波面収差測定装置の校正方法、波面収差測定方法、波面収差測定装置、投影光学系の製造方法、投影光学系、投影露光装置の製造方法、投影露光装置、マイクロデバイスの製造方法、及びマイクロデバイス
【課題】波面収差測定装置のシステム誤差を確実に既知とすることのできる波面収差測定装置の校正方法を提供する。
【解決手段】被検光学系（０）の透過波面（Ｗ）の形状の勾配のデータ（δＷ）を取得する波面収差測定装置の校正方法であって、前記波面収差測定装置内の所定光学系と前記被検光学系（０）との相対位置関係（θ）を変化させる変化手順と、互いに異なる複数の前記相対位置関係の下で（（ａ），（ａ’））それぞれ前記データを取得する測定手順と、前記取得された複数の前記データの間の差異（ΔδＷ）と、複数の前記相対位置関係の間の差異（θ１）とに基づき、前記所定光学系に起因するシステム誤差を求める校正手順とを含むことを特徴とする。
【解決手段】被検光学系（０）の透過波面（Ｗ）の形状の勾配のデータ（δＷ）を取得する波面収差測定装置の校正方法であって、前記波面収差測定装置内の所定光学系と前記被検光学系（０）との相対位置関係（θ）を変化させる変化手順と、互いに異なる複数の前記相対位置関係の下で（（ａ），（ａ’））それぞれ前記データを取得する測定手順と、前記取得された複数の前記データの間の差異（ΔδＷ）と、複数の前記相対位置関係の間の差異（θ１）とに基づき、前記所定光学系に起因するシステム誤差を求める校正手順とを含むことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シャックハルトマン式波面収差測定装置やシアリング干渉計などの波面収差測定装置の校正方法、波面収差測定方法、及び波面収差測定装置に関する。
また、本発明は、その波面収差測定方法が適用された投影光学系の製造方法、及びその投影光学系に関する。
また、本発明は、その投影光学系の製造方法が適用された投影露光装置の製造方法、及びその投影露光装置に関する。
【０００２】
また、本発明は、その投影露光装置を用いたマイクロデバイスの製造方法、及びそのマイクロデバイスに関する。
【背景技術】
【０００３】
近年の半導体回路素子のパターンの微細化に伴い、その製造装置である投影露光装置の投影光学系は、高ＮＡ化かつ短波長化される傾向にある。よって、投影光学系の透過波面の形状を測定する波面収差測定装置（特許文献１、非特許文献１，２など）には、高い精度が要求される。
【特許文献１】特開２００４−１４７６４号公報
【非特許文献１】高橋徹，摩嶋孝章，高城洋明，「シャック・ハルトマンセンサーによる波面センシングの繰り返し型位相反復法による改善」，光学，２００４年，第３３巻第３号，Ｐ１８３−Ｐ１９１
【非特許文献２】Vincent Laude，Segolene Olivier，Carine Dirson，and Jean-Pierre Huignard，"シャックハルトマン式波面走査装置（Hartomann wave-front scanner）"，OPTICS LETTERS，Optical Society of America，１９９９年１２月１５日，Vol.24，No.24，Ｐ１７９７−Ｐ１７９８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、要求精度が高いと、装置にて生じる僅かなシステム誤差までも校正する必要が生じる。
そこで本発明は、波面収差測定装置のシステム誤差を確実に既知とすることのできる波面収差測定装置の校正方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、システム誤差に依らない高精度な測定が可能な波面収差測定方法、及び波面収差測定装置を提供することを目的とする。
【０００５】
また、本発明は、高性能な投影光学系を製造することのできる投影光学系の製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、高性能な投影光学系を提供することを目的とする。
また、本発明は、高性能な投影露光装置を製造することのできる投影露光装置の製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
また、本発明は、高性能な投影露光装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、高性能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の製造方法、及びマイクロデバイスに関する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の波面収差測定装置の校正方法は、被検光学系の透過波面の勾配のデータを取得する波面収差測定装置の校正方法であって、前記波面収差測定装置内の所定光学系と前記被検光学系との相対位置関係を変化させる変化手順と、互いに異なる複数の前記相対位置関係の下でそれぞれ前記データを取得する測定手順と、前記取得された複数の前記データの間の差異と複数の前記相対位置関係の間の差異とに基づき前記所定光学系に起因するシステム誤差を求める校正手順とを含むことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の波面収差測定装置の校正方法は、請求項１に記載の波面収差測定装置の校正方法において、前記変化手順では、光軸の周りに前記相対位置関係を変化させることを特徴とする。
請求項３に記載の波面収差測定装置の校正方法は、請求項１又は請求項２に記載の波面収差測定装置の校正方法において、前記所定光学系は、前記被検光学系より後段に配置される検出光学系であることを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の波面収差測定装置の校正方法は、請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の波面収差測定装置の校正方法において、前記校正手順では、前記データの差異を所定の多項式にフィッティングすることにより前記システム誤差を求め、前記所定の多項式は、前記透過波面の評価すべき形状成分の最高次数よりも高次の多項式からなることを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載の波面収差測定方法は、被検光学系の透過波面の勾配のデータを取得する波面収差測定装置を用いた波面収差測定方法であって、請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の波面収差測定装置の校正方法により前記波面収差測定装置のシステム誤差を求めて記憶し、前記波面収差測定装置が取得した前記データと前記記憶したシステム誤差とに基づき、前記被検光学系の透過波面の形状をそのシステム誤差に依らずに求めることを特徴とする。
【００１１】
請求項６に記載の波面収差測定装置は、被検光学系に測定光束を投光する投光光学系と、前記被検光学系を通過した前記測定光束に基づきその被検光学系の透過波面の勾配のデータを取得する検出光学系と、前記投光光学系及び前記検出光学系の一部又は全部である所定光学系と前記被検光学系との相対位置関係を変化させる変化機構と、互いに異なる複数の前記相対位置関係の下でそれぞれ前記データを取得する制御手段と、前記取得された複数の前記データの間の差異と複数の前記相対位置関係の間の差異とに基づき前記所定光学系に起因するシステム誤差を求める演算手段とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項７に記載の波面収差測定装置は、請求項６に記載の波面収差測定装置において、前記変化機構は、光軸の周りに前記相対位置関係を変化させることを特徴とする。
請求項８に記載の波面収差測定装置は、請求項６又は請求項７に記載の波面収差測定装置において、前記所定光学系は、前記検出光学系であることを特徴とする。
請求項９に記載の波面収差測定装置は、請求項６〜請求項８の何れか一項に記載の波面収差測定装置において、前記演算手段は、前記データの差異を所定の多項式にフィッティングすることにより前記システム誤差を求め、前記所定の多項式は、前記透過波面の評価すべき形状成分の最高次数よりも高次の多項式からなることを特徴とする。
【００１３】
請求項１０に記載の投影光学系の製造方法は、請求項５に記載の波面収差測定方法により投影光学系を測定し、前記測定の結果に応じて前記投影光学系を調整することを特徴とする。
請求項１１に記載の投影光学系は、請求項１０に記載の投影光学系の製造方法により製造されたことを特徴とする。
【００１４】
請求項１２に記載の投影露光装置の製造方法は、請求項１０に記載の投影光学系の製造方法により投影光学系を製造する手順を含むことを特徴とする。
請求項１３に記載の投影露光装置は、請求項１２に記載の投影露光装置の製造方法により製造されたことを特徴とする。
請求項１４に記載の投影露光装置は、請求項６〜請求項９の何れか一項に記載の波面収差測定装置を備えたことを特徴とする。
【００１５】
請求項１５に記載のマイクロデバイスの製造方法は、請求項１３又は請求項１４に記載の投影露光装置によりマイクロデバイスを製造することを特徴とする。
請求項１６に記載のマイクロデバイスは、請求項１５に記載のマイクロデバイスの製造方法により製造されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、波面収差測定装置のシステム誤差を確実に既知とすることのできる波面収差測定装置の校正方法が実現する。
また、本発明によれば、システム誤差に依らない高精度な測定が可能な波面収差測定方法、及び波面収差測定装置が実現する。
また、本発明によれば、高性能な投影光学系を製造することのできる投影光学系の製造方法が実現する。
【００１７】
また、本発明によれば、高性能な投影光学系が実現する。
また、本発明によれば、高性能な投影露光装置を製造することのできる投影露光装置の製造方法が実現する。
また、本発明によれば、高性能な投影露光装置が実現する。
また、本発明によれば、高性能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の製造方法が実現する。
【００１８】
また、本発明によれば、高性能なマイクロデバイスが実現する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
［第１実施形態］
以下、図１、図２を参照して本発明の第１実施形態を説明する。
本実施形態は、シャックハルトマン式波面収差測定装置の実施形態である。
本測定装置の測定対象は、使用波長が可視光〜紫外光の範囲に収まるような被検光学系である。被検光学系は、例えば、投影露光装置に搭載される投影光学系である。
【００２０】
先ず、本測定装置の構成を説明する。
本測定装置には、図１に示すように、照明光学系１１、透過型のピンホール板１２、コンデンサレンズ１３、集光レンズアレイ１４、ＣＣＤ撮像素子１５が順に配置される。透過型のピンホール板１２とコンデンサレンズ１３との間に、被検光学系ＰＯがセットされる。このうち、照明光学系１１及び透過型のピンホール板１２が請求項の投光光学系に対応する。また、本測定装置には、ステージ１６、制御回路１７、コンピュータ１８なども備えられる。
【００２１】
なお、以下に説明する制御回路１７の動作の一部又は全部は、コンピュータ１８によって実行されてもよい。また、以下に説明するコンピュータ１８の動作の一部又は全部は、制御回路１７によって実行されてもよい。
ステージ１６は、本測定装置の校正（詳細は後述）に利用される。ステージ１６は、制御回路１７からの指示に従い、被検光学系ＰＯを光軸の周りに回転させ、被検光学系ＰＯの配置角度θを変化させる。このステージ１６の動作によると、被検光学系ＰＯと本測定装置の全光学系との相対位置関係が変化する。
【００２２】
なお、被検光学系ＰＯの物体面に、透過型のピンホール板１２のピンホールＨが位置しており、被検光学系ＰＯの像面より後ろ側の光束に、コンデンサレンズ１３が挿入される。また、集光レンズアレイ１４の各レンズレット１４1，１４2，・・・の集光面は、ＣＣＤ撮像素子１５の撮像面１５ａに一致している。
次に、本測定装置の基本動作を説明する。
【００２３】
照明光学系１１は、制御回路１７からの指示に従い、被検光学系ＰＯの使用波長と同じ波長の光（ここでは、可視光〜紫外光の範囲に収まる光）を射出する。
照明光学系１１が透過型のピンホール板１２を照明すると、透過型のピンホール板１２のピンホールＨにて理想的球面波が発生する。
この理想的球面波は、測定光束として被検光学系ＰＯに入射し、被検光学系ＰＯの収差に応じてその波面を変形させて被検光学系ＰＯを射出する。
【００２４】
被検光学系ＰＯを射出した測定光束の波面（透過波面Ｗ）は、コンデンサレンズ１３に入射して位相の揃った波面に近づけられ、集光レンズアレイ１４に入射する。
集光レンズアレイ１４に入射した透過波面Ｗのうち、集光レンズアレイ１４の各レンズレット１４1，１４2，・・・に個別に入射した各部分波面は、ＣＣＤ撮像素子１５の撮像面１５ａ上の各部分領域にそれぞれ集光スポットＳ1，Ｓ2，・・・を形成する（図２（ｂ）参照）。
【００２５】
なお、図１、図２では、集光レンズアレイ１４のレンズレット１４1，１４2，・・・の数、及び集光スポットＳ1，Ｓ2，・・・の数を実際よりも少なく表した。
ＣＣＤ撮像素子１５は、制御回路１７からの指示に従い、それら集光スポットＳ1，Ｓ2，・・・が撮像面１５ａ上に生じさせる輝度分布を一括して検出する。
ＣＣＤ撮像素子１５が取得したデータは、制御回路１７を介してコンピュータ１８に取り込まれる。
【００２６】
コンピュータ１８は、図２（ｂ）に示すようにそのデータを解析し、撮像面１５ａ上の座標で、各部分領域内の各画素値の重心位置を求め、それを各集光スポットＳ1，Ｓ2，・・・の重心位置とする。
コンピュータ１８は、各集光スポットＳ1，Ｓ2，・・・の重心位置の理想位置からのずれ（ΔX，ΔY）1，（ΔX，ΔY）2，・・・を求める（なお、ΔXは、Ｘ方向のずれ、ΔYは、Ｙ方向のずれである。）。
【００２７】
コンピュータ１８は、ずれ（ΔX，ΔY）1，（ΔX，ΔY）2，・・・をそれぞれレンズレット１４1，１４2，・・・の焦点距離Ｌで除して除算値（ΔX／Ｌ，ΔY／Ｌ）1，（ΔX／Ｌ，ΔY／Ｌ）2，・・・を得る。
