as the measurement mode. Then, when this determination is affirmed, that is, when the first mode is set as the measurement mode, the process proceeds to step 146.
  • step 146 the wavefront sensor 90 is moved to the n-th (here, the first) measurement point.
  • the wafer stage WST is moved so that the measurement point at the conjugate position of the nth pinhole pattern PH with respect to the projection optical system PL is aligned with the opening 9 la of the sign board 91 of the wavefront sensor 90.
  • the pupil image imaging data IMD2 is It captures and extracts light source image data (position information of the light source image such as the center position and size) based on the imaging data IMD2, and stores the result in the memory.
  • the determination here is denied, and the routine proceeds to step 152, increments the counter n by 1, and returns to step 146.
  • the pupil image measurement is performed for the position measurement point, and the pinhole pattern PH—PH
  • the data of the light source image (the position information of the light source image such as the center position and size) through each of them is extracted and stored in the memory.
  • step 156 the wavefront splitting unit 84 is inserted into the optical path again, and then in step 158, the wavefront sensor 90 is moved to the n-th (here, the first) measurement point. That is, the ueno and the stage WST are moved so that the measurement point at the conjugate position of the nth pinhole pattern PH with respect to the projection optical system PL is aligned with the opening 91a of the sign board 91 of the wavefront sensor 90.
  • step 160 the microlens array 94 captures all the spot images formed on the light receiving surface of the CCD 95a under the optimal exposure amount determined in step 134, and the imaging is performed. Import data IMD1.
  • the position of each spot image formed on the imaging surface of the CCD 95a is detected by the microlens array 94 based on the imaging data IMD1. Specifically, the center position of each spot image is calculated by calculating the center of gravity of the light intensity distribution of each spot image, and the center position of each spot image thus obtained is calculated by the micro lens array 94. The position information of each spot image formed on the imaging surface of the CCD 95a is stored in the memory.
  • the position information of each spot image is read from the memory, and the light is transmitted through the nth (here, the first) pinhole pattern PH on the measurement reticle RT.
  • the wavefront aberration of the projection optical system PL regarding 1 is calculated as described later.
  • the reason why the wavefront aberration can be measured is that the wavefront aberration of the light incident on the microlens array 94 reflects the wavefront aberration of the projection optical system PL when the spot image is taken. It is the power that is becoming.
  • the wavefront WF is a plane orthogonal to the optical axis AX1, as shown by a dotted line (broken line) in FIG.
  • the wavefront of the light incident on the microphone lens 98 is orthogonal to the optical axis, and is formed on the imaging surface of the CCD 95a with a spot image power centered on the intersection of the optical axis of the microlens 98 and the imaging surface of the CCD 95a.
  • the wavefront WF ′ does not become a plane orthogonal to the optical axis AX1, as shown by a two-dot chain line in FIG.
  • the surface has an inclination of an angle corresponding to the position on the plane.
  • the wavefront of the light incident on the microlens 98 is inclined, and the spot image power centered on the point at which the intersection point between the optical axis of the microlens 98 and the imaging surface is shifted by a distance corresponding to the amount of the inclination.
  • An image is formed on the imaging surface of the CCD 95a.
  • the measurement reticle is obtained.
  • the wavefront aberration of the projection optical system PL with respect to the light passing through the n-th pinhole pattern PH at RT is calculated.
  • the positional force of each spot image expected when there is no wavefront aberration The coincidence between the optical axis of the micro lens 98 and the intersection of the imaging surface of the CCD 95a is that there is no deviation in the optical axis of the incident light. Only in the ideal case where the optical axis AX1 and the CCD 95a are exactly orthogonal. Therefore, in the present embodiment, when calculating the position error, based on the light source image data (the position information of the light source image such as the center position and the size) at the corresponding measurement point stored in the memory. Position of each spot image expected when there is no wavefront aberration (A reference position for calculating the shift amount), and the difference between each detected spot image position and each corrected reference position is calculated. This makes it possible to cancel the error of the reference position of each spot image when there is no wavefront aberration due to the shift of the optical axis of the light incident on the wavefront sensor 90, and obtain the wavefront aberration with higher accuracy be able to.
  • the light source image data the position information of the light source
  • the position error of the micro lens array 94 (each micro lens 98) is caused by the insertion of the micro lens array 94 on the optical path and the retreat from the optical path (removal from the optical path). And the position error of the spot image may occur due to the influence of the position error.
  • the actual measured values of the amount of displacement (position error) of the spot image include: a. An error component due to aberration, b. An error component due to the above optical axis shift, and c. An error component caused by putting in and out of the road is included.
  • the micro lens array 94 is repeatedly put into and taken out of the optical path a plurality of times in a short time.
  • a distribution function indicating the distribution of the imaging position of the spot image formed on the imaging surface of the CCD 95a by the lens 98 is obtained, and the amount of deviation from the center of the imaging surface of the CCD 95a at the position where this distribution function becomes the maximum is defined as ⁇ ).
  • the deviation ⁇ includes the error components of b.
  • the component of b Can be easily obtained based on the data of the corresponding light source image.
  • the determination here is denied, and the process proceeds to step 168, where the counter n is incremented by 1 and then returns to step 158.
  • the processing of the loop of steps 158 ⁇ 160 ⁇ 162 ⁇ 164 ⁇ 166 ⁇ 168 is repeated until the determination in step 166 is affirmed.
  • the 2nd to 33rd measurement points in the field of view of the projection optical system PL that is, the projection optical system PL of the pinhole pattern PH—PH
  • Wavefront aberration measurement is performed for the measurement point of the conjugate position
  • the wavefront aberration of the light passing through each of the PH and PH is calculated and stored in the memory.
  • step 166 the process returns to step 104 of the main routine in FIG.
  • step 144 determines whether the second mode has been set as the measurement mode. If the determination in step 144 described above is denied, that is, if the second mode has been set as the measurement mode, the process proceeds to step 170 and the wavefront sensor 90 is set to the n-th (here Then move to the first measurement point. That is, the wafer stage WST is moved so that the measurement point of the conjugate position of the nth pinhole pattern PH with respect to the projection optical system PL is aligned with the opening 9 la of the sign board 91 of the wavefront sensor 90.
  • the pupil image measurement at the n-th (here, the first) measurement point is performed in the same manner as in step 148 described above, and the light source image data extracted based on the imaging data IMD2 is measured. (Position information of the light source image such as the center position and size) is stored in the memory.
  • the n-th (here, the first) The measurement of the wavefront aberration at the measurement point of), that is, the measurement of the wavefront aberration of the projection optical system PL for the light passing through the nth pinhole pattern PH on the measurement reticle RT.
  • the determination here is denied, and the process proceeds to step 184, where the counter n is incremented by 1 and further at step 186, the wavefront splitting unit 84 After the force on the optical path is also evacuated, the process returns to step 170.
  • the loop processing of 76 ⁇ 178 ⁇ 180 ⁇ 182 ⁇ 184 ⁇ 186 is repeated.
  • the 2nd to 33rd measurement points in the field of view of the projection optical system PL that is, the pinhole pattern PH—P
  • the wavefront aberration is measured in consideration of the
  • the wavefront aberration for the reflected light is calculated and stored in the memory.
  • step 104 the wavefront aberration of the projection optical system PL is measured based on the wavefront aberration data at N (here 33) measurement points in the field of view of the projection optical system PL obtained above. It is determined whether or not the value is equal to or less than the allowable value. If this determination is denied, the process proceeds to step 106, and based on the measurement result of the wavefront aberration of the projection optical system PL, the imaging characteristic correction is performed so as to reduce the currently occurring wavefront aberration.
  • the lens element is driven via the controller 251 to adjust the wavefront aberration of the projection optical system PL. In some cases, the lens element of the projection optical system PL may be manually moved in the XY plane or the lens element may be replaced by hand.
  • step 102 the process of the subroutine of step 102 is performed, and the adjusted wavefront aberration of the projection optical system PL is measured in the same manner as described above. Thereafter, the adjustment of the wavefront aberration of the projection optical system PL (Step 106) and the measurement of the wavefront difference (Step 102) are repeatedly executed until a positive determination is made in Step 104. Then, when a positive determination is made in step 104, the process proceeds to step 108.
  • step 108 an alarm sound is issued via an input / output device (not shown), and "wavefront aberration measurement end" is displayed on the display screen to notify the operator that the wavefront aberration has been measured. .
  • step 110 the process waits for the wavefront sensor 90 to be detached from the wafer stage WST, and the fact that the wavefront sensor 90 has been detached from the wafer stage WST is notified, for example, by the output of a sensor (not shown) or notification of the operator's power. If confirmed, the process proceeds to step 112.
  • step 112 the reticle stage RST is opened via a reticle loader (not shown). Unload the loaded measurement reticle RT and load the reticle R on which the pattern to be transferred is formed on the reticle stage RST.
  • the baseline measurement using the reticle alignment system and the alignment detection system AS and the reference mark plate using the reticle alignment system and the reference mark plate (not shown) is performed by ordinary scanning. 'Perform the same procedure as in Stepper.
  • the wafer is exchanged on the wafer stage WST via a wafer loader (not shown) (however, if the wafer is not loaded on the wafer stage WST, the wafer is simply loaded). .
  • an alignment with respect to the wafer W (for example, an EGA type wafer alignment) is performed.
  • an EGA type wafer alignment is disclosed in detail in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-44429 and corresponding US Pat. No. 4,780,617, etc. To the extent permitted by national law (or selected elected country), the disclosures in the above publications and corresponding US patents are hereby incorporated by reference.
  • next step 118 an operation of moving wafer stage WST to a scan start position (acceleration start position) for exposure of each shot area on wafer W based on the result of the above wafer alignment is described. Irradiating the reticle R with the illumination light IL while transferring the reticle stage RST and the wafer stage WST in synchronization with each other in the Y-axis direction to transfer the pattern of the reticle R to the shot area on the wafer W. Repeated, step-and-scan exposure is performed.
  • next step 120 exposure of the predetermined number of wafers (for example, one lot) is completed. It is determined whether or not the force has been applied. If the determination is negative, the process returns to step 114, and thereafter, the processing of the loop of steps 114 ⁇ 116 ⁇ 118 ⁇ 120 is repeated until the determination in step 120 is affirmed.
  • step 120 When the exposure of the predetermined number of wafers is completed, the determination in step 120 is affirmed, and the series of processing of this routine is completed.
  • the main control device 20 constitutes a processing device for calculating the value, and the wavefront sensor 90 and the main control device 20 constitute an optical characteristic measuring device.
  • the insertion / removal mechanism (the air cylinder 88, the flow path switching valve 76, the vacuum pump 78, and the air supply mechanism 66) ),
  • the microlens array at a position near the pupil conjugate plane of the projection optical system PL (and the illumination optical system) with respect to the optical path of the light passing through the collimator lens 92 constituting the light receiving optical system inside the housing 97 described above.
  • the 94 wavefront splitting unit 84
  • the inserted microlens array 94 also loses its force on the optical path.
  • a detector 95 outputs a detection signal (for example, the above-described image data IMD1) including information on the projection optical system PL.
  • a detection signal for example, the above-described image data IMD1
  • the detection including the information on the optical characteristics of the projection optical system PL related to each of the divided wavefronts is detected from the detector 95.
  • a signal (for example, the above-described imaging data IMD1) is output.
  • a detector 95 outputs a detection signal (for example, the above-described imaging data IMD2) including information on the optical characteristics of the projection optical system PL.
  • the detector 95 outputs a detection signal (for example, the above-described imaging data IMD2) including information on the optical characteristics of the projection optical system PL related to the shape and position of the pupil plane.
  • the detection signal from the detector 95 (for example, the imaging data IMD1, IMD2)
  • the optical characteristics (wavefront aberration in the above example) required based on the measurement cannot be degraded by the polarization characteristics existing in the half mirror. Therefore, it is possible to measure optical characteristics (eg, wavefront aberration) of the projection optical system PL with high accuracy.
  • the main controller 20 functioning as a processing device has the microlens array 94 inserted into the optical path by the above-described insertion / removal mechanism.
  • the wavefront aberration is calculated as the first optical property of the projection optical system PL (test optical system) based on the detection signal from the detector 95.
  • the wavefront formed by irradiating the illumination light IL onto the pinhole pattern PH of the measurement reticle RT is divided by the microlens array 94 and The shift between the spot image obtained for each micro lens 98 of the array 94 and the reference position is detected, and the wavefront aberration is used as the first optical characteristic of the projection optical system PL (test optical system) using, for example, a Trunike polynomial. Seeking.
  • main controller 20 controls the above-described pupil image (light source) based on a detection signal from detector 95.
  • Image data position information of the light source image such as the center position and size
  • image data is calculated as the second optical characteristic of the projection optical system PL. This is because, in order to accurately determine the wavefront aberration using the Zelke polynomial, it is desirable to correct the deviation of the reference position for calculating the wavefront aberration based on the pupil position and size of the projection optical system PL. Because.
  • the position of the light source image is accurately detected, and the reference position is determined based on the position and size of the detected light source image. Is corrected. Therefore, in the present embodiment, it is possible to accurately measure the wavefront aberration.
  • the optical characteristic measuring apparatus uses the on-body to accurately set the wavefront aberration, which is an overall aberration, as the optical characteristic of the projection optical system PL. Can be measured. Then, after adjusting the projection optical system PL based on the wavefront aberration of the projection optical system PL, the exposure is performed using the projection optical system PL in which various aberrations are sufficiently reduced. Since light is emitted, the pattern formed on the reticle R can be accurately transferred onto the wafer W.
