JP2009283635A - 測定装置、測定方法、露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被検光学系（投影光学系）の波面収差を高精度に測定することができる測定装置を提供する。
【解決手段】被検光学系の波面収差を測定する測定装置であって、前記被検光学系の物体面側に配置され、光源からの光を被検光と参照光とに分離する光学素子と、前記被検光と前記参照光との位相差を変化させて複数の位相状態を生成する生成部と、前記被検光と前記参照光との位相差を変化させてフリンジスキャンを行うフリンジスキャン部と、前記生成部によって生成された前記複数の位相状態のそれぞれにおいて、予め決定された制御データに従って前記フリンジスキャン部でフリンジスキャンを行って、前記制御データに対する前記被検光と前記参照光との干渉パターンから導出される特徴量の非線形な変化を示す非線形誤差を決定する決定部と、前記決定部によって決定された前記非線形誤差に基づいて、前記被検光と前記参照光との干渉パターンから算出される前記被検光学系の波面収差を補正する補正部と、を有することを特徴とする測定装置を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、測定装置、測定方法、露光装置及びデバイス製造方法に関する。

近年、投影露光装置に搭載される投影光学系（投影レンズ）の波面収差（透過波面収差）には、１０ｍλＲＭＳ以下（波長λ＝２４８ｎｍ、１９３ｎｍなど）の性能が要求されている。これに伴い、投影光学系の波面収差を高精度（１ｍλ程度）に測定することが必要になってきている。

投影光学系の波面収差は、一般には、干渉計を用いて測定され、画面領域内の複数点の波面が測定される。特に、フィゾー型の干渉計などは、光源からの光を被検光と参照光とに分離する光学素子（例えば、ＴＳレンズ）を投影光学系の光軸方向に移動する圧電素子（ピエゾ素子）を備え、フリンジスキャン法による高精度な波面測定が可能な構成となっている。そして、干渉計で測定した波面を多項式展開（Ｚｅｒｎｉｋｅ関数等）して得られる収差係数が最小となるように、投影光学系を調整している。

このような技術に関しては、従来から幾つか提案されている（特許文献１及び２参照）。
特開２０００−２７７４１１号公報 特開２００２−２２６０８号公報

しかしながら、フリンジスキャンを行う圧電素子の応答特性は、厳密に線形であるとは限らないため、圧電素子に印加する駆動電圧を線形に変化させたとしても、光学素子の移動速度が一定にならない（即ち、光学素子の移動が時間的に線形とならない）ことがある。このような光学素子の移動速度の変化（以下、「フリンジスキャンの非線形性」と称する）が残存すると、測定した波面に誤差が含まれてしまう（即ち、測定誤差が生じてしまう）。

また、フリンジスキャン中の各バケットにおける平均位相を電子モアレで測定して圧電素子の応答特性を求め、光学素子の移動速度が一定となるように、圧電素子に印加する駆動電圧を制御することは可能である。但し、一般的に使用されているＣＣＤカメラでは、バケット数やフレームレートなどの制約で細かいサンプリングができず、十分な精度で圧電素子の応答特性を求めることができない。従って、実際には、光学素子の移動速度が一定となるように、圧電素子に印加する駆動電圧を制御することは非常に困難である。

そこで、本発明は、このような従来技術の課題に鑑みて、被検光学系（投影光学系）の波面収差を高精度に測定することができる測定装置及び測定方法を提供することを例示的目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一側面としての測定装置は、被検光学系の波面収差を測定する測定装置であって、前記被検光学系の物体面側に配置され、光源からの光を被検光と参照光とに分離する光学素子と、前記被検光と前記参照光との位相差を変化させて複数の位相状態を生成する生成部と、前記被検光と前記参照光との位相差を変化させてフリンジスキャンを行うフリンジスキャン部と、前記生成部によって生成された前記複数の位相状態のそれぞれにおいて、予め決定された制御データに従って前記フリンジスキャン部でフリンジスキャンを行って、前記制御データに対する前記被検光と前記参照光との干渉パターンから導出される特徴量の非線形な変化を示す非線形誤差を決定する決定部と、前記決定部によって決定された前記非線形誤差に基づいて、前記被検光と前記参照光との干渉パターンから算出される前記被検光学系の波面収差を補正する補正部と、を有することを特徴とする。

