JP2010034319A - 波面収差の測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】干渉縞の画像データを処理して光学系の波面収差を算出する際に必要な処理中心位置を正確に決定し、波面収差を高い精度で算出する。
【解決手段】光学系の第１方向及び第２方向に沿って延びた互いに平行なスリットおよび窓を含む第１マーク及び第２マークと前記光学系とによって形成される第１干渉縞及び第２干渉縞の画像データを処理して、波面収差を算出するための第１処理中心位置及び第２処置中心位置を決定する第１決定工程及び第２決定工程と、前記第１マークと前記第２マークとの位置関係に基づいて、前記第１処理中心位置および前記第２処理中心位置をそれぞれ補正し、補正された第１処理中心位置および第２処理中心位置を得る補正工程と、干渉縞の画像データを前記補正された第１処理中心位置及び第２処理中心位置を使って処理し、前記光学系の波面収差を算出する波面収差算出工程とを含む。
【選択図】図１３

Description

本発明は、光学系の波面収差を測定する測定方法に関する。

半導体デバイス、表示デバイス、磁気デバイス等のデバイスをフォトリソグラフィ工程で製造する際に、原版のパターンを基板に転写する露光装置が従来から使用されている。露光装置では、原版のパターンを所定の倍率で正確に基板に被露光体に転写することが要求されるため、収差が抑えられた結像性能のよい投影光学系を使用することが重要である。特に、近年、製造するべきデバイスの一層の微細化要求に伴って、転写されるパターンが投影光学系の収差に対して敏感になってきている。このため、高精度に投影光学系の光学性能（例えば、波面収差）を測定する必要がある。また、生産性や経済性を高める観点からは、測定の簡素化、迅速化、コスト削減なども重要である。

従来から、原版のパターンをレジストが塗布された基板に投影して該レジストを露光し現像し、形成されるレジストパターンを走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）などの装置によって観察する方法がある。この方法には、露光、現像などの処理に長時間を要し、レジスト塗布や現像において生じる誤差のために再現性が悪いという問題がある。

そこで、このような問題を解決するために、理想球面波を形成するためのピンホールを有する点回折干渉計（Ｐｏｉｎｔ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ：ＰＤＩ）が知られている。また、やシアリング干渉を利用するシアリング干渉計（Ｓｈｅａｒｉｎｇ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ）も知られている。最近では、理想円柱波又は理想楕円波を形成するためのスリットを有する線回折干渉計（Ｌｉｎｅ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ：ＬＤＩ）を利用した測定装置が提案されている。
特開２０００−１４６７０５号広報 特開２０００−０９７６６６号広報

ＬＤＩ方式の波面収差測定装置では、被検光学系の後方に配置されたプレートの上に、理想波面を形成するためのスリットと被検光学系の収差情報を有する波面を透過させる窓からなる測定マークが配置される。該プレートの直下には、２次元受光素子が配置される。被検光学系の波面収差の測定は、該測定マークによって形成される２つの波面の干渉を該２次元受光素子によって撮像し、撮像した干渉縞の画像データを処理することを含む。

従来の波面収差の測定、特にＬＤＩ方式による波面収差の測定では、干渉縞の画像データを処理するための処理中心位置をＸ方向およびＹ方向に関してともに正確に決定することが難しかった。

本発明は、例えば、干渉縞の画像データを処理して光学系の波面収差を算出する際に必要な処理中心位置を正確に決定し、波面収差を高い精度で算出することを目的とする。

本発明は、光学系の波面収差を測定する測定方法に係り、前記測定方法は、複数の球面収差量をそれぞれ有する複数の状態に前記光学系を順に設定し、前記複数の状態のそれぞれについて、第１方向に沿って延びた互いに平行なスリットおよび窓を含む第１マークと前記光学系とによって形成される第１干渉縞の画像データを処理して、前記第１マークを使って前記光学系の波面収差を算出するための第１処理中心位置を決定する第１決定工程と、前記複数の状態のそれぞれについて、第２方向に沿って延びた互いに平行なスリットおよび窓を含む第２マークと前記光学系とによって形成される第２干渉縞の画像データを処理して、前記第２マークを使って前記光学系の波面収差を算出するための第２処理中心位置を決定する第２決定工程と、前記第１マークと前記第２マークとの位置関係に基づいて、前記第１方向における前記第１処理中心位置および前記第２方向における前記第２処理中心位置をそれぞれ補正し、補正された第１処理中心位置および補正された第２処理中心位置を得る補正工程と、前記第１マークおよび前記光学系によって形成される干渉縞の画像データを前記補正された第１処理中心位置を使って処理し、前記第２マークおよび前記光学系によって形成される干渉縞の画像データを前記補正された第２処理中心位置を使って処理し、前記光学系の波面収差を算出する波面収差算出工程とを含む。

本発明によれば、例えば、干渉縞の画像データを処理して光学系の波面収差を算出する際に必要な処理中心位置を正確に決定し、波面収差を高い精度で算出することができる。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明する。

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態として、ＰＤＩ方式の測定装置を備えた露光装置について説明する。図１は、本発明の好適な実施形態の露光装置１０の概略ブロック図である。なお、この明細書では、投影光学系３１の像面に平行な面における互いに直交する２つの方向をＸ方向およびＹ方向として定義している。
露光装置１０は、例えば、ステップ・アンド・スキャン方式又はステップ・アンド・リピート方式で原版（レチクル又はマスクとも呼ばれる）２１のパターンを基板（ウエハ）４１に投影し基板４１を露光する。露光装置１０は、サブミクロンやクオーターミクロン以下の線幅を有するパターンを形成するリソグラフィ工程に好適である。
ここで、ステップ・アンド・スキャン方式とは、投影光学系に対して原版および基板を走査しながら原版のパターンを基板に転写する方式である。ステップ・アンド・リピート方式とは、原版および基板を静止させた状態で原版のパターンを基板に転写する方式である。

露光装置１０は、測定装置５０と、照明装置１１と、原版ステージ２２、投影光学系３１と、基板ステージ４２等を備えている。

照明装置１１は、光源部１２と、引き回し光学系１３と、照明光学系１４とを含む。光源部１２は、例えば、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザーなどを使用することができる。但し、レーザーの種類はエキシマレーザーに限定されず、レーザーの個数も限定されない。また、光源部１２がレーザーを使用する場合、レーザーからの平行光束を所望の光束形状に整形する光束整形光学系、コヒーレントなレーザー光束をインコヒーレント化するインコヒーレント化光学系を使用することが好ましい。また、光源部１２において使用可能な光源は、レーザーに限定されるものではなく、一又は複数の水銀ランプやキセノンランプなどのランプも使用可能である。

