CN100517569C

CN100517569C - 光学特性测量装置及方法、曝光装置及方法及组件制造方法

Info

Publication number: CN100517569C
Application number: CNB2005800269430A
Authority: CN
Inventors: 贝濑浩二; 藤井透; 水野恭志
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2004-08-09
Filing date: 2005-08-09
Publication date: 2009-07-22
Anticipated expiration: 2025-08-09
Also published as: EP1796142A4; KR20070041491A; CN101002300A; WO2006016584A1; EP1796142A1; JPWO2006016584A1; US7667829B2; JP5179754B2; US20080043236A1; KR101193830B1

Abstract

提供一种光学特性测量装置及方法、曝光装置及方法、及组件制造方法。由于光学特性测量装置(90)中设有光学系统单元(93)，因此可一并测量照明光学系统之照明形状及大小、投影光学系统之波面像差、照明光之偏振状态。因此，例如在以变形照明之一种的偏振照明进行曝光时，只要根据该测量结果调整各种光学系统，即可实现高精度的曝光。其中，该光学系统单元(93)将用以使照明光通过的开口部(97)、用以测量波面像差之微透镜阵列(98)、用以测量照明光之偏振光检测系统(99)选择性地配置于照明光之光路上。

Description

光学特性测量装置及方法、曝光装置及方法及组件制造方法

技术领域

本发明涉及光学特性测量装置及光学特性测量方法、曝光装置及曝光方法、以及组件制造方法，详言地涉及测量受检光学系统之光学特性的光学测量装置及光学特性测量方法、具备该光学特性测量装置的曝光装置及使用上述光学特性测量方法的曝光方法、以及使用该曝光方法的组件制造方法。

背景技术

一直以来，于制造半导体元件(集成电路)、液晶显示组件等电子组件的光刻步骤中，使用将掩模或标线片(以下通称为「标线片」)的图案像，透过投影光学系统，转印至涂布有抗腐剂(感光剂)之晶片或玻璃板等感光性基板(以下，称为「基板」或「晶片」)上各照射区域的投影曝光装置。作为此种投影曝光装置，虽然以往较常使用的系步进重复式缩小投影曝光装置(即所谓的步进器)，但是最近一面进行同步扫瞄标线片与晶片，一面进行曝光之步进扫描式投影曝光装置(即所谓的扫描步进器)亦逐渐受到注目。

该投影曝光装置，随着半导体元件的高集成化，被要求以高分辨率来转印更微细之图案。作为实现这些的方法，将照明光入射至标线片之入射角度设定在预定角度以提升分辨率之环带照明、2极照明及4极照明等所谓超解析技术被实用化。

又，亦提出尝试根据标线片上的图案排列方向将照明光的偏振状态最佳化，以提升分辨率及焦点深度。此方法系使直线偏振之照明光偏振方向为正交于图案周期方向之方向(图案之长边方向与平行方向)，从而提升转印像之对比等(例如非专利文献1)。

又，其它之方法，系尝试在环带照明中，使照明光学系统光瞳面内之照明光之分布区域的照明光偏振方向与以光轴为中心之圆的圆周方向一致，以提升投影像之分辨率及对比等(例如，参照专利文献1)。

以上述方式，将照明光之偏振状态予以最佳化，以提升投影像之分辨率及对比等时，较佳系对照明光之偏振状态加以确认。此时，可以考虑在照明光学系统光瞳面内的共轭面来测量照明光之偏振状态的方法，但是此方法，有必要对照明之尺寸、形状及位置等照明光学系统及投影光学系统的各种光学特性加以测量，希望提出这些之总括的测量方法。

又，在照明光学系统光瞳面内的不同位置将照明光之偏振方向设定为不同时，因构成投影光学系统一部分之光学元件的各向异性等，照明光的进行速度亦会根据其偏振方向而变得不同。因此，即使透过同一投影光学系统之照明光，根据该照明光的偏振方向，透过该投影光学系统之照明光的波面亦会不同。如上述，由于照明光学系统及投影光学系统的各种光学特性并非完全独立，因此被期待可提供对这些依存性加以考量过之光学特性测量方法。

非专利文献1：Thimothy A.Brunner，et al.：“High NALithographic imaging at Brewster′s angle”，SPIE(美国)Vol.4691，pp.1-24(2002)

专利文献1：日本特开平6-53120号公报

发明内容

本发明系为了解决上述问题而完成的，由第1观点，为一种测量受检光学系统之光学特性的第1光学特性测量装置，具备：透过该受检光学系统之光入射的入射光学系统；光学单元，具有第1光学系统和第2光学系统，该第1光学系统为了测量该受检光学系统之光学特性中第1光学特性，而将入射至该入射光学系统之该光转换成第1测量光，该第2光学系统为了测量该受检光学系统之光学特性中第2光学特性，而将入射至该入射光学系统之该光转换成第2测量光；以及感光器，用以接收该第1测量光及该第2测量光之至少一个。

只要根据上述第1光学特性测量装置，即可由接收该第1测量光及该第2测量光中至少一个之感光器的感光结果，个别或并行测量第1、第2光学特性。又，由于可将用以测量第1、第2光学特性之感光器加以共通化，因此可使装置构成小型化、轻量化。

本发明第2观点，为一种测量受检光学系统之光学特性的第2光学特性测量装置，具备：偏振测量器，用以测量透过该受检光学系统之光的偏振状态；以及光学特性测量器，用以测量该受检光学系统之光学特性中至少一种的光学特性。