  • the measurement reticle RT on which a plurality of pinhole patterns are formed is loaded on the reticle stage RST, the measurement reticle RT is illuminated with the illumination light IL, and the measurement reticle RT
  • the spherical wave generated by the pinhole pattern formed in the above is made incident on the projection optical system PL and the pupil image measurement or the image of the pinhole pattern is measured using the wavefront sensor 90 has been described.
  • the object to be measured by the optical characteristic measuring device of the present invention is not limited to these.
  • the optical characteristic measuring device can be applied to measurement of optical characteristics of various optical systems other than measurement of aberration of the optical system.
  • the reticle R is not held on the reticle stage RST, or the glass reticle is held without blocking the light irradiated on the reticle stage RST, and the opening 91a of the sign board 91 of the wavefront sensor 90 has the optical axis.
  • ⁇ ⁇ ⁇ Move the wafer stage WST so that it is positioned above.
  • This movement is performed by controlling the wafer stage driving unit 24 based on the position information (speed information) of the wafer stage WST detected by the main controller 20 force and the wafer interferometer 18 as described above.
  • the wavefront splitting unit 84 of the wavefront sensor 90 is also in a state where the force on the optical path is also retracted.
  • the illumination light IL emitted from the illumination system reaches the opening 91a of the sign board 91 of the wavefront sensor 90 after passing through the projection optical system PL.
  • the light that has passed through the opening 91a is converted into parallel light by a collimator lens 92, and further enters a CCD 95a after passing through a relay lens system 93.
  • the light source images formed on these imaging surfaces are captured by the CCD 95a.
  • the imaging data IMD2 is sent to the main controller 20, where each pixel corresponding to the light source image is extracted by the main controller 20 in the same manner as in the pupil image measurement described above, and the position and size of the light source image are extracted. Is detected.
  • the coherence factor ⁇ value (illumination ⁇ ) is defined by the ratio between the size of the light source image on the entrance pupil plane in the projection optical system PL and the size of the entrance pupil.
  • Known entrance pupil size The position of the entrance pupil plane in the projection optical system PL and the position of the imaging plane of the CCD 95a of the wavefront sensor 90, which is a roughly conjugate plane of the entrance pupil plane, are known.
  • the main controller 20 can also obtain the coherence factor ⁇ value (illumination ⁇ ) for the size of the light source image captured by the CCD 95a. it can.
  • the illumination ⁇ . ⁇ . Is the input power in the projection optical system PL which can be calculated from the coherence factor ⁇ obtained as described above and ⁇ . A. of the known projection optics PL.
  • the position of the projection pupil plane and the position of the imaging plane of the CCD 95a of the wavefront sensor 90, which is a roughly conjugate plane of the entrance pupil plane, are known, and the position of the imaging plane of the CCD 95a with respect to the light source image on the entrance pupil plane of the projection optical system PL is known.
  • main controller 20 can obtain illumination NA from the size of the light source image captured by CCD 95a by a simple calculation.
  • the main controller 20 determines the size of the light source image captured by the CCD 95a while the microlens array 94 is retracted on the optical path. Since detection can be performed with high accuracy, illumination ⁇ or illumination ⁇ . ⁇ . Can be measured with high accuracy as the second optical characteristic of the optical system to be measured.
  • the illumination conditions under which illumination ⁇ is measured are not limited to ordinary illumination, but may be annular illumination, quadrupole illumination, or the like. That is, the region where the illumination light is distributed on the pupil plane of the illumination optical system is not limited to a circular or elliptical shape, or a ring zone, or a plurality of local regions distributed almost equidistant from the optical axis of the illumination optical system. And so on.
  • the number of aperture patterns in measurement reticle RT is 11 ⁇ 3
  • the number can be increased or decreased according to the desired measurement accuracy of the wavefront aberration. Also, the number and arrangement of the microlenses 98 in the microlens array 94 can be changed according to the desired measurement accuracy of the wavefront aberration.
  • the wavefront splitting optical element is constituted by the air cylinder 88, the flow path switching valve 76, the vacuum pump 78, and the air supply mechanism 66, and controlled by the main controller 20 to operate the wavefront splitting optical element.
  • the description has been given of the case where the light entering the collimator lens 92 is inserted into and removed from the optical path of the microlens array 94 as a force It is also possible to employ an insertion / removal mechanism for manually moving the microlens into and out of the optical path.
  • Such a detachment mechanism can be configured to include, for example, a guide that guides the wavefront dividing unit 84 in the vertical direction.
  • the same pinhole pattern as that of the force measurement reticle in which the measurement reticle RT is loaded on the reticle stage RST is formed.
  • the patterned plate may be permanently installed on the reticle stage RST, and the patterned plate may be aligned with the field of view of the projection optical system PL to measure the wavefront aberration of the projection optical system PL.
  • the aberration of the light receiving optical system inside the wavefront sensor 90 is set to be negligibly small.
  • the wavefront difference is calculated.
  • the wavefront aberration of the light receiving optical system alone may be measured at any one of the points up to.
  • the measurement of the wavefront aberration of the light-receiving optical system alone is performed by using a pattern plate having a pinhole pattern large enough to generate a spherical wave by irradiating the illumination light IL through the projection optical system PL with the signboard 91 or the signboard 91.
  • the pattern plate is irradiated with illumination light IL emitted from the projection optical system PL to measure the wavefront aberration in the same manner as described above. It can be realized by doing. Then, when calculating the wavefront aberration of the projection optical system PL, the above wavefront aberration of the light receiving optical system alone may be used as a correction value.
  • the dark current of the CCD 95a is measured at some point before the wavefront aberration is calculated, and the value (luminance value) of each pixel is calculated.
  • the offset due to the dark current may be corrected. Such offset correction is preferably performed in the case of the above-described pupil image measurement or the like.
  • the wavefront aberration measurement and the wavefront aberration adjustment of the projection optical system PL are performed at the time of regular maintenance after the exposure apparatus is assembled, and in preparation for the subsequent exposure of the wafer.
  • the adjustment of the wavefront aberration may be performed in the same manner as in the above embodiment.
  • the position adjustment of some lens elements constituting the projection optical system PL performed in the above-described embodiment is performed. It is possible to adjust the position of another lens element, re-force the lens element, replace the lens element, and the like.
  • wavefront sensor 90 may be permanently installed on wafer stage WST. !,.
  • a force in which a fly-eye lens is used as the optical integrator 222 may be replaced with a micro fly-array lens.
  • a force in which a fly-eye lens is used as the optical integrator 222 may be replaced with a micro fly-array lens.
  • an internal reflection type integrator such as a rod integrator
  • a virtual image is detected as a light source image.
  • the present invention is not limited to this.
  • the present invention can be applied to any device that has an element and can measure the target optical characteristics by inserting or removing the wavefront splitting optical element on the light receiving optical path. .
  • the light source 6 of the exposure apparatus of the above embodiment includes an F laser light source and an ArF excimer laser.
  • Ultra-high pressure mercury lamps that emit bright lines such as g-line (wavelength 436 nm) and i-line (wavelength 365 nm) are not limited to ultraviolet pulse light sources such as laser light sources and KrF excimer laser light sources.
  • a single-wavelength laser beam in the infrared or visible region where the power of a DFB semiconductor laser or fiber laser is also oscillated is amplified by, for example, a fiber amplifier doped with erbium (or both erbium and ytterbium) to form a nonlinear optical crystal.
  • a harmonic that has been wavelength-converted to ultraviolet light may be used.
  • the magnification of the projection optical system may be not only the reduction system but also the same magnification and the magnification system.
  • the present invention is not limited to the case of an exposure apparatus having a projection optical system, as long as it is a step-and-repeat machine or a step-and-scan machine. Applicable regardless of the step-and-state machine.
  • the application of the exposure apparatus is not limited to the exposure apparatus for semiconductor manufacturing.
  • the present invention can be widely applied to an exposure apparatus for liquid crystal, which transfers a liquid crystal display element pattern onto a square glass plate, and an exposure apparatus for manufacturing an organic EL, a thin-film magnetic head, a micromachine, a DNA chip, and the like.
  • glass substrates or silicon wafers are used to manufacture reticles or masks used in light exposure devices, EUV exposure devices, X-ray exposure devices, electron beam exposure devices, etc. that can be used only with microdevices such as semiconductor devices.
  • the present invention can also be applied to an exposure apparatus that transfers a circuit pattern to an exposure apparatus.
  • FIG. 10 shows a flowchart of an example of manufacturing devices (semiconductor chips such as ICs and LSIs, liquid crystal panels, CCDs, thin-film magnetic heads, micromachines, etc.).
  • a function / performance design of a device for example, a circuit design of a semiconductor device
  • a pattern design for realizing the function is performed.
  • step 302 mask manufacturing step
  • a mask on which the designed circuit pattern is formed is manufactured.
  • step 303 wafer manufacturing step
  • a wafer is manufactured using a material such as silicon.
  • step 304 wafer processing step
  • step 303 wafer processing step
  • step 305 device assembly step
  • step 305 includes steps such as a dicing step, a bonding step, and a packaging step (chip sealing) as necessary.
  • step 306 inspection step
  • inspections such as an operation confirmation test and an endurance test of the device created in step 305 are performed. After these steps, the device is completed and shipped.
  • FIG. 11 shows a detailed flow example of step 304 in the semiconductor device.
  • step 311 oxidation step
  • step 312 CVD step
  • step 313 electrode forming step
  • step 314 ion implantation step
  • ions are implanted into the ueno.
  • a post-processing step is executed as follows.
  • step 315 resist forming step
  • step 316 exposure step
  • step 317 development step
  • step 318 etching step
  • step 319 resist removing step
  • step 31 If the device manufacturing method of the present embodiment described above is used, an exposure step (step 31
  • the reticle pattern can be transferred onto the wafer with high accuracy.
  • the productivity (including yield) of highly integrated devices can be improved.
  • the optical characteristic measuring device and the optical characteristic measuring method of the present invention are suitable for measuring the optical characteristics of the test optical system. Further, the exposure apparatus and the exposure method of the present invention are suitable for transferring a pattern formed on a mask onto a photosensitive object. Further, the device manufacturing method of the present invention is suitable for manufacturing micro devices.

