JP2002175964A - 観察装置およびその製造方法、露光装置、並びにマイクロデバイスの製造方法 - Google Patents

観察装置およびその製造方法、露光装置、並びにマイクロデバイスの製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 波面収差の高次収差成分を含む残存収差を良
好に補正することのできる観察装置の製造方法。 【解決手段】 結像光学系（７，６，１０，１１，１２
（１４））を介して形成された被検面（ＷＭ）の像を観
察する観察装置の製造方法。結像光学系に残存する残存
収差を計測する収差計測工程と、残存収差を補正するた
めに、少なくとも一方の面が非球面形状に形成された補
正板（１７）を結像光学系の光路中の所定位置に設置す
る設置工程とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、観察装置およびそ
の製造方法、露光装置、並びにマイクロデバイスの製造
方法に関する。特に、本発明は、半導体素子、撮像素
子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイ
スをリソグラフィー工程で製造するための露光装置に搭
載される観察装置の残存収差の補正（調整）に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、半導体素子等のデバイスの製造
に際して、感光材料の塗布されたウェハ（またはガラス
プレート等の基板）上に複数層の回路パターンを重ねて
形成する。このため、回路パターンをウェハ上に露光す
るための露光装置には、マスクのパターンと既に回路パ
ターンの形成されているウェハの各露光領域との位置合
わせ（アライメント）を行うためのアライメント装置
（観察装置）が備えられている。
【０００３】従来、この種のアライメント装置として、
特開平４−６５６０３号公報、特開平４−２７３２４６
号公報等に開示されているように、オフ・アクシス方式
で且つ撮像方式のアライメント装置が知られている。こ
の撮像方式のアライメント装置の検出系は、ＦＩＡ（Fi
eld Image Alignment)系とも呼ばれている。ＦＩＡ系で
は、ハロゲンランプ等の光源から射出される波長帯域幅
の広い光で、ウェハ上のアライメントマーク（ウェハマ
ーク）を照明する。そして、結像光学系を介してウェハ
マークの拡大像を撮像素子上に形成し、得られた撮像信
号を画像処理することによりウェハマークの位置検出を
行う。
【０００４】上述のように、ＦＩＡ系では広帯域照明を
用いているので、ウェハ上のフォトレジスト層での薄膜
干渉の影響が低減されるという利点がある。しかしなが
ら、従来のＦＩＡ系の結像光学系では、加工、組立、調
整等の製造工程を介して、僅かながら収差が残存する。
結像光学系に収差が残存していると、撮像面上でのウェ
ハマーク像のコントラストが低下したり、ウェハマーク
像に歪みが生じたりして、マーク位置の検出誤差が発生
する。近年、回路パターンの線幅の微細化に伴い、高精
度のアライメントが必要とされるようになってきてい
る。
【０００５】なお、光学系に残存する収差のうち、特に
コマ収差のような光軸に非対称な収差がウェハマーク像
の検出に及ぼす影響は大きく、像面上で光軸に関して対
称なコマ収差や、偏心コマ収差のように瞳において光軸
に非対称な横収差が発生していると、撮像面上に形成さ
れるウェハマーク像は、理想結像の場合に比べて位置ず
れして計測される。また、ウェハマークの形状（ピッ
チ、デューティ比、段差等）が変わった場合や、ウェハ
マークがデフォーカスした場合には、ウェハマーク像に
対するコマ収差の影響の度合いが様々に変化し、その計
測位置のずれ量も様々に変化することになる。また、球
面収差のような光軸に対称な収差が発生していると、ウ
ェハマークの形状が変化する度にバックフォーカス位置
が変化してしまう。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】一般に、半導体素子の
製造工程毎にウェハマークの形状が異なるため、コマ収
差が残存した光学系でウェハのアライメント（位置合わ
せ）を行うと、いわゆるプロセスオフセットが発生す
る。そこで、上述のような残存コマ収差を補正するため
に、本出願人は、特開平８−１９５３３６号公報におい
て、対物レンズに後続する光学系においてコマ収差を補
正する手法を提案している。しかしながら、特開平８−
１９５３３６号公報に開示された手法では、補正可能な
コマ収差は低次のコマ収差のみであり、高次のコマ収差
の補正を行うことは困難である。このように、一般に、
波面収差の低次収差成分は通常の光学調整により補正可
能であるが、波面収差の高次収差成分は通常の光学調整
により補正（調整）することが困難である。
【０００７】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
のであり、波面収差の高次収差成分を含む残存収差を良
好に補正することのできる、観察装置およびその製造方
法を提供することを目的とする。また、本発明は、残存
収差が良好に補正されて高い光学性能を有する観察装置
を用いて、たとえばマスクと感光性基板とを高精度に位
置合わせすることのできる露光装置を提供することを目
的とする。さらに、本発明は、高い光学性能を有する観
察装置を備えた露光装置を用いて、良好な露光により良
好なマイクロデバイスを製造することのできるマイクロ
デバイス製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の第１発明では、結像光学系を介して形成さ
れた被検面の像を観察する観察装置において、前記結像
光学系の光路中に配置された補正板を備え、前記補正板
の少なくとも一方の面は、前記結像光学系に残存する収
差を補正するための所要の形状に形成されていることを
特徴とする観察装置を提供する。
【０００９】第１発明の好ましい態様によれば、前記結
像光学系は、前記被検面側に配置された第１対物レンズ
と、該第１対物レンズから間隔を隔てて配置された第２
対物レンズとを有し、前記第１対物レンズと前記第２対
物レンズとを介して前記被検面の像を形成し、前記補正
板は、前記第１対物レンズと前記第２対物レンズとの間
の平行光路中に配置されている。
【００１０】また、第１発明の好ましい態様によれば、
前記補正板は、前記被検面側に配置された第１補正板
と、該第１補正板から間隔を隔てて配置された第２補正
板とを有する。この場合、前記第１補正板の一方の面
は、非球面形状に形成され、前記第２補正板の一方の面
は、前記第１補正板の前記一方の面と同じ非球面形状に
形成され、前記第１補正板の前記一方の面と前記第２補
正板の前記一方の面とが互いに対向するように配置され
ていることが好ましい。また、この場合、前記第１補正
板および前記第２補正板は、前記結像光学系の光軸を中
心としてそれぞれ回転可能に構成されていることが好ま
しい。
【００１１】本発明の第２発明では、結像光学系を介し
て形成された被検面の像を観察する観察装置において、
前記結像光学系を構成する複数の光学面のうちの少なく
とも１つの光学面は、前記結像光学系に残存する収差を
補正するための所要の形状に形成されていることを特徴
とする観察装置を提供する。
【００１２】本発明の第３発明では、第１発明の観察装
置の製造方法において、前記結像光学系に残存する残存
収差を計測する収差計測工程と、前記第１補正板および
前記第２補正板を前記結像光学系の光軸を中心としてそ
れぞれ回転させることにより前記残存収差を補正する補
正工程とを含むことを特徴とする観察装置の製造方法を
提供する。
【００１３】本発明の第４発明では、結像光学系を介し
て形成された被検面の像を観察する観察装置の製造方法
において、前記結像光学系に残存する残存収差を計測す
る収差計測工程と、前記残存収差を補正するために、少
なくとも一方の面が非球面形状に形成された補正板を前
記結像光学系の光路中の所定位置に設置する設置工程と
を含むことを特徴とする観察装置の製造方法を提供す
る。
【００１４】第４発明の好ましい態様によれば、前記設
置工程では、予め製造された複数の補正板から選択され
た補正板を前記結像光学系の光路中の所定位置に設置す
る。また、前記設置工程では、一方の面が非球面形状に