本発明の別の側面としての測定方法は、被検光学系の物体面側に配置され、光源からの光を被検光と参照光とに分離する光学素子と、前記被検光と前記参照光との位相差を変化させてフリンジスキャンを行うフリンジスキャン部とを備えた測定装置を用いて、前記被検光学系の波面収差を測定する測定方法であって、前記被検光と前記参照光との位相差を変化させて複数の位相状態を生成する生成ステップと、前記生成ステップで生成された前記複数の位相状態のそれぞれにおいて、予め決定された制御データに従って前記フリンジスキャン部でフリンジスキャンを行って、前記制御データに対する前記被検光と前記参照光との干渉パターンから導出される特徴量の非線形な変化を示す非線形誤差を決定する決定ステップと、前記決定ステップで決定された前記非線形誤差に基づいて、前記被検光と前記参照光との干渉パターンから算出される前記被検光学系の波面収差を補正する補正ステップと、を有することを特徴とする。

本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。

本発明によれば、例えば、被検光学系（投影光学系）の波面収差を高精度に測定する測定装置及び測定方法を提供することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、本発明の一側面としての測定装置１の構成を示す概略図である。測定装置１は、被検光学系ＯＳ（例えば、露光装置に用いられる投影光学系）の光学特性を測定する測定装置であって、本実施形態では、被検光学系ＯＳの波面収差を測定する。

測定装置１は、基本的には、フィゾー型の干渉計の構成を有する。但し、測定装置１は、フィゾー型の干渉計の構成に限らず、例えば、ラジアルシェア型の干渉計などの構成を有してもよい。

測定装置１は、図１に示すように、光源１０と、集光レンズ２０１、空間フィルター２０２、ハーフミラー２０３、コリメータレンズ２０４、空間フィルター２０５、結像レンズ２０６及びＣＣＤカメラ２０７を含む干渉計ユニット２０とを有する。更に、測定装置１は、引き回し光学系３０と、ＴＳ−ステージ４０と、ＴＳ−ステージ駆動部４５と、ＴＳレンズ５０と、ＲＳミラー６０と、ＲＳ−ステージ７０と、ＲＳ−ステージ駆動部７５と、圧電素子８０と、制御部９０とを有する。

光源１０は、被検光学系ＯＳの使用波長に近い発振波長を有し、可干渉性のよい光源（例えば、レーザ光源など）である。光源１０からの光は、光路の途中において、被検光学系ＯＳの物体面側に配置されたＴＳレンズ５０によって被検光と参照光とに分離される。

まず、被検光（の光路）について説明する。光源１０からの光は、干渉計ユニット２０に導光され、集光レンズ２０１によって空間フィルター２０２に集光される。なお、空間フィルター２０２の径は、コリメータレンズ２０４のＮＡ（開口数）によって定まるエアリーディスク径の１／２程度に設定されている。従って、空間フィルター２０２からの光は理想球面波となり、ハーフミラー２０３を透過して、コリメータレンズ２０４によって平行光に変換され、干渉計ユニット２０から射出する。

干渉計ユニット２０から射出した光は、引き回し光学系３０によって被検光学系ＯＳの物体面側に導光され、ＴＳ−Ｘステージ４１０、ＴＳ−Ｙステージ４２０及びＴＳ−Ｚステージ４３０で構成されるＴＳ−ステージ４０に入射する。干渉計ユニット２０からの光は、ステージ基盤に固定されたミラーＭ１、ＴＳ−Ｙステージ４２０に配置されたミラー４２２及びＴＳ−Ｘステージ４１０に配置されたミラー４１２によってＹ方向、Ｘ方向及びＺ方向の順に反射される。ミラー４１２で反射された光は、ＴＳ−Ｚステージ４３０に配置されたＴＳレンズ５０によって被検光学系ＯＳの物体面に集光され、被検光学系ＯＳを透過して、被検光学系ＯＳの像面（ウエハ面）の上に結像する。

