JP2000340488A - 投影露光装置及びそれを用いたデバイスの製造方法 - Google Patents

投影露光装置及びそれを用いたデバイスの製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 マスク上のパターンをウエハ上に投影する投
影レンズの球面収差を高精度に測定し、高集積度のデバ
イスを容易に製造することができる投影露光装置及びそ
れを用いたデバイスの製造方法を得ること。 【解決手段】 第１物体の転写用パターンを第１の照明
条件で照明する第1の照明手段と、該第１の照明手段で
照明した第１物体の転写用パターンを第２物体に投影す
る投影光学系と、該第１の照明条件と異なる第２の照明
条件と、該第２の照明手段で照明した特定パターンを該
投影光学系で結像させ、該特定パターンの像の光強度分
布を検出する光強度検出手段と該光強度検出手段からの
データに基づいて該投影光学系の波面収差を測定する波
面収差測定手段と、を有していること。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は投影露光装置及びそ
れを用いたデバイスの製造方法に関し、例えばＩＣやＬ
ＳＩ等の半導体デバイスやＣＣＤ等の撮像デバイスや液
晶パネル等の表示デバイスや磁気ヘッド等のデバイスを
製造する工程のうち、リソグラフィー工程において使用
される投影露光装置や走査型露光装置においてレチクル
等の第１物体面上のパターンをウエハ等の第２物体面上
に投影光学系により投影する際に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体デバイス
の微細加工技術として、マスク（レチクル）の回路パタ
ーン像を投影光学系（投影レンズ）により感光基板上に
形成し、感光基板をステップアンドリピート方式または
ステップアンドスキャン方式で露光する縮小投影露光装
置（ステッパー）や走査型の投影露光装置が種々と提案
されている。
【０００３】この種の露光装置では、レチクル上のパタ
ーンを所定の倍率（縮小率）で正確にウエハ上に転写す
ることが要求されている。この要求に応えるためには、
結像性能のよい、収差を抑えた投影レンズ（投影光学
系）を用いることが重要である。特に、近年、半導体デ
バイスの一層の微細化要求により、投影光学系の通常の
結像性能を超えるパターンを転写する場合が、多くなっ
てきており、この結果、転写するパターンは、投影光学
系の収差により敏感になってきている。一方で、投影レ
ンズには露光面積の拡大、高ＮＡ化が求められており、
これは収差補正をより困難にしている。
【０００４】こうした状況の中、露光装置に投影レンズ
を搭載した状態、すなわち実際に露光に使用する状態
で、投影レンズの結像性能、中でも波面収差を計測した
いとの要求が強くある。
【０００５】投影レンズの波面収差の計測方法の１つと
して、位相回復法がある。位相回復法は、主に電子顕微
鏡や大きな収差が存在する天体望遠鏡等における解像度
向上に用いられてきた方法で、複数位置、例えば像面，
瞳面，デフォーカス位置等における像の強度分布から像
の位相分布を求めるものである。その位相分布から光学
系の波面収差を算出している。
【０００６】位相回復法では、実際に計測した像面での
像の強度分布を用い、任意に位相を与えた後、フーリエ
変換し、瞳面での複素振幅分布を求める。次に、得られ
た複素振幅分布のうち、位相部はそのままとし、強度部
にあたる絶対値のみを実際の測定値に応じた値（瞳面で
の強度の平方根）に置き換え、これを新たな複素振幅分
布とする。この新たな複素振幅分布を逆フーリエ変換
し、像面上での複素振幅分布を求め、再び、位相部のみ
そのままとし、強度を実測値に置き換える。
【０００７】以上のような計算を繰り返し行うことで、
像面及び瞳面での複素振幅分布を算出し、瞳面での複素
振幅分布の位相分布から、投影レンズの波面収差を算出
している。尚、位相回復法については後に本発明の実施
形態において詳述している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】位相回復法により、投
影レンズの波面収差を算出する場合、理想的にはコヒー
レント照明（σ＝０）の条件下で像の強度分布を計測す
る必要がある。この為、σ（照明系の開口数／投影レン
ズの開口数）の値が大きくなるに従い、算出される波面
収差の誤差が大きくなる。例えば、波面収差を０．０１
λ程度の精度で算出する場合、σ≦０．１とする必要が
あり、０．０３λ程度と若干精度を落とした場合でもσ
≦０．２とする必要がある。一方、レチクル上のパター
ンをウエハに焼き付ける場合には、部分的コヒーレント
な照明条件下でレチクルを照明する。このため、露光装
置の照明系は、通常０．２＜σ＜０．９程度であり、σ
≦０．２となるような照明系は実装されていない。さら
に、露光装置の照明系では、インコヒーレント化するた
めの数々の工夫もされている。
【０００９】すなわち、実際に露光の際に用いられる照
明光学系をそのまま用いて、位相回復法により投影レン
ズの波面収差を求める場合には、精度上の問題がある。
【００１０】本発明はマスクのパターンをウエハ上に投
影する投影光学系（投影レンズ）の波面収差を高精度に
測定することができ、高集積度のデバイスを容易に製造
することができる投影露光装置及びそれを用いたデバイ
スの製造方法の提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明の投影露
光装置は、第１物体の転写用パターンを第１の照明条件
で照明する第１の照明手段と、該第１の照明手段で照明
した第１物体の転写用パターンを第２物体に投影する投
影光学系と、該第１の照明条件と異なる第２の照明条件
を有する第２の照明手段と、該第２の照明手段で照明し
た特定パターンを該投影光学系で結像させ、該特定パタ
ーンの像の光強度分布を検出する光強度検出手段と該光
強度検出手段からのデータに基づいて該投影光学系の波
面収差を測定する波面収差測定手段と、を有しているこ
とを特徴としている。
【００１２】請求項２の発明は請求項１の発明におい
て、前記波面収差測定手段は前記特定パターンの像の光
強度分布を前記投影光学系の光軸方向の複数の位置で求
め、該特定パターンの像の光強度分布から該像の位相分
布を求めて、該像の位置分布より該投影光学系の波面収
差を測定していることを特徴としている。
【００１３】請求項３の発明の投影露光装置は、第１物
体上の転写用パターンを第１の照明条件で照明する第１
の照明手段と、該転写用パターンを感光性の基板上の露
光領域に投影、露光する投影光学系とを有する投影露光
装置において、該第１物体又は他の物体上の特定パター
ンを第１の照明条件とは異なる第２の照明条件で照明す
る第２の照明手段と、該投影光学系を介して形成される
該特定パターン像の結像位置での光強度分布と１つ以上
のデフォーカス位置での像の光強度分布、又は複数のデ
フォーカス位置での光強度分布を検出する光強度検出手
段と、該光強度検出手段からのデータに基づいて、該投