形成された第１補正板と、一方の面が前記第１補正板の
前記一方の面と同じ非球面形状に形成された第２補正板
とを、前記第１補正板の前記一方の面と前記第２補正板
の前記一方の面とが互いに対向するように配置し、前記
第１補正板および前記第２補正板を前記結像光学系の光
軸を中心としてそれぞれ回転させることにより前記残存
収差を補正することが好ましい。
【００１５】本発明の第５発明では、結像光学系を介し
て形成された被検面の像を観察する観察装置の製造方法
において、前記結像光学系に残存する残存収差を計測す
る収差計測工程と、前記残存収差を補正するために前記
結像光学系の光路中の所定位置に配置すべき補正板の面
形状を、前記収差計測工程による計測結果に基づいて算
出する算出工程と、前記算出工程による算出結果に基づ
いて前記補正板の少なくとも一方の面を加工する加工工
程と、前記加工工程にて加工された前記補正板を前記結
像光学系の光路中の所定位置に設置する設置工程とを含
むことを特徴とする観察装置の製造方法を提供する。
【００１６】第５発明の好ましい態様によれば、前記収
差計測工程では、加工前の前記補正板と同じ光学特性を
有する計測用部材を前記結像光学系の光路中の所定位置
に配置した上で、前記結像光学系に残存する残存収差を
計測する。あるいは、前記収差計測工程では、加工前の
前記補正板を前記結像光学系の光路中の所定位置に配置
した上で、前記結像光学系に残存する残存収差を計測す
ることが好ましい。
【００１７】また、第５発明の好ましい態様によれば、
前記収差計測工程では、干渉計を用いて前記結像光学系
に残存する残存収差を計測する。あるいは、前記収差計
測工程では、前記結像光学系を介して得られた前記被検
面上のマークの画像情報に基づいて、前記結像光学系に
残存する残存収差を計測することが好ましい。
【００１８】本発明の第６発明では、結像光学系を介し
て形成された被検面の像を観察する観察装置の製造方法
において、前記結像光学系に残存する残存収差を計測す
る収差計測工程と、前記結像光学系を構成する複数の光
学面のうちの少なくとも１つの光学面を非球面形状に加
工することにより前記残存収差を補正する補正工程とを
含むことを特徴とする観察装置の製造方法を提供する。
【００１９】本発明の第７発明では、結像光学系を介し
て形成された被検面の像を観察する観察装置の製造方法
において、前記結像光学系を構成する各光学部材の光学
面の面形状を計測する面形状計測工程と、前記結像光学
系を構成する各光学部材の光学特性分布を計測する光学
特性計測工程と、干渉計を用いて前記結像光学系に残存
する残存収差を計測する収差計測工程と、前記面形状計
測工程による計測結果と前記光学特性計測工程による計
測結果と前記収差計測工程による計測結果とに基づい
て、前記結像光学系で発生する色収差を予測する色収差
予測工程と、前記色収差予測工程で予測された色収差を
補正するために前記結像光学系を調整する調整工程とを
含むことを特徴とする観察装置の製造方法を提供する。
【００２０】本発明の第８発明では、結像光学系を介し
て形成された被検面の像を観察する観察装置の製造方法
において、前記結像光学系を構成するために製造された
多数の光学部材の光学面の面形状を計測する面形状計測
工程と、前記結像光学系を構成するために製造された多
数の光学部材の光学特性分布を計測する光学特性計測工
程と、前記面形状計測工程による計測結果と前記光学特
性計測工程による計測結果とに基づいて、各光学部材を
組み合わせて得られる結像光学系で発生する収差を予測
する収差予測工程と、前記収差予測工程による予測結果
に基づいて選択された光学部材を組み合わせて結像光学
系を組み立てる組立工程とを含むことを特徴とする観察
装置の製造方法を提供する。
【００２１】第８発明の好ましい態様によれば、前記面
形状計測工程では、各光学部材の光学面の曲率および各
光学部材の中心厚を計測する。また、前記光学特性計測
工程では、各光学部材の屈折率分布を計測することが好
ましい。
【００２２】本発明の第９発明では、マスクを照明する
ための照明系と、前記マスクのパターン像を感光性基板
上に形成するための投影光学系と、前記マスクまたは前
記感光性基板を前記被検面として観察するための第１発
明および第２発明の観察装置または第３発明〜第８発明
により製造された観察装置とを備えていることを特徴と
する露光装置を提供する。
【００２３】本発明の第１０発明では、第９発明の露光
装置を用いて前記マスクのパターンを前記感光性基板上
に露光する露光工程と、該露光工程により露光された前
記感光性基板を現像する現像工程とを含むことを特徴と
するマイクロデバイスの製造方法を提供する。
【００２４】
【発明の実施の形態】本発明では、観察装置の結像光学
系に残存する残存収差を計測し、計測した残存収差を補
正するために、少なくとも一方の面が非球面形状に形成
された補正板を結像光学系の光路中の所定位置に設置す
る。具体的な実施の一形態によれば、結像光学系の残存
収差を補正するために、一方の面がツェルニケ非球面形
状に形成された一対の収差補正板を、第１対物レンズと
第２対物レンズとの間の平行光路中に設置する。
【００２５】この場合、第１収差補正板の非球面と第２
収差補正板の非球面とは同形状で互いに相補的な形状に
形成されており、その成分を打ち消し合うように配置さ
れている初期状態では、一対の収差補正板は平行平面板
として機能し、結像光学系に残存する波面収差を補正す
ることができない。しかしながら、一対の収差補正板の
うちいずれか一方を、光軸を中心に且つ光軸にほぼ垂直
な面内で回転させると、一対の収差補正板を介して波面
収差の高次収差成分が発生する。換言すると、一対の収
差補正板のうちいずれか一方が回転した状態で、波面収
差の高次収差成分を補正することができる。
【００２６】そこで、本実施形態では、一対の収差補正
板のうちいずれか一方を光軸中心に且つほぼ光軸垂直面
内で回転させて波面収差を発生させた後、双方の収差補
正板を一体的に光軸中心に且つほぼ光軸垂直面内で回転
させて波面収差の方向を調整することにより、結像光学
系に残存する波面収差の高次収差成分を補正する。こう
して、本発明の観察装置およびその製造方法では、波面
収差の高次収差成分を含む残存収差を良好に補正するこ
とができる。
【００２７】したがって、本発明の観察装置を露光装置
に搭載すると、残存収差が良好に補正されて高い光学性
能を有する観察装置を用いて、たとえばマスクと感光性
基板とを高精度に位置合わせして、良好な露光を行うこ
とができる。また、高い光学性能を有する観察装置を備
えた露光装置を用いて、良好な露光により良好なマイク
ロデバイスを製造することができる。
【００２８】本発明の実施形態を、添付図面に基づいて
説明する。図１は、本発明の実施形態にかかる観察装置
としてのＦＩＡ系の構成を概略的に示す図である。ま
た、図２は、図１の観察装置としてのＦＩＡ系が搭載さ
れる露光装置の構成を概略的に示す図である。図２にお
いて、感光性基板であるウェハＷの法線方向に沿ってＺ
軸を、ウェハ面内において図２の紙面に平行な方向にＹ
軸を、ウェハ面内において図２の紙面に垂直な方向にＸ
軸をそれぞれ設定している。
【００２９】図２の露光装置は、露光光（照明光）を供
給するための光源２１として、たとえば２４８ｎｍ（Ｋ
ｒＦ）または１９３ｎｍ（ＡｒＦ）の波長の光を供給す
るエキシマレーザー光源を備えている。光源２１から射
出されたほぼ平行光束は、ビーム整形光学系（ビームエ
キスパンダー）２２を介して所定断面の光束に整形され
た後、干渉性低減部２３に入射する。干渉性低減部２３
は、被照射面であるマスクＭ上（ひいてはウェハＷ上）
での干渉パターンの発生を低減する機能を有する。干渉
性低減部２３の詳細については、たとえば特開昭５９−
２２６３１７号公報に開示されている。
【００３０】干渉性低減部２３からの光束は、第１フラ
イアイレンズ２４を介して、その後側焦点面に多数の光
源を形成する。これらの多数の光源からの光は、振動ミ
ラー２５で偏向された後、リレー光学系２６を介して第
２フライアイレンズ２７を重畳的に照明する。ここで、
振動ミラー２５は、Ｘ軸周りに回動する折り曲げミラー
であって、被照射面での干渉パターンの発生を低減する
機能を有する。こうして、第２フライアイレンズ２７の
後側焦点面には、多数の光源からなる二次光源が形成さ