被検光学系ＯＳの像面に結像した光は、ＲＳ−ステージ７０に配置されたＲＳミラー６０で反射され、被検光学系ＯＳ、ＴＳレンズ５０、ミラー４１２、４２２及びＭ１、引き回し光学系３０を略同一光路で逆行し、被検光として干渉計ユニット２０に入射する。なお、ＲＳミラー６０は、被検光学系ＯＳを通過した光を反射する反射球面を有し、ＲＳ−ステージ７０によって被検光学系ＯＳの任意の像高に配置することができる。

干渉計ユニット２０に入射した被検光は、コリメータレンズ２０４を介して、ハーフミラー２０３で反射され、空間フィルター２０５に集光される。空間フィルター２０５は、迷光及び急傾斜波面を遮断する機能を有する。空間フィルター２０５を通過した被検光は、結像レンズ２０６を介して、ＣＣＤカメラ２０７に略平行光として入射する。

次に、参照光（の光路）について説明する。参照光は、干渉計ユニット２０からＴＳレンズ５０に入射して、ＴＳレンズ５０で反射された光である。具体的には、ＴＳレンズ５０の最終面であるフィゾー面で反射された光は、ミラー４１２、４２２及びＭ１、引き回し光学系３０を被検光と同一光路で逆行し、参照光として干渉計ユニット２０に入射する。干渉計ユニット２０に入射した参照光は、コリメータレンズ２０４、ハーフミラー２０３、空間フィルター２０５及び結像レンズ２０６を介して、ＣＣＤカメラ２０７に略平行光として入射する。

ＣＣＤカメラ２０７では、被検光と参照光との干渉（重ね合わせ）によって干渉パターン（干渉縞）が形成され、かかる干渉パターンが検出される。ここで、ＴＳ−ステージ４０及びＲＳ−ステージ７０は、制御部９０に制御されたＴＳ−ステージ駆動部４５及びＲＳ−ステージ駆動部７５を介して、ＴＳレンズ５０及びＲＳミラー６０を被検光学系ＯＳの任意の像高位置に移動させることができる。従って、任意の像高における被検光学系ＯＳの波面収差を連続して測定することが可能である。なお、後述するように、ＴＳ−ステージ４０は、被検光学系ＯＳの光軸方向にＴＳレンズ５０を駆動して被検光と参照光との位相差を変化させ、複数の位相状態を生成する生成部としても機能する。但し、被検光学系ＯＳを光軸方向に駆動して被検光と参照光との位相差を変化させ、複数の位相状態を生成することも可能である。

また、ＴＳレンズ５０は、制御部９０に制御されたピエゾ素子などの圧電素子８０（フリンジスキャン部）によって、被検光学系ＯＳの光軸方向に移動可能に構成されている。ＴＳレンズ５０を移動することにより、被検光と参照光との位相差を変化させて、所謂、フリンジスキャン法による高精度な波面測定を行うことができる。なお、フリンジスキャン法とは、被検光と参照光との位相差を変化させることで干渉縞の縞模様の明暗を変化させて（縞模様を走査して）、波面の初期位相を求める方法のことである。

ＣＣＤカメラ２０７によって検出された干渉パターンは制御部９０に送られ、フリンジスキャンによる複数の干渉パターンから被検光学系ＯＳの波面が算出される。

なお、制御部９０は、図示しないＣＰＵやメモリを含み、測定装置１の動作や処理を制御する。制御部９０は、特に、フリンジスキャンによる被検光学系ＯＳの波面収差の測定に関連する動作や処理を制御する。本実施形態では、制御部９０は、後述する非線形誤差を決定する決定部９２と、決定部９２によって決定された非線形誤差に基づいて、被検光と参照光との干渉パターンから算出される被検光学系ＯＳの波面収差を補正する補正部９４とを含む。決定部９２は、ＴＳ−ステージによって生成された複数の位相状態のそれぞれにおいて、予め決定された制御データに従って被検光学系ＯＳの光軸方向にＴＳレンズ５０を移動させる。そして、決定部９２は、かかる制御データに対する特徴量の非線形な変化を示す非線形誤差を決定する。ここで、予め決定された制御データとは、ＴＳレンズ５０の移動速度が一定となるように圧電素子８０の駆動を制御するための制御データである。しかし、前述したように、圧電素子８０の応答特性が厳密に線形ではないため、ＴＳレンズ５０の移動速度は一定にはならない。