影光学系の波面収差情報を得る波面収差測定手段とを有
していることを特徴としている。
【００１４】請求項４の発明は請求項１，２又は３の発
明において、前記第１の照明条件と第２の照明条件と
は、空間的コヒーレンシーが異なることを特徴としてい
る。
【００１５】請求項５の発明は請求項１から４のいずれ
か１項の発明において、前記第１の照明条件が空間的に
部分的コヒーレントあるいはインコヒーレント（０．２
＜σ≦１．０、σ＝第１の照明手段の開口数／投影光学
系の開口数）であり、前記第２の照明条件が空間的にコ
ヒーレントあるいは略コヒーレント（σ≦０．２、σ＝
第２の照明手段の開口数／投影光学系の開口数）である
ことを特徴としている。
【００１６】請求項６の発明の投影露光装置は、第１物
体上の転写用パターンを照明光学系を介して第１の照明
条件で照明し、該転写用パターンを投影光学系を介し
て、感光性の基板上の露光領域に投影、露光する投影露
光装置において、該照明光学系は、第１の照明条件と異
なる第２の照明条件で該第１物体又は他の物体上の特定
パターンを照明しており、該投影光学系を介して形成さ
れる該特定パターン像の結像位置での光強度分布と、１
つ以上のデフォーカス位置での光強度分布、又は複数の
デフォーカス位置での光強度分布を検出する光強度検出
手段と該光強度検出手段からのデータに基づいて、該投
影光学系の波面収差情報を得る波面収差測定手段を有し
ていることを特徴としている。
【００１７】請求項７の発明は請求項６の発明におい
て、前記第１の照明条件が空間的に部分的コヒーレント
あるいはインコヒーレント（０．２＜σ≦１．０、σ＝
照明光学系の開口数／投影光学系の開口数）であり、第
２の照明条件が空間的にコヒーレントあるいは略コヒー
レント（σ≦０．２、σ＝照明光学系の開口数／投影光
学系の開口数）であることを特徴としている。
【００１８】請求項８の発明は請求項６又は７の発明に
おいて、前記照明光学系は前記第１の照明条件から第２
の照明条件への変更に際し、該照明光学系の一部を取り
外すことを特徴としている。
【００１９】請求項９の発明は請求項６又は７の発明に
おいて、前記照明光学系は前記第１の照明条件から第２
の照明条件への変更に際し、該照明光学系の一部に別の
光学系を付け加えることを特徴としている。
【００２０】請求項１０の発明は請求項１から９のいず
れか１項の発明において、前記第１の照明条件から第２
の照明条件への変更に際し、光源を変えることを特徴と
している。
【００２１】請求項１１の発明は請求項６又は７の発明
において、前記第１の照明条件から第２の照明条件への
変更に際し、照明光学系の一部を取り外すこと、又は該
照明光学系の一部に他の光学系を付加すること、又は光
源を変えることのうち、少なくとも１つの変更を行って
いることを特徴としている。
【００２２】請求項１２の発明の投影露光装置は、第１
物体上の転写用パターンを照明光学系を介して第１の照
明条件で照明し、該転写用パターンを投影光学系を介し
て、感光性の基板上の露光領域に投影、露光する投影露
光装置において、該第１物体又は他の物体上の特定パタ
ーンを該照明光学系の一部を介して前記第１の照明条件
とは異なる第２の照明条件で照明し、該投影光学系によ
り形成される結像位置での該特定パターンの像の光強度
分布と１つ以上のデフォーカス位置での光強度分布、あ
るいは複数のデフォーカス位置での光強度分布を検出す
る光強度検出手段と、該光強度検出手段からのデータに
基づいて位相回復法により、前記投影光学系の波面収差
情報を得る波面収差測定手段を有していることを特徴と
している。
【００２３】請求項１３の発明は請求項１２の発明にお
いて、前記第１の照明条件が、空間的に部分的コヒーレ
ントあるいはインコヒーレント（０．２＜σ≦１．０、
σ＝照明光学系の開口数／投影光学系の開口数）であ
り、前記第２の照明条件が空間的にコヒーレントあるい
は略コヒーレント（σ≦０．２、σ＝照明光学系の開口
数／投影光学系の開口数）であることを特徴としてい
る。
【００２４】請求項１４の発明の投影露光装置は、前記
第１物体上の転写用パターンを照明光学系を介して第１
の照明条件で照明し、該転写用パターンを投影光学系を
介して、感光性の基板上の露光領域に投影、露光する投
影露光装置において、該第１物体又は他の物体上の特定
パターンを該照明光学系の全てあるいはその一部に別の
光学系を加えて前記第１の照明条件とは異なる第２照明
条件で照明し、該投影光学系により形成される結像位置
での該特定パターン像の光強度分布と１つ以上のデフォ
ーカス位置での光強度分布、あるいは複数のデフォーカ
ス位置での光強度分布を検出する光強度検出手段と、該
光強度検出手段からのデータに基づいて、該投影光学系
の波面収差情報を得る波面収差測定手段を有しているこ
とを特徴としている。
【００２５】請求項１５の発明は請求項１４の発明にお
いて、前記第１の照明条件が空間的に部分的コヒーレン
トあるいはインコヒーレント（０．２＜σ≦１．０、σ
＝照明光学系の開口数／投影光学系の開口数）であり、
前記第２の照明条件が空間的にコヒーレントあるいは略
コヒーレント（σ≦０．２、σ＝照明光学系の開口数／
投影光学系の開口数）であることを特徴としている。
【００２６】請求項１６の発明は請求項１２から１５の
いずれか１項の発明において、前記第１の照明条件から
前記第２の照明条件への変更に際し、光源を変えること
を特徴としている。
【００２７】請求項１７の発明の投影露光装置は、第１
物体上の転写用パターンを第１の光学系を介して照明
し、該転写用パターンを投影光学系を介して、感光性の
基板上の露光領域に投影、露光する投影露光装置におい
て、該第１物体又は他の物体上の特定パターンを第２の
光学系を介して照明し、該投影光学系を介して形成され
る結像位置での該特定パターンの像の光強度分布と１つ
以上のデフォーカス位置での光強度分布、あるいは複数
のデフォーカス位置での光強度分布を検出する光強度検
出手段と、該光強度検出手段からのデータに基づいて、
該投影光学系の波面収差情報を得る波面収差測定手段を
有していることを特徴としている。
【００２８】請求項１８の発明は請求項１７の発明にお
いて、前記第２の光学系の前記第１物体又は他の物体へ
の照明条件が、コヒーレント照明（σ＝０、σ＝第２の
光学系の開口数／投影光学系の開口数）、又は、略コヒ
ーレント照明（σ≦０．２）であることを特徴としてい
る。
【００２９】請求項１９の発明は請求項１７の発明にお
いて、前記第２の光学系が、前記投影光学系の波面収差
情報を得るため以外の用途にも用いられる光学系である
ことを特徴としている。
【００３０】請求項２０の発明は請求項１９の発明にお
いて、前記第２の光学系を、前記投影光学系の波面収差
情報を得るために用いる場合と、それ以外の用途に用い
る場合とで、該第２の光学系による前記第１物体又は他
の物体上のパターンへの照明条件を変えることを特徴と
している。
【００３１】請求項２１の発明は請求項１９又は２０の
発明において、前記投影光学系の波面収差情報を得る場
合には、前記第２の光学系による前記第１物体又は他の