れる。この二次光源からの光束は、その近傍に配置され
た開口絞り２８により制限された後、コンデンサー光学
系２９を介して、下側面に所定のパターンが形成された
マスクＭを重畳的に均一照明する。
【００３１】マスクＭのパターンを透過した光束は、投
影光学系ＰＬを介して、感光性基板であるウェハＷ上に
マスクパターンの像を形成する。マスクＭは、マスクホ
ルダ（不図示）を介して、マスクステージＭＳＴに載置
されている。なお、マスクステージＭＳＴは、主制御系
（不図示）からの指令に基づき、マスクステージ制御部
（不図示）によって駆動される。このとき、マスクステ
ージＭＳＴの移動は、マスク干渉計（不図示）とマスク
ステージＭＳＴに設けられた移動鏡（不図示）とにより
計測される。
【００３２】一方、ウェハＷは、ウェハステージＷＳＴ
上のウェハホルダＷＨに真空チャックされている。ウェ
ハステージＷＳＴは、主制御系（不図示）からの指令に
基づき、ウェハステージ制御部（不図示）によって駆動
される。このとき、ウェハステージＷＳＴの移動は、ウ
ェハ干渉計ＷＩＦとウェハステージＷＳＴに設けられた
移動鏡ＷＭＲとにより計測される。こうして、投影光学
系ＰＬの光軸ＡＸと直交する平面（ＸＹ平面）内におい
てウェハＷを二次元的に駆動制御しながら一括露光また
はスキャン露光を行うことにより、ウェハＷの各露光領
域にはマスクＭのパターンが逐次露光される。
【００３３】また、図２の露光装置は、ウェハステージ
ＷＳＴ上に載置されたウェハＷに形成されたアライメン
トマークすなわちウェハマークを撮像し、撮像したウェ
ハマークの画像情報に基づいてウェハＷのＸＹ平面にお
ける位置を検出するためのＦＩＡ（Field Image Alignm
ent）系を備えている。図１を参照すると、ＦＩＡ系
は、波長帯域幅の広い照明光を供給するための光源１を
備えている。光源１として、たとえばハロゲンランプの
ような光源を使用することができる。光源１からの照明
光（たとえば波長が５３０ｎｍ〜８００ｎｍ）は、図示
を省略したリレー光学系を介して、たとえば光ファイバ
ーのようなライトガイド２に入射し、その内部を伝搬す
る。
【００３４】ライトガイド２の射出端から射出された照
明光は、たとえば円形の開口部を有する照明開口絞り３
を介して制限された後、コンデンサーレンズ４に入射す
る。コンデンサーレンズ４を介した光は、照明視野絞り
（不図示）を介して、照明リレーレンズ５に入射する。
照明リレーレンズ５を介した光は、ハーフプリズム６で
反射された後、第１対物レンズ７を介して、ウェハＷ上
に形成されたウェハマークＷＭを照明する。照明された
ウェハマークＷＭからの反射光（回折光を含む）は、第
１対物レンズ７を介して、ハーフプリズム６に入射す
る。
【００３５】ハーフプリズム６を透過した光は、第２対
物レンズ８を介して、指標板９上にウェハマークＷＭの
像を形成する。ウェハマークＷＭの像からの光は、第１
リレーレンズ１０を介して、ＸＹ分岐ハーフプリズム１
１に入射する。そして、ＸＹ分岐ハーフプリズム１１で
反射された光は、第２リレーレンズ１２を介して、Ｙ方
向用ＣＣＤ１３に達する。一方、ＸＹ分岐ハーフプリズ
ム１１を透過した光は、第２リレーレンズ１４を介し
て、Ｘ方向用ＣＣＤ１５に入射する。こうして、Ｙ方向
用ＣＣＤ１３およびＸ方向用ＣＣＤ１５の撮像面には、
ウェハマークＷＭの像が指標板９の指標パターン像とと
もに形成される。
【００３６】Ｙ方向用ＣＣＤ１３およびＸ方向用ＣＣＤ
１５からの出力信号は、信号処理系１６に供給される。
信号処理系１６では、信号処理（波形処理）により、ウ
ェハマークＷＭのＸＹ平面における位置情報が、ひいて
はウェハＷのＸＹ平面における位置情報が得られる。以
上のように、第１対物レンズ７、ハーフプリズム６およ
び第２対物レンズ８は、照明されたウェハマークＷＭか
らの反射光に基づいてウェハマークＷＭの中間像を形成
するための第１結像光学系を構成している。
【００３７】また、第１リレーレンズ１０、ＸＹ分岐ハ
ーフプリズム１１および第２リレーレンズ１２（または
１４）は、第１結像光学系を介して形成されたウェハマ
ークＷＭの中間像からの光に基づいてＹ方向用ＣＣＤ１
３（またはＸ方向用ＣＣＤ１５）の撮像面にウェハマー
クＷＭの二次像を形成するための第２結像光学系を構成
している。そして、第１結像光学系および第２結像光学
系は、照明されたウェハマークＷＭからの反射光に基づ
いてＹ方向用ＣＣＤ１３およびＸ方向用ＣＣＤ１５の撮
像面にウェハマークＷＭの像を形成するための結像光学
系を構成している。
【００３８】本実施形態にかかる観察装置の結像光学系
では、諸収差が良好に抑えられ、優れた結像性能を確保
することができるように設計されている。しかしなが
ら、前述したように、実際に製造された観察装置の結像
光学系には、様々な要因に起因して調整すべき収差が残
存することがある。その場合、本実施形態では、第１対
物レンズ７と第２対物レンズ８との間の平行光路中に収
差補正板１７を挿入して、結像光学系の残存収差の補正
（調整）を行う。なお、図１ではハーフプリズム６と第
１対物レンズ７との間に収差補正板１７を挿入している
が、収差補正板１７をハーフプリズム６と第２対物レン
ズ８との間に挿入しても良い。以下、本実施形態にかか
る観察装置の第１の収差補正方法を、ひいては第１の製
造方法を説明する。
【００３９】図３は、本実施形態にかかる観察装置の第
１の製造方法における製造フローを示すフローチャート
である。図３に示すように、第１の製造方法では、実際
に製造された結像光学系に残存する波面収差を計測する
（Ｓ１１）。具体的には、たとえば図４に示す干渉計装
置を用いて、組み立てられた結像光学系に残存する波面
収差を計測する。図４の干渉計装置では、制御系４０お
よび小型干渉計ユニット４１が、防振台４２の上に支持
されている。制御系４０に制御された干渉計ユニット４
１からの射出光（たとえばＨｅ−Ｎｅレーザー光：波長
６３３ｎｍ）は、フィゾーステージ４３ａ上に支持され
たフィゾーレンズ４３ｂに入射する。
【００４０】ここで、フィゾーステージ４３ａおよびフ
ィゾーレンズ４３ｂは、フィゾーユニット４３を構成し
ている。フィゾーレンズ４３ｂの参照面で反射された光
は参照光となり、干渉計ユニット４１へ戻る。一方、フ
ィゾーレンズ４３ｂを透過した光は測定光となり、取付
け台４４に取り付けられた結像光学系に入射する。こう
して、第１結像光学系およびＸ方向の第２結像光学系を
介した測定光は、反射球面ステージ４５ａ上に支持され
た反射球面４５ｂに入射する。ここで、反射球面ステー
ジ４５ａおよび反射球面４５ｂは、反射球面ユニット４
５を構成している。
【００４１】反射球面４５ｂで反射された測定光は、Ｘ
方向の第２結像光学系、第１結像光学系、およびフィゾ
ーレンズ４３ｂを介して、干渉計ユニット４１へ戻る。
こうして、干渉計ユニット４１へ戻った参照光と測定光
との位相ずれに基づいて、被検光学系であるＸ方向の結
像光学系に残存する波面収差が計測される。次いで、Ｙ
方向用ＣＣＤ１３を取り外し、Ｙ方向の第２結像光学系
に対して反射球面ユニット４５を位置決めすることによ
り、Ｘ方向の結像光学系の場合と同様に、Ｙ方向の結像
光学系に残存する波面収差を計測する。
【００４２】なお、干渉計を用いる計測手法に限定され
ることなく、たとえば結像光学系を介して適当な被検面
上に形成されたマークを撮像し、得られたマークの画像
情報に基づいて結像光学系に残存する波面収差を計測す
ることもできる。本実施形態では、結像光学系の残存収
差を補正するために、一方の面がツェルニケ非球面形状
に形成された一対の収差補正板を、第１対物レンズ７と
第２対物レンズ８との間の平行光路中に設置する（Ｓ１
２）。
【００４３】図５は、第１対物レンズと第２対物レンズ
との間の平行光路中に一対の収差補正板が設置された状
態を示す図である。図５に示すように、第１対物レンズ
７と第２対物レンズ８との間の平行光路中に設置される
一対の収差補正板５１および５２はともに平行平面状の
形態を有し、互いに対向する面５１ａおよび５２ａが同
じツェルニケ非球面形状に形成されている。また、収差
補正板５１および５２は、それぞれ光軸ＡＸを中心とし
て回転可能に構成されている。以下、ツェルニケ非球面
について基本的な事項を説明する。
【００４４】一般に、非球面は、ツェルニケの多項式に