この除算値（ΔX／Ｌ，ΔY／Ｌ）1，（ΔX／Ｌ，ΔY／Ｌ）2，・・・は、上述した透過波面Ｗの各部分波面の勾配（δＷx，δＷY）1，（δＷx，δＷY）2，・・・を示す。
【００２８】
以下、除算値（ΔX／Ｌ，ΔY／Ｌ）1，（ΔX／Ｌ，ΔY／Ｌ）2，・・・を、勾配データ（δＷx，δＷY）1，（δＷx，δＷY）2，・・・と称す。勾配データ（δＷx，δＷY）1，（δＷx，δＷY）2，・・・が、請求項における「勾配のデータ」に対応する。
次に、本測定装置の校正動作を説明する。
校正では、本測定装置に任意の被検光学系ＰＯがセットされる。校正時にセットされる被検光学系ＰＯは、測定対象となる被検光学系であっても、その他の光学系（基準光学系）であってもよい。
【００２９】
ピンホールＨの位置は、被検光学系ＰＯの物体面上の中心に設定される。この状態で、第１の校正用測定、第２の校正用測定が行われる。
先ず、第１の校正用測定では、被検光学系ＰＯの配置角度θが、図２（ａ）に示すように、第１の値（θ＝０）に設定される。
この状態で、第１の勾配データ（δＷX，δＷY）1，（δＷX，δＷY）2，・・・が取得される（図２（ｂ）参照）。
【００３０】
一方、第２の校正用測定では、被検光学系ＰＯの配置角度θが、図２（ａ’）に示すように、第２の値（θ＝θ１）に設定される。なお、図２（ａ），（ａ’）には、配置角度θの変化を可視化するために、被検光学系ＰＯに点線円のマークを付した。
因みに、θ１の値は、例えば、９０°、４５°、１３５°などπ／２の整数倍に相当する角度に設定される。
【００３１】
この状態で、第２の勾配データ（δＷX’，δＷY’）1，（δＷX’，δＷY’）2，・・・が取得される（図２（ｂ’）参照）。なお、図２（ｂ），（ｂ）には、配置角度θの変化を可視化するために、撮像面１５ａに入射する光束のエッジに、直線のマークを付した。
以下、第１の勾配データ（δＷX，δＷY）1，（δＷX，δＷY）2，・・・を、まとめて第１の勾配データ（δＷX，δＷY）と称し、第２の勾配データ（δＷX’，δＷY’）1，（δＷX’，δＷY’）2，・・・を、まとめて第２の勾配データ（δＷX’，δＷY’）と称す。
【００３２】
先ず、第１の勾配データ（δＷX，δＷY）には、信号成分（δＷTX，δＷTY）の他に、システム誤差成分（δＷSX，δＷSY）が重畳されているので、式（１Ｘ），（１Ｙ）で表される。
【００３３】
【数１】
なお、式（１Ｘ），（１Ｙ）における信号成分（δＷTX，δＷTY）は、第１の校正用測定時における透過波面Ｗの信号成分ＷTのＸ方向の勾配、Ｙ方向の勾配である。透過波面Ｗの信号成分ＷTとは、被検光学系ＰＯの収差に起因して透過波面Ｗに生じた変形を指す。
【００３４】
また、式（１Ｘ），（１Ｙ）におけるシステム誤差成分（δＷSX，δＷSY）は、第１の校正用測定時における透過波面Ｗのシステム誤差成分ＷSのＸ方向の勾配、Ｙ方向の勾配である。透過波面Ｗのシステム誤差成分とは、本測定装置のシステム誤差に起因して透過波面Ｗに生じた変形を指す。
ここでいうシステム誤差には、ピンホール板１２の製造誤差（測定光束の理想的球面波からのずれ）、コンデンサレンズ１３の収差及び配置誤差、集光レンズ１４の収差及び配置誤差、ＣＣＤ撮像素子１５の製造誤差及び配置誤差などが含まれる。
【００３５】
一方、第２の勾配データ（δＷX’，δＷY’）には、信号成分（δＷTX’，δＷTY’）の他に、システム誤差成分（δＷSX，δＷSY）が重畳されているので、式（２Ｘ），（２Ｙ）で表される。
【００３６】
【数２】
なお、式（２Ｘ），（２Ｙ）における信号成分（δＷTX’，δＷTY’）は、第２の校正用測定時における透過波面Ｗ’の信号成分ＷT’のＸ方向の勾配、Ｙ方向の勾配である。
第１の校正用測定と第２の校正用測定との間では、撮像面１５ａに対して被検光学系ＰＯの配置角度θがθ１だけ変化するので、この式（２Ｘ），（２Ｙ）における信号成分（δＷTX’，δＷTY’）は、式（１Ｘ），（１Ｙ）における信号成分（δＷTX，δＷTY）をθ１だけ回転させたものに相当する。
【００３７】
但し、被検光学系ＰＯ以外の光学系の配置角度は変化しないので、式（２Ｘ），（２Ｙ）におけるシステム誤差成分は、式（１Ｘ），（１Ｘ）におけるシステム誤差成分と同じである。
次に、コンピュータ１８は、式（３Ｘ），（３Ｙ）により第１の勾配データ（δＷX，δＷY）と第２の勾配データ（δＷX’，δＷY’）との差分データ（ΔδＷX，ΔδＷY）を取得する（図２下部参照）。
【００３８】
【数３】
上述した式（１Ｘ），（１Ｙ），（２Ｘ），（２Ｙ）により、この差分データ（ΔδＷX，ΔδＷY）は、式（４Ｘ），（４Ｙ）で表される。
【００３９】
【数４】
したがって、差分データ（ΔδＷX，ΔδＷY）は、システム誤差成分に依らず、信号成分の差分のみを示す。
次に、コンピュータ１８は、その差分データ（ΔδＷX，ΔδＷY）を所定の多項式にフィッティングして透過波面Ｗの信号成分ＷTを求める。
【００４０】
ここで、差分データ（ΔδＷX，ΔδＷY）をフィッティングすべき所定の多項式について説明する。
先ず、第１の校正用測定における透過波面Ｗの信号成分ＷTは、ツェルニケ多項式によって式（５）のとおり表されることは周知である。
【００４１】
【数５】
なお、Ｚkはツェルニケ多項式の各次数の項、ＡkはＺkの係数である。
よって、第１の校正用測定における信号成分（δＷTX，δＷTY）は、式（６Ｘ），（６Ｙ）のとおり表される。
【００４２】
【数６】
但し、δＺXkは、ＺkのＸ方向の微分、δＺYkは、ＺkのＹ方向の微分である。
このとき、第２の校正用測定における透過波面Ｗ’の信号成分ＷT’は、式（５）の各項「Ｚk」をθ１だけ回転させたもの「Ｚk’」によって式（７）のとおり表される。
【００４３】
【数７】
よって、第２の校正用測定における信号成分（δＷTX’，δＷTY’）は、式（８Ｘ），（８Ｙ）のとおり表される。
【００４４】
【数８】
但し、δＺXk’は、Ｚk’のＸ方向の微分、δＺYk’は、Ｚk’のＹ方向の微分である。
以上の式（６Ｘ），（６Ｙ），（８Ｘ），（８Ｙ）に基づけば、式（４Ｘ），（４Ｙ）の右辺は、式（９Ｘ），（９Ｙ）に示す所定の多項式でそれぞれ表されることがわかる。
【００４５】
【数９】
したがって、差分データ（ΔδＷX，ΔδＷY）のフィッティングには、式（９Ｘ），（９Ｙ）の多項式が用いられる。
因みに、この多項式は、第１の校正用測定と第２の校正用測定との間の位置関係の差異（ここでは、配置角度θの差異）を考慮した多項式となっている。
【００４６】
以下、式（９Ｘ），（９Ｙ）の多項式を式（１０Ｘ），（１０Ｙ）のとおり置き換える。
【００４７】
【数１０】
次に、フィッティングの詳細を説明する。
フィッティングでは、コンピュータ１８は、式（１１）で表される値Ｍが最小となるような係数Ａ1，Ａ2，Ａ3，・・・ＡNの値を求める。
【００４８】
【数１１】
つまり、式（１２）で表されるＮ個の連立方程式を満たす係数Ａ1，Ａ2，Ａ3，・・・ＡNの値が求められる。
【００４９】
【数１２】
コンピュータ１８は、求めた係数Ａ1，Ａ2，Ａ3，・・・ＡNの値を式（５）の右辺に代入し、第１の校正用測定における透過波面Ｗの信号成分ＷTを求める。
次に、コンピュータ１８は、求めた信号成分ＷTと、第１の勾配データ（δＷX，δＷY）と、式（１Ｘ），（１Ｙ）などに基づき、第１の勾配データ（δＷX，δＷY）のシステム誤差成分（δＷSX，δＷSY）、又は透過波面Ｗのシステム誤差成分ＷSを求めて記憶する。ここでは、記憶される情報を、透過波面Ｗのシステム誤差成分ＷSとする（以上、校正動作）。
【００５０】
次に、本測定装置の校正後の測定動作を説明する。
校正後の測定では、測定対象となる被検光学系ＰＯが本測定装置にセットされる。ピンホールＨの位置は、その被検光学系ＰＯの測定対象物点である。この状態で、校正後の測定が行われ、勾配データ（δＷX，δＷY）が取得される。
コンピュータ１８は、取得した勾配データ（δＷX，δＷY）に基づき、従来と同様の手法により透過波面Ｗを復元する。
【００５１】
例えば、復元では、コンピュータ１８は、勾配データ（δＷX，δＷY）を、所定の多項式（ツェルニケ多項式を微分したもの、式（６Ｘ），（６Ｙ）の右辺と同じ。）にフィッティングし、その多項式の係数Ａ1，Ａ2，Ａ3，・・・ＡNの値を決定する。決定された係数Ａ1，Ａ2，Ａ3，・・・ＡNと、ツェルニケ多項式（式（５）の右辺と同じ。）とで表される波面を、復元透過波面Ｗとする。
【００５２】
そして、コンピュータ１８は、その復元透過波面Ｗから、予め記憶したシステム誤差成分ＷSを差し引く。それによって得られる差分波面が、透過波面Ｗの信号成分ＷTである（以上、校正後の測定動作）。
次に、本測定装置の効果を説明する。
本測定装置の校正動作によると、被検光学系ＰＯに対する所定の光学系（ここでは、被検光学系ＰＯ以外の全光学系）の相対位置関係が変化し、各相対位置関係の下でそれぞれ勾配データ（δＷX，δＷY），（δＷX’，δＷY’）が取得される（図２参照。）。
【００５３】
これら勾配データ（δＷX，δＷY）と勾配データ（δＷX’，δＷY’）との間には、所定の光学系に起因するシステム誤差成分（δＷSX，δＷSY）は等しく重畳されるが、透過波面Ｗの信号成分（δＷTX，δＷTY）は、所定量だけずれて重畳される（式（１Ｘ），（１Ｙ），（２Ｘ），（２Ｙ）参照）。
本測定装置の校正動作では、その事実を利用し、勾配データ（δＷX，δＷY），（δＷX’，δＷY’）の差分データ（ΔδＷX，ΔδＷY）を求めることにより、システム誤差成分を消去する（式（４Ｘ），（４Ｙ）参照）。
【００５４】
さらに、本測定装置の校正動作では、その差分データ（ΔδＷX，ΔδＷY）と式（１０Ｘ），（１０Ｙ）の多項式とに基づき、所定の光学系（ここでは、被検光学系ＰＯ以外の全光学系）に起因するシステム誤差成分が求められ、かつ記憶される。
このように、各相対位置関係の差異（ここでは配置角度θの差異）が考慮された多項式に基づけば、そのシステム誤差成分は確実に求められる。
【００５５】
以上の校正動作の結果、本測定装置の校正後の測定動作では、１回の測定のみによって、透過波面Ｗの信号成分ＷTのデータを得ることが可能になった。つまり所定の光学系（ここでは、被検光学系ＰＯ以外の全光学系）に起因するシステム誤差の影響を受けない測定が可能になった。
また、本実施形態では、相対位置関係を変化させるための運動が、被検光学系ＰＯの光軸周りの回転なので、式（７）の多項式は、式（５）の多項式を回転させただけの式となる。
【００５６】
なお、本実施形態では、ステージ１６の移動対象が、被検光学系ＰＯであるが、被検光学系ＰＯ以外の全光学系に代えてもよい。被検光学系ＰＯと全光学系との相対位置関係が上述したものと同様に変化するのであれば、同じ効果が得られる。
また、本実施形態では、被検光学系ＰＯとそれ以外の全光学系との相対位置関係を変化させたが、透過型のピンホール板１２の製造誤差が十分に小さいときには、被検光学系ＰＯと被検光学系ＰＯより後段の検出光学系（符号１３，１４，１５）との相対位置関係を変化させてもよい。
【００５７】
また、上述した校正動作は、被検光学系ＰＯがセットされる毎に行われる必要は無いが、少なくとも、本測定装置の何れかの光学素子の位置や姿勢がずれたときに行われることが望ましい。
また、本実施形態の校正動作では、相対位置関係を２種類にしか変化させなかったが、３種類以上に変化させると共に、各相対位置関係の下で勾配データを取得し、３種類以上の勾配データに基づきシステム誤差成分をさらに高精度に求めてもよい。
【００５８】
また、本実施形態の校正動作では、相対位置関係を変化させるための運動を、光軸周りの回転としたが、光軸に垂直な方向へのシフトとしてもよい。
また、本測定装置において上述した校正動作及び測定動作は自動化されているが、その一部又は全部を測定者が手動で行ってもよい。
［第２実施形態］
以下、図３を参照して本発明の第２実施形態を説明する。
【００５９】
本実施形態は、シャックハルトマン式波面収差測定装置の実施形態である。ここでは、第１実施形態の測定装置との相違点のみ説明する。
主な相違点は、被検光学系ＰＯの使用波長が極端紫外光（ＥＵＶ光、波長５０ｎｍ以下、例えば波長１３．４ｎｍ）である点にある。被検光学系ＰＯは、反射型、かつ斜入射型の投影光学系である。
【００６０】
それに伴い、本測定装置においては、図３に示すように、透過型のピンホール板１２に代えて反射型のピンホール板２２が備えられ、コンデンサレンズ１３に代えてコンデンサミラー２３が備えられ、集光レンズアレイ１４に代えてゾーンプレートアレイ２４が備えられる。
本測定装置の照明光学系１１は、被検光学系ＰＯの使用波長と同じ波長の光（ここでは、ＥＵＶ光）を射出する。反射型のピンホール板２２は、そのＥＵＶ光を反射して理想的球面波を生成する。コンデンサミラー２３は、そのＥＵＶ光にパワーを与える。ゾーンプレートアレイ２４は、入射したＥＵＶ光を一部宛集光する単位ゾーンプレート２４1，２４2，・・・をアレイ状に配置している。
【００６１】
つまり、本測定装置は、各構成要素に、ＥＵＶ光を導光するための特性が付与されている。
また、本測定装置のステージ１６は、被検光学系ＰＯと本測定装置の所定の光学系との相対位置関係を変化させるためのステージである。
ここで、本測定装置では、被検光学系ＰＯが斜入射型なので、被検光学系ＰＯとそれよりも前段の投光光学系（照明光学系１１及び反射型のピンホール板２２）との相対位置関係が変化すると、所望の測定光束を投光できなくなる。
【００６２】
このため、本実施形態では、反射型のピンホール板２２の製造誤差を十分に小さいとみなし、ステージ１６の移動対象を、被検光学系ＰＯよりも後段の全光学系（ここでは、コンデンサミラー２３、ゾーンプレートアレイ２４、ＣＣＤ撮像素子１５からなる検出光学系１０）とした。
つまり、ステージ１６は、制御回路１７からの指示に従い、検出光学系１０を光軸の周り（図３中矢印参照）に回転させ、その検出光学系１０の配置角度θを変化させる。
【００６３】
以上の本測定装置によれば、反射型のピンホール板２２に起因するシステム誤差の影響は受けるものの、検出光学系１０に起因するシステム誤差の影響を受けない測定が可能になる。
一般に、ピンホールに起因するシステム誤差は、検出光学系１０に起因するシステム誤差と比較すると小さいので、本測定装置による効果は、十分に有意である。
【００６４】
なお、本測定装置においては、ゾーンプレートアレイ２４に代えてピンホールアレイを適用することもできる。
また、本測定装置は、全ての構成要素が屈折レンズ以外の光学素子（反射光学素子又は回折光学素子）からなるが、ＥＵＶ光を導光する特性が付与されているのであれば、その一部に屈折レンズを用いてもよい。