只要根据上述第2光学特性测量装置，即可测量透过受检光学系统之光的偏振状态与受检光学系统之光学特性中至少一种的光学特性。

本发明第3观点，为一种将预定图案像投影在感光物体上的曝光装置，具备：照明光学系统，以照明光对该预定图案像加以照明；投影光学系统，将透过该预定图案之该照明光投射至该感光物体上；载台，具备本发明之第1及第2光学特性测量装置中任一个；以及调整机构，基于该光学特性测量装置之测量结果，对该照明光学系统及该投影光学系统中至少一个的光学特性加以调整。

只要根据上述曝光装置，由于具备使用本发明之第1、第2光学特性测量装置中任一个的测量结果，来调整该照明光学系统及该投影光学系统中至少一个之光学特性的调整机构，因此能以优异的精度调整该光学特性，结果可实现高精度之曝光。

本发明第4观点，为一种对受检光学系统之光学特性加以测量的光学特性测量方法，包含：第1步骤，对该受检光学系统之光学特性中第1光学特性加以测量；第2步骤，基于该测量结果，来对该受检光学系统的第1光学特性加以调整；以及第3步骤，在对该受检光学系统的该第1光学特性加以调整后，对该受检光学系统之光学特性中第2光学特性加以测量。

根据上述光学特性测量方法，在第1步骤中对受检光学系统的第1光学特性加以测量，且在第2步骤中根据该测量结果调整该第1光学特性后，而在第3步骤中测量随第1光学特性变化的第2光学特性。如此，即使第2光学特性取决于第1光学特性，亦能在第1光学特性之调整后，以优异的精度测量第2光学特性。

本发明第5观点，为一种曝光方法，含有：测量步骤，以照明光学系统与投影光学系统作为受检光学系统，并使用本发明之光学特性测量方法，对该照明光学系统及该投影光学系统至少一个的光学特性加以测量，其中，上述之照明光学系统以照明光对预定图案加以照明，上述之投影光学系统将透过该预定图案之该照明光投射至感光物体上；调整步骤，使用该测量之结果，对该照明光学系统及该投影光学系统至少一个的光学特性加以调整；以及曝光步骤，在该调整后，以该预定图案像曝光该感光物体上面。

根据上述曝光方法，由于使用本发明之光学特性测量方法，测量该照明光学系统及该投影光学系统至少一个的光学特性，并使用该测量结果，调整照明光学系统及投影光学系统至少一个的光学特性后，以预定图案像曝光感光物体上面，因此可实现高精度之曝光。

又，在光刻步骤中，通过本发明之曝光方法将图案形成于感光物体上，而能以优异之精度将微细的图案形成在感光物体上，从而，可以优异之产出率制造更高集成度之微组件。因此，就本发明另一观点而言，亦为使用本发明之曝光方法的组件制造方法。

附图说明

图1系显示本发明一实施形式之曝光装置100概略之构成。

图2系偏振转换单元之俯视图。

图3A系显示于环带照明之偏振转换构件的基准方向。

图3B系显示通过于环带照明之偏振转换构件所转换之光的偏振方向。

图4A系显示于4重极照明之偏振转换构件的基准方向。

图4B系显示通过于4重极照明之偏振转换构件所转换之光的偏振方向。

图5系照明系统孔径板之俯视图。

图6系显示光学特性测量装置之构成。

图7系显示偏振检测系统之构成。

图8系用以说明偏振照明之原理。

图9系显示曝光动作时主控制装置20处理的流程图。

图10系显示光学特性之测量处理的流程图(其1)。

图11系显示光学特性之测量处理的流程图(其2)。

图12系显示光学特性之测量处理的流程图(其3)。

图13系显示测量用标线片之一例。

图14A系显示测量光瞳像时之光学配置。

图14B系显示测量波面像差时之光学配置。

图15系显示测量偏振状态时测量结果之一例。

图16系显示光瞳像摄影结果之一例。

图17系显示光学特性测量装置之变形例的构成。

图18系显示将本发明应用于液浸型曝光装置时光学特性测量装置构成之一例。

具体实施方式

以下，根据图1～图16说明本发明之一实施形式。

图1中，概略显示适于实施本发明一实施形式之光学特性测量方法之曝光装置100的整体构成。此曝光装置100，系步进扫瞄方式的投影曝光装置(扫瞄步进器(亦称为扫瞄器))。

如图1所示，曝光装置100，具备：含有光源1及照明光学系统12之照明系统，保持标线片R之标线片载台RST，载置晶片W之晶片载台WST，以及统筹控制装置整体之主控制装置20等。

该光源1，此处系使用ArF(氩氟)准分子激光(输出波长193nm)。光源1系根据窄频化及波长选择之至少一个来生成并输出以直线偏振光为主成分之激光(照明光)。

该光源1，实际上系设置在洁净度低的服务室，该服务室系不同于设置有腔室(未图示)的洁净室，其中该腔室收纳有照明光学系统12、标线片载台RST、投影光学系统PL以及晶片载台WST等，且该光源1系透过未图示之送光光学系统而连接在该腔室，该送光光学系统系至少含有一部分之称为光束匹配单元(BMU)的光轴调整用光学系统。此光源1，根据来自主控制装置20的控制数据，通过控制器来控制激光光束LB之输出开关、激光光束LB每一脉冲之能量、振荡频率(重复频率)、中心波长以及频谱半值宽等。

该照明光学系统12，具备圆柱透镜、扩束器、偏振控制单元2、变焦光学系统、衍射光学元件单元、偏振转换单元3、以及光学积分器(均质器)5、照明系统孔径光阑板6、第1中继透镜8A、第2中继透镜8B、固定标线片遮帘(ブラインド)9A与可动标线片遮帘9B、光路曲折用镜M与聚光透镜10等。其中，于图1，省略了圆柱透镜、扩束器、变焦光学系统以及衍射光学元件单元之图示。此处，光学积分器5，可使用复眼透镜(flyeye lens)、内面反射型积分器(棒状积分器等)或衍射光学元件等，但本实施形式中，由于使用复眼透镜，因此以下亦记载为「复眼透镜5」。