Landscapes

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Abstract

　挿脱機構（６６、７６、７８、８８）により、被検光学系を経由した光の光路に対して波面分割光学素子（９４）が挿入され、あるいはその挿入された波面分割光学素子（９４）が光路から離脱される。このため、ハーフミラーを用いることなく、被検光学系を経由した光を波面分割光学素子（９４）を介して検出器（９５）で受光させ、あるいは被検光学系を経由した光を波面分割光学素子を介することなく、検出器（９５）で受光させることが可能となる。従って、検出器からの検出信号に基づいて求められる光学特性は、ハーフミラーに存在する偏光特性によって計測精度が悪化することがあり得ない。従って、被検光学系の光学特性を高精度に計測することが可能である。

Description

明 細 書
光学特性計測装置及び光学特性計測方法、露光装置及び露光方法、並 びにデバイス製造方法
技術分野
[0001] 本発明は、光学特性計測装置及び光学特性計測方法、露光装置及び露光方法、 並びにデバイス製造方法に係り、さら〖こ詳しくは、被検光学系を経由した光を検出器 で受光して被検光学系の光学特性を計測する光学特性計測装置及び光学特性計 測方法、前記光学特性計測装置を備える露光装置及び前記光学特性計測方法を 利用する露光方法、並びに前記露光装置、露光方法を用いるデバイス製造方法に 関する。
背景技術
[0002] 従来より、半導体素子、液晶表示素子等を製造するためのリソグラフイエ程では、マ スク又はレチクル (以下、「レチクル」と総称する）に形成されたパターンを、投影光学 系を介してレジスト等が塗布されたウェハ又はガラスプレート等の物体 (以下、適宜「 ウェハ」という）上に転写する露光装置が用いられている。この種の装置としては、近 年では、スループットを重視する観点から、ステップ'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、このステツパを改良したステップ'アンド'スキャン 方式の走査型露光装置などの逐次移動型の投影露光装置が主として用いられてい る。
[0003] この種の露光装置では、レチクルのパターンの縮小像をウェハ上に既に形成され たショット領域に正確に重ね合わせて転写することが重要であり、そのためには投影 光学系による像の形成状態が所望の状態となるように投影光学系や照明光学系の 光学特性を調整する必要がある。
[0004] しかるに、上記の光学特性の調整のためには、投影光学系などの光学系の光学特 性を精度良く計測することが前提となる。例えば、投影光学系の結像特性としては、 従来は、ザイデルの 5収差として知られている低次の収差を、計測用パターンの像の 焼付け結果又は計測用パターンの空間像の計測結果に基づいて計測することがな されていた力 近年では半導体素子の高集積ィ匕に伴うデバイスパターンの微細化に 対応すベぐ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す ることが比較的多く行われるようになってきた。
[0005] ところで、投影光学系の波面収差は、投影光学系を露光装置のボディに搭載する 前と後では、微妙に変化することから、いわゆるオン'ボディ (すなわち、露光装置の ボディに搭載した状態）にて投影光学系の波面収差を計測する種々の計測装置が 用いられている。この種の計測装置の 1つとして、マイクロレンズアレイを用いたシャツ クーハルトマン（Shack-Hartmann)方式の波面収差計測器が知られて!/、る。
[0006] この波面収差計測器を用いた波面収差の計測原理は次の通りである。すなわち、 レチクルに形成されたピンホールカゝら発生した球面波を投影光学系に入射させ、そ の投影光学系を介した光を、ウェハステージに固定された波面収差計測器に入射さ せる。そして、投影光学系の瞳面の共役面近傍に配置されたマイクロレンズアレイで 投影光学系の瞳面における光の波面を分割し、そのマイクロレンズアレイを構成する 各レンズエレメントにより前記ピンホールの像 (スポット像)を CCDの撮像面上に結像 させる。この場合、各スポット像の基準点からの位置のずれに基づいて、所定の演算 を行うことにより、投影光学系の波面収差を算出することができる。
[0007] 上記各スポット像の基準点からの位置のずれを正確に求めるためには、投影光学 系の瞳面の位置や形状を計測する必要があり、波面収差計測器の内部にハーフミラ 一を配置して、波面収差計測器に入射した光をそのハーフミラーで分岐し、一方の 分岐光束をマイクロレンズアレイを介して CCDに入射させるとともに、他方の分岐光 束をマイクロレンズアレイを経由することなく別の CCD (瞳計測用 CCD)に入射させる 構成の波面収差計測器も知られている (例えば、特許文献 1参照)。
[0008] ところで、ハーフミラーには、次のような偏光特性が存在する。すなわち、ハーフミラ 一で反射する光は、 S偏光の強度が強くなり、 P偏光の強度が弱くなる一方、ハーフミ ラーを透過した光は、 S偏光の強度が弱くなり、 P偏光の強度が強くなる。勿論、ハー フミラーで用いられる半透過膜 (透過率が零でな 、反射膜)の素材によって偏光特性 に多少の差はあるが、偏光特性の全くない半透過膜の製造は困難である。
[0009] 一方、投影露光装置では、投影光学系 (投影レンズ)が偏光方向によって収差が異 なる場合があり得るし、あるいは照明光が偏光している場合もあり得る。
[0010] 従って、上述の特許文献 1に記載の波面収差計測器では、上記のハーフミラーに 存在する偏光特性によって計測精度が悪化するおそれがあった。
[0011] 上記のシャツクーハルトマン方式の波面収差計測器の他、投影光学系の波面収差 を計測するものとして、各種の干渉計（トワイマングリーン干渉計、シ アリング干渉計 、ポイントディフラクション干渉計など)も知られている力 これらの多くは、ハーフミラ 一を有しているので、同様に、そのハーフミラーに存在する偏光特性によって計測精 度が悪ィ匕するおそれがあった。
[0012] 特許文献 1：特開 2003— 262948号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0013] 本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、その第 1の目的は、被検光学系 の光学特性を高精度に計測することが可能な光学特性計測装置及び光学特性計測 方法を提供することにある。
[0014] 本発明の第 2の目的は、マスクに形成されたパターンを感光物体上に精度良く転 写することが可能な露光装置及び露光方法を提供することにある。
[0015] 本発明の第 3の目的は、マイクロデバイスの生産性の向上を図ることが可能なデバ イス製造方法を提供することにある。
課題を解決するための手段
[0016] 本発明は、第 1の観点力 すると、被検光学系の光学特性を計測する光学特性計 測装置であって、被検光学系を介した光の光路に対して挿入及び離脱可能で、その 挿入時には前記被検光学系を経由した前記光の波面を分割する波面分割光学素 子を含む光学系と;前記波面分割光学素子を、前記光路に挿入及び離脱する揷脱 機構と;前記光学系を介した前記光を受光し、前記被検光学系の光学特性に関する 情報を含む検出信号を出力する検出器と;を備える光学特性計測装置である。
[0017] これによれば、挿脱機構により、被検光学系を介した光の光路に対して波面分割光 学素子が挿入され、ある ヽはその挿入された波面分割光学素子が光路カゝら離脱され る。そして、波面分割光学素子が上記光路に挿入された状態では、被検光学系を介 した光が波面分割光学素子を介して検出器で受光され、その検出器力 被検光学 系の光学特性に関する情報を含む検出信号が出力される。この場合、波面分割光 学素子により被検光学系を経由した光の波面が分割されているので、検出器からは 分割された各波面に関連する被検光学系の光学特性に関する情報を含む検出信号 が出力される。
[0018] この一方、波面分割光学素子が上記光路から離脱された状態では、被検光学系を 介した光が波面分割光学素子を介することなく検出器で受光され、その検出器から 被検光学系の光学特性に関する情報を含む検出信号が出力される。この場合、検 出器からは被検光学系の瞳面の形状、位置などに関連する被検光学系の光学特性 に関する情報を含む検出信号が出力される。
[0019] いずれにしても、被検光学系を介した光がハーフミラーを経由することなぐ検出器 で受光されるので、検出器力 の検出信号に基づいて求められる光学特性は、ハー フミラーに存在する偏光特性によって計測精度が悪化することがあり得ない。従って 、被検光学系の光学特性を高精度に計測することが可能である。
[0020] この場合において、前記波面分割光学素子は、前記被検光学系の瞳共役面の近 傍位置に配置されることとすることができる。力かる場合には、波面分割光学素子は、 被検光学系の瞳共役面の近傍位置で前記光路に挿入されることになる。
[0021] 本発明の光学特性計測装置では、前記波面分割光学素子は、マイクロレンズァレ ィであることとすることができる。
[0022] 本発明の光学特性計測装置では、前記検出器からの検出信号に基づいて、所定 の演算を行って前記被検光学系の光学特性を算出する処理装置を更に備えることと することができる。
[0023] この場合において、前記処理装置は、前記挿脱機構により前記波面分割光学素子 が前記光路に挿入されている状態では、前記検出器からの検出信号に基づいて、 前記被検光学系の第 1の光学特性を算出することとすることができる。
[0024] この場合において、前記第 1の光学特性は、前記被検光学系の波面収差であるこ ととすることができる。
[0025] 本発明の光学特性測定装置では、前記処理装置は、前記挿脱機構により前記波 面分割光学素子が前記光路から離脱されている状態では、前記検出器からの検出 信号に基づいて、前記被検光学系の第 2の光学特性を算出することとすることができ る。
[0026] この場合において、前記第 2の光学特性は、前記被検光学系の瞳面又はその共役 面における光源像の位置及び形状の少なくとも一方の情報に関連する光学特性で あることとすることができる。
[0027] この場合において、前記第 2の光学特性は、前記被検光学系を構成する照明光学 系の開口数及びコヒーレンスファクタの一方であることとすることができる。
[0028] 本発明は、第 2の観点カゝらすると、マスクに形成されたパターンを感光物体上に転 写する露光装置であって、前記マスクを照明光で照明する照明光学系と;前記マスク から射出される前記照明光を前記感光物体上に投射する投影光学系と;前記感光 物体を保持して 2次元移動する物体ステージと;前記投影光学系が前記被検光学系 となるように前記物体ステージに装着された本発明の光学特性計測装置と；を備える 露光装置である。
[0029] これによれば、照明光学系からの照明光でマスクが照明され、そのマスク力 射出 される照明光が投影光学系によって感光物体上 (すなわち、感光物体が配置される 面上）に投射する。感光物体は、これを保持して 2次元移動する物体ステージ上に載 置されている。そして、この物体ステージに、投影光学系が被検光学系となるように、 本発明の光学特性計測装置が装着されている。このため、照明光学系からの照明光 を、マスクを介してあるいはマスクを介さないで、投影光学系を介して光学特性計測 装置で受光することで、例えば投影光学系及び照明光学系から成る被検光学系の 少なくとも一部の光学特性をいわゆるオン'ボディにて高精度に計測することができる 。従って、その計測結果に基づいて投影光学系などの調整を行った後に、露光を行 うことで、マスクに形成されたパターンを感光物体上に精度良く転写することが可能と なる。
[0030] この場合において、光学特性計測装置は、常時物体ステージに固定されていること とすることもできるが、例えば前記光学特性計測装置は、その少なくとも一部が前記 物体ステージに着脱自在に装着されて 、ることとすることもできる。 [0031] 本発明は、第 3の観点からすると、被検光学系の光学特性を計測する光学特性計 測方法であって、前記被検光学系を介した光の光路に波面分割光学素子を挿入し た第 1の状態で、前記被検光学系及び前記波面分割光学素子を介した光に基づ!、 て第 1の情報を検出する第 1検出工程と;前記光路から前記波面分割光学素子を退 避させた第 2の状態で、前記被検光学系を介した光に基づいて第 2の情報を検出す る第 2検出工程と;前記第 1の情報及び前記第 2の情報に基づいて、前記被検光学 系の光学特性を算出する算出工程と;を含む光学特性計測方法である。
[0032] これによれば、第 1の状態、第 2の状態のいずれにおいても、被検光学系を介した 光がハーフミラーを経由することなぐ検出器で受光され、第 1の情報、第 2の情報が 検出される。従って、この第 1の情報及び第 2の情報にづいて求められる光学特性は 、ハーフミラーに存在する偏光特性によって計測精度が悪化することがあり得ない。 従って、被検光学系の光学特性を高精度に計測することが可能である。
[0033] 本発明は、第 4の観点からすると、本発明の光学特性計測方法を実行する工程と； 前記光学特性計測方法が実行された前記投影光学系を用いて、パターンを感光物 体上に転写する工程と；を含む露光方法である。
[0034] これによれば、投影光学系の光学特性が高精度に計測される。このため、その計測 結果に基づき、例えば投影光学系の光学特性を調整する等が可能であり、この投影 光学系を用いてパターンを感光物体上に転写することで、精度良くパターンを転写 することが可能になる。
[0035] また、リソグラフイエ程において、本発明の露光装置を用いて露光を行うことにより、 感光物体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 イク口デバイスを歩留まり良く製造することができる。同様に、リソグラフイエ程におい て、本発明の露光方法を用いて露光を行うことにより、感光物体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、更に別の観点力もは、本発明の露光装置 、又は露光方法を用いるデバイス製造方法であるとも言える。
図面の簡単な説明
[0036] [図 1]一実施形態に係る露光装置の構成を概略的に示す図である。 [図 2]図 1の波面センサの構成を概略的に示す図である。
[図 3]図 2の標示板の表面状態を説明するための図である。
[図 4(A)]-Y側から +Y側に見た波面分割ユニットの正面図である。
[図 4(B)]図 4 (A)における B-B線断面図である。
[図 5]図 1の露光装置における露光動作に際しての主制御装置 20の処理アルゴリズ ムを簡略化して示すフローチャートである。
[図 6]図 5のステップ 102の処理を示すフローチャート（その 1)である。
[図 7]図 5のステップ 102の処理を示すフローチャート（その 2)である。
[図 8]計測用レチクルの一例を示す平面図である。
[図 9(A)]—実施形態におけるスポット像の撮像時における光学配置を示す図である。
[図 9(B)]—実施形態における瞳像の撮像時における光学配置を示す図である。
[図 10]デバイス製造方法を説明するためのフローチャートである。
[図 11]図 10のステップ 316の詳細例を示すフローチャートである。
発明を実施するための最良の形態
[0037] 以下、本発明の一実施形態を図 1一図 9 (B)に基づいて説明する。