よって表すことができる。ツェルニケ多項式の表現で
は、座標系として極座標を用い、直交関数系としてツェ
ルニケの円筒関数を用いる。まず、非球面上に極座標を
定め、非球面形状を、Ｍ（ρ，θ）として表わす。ここ
で、ρは非球面の半径を１に規格化した規格化半怪であ
り、θは極座標の動径角である。次いで、非球面形状Ｍ
（ρ，θ）を、ツェルニケの円筒関数系Ｚn（ρ，θ）
を用いて、次の式（１）に示すように展開する。
【００４５】
【数１】 Ｍ（ρ，θ）＝ΣＣｎＺｎ（ρ，θ） ＝Ｃ１・Ｚ１（ρ，θ）＋Ｃ２・Ｚ２（ρ，θ） ・・・・＋Ｃｎ・Ｚｎ（ρ，θ） （１） ここで、Ｃｎは展開係数である。以下、ツェルニケの円
筒関数系Ｚｎ（ρ，θ）のうち、第１項〜第３６項にか
かる円筒関数系Ｚ１〜Ｚ３６は、次に示す通りである。
【００４６】ｎ：Ｚｎ（ρ，θ） 1：１ 2：ρcosθ 3：ρsinθ 4：２ρ2−１ 5：ρ2cos２θ 6：ρ2sin２θ 7：（３ρ2−２）ρcosθ 8：（３ρ2−２）ρsinθ 9：６ρ4−６ρ2＋１ 10：ρ3cos３θ 11：ρ3sin３θ 12：（４ρ2−３）ρ2cos２θ 13：（４ρ2−３）ρ2sin２θ 14：（１０ρ4−１２ρ2＋３）ρcosθ 15：（１０ρ4−１２ρ2＋３）ρsinθ 16：２０ρ6−３０ρ4＋１２ρ2−１ 17：ρ4cos４θ 18：ρ4sin４θ 19：（５ρ2−４）ρ3cos３θ 20：（５ρ2−４）ρ3sin３θ 21：（１５ρ4−２０ρ2＋６）ρ2cos２θ 22：（１５ρ4−２０ρ2＋６）ρ2sin２θ 23：（３５ρ6−６０ρ4＋３０ρ2−４）ρcosθ 24：（３５ρ6−６０ρ4＋３０ρ2−４）ρsinθ 25：７０ρ8−１４０ρ6＋９０ρ4−２０ρ2＋１ 26：ρ5cos５θ 27：ρ5sin５θ 28：（６ρ2−５）ρ4cos４θ 29：（６ρ2−５）ρ4sin４θ 30：（２１ρ4−３０ρ2＋１０）ρ3cos３θ 31：（２１ρ4−３０ρ2＋１０）ρ3sin３θ 32：（５６ρ6−１０４ρ4＋６０ρ2−１０）ρ2cos２
θ 33：（５６ρ6−１０４ρ4＋６０ρ2−１０）ρ2sin２
θ 34：（１２６ρ8−２８０ρ6＋２１０ρ4−６０ρ2＋
５）ρcosθ 35：（１２６ρ8−２８０ρ6＋２１０ρ4−６０ρ2＋
５）ρsinθ 36：２５２ρ10−６３０ρ8＋５６０ρ6−２１０ρ4＋
３０ρ2−１
【００４７】本発明では、ツェルニケ多項式において、
第ｎ項にかかる展開係数Ｃｎと円筒関数系Ｚｎとによっ
て規定される非球面を第ｎ項非球面と表現する。この場
合、第２項非球面〜第９項非球面により波面収差の低次
収差成分が発生し、第１０項非球面〜第３６項非球面に
より波面収差の高次収差成分が発生する。一方、θを含
まない項、すなわち第４項非球面、第９項非球面、第１
６項非球面、第２５項非球面、第３６項非球面により、
波面収差の回転対称成分が発生する。回転対称成分と
は、ある座標での値と、その座標を非球面の中央を中心
として任意の角度だけ回転した座標での値とが等しい回
転対称な成分である。
【００４８】また、sinθ（またはcosθ）、sin３θ
（またはcos３θ）などの、動径角θの奇数倍の３角関
数を含む項、すなわち第２項非球面、第３項非球面、第
７項非球面、第８項非球面、第１０項非球面、第１１項
非球面、第１４項非球面、第１５項非球面、第１９項非
球面、第２０項非球面、第２３項非球面、第２４項非球
面、第２６項非球面、第２７項非球面、第３０項非球
面、第３１項非球面、第３３項非球面、第３４項非球面
により、波面収差の奇数対称成分が発生する。奇数対称
成分とは、ある座標での値と、その座標を非球面の中央
を中心として３６０°の奇数分の１だけ回転した座標で
の値とが等しい奇数対称な成分である。
【００４９】さらに、sin２θ（またはcos２θ）、sin
４θ（またはcos４θ）などの、動径角θの偶数倍の３
角関数を含む項、すなわち第５項非球面、第６項非球
面、第１２項非球面、第１３項非球面、第１７項非球
面、第１８項非球面、第２１項非球面、第２２項非球
面、第２８項非球面、第２９項非球面、第３２項非球
面、第３３項非球面により、波面収差の偶数対称成分が
発生する。偶数対称成分とは、ある座標での値と、その
座標を非球面の中央を中心として３６０°の偶数分の１
だけ回転した座標での値とが等しい偶数対称な成分であ
る。
【００５０】こうして、たとえば第１０項非球面（また
は第１１項非球面）形状に形成された一対の収差補正板
５１および５２を用いて、波面収差の高次収差成分を補
正することができる。ちなみに、図６は、ツェルニケ第
１０項非球面を等高線図で示している。また、図７は、
ツェルニケ第１０項非球面のうねりを誇張して三次元的
に示す図である。この場合、収差補正板５１の非球面５
１ａと収差補正板５２の非球面５２ａとが互いに相補的
になるように配置されている初期状態では、一対の収差
補正板５１および５２は平行平面板として機能し、結像
光学系に残存する波面収差を補正することができない。
なお、詳しく説明すると、ツェルニケ第１０項は、Ｃ10
ρ3cos３θと表され、両非球面５１ａおよび５２ａとも
その形状は同じである。ただし、両収差補正板５１およ
び５２（両非球面５１ａおよび５２ａ）を配置する際
に、対向して配置すると、一方の座標軸は１８０°回転
することになり実質的に−Ｃ10ρ3cos３θとなる。この
ため、互いに収差成分を打ち消し合うことになる。
【００５１】しかしながら、一対の収差補正板５１およ
び５２のうちいずれか一方を回転させると、一対の収差
補正板５１および５２を介して波面収差の高次収差成分
が発生する。換言すると、一対の収差補正板５１および
５２のうちいずれか一方が回転した状態で、波面収差の
高次収差成分を補正することができる。すなわち、本実
施形態では、一対の収差補正板５１および５２のうちい
ずれか一方を回転させて波面収差を発生させた後、双方
の収差補正板５１および５２を一体的に回転させて波面
収差の方向を調整することにより、結像光学系に残存す
る波面収差の高次収差成分を補正する（Ｓ１３）。例え
ば、互いに打ち消し合う状態から一方を光軸中心に且つ
ほぼ光軸直交面内で６０°回転させると、実質的に２Ｃ
10ρ3cos３θの面として機能する。この状態では、最大
の収差発生量となる。ここで、回転量（収差補正板５１
および５２の相対回転角）を調整することにより、実質
的に０〜２Ｃ10ρ3cos３θの間で収差発生量を可変にで
きる。また、結像光学系に残存するツェルニケ第１０項
および第１１項に合わせて収差発生量を決めた後、双方
の収差補正板５１および５２を一体で回転させ角度を合
わせることにより、結像光学系の収差、すなわちツェル
ニケ第１０項および第１１項を打ち消す（０にする）こ
とができる。
【００５２】また、第１４項非球面（または第１５項非
球面）形状に形成された一対の収差補正板５１および５
２を用いて、結像光学系に残存する波面収差の高次コマ
収差成分を補正することができる。ちなみに、図８は、
ツェルニケ第１４項非球面を等高線図で示している。ま
た、図９は、ツェルニケ第１４項非球面のうねりを誇張
して三次元的に示す図である。さらに、第１２項非球面
（または第１３項非球面）形状に形成された一対の収差
補正板５１および５２を用いて、結像光学系に残存する
波面収差の高次アス成分を補正することができる。
【００５３】ここで、アス成分とは、あるメリディオナ
ル面で光軸からの距離の２乗に比例する波面収差成分
と、それに直交する面における光軸からの距離の２乗に
比例する波面収差成分との差が最も大きくなる成分であ
る。また、第２８項非球面形状に形成された一対の収差
補正板５１および５２を用いて、結像光学系に残存する
波面収差の６次球面収差成分を補正することができる。
ただし、この場合、直交する二方向に関してのみ、６次
球面収差成分の補正が可能である。
【００５４】こうして、第１の製造方法では、たとえば
第１０項非球面形状、第１２項非球面形状、第１４項非
球面形状、第２８項非球面形状に形成された一対の収差
補正板のような、１組または複数組の一対の収差補正板
を光路中に設置し、各組の一対の収差補正板を回転させ
て結像光学系に残存する波面収差の高次収差成分を補正
する。なお、波面収差の高次収差成分の補正に先立っ
て、通常の光学調整により波面収差の低次収差成分が補