照明装置１１は、原版２１を照明する光学系であり、レンズ、ミラー、オプティカルインテグレーター、σ絞り等を含む。引き回し光学系１３は、光源部１２からの光束を照明光学系１４とアライメントスコープ１５に導光する。照明光学系１４は、原版２１を照明する光学系であり、例えば、コンデンサーレンズ、ハエの目レンズ、開口絞り、コンデンサーレンズ、スリット、結像光学系がこの順で配置された構成を有する。

アライメントスコープ１５は、通常の露光時は、光路外に配置されている。アライメントスコープ１５は、原版２１に形成されたアライメントマークと基板４１に形成されたアライメントマークとを投影光学系３１を介して位置合わせすることによって原版２１と基板４１とを位置合わせする。

原版２１は、例えば、石英製で、転写されるべきパターンが形成されている。原版２１は、原版ステージ（レチクルステージ）２２によって保持される。原版ステージ２２は、不図示の駆動機構によって駆動される。原版２１から発せられた回折光は、投影光学系３１によって基板４１に投影される。原版２１と基板４１とは、光学的に共役の関係にある。

露光装置１０がスキャナーとして構成されている場合には、原版２１と基板４１とが投影光学系３１の倍率に応じた速度比で走査されることによって原版２１のパターンが基板４１に転写される。露光装置１０がステッパーとして構成されている場合には、原版２１と基板４１とが静止した状態で原版２１のパターンが基板４１に転写される。

投影光学系３１は、複数のレンズ素子からなる屈折光学系で構成されうる。或いは、投影光学系３１は、複数のレンズ素子とミラーを有する光学系（カタディオプトリック光学系）で構成されうる。或いは、投影光学系３１は、複数のレンズ素子と少なくとも一枚のキノフォームなどの回折光学素子とを有する光学系で構成されうる。或いは、投影光学系３１は、全ミラー型の光学系で構成されうる。色収差の補正が必要な場合には、互いに分散値（アッベ値）の異なるガラス材からなる複数のレンズ素子を利用したり、回折光学素子をレンズ素子と逆方向の分散が生じるように構成したりすることができる。投影光学系３１の光学性能（例えば、波面収差）は、測定装置５０によって測定される。

基板４１には、その表面にレジストが塗布されている。基板４１は、不図示のチャックを介して基板ステージ４２によって保持される。基板ステージ４２は、基板４１のほか、測定装置５０の構成要素５０ｂを保持する。基板ステージ４２は、ステージ制御部４３によって制御される不図示の駆動機構によって駆動され、これによって、ＸＹ方向に基板４１および測定装置５０の構成要素５０ｂが移動する。基板ステージ４２および原版ステージ２２は、その位置がアライメントスコープ１５を使ってキャリブレーションされた後、原版ステージ制御部２４および基板ステージ制御部４３による制御の下で、一定の速度比率で駆動されうる。

測定装置５０は、原版ステージ２２に搭載された構成要素５０ａと、基板ステージ４２に搭載された構成要素５０ｂとを有する。照明光学系１４は、基板４１の露光時に原版２１を照明するほか、測定装置５０による測定時にも使用されうる。構成要素５０ａは、第１マスク６０を含む。構成要素５０ｂは、第２マスク７０、撮像センサ５３、ケーブル５４、測定制御部５５を含みうる。この実施形態では、測定装置５０は、被検光学系としての投影光学系３１を通して形成される干渉縞を検出することによって投影光学系３１の光学性能を測定する干渉計を含む。この実施形態では、干渉計としてＰＤＩ方式の干渉計が使用されうる。

第１マスク６０は、例えば、石英又は蛍石などの透明基板の１つの面にクロム等の遮光部材を形成することによって構成されうる。照明光学系１４からの光束は、原版ステージ２２に配置された第１マスク６０に集光する。この光束は、投影光学系３１の原版側、即ち、物体側の開口数ＮＡｏと同じσ＝１で第１マスク６０を照明する。

図２は、第１マスク６０の構成を例示する平面図である。第１マスク６０は、ピンホール６１ａと窓６１ｂとのペアを含む。ピンホール６１ａの径Δｒは、投影光学系３１の原版側、即ち、物体側の開口数をＮＡｉとすると、（１）式に従う値を有する。

Δｒ＜０．５×λ／ＮＡｉ ・・・（１）
ピンホール６１ａの径を（１）式に従うように決定することで、ピンホール６１ａからの回折光をＮＡｉの範囲で等位相の波面を有するものとみなすことができる。一方、窓６１ｂの幅Δｒ'は、λ／ＮＡｉ以下の大きさである。幅Δｒ'を（１）式と同程度としてもよいが、窓６１ｂを通過した光は、後述するように、基板側で（１）式を満たす幅のピンホールを通過するために原版側で等位相とする必要はないので、光量の観点から広めに設計されうる。

図３は、第２マスク７０の構成を例示する平面図である。第２マスク７０は、図３に示すように、ピンホール７１ａと窓７１ｂとのペアを含む。ピンホール７１ａの径Δｗは、投影光学系３１の基板側、即ち、像面側の開口数をＮＡｉとして、（２）式に従う値を有する。

Δｗ＜０．５×λ／ＮＡｉ ・・・（２）
ピンホールの径を（２）式に従うように決定することで、ピンホール７１ａから回折する光をＮＡｉの範囲で等位相の波面を有するものとみなすことができる。窓７１ｂの幅Δｗ'は、測定するべき投影光学系３１の空間周波数に基づいて決定されうる。具体的には、窓７１ｂの幅Δｗ'は、高周波まで測定したい場合には広く、低周波でもよい場合には狭くされる。投影光学系３１の瞳の空間周波数をｆとすると、Δｗ'は（３）式で与えられる。ここで、瞳の半径で一周期となる波面収差の周波数ｆを１とする。

Δｗ'＝２×ｆ×λ／ＮＡｉ ・・・（３）
撮像センサ５３は、例えばＣＣＤ等の光センサで構成されうる。ケーブル５４は、撮像センサ５３と測定制御部５５とを接続する。測定制御部５５は、例えば、処理部とメモリとを含む。処理部は、撮像センサ５３から供給された干渉縞データに基づいて収差情報を得るための処理を実行する。メモリは、処理に必要な情報（例えば、オフセットパラメータ）や、処理結果（例えば、波面収差データやＺｅｒｎｉｋｅ係数）などのデータ群が格納される。

測定制御部５５の処理部で実施される位相情報の算出には、例えば、フーリエ変換法や電子モアレ法などが用いられる。フーリエ変換法は、１枚の干渉縞画像を２次元フーリエ変換して、分離された被検波面情報を含む空間周波数領域を抽出し、それを原点シフトした後、逆フーリエ変換することによって位相情報を取り出す方法である。また、電子モアレ法では、１枚の被測定干渉縞画像と同じキャリア周波数を有し、且つ位相シフトさせた少なくとも３枚の参照格子画像を生成する。被測定干渉縞画像と参照格子画像から生成した少なくとも３枚のモアレ縞に対してローパスフィルター・位相シフト法の処理を施すことによって位相情報を取り出す。