[0038] 図 1には、一実施形態の露光装置 100の全体構成が概略的に示されている。この 露光装置 100は、ステップ'アンド'スキャン方式の投影露光装置である。この露光装 置 100は、露光装置本体 60と、波面センサ 90とを備えている。
[0039] 前記露光装置本体 60は、光源 6及び照明光学系 12を含む照明系、レチクル Rを 保持するレチクルステージ RST、投影光学系 PL、感光物体としてのウェハ Wが載置 される物体ステージとしてのウェハステージ WST、オファクシス方式のァライメント検 出系 AS、及びワークステーションなどのコンピュータ力 成り、装置全体を統括制御 する主制御装置 20等を備えて 、る。
[0040] 前記光源 6としては、ここでは、 ArFエキシマレーザ（出力波長 193nm)が用いられ ている。なお、光源 6として、 Fレーザ（出力波長 157nm)等の真空紫外域のパルス
2
光を出力する光源や、 KrFエキシマレーザ（出力波長 248nm)などの近紫外域のパ ルス光を出力する光源などを用いても良 ヽ。
[0041] 前記光源 6は、実際には、照明光学系 12、レチクルステージ RST、投影光学系 PL 、及びウェハステージ WST等力 成る露光装置本体 60が収納されたチャンバ（不図 示）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、そのチャンバにビームマッチングユニット（BMU)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 6は、主制御装置 20からの制御情報 TSに基づいて、内部のコントローラにより、レ 一ザ光 LBの出力のオン'オフ、レーザ光 LB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）、中心波長及びスペクトル半値幅などが制御されるようになって いる。
[0042] 前記照明光学系 12は、シリンダレンズ、ビームエキスパンダ及びズーム光学系（ ヽ ずれも不図示）、並びにオプティカルインテグレータ (ホモジナイザ） 222を含むビー ム整形'照度均一化光学系 220、照明系開口絞り板 224、第 1リレーレンズ 228A、 第 2リレーレンズ 228B、固定レチクルブラインド 230A、可動レチクルブラインド 230 B、光路折り曲げ用のミラー M及びコンデンサレンズ 232等を備えている。ここで、ォ プティカルインテグレータ 222としては、フライアイレンズ、内面反射型インテグレータ (ロッドインテグレータ)あるいは回折光学素子などを用いることができるが、本実施形 態では、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 222」と も記述する。
[0043] 前記ビーム整形'照度均一化光学系 220は、光透過窓 217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 220は、光源 6でパル ス発光され、光透過窓 217を介して入射したレーザビーム LB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 220内部の射出端側に位置するフライアイレンズ 222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、その射出側焦点面 (照明光学系 12の瞳面とほぼ一致）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次光源カゝら射出されるレーザビ ームを以下においては、「照明光 IL」と呼ぶものとする。
[0044] フライアイレンズ 222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 224が配置されている。この照明系開口絞り板 224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りコヒー 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。
[0045] この照明系開口絞り板 224は、主制御装置 20からの制御信号 MLCにより制御され るモータ等の駆動装置 240の駆動で回転され、いずれかの開口絞りが照明光 ILの 光路上に選択的に設定され、これにより瞳面における 2次光源の形状や大きさ（照明 光の光量分布）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、 本実施形態では、開口絞り板 224を用いて、照明光学系 12の瞳面上での照明光の 光量分布 (2次光源の形状や大きさ）、すなわちレチクル Rの照明条件を変更するも のとしたが、オプティカルインテグレータ（フライアイレンズ） 222の入射面上での照明 光の強度分布あるいは照明光の入射角度範囲を可変として、前述の照明条件の変 更に伴う光量損失を最小限に抑えることが好ましい。このために、開口絞り板 224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 12の光路上に交換して 配置される複数の回折光学素子、照明光学系 12の光軸に沿って移動可能な少なく とも 1つのプリズム（円錐プリズムや多面体プリズムなど）、及びズーム光学系の少なく とも 1つを含む光学ユニットを光源 6とオプティカルインテグレータ（フライアイレンズ） 2 22との間に配置する構成を採用することができる。
[0046] 照明系開口絞り板 224から出た照明光 ILの光路上に、固定レチクルブラインド 230 Α、可動レチクルブラインド 230Βを介在させて第 1リレーレンズ 228Α及び第 2リレー レンズ 228Β力も成るリレー光学系が配置されている。
[0047] 固定レチクルブラインド 230Αは、レチクル Rのパターン面に対する共役面から僅か にデフォーカスした面に配置され、レチクル R上の照明領域を規定する矩形開口が 形成されている。また、この固定レチクルブラインド 230Αの近傍（レチクル Rのパター ン面に対する共役面）に走査方向（ここでは Υ軸方向とする）及び非走査方向（X軸 方向）にそれぞれ対応する方向の位置及び幅が可変の開口部を有する可動レチク ルブラインド 230Βが配置されている。走査露光の開始時及び終了時には、主制御 装置 20の制御により、その可動レチクルブラインド 230Bを介してレチクル R上の照 明領域をさらに制限することによって、不要な部分の露光が防止されるようになって いる。
[0048] リレー光学系を構成する第 2リレーレンズ 228B後方の照明光 ILの光路上には、当 該第 2リレーレンズ 228Bを通過した照明光 IL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 ILの光路上にコンデンサレンズ 2 32が配置されている。
[0049] 以上の構成において、フライアイレンズ 222の入射面、可動レチクルブラインド 230 B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 ィアイレンズ 222の射出側焦点面 (照明光学系 12の瞳面）、投影光学系 PLの瞳面 は光学的に互 、に共役となるように設定されて 、る。
[0050] このようにして構成された照明光学系 12の作用を簡単に説明すると、光源 6からパ ルス発光されたレーザビーム LBは、ビーム整形'照度均一化光学系 220に入射して 断面形状が整形され、フライアイレンズ 222に入射する。これにより、フライアイレンズ 222の射出側焦点面に前述した 2次光源が形成される。
[0051] 上記の 2次光源力も射出された照明光 ILは、照明系開口絞り板 224上のいずれか の開口絞りを通過し、第 1リレーレンズ 228Aを経て固定レチクルブラインド 230A、可 動レチクルブラインド 230Bの矩形開口を通過する。そして、第 2リレーレンズ 228Bを 通過してミラー Mによって光路が垂直下方に折り曲げられ、コンデンサレンズ 232を 経て、レチクルステージ RST上に保持されたレチクル R上の矩形の照明領域を均一 な照度分布で照明する。
[0052] 前記レチクルステージ RST上にはレチクル R力 例えば真空吸着により固定されて いる。レチクルステージ RSTは、ここでは、リニアモータ等力も成る不図示のレチクル ステージ駆動部によって、投影光学系 PLの光軸 AXに垂直な XY平面内で微小駆動 可能であるとともに、所定の走査方向 (Y軸方向）に指定された走査速度で駆動可能 となっている。
[0053] レチクルステージ RSTのステージ移動面内の位置は、レチクルレーザ干渉計（以下 、 「レチクル干渉計」という） 16によって、移動鏡 15を介して、例えば 0. 5— lnm程度 の分解能で常時検出される。レチクル干渉計 16からのレチクルステージ RSTの位置 情報 (又は速度情報）は、主制御装置 20に送られ、主制御装置 20ではその位置情 報 (又は速度情報）に基づ 、てレチクルステージ駆動部（図示省略)を介してレチク ルステージ RSTを移動させる。
[0054] 前記投影光学系 PLは、レチクルステージ RSTの図 1における下方に配置され、そ の光軸 AXの方向が Z軸方向とされている。投影光学系 PLは、例えば、両側テレセン トリックな縮小系であり、共通の Z軸方向の光軸 AXを有する不図示の複数のレンズェ レメントから構成されている。また、この投影光学系 PLの投影倍率 |8は、例えば 1Z4 、 1/5, 1Z6などである。このため、上述のようにして、照明光 (露光光) ILによりレチ クル R上の照明領域が照明されると、そのレチクル Rに形成されたパターンが投影光 学系 PLによって投影倍率 βで縮小された像 (部分倒立像)が、表面にレジスト (感光 剤）が塗布されたウェハ W上のスリット状の露光領域に投影され転写される。
[0055] なお、本実施形態では、上記の複数のレンズエレメントのうち、特定のレンズエレメ ント（例えば、所定の 5つのレンズエレメント）がそれぞれ独立に移動可能となっている 。力かる特定のレンズエレメントの移動は、特定のレンズエレメント毎に設けられた 3個 のピエゾ素子等の駆動素子によって行われる。すなわち、これらの駆動素子を個別 に駆動することにより、特定のレンズエレメントを、それぞれ独立に、各駆動素子の変 位量に応じて光軸 ΑΧに沿って平行移動させることもできるし、光軸 ΑΧと垂直な平面 に対して所望の傾斜を与えることもできるようになつている。本実施形態では、上記の 駆動素子を駆動するための駆動指示信号は、主制御装置 20からの指令 MCDに基 づいて結像特性補正コントローラ 251によって出力され、これによつて各駆動素子の 変位量が制御されるようになって 、る。
[0056] こうして構成された投影光学系 PLでは、主制御装置 20による結像特性補正コント ローラ 251を介したレンズエレメントの移動制御により、ディストーション、像面湾曲、 非点収差、コマ収差、又は球面収差等の諸収差 (光学特性の一種)が調整可能とな つている。
[0057] 前記ウェハステージ WSTは、投影光学系 PLの図 1における下方で、不図示のベ ース上に配置され、その上面にウェハホルダ 25が載置されている。このウェハホルダ 25上にウェハ Wが例えば真空吸着等によって固定されている。
[0058] ウェハステージ WSTは、モータ等を含むウェハステージ駆動部 24により走査方向
(Y軸方向）及び走査方向に垂直な非走査方向（X軸方向）に駆動される。そして、こ のウェハステージ WSTによって、ウェハ W上の各ショット領域を走査（スキャン）露光 するためにウェハ Wをレチクル Rに対して相対走査する動作と、次のショットの露光の ための走査開始位置 (加速開始位置)まで移動する動作とを繰り返すステップ 'アンド 'スキャン動作が実行される。
[0059] ウェハステージ WSTの XY平面内での位置は、ウェハレーザ干渉計（以下、「ゥェ ハ干渉計」という） 18によって、移動鏡 17を介して、例えば 0. 5— lnm程度の分解能 で常時検出されている。ウェハステージ WSTの位置情報 (又は速度情報）は、主制 御装置 20に送られ、主制御装置 20ではその位置情報 (又は速度情報）に基づきゥ ェハステージ駆動部 24を介してウェハステージ WSTの駆動制御を行う。
[0060] また、ウェハステージ WSTは、ウェハステージ駆動部 24により Z軸方向、 θ X方向（ X軸回りの回転方向：ピッチング方向）、 0 y方向（Y軸回りの回転方向：ローリング方 向）及び 0 z方向（Z軸回りの回転方向：ョーイング方向）にも微小駆動される。
[0061] また、ウェハステージ WSTの +Y側には、後述する波面センサ 90が嵌合可能な形 状のセンサ取付部が形成されて 、る。
[0062] 前記ァライメント検出系 ASは、投影光学系 PLの側面に配置されている。本実施形 態では、一例としてウェハ W上に形成されたストリートラインや位置検出用マーク (フ アインァライメントマーク）を検出する結像式ァライメントセンサがァライメント検出系 A Sとして用いられて 、る。このァライメント検出系 ASと同様のァライメントセンサの詳細 な構成は、例えば、特開平 9— 219354号公報及びこれに対応する米国特許第 5, 8 59, 707号などに開示されている。ァライメント検出系 ASによる検出結果は、主制御 装置 20に供給される。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、上記公報及び対応する米国特許の内容を援用して本明 細書の記載の一部とする。
[0063] 更に、図 1の装置 100には、ウェハ W表面の露光領域内部及びその近傍の領域の Z軸方向（光軸 AX方向）の位置を検出するための斜入射方式のフォーカス検出系（ 焦点検出系）の一つである、多点フォーカス位置検出系（21, 22)が設けられている 。この多点フォーカス位置検出系（21, 22)の詳細な構成等については、例えば、特 開平 6— 283403号公報及びこれに対応する米国特許第 5, 448, 332号などに開示 されている。多点フォーカス位置検出系（21, 22)による検出結果は、主制御装置 20 に供給される。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 、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。
[0064] 前記波面センサ 90としては、受光光学系内にマイクロレンズアレイを用いたシャツク ーノヽルトマン（Shack- Hartmann)方式の波面センサが用いられて 、る。この波面セン サ 90は、図 2に示されるように、 YZ断面が概略 L字状の内部空間を有する筐体 97と 、該筐体 97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光学系 としての受光光学系と、筐体 97の内部の +Y側端部に配置された検出器 95とを備え ている。
[0065] 前記筐体 97は、 YZ断面 L字状で内部に空間が形成され、その最上部（+Z側端面 )が開口した部材カも成る。この筐体 97の最上部の平面視円形の開口 97aが、標示 板 91によって閉塞されている。