【００６５】
［第３実施形態］
以下、図４、図５を参照して本発明の第３実施形態を説明する。
本実施形態は、シアリング干渉計を用いた波面収差測定装置の実施形態である。ここでは、第１実施形態の測定装置との相違点のみ説明する。
主な相違点は、シアリング干渉計を用いた点と、被検光学系ＰＯの使用波長が極端紫外光（ＥＵＶ光、波長５０ｎｍ以下、例えば波長１３．４ｎｍ）である点にある。被検光学系ＰＯは、反射型、かつ斜入射型の投影光学系である。
【００６６】
それに伴い、本測定装置においては、図４に示すように、透過型のピンホール板１２に代えて反射型のピンホール板２２が備えられ、コンデンサレンズ１３及び集光レンズアレイ１４に代えて回折格子４１、マスク４２が備えられる。
回折格子４１の挿入位置は、被検光学系ＰＯと像面との間であり、マスク４２の挿入位置は、その像面である。
【００６７】
本測定装置の照明光学系１１は、被検光学系ＰＯの使用波長と同じ波長の光（ここでは、ＥＵＶ光）を射出する。反射型のピンホール板２２は、そのＥＵＶ光を反射して理想的球面波を生成する。
また、本測定装置のステージ１６は、被検光学系ＰＯと本測定装置の所定の光学系との相対位置関係を変化させるためのステージである。
【００６８】
ここで、本測定装置では、被検光学系ＰＯが斜入射型なので、被検光学系ＰＯとそれよりも前段の投光光学系（照明光学系１１及び反射型のピンホール板２２）との相対位置関係が変化すると、所望の測定光束を投光できなくなる。
このため、本実施形態では、反射型のピンホール板２２の製造誤差を十分に小さいとみなし、ステージ１６の移動対象を、被検光学系ＰＯよりも後段の全光学系（ここでは、回折格子４１、マスク４２、ＣＣＤ撮像素子１５からなる検出光学系２０）とした。
【００６９】
つまり、ステージ１６は、制御回路１７からの指示に従い、検出光学系２０を光軸の周り（図４中矢印参照）に回転させ、その検出光学系２０の配置角度θを変化させる。
次に、本測定装置の基本動作を説明する。
照明光学系１１が制御回路１７からの指示に従い反射型のピンホール板２２を照明すると、反射型のピンホール板２２のピンホールＨにて理想的球面波が発生する。
【００７０】
この理想的球面波は、測定光束として被検光学系ＰＯに入射し、被検光学系ＰＯの収差に応じてその波面を変形させて被検光学系ＰＯを射出する。
被検光学系ＰＯを射出した測定光束の波面（透過波面Ｗ）は、図４の下部の円枠内に拡大して示したように、回折格子４１にて＋１次回折光からなるシア波面Ｗ1と、−１次回折光からなるシア波面Ｗ-1とにシア（分割）されてからマスク４２に入射する。
【００７１】
これらのシア波面Ｗ1，Ｗ-1はマスク４２を通過し、回折格子４１にて生じたその他の余分な光はマスク４２にてカットされる。
ここで、本測定装置は、上述したシアの方向（シア方向）を互いに直交するＸ方向とＹ方向とに切り替えることができる。例えば、回折格子４１には、互いに直交する２種類の回折パターンが並べて形成されており、その２種類の回折パターンが回折格子４１のスライドにより切り替えられる。或いは、１種類の回折パターンが刻まれた回折格子４１が光軸の周りに９０°回転する。なお、シア方向の切り替え方法の詳細については、従来の何れかのシアリング干渉計におけるそれと同じなので、説明を省略する。
【００７２】
先ず、シア方向がＸ方向であるときに生起するシア波面Ｗ1，Ｗ-1をＷ1X，Ｗ-1Xとする。これらのシア波面Ｗ1X，Ｗ-1Xは、図５（ｂ）に示すように撮像面１５ａ上でＸ方向にΔｘだけずれて入射し、両者の重複部分に干渉縞を生起させる。
一方、シア方向がＹ方向であるときに生起するシア波面Ｗ1，Ｗ-1をＷ1Y，Ｗ-1Yとする。これらのシア波面Ｗ1Y，Ｗ-1Yは、図５（ｃ）に示すように撮像面１５ａ上でＹ方向にΔｙだけずれて入射し、両者の重複部分に干渉縞を生起させる。
【００７３】
ＣＣＤ撮像素子１５は、制御回路１７からの指示に従い、シア方向がＸ方向であるときに生起する干渉縞と、シア方向がＹ方向であるときに生起する干渉縞との２種類の干渉縞をそれぞれ検出する。
ＣＤＤ撮像素子１５が取得した２種類の干渉縞のデータは、制御回路１７を介してコンピュータ１８に取り込まれる。
【００７４】
コンピュータ１８は、２種類の干渉縞のデータを解析し、２種類の干渉縞の位相分布データ（ΔＷ1X，ΔＷ1Y）を求める。これらの位相分布データ（ΔＷ1X，ΔＷ1Y）は、シア波面（Ｗ1X，Ｗ-1X）の差分、シア波面（Ｗ1Y，Ｗ-1Y）の差分を示すので、以下、位相差データ（ΔＷ1X，ΔＷ1Y）と称す。この位相差データ（ΔＷ1X，ΔＷ1Y）が、請求項における「勾配のデータ」に対応する。
【００７５】
次に、本測定装置の校正動作を説明する。
校正では、本測定装置に任意の被検光学系ＰＯがセットされる。校正時にセットされる被検光学系ＰＯは、測定対象となる被検光学系であっても、その他の光学系（基準光学系）であってもよい。この状態で、第１の校正用測定、第２の校正用測定が行われる。
先ず、第１の校正用測定では、検出光学系２０の配置角度θが、図５（ａ）に示すように、第１の値（θ＝０）に設定される。
【００７６】
この状態で、シア方向の異なる２種類の第１の位相差データ（ΔＷ1X，ΔＷ1Y）が取得される（図５（ｂ），（ｃ）参照）。
以下、ΔＷ1XをＸ方向の第１の位相差データ、ΔＷ1YをＹ方向の第１の位相差データと称す。
一方、第２の校正用測定では、検出光学系２０の配置角度θが、図５（ａ’）に示すように、第２の値（θ＝θ１）に設定される。なお、図５（ａ），（ａ’）には、ＣＣＤ撮像素子１５を基準とした被検光学系ＰＯの配置角度θの変化を可視化するために、被検光学系ＰＯに点線円のマークを付した。
【００７７】
因みに、θ１の値は、例えば、９０°、４５°、１３５°などπ／２の整数倍に相当する角度に設定される。
この状態で、シア方向の異なる２種類の第２の位相差データ（ΔＷ1X’，ΔＷ1Y’）が取得される（図（ｂ’），（ｃ’）参照）。なお、図５（ｂ），（ｂ’），（ｃ），（ｃ’）には、ＣＣＤ撮像素子１５を基準とした被検光学系ＰＯの配置角度θの変化を可視化するために、撮像面１５ａに入射する光束のエッジに、直線のマークを付した。
【００７８】
以下、ΔＷ1X’をＸ方向の第２の位相差データ、ΔＷ1Y’をＹ方向の第２の位相差データと称す。
先ず、Ｘ方向の第１の位相差データΔＷ1Xには、信号成分（ＷT1X−ＷT-1X）の他に、検出光学系２０に起因するシステム誤差成分（ＷG1X−ＷG-1X），ＷSXが重畳されている。
【００７９】
同様に、Ｙ方向の第１の位相差データΔＷ1Yには、信号成分（ＷT1Y−ＷT-1Y）の他に、検出光学系２０に起因するシステム誤差成分（ＷGY−ＷG-1Y），ＷSYが重畳されている。
よって、Ｘ方向及びＹ方向の第１の位相差データ（ΔＷ1X，ΔＷ1Y）は、式（１３Ｘ），（１３Ｙ）で表される。
【００８０】
【数１３】
なお、式（１３Ｘ）における信号成分（ＷT1X，ＷT-1X）は、第１の校正用測定時かつシア方向がＸ方向であるときのシア波面（Ｗ1X，Ｗ-1X）の信号成分である。
また、式（１３Ｙ）におけるの信号成分（ＷT1Y，ＷT-1Y）は、第１の校正用測定時かつシア方向がＹ方向であるときのシア波面（Ｗ1Y，Ｗ-1Y）の信号成分である。
【００８１】
また、式（１３Ｘ）におけるシステム誤差成分（ＷG1X，ＷG-1X）は、第１の校正用測定時かつシア方向がＸ方向であるときに回折格子４１に起因してシア波面（Ｗ1X，Ｗ-1X）に重畳するシステム誤差成分であり、システム誤差成分ＷSXは、そのときにＣＣＤ撮像素子１５の姿勢誤差に起因して位相差データΔＷ1Xに重畳するシステム誤差成分である。
また、式（１３Ｙ）におけるシステム誤差成分（ＷG1Y，ＷG-1Y）は、第１の校正用測定時かつシア方向がＹ方向であるときに回折格子４１に起因してシア波面（Ｗ1Y，Ｗ-1Y）に重畳するシステム誤差成分であり、システム誤差成分ＷSYは、そのときにＣＣＤ撮像素子１５の姿勢誤差に起因して位相差データΔＷ1Yに重畳するシステム誤差成分である。
【００８２】
一方、Ｘ方向の第２の位相差データΔＷ1X’には、信号成分（ＷT1X’−ＷT-1X’）の他に、検出光学系２０に起因するシステム誤差成分（ＷG1X−ＷG-1X），ＷSXが重畳されている。
同様に、Ｙ方向の第２の位相差データΔＷ1Y’には、信号成分（ＷT1Y’−ＷT-1Y’）の他に、検出光学系２０に起因するシステム誤差成分（ＷG1Y−ＷG-1Y），ＷSYが重畳されている。
【００８３】
よって、Ｘ方向及びＹ方向の第２の位相差データ（ΔＷ1X’，ΔＷ1Y’）は、式（１４Ｘ），（１４Ｙ）で表される。
【００８４】
【数１４】
なお、式（１４Ｘ）における信号成分（ＷT1X’，ＷT-1X’）は、第２の校正用測定時かつシア方向がＸ方向であるときのシア波面（Ｗ1X’，Ｗ-1X’）の信号成分である。
また、式（１４Ｙ）における信号成分（ＷT1Y’，ＷT-1Y’）は、第２の校正用測定時かつシア方向がＹ方向であるときのシア波面（Ｗ1Y’，Ｗ-1Y’）の信号成分である。
【００８５】
第１の校正用測定と第２の校正用測定との間では、撮像面１５ａに対して被検光学系ＰＯの配置角度θがθ１だけ変化するので、この式（１４Ｘ）における信号成分（ＷT1X’，ＷT-1X’）は、式（１３Ｘ）における信号成分（ＷT1X，ＷT-1X）をθ１だけ回転させたものに相当し、式（１４Ｙ）における信号成分（ＷT1Y’，ＷT-1Y’）は、式（１３Ｙ）における信号成分（ＷT1Y，ＷT-1Y）をθ１だけ回転させたものに相当する。
【００８６】
但し、撮像面１５ａに対して検出光学系２０の配置角度は変化しないので、式（１４Ｘ），（１４Ｙ）におけるシステム誤差成分は、式（１３Ｘ），（１３Ｙ）におけるシステム誤差成分と同じである。
次に、コンピュータ１８は、式（１５Ｘ），（１５Ｙ）によりＸ方向及びＹ方向の第１の位相差データ（ΔＷ1X，ΔＷ1Y）と、Ｘ方向及びＹ方向の第２の位相差データ（ΔＷ1X’，ΔＷ1Y’）との差分データ（ΔΔＷ1X，ΔΔＷ1Y）を取得する。
【００８７】
【数１５】
上述した式（１３Ｘ），（１３Ｙ），（１４Ｘ），（１４Ｙ）により、この差分データ（ΔΔＷ1X，ΔΔＷ1Y）は、式（１６Ｘ），（１６Ｙ）で表される。
【００８８】
【数１６】
したがって、差分データ（ΔΔＷ1X，ΔΔＷ1Y）は、検出光学系２０に起因するシステム誤差成分に依らず、信号成分の差分のみを示す。
次に、コンピュータ１８は、その差分データ（ΔΔＷ1X，ΔΔＷ1Y）を所定の多項式にフィッティングして透過波面Ｗの信号成分ＷTを求める。
【００８９】
ここで、差分データ（ΔΔＷ1X，ΔΔＷ1Y）をフィッティングすべき所定の多項式について説明する。
先ず、第１の校正用測定における透過波面Ｗの信号成分ＷTは、ツェルニケ多項式によって上述した式（５）のとおり表されることは周知である。
よって、第１の校正用測定における信号成分（ＷT1X−ＷT-1X），（ＷT1Y−ＷT-1Y）は、式（１７Ｘ），（１７Ｙ）のとおり表される。なお、ΔｘはＸ方向のシア量（図５（ｂ），（ｂ’）参照）、ΔｙはＹ方向のシア量（図５（ｃ），（ｃ’）参照）である。
【００９０】
【数１７】
但し、ΔＺXkは、ＺkをＸ方向にΔｘだけずらした差分、ΔＺYkは、ＺkをＹ方向にΔｙだけずらした差分である。
このとき、第２の校正用測定における透過波面Ｗ’の信号成分ＷT’は、上述した式（５）の各項「Ｚk」をθ１だけ回転させたもの「Ｚk’」によって式（７）のとおり表される。
【００９１】
よって、第２の校正用測定における信号成分（ＷT1X’−ＷT-1X’），（ＷT1Y’−ＷT-1Y’）は、式（１８Ｘ），（１８Ｙ）のとおり表される。
【００９２】
【数１８】
なお、ΔＺXk’は、Ｚk’をＸ方向にΔｘだけずらした差分、ΔＺYk’は、Ｚk’をＹ方向にΔｙだけずらした差分である。
以上の式（１７Ｘ），（１７Ｙ），（１８Ｘ），（１８Ｙ）に基づけば、式（１６Ｘ），（１６Ｙ）の右辺は、式（１９Ｘ），（１９Ｙ）に示す所定の多項式でそれぞれ表されることがわかる。
【００９３】
【数１９】
したがって、差分データ（ΔΔＷ1X，ΔΔＷ1Y）のフィッティングには、式（１９Ｘ），（１９Ｙ）の多項式が用いられる。
因みに、この多項式は、第１の校正用測定と第２の校正用測定との間の位置関係の差異（ここでは、配置角度θの差異）を考慮した多項式となっている。
【００９４】
以下、式（１９Ｘ），（１９Ｙ）の多項式を式（２０Ｘ），（２０Ｙ）のとおり置き換える。
【００９５】
【数２０】
次に、フィッティングの詳細を説明する。
フィッティングでは、コンピュータ１８は、式（２１）で表される値Ｋが最小となるような係数Ａ1，Ａ2，Ａ3，・・・ＡNの値を求める。
【００９６】
【数２１】
つまり、式（２２）で表されるＮ個の連立方程式を満たす係数Ａ1，Ａ2，Ａ3，・・・ＡNの値が求められる。
【００９７】
【数２２】
コンピュータ１８は、求めた係数Ａ1，Ａ2，Ａ3，・・・ＡNの値を式（５）の右辺に代入し、第１の校正用測定における透過波面Ｗの信号成分ＷTを求める。
次に、コンピュータ１８は、求めた信号成分ＷTと、Ｘ方向及びＹ方向の第１の位相差データ（ΔＷ1X，ΔＷ1Y）と、式（１３Ｘ），（１３Ｙ）などに基づき、第１の位相差データ（ΔＷ1X，ΔＷ1Y）のシステム誤差成分｛（ＷG1X−ＷG-1X）＋ＷSX｝，｛（ＷG1Y−ＷG-1Y）＋ＷSY｝、又は、透過波面Ｗのシステム誤差成分ＷSを求めて記憶する。ここでは、記憶される情報を、透過波面Ｗのシステム誤差成分ＷSとする（以上、校正動作）。
【００９８】
次に、本測定装置の校正後の測定動作を説明する。
校正後の測定では、測定対象となる被検光学系ＰＯが本測定装置にセットされる。ピンホールＨの位置は、その被検光学系ＰＯの測定対象物点である。この状態で、校正後の測定が行われ、位相差データ（ΔＷ1X，ΔＷ1Y）が取得される。
コンピュータ１８は、取得した位相差データ（ΔＷ1X，ΔＷ1Y）に基づき、従来と同様の手法により透過波面Ｗを復元する。
【００９９】
例えば、復元では、コンピュータ１８は、位相差データ（ΔＷ1X，ΔＷ1Y）を、所定の多項式（ツェルニケ多項式の差分をとったもの、式（１７Ｘ），（１７Ｙ）の右辺と同じ。）にフィッティングし、その多項式の係数Ａ1，Ａ2，Ａ3，・・・ＡNの値を決定する。決定された係数Ａ1，Ａ2，Ａ3，・・・ＡNと、ツェルニケ多項式（式（５）の右辺と同じ。）とで表される波面を、復元透過波面Ｗとする。
【０１００】