正されていることはいうまでもない。また、高次収差成
分の補正後にも、製造誤差に伴って発生した低次収差成
分の追い込みを行うことが望ましい。
【００５５】最後に、たとえば１組または複数組の一対
の収差補正板の作用により結像光学系の残存収差が良好
に補正（調整）されていることを確認する（Ｓ１４）。
この場合、図４に示す干渉計装置を用いて、結像光学系
全体の波面収差を計測することにより、結像光学系の収
差補正を確認することができる。結像光学系の残存収差
が良好に補正されていないことが確認された場合、結像
光学系の残存収差が良好に補正されるまで、既設の収差
補正板を回転調整したり、新たな収差補正板と交換した
り、新たな収差補正板を追加したり、また場合によって
は低次収差成分の追加調整をしたりする。一方、結像光
学系の残存収差が良好に補正されていることが確認され
た場合、第１の製造方法に関する一連の製造工程が終了
する
【００５６】ところで、一方の面が第１６項非球面形状
に形成された１枚の収差補正板を第１対物レンズ７と第
２対物レンズ８との間の平行光路中に設置することによ
り、結像光学系に残存する波面収差の６次球面収差成分
を補正することができる。この場合、光路中に設置され
た収差補正板を光軸ＡＸ周りに回転させる必要はない。
また、収差補正板の表裏を変えて設置すると、収差補正
量の符合を反転させることができる。ちなみに、図１０
は、ツェルニケ第１６項非球面を等高線図で示してい
る。また、図１１は、ツェルニケ第１６項非球面のうね
りを誇張して三次元的に示す図である。
【００５７】また、一方の面が第２５項非球面形状に形
成された１枚の収差補正板を第１対物レンズ７と第２対
物レンズ８との間の平行光路中に設置することにより、
結像光学系に残存する波面収差の８次球面収差成分を補
正することができる。この場合も、光路中に設置された
収差補正板を光軸ＡＸ周りに回転させる必要はない。ま
た、収差補正板の表裏を変えて設置すると、収差補正量
の符合を反転させることができる。ちなみに、図１２
は、ツェルニケ第２５項非球面を等高線図で示してい
る。また、図１３は、ツェルニケ第２５項非球面のうね
りを誇張して三次元的に示す図である。
【００５８】したがって、第１の製造方法の第１変形例
として、１組または複数組の一対の収差補正板に代え
て、あるいは１組または複数組の一対の収差補正板に加
えて、たとえば第１６項非球面形状、第２５項非球面形
状に形成された収差補正板のような１枚または複数枚の
個別の収差補正板を光路中に設置することにより、結像
光学系に残存する波面収差の高次回転対称成分を補正す
ることができる。また、ツェルニケ第１６項および第２
５項は回転対称成分であるため、収差補正板を回転させ
ても変化しないことから、一対の回転調整する収差補正
板の平面側に、第１６項非球面形状および／または第２
５項非球面形状を有する収差補正板を貼り合わせても良
い。この場合、収差補正板の一方の面は第１６項非球面
形状および／または第２５項非求面形状であり、他方の
面は平面である。また、一対の回転調整する収差補正板
の平面側に、第１６項非球面形状および／または第２５
項非球面形状を形成しても良い。これらの構成により、
実質的な部品点数を減らして簡易化することができる。
【００５９】また、第１の製造方法では、図４に示す干
渉計装置を用いて、結像光学系全体の波面収差を計測し
ているが、図１４に示すように、図４に示す干渉計装置
と類似の構成を有する干渉計装置を用いて、結像光学系
の一部を構成する第１結像光学系の波面収差を計測する
第２変形例も考えられる。図１４の干渉計装置では、取
付け台４６に第１結像光学系だけを取り付け、第１結像
光学系単体の波面収差を計測している。これは、結像光
学系の残存収差の補正において、第１対物レンズ７およ
び第２対物レンズ８を含む第１結像光学系の残存収差の
補正が支配的であることに着目した簡易な計測方法であ
る。
【００６０】さらに、第１の製造方法では、結像光学系
の波面収差を計測した後に、計測で得られた残存収差を
補正するために収差補正板を光路中に設置している。し
かしながら、結像光学系に残存するであろう波面収差の
高次収差成分を予測し、この予測に基づいて１組または
複数組の一対の収差補正板や１枚または複数枚の個別の
収差補正板を予め結像光学系に組み込んでおく第３変形
例も考えられる。この場合、結像光学系（または第１結
像光学系）の波面収差を計測しながら、１組または複数
組の一対の収差補正板を回転調整することにより、結像
光学系の残存収差の補正を行うことができる。
【００６１】また、第１の製造方法では、一方の面がツ
ェルニケ非球面形状に形成された収差補正板を用いてい
るが、これに限定されることなく、一方の面または双方
の面が他の一般的な非球面形状に形成された収差補正板
を用いることもできる。
【００６２】図１５は、本実施形態にかかる観察装置の
第２の製造方法における製造フローを示すフローチャー
トである。図１５に示すように、第２の製造方法におい
ても、実際に製造された結像光学系に残存する波面収差
を計測する（Ｓ２１）。具体的には、たとえば図４に示
す干渉計装置を用いて、組み立てられた結像光学系全体
に残存する波面収差を計測する。あるいは、たとえば図
１４の干渉計装置を用いて、第１結像光学系単体に残存
する波面収差を計測する。また、第２の製造方法におい
ても、結像光学系を介して適当な被検面上に形成された
マークを撮像し、得られたマークの画像情報に基づいて
結像光学系に残存する波面収差を計測することもでき
る。
【００６３】次いで、結像光学系の残存収差の計測工程
Ｓ２１により求めた波面収差の高次収差成分のデータに
基づいて、たとえばコンピュータを用いたシミュレーシ
ョンにより、収差補正板に付与すべき加工面の面形状を
算出する（Ｓ２２）。なお、面形状の算出に際して、結
像光学系を構成する各光学部材の実測データに基づくシ
ミュレーションを行うことが好ましい。すなわち、結像
光学系を構成する各光学部材の光学面の面形状（曲
率）、中心厚、軸上空気間隔などの実測データを用いた
シミュレーションにより加工面の面形状を算出すること
が好ましい。また、必要に応じて、結像光学系を構成す
る各光学部材の屈折率分布のような光学特性分布の実測
データを用いたシミュレーションにより加工面の面形状
を算出することが好ましい。
【００６４】ここで、たとえばレンズ成分のような各光
学部材の面形状は、フィゾー干渉計を用いて計測するこ
とができる。また、各光学部材の中心厚は、たとえば周
知の適当な光学的計測手法にしたがって求めることがで
きる。さらに、各光学部材の軸上空気間隔は、たとえば
各光学部材を保持する保持部材などを計測することによ
って求めることができる。また、各光学部材の屈折率分
布は、インゴットから切り出された加工前の平行平面板
（ディスク板）において透過波面を、たとえばフィゾー
干渉計で計測することによって求めることができる。こ
こで、計測される屈折率分布は、通常、加工前の平行平
面板の厚さ方向に沿った分布ではなく、その平行平面方
向に沿った二次元的な分布である。
【００６５】次いで、たとえば専用の研磨加工機を用い
て、面形状算出工程Ｓ２２での算出結果に基づいて、収
差補正板の一方の面を所要の面形状に研磨加工する（Ｓ
２３）。なお、収差補正板は、予め両面とも平面に検査
されていることが望ましい。研磨加工された収差補正板
の加工面には、必要に応じて、所要のコート（反射防止
膜など）が施される。次いで、研磨加工した収差補正板
の加工面の検査を行う（Ｓ２４）。加工面の検査工程Ｓ
２４では、たとえばフィゾー干渉計を用いて収差補正板
の透過波面を計測し、計測した透過波面に基づいて収差
補正板の収差補正量を計測する。この場合、被加工面の
面精度等も含めた収差補正板の性能評価となる。そし
て、収差補正板を含む結像光学系の各光学部材の光学面
の面形状、中心厚、軸上空気間隔、屈折率分布などの実
測データを用いたシミュレーションにより、加工された
収差補正板の設定により結像光学系において発生するで
あろう収差を算出する。
【００６６】上述の実測データを用いたシミュレーショ
ンにより算出された収差が、補正すべき残存収差を充分
に相殺可能であることを確認した上で、研磨加工された
収差補正板を結像光学系の所定位置に、すなわち第１対