[0066] 前記標示板 91は、例えばガラス基板を基材とし、ウェハホルダ 25に固定されたゥ ェハ Wの表面と同じ高さ位置 (Z軸方向位置）に、光軸 AX1と直交するように配置さ れている（図 1参照)。この標示板 91の表面には、クロム等の金属の蒸着により反射 膜を兼ねる遮光膜が形成されている。この遮光膜の中央部に、図 3に示されるように 、円形の開口 91aが形成されている。この場合、遮光膜によって投影光学系 PL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に入射するのが遮られて 、 る。また、遮光膜の開口 91aの周辺には、該開口 91aとの位置関係が設計上既知の 3組以上（図 3では、 4組)の 2次元位置検出用マーク 91bが形成されている。この 2次 元位置検出用マーク 91bとしては、本実施形態では、 Y軸方向に沿って形成された ラインアンドスペースマーク 91cと、 X軸方向に沿って形成されたラインアンドスペース マーク 9 Idとの組合せが採用されている。なお、ラインアンドスペースマーク 9 lc、 91 dは、上述のァライメント検出系 ASによって検出可能となっている。 [0067] 前記受光光学系は、筐体 97内部の標示板 91の下方に、上から下に順次配置され た、対物レンズとしてのコリメータレンズ 92,折り曲げミラー 96と、該折り曲げミラー 96 の +Y側に順次配置されたレンズ 93a及びレンズ 93bから成るリレーレンズ系 93、並 びに波面分割光学素子としてのマイクロレンズアレイ 94とから構成されて 、る。折り曲 げミラー 96は、筐体 97に 45° で斜設される状態で取り付けられており、該折り曲げミ ラー 96によって、上方から指標板 91の開口 91aを介して鉛直下向きにコリメータレン ズ 92に対して入射した光の光路がリレーレンズ系 93に向けて折り曲げられるようにな つている。なお、受光光学系を構成するコリメータレンズ 92、レンズ 93a及びレンズ 93 bなどは、筐体 97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
[0068] この場合、コリメータレンズ 92に入射した光は、コリメータレンズ 92によって平行光 に変換された後、折り曲げミラー 96、リレーレンズ系 93を介してマイクロレンズアレイ 9 4に入射する。
[0069] 前記マイクロレンズアレイ 94は、図 4 (A)に示されるように、正方形枠状の保持部材 82に保持され、これらマイクロレンズアレイ 94及び保持部材 82によって、波面分割 ユニット 84が構成されて 、る（図 2参照)。
[0070] ここで、図 4 (A)には、 Y側から +Y側に見た波面分割ユニット 84の正面図が示さ れ、図 4 (B)には、図 4 (A)における B— B線断面図が示されている。これら図 4 (A)及 び図 4 (B)を総合するとわ力るように、保持部材 82は、断面 L字状の正方形枠状部材 力も成り、その内周側の端面によって正方形開口 82aが形成されている。この保持部 材 82の上端（+Z側端）にピストンロッド 86の一端が固定されている。このピストンロッ ド 86の他端には、不図示のピストンが設けられており、該ピストンが図 2に示されるェ ァシリンダ 88の内部に収納されている。
[0071] 前記エアシリンダ 88には、一端部（上端部)近傍及び他端部（下端部)近傍のそれ ぞれに、エア配管 72、 74の一端がそれぞれ接続されている。この場合、エアシリンダ 88の内部は、ピストンの一側（上側）と他側（下側）にピストンとエアシリンダ 88の内壁 とで区画された空間がそれぞれ形成されている。一方のエア配管 72内部の通気路 がピストンの一側の空間に連通され、他方のエア配管 74内部の通気路がピストンの 他側の空間に連通されている。
[0072] 前記一方のエア配管 72の他端は、四方弁力も成る流路切替え弁 76のポート Aに 接続され、前記他方のエア配管 74の他端は、流路切替え弁 76のポート Bに接続さ れている。流路切替え弁 76のポート Cには、一端が真空ポンプ 78に接続された配管 62の他端が接続され、流路切替え弁 76のポート Dには、一端がコンプレッサを内蔵 するエア供給機構 66に接続された配管 64の他端が接続されている。流路切替え弁 76は、主制御装置 20に制御され、ポート Aとポート Cが接続され、かつポート Bとポー ト Dとが接続される第 1の状態と、ポート Aとポート Dが接続され、かつポート Bとポート Cとが接続される第 2の状態との切り替えを行う。前記真空ポンプ 78のオン'オフ（O NZOFF)及びエア供給機構 66のオン'オフも主制御装置 20によって制御される。
[0073] 例えば、主制御装置 20が、流路切り替え弁 76を第 2の状態に切り替え、真空ボン プ 78及びエア供給機構 66をともにオン (ON)にすることにより、エア供給機構 66か ら送り込まれる空気の圧力及び真空ポンプ 78で発生する負圧によるエアシリンダ 88 内部の 2つの空間の間の圧力差によりエアシリンダ 88内部のピストンが押し下げられ 、これにより波面分割ユニット 84が、前述の光路上力も退避している第 1位置 (例えば 上側移動限界位置)力 図 2に示される第 2位置 (下側移動限界位置）に移動する。 この第 2位置は、波面分割ユニット 84を構成するマイクロレンズアレイ 94の中心が、 光軸 AX1上にほぼ一致する位置として予め設定されている。波面分割ユニット 84が 第 2位置に移動した後、この状態を維持する場合には、真空ポンプ 78及びエア供給 機構 66をオンにし続けても良いが、真空ポンプ 78及びエア供給機構 66のいずれか を、オフ（OFF)にしても良い。
[0074] この一方、図 2に示される第 2位置に波面分割ユニット 84があるとき、主制御装置 2 0が、流路切り替え弁 76を第 1の状態に切り替え、さらに真空ポンプ 78及びエア供給 機構 66をオンにする（真空ポンプ 78及びエア供給機構 66の一方のみがオフの場合 には、そのオフになっている方のみをオンにする）ことにより、エア供給機構 66から送 り込まれる空気の圧力及び真空ポンプ 78で発生する負圧によるエアシリンダ 88内部 の 2つの空間の間の圧力差によりエアシリンダ 88内部のピストンが押し上げられ、波 面分割ユニット 84が、第 2位置から前述の第 1位置 (上側移動限界位置)へ移動して 光路上から退避する。
[0075] このように、本実施形態では、エアシリンダ 88、流路切替え弁 76、真空ポンプ 78及 びエア供給機構 66によって、波面分割光学素子としてのマイクロレンズアレイ 94を、 前記光路上に挿入及び離脱する揷脱機構が構成されている。なお、上記の波面分 割ユニット 84の上下方向の移動をより円滑かつ確実に行うために、保持部材 82を案 内するガイドを設けても良 ヽ。
[0076] 前記マイクロレンズアレイ 94は、複数の小さなレンズ（マイクロレンズ）が光路に対し て直交する面内にアレイ状に配置されて構成されている。これを更に詳述すると、図 4 (A)及び図 4 (B)に総合的に示されるように、マイクロレンズアレイ 94は、一辺の長 さが Dである正方形状の多数のマイクロレンズ 98がマトリクス状に稠密に配列された
1
ものである。なお、マイクロレンズ 98は、正の屈折力を有するレンズである。ここで、各 マイクロレンズ 98の光軸は互いにほぼ平行になっている。なお、図 4 (A)においては 、マイクロレンズ 98力 7 X 7マトリクス状に配列されたもの力 一例として示されてい る。こうしたマイクロレンズアレイ 94は、平行平面ガラス板にエッチング処理を施すこと により作成される。マイクロレンズアレイ 94では、各マイクロレンズ 98毎に、標示板 91 の開口 91aに形成された後述するピンホールパターンを介した像の結像光束を射出 する。
[0077] 前記検出器 95は、 2次元 CCD等から成る受光素子（以下、「CCD」と呼ぶ） 95aと、 例えば電荷転送制御回路等の電気回路 95b等力も構成されている。 CCD95aは、コ リメータレンズ 92に入射し、マイクロレンズアレイ 94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。また、 CCD95aは、開口 91aに形成される後述 するピンホールパターンの像がマイクロレンズアレイ 94の各マイクロレンズ 98によつ て再結像される結像面であって、開口 91aの形成面の光学的な共役面に受光面を 有している。また、この受光面は、マイクロレンズアレイ 94力 上記の光路上から退避 して ヽる状態では、投影光学系 PLの瞳面の共役面から少しだけずれた面に位置す る。
[0078] 検出器 95では、マイクロレンズアレイ 94が前述の第 2位置にあるときに、各マイクロ レンズ 98によって再結像される上記ピンホールパターンの像の撮像結果を、撮像デ ータ IMD1として主制御装置 20に送信する。また、検出器 95では、
レイ 94が前述の第 1位置にあるときには、その受光面に結像された像の撮像結果を 撮像データ IMD2として主制御装置 20に送信する。
[0079] 前記筐体 97の外形は、上述したウェハステージ WSTのセンサ取付部と嵌合する 形状となっており、ウェハステージ WSTに対して着脱自在となって 、る。
[0080] さらに、本実施形態の露光装置 100では、図示は省略されている力 レチクル尺の 上方に、投影光学系 PLを介してレチクル R上のレチクルマークと基準マーク板のマ 一クとを同時に観察するための露光波長を用いた TTR (Through The Reticle)ァライ メント光学系力も成る一対のレチクルァライメント系が設けられている。これらのレチク ルァライメント系としては、例えば特開平 7— 176468号公報及びこれに対応する米国 特許第 5, 646, 413号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。
[0081] 次に、本実施形態の露光装置 100による露光動作を、主制御装置 20の処理アル ゴリズムを簡略ィ匕して示す図 5のフローチャートに沿って、適宜他の図面を参照しな がら説明する。なお、ここでは、ウェハ W上への 1層目の露光がすでに終了しており、 2層目以降の露光を行うものとして説明する。また、以下の動作の前提として、波面セ ンサ 90は、ウェハステージ WSTに装着されており、その波面センサ 90と主制御装置 20とが接続されているものとする（図 1の端点 c、 d参照)。
[0082] また、露光装置 100では、投影光学系 PLの波面収差及び瞳像の計測モードとして 、第 1モードと第 2モードとが選択可能になっており、オペレータによりキーボード等の 入力装置を介して 、ずれかのモードが選択されて 、るものとする。
[0083] ここで、瞳像とは、後述するピンホールパターンを介して投影光学系 PLに入射する 光によって投影光学系 PLの瞳面に形成される光源像を指し、この瞳像は、波面セン サ 90に入射される光の光軸のずれなどの影響を受ける。従って、瞳像の計測は、投 影光学系 PLの光学特性の計測の一種である。勿論、波面収差は、投影光学系 PL の光学特性の一種である。 [0084] さらに、波面センサ 90内部の受光光学系の収差は、無視できるレベルであるものと する。
[0085] まず、図 5のステップ 102の投影光学系 PLの波面収差計測のサブルーチンの処理 を行う。
[0086] このサブルーチン 102では、まず、図 6のステップ 122において、不図示のレチクル ローダを用いて、図 8に示される計測用レチクル RTをレチクルステージ RSTにロード するとともに、所定の準備作業を行う。
[0087] 計測用レチクル RTには、図 8に示されるように、複数個（図 8では、 3 X 11 = 33個 のピンホールパターン PH (n= 1一 33) )がレチクルステージ RSTにロードされた状 態で、 X軸方向及び Y軸方向をそれぞれ行方向及び列方向とするマトリクス状の配列 で形成されている。なお、ピンホールパターン PH— PH は、図 8において点線で示
1 33
されるスリット状の照明領域の大きさの領域内に形成されている。
[0088] ここで、上記の所定の準備作業としては、計測用レチクル Rの投影光学系 PLに対 する相対位置の検出、ァライメント検出系 ASのベースラインの計測などが行われる。 すなわち、前述したレチクルァライメント系を用いて、ウェハステージ WST上の不図 示の基準マーク板上に形成された一対の第 1基準マークと、これに対応する計測用 レチクル RT上のレチクルァライメントマークの投影光学系 PLを介した像との位置関 係の検出を行う。この位置関係の検出は、計測用レチクル RT上の図 8中に点線で示 される領域が、前述した照明領域とほぼ一致する位置に、レチクルステージ RSTを 移動した状態で行われる。次いで、ウェハステージ WSTを所定量 XY面内で駆動し て、ァライメント検出系 ASを用いて基準マーク板上に形成された第 2基準マークのァ ライメント検出系 ASの検出中心に対する位置関係を検出し、上記 2つの位置関係と それぞれの位置関係検出時の干渉計の計測値とに基づいてァライメント検出系 AS のベースラインを算出する。
[0089] 次のステップ 124では、流路切り替え弁 76、真空ポンプ 78及びエア供給機構 66を 用いて前述したようにして、波面分割ユニット 84を波面センサ 90内部の光路 (光軸 A XI)上に挿入する。
[0090] 次のステップ 125では、ウェハステージ WSTに装着された波面センサ 90とウェハ ステージ WSTとの位置関係の計測を行う。具体的には、ウェハステージ WSTを順次 移動してァライメント検出系 ASを用 、て波面センサ 90の標示板 91上の少なくとも 2 つの 2次元位置マーク 9 lbそれぞれのウェハステージ座標系上における位置の検出 を行い、その位置の検出結果に基づいて、例えば最小自乗法などの所定の統計演 算により波面センサ 90の標示板 91の開口 9 laとウエノ、ステージ WSTとの位置関係 を正確に求める。
[0091] この結果、ウェハ干渉計 18から出力される位置情報 (速度情報）に基づいて、開口 91aの XY位置を正確に検出することができ、かつ、この XY位置の検出結果と先に 計測したベースラインとに基づ 、て、ウエノ、ステージ駆動部 24を介してウェハステー ジ WSTを移動制御することにより、開口 91aを所望の XY位置に精度良く位置決め でさるよう〖こなる。
[0092] 次のステップ 126では、多点フォーカス位置検出系（21, 22)を用いて、投影光学 系 PLの光軸 AXに直交する面 (XY平面）に対する標示板 91の傾斜を計測する。
[0093] 次のステップ 128では、上記の傾斜の計測結果に基づいてウェハステージ駆動部 24を介してウェハステージ WSTの傾斜を調整することで、標示板 91の上面の傾斜 を投影光学系 PLの像面 (又は像面の近時平面）の傾斜と一致させる。
[0094] 次のステップ 130では、投影光学系 PLの視野内の基準計測点、例えば視野中心 の計測点、すなわち図 9に示されるピンホールパターン PH の投影光学系 PLに関
17
する共役位置 (光軸 AX上）の計測点に波面サンサ 90の標示板 91の開口 91aがー 致するようにウェハステージ WSTを移動する。
[0095] 次のステップ 132では、マイクロレンズアレイ 94を構成する各マイクロレンズ 98によ つて CCD95aの受光面上に再結像されるピンホールパターン PH の像の撮像結果