図２を参照して、測定装置１における被検光学系ＯＳの波面収差の測定方法について説明する。かかる測定方法は、制御部９０が測定装置１の各部を統括的に制御することによって実行される。

まず、ステップＳ１００２では、フリンジスキャンの非線形性（即ち、ＴＳレンズ５０の移動速度の変化）に起因する誤差発生量を測定する。具体的には、ＴＳ−ステージ４０を介してＴＳレンズ５０を被検光学系ＯＳの光軸方向に駆動して、被検光学系ＯＳとＴＳレンズ５０（のフィゾー面）との間の距離（キャビティー長）を変化させて、各キャビティー長で被検光学系ＯＳの波面を測定する。そして、各キャビティー長で測定された被検光学系ＯＳの波面をＺｅｒｎｉｋｅ展開して、Ｚｅｒｎｉｋｅ第１項（Ｐｉｓｔｏｎ）に対する他のＺｅｒｎｉｋｅ項の変動（干渉パターンから導出される特徴量の変化）を算出（導出）する。なお、キャビティー長は、被検光学系ＯＳの波面の２次元形状を同一とみなせるように、光源１０からの光の波長の１波長間（１λ程度）で変化させる。

ここで、Ｐｉｓｔｏｎに対する他のＺｅｒｎｉｋｅ項の変動について説明する。フリンジスキャンによる誤差波面ΔＷ（ｘ、ｙ）は、以下の式１で表される。
ΔＷ（ｘ、ｙ）＝ＣｏｓＥｒｒ＊ｃｏｓ（２＊（θ（ｘ、ｙ）＋φ））＋ＳｉｎＥｒｒ＊ｓｉｎ（２＊（θ（ｘ、ｙ）＋φ）） ・・・（式１）
式１において、ＣｏｓＥｒｒは、フリンジスキャンの非線形性に起因する誤差伝達関数（制御データに対する特徴量の非線形な変化を示す非線形誤差）のＣｏｓ成分を示す。ＳｉｎＥｒｒは、フリンジスキャンの非線形性に起因する誤差伝達関数（制御データに対する特徴量の非線形な変化を示す非線形誤差）のＳｉｎ成分を示す。θは、被検光学系ＯＳの瞳座標（ｘ、ｙ）における被測定位相を示す。φは、被測定位相に与える変化（本実施形態では、被測定位相の平均位相（即ち、Ｐｉｓｔｏｎ））を示す。なお、ＣｏｓＥｒｒ及びＳｉｎＥｒｒは、フリンジスキャンの非線形性とフリンジスキャンのアルゴリズム（例えば、ＣＣＤカメラ２０７で検出された干渉パターンを位相に変換するための算出方法）によって決定される。従って、これらを変更しない場合には、ＣｏｓＥｒｒ及びＳｉｎＥｒｒを定数として扱うことができる。

例えば、フリンジスキャンに非線形性がない（ＴＳレンズ５０の移動速度が一定である）場合には、ＣｏｓＥｒｒ及びＳｉｎＥｒｒは０であり、被測定位相にかかわらず誤差波面ΔＷ（ｘ、ｙ）は０になる。従って、キャビティー長を変化させて被測定位相に変化を与えたとしても測定誤差は発生せず、図３のαに示すように、被測定位相の平均位相（Ｐｉｓｔｏｎ）φに対するＺｅｒｎｉｋｅ項の変動は生じない。ここで、図３は、被測定位相の平均位相（Ｐｉｓｔｏｎ）とＺｅｒｎｉｋｅ項の変動（フリンジスキャンの非線形性に起因する誤差）との関係を示す図である。