物体への照明条件をコヒーレント照明（σ＝０、σ＝第
２の光学系の開口数／投影光学系の開口数）、又は、略
コヒーレント照明（σ≦０．２）であることを特徴とし
ている。
【００３２】請求項２２の発明は請求項１７から１９の
いずれか１項の発明において、前記第１の光学系が有す
る光源と前記第２の光学系が有する光源とが異なること
を特徴としている。
【００３３】請求項２３の発明は請求項１から２２のい
ずれか１項の発明において、前記投影光学系の波面収差
情報を得る場合に必要とする前記特定パターンの像の結
像位置での光強度分布と１つ以上のデフォーカス位置で
の光強度分布、あるいは複数のデフォーカス位置での光
強度分布を検出する光強度検出手段はナイフエッジ法を
用いて計測していることを特徴としている。
【００３４】請求項２４の発明は請求項１から２２のい
ずれか１項の発明において、前記投影光学系の波面収差
情報を得る場合に必要とする、前記特定パターンの像の
結像位置での光強度分布と１つ以上のデフォーカス位置
での光強度分布、あるいは複数のデフォーカス位置での
光強度分布を検出する光強度検出手段は拡大光学系によ
って拡大した後、光センサーに入射させ、計測すること
を特徴としている。
【００３５】請求項２５の発明は請求項１から２４のい
ずれか１項の発明において、前記算出された波面収差に
基づいて、前記投影光学系の収差を調整する調整機構を
有することを特徴としている。
【００３６】請求項２６の発明は請求項１から２５のい
ずれか１項の発明において、前記算出された球面収差と
投影する転写用パターンに基づいて、前記投影光学系の
収差を露光前に調整することを特徴としている。
【００３７】請求項２７のデバイスの製造方法は、請求
項１から２６のいずれか１項の投影露光装置を用いてレ
チクルとウエハとの位置合わせを行った後に、レチクル
面上のパターンをウエハ面上に投影露光し、その後、該
ウエハを現像処理工程を介してデバイスを製造している
ことを特徴としている。
【００３８】
【発明の実施の形態】図１は本発明の実施形態１の要部
概略図である。同図は第１物体としてのレチクル２面上
のパターン（転写用パターン）を投影レンズ１で第２物
体としてのウエハ３面上に投影露光する露光装置を示し
ている。本実施形態は従来の位相回復法による波面算出
機構を有する露光装置に比べて、光路中から挿脱可能な
コヒーレント化光学系１６を露光用照明系１３に追加し
たことが大きく異なっている。
【００３９】本実施形態において投影レンズ１の波面収
差を求める位相回復法では、まず露光用照明系（照明光
学系）１３からの露光波長の照明光束ＩＬでコヒーレン
ト化光学系１６を介してレチクル２または他の物体上の
パターン（特定パターン）を照明している。そして、特
定パターンの像を投影レンズ１でウエハステージ４に載
置した光強度検出手段８上に結像させ、該光強度検出手
段８で特定パターン像の強度分布を計測する。次にウエ
ハステージ４をステージ駆動装置５により光軸ＡＸ方向
に駆動し、光強度検出手段８上で、特定パターン像がデ
フォーカスした状態にし、この時の特定パターン像の強
度分布を計測する。これらの２つのパターン像の強度分
布の結果を用いて、情報処理装置（波面収差測定手段）
１１によりフーリエ変換、逆変換等の演算処理を繰り返
し行うことにより、投影レンズ１の波面収差を算出して
いる。尚、図１では投影光学系１の光軸上の波面収差を
測定する場合を示している。
【００４０】図２は図１の露光用照明系１３の詳細を説
明するための概略図である。図２において超高圧水銀ラ
ンプ、エキシマレーザー等の光源１７から出た光束をビ
ームエキスパンダやシリンドリカルレンズ等からなる光
束整形部１８により照明光束を所望の形状に整形し、イ
ンコヒーレント化部１９に入射させている。
【００４１】次にインコヒーレント化部１９からのイン
コヒーレントな光束をズームレンズからなる照明状態調
整部２０により照明σ値を調節した後、複数のレンズを
２次元的に配列したレンズアレイ（ハエの目光学系）２
１を通り、射出側の絞り２２により有効光源を決定し、
レンズ系２３に導光している。そしてレンズ系２３から
の光束で、コヒーレント化光学系１６を介して所望のσ
値でレチクル面２を照明している。
【００４２】本実施形態では光源１７として、エキシマ
レーザーを用いている為に、光束整形部１８と照明状態
調整部２０との間にオプティカルパイプ等からなるイン
コヒーレント化部１９を設けているが、光源としてイン
コヒーレント光を放射する水銀ランプ等を用いたときに
はインコヒーレント化部１９は不要である。
【００４３】位相回復法を用いて投影レンズ１の波面収
差を算出するためには、理想的にはコヒーレント照明
（σ＝０）でレチクル２上のパターンを照明する必要が
あり、０＜σとなると算出誤差が発生し、σが大きくな
るほど誤差も大きくなる。
【００４４】一方、半導体デバイス製造用の露光装置の
投影レンズ１の波面収差は、通常０．１λ（λ＝波長）
以下であり、この波面収差を評価するためには、少なく
とも０．０１λ以下で波面収差を算出する必要がある。
位相回復法を用いて０．０１λ以下の精度で波面収差を
算出するためには、σ≦０．１の光でレチクル上のパタ
ーンを照明することが必要である。また、露光を行うこ
とによる環境変化による波面収差の相対的な変化などを
定性的に評価する場合でも、０．０３λ程度の精度は必
要であり、この場合でも、σ≦０．２の光でレチクル上
のパターンを照明する必要がある。
【００４５】露光用照明系（第１の光学系）１３は、通
常、実際の回路パターンをウエハ３に露光する際には部
分的コヒーレントまたはインコヒーレントな状態でレチ
クル２を照明（第１の照明条件）しており、露光用照明
系１３のみを用いて、位相回復法を実施した場合、コヒ
ーレント照明とすることができず、露光用照明系１３の
σが最も小さくなるようにして計測を行っていた。とこ
ろが、通常の半導体デバイス製造用の露光装置に実装さ
れているσは、最も小さいものでも、０．３程度であ
る。この為、位相回復法を用いて充分な精度で波面収差
を算出することができなかった。
【００４６】そこで本実施形態では、波面収差の測定時
には、図１に示したようにコヒーレント化光学系１６を
レチクル２と露光照明系１３との間に設置し、収束球面
波であった照明光束を平行な波面の光束に変換すること
により、レチクル２上のパターンをコヒーレント照明ま
たは略コヒーレント照明（第２の照明条件）している。
これによって、位相回復法による波面収差の算出を高い
精度で行うことを可能としている。
【００４７】なお、本実施形態では、コヒーレント化光
学系１６を照明光学系１３につけ加えたが、照明光学系
中１３に構成されているレンズ等を取り除いたり、また
取り除いた後で別の光学系をつけ加えて、コヒーレント
化を実施するようにしても良い。
【００４８】以上のように本実施形態ではレチクル２の
パターンをウエハ３に露光による焼き付ける露光時と位
相回復法による投影レンズ１の波面収差算出時とでレチ
クル２の照明条件を変えている。特に露光時には、部分