物レンズ７と第２対物レンズ８との間の平行光路中に設
置する（Ｓ２５）。一方、上述の実測データを用いたシ
ミュレーションにより算出された収差が、補正すべき残
存収差を充分に相殺可能でないことを確認した場合に
は、必要に応じて、加工面の面形状算出工程Ｓ２２、収
差補正板の研磨加工工程Ｓ２３、および加工面の検査工
程Ｓ２４を繰り返すことになる。
【００６７】最後に、研磨加工された収差補正板を光路
中に設置した状態で、たとえば図４に示す干渉計装置に
より結像光学系の残存収差を再び計測し、補正すべき残
存収差が良好に補正されているか否かを確認する（Ｓ２
６）。補正すべき残存収差が良好に補正されていないこ
とが確認された場合には、必要に応じて、加工面の面形
状算出工程Ｓ２２、収差補正板の研磨加工工程Ｓ２３、
加工面の検査工程Ｓ２４、および収差補正板の設置工程
Ｓ２５を繰り返すことになる。補正すべき残存収差が良
好に補正されていることが確認された場合には、第２の
製造方法に関する一連の製造工程が終了する。
【００６８】なお、第２の製造方法において、加工面の
検査工程Ｓ２４は本実施形態において必須の工程ではな
く、必要に応じて加工面の検査工程Ｓ２４を省略するこ
ともできる。また、加工面の面形状算出工程Ｓ２２にお
いて各光学部材の実測データを用いることは本実施形態
において必須ではなく、たとえば各光学部材の設計デー
タを用いて加工面の面形状を算出することもできる。
【００６９】また、第２の製造方法では、結像光学系が
収差補正板を含まない構成で設計された例を説明した
が、結像光学系が収差補正板を含む構成で設計された第
１変形例を考えることもできる。この場合、加工前の収
差補正板を第１対物レンズ７と第２対物レンズ８との間
の平行光路中に設置した状態で、結像光学系に残存する
波面収差の計測を行う。あるいは、収差補正板に代え
て、加工前の収差補正板と同じ光学特性（形状、材料な
ど）を有する計測用部材を平行光路中に設置した状態
で、結像光学系に残存する波面収差の計測を行っても良
い。
【００７０】加工前の収差補正板を用いて結像光学系の
残存収差を計測した場合、結像光学系に設置されていた
加工前の収差補正板を取り外して研磨加工する。そし
て、研磨加工された収差補正板を、研磨加工前の収差補
正板が設置されていた位置に戻す。一方、ダミーの計測
用部材を用いて結像光学系の残存収差を計測した場合に
は、結像光学系から収差補正板を取り外す必要はなく、
予め用意された加工前の収差補正板を所要の面形状に研
磨加工する。そして、結像光学系から計測用部材を取り
外した後に、研磨加工された収差補正板を結像光学系の
光路中に挿入して設置する。すなわち、研磨加工された
収差補正板を、ダミーの計測用部材が設置されていた位
置に設定する。
【００７１】さらに、第２の製造方法では、計測により
得られた残存収差を補正するために必要な非球面形状に
収差補正板を加工しているが、残存する波面収差のうち
必要な高次収差成分を補正するために、いわゆるツェル
ニケフィッティングの手法により、一方の面が特定のツ
ェルニケ非球面形状に形成された収差補正板を光路中に
挿入する第２変形例も可能である。第２変形例では、様
々な非球面形状に形成されている多数の既製の収差補正
板から１枚または複数枚の収差補正板を選択し、選択し
た１枚または複数枚の収差補正板を第１対物レンズ７と
第２対物レンズ８との間の平行光路中に設定する。
【００７２】具体的には、たとえば残存する波面収差の
うち６次球面収差成分を補正したい場合には、一方の面
がツェルニケ第１６項非球面形状に形成された収差補正
板を光路中に設定する。また、残存する波面収差のうち
８次球面収差成分を補正したい場合には、一方の面がツ
ェルニケ第２５項非球面形状に形成された収差補正板を
光路中に設定する。さらに、残存する波面収差のうち高
次アス成分を補正したい場合には、一方の面がツェルニ
ケ第１２項非球面（または第１３項非球面）形状に形成
された収差補正板を光路中に設定する。また、残存する
波面収差のうち高次コマ収差成分を補正したい場合に
は、一方の面がツェルニケ第１４項非球面（または第１
５項非球面）形状に形成された収差補正板を光路中に設
定する。
【００７３】また、第２の製造方法では、収差補正板を
加工することにより残存収差を補正しているが、結像光
学系を構成する複数のレンズ成分のうち特定のレンズ成
分の一方の面または双方を面を所要の非球面形状に加工
することにより残存収差を補正する第３変形例も考えら
れる。
【００７４】なお、第１の製造方法および第２の製造方
法では、収差補正板を第１対物レンズ７と第２対物レン
ズ８との間の平行光路中に設置しているが、これに限定
されることなく、他の平行光路中た他の適当な光路中に
収差補正板を設置することもできる。
【００７５】また、第１の製造方法および第２の製造方
法では、波長が６３３ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザー光を用
いて波面収差を計測しているが、ＦＩＡ系で使用される
光源１は波長が５３０ｎｍ〜８００ｎｍの照明光を供給
する。そこで、本実施形態では、ＦＩＡ系の結像光学系
を構成する各光学部材の光学面の面形状（曲率）、中心
厚、軸上空気間隔などの実測データに基づいて、結像光
学系で発生する色収差を予測し、予測された色収差を補
正するために、光学部材の交換などを含む光学調整を行
うことが好ましい。
【００７６】さらに、第１の製造方法および第２の製造
方法では、ＦＩＡ系の結像光学系を構成する各光学部材
をそれぞれ多数個製造し、製造された多数の光学部材か
ら選択した各光学部材を組み合わせて結像光学系を組み
立てる。そこで、本実施形態では、ＦＩＡ系の結像光学
系を構成する各光学部材の光学面の面形状（曲率）、中
心厚、軸上空気間隔などの実測データに基づいて、各光
学部材を組み合わせて得られる結像光学系で発生する収
差を予測し、結像光学系で発生する収差が比較的小さく
なるように予測結果に基づいて選択された光学部材を組
み合わせて結像光学系を組み立てることが好ましい。
【００７７】本実施形態では、照明系によってマスク
（レチクル）を照明し（照明工程）、投影光学系を用い
てマスクに形成された転写用のパターンを感光性基板に
露光する（露光工程）ことにより、マイクロデバイス
（半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッ
ド等）を製造することができる。以下、本実施形態の露
光装置を用いて感光性基板としてのウェハ等に所定の回
路パターンを形成することによって、マイクロデバイス
としての半導体デバイスを得る際の手法の一例につき図
１６のフローチャートを参照して説明する。
【００７８】先ず、図１６のステップ３０１において、
１ロットのウェハ上に金属膜が蒸着される。次のステッ
プ３０２において、そのｌロットのウェハ上の金属膜上
にフォトレジストが塗布される。その後、ステップ３０
３において、本実施形態の露光装置を用いて、マスク上
のパターンの像がその投影光学系（投影光学モジュー
ル）を介して、その１ロットのウェハ上の各ショット領
域に順次露光転写される。その後、ステップ３０４にお
いて、その１ロットのウェハ上のフォトレジストの現像
が行われた後、ステップ３０５において、その１ロット
のウェハ上でレジストパターンをマスクとしてエッチン
グを行うことによって、マスク上のパターンに対応する
回路パターンが、各ウェハ上の各ショット領域に形成さ
れる。その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等
を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造さ
れる。上述の半導体デバイス製造方法によれば、極めて
微細な回路パターンを有する半導体デバイスをスループ
ット良く得ることができる。
【００７９】また、本実施形態の露光装置では、プレー
ト（ガラス基板）上に所定のパターン（回路パターン、
電極パターン等）を形成することによって、マイクロデ
バイスとしての液晶表示素子を得ることもできる。以
下、図１７のフローチャートを参照して、このときの手
法の一例につき説明する。図１７において、パターン形
成工程４０１では、本実施形態の露光装置を用いてマス
クのパターンを感光性基板（レジストが塗布されたガラ