17
である撮像データ IMD1に基づ!/、てウェハステージ WSTの最適 Z位置（ベストフォー カス位置）をサーチする。具体的には、次の通りである。
[0096] この最適 Z位置のサーチが行われる際の光学配置を、波面センサ 90の光軸 AX1 及び投影光学系 PLの光軸 AXに沿って展開したものが、図 9 (A)に示されている。こ うした光学配置において、主制御装置 20が光源 6からレーザ光 LBを発振させ、照明 光学系 12から照明光 ILが射出されると、計測用レチクル RTのピンホールパターン P H に到達した光（照明光 IL)が、球面波となってピンホールパターン PH から射出さ
17 17 れる。そして、その光は、投影光学系 PLを介した後、波面センサ 90の標示板 91の開 口 91aに集光される。なお、ピンホールパターン PH 以外のピンホールパターン PH
17 1 一 PH 、PH — PH を通過した光は、開口 91aには到達しないようになっている。こ
16 18 33
うして開口 91aに集光された光 (標示板 91表面の開口 91aの内部に結像されたピン ホールパターン PH の像光束)の波面は、投影光学系 PLの波面収差を含んだ略球
17
面となる。
[0097] 開口 91aを通過した光は、コリメータレンズ 92により平行光に変換され、さらにリレー レンズ系 93を介した後、マイクロレンズアレイ 94に入射する。マイクロレンズアレイ 94 は、マイクロレンズ 98 (図 4参照）ごとに、標示板 91表面の開口 91aの内部に結像さ れたピンホールパターン PH の像を、標示板 91の光学的な共役面すなわち CCD9
17
5aの撮像面（受光面）に結像させる。従って、 CCD95aの撮像面には、マイクロレン ズアレイ 94を構成するマイクロレンズ 98に対応する数のスポット像（ピンホールパター ン PH の像）が形成される。 CCD95aにより、それら撮像面 (受光面）に形成されたス
17
ポット像の撮像が行われる。 CCD95aの撮像により得られた撮像データ IMD1は、主 制御装置 20に送信される。
[0098] そこで、ウェハステージ駆動部 24を介してウェハステージ WSTを Z軸方向にステツ プ移動しつつ、上記撮像データ IMD1の取り込みを行い、その取り込んだ撮像デー タ IMD1に基づいて、例えばコントラストが最大となる Z軸方向の位置を見つけること により、ウェハステージ WSTの最適 Z位置をサーチする。
[0099] 次のステップ 134では、波面収差計測時の最適露光量を決定する。具体的には、 上記の最適 Z位置にウェハステージ WSTの Z軸方向の位置を調整した状態で、例え ば光源 6の発振周波数 (繰り返し周波数)を変更しながら、上記の撮像データ IMD1 の取り込みを繰り返し、その取り込んだ撮像データ IMD1に基づいて、 CCD95aで の電ィ匕蓄積時間に対するパルス数が最適となる撮像データ IMD1に対応する繰り返 し周波数を求めることで、最適露光量を決定する。
[0100] 次のステップ 136では、流路切り替え弁 76、真空ポンプ 78及びエア供給機構 66を 用いて前述したようにして、波面分割ユニット 84を波面センサ 90内部の光路 (光軸 A XI)上から退避 (離脱)する。
[0101] 次のステップ 138では、瞳像計測時の最適露光量を決定する。具体的には、次の 通りである。
[0102] この瞳像計測時の最適露光量の決定が行われる際の光学配置を、波面センサ 90 の光軸 AX1及び投影光学系 PLの光軸 AXに沿って展開したものが、図 9 (B)に示さ れている。こうした光学配置において、光源 6からレーザ光 LBを発振させると、前述と 同様に、計測用レチクル RTのピンホールパターン PH に到達した光（照明光 IL)が
17
、球面波となってピンホールパターン PH 力も射出され、投影光学系 PLを介した後
17
、波面センサ 90の標示板 91の開口 91aに集光され、開口 91aを通過した光は、コリメ ータレンズ 92により平行光に変換され、さらにリレーレンズ系 93を介した後、 CCD95 aで受光される。これにより、 CCD95aの受光面には、投影光学系 PLの瞳面におけ る光源像が投影される。 CCD95aにより、撮像面 (受光面）に投影された像の撮像が 行われ、この撮像により得られた撮像データ IMD2は、主制御装置 20に送信される。
[0103] そこで、例えば光源 6の発振周波数 (繰り返し周波数)を変更しながら、上記の撮像 データ IMD2の取り込みを繰り返し、その取り込んだ撮像データ IMD2に基づいて、 CCD95aでの電ィ匕蓄積時間に対するノ ルス数が最適となる撮像データ IMD2に対 応する繰り返し周波数を求めることで、瞳像計測時の最適露光量を決定する。
[0104] 次のステップ 142 (図 7)では、計測点の番号を示すカウンタ nを 1に初期化し (n^l )、その後ステップ 144に移行して、投影光学系 PLの波面収差及び瞳像の計測モー ドとして第 1モードが設定されている力否かを判断する。そして、この判断が肯定され た場合、すなわち、計測モードとして第 1モードが設定されていた場合には、ステップ 146に移行する。
[0105] ステップ 146では、波面センサ 90を n番目（ここでは 1番目）の計測点に移動する。
すなわち、 n番目のピンホールパターン PHの投影光学系 PLに関する共役位置の 計測点に波面サンサ 90の標示板 91の開口 9 laがー致するようにウェハステージ W STを移動する。
[0106] 次のステップ 148では、先にステップ 138で決定した最適露光量の下で瞳像計測 を行う。具体的には、前述のステップ 138と同様にして、瞳像の撮像データ IMD2を 取り込み、その撮像データ IMD2に基づいて光源像のデータ（中心位置や大きさな どの光源像の位置情報）の抽出を実行し、その結果をメモリに記憶する。
[0107] 次のステップ 150では、カウンタ nの値が計測点の総数 N (ここでは N = 33)以上で あるカゝ否かを判断することで、全ての計測点において瞳像計測が終了したカゝ否かを 判断する。ここでは、最初の計測点について瞳像計測が終了したのみなので、ここで の判断は否定され、ステップ 152に移行して、カウンタ nを 1インクリメントした後、ステ ップ 146に戻る。
[0108] 以後、ステップ 150における判断が肯定されるまで、ステップ 146→148→150→1 52のループの処理を繰り返す。これにより、投影光学系 PLの視野内の 2— 33番目 の計測点、すなわちピンホールパターン PH— PH の投影光学系 PLに関する共役
2 33
位置の計測点について、瞳像計測が行われ、ピンホールパターン PH— PH それ
2 33 ぞれを介した光源像のデータ（中心位置や大きさなどの光源像の位置情報)が抽出 され、メモリ内に記憶される。
[0109] そして、全ての計測点についての瞳像計測が終了すると、ステップ 154に進んで、 カウンタ nを 1に初期ィ匕する。
[0110] 次のステップ 156では、波面分割ユニット 84を再度光路上に挿入した後、ステップ 158では、波面センサ 90を n番目（ここでは 1番目）の計測点に移動する。すなわち、 n番目のピンホールパターン PHの投影光学系 PLに関する共役位置の計測点に波 面サンサ 90の標示板 91の開口 91aがー致するようにウエノ、ステージ WSTを移動す る。
[0111] 次のステップ 160— 164では、その n番目の計測点における波面収差計測を実行 する。すなわち、まず、ステップ 160では、前述のステップ 134において決定された最 適露光量の下で、マイクロレンズアレイ 94により CCD95aの受光面上に形成される 全てのスポット像の撮像を行 、、その撮像データ IMD1を取り込む。
[0112] 次のステップ 162において、撮像データ IMD1に基づいて、マイクロレンズアレイ 9 4により CCD95aの撮像面に形成された各スポット像の位置を検出する。具体的には 、各スポット像の光強度分布の重心を算出することにより、各スポット像の中心位置を 算出し、こうして求められた各スポット像の中心位置を、マイクロレンズアレイ 94により CCD95aの撮像面に形成された各スポット像の位置情報としてメモリに記憶する。
[0113] 次のステップ 164において、メモリから各スポット像の位置情報を読み出して、計測 用レチクル RTにおける n番目（ここでは 1番目）のピンホールパターン PHを介した光
1 に関する投影光学系 PLの波面収差を後述するようにして算出する。
[0114] ところで、スポット像の位置情報力 波面収差を計測できる理由は、上記のスポット 像の撮像に際し、マイクロレンズアレイ 94に入射する光の波面力 投影光学系 PLの 波面収差を反映したものとなっている力 である。
[0115] すなわち、投影光学系 PLに波面収差が無い場合には、図 9 (A)において点線 (破 線)で示されるように、その波面 WFは光軸 AX1と直交する平面となり、この場合、マ イク口レンズ 98に入射した光の波面が光軸と直交し、そのマイクロレンズ 98の光軸と CCD95aの撮像面の交点を中心とするスポット像力 CCD95aの撮像面に結像され る。これに対し、投影光学系 PLに波面収差が有る場合には、図 9 (A)において二点 鎖線で示されるように、その波面 WF'は光軸 AX1と直交する平面とはならず、その 平面上の位置に応じた角度の傾きを有する面となる。この場合、マイクロレンズ 98に 入射した光の波面は傾いており、その傾き量に応じた距離だけ、そのマイクロレンズ 9 8の光軸と撮像面の交点力もずれた点を中心とするスポット像力CCD95aの撮像面 に結像される。
[0116] 従って、このステップ 164では、波面収差が無いときに期待される各スポット像位置
(上記のマイクロレンズ 98の光軸と CCD95aの撮像面の交点）と検出された各スポッ ト像位置との差 (位置誤差)から、ツェル-ケ多項式の係数を求めることで、計測用レ チクル RTにおける n番目のピンホールパターン PHを介した光に関する投影光学系 PLの波面収差を算出する。
[0117] 但し、波面収差が無いときに期待される各スポット像位置力 上記のマイクロレンズ 98の光軸と CCD95aの撮像面の交点と一致するのは、入射する光の光軸にずれが なぐ光軸 AX1と CCD95aとが正確に直交する理想的な場合のみである。そこで、 本実施形態では、上記の位置誤差を算出するに際し、メモリ内に記憶されている、対 応する計測点における光源像のデータ（中心位置や大きさなどの光源像の位置情報 )に基づいて、波面収差が無いときに期待される各スポット像位置 (各スポット像のず れ量を算出するための基準位置)をそれぞれ補正し、検出された各スポット像位置と 補正後の各基準位置との差を算出している。これにより、波面センサ 90に入射される 光の光軸のずれに起因する、波面収差が無 、ときの各スポット像の基準位置の誤差 をキャンセルすることができ、より高精度に波面収差を求めることができる。
[0118] なお、厳密〖こ言うと、マイクロレンズアレイ 94の前記光路上への挿入及び光路上か らの退避 (光路上に対する出し入れ）によってマイクロレンズアレイ 94 (各マイクロレン ズ 98)の位置誤差が生じ、この位置誤差の影響でスポット像の位置ずれが生じ得る。 この場合、スポット像のずれ量 (位置誤差)の実測値には、 a.収差に起因する誤差成 分、 b.上記の光軸のずれに起因する誤差成分及び c.マイクロレンズアレイ 94の光 路上に対する出し入れに起因する誤差成分が含まれることになる。
[0119] 従って、より正確にスポット像のずれ量を求めるためには、短時間の間に、マイクロ レンズアレイ 94の光路上へ出し入れを複数回繰り返し、その際ほぼ光軸上に位置す るマイクロレンズ 98によって CCD95aの撮像面上に形成されるスポット像の結像位置 の分布を示す分布関数を求め、この分布関数が最大となる位置の CCD95aの撮像 面の中心からのずれ量（Δとする）を求めておく。このずれ量 Δには、上記の b.及び cの誤差成分が含まれているが、本実施形態では、 b.の成分を対応する光源像の データに基づいて容易に求めることができるので、この b.の成分をずれ量 Δから差 し引くことで、マイクロレンズアレイ 94の光路上に対する出し入れに起因する誤差成 分を求めることができる。そこで、実際の波面収差の計測の際には、この誤差成分を オフセットとして用いることで、マイクロレンズアレイ 94の光路上に対する出し入れに 起因する誤差成分をキャンセルすることができ、結果的にマイクロレンズアレイ 94の 光路上に対する出し入れの際の位置再現性を良好に確保した場合と同様の高精度 な波面収差計測が可能となる。
[0120] 図 7の説明に戻り、次のステップ 166では、カウンタ nの値が計測点の総数 N (ここで は N = 33)以上である力否かを判断することで、全ての計測点において波面収差の 計測が終了した力否かを判断する。ここでは、最初の計測点について波面収差の計 測が終了したのみなので、ここでの判断は否定され、ステップ 168に移行して、カウン タ nを 1インクリメントした後、ステップ 158に戻る。 [0121] 以後、ステップ 166における判断が肯定されるまで、ステップ 158→160→162→1 64→166→168のループの処理を繰り返す。これにより、投影光学系 PLの視野内 の 2— 33番目の計測点、すなわちピンホールパターン PH— PH の投影光学系 PL
2 33
に関する共役位置の計測点について、波面収差計測が行われ、ピンホールパターン
PH一 PH それぞれを介した光に関する波面収差が算出され、メモリ内に記憶され
2 33
る。
[0122] そして、全ての計測点についての波面収差計測が終了し、ステップ 166における判 断が肯定されると、図 5のメインルーチンのステップ 104にリターンする。
[0123] この一方、前述したステップ 144における判断が否定された場合、すなわち計測モ ードとして第 2モードが設定されていた場合には、ステップ 170に移行し、波面センサ 90を n番目（ここでは 1番目）の計測点に移動する。すなわち、 n番目のピンホールパ ターン PHの投影光学系 PLに関する共役位置の計測点に波面センサ 90の標示板 91の開口 9 laがー致するようにウェハステージ WSTを移動する。
[0124] 次のステップ 172では、前述のステップ 148と同様にして n番目（ここでは 1番目 )の 計測点における瞳像計測を行 、、撮像データ IMD2に基づ 、て抽出した光源像の データ（中心位置や大きさなどの光源像の位置情報)をメモリに記憶する。
[0125] 次のステップ 174では、波面分割ユニット 84を光路上に挿入した後、これに続くス テツプ 176— 180で、前述のステップ 160— 164と同様にして、 n番目（ここでは 1番 目）の計測点における波面収差の計測、すなわち計測用レチクル RTにおける n番目 のピンホールパターン PHを介した光に関する投影光学系 PLの波面収差の計測を 行う。
[0126] 次のステップ 182では、カウンタ nの値が計測点の総数 N (ここでは N = 33)以上で ある力否かを判断することで、全ての計測点において波面収差の計測が終了したか 否かを判断する。ここでは、最初の計測点について波面収差の計測が終了したのみ なので、ここでの判断は否定され、ステップ 184に移行して、カウンタ nを 1インクリメン トした後、さらにステップ 186で波面分割ユニット 84を光路上力も退避した後、ステツ プ 170に戻る。