的コヒーレント光あるいはインコヒーレント光でレチク
ル２を照明し（第１の照明条件）、位相回復法による波
面収差算出時には、レチクル上のパターンをコヒーレン
ト光あるいは略コヒーレント光（σ≦０．２、望ましく
はσ≦０．１）で照明し（第２の照明条件）、像面、デ
フォーカス面での光強度分布を計測して、投影レンズ１
の波面収差を求めている。
【００４９】また、露光時にはコヒーレント化光学系１
６を光路中から取り除き、露光照明系１３をそのまま用
いて第１の照明条件であるところの部分的コヒーレント
な状態でレチクルを照明している。そして、位相回復法
を利用した波面収差の測定実施時には、第２の照明条件
であるコヒーレント照明あるいは略コヒーレント照明で
レチクルを照明するように、露光用照明系から一部の光
学系を取り外したり、逆にコヒーレント化光学系１６を
追加したり、その両者を行ったりすることにより、精度
よく投影光学系の波面収差を算出している。また、空間
的コヒーレンシーや光量を露光時と位相回復法実施時と
で最適な状態となるように光源を変えることにより、精
度よく投影光学系の波面収差を算出している。さらに、
露光時と位相回復法実施時とで、別々の照明光学系（第
１の光学系と第２の光学系）を使用し、露光時には部分
的コヒーレントな状態でレチクルを照明し、位相回復法
を利用した投影レンズの波面収差の測定実施時には、コ
ヒーレントあるいは略コヒーレントな状態でレチクルを
照明することにより、精度よく投影光学系の波面収差を
算出している。
【００５０】また、第２の光学系として、露光波長の光
を用いたレチクルやウエハの位置合わせ用のアライメン
ト光学系またはその一部を用い、その照明条件を（０≦
σ≦０．２）とすることにより、露光装置内に新たな光
学系を設置せずに、あるいは最小限の光学系の追加で、
位相回復法による波面収差を精度よく算出している。ま
た、アライメント光学系の照明条件を、アライメント計
測時と位相回復法による波面収差計測時とで変えること
で、両者にとって最適な状態で計測している。
【００５１】図３，図４は各々本実施形態において用い
ている投影レンズの波面収差を計測する位相回復法のア
ルゴリズムを示す説明図である。
【００５２】位相回復法は、主に電子顕微鏡や大きな収
差が存在する天体望遠鏡等における解像度向上に用いら
れてきた方法である。その特徴は、複数位置、例えば像
面，瞳面，デフォーカス位置等における像の強度分布か
ら像の位相分布を求め、その位相分布から光学系（投影
レンズ）の波面収差を算出している。
【００５３】まず、図３の位相回復法のアルゴリズムを
用いて説明する。まず、計測した像面での像の強度分布
を用い、像に任意の位相を与えた後、フーリエ変換し、
瞳面での複素振幅分布を求める。次に、得られた複素振
幅分布のうち、位相部はそのままとし、強度部にあたる
絶対値のみを実際の測定値に応じた値（瞳面での強度の
平方根）に置き換え、これを新たな複素振幅分布とす
る。この新たな複素振幅分布を逆フーリエ変換し、像面
上での複素振幅分布を求め、再び、位相部のみをそのま
まとし、強度を実測値に置き換える。以上のような計算
を繰り返し行うことで、像面及び瞳面での像の複素振幅
分布を算出し、瞳面での複素振幅分布の位相分布から、
レンズの波面収差を算出している。
【００５４】図４はフォトリソグラフィのように瞳面で
の強度分布測定が難しい場合の位相回復法のアルゴリズ
ムを示している。図４のアルゴリズムでは瞳面を介し
て、像面とデフォーカス面との間で、変換−逆変換を繰
り返すことで、像面での複素振幅分布とデフォーカスし
た面での複素振幅分布を算出し、その結果から瞳の位相
分布、すなわち投影レンズの波面収差を求めている。
【００５５】図５は本発明の実施形態２の要部概略図で
ある。図５において図２で示した要素と同一要素には同
符号を付している。
【００５６】本実施形態では、図２に示した露光用照明
系１３内の照明状態調整部２０及び絞り２２を露光時と
位相回復法の実施時とで照明状態調整部２４と絞り２５
に変更することを特徴としている。図２に示したよう
に、露光時の照明条件を決定しているのは、露光用照明
系１３内の照明状態調整部２０と絞り２２である。照明
状態調整部２０は主としてズーム光学系からなり、露光
時の照明条件にあわせて、有効光源の大きさを変えてい
る。
【００５７】一般的に、実際にパターンをウエハに露光
する際の照明条件は、σ０．３〜０．８程度であるの
で、この範囲をカバーできるようなズーム光学系であ
る。一方、位相回復法では、σ０．２以下、望ましくは
０．１以下の略コヒーレントな状態でレチクルを照明す
る必要がある。最も簡便にσ０．２以下で照明するため
には、図２に示した絞り２２を絞ることでσ≦０．２と
することができる。この場合、照明状態調整部２０はσ
０．３程度までの光束の広がりがあるため、絞り２２の
部分でケラレが発生し、この結果光量が少なくなる場合
がある。特にσ０．１以下とすると光量低下が生じ、強
度分布を計測する位相回復法では、波面収差の算出精度
に影響を及ぼすことがある。また、照明状態調整部２０
としてσ０．１〜０．２程度までカバーするようなズー
ム光学系を用いることも考えられるが、ズーム比を大き
くすると照明状態調整部２０が大きく重くなる。また、
全てのズームレンズで照度ムラを抑えることが難しくな
ってくる。
【００５８】そこで、本実施形態では、図５に示したよ
うに位相回復法による投影レンズの波面収差測定実施時
には、照明光学系１３内の照明状態調整部を位相回復法
用の照明状態調整部２４へ変更し、かつσ０．２以下の
絞り２５へ変更している。すなわち、露光時には、σ
０．３程度からσ０．８程度まで変化するようなズーム
光学系を照明状態調整部２０に用い、位相回復法実施時
には、σ０．２以下となるような位相回復法用の照明状
態調整部２４を用いることにより、露光及び位相回復の
それぞれにとって最良の状態でレチクルを照明してい
る。これによって、投影レンズ１の波面収差を精度よく
算出している。
【００５９】図６は本発明の実施形態３の要部概略図で
ある。図６において図２で示した要素と同一要素には同
符号を付している。
【００６０】本実施形態では、図６に示したように位相
回復法による波面収差測定実施時に、光路中より挿脱可
能なミラー２７を絞り２２とレンズ２３との間に挿入
し、第２の光源２６から露光波長と同一の波長の光束を
出射させ、ミラー２７、レンズ部２３を介して、レチク
ル２上のパターンをコヒーレントあるいは略コヒーレン
トな状態で照明している点が図２の実施形態１と異なっ
ている。
【００６１】露光用の光源１７とは別に位相回復法用の
光源２６を設けることで、位相回復法にとって最適な光
量でレチクル２を照明することが可能であり、精度よく
波面収差を算出することができる。また、図６に示して
はいないが、第２の光源２６とミラー２７との間やミラ
ー２７とレンズ部２３との間にレンズ等を配置して、コ
ヒーレント照明でレチクルを照明するようにしてもよ
い。
【００６２】図７は本発明の実施形態４の要部概略図で
ある。図７において図１で示した要素と同一要素には同