測定制御部５５のメモリに格納された投影光学系３１の収差情報は、主制御系８０に送信される。主制御系８０は、受信した収差情報に応じて、収差を補正するために必要なレンズ駆動量と波長駆動量を算出し、投影系制御部３２に出力する。

投影系制御部３２は、投影光学系３１を構成する複数のレンズのうち収差補正用のレンズを変位させるレンズ駆動部を制御し、また、光源部１２が発生する光の波長を制御する。これによって、投影光学系３１に目標とする収差量を発生させることができる。

図４は、第１実施形態における投影光学系３１の波面収差の測定方法を示すフローチャートである。この測定方法は、主制御系８０によって制御される。この制御には、主制御系８０による測定制御部５５の制御も含まれる。図４に示す波面収差の測定方法は、処理中心検出工程（ステップ００１）と、波面収差算出工程（ステップ００３）とを含む。

図５は、処理中心検出工程（ステップ００１）における具体的な処理を示すフローチャートである。処理中心検出工程（ステップ００１）は、測定位置移動工程（ステップ１０１）と、干渉縞データ取得工程（ステップ１０３）と、仮中心算出工程（ステップ１０５）と、粗検出工程（ステップ１０７）と、精密検出工程（ステップ１０９）とを含む。

測定位置移動工程（ステップ１０１）では、主制御系８０は、照明光学系１４、第１マスク６０および第２マスク７０を位置合わせする。測定位置移動工程（ステップ１０１）では、まず、主制御系８０は、照明光学系１４と第１マスク６０の位置を調整する。より具体的には、光源部１２から射出された光が、引き回し光学系１３により照明光学系１４に引き回された後、照明光学系１４のσ絞りによって第１マスク６０のマーク６１のみに照射されるように、照明光学系１４と第１マスク６０の位置を調整する。ここで、ピンホール６１ａは、（１）式を満たす幅であるため、ピンホール６１ａからは、球面状に等位相の波面を持った回折光が射出される。この回折光は、投影光学系３１の瞳の全域に照射される。一方、窓６１ｂを通過した光は、照明光学系１４の収差の情報を含む光となる。

次に、主制御系８０は、第１マスク６０のマーク６１を通過した光が投影光学系３１によって第２マスク７０のマーク７１に結像されるように、基板ステージ４２の位置を調整する。これにより、第１マスク６０のピンホール６１ａは第２マスク７０の窓７１ｂに結像し、窓６１ｂはピンホール７１ａに結像する。

ピンホール７１ａで回折した光は、球面状に等位相な波面を持つ。一方、窓７１ｂを通過した光は、ピンホール６１ａでＸ方向に等位相な波面に整形された後に投影光学系３１を通過してきているので、投影光学系３１の波面収差の情報を有している。

図６は、ピンホール７１ａと窓７１ｂをそれぞれ通過した光を模式的に示す図である。ピンホール７１ａを通過した光は、球面状の理想波面７０１ａを有し、窓７１ｂを通過した光は、被検波面７０１ｂを有する。

図７は、撮像センサ５３の撮像面に形成される干渉縞を例示的に示す図である。干渉縞は、ピンホール７１ａと窓７１ｂをそれぞれ通過した光によって撮像センサ５３の撮像面に形成される。ピンホール７１ａと窓７１ｂとの間隔の分だけ中心のずれた投影光学系３１の瞳の２つの像が撮像面に形成され、この２つの像の重複領域に干渉縞が現れる。

干渉縞データ取得工程（ステップ１０３）では、主制御系８０は、投影光学系３１の球面収差量を複数の球面収差量のそれぞれに調整しながら、該複数の球面収差量のそれぞれについて干渉縞の画像データ（干渉縞データ）を撮像センサ５３に撮像させる。これにより、複数の干渉縞の画像データが得られる。

ここで、投影光学系３１の球面収差量と投影光学系３１を構成するレンズ駆動量との関係を示すデータは、投影系制御部３２に登録されている。主制御系８０は、発生させるべき球面収差量を投影系制御部３２に対して指令する。これに応じて、投影系制御部３２は、指令された球面収差量が発生するように投影光学系３１のレンズ群を移動させる。干渉縞データ取得工程（ステップ１０３）では、例えば、−１００ｍλ、０ｍλ、＋１００ｍλの球面収差が発生した状態のそれぞれについて干渉縞の画像データが撮像センサ５３によって撮像される。撮像した複数の干渉縞の画像データは、測定制御部５５に対して出力される。

次に、仮中心算出工程（ステップ１０５）では、主制御系８０は、仮中心位置、即ち、粗検出工程（ステップ１０７）における粗検出ウィンドウの中心位置を算出する。仮中心位置の算出方法としては、例えば、ステップ１０３で取得した干渉縞の画像データの各画素位置を光量値で重み付けする重心計算方法が好適である。粗検出ウィンドウの中心位置として使用する仮中心位置は、例えば、ステップ１０３で取得した複数の画像データから算出した重心位置の平均値としてよいし、何れか１枚の画像データから算出した重心位置としてもよい。或いは、仮中心位置として、測定装置５０の構成（マスク７０と撮像センサ５３との間の構成部材と位置関係）によって決定される設計値を用いてもよい。

粗検出工程（ステップ１０７）では、主制御系８０は、ステップ１０５で算出した仮中心位置の近傍（粗検出ウィンドウ内）で処理中心位置をＸおよびＹ方向に振りながら、ステップ１０３で取得した複数の画像データのそれぞれからコマ収差量を算出する。そして、主制御系８０は、該複数の画像データからそれぞれ算出したコマ収差量の相互の差分が最も小さくなる位置を見つけ出して、その位置を粗中心位置とする。ここで、コマ収差量の差分を利用する理由は、撮像した複数の干渉縞の画像データのそれぞれから算出される波面収差の相互間の差が球面収差のみであるからである（ステップ１０３の処理を参照）。
図８は、粗検出工程（ステップ１０７）における具体的な処理を示すフローチャートである。ステップ１０７は、検出パラメータ設定工程（ステップ２０１）と、処理中心設定工程（ステップ２０３）と波面収差算出工程（ステップ２０５）と、評価値算出工程（ステップ２０９）と、評価波形ピーク検出工程（ステップ２１３）とを含む。

検出パラメータ設定工程（ステップ２０１）では、主制御系８０は、粗検出パラメータを設定する。主制御系８０は、粗検出パラメータとして、例えば、４つのパラメータ、即ち、粗検出ウィンドウの幅と高さ、処理中心振りのＸ方向ピッチとＹ方向ピッチを設定する。