ス基板等）に転写露光する、所謂光リソグラフィー工程
が実行される。この光リソグラフィー工程によって、感
光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成
される。その後、露光された基板は、現像工程、エッチ
ング工程、レチクル剥離工程等の各工程を経ることによ
って、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラー
フィルター形成工程４０２へ移行する。
【００８０】次に、カラーフィルター形成工程４０２で
は、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）に対応した３
つのドットの組がマトリックス状に多数配列されたり、
またはＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルターの組
を複数水平走査線方向に配列したカラーフィルターを形
成する。そして、カラーフィルター形成工程４０２の後
に、セル組み立て工程４０３が実行される。セル組み立
て工程４０３では、パターン形成工程４０１にて得られ
た所定パターンを有する基板、およびカラーフィルター
形成工程４０２にて得られたカラーフィルター等を用い
て液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。セル組み立て
工程４０３では、例えば、パターン形成工程４０１にて
得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルター
形成工程４０２にて得られたカラーフィルターとの間に
液晶を注入して、液晶パネル（液晶セル）を製造する。
【００８１】その後、モジュール組み立て工程４０４に
て、組み立てられた液晶パネル（液晶セル）の表示動作
を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付
けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素
子の製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有
する液晶表示素子をスループット良く得ることができ
る。
【００８２】なお、上述の実施形態では、露光装置に搭
載されたＦＩＡ系に本発明を適用しているが、これに限
定されることなく、露光装置に搭載される他の観察装置
および露光装置とは関係のない一般的な観察装置に本発
明を適用することもできる。たとえば、本発明は、特開
平７−３２１０２２号公報、特開平８−７５４１５号公
報および特開２０００−２５２１８２号公報等に開示さ
れるレチクル（マスク）マークを検出するためのアライ
メント系や、特開平６−５８７３０号公報、特開平７−
７１９１８号公報、特開平１０−１２２８１４号公報、
特開平１０−１２２８２０号公報および特開２０００−
２５８１１９号公報に開示される重ね合わせ精度測定装
置やパターン間寸法測定装置、ＷＯ９９／６０３６１号
公報やＷＯ２０００／５５８９０号公報に開示されるシ
ャックハルトマン方式の投影光学系の収差測定装置や画
像検出方式の収差測定装置等に適用することができる。
また、本発明は、顕微鏡、画像検出方式の異物検査装置
や欠陥検出装置等にも適用できる。
【００８３】また、上述の実施形態では、エキシマレー
ザー光源を備えた露光装置に本発明を適用しているが、
これに限定されることなく、たとえばｇ線（４３６ｎ
ｍ）やｉ線（３６５ｎｍ）を供給する超高圧水銀ランプ
や、Ｆ2レーザ（１５７ｎｍ）、金属蒸気レーザやＹＡ
Ｇレーザの高調波を供給する光源等の他の光源を有する
露光装置に本発明を適用することができる。また、露光
装置の用途としては、半導体製造用の露光装置や液晶表
示素子パターンを露光するための液晶用の露光装置に限
定されることなく、薄膜磁気へッド用露光装置やＷＯ９
９／３４２５５号公報やＷＯ９９／５０７１２号公報に
開示される露光装置の投影原版を製造するための露光装
置などにも広く適用できる。
【００８４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の観察装置
およびその製造方法では、たとえば平行光路中に設置さ
れた一対の収差補正板のうちいずれか一方を回転させて
波面収差を発生させた後、双方の収差補正板を一体的に
回転させて波面収差の方向を調整することにより、波面
収差の高次収差成分を含む残存収差を良好に補正するこ
とができる。
【００８５】したがって、本発明の観察装置を露光装置
に搭載すると、残存収差が良好に補正されて高い光学性
能を有する観察装置を用いて、たとえばマスクと感光性
基板とを高精度に位置合わせして、良好な露光を行うこ
とができる。また、高い光学性能を有する観察装置を備
えた露光装置を用いて、良好な露光により良好なマイク
ロデバイスを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかる観察装置としてのＦ
ＩＡ系の構成を概略的に示す図である。
【図２】図１の観察装置としてのＦＩＡ系が搭載される
露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図３】本実施形態にかかる観察装置の第１の製造方法
における製造フローを示すフローチャートである。
【図４】組み立てられた結像光学系に残存する波面収差
を計測するための干渉計装置の構成を概略的に示す図で
ある。
【図５】第１対物レンズと第２対物レンズとの間の平行
光路中に一対の収差補正板が設置された状態を示す図で
ある。
【図６】ツェルニケ第１０項非球面を等高線図で示して
いる。
【図７】ツェルニケ第１０項非球面のうねりを誇張して
三次元的に示す図である。
【図８】ツェルニケ第１４項非球面を等高線図で示して
いる。
【図９】ツェルニケ第１４項非球面のうねりを誇張して
三次元的に示す図である。
【図１０】ツェルニケ第１６項非球面を等高線図で示し
ている。
【図１１】ツェルニケ第１６項非球面のうねりを誇張し
て三次元的に示す図である。
【図１２】ツェルニケ第２５項非球面を等高線図で示し
ている。
【図１３】ツェルニケ第２５項非球面のうねりを誇張し
て三次元的に示す図である。
【図１４】結像光学系の一部を構成する第１結像光学系
に残存する波面収差を計測するための干渉計装置の構成
を概略的に示す図である。
【図１５】本実施形態にかかる観察装置の第２の製造方
法における製造フローを示すフローチャートである。
【図１６】マイクロデバイスとしての半導体デバイスを
得る際の手法のフローチャートである。
【図１７】マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得
る際の手法のフローチャートである。
【符号の説明】
１ 光源 ２ ライトガイド ３ 照明開口絞り ４ コンデンサーレンズ ５ 照明リレーレンズ ６ ハーフプリズム ７ 第１対物レンズ ８ 第２対物レンズ ９ 指標板 １０ 第１リレーレンズ １１ ＸＹ分岐ハーフプリズム １２，１４ 第２リレーレンズ １３ Ｙ方向用ＣＣＤ １４ Ｘ方向用ＣＣＤ １６ 信号処理系 １７ 収差補正板 ２１ 光源 ２２ ビーム整形光学系 ２３ 干渉性低減部 ２４，２７ フライアイレンズ ２５ 振動ミラー ２６ リレー光学系 ２８ 開口絞り ２９ コンデンサー光学系 Ｍ マスク ＭＳＴ マスクステージ ＰＬ 投影光学系 Ｗ ウェハ ＷＭ ウェハマーク ＷＳＴ ウェハステージ

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 結像光学系を介して形成された被検面の
    像を観察する観察装置において、 前記結像光学系の光路中に配置された補正板を備え、 前記補正板の少なくとも一方の面は、前記結像光学系に
    残存する収差を補正するための所要の形状に形成されて
    いることを特徴とする観察装置。
  2. 【請求項２】 前記結像光学系は、前記被検面側に配置
    された第１対物レンズと、該第１対物レンズから間隔を
    隔てて配置された第２対物レンズとを有し、前記第１対
    物レンズと前記第２対物レンズとを介して前記被検面の