一方、フリンジスキャンに非線形性がある（ＴＳレンズ５０の移動速度が変化する）場合には、被測定位相が変化すると、誤差波面ΔＷ（ｘ、ｙ）も変化する。従って、キャビティー長を変化させて被測定位相に変化を与えると、図３のβに示すように、被測定位相の平均位相（Ｐｉｓｔｏｎ）φに対するＺｅｒｎｉｋｅ項の変動が生じる。詳細には、各キャビティー長での測定結果をＺｅｒｎｉｋｅ展開した場合、被測定位相の平均位相（Ｐｉｓｔｏｎ）φに対するＺｅｒｎｉｋｅ項は、周期的に変動する。

次に、ステップＳ１００４では、フリンジスキャンの非線形性に起因する誤差伝達関数（非線形誤差）を算出する。具体的には、ステップＳ１００２で得られた複数の被測定位相の２次元形状の平均値をθの真値とし、ＣｏｓＥｒｒ及びＳｉｎＥｒｒを仮定する（例えば、ＣｏｓＥｒｒを１、ＳｉｎＥｒｒを０とする）。そして、あるキャビティー長での誤差波面を式１から算出してＺｅｒｎｉｋｅ展開し、これを複数のキャビティー長において行う。これにより、図３のγに示すようなＺｅｒｎｉｋｅ項の変動を得ることができる。従って、実際に測定されたＺｅｒｎｉｋｅ項の変動（図３のβ）とＣｏｓＥｒｒ及びＳｉｎＥｒｒを仮定して算出された位相差Δφ、振幅比ｒから、ＣｏｓＥｒｒ及びＳｉｎＥｒｒを求めることができる。本実施形態では、ＣｏｓＥｒｒ及びＳｉｎＥｒｒを変えて、図３のβに示すＺｅｒｎｉｋｅ項の変動と一致する（即ち、位相差Δφが０、振幅比ｒが１になる）ＣｏｓＥｒｒとＳｉｎＥｒｒの組み合わせを求める。換言すれば、様々なＣｏｓＥｒｒ及びＳｉｎＥｒｒに対して、図３のγに示すようなＺｅｒｎｉｋｅ項の変動を算出し、位相差Δφ＝０、振幅比ｒ＝１となるＣｏｓＥｒｒ及びＳｉｎＥｒｒを最小自乗法を適用して求める。

次に、ステップＳ１００６では、被検光学系ＯＳの波面を測定する。具体的には、ＴＳ−ステージ４０及びＲＳ−ステージ７０を介して、被検光学系ＯＳの任意の像高に移動させる。そして、圧電素子８０によって、ＴＳレンズ５０を被検光学系ＯＳの光軸方向に移動させてフリンジスキャンを行い、ＣＣＤカメラ２０７で検出される複数の干渉パターンから被検光学系ＯＳの波面を算出する。

次に、ステップＳ１００８では、ステップＳ１００６で測定された被検光学系ＯＳの波面に含まれるフリンジスキャンの非線形性に起因する誤差波面を補正する。具体的には、ステップＳ１００６で測定された被検光学系ＯＳの波面とステップＳ１００４で算出したＣｏｓＥｒｒ及びＳｉｎＥｒｒ（フリンジスキャンの非線形性に起因する誤差伝達関数（非線形誤差））を用いて誤差波面を算出する。そして、ステップＳ１００６で測定された被検光学系ＯＳの波面から算出した誤差波面を減算して、被検光学系ＯＳの波面収差を求める。