照明光学系统12，系透过未图示之光透射窗而连接于上述送光光学系统。由光源1脉冲发光，且透过光透射窗所入射的激光光束LB，例如，系使用圆柱透镜或扩束器来对其截面形状加以调整。

该偏振控制单元2，例如系具备能以旋转轴为中心来旋转的1/2波长板，该旋转轴系与照明光学系统12之光轴(使为与投影光学系统之光轴AX一致)一致。由于当上述经调整之激光光束LB入射于此1/2波长板时，进相轴方向成分的相位，会相对正交于进相轴方向之方向的成分前进1/2波长，因此其偏振方向会发生变化。由于该变化系由入射之激光光束LB的偏振方向与1/2波长板的进相轴之各旋转位置来决定，因此于偏振控制单元2，通过调整此1/2波长板的旋转位置，而能控制射出之激光光束LB的偏振方向。1/2波长板的旋转位置系在主控制装置20的指示下，通过未图示之驱动装置的驱动来进行。

又，从光源1发出的激光光束LB为椭圆偏振时，亦可在偏振控制单元2，除了上述1/2波长板外，具备能以旋转轴为中心来旋转的1/4波长板，该旋转轴系与照明光学系统12的光轴AX一致。此时，椭圆偏振的激光光束在通过1/4波长板转换成直线偏振后，再通过1/2波长板来调整其偏振方向。又，于偏振控制单元2，亦可将能解除激光光束LB之偏振性的元件以可装卸之方式配置在激光光束LB的光路上。由此，于曝光装置100，在对标线片R进行照明时，亦可进行随机偏振照明。

于偏振控制单元2，其偏振方向经调整之激光光束LB，经过由凹透镜与凸透镜组合构成之未图示的变焦光学系统，而入射至未图示的衍射光学元件单元。于此衍射光学元件单元，衍射光之衍射角及方向不同的多个相位型衍射光学元件系排列在转台状的构件。此多个衍射光学元件中任一的衍射光学元件，系在主控制装置20的指示下，选择性地配置于激光光束的光路上。通过将配置于激光光束LB光路上之衍射光学元件加以切换，可使激光光束LB之截面形状为所欲之形状。通常，系由能量效率的观点，根据后述之照明系统孔径光阑板6中所选择之光阑的形状，来决定配置于光路上的衍射光学元件。以上述方式进行时，激光光束LB大部分将聚光于照明系统孔径光阑3之开口部，在能量效率方面是有利的。

以配置于光路上之衍射光学元件规定截面形状之激光光束LB，系入射至偏振转换单元3。图2显示偏振转换单元3的俯视图。如图2所示，于偏振转换单元3，偏振转换构件3A，3B，开口构件3C及开口部3D大致以等角度间隔配置。图2中，遮光部分系以斜线表示。偏振转换单元3，系通过驱动装置4(以来自主控制装置20之控制信号控制的马达等)之驱动而旋转信号，偏振转换构件3A，3B、开口构件3C及开口部3D任一者系选择性地配置在激光光束LB的光路上。而是否将偏振转换构件3A，3B、开口构件3C及开口部3D任一者配置于光路上，系根据在后述之照明系统孔径光阑板中所配置于光路上的光阑来决定。

图3(A)、3(B)，系显示配置于偏振转换单元3之偏振转换构件3A的一例。此偏振转换构件3A，系在后述照明系统孔径光阑板6之后述环带照明光阑配置于光路上时，在主控制装置20的指示下，配置于激光光束LB光路上的构件。此偏振转换构件3A，系由单轴晶体等双折射材料所构成的1/2波长板3Aa，3Ab，3Ac，3Ad，3Ae，3Af，3Ag，3Ah。如图3(A)所示，这些系以照明光学系统12之光轴AX为中心，而分别相邻配置于其周围。这些1/2波长板3Aa～3Ah系通过配置于激光光束LB之光路外的保持构件来保持。

于1/2波长板3Aa～3Ah，系将平行于其方向之直线偏振光的相位，相对垂直于其方向之直线偏振光的相位移动半波长的方向定为「基准方向」。图3(A)中，此基准方向系以白底箭头来表示。如图3(A)所示，于1/2波长板3Aa～3Ah，各基准方向为不同之方向。此处，系使激光光束LB为具有偏振方向在X轴方向之直线偏振(将此称为「H偏振」)。此时，以1/2波长板3Aa～3Ah转换之激光光束LB的偏振方向系如图3(B)所示。亦即，激光光束LB的偏振方向，系通过偏振转换构件3A，转换为以光轴AX为中心之圆的圆周方向(切线方向)。

图4(A)、图4(B)系显示配置于偏振转换单元3之偏振转换构件3B。此偏振转换构件3B，系在后述照明系统孔径光阑板6之4极照明光阑配置于光路上时，在主控制装置20的指示下，配置于该光路上。此偏振转换构件3B具备由单轴晶体等双折射材料所构成的1/2波长板3Ba，3Bb，3Bc，3Bd。这些如图4(A)所示，系以照明光学系统12之光轴AX为中心，以预定间隔配置于其周围。这些之1/2波长板3Ba～3Bd系通过以斜线表示之遮光构件来保持。

于图4(A)，系显示在1/2波长板3Ba～3Bd中的基准方向。此处，若使激光光束LB为H偏振(偏振方向为X轴方向之直线偏振)时，则以1/2波长板3Ba～3Bd转换的激光光束LB之偏振方向系如图4(B)所示。亦即，激光光束LB之偏振方向，系通过偏振转换构件3B，转换为以光轴AX为中心之圆的圆周方向(切线方向)。