粗検出ウィンドウの幅と高さは、ステップ１０５において算出された仮中心位置の真の処理中心位置からのずれ量が、粗検出ウィンドウサイズ内に収まるように余裕をもって決定されるべきである。粗検出ウィンドウの幅と高さは、例えば、５０画素×５０画素の範囲に設定されうる。また、中心振りピッチは、ステップ１０７で算出される粗中心位置の真の処理中心位置からのずれ量が、次のステップ１０９における精密検出ウィンドウサイズ内に収まるように十分に小さい値に設定されるべきである。中心振りピッチは、例えば、５画素ピッチに設定されうる。
図９は、仮中心位置（●印）と、粗検出ウィンドウ（点線枠）と、粗検出中心位置（×印）と、精密検出ウィンドウ（実線枠）の位置関係を例示的に示す図である。仮中心位置を中心とする粗検出ウィンドウは、真の処理中心を含むサイズとなっている。また、粗中心位置を中心とした精密検出ウィンドウのサイズは、粗中心位置の算出精度によって決定される。

処理中心設定工程（ステップ２０３）では、主制御系８０は、ステップ２０１で決定したパラメータに従って最初の処理中心位置を決定する。例えば、粗検出ウィンドウにおける左上の画素の位置を処理中心位置として決定することができる。

評価値算出工程（ステップ２０５）では、主制御系８０は、測定制御部５５に、ステップ１０３で撮像した複数の干渉縞の画像データをステップ２０３で設定した処理中心位置を用いて波面収差を算出させる。測定制御部５５は、複数の干渉縞の画像データのそれぞれから波面収差量を算出する。主制御系８０は、このようにして複数の画像データのそれぞれから算出された波面収差量のそれぞれから中心位置検出用の評価値を算出する。評価値は、例えば、以下のように算出される。

複数の波面収差量をそれぞれＺｅｒｎｉｋｅ多項式に展開する。これにより、複数通りのＺｅｒｎｉｋｅ多項式が得られる。次に、Ｚｅｒｎｉｋｅ多項式で表現される収差量（例えば、Ｚｅｒｎｉｋｅ多項式の第１〜第３６項に現れる収差量）のうちコマ収差量（例えば、Ｚｅｒｎｉｋｅ多項式の第７項に現れる収差量）を抽出する。評価値（Ｘ）は、複数通りＺｅｒｎｉｋｅ多項式のそれぞれから抽出したコマ収差量から、（４）式に従って算出することができる。なお、ここでは、ステップ１０３で３つの球面収差にそれぞれ対応する３枚の干渉縞の画像データを取得し、ステップ２０５で３枚の干渉縞の画像データから３通りのＺｅｒｎｉｋｅ多項式を生成し、３通りのコマ収差量Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３を抽出する例を示している。

Ｘ＝１／（｜Ｃ１−Ｃ２｜＋｜Ｃ２−Ｃ３｜＋｜Ｃ３−Ｃ１｜） ・・・（４）
（４）式で表される評価値Ｘは、３つのコマ収差量における相互の差分量を足し合わせたものの逆数である。つまり、評価値Ｘは、３つの波面収差におけるコマ収差の変化量を示す値（球面収差量を変化させたときのコマ収差量の変化量）となっており、コマ収差の変化量が小さいくなるほど大きな値となる。

以上の例では、評価値においては、コマ収差量としてＺｅｒｎｉｋｅ多項式の第７項のみを用いたが、高次コマ収差（１４項、２３項、３４項、・・・）を含めてもよい。また、ｃｏｓθ成分収差（７項、１４項、・・・）のみでなく、ｓｉｎθ成分収差（８項、１５項、・・・）を含めてもよい。さらに、評価値の算出式は、複数の波面収差におけるコマ収差の差分を表すものであればよく、（４）式に限定されるものではない。

ステップ２０７では、主制御系８０は、粗検出ウィンドウの全域において評価値が算出されたかどうかを判断する。全域において評価値の算出が終了していない場合は、ステップ２０３に戻って、次の処理中心位置を設定して、処理を繰り返す。
評価波形ピーク検出工程（ステップ２０９）では、主制御系８０は、ステップ２０３、２０５、２０７の繰り返しによって算出された粗検出ウィンドウ内の各評価値に基づいて粗中心位置を算出する。

図１０は、横軸に処理中心位置をとり、縦軸に評価値Ｘをとったグラフである。処理中心位置が波面中心位置の真の値からずれるほど、コマ収差の変化量が増大するため、評価値Ｘが小さくなる。つまり、図１０に示した通り、評価曲線は、処理中心位置が真の波面中心位置と一致した時に評価値が最大となる凸曲線である。よって、得られた評価曲線に対してピーク検出処理（例えば、重心計算）を実行することによって粗中心位置が算出される。算出された粗中心位置は、例えば、測定制御部５５のメモリに保存される。

粗検出工程（ステップ１０７）に次いで、精密検出工程（ステップ１０９）が実行される。精密検出工程（ステップ１０９）では、主制御系８０は、ステップ１０７で算出した粗中心位置の近傍（精密検出ウィンドウ内）において処理中心位置をＸおよびＹ方向に振りながら、ステップ１０３で取得した複数の画像データのそれぞれからコマ収差量を算出する。そして、主制御系８０は、該複数の画像データからそれぞれ算出したコマ収差量の相互の差分が最も小さくなる位置を見つけ出して、その位置を精密中心位置とする。

ステップ１０９における処理は、ステップ１０７とほぼ同一であるので、図８を参照しながら説明する。ステップ１０９は、ステップ１０７と同様に、ステップ２０１〜２０９を含む。

検出パラパラメータ設定工程（ステップ２０１）では、主制御系８０は、精密検出パラメータを設定する。主制御系８０は、精密検出パラメータとして、例えば、４つのパラメータ、即ち、精密検出ウィンドウの幅と高さ、処理中心振りのＸ方向ピッチとＹ方向ピッチを設定する。

精密検出ウィンドウの幅と高さは、ステップ１０７において算出された粗中心位置の真の処理中心位置からのずれ量が、精密検出ウィンドウサイズ内に収まるように余裕をもって決定されるべきである。精密検出ウィンドウの幅と高さは、例えば、２画素×２画素の範囲に設定されうる。また、中心振りピッチは、ステップ１０９で算出される精密中心位置の真の処理中心位置からのずれ量が、必要とされる波面収差計測の精度に対して許容できる値となるように設定されるべきである。中心振りピッチは、例えば、０．１画素ピッチに設定されうる。

精密検出工程（ステップ１０９）におけるステップ２０３〜２０９の処理は、使用する検出パラメータが異なることを除いて、粗検出工程（ステップ１０７）と同一であるので、説明を省略する。

以上により、処理中心検出工程（図４のステップ００１）が終了した。ステップ１０９で算出された精密中心位置は、次の波面収差算出工程（ステップ００３）で使用される処理中心位置として、例えば、測定制御部５５内のメモリ領域に保存される。

波面収差算出工程（ステップ００３）では、主制御系８０は、ステップ００１（ステップ１０３）で取得した干渉縞の画像データを測定制御部５５内のメモリに保存されている処理中心位置を用いて画像処理することによって波面収差を算出する。