[0127] 以後、ステップ 182における判断が肯定されるまで、ステップ170→172→174→1 76→178→180→182→184→186のループの処理を繰り返す。これにより、投景 光学系 PLの視野内の 2— 33番目の計測点、すなわちピンホールパターン PH— P
2
H の投影光学系 PLに関する共役位置の計測点について、瞳像計測及びこの結果
33
を考慮した波面収差計測が行われ、ピンホールパターン PH— PH それぞれを介し
2 33
た光に関する波面収差が算出され、メモリ内に記憶される。
[0128] そして、全ての計測点についての波面収差計測が終了し、ステップ 182における判 断が肯定されると、図 5のメインルーチンのステップ 104にリターンする。
[0129] ステップ 104では、上で求めた投影光学系 PLの視野内の N個（ここでは 33個）の 計測点における波面収差のデータに基づいて、投影光学系 PLの波面収差が全ての 計測点で許容値以下であるか否かを判断する。そして、この判断が否定された場合 には、ステップ 106に移行して、投影光学系 PLの波面収差の計測結果に基づき、現 在発生している波面収差を低減させるように、結像特性補正コントローラ 251を介し てレンズエレメントを駆動して投影光学系 PLの波面収差の調整を行う。なお、場合に よっては、人手により投影光学系 PLのレンズエレメントの XY平面内での移動やレン ズエレメントの交換を行うこととしても良い。
[0130] その後、ステップ 102のサブルーチンの処理を行い、調整された投影光学系 PLに 関する波面収差を上記と同様にして計測する。以後、ステップ 104において肯定的 な判断がなされるまで、投影光学系 PLの波面収差の調整 (ステップ 106)と、波面収 差の計測 (ステップ 102)とを繰り返し実行する。そして、ステップ 104において肯定 的な判断がなされると、ステップ 108に移行する。
[0131] ステップ 108では、不図示の入出力装置を介してアラーム音を発するとともにデイス プレイ画面上に「波面収差計測終了」を表示するなどして、オペレータに波面収差を 計測した旨を通知する。
[0132] 次のステップ 110では、波面センサ 90がウェハステージ WSTから取り外されるのを 待ち、波面センサ 90がウェハステージ WSTから取り外されたことを例えば不図示の センサの出力又はオペレータ力もの通知などにより確認すると、ステップ 112に移行 する。
[0133] ステップ 112では、不図示のレチクルローダを介してレチクルステージ RST上に口 ードされている計測用レチクル RTをアンロードするとともに、転写したいパターンが形 成されたレチクル Rをレチクルステージ RST上にロードする。
[0134] 次のステップ 113では、前述のレチクルァライメント系及び不図示の基準マーク板を 用 ヽたレチクルァライメント、ァライメント検出系 AS及び基準マーク板を用 、たベース ライン計測を、通常のスキャニング'ステツパと同様の手順で行う。
[0135] 次のステップ 114では、不図示のウェハローダを介してウェハステージ WST上のゥ ェハ交換を行う（但し、ウェハステージ WST上にウェハがロードされていない場合は 、ウェハを単にロードする）。
[0136] 次のステップ 116では、ウェハ Wに対するァライメント（例えば EGA方式のウェハァ ライメントなど）を行う。このウェハァライメントの結果、ウェハ W上の複数のショット領 域の配列座標が精度良く求められる。なお、 EGA方式のウェハァライメントについて は、特開昭 61— 44429号公報及びこれに対応する米国特許第 4, 780, 617号等に 詳細に開示されており、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。
[0137] 次のステップ 118では、上記のウェハァライメントの結果に基づいて、ウェハ W上の 各ショット領域の露光のために走査開始位置 (加速開始位置）にウェハステージ WS Tを移動させる動作と、レチクルステージ RSTとウェハステージ WSTとを同期して Y 軸方向に相対走査しつつレチクル Rを照明光 ILで照明してレチクル Rのパターンをゥ ェハ W上のショット領域に転写する動作とを繰り返す、ステップ'アンド'スキャン方式 の露光を行う。
[0138] なお、上記の相対走査中、特に走査露光中には、レチクル干渉計 16によって検出 されるレチクルステージ RSTの XY位置の情報、ウェハ干渉計 18によって検出される ウェハステージ WSTの位置情報、及び多点フォーカス位置検出系（21, 22)によつ て検出されるウェハ Wの Z位置及びレべリング情報などに基づ!/、て、レチクルステー ジ RSTとウェハステージ WSTとの位置関係が適切に保たれるよう、レチクルステージ RST及びウェハステージ WSTの位置制御が行われる。
[0139] 次のステップ 120では、予定枚数 (例えば 1ロット）のウェハに対する露光が終了し た力否かを判断し、この判断が否定されると、ステップ 114に戻り、以後、ステップ 12 0における判断が肯定されるまで、ステップ 114→ 116→ 118→ 120のループの処理 を繰り返し行う。
[0140] そして、予定枚数のウェハに対する露光が終了すると、ステップ 120における判断 が肯定され、本ルーチンの一連の処理を終了する。
[0141] これまでの説明から明らかなように、波面センサ 90を構成する検出器 95からの検 出信号に基づいて、所定の演算を行って被検光学系、例えば投影光学系 PLの光学 特性を算出する処理装置が、主制御装置 20によって構成され、波面センサ 90と主 制御装置 20とによって、光学特性計測装置が構成されている。
[0142] 以上説明したように、本実施形態の露光装置 100が備える光学特性計測装置によ ると、挿脱機構 (エアシリンダ 88、流路切替え弁 76、真空ポンプ 78及びエア供給機 構 66)により、前述の筐体 97内部の受光光学系を構成するコリメータレンズ 92を経 由した光の光路に対して投影光学系 PL (及び照明光学系）の瞳共役面の近傍位置 でマイクロレンズアレイ 94 (波面分割ユニット 84)が挿入され、あるいはその挿入され たマイクロレンズアレイ 94 (波面分割ユニット 84)が光路上力も離脱される。そして、マ イク口レンズアレイ 94が上記光路上に挿入された状態では、投影光学系 PLを介した 光がコリメータレンズ 92を経由し、マイクロレンズアレイ 94を介して検出器 95で受光 され、その検出器 95から投影光学系 PLに関する情報を含む検出信号 (例えば前述 の撮像データ IMD1)が出力される。この場合、マイクロレンズアレイ 94により投影光 学系 PLの瞳面における波面が分割されているので、検出器 95からは分割された各 波面に関連する投影光学系 PLの光学特性に関する情報を含む検出信号 (例えば 前述の撮像データ IMD1)が出力される。
[0143] この一方、マイクロレンズアレイ 94が上記光路上力も離脱された状態では、投影光 学系 PLを介した光がコリメータレンズ 92を経由し、マイクロレンズアレイ 94を介するこ となく検出器 95で受光され、その検出器 95から投影光学系 PLの光学特性に関する 情報を含む検出信号 (例えば前述の撮像データ IMD2)が出力される。この場合、検 出器 95からは瞳面の形状、位置などに関連する投影光学系 PLの光学特性に関す る情報を含む検出信号 (例えば前述の撮像データ IMD2)が出力される。 [0144] いずれにしても、投影光学系 PLを介した光がハーフミラーを経由することなぐ検 出器 95で受光されるので、検出器 95からの検出信号 (例えば撮像データ IMD1、 I MD2)に基づいて求められる光学特性 (上記の例では波面収差）は、ハーフミラーに 存在する偏光特性によって計測精度が悪化することがあり得ない。従って、投影光学 系 PLの光学特性 (例えば波面収差)を高精度に計測することが可能である。
[0145] また、本実施形態では、投影光学系 PLの波面収差の計測に際して、処理装置とし て機能する主制御装置 20は、前述の挿脱機構によりマイクロレンズアレイ 94が前記 光路上に挿入されている状態では、検出器 95からの検出信号に基づいて、投影光 学系 PL (被検光学系）の第 1の光学特性として波面収差を算出する。より正確には、 投影光学系 PLの波面収差を計測に際して、計測用レチクル RTのピンホールパター ン PHに照明光 ILを照射することによって形成される波面をマイクロレンズアレイ 94 によって分割し、マイクロレンズアレイ 94のマイクロレンズ 98毎に得られるスポット像と 基準位置とのずれを検出し、例えばツ ルニケの多項式等を用いて投影光学系 PL ( 被検光学系）の第 1の光学特性として波面収差を求めている。
[0146] また、主制御装置 20は、前述の挿脱機構によりマイクロレンズアレイ 94が前記光路 上力も離脱されている状態では、検出器 95からの検出信号に基づいて、前述の瞳 像 (光源像)のデータ（中心位置や大きさなどの光源像の位置情報)を投影光学系 P Lの第 2の光学特性として算出する。これは、ツェル-ケの多項式を用いて波面収差 を精度良く求めるためには、投影光学系 PLの瞳位置や大きさに基づいて波面収差 を求めるための基準位置のずれを補正することが望ましいからである。すなわち、前 述のように、検出器 95によって撮像された光源像を検出対象として、その光源像の 位置が精度良く検出され、その検出された光源像の位置や大きさに基づいて、基準 位置のずれが補正される。したがって、本実施形態では、波面収差を精度良く計測 することができる。
[0147] また、本実施形態の露光装置 100では、光学特性計測装置により上述のように投 影光学系 PLの光学特性として、総合的な収差である波面収差をオン 'ボディにて精 度良く計測することができる。そして、この投影光学系 PLの波面収差に基づいて、投 影光学系 PLを調整した後、十分に諸収差が低減された投影光学系 PLを用いて露 光が行われるので、レチクル Rに形成されたパターンをウェハ W上に精度良く転写す ることが可能となる。
[0148] なお、上記実施形態では、複数のピンホールパターンが形成された計測用レチク ル RTをレチクルステージ RST上にロードし、計測用レチクル RTを照明光 ILで照明 し、その計測用レチクル RTに形成されたピンホールパターンで発生した球面波を投 影光学系 PLに入射させて、波面センサ 90を用いて、瞳像計測又はピンホールパタ ーンの像の計測を行う場合について説明したが、本発明の光学特性計測装置の計 測対象がこれらに限定されないことは勿論である。
[0149] すなわち、光学特性計測装置は、光学系の収差計測以外の様々な光学系の光学 特性の計測にも適用することができる。例えば、この光学特性計測装置 (90、 20)を 用いて、照明光学系 12の開口数（照明 N. A. )又はコヒーレンスファクタ σ値の計測 も実行することができる。例えば、レチクル Rをレチクルステージ RSTに保持しない状 態、あるいはレチクルステージ RST上に照射される光を遮蔽しな 、ガラスレチクルを 保持した状態とし、波面センサ 90の標示板 91の開口 91aが光軸 ΑΧ上に位置するよ うに、ウェハステージ WSTを移動させる。かかる移動は、前述と同様に、主制御装置 20力 ウェハ干渉計 18によって検出されたウェハステージ WSTの位置情報（速度 情報）に基づいて、ウェハステージ駆動部 24を制御することにより行われる。このとき 、波面センサ 90の波面分割ユニット 84は、光路上力も退避した状態となっている。
[0150] こうした光学配置において、照明系から射出された照明光 ILが、投影光学系 PLを 介した後、波面センサ 90の標示板 91の開口 91aに到達するようになる。開口 91aを 通過した光は、コリメータレンズ 92により平行光に変換され、さらにリレーレンズ系 93 を介した後、 CCD95aに入射する。このとき、 CCD95aにより、それら撮像面（受光面 )に形成された光源像の撮像が行われる。
[0151] その撮像データ IMD2は、主制御装置 20に送られ、前述の瞳像計測と同様に、主 制御装置 20により光源像に対応する各画素が抽出され、その光源像の位置や大き さが検出される。
[0152] コヒーレンスファクタ σ値 (照明 σ )は、投影光学系 PLにおける入射瞳面における 光源像の大きさと、その入射瞳の大きさとの比で定義される。入射瞳の大きさが既知 であり、投影光学系 PLにおける入射瞳面の位置及びその入射瞳面の概略共役面で ある波面センサ 90の CCD95aの撮像面の位置が既知であり、投影光学系 PLにおけ る入射瞳面における光源像に対する CCD95aの撮像面における光源像の倍率も既 知であるとすると、主制御装置 20において、 CCD95aによって撮像された光源像の 大きさカもコヒーレンスファクタ σ値（照明 σ )を求めることができる。
[0153] また、照明 Ν. Α.は、上述のように求めたコヒーレンスファクタ σと、既知の投影光 学系 PLの Ν. A.とから計算により求めることもできる力 投影光学系 PLにおける入 射瞳面の位置及びその入射瞳面の概略共役面である波面センサ 90の CCD95aの 撮像面の位置が既知であり、投影光学系 PLにおける入射瞳面における光源像に対 する CCD95aの撮像面における光源像の倍率も既知であるとすると、主制御装置 20 において、 CCD95aによって撮像された光源像の大きさから照明 N. A.を簡単な計 算で求めることができる。
[0154] このように、照明 σ又は照明 Ν. Α.を求める際にも、マイクロレンズアレイ 94が光路 上力 退避した状態で CCD95aによって撮像された光源像の大きさを主制御装置 2 0が精度良く検出することができるため、被検光学系の第 2の光学特性として照明 σ 又は照明 Ν. Α.を高精度に計測することができる。
[0155] なお、照明 σが計測される照明条件は、通常照明に限られるものではなぐ輪帯照 明や 4極照明等でもよい。すなわち、照明光学系の瞳面上で照明光が分布する領域 は、円形や楕円形等に限られるものではなぐ輪帯、あるいは照明光学系の光軸から ほぼ等距離に分布する複数の局所領域等であってもよい。
[0156] なお、上記実施形態では、計測用レチクル RTにおける開口パターンの数を 11 X 3
= 33としたが、所望の波面収差の計測精度に応じて、数を増減することが可能であ る。また、マイクロレンズアレイ 94におけるマイクロレンズ 98の配列数や配列態様も、 所望の波面収差の計測精度に応じて変更することが可能である。
[0157] また、上記実施形態では、エアシリンダ 88、流路切替え弁 76、真空ポンプ 78及び エア供給機構 66によって構成され、主制御装置 20によって制御される揷脱機構に より、波面分割光学素子としてのマイクロレンズアレイ 94力 コリメータレンズ 92に入 射した光の光路上に挿入及び離脱される場合について説明したが、これに限らず、 マイクロレンズの前記光路上への揷脱を手動にて行う挿脱機構を採用しても良 ヽ。こ のような揷脱機構は、例えば波面分割ユニット 84を上下方向に案内するガイドを含 んで構成することができる。