そして、コンピュータ１８は、その復元透過波面Ｗから、予め記憶したシステム誤差成分ＷSを差し引く。それによって得られる差分波面が、透過波面Ｗの信号成分ＷTである（以上、校正後の測定動作）。
以上の本測定装置によれば、反射型のピンホール板２２に起因するシステム誤差の影響は受けるものの、検出光学系２０に起因するシステム誤差の影響を受けない測定が可能になる。
【０１０１】
一般に、ピンホールに起因するシステム誤差は、検出光学系２０に起因するシステム誤差と比較すると小さいので、本測定装置による効果は、十分に有意である。
［実施形態への補足］
上記各実施形態では、差分データのフィッティングに用いられる多項式の次数（式（５），（９Ｘ），（９Ｙ），（１９Ｘ），（１９Ｙ）の次数Ｎ）について言及しなかったが、復元透過波面Ｗのうち評価すべき波面収差の最高次数と同じにするよりも、その最高次数よりもさらに高い次数にすることが望ましい。
【０１０２】
例えば、評価すべき波面収差の最高次数が「３６」であるとき、差分データのフィッティングに用いられる多項式の次数は「８１」に設定される。
以下、その理由を説明する。
図６は、差分データのフィッティングに用いられたツェルニケ多項式の次数と、求められた係数Ａk（ｋ＝１〜３６）との関係を示す図である。図６の横軸は、係数Ａkの次数ｋ、縦軸は、係数Ａkの大きさを使用波長λの単位で表したものである。
【０１０３】
「ＤＺ３６」は、ツェルニケ多項式の次数を「３６」にしたときのデータ、「ＤＺ８１」は、ツェルニケ多項式の次数を「８１」にしたときのデータを示している。
この図６からは、ツェルニケ多項式の次数を「３６」にすると、「８１」にしたときと比較して、高次側の係数（図中円枠で示す高次の係数Ａ25〜Ａ36）が大幅にずれることがわかる。これは、ツェルニケ多項式の次数を「３６」にすると、高次側の係数（Ａ25〜Ａ36）の誤差が大きくなることを示している。
【０１０４】
このとき、１次〜２４次の波面収差については高精度に評価することができるものの、２５次〜３６次の波面収差については、あまり高精度に評価できない。
このため、或る次数の波面収差を高精度に評価するためには、ツェルニケ多項式の次数をその次数よりも、十分に余裕を持って高く設定することが望ましい。
［第４実施形態］
図７を参照して本発明の第４実施形態を説明する。
【０１０５】
本実施形態は、第２実施形態の波面収差測定装置と同じ機能が搭載されたＥＵＶＬ用の投影露光装置の実施形態である。
本投影露光装置には、照明光学系１０１、反射型のレチクルＲ、レチクルステージ１０２、レチクルステージ１０２の駆動回路１０２ｃ、反射型のピンホール板２２、投影光学系ＰＬ、ウエハＷ、ウエハステージ１０６、ウエハステージ１０６の駆動回路１０６ｃ、波面収差測定用のユニット３０、制御部１０９などが配置される。
【０１０６】
投影光学系ＰＬは、ＥＵＶＬ用の投影光学系であり、照明光学系１０１は、ＥＵＶ光を出射する。照明光学系１０１は、露光用の照明光束を射出するものであるが、この照明光束は、波面収差測定時の測定光束としても用いられる。
反射型のピンホール板２２は、波面収差測定時にのみ、レチクルＲに代わり投影光学系ＰＬの物体面に挿入される。
【０１０７】
なお、図７では、レチクルＲと反射型のピンホール板２２とが共にレチクルステージ１０２によって支持された様子を示した。レチクルステージ１０２の移動により、レチクルＲと反射型のピンホール板２２とが入れ替わる。
波面収差測定用のユニット３０には、第２実施形態の測定装置の検出光学系１０が配置されている。
【０１０８】
波面収差測定用のユニット３０は、波面収差測定時にのみ、ウエハＷに代わり被検光学系ＰＬの像側の光路にセットされる。
なお、図７では、ウエハＷと波面収差測定用のユニット３０とが共にウエハステージ１０６によって支持された様子を示した。ウエハステージ１０６の移動により、ウエハＷと波面収差測定用のユニット３０とが入れ替わり、被検光学系１０を光路に挿入することができる。
【０１０９】
ここで、本投影露光装置のウエハステージ１０６は、波面収差測定用のユニット３０を光路にセットした状態で、制御部１０９からの指示に従い、波面収差測定用のユニット３０を光軸の周り（図７中矢印参照）に回転させ、その検出光学系１０の配置角度θを変化させることができる。
制御部１０９は、このようなウエハステージ１０６の動作を利用し、第１実施形態又は第２実施形態と同様に校正動作、及び測定動作を実行する。
【０１１０】
この制御部１０９の動作によれば、投影光学系ＰＬの透過波面を、検出光学系１０に起因するシステム誤差の影響を受けずに高精度に測定することができる。
したがって、本投影露光装置は、投影光学系ＰＬの自己測定を高精度に行うことのできる高性能な投影露光装置となる。
なお、本実施形態では、第２実施形態の波面収差測定装置と同じ機能が搭載されたＥＵＶＬ用の投影露光装置を説明したが、使用波長の異なる他の投影露光装置や、他の実施形態の何れかの波面収差測定装置と同じ機能が搭載された投影露光装置を構成することもできる。
【０１１１】
［第５実施形態］
図８を参照して本発明の第５実施形態を説明する。
本実施形態は、投影光学系の製造方法の実施形態である。この投影光学系は、ＥＵＶＬ用の投影光学系であっても、その他の投影光学系であってもよい。
図８は、投影光学系の製造方法の手順を示すフローチャートである。
【０１１２】
投影光学系の光学設計をする（ステップＳ１０１）。このステップＳ１０１において、投影光学系内の各光学部材の各面形状が決定される。
各光学部材が加工される（ステップＳ１０２）。
加工された各光学部材の面形状を測定しつつその面精度誤差が小さくなるまで加工が繰り返される（ステップＳ１０２，Ｓ１０３，Ｓ１０４）。
【０１１３】
その後、全ての光学部材の面精度誤差が許容範囲内に収まると（ステップＳ１０４ＯＫ）、光学部材を完成させ、それら光学部材によって投影光学系を組み立てる（ステップＳ１０５）。
組み立て後、投影光学系の透過波面を、上述した実施形態の何れかの波面収差測定装置にて測定しつつ（ステップＳ１０６）、各光学部材の間隔調整や偏心調整などを行い（ステップＳ１０８）、投影光学系の波面収差が許容範囲内に収まった時点（ステップＳ１０７ＯＫ）で投影光学系ＰＬを完成させる（以上、製造方法の手順）。
【０１１４】
次に、本製造方法の効果を説明する。
本製造方法では、投影光学系の測定に上述した実施形態の何れかの波面収差測定装置が用いられる。この波面収差測定装置によれば、投影光学系を、システム誤差の影響を受けずに高精度に測定することができるので、本製造方法によれば、高性能な投影光学系を製造することができる。
【０１１５】
さらに、本製造方法を利用すれば、レチクルのパターンをウエハに高精度に転写できる高性能な投影露光装置を製造することもできる。
［第６実施形態］
図９を参照して本発明の第６実施形態を説明する。
本実施形態は、上述した実施形態の何れかの投影露光装置により、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）を製造する製造方法の実施形態である。
【０１１６】
本製造方法は、図１６に示す手順からなる。
１ロットのウエハ上に金属膜が蒸着される（ステップＳ３０１）。
その１ロットのウエハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布される（ステップＳ３０２）。
上述した実施形態の何れかの投影露光装置を用いて、マスク上のパターンの像がその１ロットのウエハ上の各ショット領域に順次露光転写される（ステップＳ３０３）。
【０１１７】
その１ロットのウエハ上のフォトレジストの現像が行われた後（ステップＳ３０４）、ステップ３０５において、その１ロットのウエハ上でレジストパターンをマスクとしてエッチングが行われる。それにより、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウエハ上の各ショット領域に形成される。その後、上のレイヤの回路パターンの形成等が行われ、マイクロデバイスが完成する。
【０１１８】
このように、本製造方法では、ステップ３０３において上述した実施形態の何れかの投影露光装置が用いられるので、高性能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】
【０１１９】
【図１】第１実施形態の波面収差測定装置の構成図である。
【図２】（ａ），（ｂ）は、第１実施形態の第１の校正用測定を説明する図、（ａ’），（ｂ’）は、第１実施形態の第２の校正用測定を説明する図である。
【図３】第２実施形態の波面収差測定装置の構成図である。
【図４】第３実施形態の波面収差測定装置の構成図である。
【図５】（ａ），（ｂ），（ｃ）は、第３実施形態の第１の校正用測定を説明する図、（ａ’），（ｂ’），（ｃ’）は、第３実施形態の第２の校正用測定を説明する図である。
【図６】フィッティングに用いられる多項式の次数と係数の誤差との関係を説明する図である。
【図７】第４実施形態の投影露光装置の構成図である。
【図８】第５実施形態の投影光学系の製造方法のフローチャートである。
【図９】第６実施形態のマイクロデバイスの製造方法のフローチャートである。
【符号の説明】
【０１２０】
１１，１０１ 照明光学系
１２ 透過型のピンホール板
Ｈ ピンホール
１３ コンデンサレンズ
２３ コンデンサミラー
１３ 集光レンズアレイ
２４ ゾーンプレートアレイ
１４1，１４2，・・・ レンズレット
２４1，２４2，・・・ 単位ゾーンプレート
Ｓ1，Ｓ2，・・・ 集光スポット
１５ ＣＣＤ撮像素子
０ 被検光学系
１６ ステージ
１７ 制御回路
１８ コンピュータ
２２ 反射型のピンホール板
１０，２０ 検出光学系
ＰＬ 投影光学系
Ｒ 反射型のレチクル
１０２ レチクルステージ
１０２ｃ，１０６ｃ 駆動回路
Ｗ ウエハ
１０６ ウエハステージ
３０ 波面収差測定用のユニット
１０９ 制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シャックハルトマン式波面収差測定装置やシアリング干渉計などの波面収差測定装置の校正方法、波面収差測定方法、及び波面収差測定装置に関する。
また、本発明は、その波面収差測定方法が適用された投影光学系の製造方法、及びその投影光学系に関する。
また、本発明は、その投影光学系の製造方法が適用された投影露光装置の製造方法、及びその投影露光装置に関する。
【０００２】
また、本発明は、その投影露光装置を用いたマイクロデバイスの製造方法、及びそのマイクロデバイスに関する。
【背景技術】
【０００３】
近年の半導体回路素子のパターンの微細化に伴い、その製造装置である投影露光装置の投影光学系は、高ＮＡ化かつ短波長化される傾向にある。よって、投影光学系の透過波面の形状を測定する波面収差測定装置（特許文献１、非特許文献１，２など）には、高い精度が要求される。
【特許文献１】特開２００４−１４７６４号公報
【非特許文献１】高橋徹，摩嶋孝章，高城洋明，「シャック・ハルトマンセンサーによる波面センシングの繰り返し型位相反復法による改善」，光学，２００４年，第３３巻第３号，Ｐ１８３−Ｐ１９１
【非特許文献２】Vincent Laude，Segolene Olivier，Carine Dirson，and Jean-Pierre Huignard，"シャックハルトマン式波面走査装置（Hartomann wave-front scanner）"，OPTICS LETTERS，Optical Society of America，１９９９年１２月１５日，Vol.24，No.24，Ｐ１７９７−Ｐ１７９８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、要求精度が高いと、装置にて生じる僅かなシステム誤差までも校正する必要が生じる。
そこで本発明は、波面収差測定装置のシステム誤差を確実に既知とすることのできる波面収差測定装置の校正方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、システム誤差に依らない高精度な測定が可能な波面収差測定方法、及び波面収差測定装置を提供することを目的とする。
【０００５】
また、本発明は、高性能な投影光学系を製造することのできる投影光学系の製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、高性能な投影光学系を提供することを目的とする。
また、本発明は、高性能な投影露光装置を製造することのできる投影露光装置の製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
また、本発明は、高性能な投影露光装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、高性能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の製造方法、及びマイクロデバイスに関する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の波面収差測定装置の校正方法は、被検光学系の透過波面の勾配のデータを取得する波面収差測定装置の校正方法であって、前記波面収差測定装置内の所定光学系と前記被検光学系との相対位置関係を変化させる変化手順と、互いに異なる複数の前記相対位置関係の下でそれぞれ前記データを取得する測定手順と、前記取得された複数の前記データの間の差異と複数の前記相対位置関係の間の差異とに基づき前記所定光学系に起因するシステム誤差を求める校正手順とを含むことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の波面収差測定装置の校正方法は、請求項１に記載の波面収差測定装置の校正方法において、前記変化手順では、光軸の周りに前記相対位置関係を変化させることを特徴とする。