この実施形態の波面収差の測定方法によれば、波面収差を算出するための干渉縞の画像の中心位置を高い精度で決定することができるので、波面収差を算出（測定）することができる。
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態として、ＬＤＩ方式の測定装置を備えた露光装置について説明する。図１は、本発明の好適な実施形態の露光装置１０の概略ブロック図である。なお、第２実施形態では、第１実施形態の第１マスク６０、第２マスク７０がそれぞれ第１マスク６０'、第２マスク７０'によって置き換えられている。

図１１は、第１マスク６０'の構成を例示する平面図である。第１マスク６０'は、マーク６１'とマーク６２'とを含む。マーク６１'は、Ｙ方向（第１方向）に沿って延びるように互いに平行に配置されたスリット６１'ａおよび窓６１'ｂを含む。マーク６２'は、Ｘ方向（第２方向）に沿って延びるように互いに平行に配置されたスリット６２'ａおよび窓６２'ｂを含む。マーク６１'とマーク６２'とは、スリットおよび窓の幅や間隔などは同一で、配置方位のみが異なっている。スリット６１'ａおよび６２'ａの幅Δｒは、投影光学系３１の原版側、即ち物体側の開口数をＮＡｉとすると、（１）式に従うように決定される。

スリット６１'ａ及び６２'ａの幅を（１）式に従うように決定することにより、スリットからの回折光をＮＡｉの範囲で等位相の波面を有するものとみなすことができる。一方、窓６１'ｂ及び６２'ｂの幅Δｒ'は、λ／ＮＡｉ以下の大きさである。幅Δｒ'を（１）式と同程度としてもよいが、窓６１'ｂ及び６２'ｂを通過した光は、後述するように、基板側で（１）式を満たす幅のスリットを通過するために原版側で等位相とする必要はないので、光量の観点から広めに設計されうる。

図１２は、第２マスク７０'の構成を例示する平面図である。第２マスク７０'は、Ｙ方向に沿って延びるように互いに平行に配置されたスリット７１'ａおよび窓７１'ｂを含むマーク７１'と、Ｘ方向に沿って延びるように互いに平行に配置されたスリット７２'ａおよび窓７２'ｂを含むマーク７２'とを有する。マーク７１'とマーク７２'とは、スリットおよび窓の幅や間隔などは同一で、配置方位のみが異なっている。スリット７１'ａおよび７２'ａの幅Δｗは、投影光学系３１の基板側、即ち、像面側の開口数をＮＡｉとすると、（２）式に従うように決定される。

スリット７１'ａ及び７２'ａの幅を（２）式に従うように決定することにより、スリット７１'ａと７２'ａからの回折光をＮＡｉの範囲で等位相の波面を有するものとみなすことができる。

窓７１'ｂ及び７２'ｂの幅Δｗ'は、測定するべき投影光学系３１の空間周波数により決定される。具体的には、窓７１'ｂ及び７２'ｂの幅Δｗ'は、高周波まで測定したい場合には広く、低周波でもよいときは狭くされる。ここで、投影光学系３１の瞳の空間周波数をｆとおくと、Δｗ'は（３）式３で与えられる。

スリットと窓の長さＬｗは、光量の観点では長いほどよいが、投影光学系３１の収差が同一と見なすことができる領域（いわゆるアイソプラナティック領域）内にあることが必要である。

以下では、説明の便宜のために、マーク６１'と７１'をＸマーク（第１マーク）と呼び、マーク６２'と７２'をＹマーク（第２マーク）と呼ぶことがある。また、Ｘマークによって形成される干渉縞をＸ干渉縞（第１干渉縞）と呼び、Ｙマークによって形成される干渉縞をＹ干渉縞（第２干渉縞）と呼ぶ。

図１３は、第２実施形態における投影光学系３１の波面収差の測定方法を示すフローチャートである。この測定方法は、主制御系８０によって制御される。この制御には、主制御系８０による測定制御部５５の制御も含まれる。図１３に示す波面収差の測定方法は、Ｘ処理中心検出工程（ステップ５０１）と、Ｙ処理中心検出工程（ステップ５０３）と、検出位置補正工程（ステップ５０５）と、ＸＹ波面収差算出工程（ステップ５０７）とを含む。

Ｘ処理中心検出工程（ステップ５０１；第１決定工程）では、主制御系８０は、球面収差量の異なる複数のＸ干渉縞の画像データを取得し、それらを画像処理することにより、Ｘ干渉縞の処理中心位置を算出する。

Ｘ処理中心検出工程（ステップ５０１）における具体的な処理は、第１実施形態におけるステップ００１とほぼ同一であるため、図５のフローチャートを参照しながら説明する。ただし、第１実施形態と区別するために、以下では、第１実施形態においてステップ１０１〜１０９としていた各ステップをステップ１０１ｘ〜ステップ１０９ｘで置き換えて説明する。

測定位置移動工程（ステップ１０１ｘ）では、主制御系８０は、照明光学系１４、第１マスク６０'および第２マスク７０'を位置合わせする。具体的には、主制御系８０は、まず、第１マスク６０'のマーク６１'のみに光が照射されるように照明光学系１４と第１マスク６０'の位置を調整する。ここで、スリット６１'ａは、（１）式を満たす幅であるため、スリット６１'ａからは、Ｘ方向に等位相の波面を持った回折光が射出される。この回折光は、投影光学系３１の瞳の全域に照射される。一方、窓６１'ｂを通過した光は、照明光学系１４の収差の情報を含む光となる。

次に、主制御系８０は、第１マスク６０'のマーク６１'を通過した光が投影光学系３１によって第２マスク７０'のマーク７１'に結像されるように、基板ステージ４２の位置を調整する。これにより、第１マスク６０'のスリット６１'ａは第２マスク７０'の窓７１'ｂに結像し、窓６１'ｂはスリット７１'ａに結像する。

スリット７１'ａで回折した光は、Ｘ方向に等位相な波面を持つ。一方、窓７１'ｂを通過した光は、スリット６１'ａでＸ方向に等位相な波面に整形された後に投影光学系３１を通過してきているので、投影光学系３１の波面収差の情報を有している。

干渉縞データ取得工程（ステップ１０３ｘ）と仮中心算出工程（ステップ１０５ｘ）は、第１実施形態と同一なので説明を省略する。

粗検出工程（ステップ１０７ｘ）では、主制御系８０は、ステップ１０５ｘで算出した仮中心位置の近傍（粗検出ウィンドウ内）で処理中心位置をＸＹ方向に振りながらステップ１０３ｘで取得した複数の画像データのそれぞれからコマ収差量を算出する。そして、主制御系８０は、該複数の画像データからそれぞれ算出したコマ収差量の相互の差分（（４）式で示される評価値Ｘ）が最も小さくなる位置を見つけ出して、その位置を粗中心位置（第１粗中心位置）とする。