このように、本実施形態の測定装置１によれば、フリンジスキャンの非線形性に起因する測定誤差を低減し、被検光学系ＯＳの波面収差を高精度に測定することができる。なお、フリンジスキャンの非線形性に起因する誤差伝達関数（非線形誤差）としてのＣｏｓＥｒｒ及びＳｉｎＥｒｒは、上述したように、フリンジスキャンの非線形性とフリンジスキャンのアルゴリズムによって決定される。従って、圧電素子８０の駆動制御及び／又はフリンジスキャンのアルゴリズムを変更しなければ、例えば、次の像高における被検光学系ＯＳの波面を測定する際にステップＳ１００２及びＳ１００４を実行する必要はない。換言すれば、圧電素子８０の駆動制御及び／又はフリンジスキャンのアルゴリズムを変更しない場合、フリンジスキャンの非線形性に起因する誤差伝達関数（非線形誤差）を一度算出した後は、ステップＳ１００６及びＳ１００８を繰り返せばよい。

以下、測定装置１を適用した露光装置について説明する。図４は、本発明の一側面としての露光装置２０００の構成を示す概略図である。なお、図４では、測定装置１の構成要素として、光源１０、干渉計ユニット２０の一部、ＴＳ−ステージ４０、ＴＳレンズ５０、ＲＳミラー６０及び圧電素子８０のみを図示している。但し、測定装置１は、実際には、上述した構成を有することは言うまでもない。

露光装置２０００は、本実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式でレチクルのパターンをウエハなどの基板に転写する投影露光装置である。但し、露光装置２０００は、ステップ・アンド・リピート方式やその他の露光方式も適用することができる。

露光装置２０００は、光源２１００と、照明光学系２２００と、レチクル２３００を載置するレチクルステージ２３５０と、投影光学系２４００と、ウエハ２５００を載置するウエハステージ２５５０と、測定装置１と、制御部２６００とを備える。

光源２１００は、例えば、エキシマレーザーを使用する。エキシマレーザーは、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザー、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザーなどを含む。但し、光源２１００は、エキシマレーザーに限定されず、例えば、波長約１５７ｎｍのＦ_２レーザーなどを使用してもよい。

照明光学系２２００は、光源２１００からの光でレチクルを照明する光学系であって、例えば、引き回し光学液、ビーム整形光学系、インコヒーレント化光学系などを含む。

レチクル２３００は、ウエハ２５００に転写すべきパターン（回路パターン）を有し、レチクルステージ２３５０に支持及び駆動される。レチクル２３００から発せられた回折光は、投影光学系２４００を介して、ウエハ２５００に投影される。露光装置２０００は、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置であるため、レチクル２３００とウエハ２５００を走査（スキャン）することによって、レチクル２３００のパターンをウエハ２５００に転写する。

レチクルステージ２３５０は、レチクル２３００を支持し、図示しない駆動機構に接続されている。図示しない駆動機構は、リニアモーターなどで構成され、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向及びその軸周りにレチクルステージ２３５０を駆動する。レチクルステージ２３５０は、レチクル２３００のパターンをウエハ２５００に転写する際には、投影光学系２４００の物体面に配置する。また、レチクルステージ２３５０は、投影光学系２４００の波面収差を測定する際には、投影光学系２４００の物体面からレチクル２３００を退避させる。

投影光学系２４００は、レチクル２３００のパターンをウエハ２５００に投影する光学系であって、複数の光学素子２４１０を含む。投影光学系２４００は、屈折系、反射屈折系、或いは、反射系を使用することができる。複数の光学素子２４１０のそれぞれは、制御部２６００に制御された図示しない駆動機構によって、光軸方向（Ｚ方向）に駆動可能、且つ、光軸周りに回転可能に構成されている。複数の光学素子２４１０のそれぞれを光軸方向に駆動したり、光軸周りに回転させたりすることで、投影光学系２４００の波面収差を調整することができる。

ウエハ２５００は、レチクル２３００のパターンが投影（転写）される基板であって、感光剤（レジスト）が塗布されている。但し、ウエハ２５００は、ガラスプレートやその他の基板に置換することもできる。