請求項３に記載の波面収差測定装置の校正方法は、請求項１又は請求項２に記載の波面収差測定装置の校正方法において、前記所定光学系は、前記被検光学系より後段に配置される検出光学系であることを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の波面収差測定装置の校正方法は、請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の波面収差測定装置の校正方法において、前記校正手順では、前記データの差異を所定の多項式にフィッティングすることにより前記システム誤差を求め、前記所定の多項式は、前記透過波面の評価すべき形状成分の最高次数よりも高次の多項式からなることを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載の波面収差測定方法は、被検光学系の透過波面の勾配のデータを取得する波面収差測定装置を用いた波面収差測定方法であって、請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の波面収差測定装置の校正方法により前記波面収差測定装置のシステム誤差を求めて記憶し、前記波面収差測定装置が取得した前記データと前記記憶したシステム誤差とに基づき、前記被検光学系の透過波面の形状をそのシステム誤差に依らずに求めることを特徴とする。
【００１１】
請求項６に記載の波面収差測定装置は、被検光学系に測定光束を投光する投光光学系と、前記被検光学系を通過した前記測定光束に基づきその被検光学系の透過波面の勾配のデータを取得する検出光学系と、前記投光光学系及び前記検出光学系の一部又は全部である所定光学系と前記被検光学系との相対位置関係を変化させる変化機構と、互いに異なる複数の前記相対位置関係の下でそれぞれ前記データを取得する制御手段と、前記取得された複数の前記データの間の差異と複数の前記相対位置関係の間の差異とに基づき前記所定光学系に起因するシステム誤差を求める演算手段とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項７に記載の波面収差測定装置は、請求項６に記載の波面収差測定装置において、前記変化機構は、光軸の周りに前記相対位置関係を変化させることを特徴とする。
請求項８に記載の波面収差測定装置は、請求項６又は請求項７に記載の波面収差測定装置において、前記所定光学系は、前記検出光学系であることを特徴とする。
請求項９に記載の波面収差測定装置は、請求項６〜請求項８の何れか一項に記載の波面収差測定装置において、前記演算手段は、前記データの差異を所定の多項式にフィッティングすることにより前記システム誤差を求め、前記所定の多項式は、前記透過波面の評価すべき形状成分の最高次数よりも高次の多項式からなることを特徴とする。
【００１３】
請求項１０に記載の投影光学系の製造方法は、請求項５に記載の波面収差測定方法により投影光学系を測定し、前記測定の結果に応じて前記投影光学系を調整することを特徴とする。
請求項１１に記載の投影光学系は、請求項１０に記載の投影光学系の製造方法により製造されたことを特徴とする。
【００１４】
請求項１２に記載の投影露光装置の製造方法は、請求項１０に記載の投影光学系の製造方法により投影光学系を製造する手順を含むことを特徴とする。
請求項１３に記載の投影露光装置は、請求項１２に記載の投影露光装置の製造方法により製造されたことを特徴とする。
請求項１４に記載の投影露光装置は、請求項６〜請求項９の何れか一項に記載の波面収差測定装置を備えたことを特徴とする。
【００１５】
請求項１５に記載のマイクロデバイスの製造方法は、請求項１３又は請求項１４に記載の投影露光装置によりマイクロデバイスを製造することを特徴とする。
請求項１６に記載のマイクロデバイスは、請求項１５に記載のマイクロデバイスの製造方法により製造されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、波面収差測定装置のシステム誤差を確実に既知とすることのできる波面収差測定装置の校正方法が実現する。
また、本発明によれば、システム誤差に依らない高精度な測定が可能な波面収差測定方法、及び波面収差測定装置が実現する。
また、本発明によれば、高性能な投影光学系を製造することのできる投影光学系の製造方法が実現する。
【００１７】
また、本発明によれば、高性能な投影光学系が実現する。
また、本発明によれば、高性能な投影露光装置を製造することのできる投影露光装置の製造方法が実現する。
また、本発明によれば、高性能な投影露光装置が実現する。
また、本発明によれば、高性能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の製造方法が実現する。
【００１８】
また、本発明によれば、高性能なマイクロデバイスが実現する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
［第１実施形態］
以下、図１、図２を参照して本発明の第１実施形態を説明する。
本実施形態は、シャックハルトマン式波面収差測定装置の実施形態である。
本測定装置の測定対象は、使用波長が可視光〜紫外光の範囲に収まるような被検光学系である。被検光学系は、例えば、投影露光装置に搭載される投影光学系である。
【００２０】
先ず、本測定装置の構成を説明する。
本測定装置には、図１に示すように、照明光学系１１、透過型のピンホール板１２、コンデンサレンズ１３、集光レンズアレイ１４、ＣＣＤ撮像素子１５が順に配置される。透過型のピンホール板１２とコンデンサレンズ１３との間に、被検光学系ＰＯがセットされる。このうち、照明光学系１１及び透過型のピンホール板１２が請求項の投光光学系に対応する。また、本測定装置には、ステージ１６、制御回路１７、コンピュータ１８なども備えられる。
【００２１】
なお、以下に説明する制御回路１７の動作の一部又は全部は、コンピュータ１８によって実行されてもよい。また、以下に説明するコンピュータ１８の動作の一部又は全部は、制御回路１７によって実行されてもよい。
ステージ１６は、本測定装置の校正（詳細は後述）に利用される。ステージ１６は、制御回路１７からの指示に従い、被検光学系ＰＯを光軸の周りに回転させ、被検光学系ＰＯの配置角度θを変化させる。このステージ１６の動作によると、被検光学系ＰＯと本測定装置の全光学系との相対位置関係が変化する。
【００２２】
なお、被検光学系ＰＯの物体面に、透過型のピンホール板１２のピンホールＨが位置しており、被検光学系ＰＯの像面より後ろ側の光束に、コンデンサレンズ１３が挿入される。また、集光レンズアレイ１４の各レンズレット１４1，１４2，・・・の集光面は、ＣＣＤ撮像素子１５の撮像面１５ａに一致している。
次に、本測定装置の基本動作を説明する。
【００２３】
照明光学系１１は、制御回路１７からの指示に従い、被検光学系ＰＯの使用波長と同じ波長の光（ここでは、可視光〜紫外光の範囲に収まる光）を射出する。
照明光学系１１が透過型のピンホール板１２を照明すると、透過型のピンホール板１２のピンホールＨにて理想的球面波が発生する。
この理想的球面波は、測定光束として被検光学系ＰＯに入射し、被検光学系ＰＯの収差に応じてその波面を変形させて被検光学系ＰＯを射出する。
【００２４】
被検光学系ＰＯを射出した測定光束の波面（透過波面Ｗ）は、コンデンサレンズ１３に入射して位相の揃った波面に近づけられ、集光レンズアレイ１４に入射する。
集光レンズアレイ１４に入射した透過波面Ｗのうち、集光レンズアレイ１４の各レンズレット１４1，１４2，・・・に個別に入射した各部分波面は、ＣＣＤ撮像素子１５の撮像面１５ａ上の各部分領域にそれぞれ集光スポットＳ1，Ｓ2，・・・を形成する（図２（ｂ）参照）。
【００２５】
なお、図１、図２では、集光レンズアレイ１４のレンズレット１４1，１４2，・・・の数、及び集光スポットＳ1，Ｓ2，・・・の数を実際よりも少なく表した。
ＣＣＤ撮像素子１５は、制御回路１７からの指示に従い、それら集光スポットＳ1，Ｓ2，・・・が撮像面１５ａ上に生じさせる輝度分布を一括して検出する。
ＣＣＤ撮像素子１５が取得したデータは、制御回路１７を介してコンピュータ１８に取り込まれる。
【００２６】
コンピュータ１８は、図２（ｂ）に示すようにそのデータを解析し、撮像面１５ａ上の座標で、各部分領域内の各画素値の重心位置を求め、それを各集光スポットＳ1，Ｓ2，・・・の重心位置とする。
コンピュータ１８は、各集光スポットＳ1，Ｓ2，・・・の重心位置の理想位置からのずれ（ΔX，ΔY）1，（ΔX，ΔY）2，・・・を求める（なお、ΔXは、Ｘ方向のずれ、ΔYは、Ｙ方向のずれである。）。
【００２７】
コンピュータ１８は、ずれ（ΔX，ΔY）1，（ΔX，ΔY）2，・・・をそれぞれレンズレット１４1，１４2，・・・の焦点距離Ｌで除して除算値（ΔX／Ｌ，ΔY／Ｌ）1，（ΔX／Ｌ，ΔY／Ｌ）2，・・・を得る。
この除算値（ΔX／Ｌ，ΔY／Ｌ）1，（ΔX／Ｌ，ΔY／Ｌ）2，・・・は、上述した透過波面Ｗの各部分波面の勾配（δＷx，δＷY）1，（δＷx，δＷY）2，・・・を示す。
【００２８】
以下、除算値（ΔX／Ｌ，ΔY／Ｌ）1，（ΔX／Ｌ，ΔY／Ｌ）2，・・・を、勾配データ（δＷx，δＷY）1，（δＷx，δＷY）2，・・・と称す。勾配データ（δＷx，δＷY）1，（δＷx，δＷY）2，・・・が、請求項における「勾配のデータ」に対応する。
次に、本測定装置の校正動作を説明する。
校正では、本測定装置に任意の被検光学系ＰＯがセットされる。校正時にセットされる被検光学系ＰＯは、測定対象となる被検光学系であっても、その他の光学系（基準光学系）であってもよい。
【００２９】
ピンホールＨの位置は、被検光学系ＰＯの物体面上の中心に設定される。この状態で、第１の校正用測定、第２の校正用測定が行われる。
先ず、第１の校正用測定では、被検光学系ＰＯの配置角度θが、図２（ａ）に示すように、第１の値（θ＝０）に設定される。
この状態で、第１の勾配データ（δＷX，δＷY）1，（δＷX，δＷY）2，・・・が取得される（図２（ｂ）参照）。
【００３０】
一方、第２の校正用測定では、被検光学系ＰＯの配置角度θが、図２（ａ’）に示すように、第２の値（θ＝θ１）に設定される。なお、図２（ａ），（ａ’）には、配置角度θの変化を可視化するために、被検光学系ＰＯに点線円のマークを付した。
因みに、θ１の値は、例えば、９０°、４５°、１３５°などπ／２の整数倍に相当する角度に設定される。
【００３１】
この状態で、第２の勾配データ（δＷX’，δＷY’）1，（δＷX’，δＷY’）2，・・・が取得される（図２（ｂ’）参照）。なお、図２（ｂ），（ｂ）には、配置角度θの変化を可視化するために、撮像面１５ａに入射する光束のエッジに、直線のマークを付した。
以下、第１の勾配データ（δＷX，δＷY）1，（δＷX，δＷY）2，・・・を、まとめて第１の勾配データ（δＷX，δＷY）と称し、第２の勾配データ（δＷX’，δＷY’）1，（δＷX’，δＷY’）2，・・・を、まとめて第２の勾配データ（δＷX’，δＷY’）と称す。
【００３２】
先ず、第１の勾配データ（δＷX，δＷY）には、信号成分（δＷTX，δＷTY）の他に、システム誤差成分（δＷSX，δＷSY）が重畳されているので、式（１Ｘ），（１Ｙ）で表される。
【００３３】
【数１】
なお、式（１Ｘ），（１Ｙ）における信号成分（δＷTX，δＷTY）は、第１の校正用測定時における透過波面Ｗの信号成分ＷTのＸ方向の勾配、Ｙ方向の勾配である。透過波面Ｗの信号成分ＷTとは、被検光学系ＰＯの収差に起因して透過波面Ｗに生じた変形を指す。
【００３４】
また、式（１Ｘ），（１Ｙ）におけるシステム誤差成分（δＷSX，δＷSY）は、第１の校正用測定時における透過波面Ｗのシステム誤差成分ＷSのＸ方向の勾配、Ｙ方向の勾配である。透過波面Ｗのシステム誤差成分とは、本測定装置のシステム誤差に起因して透過波面Ｗに生じた変形を指す。
ここでいうシステム誤差には、ピンホール板１２の製造誤差（測定光束の理想的球面波からのずれ）、コンデンサレンズ１３の収差及び配置誤差、集光レンズ１４の収差及び配置誤差、ＣＣＤ撮像素子１５の製造誤差及び配置誤差などが含まれる。
【００３５】
一方、第２の勾配データ（δＷX’，δＷY’）には、信号成分（δＷTX’，δＷTY’）の他に、システム誤差成分（δＷSX，δＷSY）が重畳されているので、式（２Ｘ），（２Ｙ）で表される。
【００３６】
【数２】
なお、式（２Ｘ），（２Ｙ）における信号成分（δＷTX’，δＷTY’）は、第２の校正用測定時における透過波面Ｗ’の信号成分ＷT’のＸ方向の勾配、Ｙ方向の勾配である。
第１の校正用測定と第２の校正用測定との間では、撮像面１５ａに対して被検光学系ＰＯの配置角度θがθ１だけ変化するので、この式（２Ｘ），（２Ｙ）における信号成分（δＷTX’，δＷTY’）は、式（１Ｘ），（１Ｙ）における信号成分（δＷTX，δＷTY）をθ１だけ回転させたものに相当する。
【００３７】
但し、被検光学系ＰＯ以外の光学系の配置角度は変化しないので、式（２Ｘ），（２Ｙ）におけるシステム誤差成分は、式（１Ｘ），（１Ｘ）におけるシステム誤差成分と同じである。
次に、コンピュータ１８は、式（３Ｘ），（３Ｙ）により第１の勾配データ（δＷX，δＷY）と第２の勾配データ（δＷX’，δＷY’）との差分データ（ΔδＷX，ΔδＷY）を取得する（図２下部参照）。
【００３８】
【数３】
上述した式（１Ｘ），（１Ｙ），（２Ｘ），（２Ｙ）により、この差分データ（ΔδＷX，ΔδＷY）は、式（４Ｘ），（４Ｙ）で表される。
【００３９】
【数４】
したがって、差分データ（ΔδＷX，ΔδＷY）は、システム誤差成分に依らず、信号成分の差分のみを示す。
次に、コンピュータ１８は、その差分データ（ΔδＷX，ΔδＷY）を所定の多項式にフィッティングして透過波面Ｗの信号成分ＷTを求める。
【００４０】
ここで、差分データ（ΔδＷX，ΔδＷY）をフィッティングすべき所定の多項式について説明する。
先ず、第１の校正用測定における透過波面Ｗの信号成分ＷTは、ツェルニケ多項式によって式（５）のとおり表されることは周知である。
【００４１】
【数５】
なお、Ｚkはツェルニケ多項式の各次数の項、ＡkはＺkの係数である。
よって、第１の校正用測定における信号成分（δＷTX，δＷTY）は、式（６Ｘ），（６Ｙ）のとおり表される。
【００４２】
【数６】
但し、δＺXkは、ＺkのＸ方向の微分、δＺYkは、ＺkのＹ方向の微分である。
このとき、第２の校正用測定における透過波面Ｗ’の信号成分ＷT’は、式（５）の各項「Ｚk」をθ１だけ回転させたもの「Ｚk’」によって式（７）のとおり表される。
【００４３】
【数７】
よって、第２の校正用測定における信号成分（δＷTX’，δＷTY’）は、式（８Ｘ），（８Ｙ）のとおり表される。
【００４４】
【数８】
但し、δＺXk’は、Ｚk’のＸ方向の微分、δＺYk’は、Ｚk’のＹ方向の微分である。
以上の式（６Ｘ），（６Ｙ），（８Ｘ），（８Ｙ）に基づけば、式（４Ｘ），（４Ｙ）の右辺は、式（９Ｘ），（９Ｙ）に示す所定の多項式でそれぞれ表されることがわかる。
【００４５】
【数９】