回到图2，开口构件3C具有两开口部，该两开口部对应后述照明系统孔径光阑板6之后述2极照明光阑，且在该2极照明光阑配置于照明光IL之光路上时，在主控制装置20的指示下，开口构件3C系配置于激光光束LB之光路上。又，开口部3D具有较大之圆形开口部，该开口部系对应于后述之照明系统孔径光阑板6的后述之通常照明光阑，且在该通常照明光阑配置于照明光IL的光路上时，在主控制装置20的指示下，开口部3D系配置于激光光束LB之光路上。

回到图1，由偏振转换单元3射出之激光光束LB系入射至复眼透镜5。此复眼透镜5，为了以均匀的照度分布照明标线片R，系通过此激光光束LB的入射，在其射出侧焦点面(与照明光学系统12之光瞳面大致一致)形成由多数点光源(光源像)所构成的面光源。以下将由此2次光源所射出之激光光束称为「照明光IL」。

在复眼透镜5之射出侧焦点面旁，配置有由圆板形构件所形成的照明系统孔径光阑板6。于此照明系统孔径光阑板6，如图5所示，大致以等角度间隔，配置有例如环带照明用之环带状孔径光阑(环带照明光阑6A)、以及用于变形光源法之使多开口偏心配置而成的变形孔径光阑(4极照明光阑6B，2极照明光阑6C)、通过通常之圆形开口所形成的孔径光阑(通常照明光阑6D)等。

此照明系统孔径光阑板6，系以通过从图1所示之主控制装置20传来的控制信号控制的马达等驱动装置7之驱动来旋转，而将任一孔径光阑选择设定在照明光IL的光路上，由此将光瞳面之2次光源的形状及大小(照明光的光量分布)限制为环带、大圆形或四个孔洞等。又，本实施形式，虽系使用照明系统孔径光阑板6，来改变在照明光学系统12之光瞳面上的照明光IL的光量分布(2次光源的形状及大小)，亦即标线片R的照明条件，但是较佳为使在光学积分器(复眼透镜)5之入射面上的照明光强度分布或照明光入射角度为可变，以将伴随前述照明条件之改变而造成的光量损失抑制在最小限度。因此，亦可取代照明系统孔径光阑板6、或与其组合，而采用例如将包含更换配置在照明光学系统12之光路上的多个衍射光学元件、可沿照明光学系统12之光轴移动的至少一棱镜(圆锥棱镜或多面体棱镜等)、以及变焦光学系统之至少一者的光学单元，配置在光源1与光学积分器(复眼透镜)5之间的构成。

回到图1，在从照明系统孔径光阑板6射出之照明光IL的光路上，配置有使固定标线片屏蔽9A、可动标线片屏蔽9B介于其间而由第1中继透镜8A及第2中继透镜8B所构成的中继光学系统。

固定标线片屏蔽9A，系配置在从相对于标线片R之图案面的共轭面稍为离焦之面，而形成用以规定标线片R上照明区域的矩形开口。又，于此固定标线片屏蔽9A旁(相对标线片R之图案面的共轭面)配置具有分别对应于扫描方向(此处定为Y轴方向)及非扫描方向(X轴方向)之方向的位置及宽度为可变之开口部的可动标线片屏蔽9B。在扫描曝光开始时及结束时，通过主控制装置20的控制，透过该可动标线片屏蔽9B对标线片R上的照明区域作更进一步地限制，从而防止不需要的曝光。

于构成中继光学系统之第2中继透镜8B后方之照明光IL的光路上，配置有使通过该第2中继透镜8B之照明光IL朝向标线片R反射的弯折镜M，于此镜M后方之照明光IL的光路上配置有聚光透镜10。

以上之构成中，复眼透镜5之入射面、可动标线片屏蔽9B之配置面及标线片R之图案面系设定为光学上互相共轭，而未图示之衍射光学元件单元的衍射光学元件、偏振转换单元3之偏振转换构件、复眼透镜5之射出侧焦点面(照明光学系统12之光瞳面)、投影光学系统PL之光瞳面则设定为光学上互相共轭。又，标线片R之图案面与投影光学系统PL之光瞳面具有傅利叶转换关系。

接着，简单说明以上述方式构成之照明光学系统12的作用，从光源1脉冲发光之激光光束LB，在一边被调整其截面形状、一边通过偏振控制单元2及偏振转换单元3将其截面内之偏振方向规定于所欲方向的状态，入射于复眼透镜5。由此，于复眼透镜5的射出侧焦点面形成上述2次光源。

从上述2次光源射出的照明光IL，通过照明系统孔径光阑板6上的任一孔径光阑，经过第1中继透镜8A而通过固定标线片屏蔽9A、可动标线片屏蔽9B的矩形开口。接着，通过第2中继透镜8B并通过弯折镜M将光路弯折于垂直下方，经过聚光透镜10，而以均匀的照度分布来照明保持于标线片载台RST上之标线片R上的矩形照明区域。

在该标线片载台RST上，标线片R例如可通过真空吸附来固定。标线片载台RST在此处系通过线性马达等所构成之未图示的标线片载台驱动系统，而可在与投影光学系统PL之光轴垂直的XY平面内进行微小驱动，且能以指定之扫描速度驱动于预定之扫描方向(Y轴方向)。

标线片载台RST于载台移动面内的位置，系通过标线片激光干涉仪(以下称为标线片干涉仪)16，透过移动镜15，例如以0.5～1nm程度的分解能力随时加以检测。来自标线片干涉仪16之标线片载台RST位置数据(或速度数据)被送至主控制装置20，主控制装置20根据该位置数据(或速度数据)透过标线片载台RST驱动系统(省略图示)使标线片载台RST移动。