符合を付している。図７では投影光学系１の軸外の波面
収差を求める場合を示している。
【００６３】本実施形態では図７に示したように、露光
用照明系１３以外に第２の光学系１４を設けている。そ
して、位相回復法を用いて投影レンズ１の波面収差を検
出する場合には、第２の光学系１４でレチクル２上のパ
ターンを照明するようにしている。また、実露光時に
は、第２の光学系１４及びミラー１５が、露光光束をけ
らないように図７の矢印方向に移動し光路中より挿脱可
能となっている。さらに第２の照明光学系１４の照明条
件をコヒーレント照明（σ＝０）あるいは略コヒーレン
ト照明（σ≦０．２）とすることにより、位相回復法に
とって理想的な状態で投影レンズ１の波面収差を算出す
ることを可能としている。
【００６４】本実施形態では、露光用照明系１３には、
なんら改造、変更を加える必要がなく、非常に簡便な方
法で位相回復法にとって最適な照明状態とすることを可
能としている。また、第２の照明光学系１４の光源とし
ては、露光用の光源と同一のものを用いてもよいし、露
光用光源と同一の波長の別の光源を用いてもよい。
【００６５】図８は本発明の実施形態５の要部概略図で
ある。図８において図１で示した要素と同一要素には同
符合を付している。
【００６６】本実施形態ではレチクル２とウエハ３との
位置合わせ（アライメント）を行うアライメント用光学
系を利用して、位相回復法による投影レンズ１の波面収
差を算出可能としている。図８において、アライメント
光学系は、対物レンズ２８、ビームスプリッタ２９、リ
レー光学系３１、照明系リレー光学系３３、光源３４、
センサー３０等とからなる。露光光と同一の波長の光が
光源３４より射出され、照明系リレー光学系３３、対物
レンズ２８を介してレチクル２上のアライメントマーク
を照明し、アライメントマークの像を対物レンズ２８、
リレー光学系３１を介してセンサー３０に結像させてい
る。また、照明系リレー光学系３３、対物レンズ２８、
投影レンズ１を介して、ウエハ３上のアライメントマー
クを照明し、投影レンズ１、対物レンズ２８、リレー光
学系３１を介してセンサー３０上に結像させ、ウエハ上
のアライメントマークを観察することもできる。また、
リレー光学系３１とセンサー３０との間等にさらに光学
系を配置する場合もある。
【００６７】次に、上記アライメント光学系を用いた位
相回復法に関して以下に説明する。アライメント計測時
には、通常０．２≦σ≦１．０でアライメントマークを
照明する。そこで、図８に示したアライメント光学系
に、切替式の絞り３２を照明系リレー光学系３３とビー
ムスプリッタ２９との間に設置し、アライメント時と位
相回復法による波面収差測定実施時とで、σ値を切り換
え可能とし、位相回復法による波面収差測定実施時に
は、σ≦０．２とするような絞りに切り換えて、レチク
ル２上のパターンを照明し、その像の強度分布を光強度
測定装置８で計測している。これにより、投影レンズ１
の波面収差を算出している。すなわち、図８に示したよ
うにアライメント光学系内に切替式の絞り３２を設置
し、アライメント計測時と位相回復法による波面収差測
定実施時とで、お互いが最適な照明状態となるように絞
りを切り換えることにより、なんら新規の光学系を用い
なくとも、高精度で位相回復法を実施し、投影レンズ１
の波面収差を算出することを可能としている。また、ア
ライメント光学系の光源３４は、図８では、別光源とし
たが、露光用光源と同一のものを用いてもよい。また、
各実施形態で示した光強度検出装置８は、ＣＣＤのよう
な光センサーをステージ４上に搭載してもよいし、不図
示の拡大光学系を用いて、強度分布を拡大した後、光セ
ンサーで計測してもよい。
【００６８】次に本発明の実施形態６について説明す
る。構成は図８の実施形態５で示したのとほぼ同一であ
る。
【００６９】本実施形態は実施形態５に比べて、ステー
ジ４が、ｎｍオーダーの高精度で２次元的に駆動できる
ことを利用して、光強度検出装置８として、ナイフエッ
ジ法を用いて像面及びその近傍の光強度分布を計測する
ことが異なっている。ナイフエッジ法を用いることによ
り、ステージ４上に拡大光学系のような重量物を搭載せ
ずに、光センサーをステージ４上に直接搭載した場合と
比較して、光強度分布を高精度で計測することができ
る。また、拡大光学系とナイフエッジ法とを併用して、
光強度分布を高精度で計測するようにしてもよい。
【００７０】図９は本発明の実施形態７の要部概略図で
ある。図９において図８で示した要素と同一要素には同
符合を付している。
【００７１】本実施形態では、図９に示したようにウエ
ハステージ４上に反射部（凹面ミラー）９を設け、レチ
クル２上のパターンを投影レンズ１を２回介して中間像
面３６上に結像させ、レチクル２側でパターンの像の強
度分布を計測し、位相回復法で投影レンズ１の波面収差
を計測している。以下にその計測方法を詳細に説明す
る。
【００７２】第２の光源３４から露光波長と同一の波長
の光束を射出し、照明系リレー光学系３３と切替絞り３
２、ビームスプリッタ２９ａ、対物レンズ２８を介し
て、略コヒーレントな照明条件（σ０．２以下）でレチ
クル２上のパターンを照明する。レチクル２上のパター
ンは、投影レンズ１によりウエハ３と同じ高さに結像す
るが、ウエハステージ４上に構成されたミラー９により
反射され、再び投影レンズ１、ハーフミラー７を介し
て、中間像面３６に結像する。ここで、ミラー９は球面
ミラーであり、その曲率中心がウエハ３とほぼ同じ高さ
になるように構成されている。投影レンズ１を２回介し
て中間像面３６に結像したレチクル２上のパターンは、
拡大光学系３５、ミラー１５、ビームスプリッタ２９
ｂ、リレー光学系３１を介して、センサー３０上に拡大
されて結像する。また、拡大光学系３５を図面矢印方向
へ動かしたり、センサー３０を動かすことにより、フォ
ーカス状態、デフォーカス状態の強度分布を計測する。
【００７３】以上のような構成をとることにより、投影
レンズ１を２回介して強度分布を計測できるため、投影
レンズを１回だけ介した方法と比較して、収差の感度を
２倍にして計測することが可能である。また、拡大光学
系３５を使用して、強度分布を拡大してセンサー３０に
結像させるため、精度よく強度分布を計測することがで
き、波面収差を高精度で算出することが可能である。さ
らに、ウエハステージ４上には、ミラーを構成するだけ
でよいため、強度分布を計測するためのセンサー等の重
量物を搭載する必要がないという利点もある。さらに、
本実施形態では、図８の実施形態５と同様に、アライメ
ント光学系を利用して、位相回復法を行うように構成し
たため、センサー３０やリレー光学系３１、光源３４、
照明系リレー光学系３３、対物レンズ２８等を共用して
いるため、必要最小限の光学系の追加で位相回復法を実
施している。
【００７４】なお、本実施形態では、ミラー９として球
面ミラーを用いたが、反射面がウエハ面とほぼ同じ高さ
になるような平面ミラーでもよく、この場合、波面収差
の成分のうち、球面収差、非点収差などの対称成分の
み、感度が２倍になる。対称成分のみ２倍になる理由