ステップ１０７ｘにおける具体的な処理は、第１実施形態におけるステップ１０７とほぼ同一であるため、図８のフローチャートを参照しながら説明する。

ステップ２０１では、主制御系８０は、粗検出パラメータを設定する。主制御系８０は、粗検出パラメータとして、例えば、４つのパラメータ、即ち、粗検出ウィンドウの幅と高さ、処理中心振りのＸ方向ピッチとＹ方向ピッチを設定する。

粗検出ウィンドウの幅と高さは、ステップ１０５ｘにおいて算出された仮中心位置の真の処理中心位置からのずれ量が、粗検出ウィンドウサイズ内に収まるように余裕をもって決定されるべきである。粗検出ウィンドウの幅と高さは、例えば、５０画素×１画素の範囲に設定されうる。また、中心振りピッチは、ステップ１０７ｘで算出される粗中心位置の真の処理中心位置からのずれ量が、次のステップ１０９ｘにおける精密検出ウィンドウサイズ内に収まるように十分に小さいい値に設定されるべきである。中心振りピッチは、例えば、５画素ピッチに設定されうる。
図１４（ａ）は、仮中心位置（●印）と、粗検出ウィンドウ（点線）と、粗検出中心位置（×印）と、精密検出ウィンドウ（実線）の位置関係を例示的に示す図である。図１４（ａ）に示す例において、粗検出ウィンドウが、図９のような四角形のウィンドウではなく十字形とされている理由は、粗検出工程における処理時間を短縮するためである。

上記のように、四角形のウィンドウの枠内の全域で評価値を算出しなくても粗検出精度が確保できる見込みがある場合は、ウィンドウの形状を細くしたり、ウィンドウサイズを小さくしたり、中心振りピッチを粗くしたりすることができる。これによって、ステップ２０３ｘ〜ステップ２０７ｘの繰り返し回数を減少させて、処理時間を短縮することができる。

ステップ２０３〜ステップ２０９における処理は、使用する検出パラメータが異なることを除いて、第１実施形態におけるステップ２０３〜ステップ２０９と同一であるため、説明を省略する。

以上により、粗検出工程（ステップ１０７ｘ）における粗中心位置（第１粗中心位置）の算出が終了した。

次に、精密検出工程（ステップ１０９ｘ）では、ステップ１０７ｘで算出した粗中心位置の近傍（精密検出ウィンドウ内）で処理中心位置をＸおよびＹ方向に振りながら、ステップ１０３ｘで取得した複数の画像データのそれぞれからコマ収差量を算出する。そして、主制御系８０は、該複数の画像データからそれぞれ算出したコマ収差量の相互の差分（（４）式で示される評価値Ｘ）が最も小さくなる位置を見つけ出して、その位置を精密中心位置（第１精密中心位置）とする。

精密検出工程（ステップ１０９ｘ）における処理は、ステップ２０１で設定される検出パラメータが異なることを除いて、ステップ１０９と同一である。よって、ここではステップ１０９ｘにおけるステップ２０１についてのみ説明する。

精密検出工程（ステップ１０９ｘ）におけるステップ２０１では、精密検出パラメータを設定する。主制御系８０は、精密検出パラメータとして、例えば、３つのパラメータ、即ち、精密検出ウィンドウの幅と高さ、処理中心振りのＸ方向ピッチを設定する。

精密検出ウィンドウの幅と高さは、ステップ１０７ｘにおいて算出された粗中心位置の真の処理中心位置からのずれ量が、精密検出ウィンドウサイズ内に収まるように余裕をもって決定されるべきである。精密検出ウィンドウの幅と高さは、例えば、幅が２画素、高さが１画素というように設定されうる。また、中心振りのＸ方向ピッチは、ステップ１０９ｘで算出される精密中心位置の真の処理中心位置からのずれ量が、必要とされる波面収差計測の精度に対して許容できる値となるように設定されるべきである。中心振りのＸ方向ピッチは、例えば、０．１画素ピッチに設定されうる。

Ｘ処理中心検出工程（ステップ５０１）における精密検査工程（ステップ１０９ｘ）では、上記のように、主制御系８０は、Ｘ方向のみに処理中心位置を振る。この理由は、ＬＤＩ方式の測定装置では、原理上、非計測方向（ステップ５０１では、計測方向がＸ方向で、非計測方向がＹ方向）への変化に対して波面収差の測定結果が鈍感であるためである。つまり、Ｘマーク（マーク６１'、７１'）によって形成される干渉縞には、Ｙ方向の球面収差情報は残っていない（打消されている）。よって、Ｙ方向に処理中心位置を振っても、コマ収差がほとんど変化しないので、Ｙ方向に関して中心位置を高精度に検出することは困難である。よって、Ｘ処理中心検出工程（ステップ５０１）における精密検査工程（ステップ１０９）では、Ｘ方向については処理中心位置を精密に検出するが、Ｙ方向については粗検出までしか実施しない。

第１実施形態では、コマ収差の変化量にｃｏｓθ成分とｓｉｎθ成分の両方を含めた評価値の算出が可能であった。しかし、第２実施形態のＸ処理中心検出工程（ステップ５０１）では、Ｙ方向のコマ収差の変化（つまり、ｓｉｎθ成分の変化）に対して鈍感であるので、ｃｏｓθ成分のみを用いる。

Ｙ方向についての処理中心位置については、後述する検出位置補正工程（ステップ５０５）で補正処理を実行することによって、Ｘ方向についての処理中心位置と同等の高い精度を有する値に補正される。

Ｘ処理中心検出工程（ステップ５０１）に次いで、Ｙ処理中心検出工程（ステップ５０３；第２決定工程）では、主制御系８０は球面収差量の異なる複数のＹ干渉縞の画像データを取得し、それらを画像処理することによりＹ干渉縞の処理中心位置を算出する。

Ｙ処理中心検出工程（ステップ５０３）における具体的な処理は、ステップ５０１と同様に、第１実施形態におけるステップ００１とほぼ同一であるため、図５のフローチャートを参照しながら説明する。ただし、第１実施形態と区別するために、以下では、第１実施形態においてステップ１０１〜１０９としていた各ステップをステップ１０１ｙ〜ステップ１０９ｙで置き換えて説明する。

測定位置移動工程（ステップ１０１ｙ）では、主制御系８０は、照明光学系１４、第１マスク６０'および第２マスク７０'を位置合わせする。具体的には、主制御系８０は、まず、第１マスク６０'のマーク６２'のみに光が照射されるように照明光学系１４と第１マスク６０'の位置を調整する。ここで、スリット６２'ａは、（１）式を満たす幅であるため、スリット６２'ａからは、Ｙ方向に等位相の波面を持った回折光が射出される。この回折光は、投影光学系３１の瞳の全域に照射される。一方、窓６２'ｂを通過した光は、照明光学系１４の収差の情報を含む光となる。