前述投影光学系统PL，系配置于标线片载台RST之图1的下方，将其光轴AX之方向定为Z轴方向。投影光学系统PL例如为两侧远心之缩小系统，含有未图示之多透镜元件，该多透镜元件系具有共通之Z轴方向的光轴AX。此投影光学系统PL，系使用投影倍率β例如为1/4、1/5、1/6等者。因此，当采取上述方式，以照明光IL(曝光用光)对标线片R上的照明区域进行照明时，形成于该标线片R之图案即通过投影光学系统PL将以投影倍率β缩小之像(部分倒立像)，投影至表面涂布有抗腐剂(感光剂)之晶片W上的狭缝状曝光区域。

又，本实施形式，上述多透镜元件中，特定之透镜元件(例如，预定之5个透镜元件)可分别独立移动。该特定之透镜元件的移动，系通过设置在每一特定之透镜元件的3个压电元件等驱动元件来进行。亦即，通过个别驱动这些驱动元件，即能使特定之透镜元件分别独立地根据各驱动元件的位移量沿光轴AX平行移动、且可相对于与光轴AX垂直之平面给予所欲之倾斜。本实施形式中，用以驱动上述驱动元件之驱动指示信号，系根据来自主控制装置20之指令以成像特性修正控制器51加以输出，由此控制各驱动元件的位移量。

以上述方式构成之光学投影系统PL，系通过主控制装置20对透过成像特性修正控制器51之透镜元件的移动控制，而可调整畸变、像面弯曲、像散、彗形像差或球面像差等诸像差(光学特性之一种)。

前述晶片载台WST，系配置在投影光学系统PL之图1下方、未图示之底座上，其上面载置有晶片保持具25。晶片W系通过真空吸附等被固定在此晶片保持具25上。

晶片载台WST，系通过含有马达等之晶片载台驱动系统24驱动于扫描方向(Y轴方向)及垂直于扫描方向之非扫描方向(X轴方向)。并且，通过晶片载台WST来实行步进扫瞄动作，此步进扫瞄动作系重复为了将晶片W上各照射区域加以扫描(scan)曝光而相对标线片R对晶片W进行相对扫描之动作、与移动至为进行次一照射曝光的扫描开始位置(加速开始位置)之动作。

晶片载台WST于XY平面内的位置，系通过晶片激光干涉仪(以下称为「晶片干涉仪」)18，透过移动镜17，例如以0.5～1nm程度的分解能力随时检测。晶片载台WST之位置数据(或速度数据)被送至主控制装置20，主控制装置20根据该位置数据(或速度数据)透过晶片载台驱动系统24进行晶片载台WST的驱动控制。

又，晶片载台WST，亦通过晶片载台驱动系统24微小驱动于Z轴方向、θx方向(绕X轴之旋转方向：纵摇方向)、θy方向(绕Y轴之旋转方向：横摇方向)以及θz方向(绕Z轴之旋转方向：偏摇方向)。又，于晶片载台WST之+Y侧设置有后述光学特性测量装置90。

于该投影光学系统PL之侧面，配置有对准检测系统AS。本实施形式，系将用以观测在晶片W上所形成之划线及位置检测用标记(微细对准标记)的成像式对准传感器使用作为对准检测系统AS。此对准检测系统AS之详细构成，例如，已揭示在日本特开平9-219354号公报以及与此对应之美国专利第5,859,707号案等。对准检测系统AS之观测结果供给至主控制装置20。在本国际申请案所指定之指定国(或所选择之选择国)的国内法令允许范围内，援用上述公报以及美国专利之揭示作为本说明书记载的丨部分。

此外，图1之装置中，设置有斜入射方式之聚焦检测系统(焦点检测系统)其中之一的多点聚焦位置检测系统(21，22)，系用以检测晶片W表面之曝光区域内部以及其附近区域之Z轴方向(光轴AX方向)的位置。此多点聚焦位置检测系统(21，22)之详细构成等，例如，已揭示于日本特开平6-283403号公报以及与其对应之美国专利第5,448,332号案等。多点聚焦位置检测系统(21，22)之检测结果供给至主控制装置20。在本国际申请案所指定之指定国(或所选择之选择国)的国内法令允许范围内，援用上述公报以及美国专利之揭示作为本说明书记载的丨部分。

接着，说明设置于晶片载台WST之光学特性测量装置90。图6，系以示意方式显示配置于图1所示之光学特性测量装置90框体上面或内部的构成要件。如图6所示，光学特性测量装置90具备标示板91、准直光学系统92、光学系统单元93与感光器95。

该标示板91，系配置在与保持于晶片载台WST上之晶片W表面同高的位置(Z轴方向位置)而与光轴AX正交(参照图1)。在此标示板91的表面，通过蒸镀铬等之金属以形成兼具反射膜之遮光膜，在该遮光膜中央部形成有圆形的开口91a。通过此遮光膜在投影光学系统PL测量波面像差时可遮蔽相对准直光学系统92之多余光线的入射。又，在遮光膜开口92a的周边，形成有与该开口91a之位置关为设计上已知之3组以上(于图6为4组)的2维位置检测用标记91b。此2维位置检测用标记91b，于本实施形式，系采用十字标记。此十字标记可通过上述对准检测系统AS检测出。

该准直光学系统92系配置于标示板91的下方。透过标示板之开口91a的照明光IL，系通过准直光学系统92转换为垂直向下的平行光。

于该光学系统单元93，以预定之旋转轴为中心，且以预定之角度间隔配置有开口部97、微透镜阵列98与偏振检测系统99。通过此旋转轴之旋转，可将开口部97、微透镜阵列98与偏振检测系统99任一者选择性的配置在透过准直光学系统92之光的光路上(对应于光轴AX1之位置)。此旋转轴之旋转，系在主控制装置20的指示下以未图示之驱动装置来进行。