したがって、差分データ（ΔδＷX，ΔδＷY）のフィッティングには、式（９Ｘ），（９Ｙ）の多項式が用いられる。
因みに、この多項式は、第１の校正用測定と第２の校正用測定との間の位置関係の差異（ここでは、配置角度θの差異）を考慮した多項式となっている。
【００４６】
以下、式（９Ｘ），（９Ｙ）の多項式を式（１０Ｘ），（１０Ｙ）のとおり置き換える。
【００４７】
【数１０】
次に、フィッティングの詳細を説明する。
フィッティングでは、コンピュータ１８は、式（１１）で表される値Ｍが最小となるような係数Ａ1，Ａ2，Ａ3，・・・ＡNの値を求める。
【００４８】
【数１１】
つまり、式（１２）で表されるＮ個の連立方程式を満たす係数Ａ1，Ａ2，Ａ3，・・・ＡNの値が求められる。
【００４９】
【数１２】
コンピュータ１８は、求めた係数Ａ1，Ａ2，Ａ3，・・・ＡNの値を式（５）の右辺に代入し、第１の校正用測定における透過波面Ｗの信号成分ＷTを求める。
次に、コンピュータ１８は、求めた信号成分ＷTと、第１の勾配データ（δＷX，δＷY）と、式（１Ｘ），（１Ｙ）などに基づき、第１の勾配データ（δＷX，δＷY）のシステム誤差成分（δＷSX，δＷSY）、又は透過波面Ｗのシステム誤差成分ＷSを求めて記憶する。ここでは、記憶される情報を、透過波面Ｗのシステム誤差成分ＷSとする（以上、校正動作）。
【００５０】
次に、本測定装置の校正後の測定動作を説明する。
校正後の測定では、測定対象となる被検光学系ＰＯが本測定装置にセットされる。ピンホールＨの位置は、その被検光学系ＰＯの測定対象物点である。この状態で、校正後の測定が行われ、勾配データ（δＷX，δＷY）が取得される。
コンピュータ１８は、取得した勾配データ（δＷX，δＷY）に基づき、従来と同様の手法により透過波面Ｗを復元する。
【００５１】
例えば、復元では、コンピュータ１８は、勾配データ（δＷX，δＷY）を、所定の多項式（ツェルニケ多項式を微分したもの、式（６Ｘ），（６Ｙ）の右辺と同じ。）にフィッティングし、その多項式の係数Ａ1，Ａ2，Ａ3，・・・ＡNの値を決定する。決定された係数Ａ1，Ａ2，Ａ3，・・・ＡNと、ツェルニケ多項式（式（５）の右辺と同じ。）とで表される波面を、復元透過波面Ｗとする。
【００５２】
そして、コンピュータ１８は、その復元透過波面Ｗから、予め記憶したシステム誤差成分ＷSを差し引く。それによって得られる差分波面が、透過波面Ｗの信号成分ＷTである（以上、校正後の測定動作）。
次に、本測定装置の効果を説明する。
本測定装置の校正動作によると、被検光学系ＰＯに対する所定の光学系（ここでは、被検光学系ＰＯ以外の全光学系）の相対位置関係が変化し、各相対位置関係の下でそれぞれ勾配データ（δＷX，δＷY），（δＷX’，δＷY’）が取得される（図２参照。）。
【００５３】
これら勾配データ（δＷX，δＷY）と勾配データ（δＷX’，δＷY’）との間には、所定の光学系に起因するシステム誤差成分（δＷSX，δＷSY）は等しく重畳されるが、透過波面Ｗの信号成分（δＷTX，δＷTY）は、所定量だけずれて重畳される（式（１Ｘ），（１Ｙ），（２Ｘ），（２Ｙ）参照）。
本測定装置の校正動作では、その事実を利用し、勾配データ（δＷX，δＷY），（δＷX’，δＷY’）の差分データ（ΔδＷX，ΔδＷY）を求めることにより、システム誤差成分を消去する（式（４Ｘ），（４Ｙ）参照）。
【００５４】
さらに、本測定装置の校正動作では、その差分データ（ΔδＷX，ΔδＷY）と式（１０Ｘ），（１０Ｙ）の多項式とに基づき、所定の光学系（ここでは、被検光学系ＰＯ以外の全光学系）に起因するシステム誤差成分が求められ、かつ記憶される。
このように、各相対位置関係の差異（ここでは配置角度θの差異）が考慮された多項式に基づけば、そのシステム誤差成分は確実に求められる。
【００５５】
以上の校正動作の結果、本測定装置の校正後の測定動作では、１回の測定のみによって、透過波面Ｗの信号成分ＷTのデータを得ることが可能になった。つまり所定の光学系（ここでは、被検光学系ＰＯ以外の全光学系）に起因するシステム誤差の影響を受けない測定が可能になった。
また、本実施形態では、相対位置関係を変化させるための運動が、被検光学系ＰＯの光軸周りの回転なので、式（７）の多項式は、式（５）の多項式を回転させただけの式となる。
【００５６】
なお、本実施形態では、ステージ１６の移動対象が、被検光学系ＰＯであるが、被検光学系ＰＯ以外の全光学系に代えてもよい。被検光学系ＰＯと全光学系との相対位置関係が上述したものと同様に変化するのであれば、同じ効果が得られる。
また、本実施形態では、被検光学系ＰＯとそれ以外の全光学系との相対位置関係を変化させたが、透過型のピンホール板１２の製造誤差が十分に小さいときには、被検光学系ＰＯと被検光学系ＰＯより後段の検出光学系（符号１３，１４，１５）との相対位置関係を変化させてもよい。
【００５７】
また、上述した校正動作は、被検光学系ＰＯがセットされる毎に行われる必要は無いが、少なくとも、本測定装置の何れかの光学素子の位置や姿勢がずれたときに行われることが望ましい。
また、本実施形態の校正動作では、相対位置関係を２種類にしか変化させなかったが、３種類以上に変化させると共に、各相対位置関係の下で勾配データを取得し、３種類以上の勾配データに基づきシステム誤差成分をさらに高精度に求めてもよい。
【００５８】
また、本実施形態の校正動作では、相対位置関係を変化させるための運動を、光軸周りの回転としたが、光軸に垂直な方向へのシフトとしてもよい。
また、本測定装置において上述した校正動作及び測定動作は自動化されているが、その一部又は全部を測定者が手動で行ってもよい。
［第２実施形態］
以下、図３を参照して本発明の第２実施形態を説明する。
【００５９】
本実施形態は、シャックハルトマン式波面収差測定装置の実施形態である。ここでは、第１実施形態の測定装置との相違点のみ説明する。
主な相違点は、被検光学系ＰＯの使用波長が極端紫外光（ＥＵＶ光、波長５０ｎｍ以下、例えば波長１３．４ｎｍ）である点にある。被検光学系ＰＯは、反射型、かつ斜入射型の投影光学系である。
【００６０】
それに伴い、本測定装置においては、図３に示すように、透過型のピンホール板１２に代えて反射型のピンホール板２２が備えられ、コンデンサレンズ１３に代えてコンデンサミラー２３が備えられ、集光レンズアレイ１４に代えてゾーンプレートアレイ２４が備えられる。
本測定装置の照明光学系１１は、被検光学系ＰＯの使用波長と同じ波長の光（ここでは、ＥＵＶ光）を射出する。反射型のピンホール板２２は、そのＥＵＶ光を反射して理想的球面波を生成する。コンデンサミラー２３は、そのＥＵＶ光にパワーを与える。ゾーンプレートアレイ２４は、入射したＥＵＶ光を一部宛集光する単位ゾーンプレート２４1，２４2，・・・をアレイ状に配置している。
【００６１】
つまり、本測定装置は、各構成要素に、ＥＵＶ光を導光するための特性が付与されている。
また、本測定装置のステージ１６は、被検光学系ＰＯと本測定装置の所定の光学系との相対位置関係を変化させるためのステージである。
ここで、本測定装置では、被検光学系ＰＯが斜入射型なので、被検光学系ＰＯとそれよりも前段の投光光学系（照明光学系１１及び反射型のピンホール板２２）との相対位置関係が変化すると、所望の測定光束を投光できなくなる。
【００６２】
このため、本実施形態では、反射型のピンホール板２２の製造誤差を十分に小さいとみなし、ステージ１６の移動対象を、被検光学系ＰＯよりも後段の全光学系（ここでは、コンデンサミラー２３、ゾーンプレートアレイ２４、ＣＣＤ撮像素子１５からなる検出光学系１０）とした。
つまり、ステージ１６は、制御回路１７からの指示に従い、検出光学系１０を光軸の周り（図３中矢印参照）に回転させ、その検出光学系１０の配置角度θを変化させる。
【００６３】
以上の本測定装置によれば、反射型のピンホール板２２に起因するシステム誤差の影響は受けるものの、検出光学系１０に起因するシステム誤差の影響を受けない測定が可能になる。
一般に、ピンホールに起因するシステム誤差は、検出光学系１０に起因するシステム誤差と比較すると小さいので、本測定装置による効果は、十分に有意である。
【００６４】
なお、本測定装置においては、ゾーンプレートアレイ２４に代えてピンホールアレイを適用することもできる。
また、本測定装置は、全ての構成要素が屈折レンズ以外の光学素子（反射光学素子又は回折光学素子）からなるが、ＥＵＶ光を導光する特性が付与されているのであれば、その一部に屈折レンズを用いてもよい。
【００６５】
［第３実施形態］
以下、図４、図５を参照して本発明の第３実施形態を説明する。
本実施形態は、シアリング干渉計を用いた波面収差測定装置の実施形態である。ここでは、第１実施形態の測定装置との相違点のみ説明する。
主な相違点は、シアリング干渉計を用いた点と、被検光学系ＰＯの使用波長が極端紫外光（ＥＵＶ光、波長５０ｎｍ以下、例えば波長１３．４ｎｍ）である点にある。被検光学系ＰＯは、反射型、かつ斜入射型の投影光学系である。
【００６６】
それに伴い、本測定装置においては、図４に示すように、透過型のピンホール板１２に代えて反射型のピンホール板２２が備えられ、コンデンサレンズ１３及び集光レンズアレイ１４に代えて回折格子４１、マスク４２が備えられる。
回折格子４１の挿入位置は、被検光学系ＰＯと像面との間であり、マスク４２の挿入位置は、その像面である。
【００６７】
本測定装置の照明光学系１１は、被検光学系ＰＯの使用波長と同じ波長の光（ここでは、ＥＵＶ光）を射出する。反射型のピンホール板２２は、そのＥＵＶ光を反射して理想的球面波を生成する。
また、本測定装置のステージ１６は、被検光学系ＰＯと本測定装置の所定の光学系との相対位置関係を変化させるためのステージである。
【００６８】
ここで、本測定装置では、被検光学系ＰＯが斜入射型なので、被検光学系ＰＯとそれよりも前段の投光光学系（照明光学系１１及び反射型のピンホール板２２）との相対位置関係が変化すると、所望の測定光束を投光できなくなる。
このため、本実施形態では、反射型のピンホール板２２の製造誤差を十分に小さいとみなし、ステージ１６の移動対象を、被検光学系ＰＯよりも後段の全光学系（ここでは、回折格子４１、マスク４２、ＣＣＤ撮像素子１５からなる検出光学系２０）とした。
【００６９】
つまり、ステージ１６は、制御回路１７からの指示に従い、検出光学系２０を光軸の周り（図４中矢印参照）に回転させ、その検出光学系２０の配置角度θを変化させる。
次に、本測定装置の基本動作を説明する。
照明光学系１１が制御回路１７からの指示に従い反射型のピンホール板２２を照明すると、反射型のピンホール板２２のピンホールＨにて理想的球面波が発生する。
【００７０】
この理想的球面波は、測定光束として被検光学系ＰＯに入射し、被検光学系ＰＯの収差に応じてその波面を変形させて被検光学系ＰＯを射出する。
被検光学系ＰＯを射出した測定光束の波面（透過波面Ｗ）は、図４の下部の円枠内に拡大して示したように、回折格子４１にて＋１次回折光からなるシア波面Ｗ1と、−１次回折光からなるシア波面Ｗ-1とにシア（分割）されてからマスク４２に入射する。
【００７１】
これらのシア波面Ｗ1，Ｗ-1はマスク４２を通過し、回折格子４１にて生じたその他の余分な光はマスク４２にてカットされる。
ここで、本測定装置は、上述したシアの方向（シア方向）を互いに直交するＸ方向とＹ方向とに切り替えることができる。例えば、回折格子４１には、互いに直交する２種類の回折パターンが並べて形成されており、その２種類の回折パターンが回折格子４１のスライドにより切り替えられる。或いは、１種類の回折パターンが刻まれた回折格子４１が光軸の周りに９０°回転する。なお、シア方向の切り替え方法の詳細については、従来の何れかのシアリング干渉計におけるそれと同じなので、説明を省略する。
【００７２】
先ず、シア方向がＸ方向であるときに生起するシア波面Ｗ1，Ｗ-1をＷ1X，Ｗ-1Xとする。これらのシア波面Ｗ1X，Ｗ-1Xは、図５（ｂ）に示すように撮像面１５ａ上でＸ方向にΔｘだけずれて入射し、両者の重複部分に干渉縞を生起させる。
一方、シア方向がＹ方向であるときに生起するシア波面Ｗ1，Ｗ-1をＷ1Y，Ｗ-1Yとする。これらのシア波面Ｗ1Y，Ｗ-1Yは、図５（ｃ）に示すように撮像面１５ａ上でＹ方向にΔｙだけずれて入射し、両者の重複部分に干渉縞を生起させる。
【００７３】
ＣＣＤ撮像素子１５は、制御回路１７からの指示に従い、シア方向がＸ方向であるときに生起する干渉縞と、シア方向がＹ方向であるときに生起する干渉縞との２種類の干渉縞をそれぞれ検出する。
ＣＤＤ撮像素子１５が取得した２種類の干渉縞のデータは、制御回路１７を介してコンピュータ１８に取り込まれる。
【００７４】
コンピュータ１８は、２種類の干渉縞のデータを解析し、２種類の干渉縞の位相分布データ（ΔＷ1X，ΔＷ1Y）を求める。これらの位相分布データ（ΔＷ1X，ΔＷ1Y）は、シア波面（Ｗ1X，Ｗ-1X）の差分、シア波面（Ｗ1Y，Ｗ-1Y）の差分を示すので、以下、位相差データ（ΔＷ1X，ΔＷ1Y）と称す。この位相差データ（ΔＷ1X，ΔＷ1Y）が、請求項における「勾配のデータ」に対応する。
【００７５】
次に、本測定装置の校正動作を説明する。
校正では、本測定装置に任意の被検光学系ＰＯがセットされる。校正時にセットされる被検光学系ＰＯは、測定対象となる被検光学系であっても、その他の光学系（基準光学系）であってもよい。この状態で、第１の校正用測定、第２の校正用測定が行われる。
先ず、第１の校正用測定では、検出光学系２０の配置角度θが、図５（ａ）に示すように、第１の値（θ＝０）に設定される。
【００７６】
この状態で、シア方向の異なる２種類の第１の位相差データ（ΔＷ1X，ΔＷ1Y）が取得される（図５（ｂ），（ｃ）参照）。
以下、ΔＷ1XをＸ方向の第１の位相差データ、ΔＷ1YをＹ方向の第１の位相差データと称す。
一方、第２の校正用測定では、検出光学系２０の配置角度θが、図５（ａ’）に示すように、第２の値（θ＝θ１）に設定される。なお、図５（ａ），（ａ’）には、ＣＣＤ撮像素子１５を基準とした被検光学系ＰＯの配置角度θの変化を可視化するために、被検光学系ＰＯに点線円のマークを付した。
【００７７】
因みに、θ１の値は、例えば、９０°、４５°、１３５°などπ／２の整数倍に相当する角度に設定される。
この状態で、シア方向の異なる２種類の第２の位相差データ（ΔＷ1X’，ΔＷ1Y’）が取得される（図（ｂ’），（ｃ’）参照）。なお、図５（ｂ），（ｂ’），（ｃ），（ｃ’）には、ＣＣＤ撮像素子１５を基準とした被検光学系ＰＯの配置角度θの変化を可視化するために、撮像面１５ａに入射する光束のエッジに、直線のマークを付した。