    像を形成し、 前記補正板は、前記第１対物レンズと前記第２対物レン
    ズとの間の平行光路中に配置されていることを特徴とす
    る請求項１に記載の観察装置。
  3. 【請求項３】 前記補正板は、前記被検面側に配置され
    た第１補正板と、該第１補正板から間隔を隔てて配置さ
    れた第２補正板とを有することを特徴とする請求項１ま
    たは２に記載の観察装置。
  4. 【請求項４】 前記第１補正板の一方の面は、非球面形
    状に形成され、 前記第２補正板の一方の面は、前記第１補正板の前記一
    方の面と同じ非球面形状に形成され、 前記第１補正板の前記一方の面と前記第２補正板の前記
    一方の面とが互いに対向するように配置されていること
    を特徴とする請求項３に記載の観察装置。
  5. 【請求項５】 前記第１補正板および前記第２補正板
    は、前記結像光学系の光軸を中心としてそれぞれ回転可
    能に構成されていることを特徴とする請求項４に記載の
    観察装置。
  6. 【請求項６】 結像光学系を介して形成された被検面の
    像を観察する観察装置において、 前記結像光学系を構成する複数の光学面のうちの少なく
    とも１つの光学面は、前記結像光学系に残存する収差を
    補正するための所要の形状に形成されていることを特徴
    とする観察装置。
  7. 【請求項７】 請求項５に記載の観察装置の製造方法に
    おいて、 前記結像光学系に残存する残存収差を計測する収差計測
    工程と、 前記第１補正板および前記第２補正板を前記結像光学系
    の光軸を中心としてそれぞれ回転させることにより前記
    残存収差を補正する補正工程とを含むことを特徴とする
    観察装置の製造方法。
  8. 【請求項８】 結像光学系を介して形成された被検面の
    像を観察する観察装置の製造方法において、 前記結像光学系に残存する残存収差を計測する収差計測
    工程と、 前記残存収差を補正するために、少なくとも一方の面が
    非球面形状に形成された補正板を前記結像光学系の光路
    中の所定位置に設置する設置工程とを含むことを特徴と
    する観察装置の製造方法。
  9. 【請求項９】 前記設置工程では、予め製造された複数
    の補正板から選択された補正板を前記結像光学系の光路
    中の所定位置に設置することを特徴とする請求項８に記
    載の観察装置の製造方法。
  10. 【請求項１０】 前記設置工程では、一方の面が非球面
    形状に形成された第１補正板と、一方の面が前記第１補
    正板の前記一方の面と同じ非球面形状に形成された第２
    補正板とを、前記第１補正板の前記一方の面と前記第２
    補正板の前記一方の面とが互いに対向するように配置
    し、前記第１補正板および前記第２補正板を前記結像光
    学系の光軸を中心としてそれぞれ回転させることにより
    前記残存収差を補正することを特徴とする請求項８また
    は９に記載の観察装置の製造方法。
  11. 【請求項１１】 結像光学系を介して形成された被検面
    の像を観察する観察装置の製造方法において、 前記結像光学系に残存する残存収差を計測する収差計測
    工程と、 前記残存収差を補正するために前記結像光学系の光路中
    の所定位置に配置すべき補正板の面形状を、前記収差計
    測工程による計測結果に基づいて算出する算出工程と、 前記算出工程による算出結果に基づいて前記補正板の少
    なくとも一方の面を加工する加工工程と、 前記加工工程にて加工された前記補正板を前記結像光学
    系の光路中の所定位置に設置する設置工程とを含むこと
    を特徴とする観察装置の製造方法。
  12. 【請求項１２】 前記収差計測工程では、加工前の前記
    補正板と同じ光学特性を有する計測用部材を前記結像光
    学系の光路中の所定位置に配置した上で、前記結像光学
    系に残存する残存収差を計測することを特徴とする請求
    項１１に記載の観察装置の製造方法。
  13. 【請求項１３】 前記収差計測工程では、加工前の前記
    補正板を前記結像光学系の光路中の所定位置に配置した
    上で、前記結像光学系に残存する残存収差を計測するこ
    とを特徴とする請求項１１に記載の観察装置の製造方
    法。
  14. 【請求項１４】 前記収差計測工程では、干渉計を用い
    て前記結像光学系に残存する残存収差を計測することを
    特徴とする請求項７乃至１３のいずれか１項に記載の観
    察装置の製造方法。
  15. 【請求項１５】 前記収差計測工程では、前記結像光学
    系を介して得られた前記被検面上のマークの画像情報に
    基づいて、前記結像光学系に残存する残存収差を計測す
    ることを特徴とする請求項７乃至１３のいずれか１項に
    記載の観察装置の製造方法。
  16. 【請求項１６】 結像光学系を介して形成された被検面
    の像を観察する観察装置の製造方法において、 前記結像光学系に残存する残存収差を計測する収差計測
    工程と、 前記結像光学系を構成する複数の光学面のうちの少なく
    とも１つの光学面を非球面形状に加工することにより前
    記残存収差を補正する補正工程とを含むことを特徴とす
    る観察装置の製造方法。
  17. 【請求項１７】 結像光学系を介して形成された被検面
    の像を観察する観察装置の製造方法において、 前記結像光学系を構成する各光学部材の光学面の面形状
    を計測する面形状計測工程と、 前記結像光学系を構成する各光学部材の光学特性分布を
    計測する光学特性計測工程と、 干渉計を用いて前記結像光学系に残存する残存収差を計
    測する収差計測工程と、 前記面形状計測工程による計測結果と前記光学特性計測
    工程による計測結果と前記収差計測工程による計測結果
    とに基づいて、前記結像光学系で発生する色収差を予測
    する色収差予測工程と、 前記色収差予測工程で予測された色収差を補正するため
    に前記結像光学系を調整する調整工程とを含むことを特
    徴とする観察装置の製造方法。
  18. 【請求項１８】 結像光学系を介して形成された被検面
    の像を観察する観察装置の製造方法において、 前記結像光学系を構成するために製造された多数の光学
    部材の光学面の面形状を計測する面形状計測工程と、 前記結像光学系を構成するために製造された多数の光学
    部材の光学特性分布を計測する光学特性計測工程と、 前記面形状計測工程による計測結果と前記光学特性計測
    工程による計測結果とに基づいて、各光学部材を組み合
    わせて得られる結像光学系で発生する収差を予測する収
    差予測工程と、 前記収差予測工程による予測結果に基づいて選択された
    光学部材を組み合わせて結像光学系を組み立てる組立工
    程とを含むことを特徴とする観察装置の製造方法。
  19. 【請求項１９】 前記面形状計測工程では、各光学部材
    の光学面の曲率および各光学部材の中心厚を計測するこ
    とを特徴とする請求項１７または１８に記載の観察装置
    の製造方法。
  20. 【請求項２０】 前記光学特性計測工程では、各光学部
    材の屈折率分布を計測することを特徴とする請求項１７
    乃至１９のいずれか１項に記載の観察装置の製造方法。
  21. 【請求項２１】 マスクを照明するための照明系と、前
    記マスクのパターン像を感光性基板上に形成するための
    投影光学系と、前記マスクまたは前記感光性基板を前記
    被検面として観察するための請求項１乃至６のいずれか
    １項に記載の観察装置または請求項７乃至２０のいずれ
    か１項に記載の製造方法により製造された観察装置とを
    備えていることを特徴とする露光装置。
  22. 【請求項２２】 請求項２１に記載の露光装置を用いて
    前記マスクのパターンを前記感光性基板上に露光する露
    光工程と、該露光工程により露光された前記感光性基板
    を現像する現像工程とを含むことを特徴とするマイクロ
    デバイスの製造方法。
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