ウエハステージ２５５０は、ウエハ２５００を支持し、例えば、リニアモーターを利用してウエハ２５００を駆動する。また、ウエハステージ２５５０は、ＲＳミラー６０を支持及び駆動し、上述したＲＳ−ステージ７０としても機能する。ウエハステージ２５５０は、レチクル２３００のパターンをウエハ２５００に転写する際には、投影光学系２４００の像面にウエハ２５００を配置し、投影光学系２４００の波面収差を測定する際には、投影光学系２４００の像面側にＲＳミラー６０を配置する。

測定装置１は、投影光学系２４００の波面収差を測定して制御部２６００に送る。測定装置１の詳細な構成及び動作は、上述した通りであるため、ここでの詳細な説明は省略する。

制御部２６００は、図示しないＣＰＵやメモリを含み、露光装置２０００の動作や処理を制御する。また、制御部２６００は、本実施形態では、上述した制御部９０（決定部９２及び補正部９４）としても機能するが、制御部９０を別に設けてもよいことは言うまでもない。また、制御部２６００は、本実施形態では、測定装置１から送られた投影光学系２４００の波面収差（測定装置１の測定結果）に基づいて、投影光学系２４００を調整する調整部として機能する。具体的には、制御部２６００は、測定装置１の測定結果に基づいて、投影光学系２４００の波面収差が最適となるように、図示しない駆動機構を介して投影光学系２４００の光学素子２４１０を光軸方向に駆動したり、光軸周りに回転させたりする。

露光装置２０００の動作において、まず、フリンジスキャンによって投影光学系２４００の波面収差を測定する。投影光学系２４００の波面収差は、上述したように、測定装置１を用いて測定される。投影光学系２４００の波面収差が測定されると、かかる測定結果に基づいて、投影光学系２４００が調整される。測定装置１は、上述したように、フリンジスキャンの非線形性に起因する測定誤差を低減して投影光学系２４００の波面収差を高精度に測定することができる。従って、露光装置２０００においては、投影光学系２４００の波面収差も高精度に調整することが可能である。

次いで、レチクル２３００のパターンをウエハ２５００に露光する。光源２１００から発せられた光は、照明光学系２２００によってレチクル２３００を照明する。レチクル２３００のパターンを反映する光は、投影光学系２４００によってウエハ２５００の上に結像する。露光装置２０００が使用する投影光学系２４００は、上述したように、波面収差が高精度に調整されており、優れた結像能力を実現する。従って、露光装置２０００は、高いスループットで経済性よく高品位なデバイス（半導体デバイス、液晶表示デバイスなど）を提供することができる。なお、デバイスは、露光装置２０００を用いてレジスト（感光剤）が塗布された基板（ウエハ、ガラスプレート等）を露光する工程と、露光された基板を現像する工程と、その他の周知の工程と、を経ることによって製造される。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

本発明の一側面としての測定装置の構成を示す概略図である。 本発明の一側面としての測定方法を説明するためのフローチャートである。 被測定位相の平均位相（Ｐｉｓｔｏｎ）とＺｅｒｎｉｋｅ項の変動（フリンジスキャンの非線形性に起因する誤差）との関係を示す図である。 本発明の一側面としての露光装置の構成を示す概略図である。

符号の説明

１ 測定装置
１０ 光源
２０ 干渉計ユニット
２０１ 集光レンズ
２０２ 空間フィルター
２０３ ハーフミラー
２０４ コリメータレンズ
２０５ 空間フィルター
２０６ 結像レンズ
２０７ ＣＣＤカメラ
３０ 引き回し光学系
４０ ＴＳ−ステージ
４１０ ＴＳ−Ｘステージ
４２０ ＴＳ−Ｙステージ
４３０ ＴＳ−Ｚステージ
５０ ＴＳレンズ
６０ ＲＳミラー
７０ ＲＳ−ステージ
７５ ＲＳ−ステージ駆動部
８０ 圧電素子
９０ 制御部
９２ 決定部
９４ 補正部
ＯＳ 被検光学系
２０００ 露光装置
２１００ 光源
２２００ 照明光学系
２３００ レチクル
２３５０ レチクルステージ
２４００ 投影光学系
２５００ ウエハ
２５５０ ウエハステージ
２６００ 制御部