次に、主制御系８０は、第１マスク６０'のマーク６２'を通過した光が投影光学系３１によって第２マスク７０'のマーク７２'に結像されるように、基板ステージ４２の位置を調整する。これにより、第１マスク６０'のスリット６２'ａは第２マスク７０'の窓７２'ｂに結像し、窓６２'ｂはスリット７２'ａに結像する。

スリット７２'ａで回折した光は、Ｙ方向に等位相な波面を持つ。一方、窓７２'ｂを通過した光は、スリット６２'ａでＸ方向に等位相な波面に整形された後、投影光学系３１を透過してきているので、投影光学系３１の波面収差の情報を有している。

Ｙ処理中心検出工程（ステップ５０３）におけるステップ１０３ｙ〜１０９ｙは、ステップ１０９ｙにおける検出パラメータが異なることを除いて、Ｘ処理中心検出工程（ステップ５０１）における１０３ｘ〜１０９ｘと同一である。よって、ステップ１０９ｙにおける検出パラメータについてのみ説明する。なお、ステップ１０７ｙでは、Ｙマークによって形成されるＹ干渉縞に基づいて粗中心位置（第２粗中心位置）が決定される。また、ステップ１０９ｙでは、該Ｙ干渉縞に基づいて精密中心位置（第２精密中心位置）が決定される。

精密検出工程（ステップ１０９ｙ）におけるステップ２０１では、精密検出パラメータを設定する。主制御系８０は、精密検出パラメータとして、例えば、３つのパラメータ、即ち、精密検出ウィンドウの幅と高さ、処理中心振りのＹ方向ピッチを設定する。

精密検出ウィンドウの幅と高さは、ステップ１０７ｙにおいて算出された粗中心位置の真の処理中心位置からのずれ量が、精密検出ウィンドウサイズ内に収まるように余裕を持って決定されるべきである。精密検出ウィンドウの幅と高さは、例えば、幅が１画素、高さが２画素というように設定されうる。また、中心振りのY方向ピッチは、ステップ１０９ｙで算出される精密中心位置の真の処理中心位置からのずれ量が、必要とされる波面収差計測の精度に対して許容できる値となるように設定されるべきである。中心振りのY方向ピッチは、例えば、０．１画素ピッチに設定さえうる。

Ｙ処理中心検出工程（ステップ５０３）における精密検査工程（ステップ１０９ｙ）では、上記のように、主制御系８０は、Ｙ方向のみに処理中心位置を振る。この理由は、ＬＤＩ方式の測定装置では、原理上、非計測方向（ステップ５０３では、計測方向がＹ方向で、非計測方向がＸ方向）への変化に対して波面収差の測定結果が鈍感であるためである。つまり、Ｙマーク（マーク６２'、７２'）によって形成される干渉縞には、Ｘ方向の球面収差情報は残っていない（打消されている）。よって、Ｘ方向に処理中心位置を振っても、コマ収差がほとんど変化しないので、Ｘ方向に関して中心位置を高精度に検出することは困難である。よって、Ｙ処理中心検出工程（ステップ５０３）における精密検査工程（ステップ１０９）では、Ｙ方向については処理中心位置を精密に検出するが、Ｘ方向については粗検出までしか実施しない。

第１実施形態では、コマ収差の変化量にｃｏｓθ成分とｓｉｎθ成分の両方を含めた評価値の算出が可能であった。しかし、第２実施形態のＹ処理中心検出工程（ステップ５０３）では、Ｘ方向のコマ収差の変化（つまり、ｓｉｎθ成分の変化）に対して鈍感であるので、ｓｉｎθ成分のみを用いる。

検出位置補正工程（ステップ５０５）では、主制御系８０は、ステップ５０１で算出されたＸ干渉縞のＹ方向についての処理中心位置（粗検出工程で算出されたＹ方向について粗中心位置。）と、ステップ５０３で算出されたＹ干渉縞のＹ方向についての処理中心位置（粗検出工程で算出されたＹ方向についての粗中心位置。）を補正する。なお、ステップ５０１では、Ｘ干渉縞のＸ方向についての処理中心位置（Ｘ方向についての第１処理中心位置）については精密検出工程において精密に算出されている。また、ステップ５０３では、Ｙ干渉縞のＹ方向についての処理中心位置（Ｙ方向についての第２処理中心位置）については精密検出工程において精密に算出されている。
図１５は、ステップ５０５における補正方法の概念を示す図である。図１５は、図１２と同様の第２マスク７０'を示しているが、説明の都合上、図１２とはＸマークとＹマークの配置が変更されている。

ステップ５０１とステップ５０３において精密に検出された中心位置は、Ｘ干渉縞のＸ方向についての処理中心位置（Ｘ方向についての第１処理中心位置）と、Ｙ干渉縞のＹ方向についての処理中心位置（Ｙ方向についての第２処理中心位置）である。つまり、図１５における△印のＸおよびＹ方向における処理中心位置が精密に（高精度に）算出された位置である。

Ｘマークの設計位置とＹマークの設計位置との差分量（Ｄｘ、Ｄｙ）とΔの位置（△ｘ、△ｙ）とに基づいて、Ｘ干渉縞のＹ方向における処理中心位置（Ｙ方向についての第１処理中心位置。）と、Ｙ干渉縞のＸ方向における処理中心位置（Ｘ方向についての第２処理中心位置。）とを高精度に補正することができる。
具体的には、主制御系８０は、Ｘ干渉縞の精密な処理中心位置（Ｘｘ、Ｙｘ）、および、Ｙ干渉縞の処理中心位置の精密な処理中心位置（Ｘｙ、Ｙｙ）は、（５）式に従って算出される。

（Ｘｘ、Ｙｘ）＝（△ｘ、△ｙ−Ｄｙ）
（Ｘｙ、Ｙｙ）＝（△ｘ−Ｄｘ、△ｙ）
・・・（５）
主制御系８０は、（５）式に従って算出したＸ干渉縞の処理中心位置（Ｘｘ、Ｙｘ）とＹ干渉縞の処理中心位置（Ｘｙ、Ｙｙ）を測定制御部５５のメモリに保存する。

ＸＹ波面収差算出工程（ステップ５０７）では、主制御系８０は、ステップ５０１で取得したＸ干渉縞を測定制御部５５のメモリに保存された（Ｘｘ、Ｙｘ）を使って処理する。また、主制御系８０は、ステップ５０３で取得したＹ干渉縞を測定制御部５５のメモリに保存された（Ｘｙ、Ｙｙ）を使って処理する。そして、主制御系８０は、これらの処理によって、投影光学系３１の波面収差を算出する。

この実施形態の波面収差の測定方法によれば、精密な決定が困難である非計測方向の処理中心位置についても、検出位置補正工程により、高い精度で算出することができる。したがって、この処理中心位置を用いて投影光学系の波面収差を高い精度で算出することができる。