は、投影レンズの行き（レチクル側からウエハ側）と帰
り（ウエハ側からレチクル側）とで投影レンズを通る光
束が、主光線を軸に回転対称になるため、非対称な成分
はキャンセルされるためである。また、図９では凹面の
ミラーが図示されているが、曲率中心がウエハ面とほぼ
同じ高さになるような凸面ミラーでもよい。
【００７５】図１０は本発明の実施形態８の要部概略図
である。図１０において図９で示した要素と同一要素に
は同符合を付している。
【００７６】本実施形態では、位相回復法により算出さ
れた波面収差に基づき、露光装置上で、図１０に示した
ように投影レンズ１内に設置した収差補正光学系１２に
より収差補正を行ったり、投影レンズ１内の各レンズの
空気間隔等を調整することを特徴とする。これにより、
従来と比較して、収差を低減した状態で露光することを
可能としている。また、収差補正光学系１２としては、
例えば、特開平１０−２４２０４８号公報にあるような
同一形状からなる１対の非球面光学素子を非球面が対向
するように配置された光学素子などを用いることができ
る。なお、図１０では、収差補正光学系１２を投影レン
ズ１の瞳面近傍に設置したが、投影レンズ１とウエハ３
間や、投影レンズ１とレチクル２間に設置してもよい
し、複数の素子を設置してもよい。
【００７７】なお、以上の実施形態では、フォーカス面
（像面）と１つのデフォーカス面から、投影レンズ１の
波面収差を算出したが、フォーカス面（像面）を用いず
に２つの異なるデフォーカス面での像の強度分布から算
出することも可能である。また、フォーカス面（像面）
と複数のデフォーカス面、すなわち３つ以上の位置での
像の強度分布を用いて、波面収差を算出することも可能
である。また、収差補正光学系として一対の非球面光学
素子の例を示したが、これに限るわけではない。例え
ば、投影レンズ内の複数のレンズを駆動して、収差補正
を行ったり、投影レンズとウエハ間や投影レンズとレチ
クル間に１枚または、２枚以上の平行平板を設置し、そ
れらの平行平板の角度を変化させることなどでも収差を
補正することが可能である。
【００７８】本発明では以上の各実施形態に示す投影露
光装置を用いて、マスクとウエハとの相対的な位置検出
を行った後に、マスク面上のパターンをウエハ面に転写
し、該ウエハを現像処理工程を介してデバイスを製造し
ている。
【００７９】本発明によれば、露光時と位相回復法実施
時とで照明条件を変えることにより、露光装置本体上に
おいて位相回復法により高精度で投影レンズの波面収差
を算出することが可能となる。特に位相回復法実施時に
は、略コヒーレントな状態でレチクルを照明できるよう
に露光用照明系に光学系を追加したり、露光用照明系の
一部のみ利用したり、一部を交換するなどの照明光学系
の変更により、高精度で波面収差を算出することが可能
となる。
【００８０】また、位相回復法実施時には、露光用照明
系とは異なる第２の光学系を用いて、略コヒーレントな
状態でレチクルを照明することによっても、露光装置本
体上において位相回復法により高精度で投影レンズの波
面収差を算出することが可能となる。特に第２の光学系
として、アライメント光学系を利用することにより、新
規に光学系を設置せずに、露光装置本体上において位相
回復法により高精度で投影レンズの波面収差を算出する
ことが可能となる。
【００８１】さらに、算出された波面収差に基づき、投
影レンズの内外に設置された収差補正光学系等を用い
て、投影レンズの波面収差を調整することにより、波面
収差の極めて少ない状態で露光することが可能となる。
【００８２】以上の各実施形態は半導体素子製造用のス
テップアンドリピート方式の投影露光装置について述べ
てきたが、本発明はその他、スキャン露光装置や、液晶
露光装置に適用可能である。
【００８３】次に上記説明した投影露光装置を利用した
半導体デバイスの製造方法を説明する。
【００８４】図１０は半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等
の半導体チップ、或は液晶パネルやＣＣＤ等）の製造の
フローチャートである。
【００８５】本実施例においてステップ１（回路設計）
では半導体デバイスの回路設計を行う。ステップ２（マ
スク製作）では設計した回路パターンを形成したマスク
を製作する。
【００８６】一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリ
コン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４
（ウエハプロセス）は前行程と呼ばれ、前記用意したマ
スクとウエハを用いてリソグラフィ技術によってウエハ
上に実際の回路を形成する。
【００８７】次のステップ５（組立）は後行程と呼ば
れ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導
体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシ
ング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封
入）等の工程を含む。
【００８８】ステップ６（検査）ではステップ５で作製
された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト
等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイス
が完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００８９】図１１は上記ステップ４のウエハプロセス
の詳細なフローチャートである。まず、ステップ１１
（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ１２
（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。
【００９０】ステップ１３（電極形成）ではウエハ上に
電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打
込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５
（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステ
ップ１６（露光）では前記説明した露光装置によってマ
スクの回路パターンをウエハに焼付露光する。
【００９１】ステップ１７（現像）では露光したウエハ
を現像する。ステップ１８（エッチング）では現像した
レジスト以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジス
ト剥離）ではエッチングが済んで不要となったレジスト
を取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことに
よってウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