Claims (9)

1. 被検光学系の波面収差を測定する測定装置であって、
   前記被検光学系の物体面側に配置され、光源からの光を被検光と参照光とに分離する光学素子と、
   前記被検光と前記参照光との位相差を変化させて複数の位相状態を生成する生成部と、
   前記被検光と前記参照光との位相差を変化させてフリンジスキャンを行うフリンジスキャン部と、
   前記生成部によって生成された前記複数の位相状態のそれぞれにおいて、予め決定された制御データに従って前記フリンジスキャン部でフリンジスキャンを行って、前記制御データに対する前記被検光と前記参照光との干渉パターンから導出される特徴量の非線形な変化を示す非線形誤差を決定する決定部と、
   前記決定部によって決定された前記非線形誤差に基づいて、前記被検光と前記参照光との干渉パターンから算出される前記被検光学系の波面収差を補正する補正部と、
   を有することを特徴とする測定装置。
2. 前記フリンジスキャン部は、前記被検光学系の光軸方向に前記光学素子を移動することによりフリンジスキャンを行うことを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
3. 前記補正部は、前記非線形誤差によって変化する前記被検光学系の誤差波面を算出し、前記被検光と前記参照光との干渉パターンから算出される前記被検光学系の波面収差から前記誤差波面を減算することを特徴とする請求項１又は２に記載の測定装置。
4. 前記生成部は、前記被検光学系と前記光学素子との間の距離を変化させることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の測定装置。
5. 前記生成部は、前記被検光学系、又は、前記光学素子を前記被検光学系の光軸方向に駆動する駆動機構を含むことを特徴とする請求項４に記載の測定装置。
6. 前記生成部は、前記光源からの光の波長の１波長間において、前記複数の位相状態を生成することを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載の測定装置。
7. 被検光学系の物体面側に配置され、光源からの光を被検光と参照光とに分離する光学素子と、前記被検光と前記参照光との位相差を変化させてフリンジスキャンを行うフリンジスキャン部とを備えた測定装置を用いて、前記被検光学系の波面収差を測定する測定方法であって、
   前記被検光と前記参照光との位相差を変化させて複数の位相状態を生成する生成ステップと、
   前記生成ステップで生成された前記複数の位相状態のそれぞれにおいて、予め決定された制御データに従って前記フリンジスキャン部でフリンジスキャンを行って、前記制御データに対する前記被検光と前記参照光との干渉パターンから導出される特徴量の非線形な変化を示す非線形誤差を決定する決定ステップと、
   前記決定ステップで決定された前記非線形誤差に基づいて、前記被検光と前記参照光との干渉パターンから算出される前記被検光学系の波面収差を補正する補正ステップと、
   を有することを特徴とする測定方法。
8. レチクルのパターンをウエハに投影する投影光学系を備える露光装置であって、
   前記投影光学系の波面収差を測定する測定装置と、
   前記測定装置の測定結果に基づいて、前記投影光学系を調整する調整部と、
   を有し、
   前記測定装置は、
   前記投影光学系の物体面側に配置され、光源からの光を被検光と参照光とに分離する光学素子と、
   前記被検光と前記参照光との位相差を変化させて複数の位相状態を生成する生成部と、
   前記被検光と前記参照光との位相差を変化させてフリンジスキャンを行うフリンジスキャン部と、
   前記生成部によって生成された前記複数の位相状態のそれぞれにおいて、予め決定された制御データに従って前記フリンジスキャン部でフリンジスキャンを行って、前記制御データに対する前記被検光と前記参照光との干渉パターンから導出される特徴量の非線形な変化を示す非線形誤差を決定する決定部と、
   前記決定部によって決定された前記非線形誤差に基づいて、前記被検光と前記参照光との干渉パターンから算出される前記投影光学系の波面収差を補正する補正部と、
   を含むことを特徴とする露光装置。
9. 請求項８に記載の露光装置を用いて基板を露光するステップと、
   露光された前記基板を現像するステップと、
   を有することを特徴とするデバイスの製造方法。

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