[0158] また、上記実施形態では、投影光学系 PLの波面収差の計測に際し、レチクルステ ージ RST上に計測用レチクル RTをロードするものとした力 計測用レチクルと同様 のピンホールパターンが形成されたパターン板をレチクルステージ RSTに常設して おき、このパターン板を投影光学系 PLの視野に対して位置合わせして、投影光学系 PLの波面収差の計測を行うようにしても良 、。
[0159] また、上記実施形態では、波面センサ 90内部の受光光学系の収差は、無視できる 程小さいものとした力 さらに高い精度の波面収差計測を行う場合などには、波面収 差を算出するまでのいずれかの時点で、受光光学系単独の波面収差を計測してお いても良い。かかる受光光学系単独の波面収差の計測は、投影光学系 PLを介した 照明光 ILの照射により球面波を発生する程度の大きさのピンホールパターンが形成 されたパターン板を、標示板 91あるいはその近傍に設け、このパターン板のピンホー ルパターンで開口 91aを更に制限した状態で、投影光学系 PLから射出される照明 光 ILをパターン板に照射して、上述と同様の波面収差の計測を行うことで実現できる 。そして、投影光学系 PLの波面収差の算出の際に、上記の受光光学系単独の波面 収差を補正値として用いることとしても良 、。
[0160] また、同様に、波面収差を精度良く求めるために、波面収差を算出するまでのいず れかの時点で、 CCD95aの暗電流を計測しておき、各画素の値 (輝度値）を求める 際に、この暗電流に起因するオフセットを補正しても良い。かかるオフセット補正は、 前述した瞳像計測などの場合に行うと良い。
[0161] また、上記実施形態では、投影光学系 PLの波面収差計測及び波面収差調整を、 露光装置が組み立てられた後の定期メンテナンス時等に行い、その後のウェハの露 光に備える場合について説明したが、露光装置の製造における投影光学系 PLの調 整時に、上記の実施形態と同様にして、波面収差の調整を行っても良い。なお、露 光装置の製造時における投影光学系 PLの調整にあたっては、上記の実施形態にお いて行われる投影光学系 PLを構成する一部のレンズエレメントの位置調整にカ卩えて 、他のレンズエレメントの位置調整、レンズエレメントの再力卩ェ、レンズエレメントの交 換等を行うことが可能である。
[0162] また、上記実施形態では、波面センサ 90がウェハステージ WSTに対して着脱自在 になっている場合について説明した力 これに限らず、波面センサ 90はウェハステ ージ WSTに常設されても良!、。
[0163] また、上記実施形態では、オプティカルインテグレータ 222としてフライアイレンズが 用いられるとした力 その代わりに、マイクロフライアレイレンズが用いられても良い。 この場合には、フライアイレンズ 222が用いられたときよりも光源像の強度分布がより 均一となるので、光源像に対応する各画素の抽出がより容易となる。また、ォプティカ ルインテグレータとして内面反射型インテグレータ（ロッドインテグレータ等）を用いる こともできるが、この場合には、光源像としてその虚像を検出することになる。
[0164] なお、上記実施形態では、シャツクーハルトマン方式の波面センサ 90を含む光学特 性計測装置に本発明が適用された場合について説明したが、これに限らず、その内 部に波面分割光学素子を有し、波面分割光学素子を受光光路上に挿入又は受光 光路上力 離脱することで、 目的とする光学特性の計測ができる装置であれば、本発 明を適用することは可能である。
[0165] また、上記実施形態の露光装置の光源 6としては、 Fレーザ光源、 ArFエキシマレ
2
一ザ光源、 KrFエキシマレーザ光源などの紫外パルス光源に限らず、 g線 (波長 436 nm)、 i線 (波長 365nm)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、 DFB半導体レーザ又はファイバーレーザ力も発振される赤外域、又は 可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイッテルビウム の両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光 に波長変換した高調波を用いても良い。また、投影光学系の倍率は縮小系のみなら ず等倍および拡大系の 、ずれでも良 、。
[0166] また、上記実施形態では、走査型露光装置の場合を説明したが、本発明は、投影 光学系を備える露光装置であれば、ステップ'アンド'リピート機、ステップ'アンド'ス キャン機、ステップ ·アンド'ステイツチング機を問わず適用することができる。
[0167] 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ぐ例えば、 角型のガラスプレートに液晶標示素子パターンを転写する液晶用の露光装置や、有 機 EL、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン及び DNA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ぐ光露 光装置、 EUV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。
[0168] 《デバイス製造方法》
次に上述した露光装置をリソグラフイエ程で使用したデバイスの製造方法の実施形 態について説明する。
[0169] 図 10には、デバイス (ICや LSI等の半導体チップ、液晶パネル、 CCD,薄膜磁気 ヘッド、マイクロマシン等）の製造例のフローチャートが示されている。図 10に示され るように、まず、ステップ 301 (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 302 (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を製作する。一方、ステップ 303 (ウェハ製造ステップ）におい て、シリコン等の材料を用いてウェハを製造する。
[0170] 次に、ステップ 304 (ウェハ処理ステップ）において、ステップ 301—ステップ 303で 用意したマスクとウェハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によってゥェ ハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップ 305 (デバイス組立てステップ）に おいて、ステップ 304で処理されたウェハを用いてデバイス組立てを行う。このステツ プ 305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)等の工程が必要に応じて含まれる。
[0171] 最後に、ステップ 306 (検査ステップ）において、ステップ 305で作成されたデバイス の動作確認テスト、耐久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。
[0172] 図 11には、半導体デバイスにおける、上記ステップ 304の詳細なフロー例が示され ている。図 11において、ステップ 311 (酸化ステップ）においてはウェハの表面を酸 化させる。ステップ 312 (CVDステップ）においてはウェハ表面に絶縁膜を形成する 。ステップ 313 (電極形成ステップ）においてはウェハ上に電極を蒸着によって形成 する。ステップ 314 (イオン打ち込みステップ）においてはウエノ、にイオンを打ち込む 。以上のステップ 311—ステップ 314それぞれは、ウェ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。
[0173] ウェハプロセスの各段階にお 、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 315 (レジスト形 成ステップ）において、ウエノ、に感光剤を塗布する。引き続き、ステップ 316 (露光ス テツプ）において、上で説明したリソグラフィシステム (露光装置)及び露光方法によつ てマスクの回路パターンをウェハに転写する。次に、ステップ 317 (現像ステップ）に おいては露光されたウェハを現像し、ステップ 318 (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 319 (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。
[0174] 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、ウェハ上に多重に 回路パターンが形成される。
[0175] 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 31
6)において上記実施形態の露光装置が用いられるので、精度良くレチクルのパター ンをウェハ上に転写することができる。この結果、高集積度のデバイスの生産性 (歩 留まりを含む)を向上させることが可能になる。
産業上の利用可能性
[0176] 本発明の光学特性計測装置及び光学特性計測方法は、被検光学系の光学特性 を計測するのに適している。また、本発明の露光装置及び露光方法は、マスクに形 成されたパターンを感光物体上に転写するのに適している。また、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] 被検光学系の光学特性を計測する光学特性計測装置であって、
被検光学系を介した光の光路に対して挿入及び離脱可能で、前記光の光路に挿 入された時には前記被検光学系を経由した前記光の波面を分割する波面分割光学 素子を含む光学系と；
前記波面分割光学素子を、前記光路に挿入及び離脱する揷脱機構と； 前記光学系を介した前記光を受光し、前記被検光学系の光学特性に関する情報 を含む検出信号を出力する検出器と;を備える光学特性計測装置。
[2] 請求項 1に記載の光学特性計測装置にお!、て、
前記波面分割光学素子は、前記被検光学系の瞳共役面の近傍位置に配置される ことを特徴とする光学特性計測装置。
[3] 請求項 1に記載の光学特性計測装置にお!、て、
前記波面分割光学素子は、マイクロレンズアレイであることを特徴とする光学特性 計測装置。
[4] 請求項 1に記載の光学特性計測装置にお!、て、
前記検出器からの検出信号に基づいて、所定の演算を行って前記被検光学系の 光学特性を算出する処理装置を更に備える光学特性計測装置。
[5] 請求項 4に記載の光学特性計測装置にお 、て、
前記処理装置は、前記挿脱機構により前記波面分割光学素子が前記光路に挿入 されている状態では、前記検出器からの検出信号に基づいて、前記被検光学系の 第 1の光学特性を算出することを特徴とする光学特性計測装置。
[6] 請求項 5に記載の光学特性計測装置において、
前記第 1の光学特性は、前記被検光学系の波面収差であることを特徴とする光学 特性計測装置。
[7] 請求項 4に記載の光学特性計測装置にお 、て、
前記処理装置は、前記挿脱機構により前記波面分割光学素子が前記光路から離 脱されている状態では、前記検出器からの検出信号に基づいて、前記被検光学系 の第 2の光学特性を算出することを特徴とする光学特性計測装置。
[8] 請求項 7に記載の光学特性計測装置にお 、て、
前記第 2の光学特性は、前記被検光学系の瞳面又はその共役面における光源像 の位置及び形状の少なくとも一方の情報に関連する光学特性であることを特徴とす る光学特性計測装置。
[9] 請求項 8に記載の光学特性計測装置において、
前記第 2の光学特性は、前記被検光学系を構成する照明光学系の開口数及びコヒ 一レンスファクタの一方であることを特徴とする光学特性計測装置。
[10] マスクに形成されたパターンを感光物体上に転写する露光装置であって、
前記マスクを照明光で照明する照明光学系と；
前記マスクから射出される前記照明光を前記感光物体上に投射する投影光学系と 前記感光物体を保持して 2次元移動する物体ステージと；
前記投影光学系が前記被検光学系となるように前記物体ステージに装着された請 求項 1一 9のいずれか一項に記載の光学特性計測装置と;を備える露光装置。
[11] 請求項 10に記載の露光装置において、
前記光学特性計測装置は、その少なくとも一部が、前記物体ステージに着脱自在 に装着されて!ヽることを特徴とする露光装置。
[12] リソグラフイエ程を含むデバイス製造方法であって、
前記リソグラフイエ程では、請求項 10に記載の露光装置を用いて感光物体上にパ ターンを転写するデバイス製造方法。
[13] 被検光学系の光学特性を計測する光学特性計測方法であって、
前記被検光学系を介した光の光路に波面分割光学素子を挿入した第 1の状態で、 前記被検光学系及び前記波面分割光学素子を介した光に基づいて第 1の情報を検 出する第 1検出工程と；
前記光路から前記波面分割光学素子を退避させた第 2の状態で、前記被検光学 系を介した光に基づいて第 2の情報を検出する第 2検出工程と；
前記第 1の情報及び前記第 2の情報に基づいて、前記被検光学系の光学特性を 算出する算出工程と；を含む光学特性計測方法。
[14] 請求項 13に記載の光学特性計測方法において、
前記算出工程では、前記被検光学系の光学特性のうち第 1の光学特性を算出する ことを特徴とする光学特性計測方法。
[15] 請求項 14に記載の光学特性計測方法において、
前記波面分割光学素子の前記光路に対する出し入れに起因する誤差成分を計測 する誤差計測工程をさらに含む光学特性計測方法。
[16] 請求項 15に記載の光学特性計測方法にぉ 、て、
前記誤差計測工程では、前記波面分割光学素子の前記光路に対する出し入れを 複数回繰り返し、その際前記波面分割光学素子の結像面上に形成される所定のス ポット像の結像位置の分布を示す分布関数を求め、この分布関数が最大となる位置 の前記結像面の中心からのずれ量を求め、該ずれ量力 前記波面分割光学素子に 入射する光の光軸のずれに起因する誤差成分を差し引くことで、前記出し入れに起 因する誤差成分を算出することを特徴とする光学特性計測方法。
[17] 請求項 13に記載の光学特性計測方法において、
前記被検光学系は、パターンを投影する投影光学系を含むことを特徴とする光学 特性計測方法。
[18] 請求項 13に記載の光学特性計測方法にぉ 、て、
前記算出工程では、前記被検光学系の光学特性のうち、前記第 1の光学特性及び 第 2の光学特性を算出することを特徴とする光学特性計測方法。
[19] 請求項 18に記載の光学特性計測方法において、
前記第 1の光学特性は、前記投影光学系の波面収差であり、前記第 2の光学特性 は前記投影光学系の瞳面に形成される光源像であることを特徴とする光学特性計測 方法。
[20] 請求項 13に記載の光学特性計測方法にぉ 、て、
前記算出工程で算出された前記投影光学系の第 1の光学特性が所定の許容値以 下であるか否かを判断し、許容値を超えていた場合に、前記第 1の光学特性が前記 許容値以下となるまで、前記投影光学系の第 1の光学特性の調整と、前記第 1の光 学特性の計測とを繰り返すことを特徴とする光学特性計測方法。
[21] 投影光学系を前記被検光学系として請求項 13— 20のいずれか一項に記載の光 学特性計測方法を実行する工程と；
前記光学特性計測方法が実行された前記投影光学系を用いて、パターンを感光 物体上に転写する工程と;を含む露光方法。
[22] 請求項 21に記載の露光方法を用いるリソグラフイエ程を含むデバイス製造方法。
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