【００７８】
以下、ΔＷ1X’をＸ方向の第２の位相差データ、ΔＷ1Y’をＹ方向の第２の位相差データと称す。
先ず、Ｘ方向の第１の位相差データΔＷ1Xには、信号成分（ＷT1X−ＷT-1X）の他に、検出光学系２０に起因するシステム誤差成分（ＷG1X−ＷG-1X），ＷSXが重畳されている。
【００７９】
同様に、Ｙ方向の第１の位相差データΔＷ1Yには、信号成分（ＷT1Y−ＷT-1Y）の他に、検出光学系２０に起因するシステム誤差成分（ＷGY−ＷG-1Y），ＷSYが重畳されている。
よって、Ｘ方向及びＹ方向の第１の位相差データ（ΔＷ1X，ΔＷ1Y）は、式（１３Ｘ），（１３Ｙ）で表される。
【００８０】
【数１３】
なお、式（１３Ｘ）における信号成分（ＷT1X，ＷT-1X）は、第１の校正用測定時かつシア方向がＸ方向であるときのシア波面（Ｗ1X，Ｗ-1X）の信号成分である。
また、式（１３Ｙ）におけるの信号成分（ＷT1Y，ＷT-1Y）は、第１の校正用測定時かつシア方向がＹ方向であるときのシア波面（Ｗ1Y，Ｗ-1Y）の信号成分である。
【００８１】
また、式（１３Ｘ）におけるシステム誤差成分（ＷG1X，ＷG-1X）は、第１の校正用測定時かつシア方向がＸ方向であるときに回折格子４１に起因してシア波面（Ｗ1X，Ｗ-1X）に重畳するシステム誤差成分であり、システム誤差成分ＷSXは、そのときにＣＣＤ撮像素子１５の姿勢誤差に起因して位相差データΔＷ1Xに重畳するシステム誤差成分である。
また、式（１３Ｙ）におけるシステム誤差成分（ＷG1Y，ＷG-1Y）は、第１の校正用測定時かつシア方向がＹ方向であるときに回折格子４１に起因してシア波面（Ｗ1Y，Ｗ-1Y）に重畳するシステム誤差成分であり、システム誤差成分ＷSYは、そのときにＣＣＤ撮像素子１５の姿勢誤差に起因して位相差データΔＷ1Yに重畳するシステム誤差成分である。
【００８２】
一方、Ｘ方向の第２の位相差データΔＷ1X’には、信号成分（ＷT1X’−ＷT-1X’）の他に、検出光学系２０に起因するシステム誤差成分（ＷG1X−ＷG-1X），ＷSXが重畳されている。
同様に、Ｙ方向の第２の位相差データΔＷ1Y’には、信号成分（ＷT1Y’−ＷT-1Y’）の他に、検出光学系２０に起因するシステム誤差成分（ＷG1Y−ＷG-1Y），ＷSYが重畳されている。
【００８３】
よって、Ｘ方向及びＹ方向の第２の位相差データ（ΔＷ1X’，ΔＷ1Y’）は、式（１４Ｘ），（１４Ｙ）で表される。
【００８４】
【数１４】
なお、式（１４Ｘ）における信号成分（ＷT1X’，ＷT-1X’）は、第２の校正用測定時かつシア方向がＸ方向であるときのシア波面（Ｗ1X’，Ｗ-1X’）の信号成分である。
また、式（１４Ｙ）における信号成分（ＷT1Y’，ＷT-1Y’）は、第２の校正用測定時かつシア方向がＹ方向であるときのシア波面（Ｗ1Y’，Ｗ-1Y’）の信号成分である。
【００８５】
第１の校正用測定と第２の校正用測定との間では、撮像面１５ａに対して被検光学系ＰＯの配置角度θがθ１だけ変化するので、この式（１４Ｘ）における信号成分（ＷT1X’，ＷT-1X’）は、式（１３Ｘ）における信号成分（ＷT1X，ＷT-1X）をθ１だけ回転させたものに相当し、式（１４Ｙ）における信号成分（ＷT1Y’，ＷT-1Y’）は、式（１３Ｙ）における信号成分（ＷT1Y，ＷT-1Y）をθ１だけ回転させたものに相当する。
【００８６】
但し、撮像面１５ａに対して検出光学系２０の配置角度は変化しないので、式（１４Ｘ），（１４Ｙ）におけるシステム誤差成分は、式（１３Ｘ），（１３Ｙ）におけるシステム誤差成分と同じである。
次に、コンピュータ１８は、式（１５Ｘ），（１５Ｙ）によりＸ方向及びＹ方向の第１の位相差データ（ΔＷ1X，ΔＷ1Y）と、Ｘ方向及びＹ方向の第２の位相差データ（ΔＷ1X’，ΔＷ1Y’）との差分データ（ΔΔＷ1X，ΔΔＷ1Y）を取得する。
【００８７】
【数１５】
上述した式（１３Ｘ），（１３Ｙ），（１４Ｘ），（１４Ｙ）により、この差分データ（ΔΔＷ1X，ΔΔＷ1Y）は、式（１６Ｘ），（１６Ｙ）で表される。
【００８８】
【数１６】
したがって、差分データ（ΔΔＷ1X，ΔΔＷ1Y）は、検出光学系２０に起因するシステム誤差成分に依らず、信号成分の差分のみを示す。
次に、コンピュータ１８は、その差分データ（ΔΔＷ1X，ΔΔＷ1Y）を所定の多項式にフィッティングして透過波面Ｗの信号成分ＷTを求める。
【００８９】
ここで、差分データ（ΔΔＷ1X，ΔΔＷ1Y）をフィッティングすべき所定の多項式について説明する。
先ず、第１の校正用測定における透過波面Ｗの信号成分ＷTは、ツェルニケ多項式によって上述した式（５）のとおり表されることは周知である。
よって、第１の校正用測定における信号成分（ＷT1X−ＷT-1X），（ＷT1Y−ＷT-1Y）は、式（１７Ｘ），（１７Ｙ）のとおり表される。なお、ΔｘはＸ方向のシア量（図５（ｂ），（ｂ’）参照）、ΔｙはＹ方向のシア量（図５（ｃ），（ｃ’）参照）である。
【００９０】
【数１７】
但し、ΔＺXkは、ＺkをＸ方向にΔｘだけずらした差分、ΔＺYkは、ＺkをＹ方向にΔｙだけずらした差分である。
このとき、第２の校正用測定における透過波面Ｗ’の信号成分ＷT’は、上述した式（５）の各項「Ｚk」をθ１だけ回転させたもの「Ｚk’」によって式（７）のとおり表される。
【００９１】
よって、第２の校正用測定における信号成分（ＷT1X’−ＷT-1X’），（ＷT1Y’−ＷT-1Y’）は、式（１８Ｘ），（１８Ｙ）のとおり表される。
【００９２】
【数１８】
なお、ΔＺXk’は、Ｚk’をＸ方向にΔｘだけずらした差分、ΔＺYk’は、Ｚk’をＹ方向にΔｙだけずらした差分である。
以上の式（１７Ｘ），（１７Ｙ），（１８Ｘ），（１８Ｙ）に基づけば、式（１６Ｘ），（１６Ｙ）の右辺は、式（１９Ｘ），（１９Ｙ）に示す所定の多項式でそれぞれ表されることがわかる。
【００９３】
【数１９】
したがって、差分データ（ΔΔＷ1X，ΔΔＷ1Y）のフィッティングには、式（１９Ｘ），（１９Ｙ）の多項式が用いられる。
因みに、この多項式は、第１の校正用測定と第２の校正用測定との間の位置関係の差異（ここでは、配置角度θの差異）を考慮した多項式となっている。
【００９４】
以下、式（１９Ｘ），（１９Ｙ）の多項式を式（２０Ｘ），（２０Ｙ）のとおり置き換える。
【００９５】
【数２０】
次に、フィッティングの詳細を説明する。
フィッティングでは、コンピュータ１８は、式（２１）で表される値Ｋが最小となるような係数Ａ1，Ａ2，Ａ3，・・・ＡNの値を求める。
【００９６】
【数２１】
つまり、式（２２）で表されるＮ個の連立方程式を満たす係数Ａ1，Ａ2，Ａ3，・・・ＡNの値が求められる。
【００９７】
【数２２】
コンピュータ１８は、求めた係数Ａ1，Ａ2，Ａ3，・・・ＡNの値を式（５）の右辺に代入し、第１の校正用測定における透過波面Ｗの信号成分ＷTを求める。
次に、コンピュータ１８は、求めた信号成分ＷTと、Ｘ方向及びＹ方向の第１の位相差データ（ΔＷ1X，ΔＷ1Y）と、式（１３Ｘ），（１３Ｙ）などに基づき、第１の位相差データ（ΔＷ1X，ΔＷ1Y）のシステム誤差成分｛（ＷG1X−ＷG-1X）＋ＷSX｝，｛（ＷG1Y−ＷG-1Y）＋ＷSY｝、又は、透過波面Ｗのシステム誤差成分ＷSを求めて記憶する。ここでは、記憶される情報を、透過波面Ｗのシステム誤差成分ＷSとする（以上、校正動作）。
【００９８】
次に、本測定装置の校正後の測定動作を説明する。
校正後の測定では、測定対象となる被検光学系ＰＯが本測定装置にセットされる。ピンホールＨの位置は、その被検光学系ＰＯの測定対象物点である。この状態で、校正後の測定が行われ、位相差データ（ΔＷ1X，ΔＷ1Y）が取得される。
コンピュータ１８は、取得した位相差データ（ΔＷ1X，ΔＷ1Y）に基づき、従来と同様の手法により透過波面Ｗを復元する。
【００９９】
例えば、復元では、コンピュータ１８は、位相差データ（ΔＷ1X，ΔＷ1Y）を、所定の多項式（ツェルニケ多項式の差分をとったもの、式（１７Ｘ），（１７Ｙ）の右辺と同じ。）にフィッティングし、その多項式の係数Ａ1，Ａ2，Ａ3，・・・ＡNの値を決定する。決定された係数Ａ1，Ａ2，Ａ3，・・・ＡNと、ツェルニケ多項式（式（５）の右辺と同じ。）とで表される波面を、復元透過波面Ｗとする。
【０１００】
そして、コンピュータ１８は、その復元透過波面Ｗから、予め記憶したシステム誤差成分ＷSを差し引く。それによって得られる差分波面が、透過波面Ｗの信号成分ＷTである（以上、校正後の測定動作）。
以上の本測定装置によれば、反射型のピンホール板２２に起因するシステム誤差の影響は受けるものの、検出光学系２０に起因するシステム誤差の影響を受けない測定が可能になる。
【０１０１】
一般に、ピンホールに起因するシステム誤差は、検出光学系２０に起因するシステム誤差と比較すると小さいので、本測定装置による効果は、十分に有意である。
［実施形態への補足］
上記各実施形態では、差分データのフィッティングに用いられる多項式の次数（式（５），（９Ｘ），（９Ｙ），（１９Ｘ），（１９Ｙ）の次数Ｎ）について言及しなかったが、復元透過波面Ｗのうち評価すべき波面収差の最高次数と同じにするよりも、その最高次数よりもさらに高い次数にすることが望ましい。
【０１０２】
例えば、評価すべき波面収差の最高次数が「３６」であるとき、差分データのフィッティングに用いられる多項式の次数は「８１」に設定される。
以下、その理由を説明する。
図６は、差分データのフィッティングに用いられたツェルニケ多項式の次数と、求められた係数Ａk（ｋ＝１〜３６）との関係を示す図である。図６の横軸は、係数Ａkの次数ｋ、縦軸は、係数Ａkの大きさを使用波長λの単位で表したものである。
【０１０３】
「ＤＺ３６」は、ツェルニケ多項式の次数を「３６」にしたときのデータ、「ＤＺ８１」は、ツェルニケ多項式の次数を「８１」にしたときのデータを示している。
この図６からは、ツェルニケ多項式の次数を「３６」にすると、「８１」にしたときと比較して、高次側の係数（図中円枠で示す高次の係数Ａ25〜Ａ36）が大幅にずれることがわかる。これは、ツェルニケ多項式の次数を「３６」にすると、高次側の係数（Ａ25〜Ａ36）の誤差が大きくなることを示している。
【０１０４】
このとき、１次〜２４次の波面収差については高精度に評価することができるものの、２５次〜３６次の波面収差については、あまり高精度に評価できない。
このため、或る次数の波面収差を高精度に評価するためには、ツェルニケ多項式の次数をその次数よりも、十分に余裕を持って高く設定することが望ましい。
［第４実施形態］
図７を参照して本発明の第４実施形態を説明する。
【０１０５】
本実施形態は、第２実施形態の波面収差測定装置と同じ機能が搭載されたＥＵＶＬ用の投影露光装置の実施形態である。
本投影露光装置には、照明光学系１０１、反射型のレチクルＲ、レチクルステージ１０２、レチクルステージ１０２の駆動回路１０２ｃ、反射型のピンホール板２２、投影光学系ＰＬ、ウエハＷ、ウエハステージ１０６、ウエハステージ１０６の駆動回路１０６ｃ、波面収差測定用のユニット３０、制御部１０９などが配置される。
【０１０６】
投影光学系ＰＬは、ＥＵＶＬ用の投影光学系であり、照明光学系１０１は、ＥＵＶ光を出射する。照明光学系１０１は、露光用の照明光束を射出するものであるが、この照明光束は、波面収差測定時の測定光束としても用いられる。
反射型のピンホール板２２は、波面収差測定時にのみ、レチクルＲに代わり投影光学系ＰＬの物体面に挿入される。
【０１０７】
なお、図７では、レチクルＲと反射型のピンホール板２２とが共にレチクルステージ１０２によって支持された様子を示した。レチクルステージ１０２の移動により、レチクルＲと反射型のピンホール板２２とが入れ替わる。
波面収差測定用のユニット３０には、第２実施形態の測定装置の検出光学系１０が配置されている。
【０１０８】
波面収差測定用のユニット３０は、波面収差測定時にのみ、ウエハＷに代わり被検光学系ＰＬの像側の光路にセットされる。
なお、図７では、ウエハＷと波面収差測定用のユニット３０とが共にウエハステージ１０６によって支持された様子を示した。ウエハステージ１０６の移動により、ウエハＷと波面収差測定用のユニット３０とが入れ替わり、被検光学系１０を光路に挿入することができる。
【０１０９】
ここで、本投影露光装置のウエハステージ１０６は、波面収差測定用のユニット３０を光路にセットした状態で、制御部１０９からの指示に従い、波面収差測定用のユニット３０を光軸の周り（図７中矢印参照）に回転させ、その検出光学系１０の配置角度θを変化させることができる。
制御部１０９は、このようなウエハステージ１０６の動作を利用し、第１実施形態又は第２実施形態と同様に校正動作、及び測定動作を実行する。
【０１１０】
この制御部１０９の動作によれば、投影光学系ＰＬの透過波面を、検出光学系１０に起因するシステム誤差の影響を受けずに高精度に測定することができる。
したがって、本投影露光装置は、投影光学系ＰＬの自己測定を高精度に行うことのできる高性能な投影露光装置となる。
なお、本実施形態では、第２実施形態の波面収差測定装置と同じ機能が搭載されたＥＵＶＬ用の投影露光装置を説明したが、使用波長の異なる他の投影露光装置や、他の実施形態の何れかの波面収差測定装置と同じ機能が搭載された投影露光装置を構成することもできる。
【０１１１】
［第５実施形態］
図８を参照して本発明の第５実施形態を説明する。
本実施形態は、投影光学系の製造方法の実施形態である。この投影光学系は、ＥＵＶＬ用の投影光学系であっても、その他の投影光学系であってもよい。
図８は、投影光学系の製造方法の手順を示すフローチャートである。
【０１１２】
投影光学系の光学設計をする（ステップＳ１０１）。このステップＳ１０１において、投影光学系内の各光学部材の各面形状が決定される。
各光学部材が加工される（ステップＳ１０２）。
加工された各光学部材の面形状を測定しつつその面精度誤差が小さくなるまで加工が繰り返される（ステップＳ１０２，Ｓ１０３，Ｓ１０４）。
【０１１３】
その後、全ての光学部材の面精度誤差が許容範囲内に収まると（ステップＳ１０４ＯＫ）、光学部材を完成させ、それら光学部材によって投影光学系を組み立てる（ステップＳ１０５）。
組み立て後、投影光学系の透過波面を、上述した実施形態の何れかの波面収差測定装置にて測定しつつ（ステップＳ１０６）、各光学部材の間隔調整や偏心調整などを行い（ステップＳ１０８）、投影光学系の波面収差が許容範囲内に収まった時点（ステップＳ１０７ＯＫ）で投影光学系ＰＬを完成させる（以上、製造方法の手順）。