本発明は、上記の実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で様々な変形及び変更が可能である。

例えば、上記の実施形態では、測定装置が露光装置に搭載されているが、例えば、ステージ制御部２４、４３、投影系制御部３２と同等の機能を備える波面収差の測定のための専用の測定装置が構成されてもよい。

また、図４又は図１３に示したフローチャートにおける各ステップは、その順序通りに実行する必要はない。例えば、ステップ００１やステップ５０１、５０３、５０５は、測定装置の組み立て時、又は定期調整時にのみ実施し、通常の計測時にはステップ００３およびステップ５０７のみが実行されてもよい。さらに、ＬＤＩ方式の測定装置であっても、非計測方向の精密検出が可能な装置環境である場合は、ステップ５０５の補正工程を省略しても良い。

上記の実施形態では、一例として処理中心位置が波面（干渉縞）中心と一致する測定装置について説明したが、測定装置の仕組みによっては、必ずしも処理中心位置が波面中心位置と一致するとは限らない。例えば、第１マスクを備える基板の形状が平板ではなく曲面形状である場合は、処理中心位置を（波面中心位置ではなく）曲率中心位置と一致させるような処理を施してもよい。

また、第２実施形態のＬＤＩ方式では、Ｘ方向とＹ方向のスリット窓について扱ったが、Ｘ、Ｙ方向に限定する必要はない。つまり、Ｘ、Ｙ方向以外の任意の２方向（例えば、４５度・１３５度方向）のスリット窓を扱っても良い。

また、上記の実施形態では、ＬＤＩ方式又はＰＤＩ方式の測定装置を用いたが、同様の議論は、シアリング干渉方式やフィゾー干渉方式などの被検光学系光学性能を干渉縞によって測定する方式の光学性能測定装置全てに対して成り立つ。

本発明の好適な実施形態の露光装置の概略ブロック図である。 第１実施形態における第１マスクの構成を例示する平面図である。 第１実施形態における第２マスクの構成を例示する平面図である。 第１実施形態における投影光学系の波面収差の測定方法を示すフローチャートである。 図４のステップ００１における具体的な処理を示すフローチャートである。 図３に示す第２マスクのピンホールと窓をそれぞれ通過した光を模式的に示す図である。 撮像センサの撮像面に形成される干渉縞を例示的に示す図である。 図５のステップ１０７、１０９における具体的な処理を示すフローチャートである。 第１実施形態における処理中心位置の検出パラメータを示す模式図である。 第１実施形態における図８のステップ２０９を説明するための概略図である。 第２実施形態における第１マスクの構成を例示する図である。 第２実施形態における第２マスクの構成を例示する図である。 第２実施形態における投影光学系の波面収差の測定方法を示すフローチャートである。 第２実施形態における処理中心位置の検出パラメータを示す模式図である。 第２実施形態における図１３のステップ５０５を説明するための概略図である。

符号の説明

３１ 投影光学系
５３ 撮像センサ
５５ 測定制御部
６０、６０' 第１マスク
７０、７０' 第２マスク
６１'ａ、７１'ａ、６２'ａ、７２'ａ スリット
６１'ｂ、６２'ｂ、７１'ｂ、７２'ｂ 窓
８０ 主制御系

Claims (7)

1. 光学系の波面収差を測定する測定方法であって、
   複数の球面収差量をそれぞれ有する複数の状態に前記光学系を順に設定し、前記複数の状態のそれぞれについて、第１方向に沿って延びた互いに平行なスリットおよび窓を含む第１マークと前記光学系とによって形成される第１干渉縞の画像データを処理して、前記第１マークを使って前記光学系の波面収差を算出するための第１処理中心位置を決定する第１決定工程と、
   前記複数の状態のそれぞれについて、第２方向に沿って延びた互いに平行なスリットおよび窓を含む第２マークと前記光学系とによって形成される第２干渉縞の画像データを処理して、前記第２マークを使って前記光学系の波面収差を算出するための第２処理中心位置を決定する第２決定工程と、
   前記第１マークと前記第２マークとの位置関係に基づいて、前記第１方向における前記第１処理中心位置および前記第２方向における前記第２処理中心位置をそれぞれ補正し、補正された第１処理中心位置および補正された第２処理中心位置を得る補正工程と、
   前記第１マークおよび前記光学系によって形成される干渉縞の画像データを前記補正された第１処理中心位置を使って処理し、前記第２マークおよび前記光学系によって形成される干渉縞の画像データを前記補正された第２処理中心位置を使って処理し、前記光学系の波面収差を算出する波面収差算出工程と、
   を含むことを特徴とする測定方法。
2. 前記補正工程では、前記位置関係と前記第１方向における前記第２処理中心位置とに基づいて前記第１方向における前記第１処理中心位置を補正し、前記位置関係と前記第２方向における前記第１処理中心位置とに基づいて前記第２方向における前記第２処理中心位置を補正する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の測定方法。
3. 前記補正工程では、前記第２方向における前記第１処理中心位置および前記第１方向における前記第２処理中心位置については補正しない、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の測定方法。
4. 前記第１方向と前記第２方向とが直交している、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の測定方法。
5. 前記第１決定工程では、処理中心位置を振りながら前記複数の状態のそれぞれに対応する複数の第１干渉縞の画像データを評価して得られる評価値のピークに対応する処理中心位置を前記第１処理中心位置として決定し、
   前記第２決定工程では、処理中心位置を振りながら前記複数の状態のそれぞれに対応する複数の第２干渉縞の画像データを評価して得られる評価値のピークに対応する処理中心位置を前記第２処理中心位置として決定する、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の測定方法。
6. 前記第１決定工程では、
   仮中心位置を中心として前記第１方向および前記第２方向に処理中心位置を振りながら前記複数の状態のそれぞれに対応する複数の第１干渉縞の画像データを評価して得られる評価値のピークに対応する処理中心位置を第１粗中心位置として決定し、
   前記第１粗中心位置を中心として前記第２方向に処理中心位置を振りながら前記複数の状態のそれぞれに対応する複数の第１干渉縞の画像データを評価して得られる評価値のピークに対応する処理中心位置を第１精密中心位置として決定し、
   前記第２決定工程では、
   仮中心位置を中心として前記第１方向および前記第２方向に処理中心位置を振りながら前記複数の状態のそれぞれに対応する複数の第２干渉縞の画像データを評価して得られる評価値のピークに対応する処理中心位置を第２粗中心位置として決定し、
   前記第２粗中心位置を中心として前記第１方向に処理中心位置を振りながら前記複数の状態のそれぞれに対応する複数の第２干渉縞の画像データを評価して得られる評価値のピークに対応する処理中心位置を第２精密中心位置として決定する、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の測定方法。
7. 前記光学系は、原版のパターンを基板に転写するための露光装置における投影光学系である、
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の測定方法。