该开口部97，系使从准直光学系统92射出之平行光直接通过。通过将此开口部97配置于照明光IL的光路上，感光器95即能测量光瞳像。此处，光瞳像系指通过透过后述针孔图案入射于投影光学系统PL之光，而形成在投影光学系统PL之光瞳面的光源像。另，开口部97亦可具备能使平行光直接通过的透射构件。

该微透镜阵列98，系将多之微小透镜(微透镜)在相对光路成正交之面内配置成阵列状而构成。若对此做更进一步详述，微透镜阵列98系一边之长度相等的正方形的多数微透镜稠密地排列成矩阵状。又，微透镜阵列98系通过对平行平面玻璃板施以蚀刻处理来制作。于微透镜阵列98，每一微透镜将透过后述之针孔图案之像的成像光束予以射出，其中，该透过后述之针孔图案之像系形成于标示板91之开口91a。

图7，系以示意方式显示该偏振检测系统99之光学构成。如图7所示，偏振检测系统99具备有1/4波长板99A与偏振分光镜99B。另，此偏振分光镜99B本来是用以根据偏振方向将光束分支成2道光束，但是此处，由于系作用为仅使特定方向之偏振成分通过的偏振狭缝板，因此于图7作如此之图示。图7中，1/4波长板99A与偏振分光镜99B系设置成能以位于同一直在线之旋转轴为中心来旋转。该其之旋转位置，可在主控制装置20的指示下，通过未图示之驱动装置的驱动来控制。因此，1/4波长板99A与偏振分光镜99B通过主控制装置20可调整其相对的旋转位置。从准直光学系统92射出的平行光通过1/4波长板99A与偏振分光镜99B。

该感光器95系由2维CCD等构成之感光元件(以下称为「CCD」)95a与例如电荷转送控制电路等之电子电路95b等所构成。CCD95a为了可接受全部入射于准直光学系统92、从微透镜阵列98射出之光束，故具有充分之面积。又，CCD95a在开口91a之形成面的光学共轭面具有感光面，该光学共轭面为形成于开口91a之后述针孔图案之像通过微透镜阵列98的各微透镜再成像的成像面。又，此感光面在开口部97配置于上述光路上之状态下，位于稍微从投影光学系统PL之光瞳面的共轭面偏离之面。

主控制装置20，含有由CPU(中央演算处理装置)、ROM(只读存储器)、RAM(随机存取存储器)等内部存储器所构成之所谓的微电脑(或工作站)，通过此CPU实行下载于内部存储器(RAM)之程序，而可实现曝光装置100的总括控制。

此处，参照图8简单说明于曝光装置100可进行曝光照明之原理。于图8，系示意地显示照明光学系统12之光瞳面与标线片R的关系。照明光学系统12的其它构成要件等系省略其图示。又，于标线片R上，形成有在X轴方向具有周期性之等间隔线图案(以下称为「L/S图案」)与在Y轴方向具有周期性之L/S图案。

于图8中，在主控制装置20的指示下，系将照明系统孔径光阑6之环带照明光阑6A配置于照明光IL的光路上。又，通过偏振控制单元2，将激光光束LB之偏振方向设定为H偏振(以X轴方向为偏振方向之偏振)，偏振转换单元3之偏振转换构件3A则配置于激光光束LB的光路上。由此，通过环带照明光阑6A之照明光IL的偏振方向，如图8所示，系被规定为以光轴AX为中心之圆的圆周方向。由此，照明光IL系倾斜预定之角度入射于标线片R，其中，该预定之角度以入射角

为中心。此入射角

之正弦值，系正比于从照明光学系统12之光轴AX至环带开口部(以下，令为「环带区域」)之中心位置的距离。

照明光IL，于照明光学系统之光瞳面上，为大致平行于环带区域之圆周方向的直线偏振光时，如图8所示，照明光IL系相对标线片R成为S偏振。此处，S偏振系指与光学一般所定义的S偏振为同义，且相对于含有照明光IL之进行方向以及与标线片R相对之法线的面，偏振方向为垂直之偏振。以此种入射方位(入射角

及偏振状态)对标线片R加以照明时，可提高透过投影光学系统PL所投影之L/S图案像的对比等。又，此理由系揭示于日本特开平6-53120号公报、国际公开第2004/051717号小册子以及与其对应之美国专利申请案第11/140,103号等。只要于本国际申请案所指定之指定国(或所选择之选择国)的国内法令允许，系援用上述小册子以及所对应之美国专利申请案之揭示作为本说明书记载的丨部分。

又，本实施形式，将照明系统孔径光阑板6的4极照明光阑6B及偏振转换单元3的偏振转换构件3B配置于光轴AX上时，照明光IL之偏振状态，如图4(B)所示，为以光轴AX为中心之圆的圆周方向，因此可使照明光IL之偏振状态相对标线片R之面为S偏振，可提升像面上之图案像的对比。

接着，省略主控制装置20之处理算法且沿着所显示之图9～图12的流程图，并适当参照其它图式说明本实施形式之曝光装置100的曝光动作。又，此处，系以晶片W上的第1层曝光全部结束，欲进行第2层之后的曝光者来说明。又，光学特性测量装置90内部之光学系统的像差系视为可忽略的程度。

如图9所示，首先，于步骤102，进行光学特性测量之子程序处理。此子程序102，首先，系在图10之步骤122，设定用以进行光学特性测量之照明条件。具体而言，主控制装置20，于偏振控制单元2，将激光光束LB的偏振设定为H偏振，并驱动驱动装置7使照明系统孔径光阑板6旋转，而将通常照明光阑6D配置于照明光IL的光路上，且驱动驱动装置4使偏振转换单元3旋转，而将开口部3D配置于激光光束LB的光路上。由此，曝光装置100可通过通常孔径光阑对标线片R进行照明。此时，形成于投影光学系统PL之光瞳面内的光瞳像形状为圆形。