【０１１４】
次に、本製造方法の効果を説明する。
本製造方法では、投影光学系の測定に上述した実施形態の何れかの波面収差測定装置が用いられる。この波面収差測定装置によれば、投影光学系を、システム誤差の影響を受けずに高精度に測定することができるので、本製造方法によれば、高性能な投影光学系を製造することができる。
【０１１５】
さらに、本製造方法を利用すれば、レチクルのパターンをウエハに高精度に転写できる高性能な投影露光装置を製造することもできる。
［第６実施形態］
図９を参照して本発明の第６実施形態を説明する。
本実施形態は、上述した実施形態の何れかの投影露光装置により、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）を製造する製造方法の実施形態である。
【０１１６】
本製造方法は、図１６に示す手順からなる。
１ロットのウエハ上に金属膜が蒸着される（ステップＳ３０１）。
その１ロットのウエハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布される（ステップＳ３０２）。
上述した実施形態の何れかの投影露光装置を用いて、マスク上のパターンの像がその１ロットのウエハ上の各ショット領域に順次露光転写される（ステップＳ３０３）。
【０１１７】
その１ロットのウエハ上のフォトレジストの現像が行われた後（ステップＳ３０４）、ステップ３０５において、その１ロットのウエハ上でレジストパターンをマスクとしてエッチングが行われる。それにより、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウエハ上の各ショット領域に形成される。その後、上のレイヤの回路パターンの形成等が行われ、マイクロデバイスが完成する。
【０１１８】
このように、本製造方法では、ステップ３０３において上述した実施形態の何れかの投影露光装置が用いられるので、高性能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】
【０１１９】
【図１】第１実施形態の波面収差測定装置の構成図である。
【図２】（ａ），（ｂ）は、第１実施形態の第１の校正用測定を説明する図、（ａ’），（ｂ’）は、第１実施形態の第２の校正用測定を説明する図である。
【図３】第２実施形態の波面収差測定装置の構成図である。
【図４】第３実施形態の波面収差測定装置の構成図である。
【図５】（ａ），（ｂ），（ｃ）は、第３実施形態の第１の校正用測定を説明する図、（ａ’），（ｂ’），（ｃ’）は、第３実施形態の第２の校正用測定を説明する図である。
【図６】フィッティングに用いられる多項式の次数と係数の誤差との関係を説明する図である。
【図７】第４実施形態の投影露光装置の構成図である。
【図８】第５実施形態の投影光学系の製造方法のフローチャートである。
【図９】第６実施形態のマイクロデバイスの製造方法のフローチャートである。
【符号の説明】
【０１２０】
１１，１０１ 照明光学系
１２ 透過型のピンホール板
Ｈ ピンホール
１３ コンデンサレンズ
２３ コンデンサミラー
１３ 集光レンズアレイ
２４ ゾーンプレートアレイ
１４1，１４2，・・・ レンズレット
２４1，２４2，・・・ 単位ゾーンプレート
Ｓ1，Ｓ2，・・・ 集光スポット
１５ ＣＣＤ撮像素子
０ 被検光学系
１６ ステージ
１７ 制御回路
１８ コンピュータ
２２ 反射型のピンホール板
１０，２０ 検出光学系
ＰＬ 投影光学系
Ｒ 反射型のレチクル
１０２ レチクルステージ
１０２ｃ，１０６ｃ 駆動回路
Ｗ ウエハ
１０６ ウエハステージ
３０ 波面収差測定用のユニット
１０９ 制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検光学系の透過波面の勾配のデータを取得する波面収差測定装置の校正方法であって、
前記波面収差測定装置内の所定光学系と前記被検光学系との相対位置関係を変化させる変化手順と、
互いに異なる複数の前記相対位置関係の下でそれぞれ前記データを取得する測定手順と、
前記取得された複数の前記データの間の差異と複数の前記相対位置関係の間の差異とに基づき前記所定光学系に起因するシステム誤差を求める校正手順と
を含むことを特徴とする波面収差測定装置の校正方法。
【請求項２】
請求項１に記載の波面収差測定装置の校正方法において、
前記変化手順では、
光軸の周りに前記相対位置関係を変化させる
ことを特徴とする波面収差測定装置の校正方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の波面収差測定装置の校正方法において、
前記所定光学系は、
前記被検光学系より後段に配置される検出光学系である
ことを特徴とする波面収差測定装置の校正方法。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の波面収差測定装置の校正方法において、
前記校正手順では、
前記データの差異を所定の多項式にフィッティングすることにより前記システム誤差を求め、
前記所定の多項式は、
前記透過波面の評価すべき形状成分の最高次数よりも高次の多項式からなる
ことを特徴とする波面収差測定装置の校正方法。
【請求項５】
被検光学系の透過波面の勾配のデータを取得する波面収差測定装置を用いた波面収差測定方法であって、
請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の波面収差測定装置の校正方法により前記波面収差測定装置のシステム誤差を求めて記憶し、
前記波面収差測定装置が取得した前記データと前記記憶したシステム誤差とに基づき、前記被検光学系の透過波面の形状をそのシステム誤差に依らずに求める
ことを特徴とする波面収差測定方法。
【請求項６】
被検光学系に測定光束を投光する投光光学系と、
前記被検光学系を通過した前記測定光束に基づきその被検光学系の透過波面の勾配のデータを取得する検出光学系と、
前記投光光学系及び前記検出光学系の一部又は全部である所定光学系と前記被検光学系との相対位置関係を変化させる変化機構と、
互いに異なる複数の前記相対位置関係の下でそれぞれ前記データを取得する制御手段と、
前記取得された複数の前記データの間の差異と複数の前記相対位置関係の間の差異とに基づき前記所定光学系に起因するシステム誤差を求める演算手段と
を備えたことを特徴とする波面収差測定装置。
【請求項７】
請求項６に記載の波面収差測定装置において、
前記変化機構は、
光軸の周りに前記相対位置関係を変化させる
ことを特徴とする波面収差測定装置。
【請求項８】
請求項６又は請求項７に記載の波面収差測定装置において、
前記所定光学系は、
前記検出光学系である
ことを特徴とする波面収差測定装置。
【請求項９】
請求項６〜請求項８の何れか一項に記載の波面収差測定装置において、
前記演算手段は、
前記データの差異を所定の多項式にフィッティングすることにより前記システム誤差を求め、
前記所定の多項式は、
前記透過波面の評価すべき形状成分の最高次数よりも高次の多項式からなる
ことを特徴とする波面収差測定装置。
【請求項１０】
請求項５に記載の波面収差測定方法により投影光学系を測定し、
前記測定の結果に応じて前記投影光学系を調整する
ことを特徴とする投影光学系の製造方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の投影光学系の製造方法により製造された
ことを特徴とする投影光学系。
【請求項１２】
請求項１０に記載の投影光学系の製造方法により投影光学系を製造する手順を含む
ことを特徴とする投影露光装置の製造方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の投影露光装置の製造方法により製造された
ことを特徴とする投影露光装置。
【請求項１４】
請求項６〜請求項９の何れか一項に記載の波面収差測定装置を備えた
ことを特徴とする投影露光装置。
【請求項１５】
請求項１３又は請求項１４に記載の投影露光装置によりマイクロデバイスを製造する
ことを特徴とするマイクロデバイスの製造方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載のマイクロデバイスの製造方法により製造された
ことを特徴とするマイクロデバイス。
【請求項１】
被検光学系の透過波面の勾配のデータを取得する波面収差測定装置の校正方法であって、
前記波面収差測定装置内の所定光学系と前記被検光学系との相対位置関係を変化させる変化手順と、
互いに異なる複数の前記相対位置関係の下でそれぞれ前記データを取得する測定手順と、
前記取得された複数の前記データの間の差異と複数の前記相対位置関係の間の差異とに基づき前記所定光学系に起因するシステム誤差を求める校正手順と
を含むことを特徴とする波面収差測定装置の校正方法。
【請求項２】
請求項１に記載の波面収差測定装置の校正方法において、
前記変化手順では、
光軸の周りに前記相対位置関係を変化させる
ことを特徴とする波面収差測定装置の校正方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の波面収差測定装置の校正方法において、
前記所定光学系は、
前記被検光学系より後段に配置される検出光学系である
ことを特徴とする波面収差測定装置の校正方法。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の波面収差測定装置の校正方法において、
前記校正手順では、
前記データの差異を所定の多項式にフィッティングすることにより前記システム誤差を求め、
前記所定の多項式は、
前記透過波面の評価すべき形状成分の最高次数よりも高次の多項式からなる
ことを特徴とする波面収差測定装置の校正方法。
【請求項５】
被検光学系の透過波面の勾配のデータを取得する波面収差測定装置を用いた波面収差測定方法であって、
請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の波面収差測定装置の校正方法により前記波面収差測定装置のシステム誤差を求めて記憶し、
前記波面収差測定装置が取得した前記データと前記記憶したシステム誤差とに基づき、前記被検光学系の透過波面の形状をそのシステム誤差に依らずに求める
ことを特徴とする波面収差測定方法。
【請求項６】
被検光学系に測定光束を投光する投光光学系と、
前記被検光学系を通過した前記測定光束に基づきその被検光学系の透過波面の勾配のデータを取得する検出光学系と、
前記投光光学系及び前記検出光学系の一部又は全部である所定光学系と前記被検光学系との相対位置関係を変化させる変化機構と、
互いに異なる複数の前記相対位置関係の下でそれぞれ前記データを取得する制御手段と、
前記取得された複数の前記データの間の差異と複数の前記相対位置関係の間の差異とに基づき前記所定光学系に起因するシステム誤差を求める演算手段と
を備えたことを特徴とする波面収差測定装置。
【請求項７】
請求項６に記載の波面収差測定装置において、
前記変化機構は、
光軸の周りに前記相対位置関係を変化させる
ことを特徴とする波面収差測定装置。
【請求項８】
請求項６又は請求項７に記載の波面収差測定装置において、
前記所定光学系は、
前記検出光学系である
ことを特徴とする波面収差測定装置。
【請求項９】
請求項６〜請求項８の何れか一項に記載の波面収差測定装置において、
前記演算手段は、
前記データの差異を所定の多項式にフィッティングすることにより前記システム誤差を求め、
前記所定の多項式は、
前記透過波面の評価すべき形状成分の最高次数よりも高次の多項式からなる
ことを特徴とする波面収差測定装置。
【請求項１０】
請求項５に記載の波面収差測定方法により投影光学系を測定し、
前記測定の結果に応じて前記投影光学系を調整する
ことを特徴とする投影光学系の製造方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の投影光学系の製造方法により製造された
ことを特徴とする投影光学系。
【請求項１２】
請求項１０に記載の投影光学系の製造方法により投影光学系を製造する手順を含む
ことを特徴とする投影露光装置の製造方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の投影露光装置の製造方法により製造された
ことを特徴とする投影露光装置。
【請求項１４】
請求項６〜請求項９の何れか一項に記載の波面収差測定装置を備えた
ことを特徴とする投影露光装置。
【請求項１５】
請求項１３又は請求項１４に記載の投影露光装置によりマイクロデバイスを製造する
ことを特徴とするマイクロデバイスの製造方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載のマイクロデバイスの製造方法により製造された
ことを特徴とするマイクロデバイス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００６−３００１６（Ｐ２００６−３００１６Ａ）
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２１０１３２（Ｐ２００４−２１０１３２）
【出願日】平成１６年７月１６日（２００４．７．１６）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国等の委託研究の成果に係る特許出願（平成１５年度新エネルギ−・産業技術総合開発機構「ＥＵＶ光学系絶対波面計測技術の研究」に関する委託研究）産業活力再生特別措置法第３０条の規定を受ける特許出願
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月１６日（２００４．７．１６）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国等の委託研究の成果に係る特許出願（平成１５年度新エネルギ−・産業技術総合開発機構「ＥＵＶ光学系絶対波面計測技術の研究」に関する委託研究）産業活力再生特別措置法第３０条の規定を受ける特許出願
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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