【００９２】尚、本実施例の製造方法を用いれば、高集
積度の半導体デバイスを容易に製造することができる。
【００９３】
【発明の効果】本発明によれば、以上のように各要素を
特定することにより、マスクのパターンをウエハ上に投
影する投影光学系（投影レンズ）の波面収差を高精度に
測定することができ、高集積度のデバイスを容易に製造
することができる投影露光装置及びそれを用いたデバイ
スの製造方法を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態１の要部概略図
【図２】 図１の露光用照明系を模式的に示した図
【図３】 本発明に係る位相回復法のアルゴリズム１
【図４】 本発明に係る位相回復法のアルゴリズム２
【図５】 本発明の実施形態２の要部概略図
【図６】 本発明の実施形態３の要部概略図
【図７】 本発明の実施形態４の要部概略図
【図８】 本発明の実施形態５または６の要部概略図
【図９】 本発明の実施形態７の要部概略図
【図１０】 本発明の実施形態８の要部概略図
【図１１】 本発明のデバイスの製造方法のフローチャ
ート
【図１２】 本発明のデバイスの製造方法のフローチャ
ート
【符号の説明】
１：投影レンズ ２：レチクル ３：ウエハ ４：ウエハステージ ５：ステージ駆動装置 ６：平面ミラー ７：ハーフミラー ８：光強度測定装置 ９：球面ミラー １０：拡大光学系 １１：情報処理装置 １２：収差補正光学系 １３：露光用照明系（第１の光学系） １４：第２の光学系 １５：ミラー １６：コヒーレント化光学系 １７：（第１の）光源 １８：光束整形部 １９：インコヒーレント化部 ２０：照明状態調整部 ２１：ハエの目光学系 ２２：絞り ２３：レンズ部 ２４：（位相回復法用）照明状態調整部 ２５：絞り ２６：（第２の）光源 ２７：ミラー ２８：対物レンズ ２９：ビームスプリッタ ３０：センサー ３１：リレー光学系 ３２：切替絞り ３３：照明系リレー光学系 ３４：（第２の）光源 ３５：拡大光学系 ３６：中間像面 ＡＸ：投影レンズの光軸 ＩＬ：照明光束

Claims (27)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１物体の転写用パターンを第１の照明
    条件で照明する第１の照明手段と、該第１の照明手段で
    照明した第１物体の転写用パターンを第２物体に投影す
    る投影光学系と、該第１の照明条件と異なる第２の照明
    条件を有する第２の照明手段と、該第２の照明手段で照
    明した特定パターンを該投影光学系で結像させ、該特定
    パターンの像の光強度分布を検出する光強度検出手段と
    該光強度検出手段からのデータに基づいて該投影光学系
    の波面収差を測定する波面収差測定手段と、を有してい
    ることを特徴とする投影露光装置。
  2. 【請求項２】 前記波面収差測定手段は前記特定パター
    ンの像の光強度分布を前記投影光学系の光軸方向の複数
    の位置で求め、該特定パターンの像の光強度分布から該
    像の位相分布を求めて、該像の位置分布より該投影光学
    系の波面収差を測定していることを特徴とする請求項１
    の投影露光装置。
  3. 【請求項３】 第１物体上の転写用パターンを第１の照
    明条件で照明する第１の照明手段と、該転写用パターン
    を感光性の基板上の露光領域に投影、露光する投影光学
    系とを有する投影露光装置において、該第１物体又は他
    の物体上の特定パターンを第１の照明条件とは異なる第
    ２の照明条件で照明する第２の照明手段と、該投影光学
    系を介して形成される該特定パターン像の結像位置での
    光強度分布と１つ以上のデフォーカス位置での像の光強
    度分布、又は複数のデフォーカス位置での光強度分布を
    検出する光強度検出手段と、該光強度検出手段からのデ
    ータに基づいて、該投影光学系の波面収差情報を得る波
    面収差測定手段とを有していることを特徴とする投影露
    光装置。
  4. 【請求項４】 前記第１の照明条件と第２の照明条件と
    は、空間的コヒーレンシーが異なることを特徴とする請
    求項１，２又は３の投影露光装置。
  5. 【請求項５】 前記第１の照明条件が空間的に部分的コ
    ヒーレントあるいはインコヒーレント（０．２＜σ≦
    １．０、σ＝第１の照明手段の開口数／投影光学系の開
    口数）であり、前記第２の照明条件が空間的にコヒーレ
    ントあるいは略コヒーレント（σ≦０．２、σ＝第２の
    照明手段の開口数／投影光学系の開口数）であることを
    特徴とする請求項１から４のいずれか１項の投影露光装
    置。
  6. 【請求項６】 第１物体上の転写用パターンを照明光学
    系を介して第１の照明条件で照明し、該転写用パターン
    を投影光学系を介して、感光性の基板上の露光領域に投
    影、露光する投影露光装置において、該照明光学系は、
    第１の照明条件と異なる第２の照明条件で該第１物体又
    は他の物体上の特定パターンを照明しており、該投影光
    学系を介して形成される該特定パターン像の結像位置で
    の光強度分布と、１つ以上のデフォーカス位置での光強
    度分布、又は複数のデフォーカス位置での光強度分布を
    検出する光強度検出手段と該光強度検出手段からのデー
    タに基づいて、該投影光学系の波面収差情報を得る波面
    収差測定手段を有していることを特徴とする投影露光装
    置。
  7. 【請求項７】 前記第１の照明条件が空間的に部分的コ
    ヒーレントあるいはインコヒーレント（０．２＜σ≦
    １．０、σ＝照明光学系の開口数／投影光学系の開口
    数）であり、第２の照明条件が空間的にコヒーレントあ
    るいは略コヒーレント（σ≦０．２、σ＝照明光学系の
    開口数／投影光学系の開口数）であることを特徴とする
    請求項６の投影露光装置。
  8. 【請求項８】 前記照明光学系は前記第１の照明条件か
    ら第２の照明条件への変更に際し、該照明光学系の一部
    を取り外すことを特徴とする請求項６又は７の投影露光
    装置。
  9. 【請求項９】 前記照明光学系は前記第１の照明条件か
    ら第２の照明条件への変更に際し、該照明光学系の一部
    に別の光学系を付け加えることを特徴とする請求項６又
    は７の投影露光装置。
  10. 【請求項１０】 前記第１の照明条件から第２の照明条
    件への変更に際し、光源を変えることを特徴とする請求
    項１から９のいずれか１項の投影露光装置。
  11. 【請求項１１】 前記第１の照明条件から第２の照明条
    件への変更に際し、照明光学系の一部を取り外すこと、
    又は該照明光学系の一部に他の光学系を付加すること、
    又は光源を変えることのうち、少なくとも１つの変更を
    行っていることを特徴とする請求項６又は７の投影露光
    装置。