接着，于步骤124，使用未图示之标线片装载器，将图13所示之测量用标线片RT装载于标线片载台RST，且进行预定之准备作业。

于测量用标线片RT，如图13所示，系在将多个(于图13，系3×11＝33之针孔图案PH_n(n＝1～33))装载于标线片载台RST的状态下，分别以X轴方向及Y轴方向为行方向及列方向配置成矩阵状。另，针孔图案PH₁～PH₃₃，于图13中，系形成在以虚线所示之狭缝状照明区域大小的区域内。

此处，上述预定准备作业，系进行测量用标线片RT对投影光学系统PL之相对位置的检测、对准检测系统AS之基线的测量等。亦即，使用未图示之标线片对准系统，来进行晶片载台WST上未图示之基准标记板上所形成的一对第1基准标记，和与此对应之测量用标线片RT上标线片对准标记透过投影光学系统PL之像之位置关系的检测。此位置关系的检测，系在移动标线片载台RST，以使测量用标线片RT上之图13中以虚线所示之区域与前述照明区域大致一致之位置的状态进行。接着，在XY面内使晶片载台WST移动预定距离，测量出与对准检测系统AS之检测中心相对之位置关系，根据上述两位置关系与各位置关系检测出时干涉仪16，18之测量值来测量对准检测系统AS的基线。

下一个步骤126，系旋转光学特性测量装置90之光学系统单元93而将微透镜阵列98配置于光轴AX1上。

于次一步骤128，系进行安装于晶片载台WST之光学特性测量装置90与晶片载台WST之位置关系的测量。具体而言，系依序移动晶片载台WST并使用对准检测系统AS来进行光学特性测量装置90之标示板91上至少两个2维位置标记91b分别在晶片载台坐标系上之位置的检测，根据该位置的检测结果，例如通过最小平方法等预定之统计演算以正确求出光学特性测量装置90之标示板91的开口91a与晶片载台WST的位置关系。

其结果，能根据从晶片干涉仪18输出的位置数据(速度数据)，正确检测出开口91a的XY位置，并且根据此XY位置的检测结果与先前测量的基线，控制晶片载台WST的位置，从而能以准确的精度将开口91a定位在所欲之XY位置。

下一个步骤130，系使用多点聚焦位置检测系统(21，22)测量相对于与投影光学系统PL之光轴AX正交之面(XY平面)的标示板91之倾斜。于次一步骤132，系根据上述倾斜之测量结果来调整晶片载台WST的倾斜，以使标示板91上面的倾斜与投影光学系统PL之像面(或像面的近似平面)的倾斜一致。

于次一步骤134，移动晶片载台WST使光学特性测量装置90之标示板91的开口91a与投影光学系统PL视野内的基准测量点，例如视野中心的测量点，亦即图13所示之针孔图案PH₁₇之和投影光学系统PL相关的共轭位置(光轴AX上)的测量点一致。由此，使受检光学系统(照明光学系统12及投影光学系统PL)之光轴AX与光学特性测量装置90之光轴AX1一致。

接着步骤136系对照明光IL之偏振状态加以设定。具体而言，主控制装置20使偏振控制单元2之1/2波长板等旋转，来调整激光光束LB的偏振方向。此处，系调整1/2波长板的旋转量使照明光IL为H偏振。

下一个步骤138，系根据摄影资料IMD1来搜寻晶片载台WST的最佳Z位置(最佳聚焦位置)，该摄影数据IMD1为通过构成微透镜阵列98之各微透镜而再成像于CCD95a感光面上的针孔图案PH₁₇之像的摄影结果。以下具体说明此搜寻处理。

图14(A)，显示沿光学特性测量装置90之光轴AX1及投影光学系统PL之光轴AX展开此最佳Z位置之搜寻进行时的光学配置。于图14(A)所显示之光学配置中，当主控制装置20使光源1射出之激光光束LB振荡，从照明光学系统12射出照明光IL时，到达测量用标线片RT之针孔图案PH₁₇的光(照明光IL)成为球面波而从针孔图案PH₁₇射出。接着，此光透过投影光学系统PL后，聚光于光学特性测量装置90之标示板91的开口91a。另，通过针孔图案PH₁₇以外的针孔图案PH₁～PH₁₆、PH₁₈～PH₃₃之光并不会到达开口91a。以上述方式聚光于开口91a之光(成像于标示板91表面之开口91a内部之针孔图案PH₁₇的像光束)之波面，系包含投影光学系统PL之波面像差的略球面。

通过开口91a之光，通过准直光学系统92转换成平行光而入射于微透镜阵列98。微透镜阵列98，系就各微透镜(参照图14(A))将成像于标示板91表面之开口91a内部之针孔图案PH₁₇的像，成像在标示板91之光学共轭面、亦即CCD95a的摄影面(感光面)。因此，于CCD95a的摄影面，形成有对应构成微透镜阵列98之微透镜的配置及数目的点像(针孔图案PH₁₇的像)。通过CCD95a，进行这些形成于摄影面(感光面)之点像的摄影。以CCD95a摄得之摄影数据IMD1则传送至主控制装置20。

接着，透过晶片载台驱动系统24使晶片载台WST步进移动于Z轴方向，且进行上述摄影资料IMD1的取得，根据其取得之摄影资料IMD1，寻找例如点像之对比最大的Z轴方向的位置，从而搜寻晶片载台WST的最佳Z位置。

下一个步骤140，系使光学系统单元93旋转，将偏振检测系统99配置于照明光IL的光轴AX1上，且于步骤142中，测量照明光IL的偏振状态。以下，说明照明光IL之偏振状态的检测方法。