  12. 【請求項１２】 第１物体上の転写用パターンを照明光
    学系を介して第１の照明条件で照明し、該転写用パター
    ンを投影光学系を介して、感光性の基板上の露光領域に
    投影、露光する投影露光装置において、該第１物体又は
    他の物体上の特定パターンを該照明光学系の一部を介し
    て前記第１の照明条件とは異なる第２の照明条件で照明
    し、該投影光学系により形成される結像位置での該特定
    パターンの像の光強度分布と１つ以上のデフォーカス位
    置での光強度分布、あるいは複数のデフォーカス位置で
    の光強度分布を検出する光強度検出手段と、該光強度検
    出手段からのデータに基づいて位相回復法により、前記
    投影光学系の波面収差情報を得る波面収差測定手段を有
    していることを特徴とする投影露光装置。
  13. 【請求項１３】 前記第１の照明条件が、空間的に部分
    的コヒーレントあるいはインコヒーレント（０．２＜σ
    ≦１．０、σ＝照明光学系の開口数／投影光学系の開口
    数）であり、前記第２の照明条件が空間的にコヒーレン
    トあるいは略コヒーレント（σ≦０．２、σ＝照明光学
    系の開口数／投影光学系の開口数）であることを特徴と
    する請求項１２の投影露光装置。
  14. 【請求項１４】 前記第１物体上の転写用パターンを照
    明光学系を介して第１の照明条件で照明し、該転写用パ
    ターンを投影光学系を介して、感光性の基板上の露光領
    域に投影、露光する投影露光装置において、該第１物体
    又は他の物体上の特定パターンを該照明光学系の全てあ
    るいはその一部に別の光学系を加えて前記第１の照明条
    件とは異なる第２照明条件で照明し、該投影光学系によ
    り形成される結像位置での該特定パターン像の光強度分
    布と１つ以上のデフォーカス位置での光強度分布、ある
    いは複数のデフォーカス位置での光強度分布を検出する
    光強度検出手段と、該光強度検出手段からのデータに基
    づいて、該投影光学系の波面収差情報を得る波面収差測
    定手段を有していることを特徴とする投影露光装置。
  15. 【請求項１５】 前記第１の照明条件が空間的に部分的
    コヒーレントあるいはインコヒーレント（０．２＜σ≦
    １．０、σ＝照明光学系の開口数／投影光学系の開口
    数）であり、前記第２の照明条件が空間的にコヒーレン
    トあるいは略コヒーレント（σ≦０．２、σ＝照明光学
    系の開口数／投影光学系の開口数）であることを特徴と
    する請求項１４の投影露光装置。
  16. 【請求項１６】 前記第１の照明条件から前記第２の照
    明条件への変更に際し、光源を変えることを特徴とする
    請求項１２から１５のいずれか１項の投影露光装置。
  17. 【請求項１７】 第１物体上の転写用パターンを第１の
    光学系を介して照明し、該転写用パターンを投影光学系
    を介して、感光性の基板上の露光領域に投影、露光する
    投影露光装置において、該第１物体又は他の物体上の特
    定パターンを第２の光学系を介して照明し、該投影光学
    系を介して形成される結像位置での該特定パターンの像
    の光強度分布とを１つ以上のデフォーカス位置での光強
    度分布、あるいは複数のデフォーカス位置での光強度分
    布を検出する光強度検出手段と、該光強度検出手段から
    のデータに基づいて、該投影光学系の波面収差情報を得
    る波面収差測定手段を有していることを特徴とする投影
    露光装置。
  18. 【請求項１８】 前記第２の光学系の前記第１物体又は
    他の物体への照明条件が、コヒーレント照明（σ＝０、
    σ＝第２の光学系の開口数／投影光学系の開口数）、又
    は、略コヒーレント照明（σ≦０．２）であることを特
    徴とする請求項１７記載の投影露光装置。
  19. 【請求項１９】 前記第２の光学系が、前記投影光学系
    の波面収差情報を得るため以外の用途にも用いられる光
    学系であることを特徴とする請求項１７記載の投影露光
    装置。
  20. 【請求項２０】 前記第２の光学系を、前記投影光学系
    の波面収差情報を得るために用いる場合と、それ以外の
    用途に用いる場合とで、該第２の光学系による前記第１
    物体又は他の物体上のパターンへの照明条件を変えるこ
    とを特徴とする請求項１９記載の投影露光装置。
  21. 【請求項２１】 前記投影光学系の波面収差情報を得る
    場合には、前記第２の光学系による前記第１物体又は他
    の物体への照明条件をコヒーレント照明（σ＝０、σ＝
    第２の光学系の開口数／投影光学系の開口数）、又は、
    略コヒーレント照明（σ≦０．２）であることを特徴と
    する請求項１９又は２０の投影露光装置。
  22. 【請求項２２】 前記第１の光学系が有する光源と前記
    第２の光学系が有する光源とが異なることを特徴とする
    請求項１７から１９のいずれか１項の投影露光装置。
  23. 【請求項２３】 前記投影光学系の波面収差情報を得る
    場合に必要とする前記特定パターンの像の結像位置での
    光強度分布と１つ以上のデフォーカス位置での光強度分
    布、あるいは複数のデフォーカス位置での光強度分布を
    検出する光強度検出手段はナイフエッジ法を用いて計測
    していることを特徴とする請求項１から２２のいずれか
    １項記載の投影露光装置。
  24. 【請求項２４】 前記投影光学系の波面収差情報を得る
    場合に必要とする、前記特定パターンの像の結像位置で
    の光強度分布と１つ以上のデフォーカス位置での光強度
    分布、あるいは複数のデフォーカス位置での光強度分布
    を検出する光強度検出手段は拡大光学系によって拡大し
    た後、光センサーに入射させ、計測することを特徴とす
    る請求項１から２２のいずれか１項記載の投影露光装
    置。
  25. 【請求項２５】 前記算出された波面収差に基づいて、
    前記投影光学系の収差を調整する調整機構を有すること
    を特徴とする請求項１から２４のいずれか１項記載の投
    影露光装置。
  26. 【請求項２６】 前記算出された球面収差と投影する転
    写用パターンに基づいて、前記投影光学系の収差を露光
    前に調整することを特徴とする請求項１から２５のいず
    れか１項記載の投影露光装置。
  27. 【請求項２７】 請求項１から２６のいずれか１項の投
    影露光装置を用いてレチクルとウエハとの位置合わせを
    行った後に、レチクル面上のパターンをウエハ面上に投
    影露光し、その後、該ウエハを現像処理工程を介してデ
    バイスを製造していることを特徴とするデバイスの製造
    方法。
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