如图7所示，使偏振分光镜99B的透过方位与X轴一致。此状态下，使1/4波长板99A旋转。以X轴为基准用θ来表示此旋转量。此处，可使1/4波长板在0°＜θ＜360°的范围旋转，CCD95a在每一次1/4波长板99A旋转预定之旋转角度时会受到照明光IL的照射，由此感光结果算出照明光IL的偏振状态。

而透过偏振分光镜99B之光的强度I(θ)如下式。

[式1]

I(θ)＝I₀(2+cos2α+cos2αcos4θ-2sin2αsinδsin2θ+sin2αcos2δsin4θ) ...(1)

此处，I₀为在全角度的光强度的平均，α为将照明光IL视为椭圆偏振时X轴与Y轴振幅的正切，δ为照明光IL之振动方向为X轴方向及Y轴方向之两电矢量的相位差。

图15，系显示通过旋转1/4波长板99A所得之照明光IL强度测量结果之一例。本实施形式，照明光IL系以CCD95a接收，将此感光结果送至主控制装置20，测量如图15所示之相对于旋转量θ_i的光强度变化。接着，于主控制装置20进行高速傅利叶转换(FFT)，具体演算下列式子，算出斯托克斯(stokes parameter)参数S0，S1，S2，S3。

[式2]

\begin{matrix} I_{0} = \frac{1}{256} Σ_{i = 1}^{256} I_{i} \\ \cos 2 α \cdot I_{0} = \frac{1}{128} Σ_{i = 0}^{256} I_{i} \cos 2 θ_{i} \\ \sin 2 α \cdot \cos δ \cdot I_{0} = \frac{1}{128} Σ_{i = 0}^{256} I_{i} \cos 2 θ_{i} \end{matrix}\} \cdot \cdot \cdot (2)}

此处，I_i为旋转量θ_i中所测量的光强度，主控制装置20由这些之计算结果，以下式所示之斯托克斯参数S0，S1，S2，S3中，算出斯托克斯参数S1～S3。

[式3]

S0＝1，S1＝cos2α，S2＝sin2α·cosδ，S3＝sin2α·sinδ ...(3)

又，上述斯托克斯参数S1～S3系以斯托克斯参数S0＝1予以标准化之参数。

于下一个步骤144，主控制装置20，根据这些斯托克斯参数S1～S3之计算值，判断照明光IL是否为H偏振。若此判断为肯定时，则前进至图11之步骤152。另一方面，当此步骤144的判断为否定时，则前进至步骤146，根据斯托克斯参数之S1～S3的计算值调整偏振控制单元2，从而调整照明光IL的偏振状态。例如，当照明光IL的椭圆偏振性强时，调整偏振控制单元2内之偏振子使其为直线偏振，当为直线偏振，但其偏振方向与X轴方向有偏移时，调整偏振控制单元2内之1/2波长板的旋转量，使偏振方向为X轴方向，亦即为H偏振。步骤146结束后，回到步骤142。

之后，于步骤146，例如旋转调整偏振控制单元2之1/2波长板或1/4波长板等，调整照明光IL的偏振状态，回到步骤142，再一次重复对照明光IL的偏振状态以上述方式加以测量之处理，直到步骤144之判断成为肯定。由此，最后照明光将成为H偏振。

以上述方式，将照明光IL调整为H偏振后，于图11之步骤152，旋转光学系统单元93将开口部97配置于光轴AX1上。于下一个步骤154，将计数n的值(以下，称为「计数值n」)予以初始化为1。

于步骤156，将光学特性测量装置90移动至第n号(此处为第1号)的测量点。亦即，移动晶片载台WST使光学特性测量装置90之标示板91的开口91a与第n号针孔图案PH_n之和投影光学系统PL相关的共轭位置的测量点一致。

于下一个步骤158，进行光瞳像测量。图14(B)系显示光瞳像测量的状态。如图14(B)所示，此状态下，由于在照明光IL的光路上配置有开口部97，因此透过准直光学系统92之平行光可直接入射于CCD95a。亦即，CCD95a可视为配置于与投影光学系统PL之光瞳面共轭的位置，而可接受对应于其光瞳面之光瞳像的光束。接着，于此处，取得CCD95a之摄影资料IMD2，根据该摄影资料IMD2检测出光瞳像之中心位置及大小、或光瞳像的强度分布。然后，将该检测结果存储在存储器。

下一个步骤160，通过判断计数值n是否为测量点的总数N(此处N＝33)以上，以判断是否所有的测量点结束光瞳像测量。此处，由于仅对最初的测量点结束光瞳像测量，故在此处的判断为否定，移至步骤162，将计数值n加1后，回到步骤156。

之后，反复步骤156→步骤158→步骤160→步骤162之环路的处理、判断，直到步骤160的判断为肯定。由此，对投影光学系统PL之视野内第2～33号的测量点，亦即对针孔图案PH₂～PH₃₃之和投影光学系统PL相关的共轭位置的测量点进行光瞳像测量，以算出透过各针孔图案PH₂～PH₃₃之光瞳像的中心位置及大小、或光瞳像的强度分布，并存储于存储器。

当结束对所有测量点的光瞳像测量时，即前进至步骤164，将计数值n初始化至1。

于次一步骤166，旋转光学系统单元93将微透镜阵列98再一次配置于光轴AX1上后，于步骤168，将光学特性测量装置90移动至第n号(此处为第1号)的测量点。亦即，移动晶片载台WST使光学特性测量装置90之标示板91的开口91a与第n号针孔图案PH_n之和投影光学系统PL相关的共轭位置的测量点一致。

于次一步骤170～步骤174，系实行该第n号测量点的波面像差测量。亦即，首先于步骤170，对通过微透镜阵列98形成在CCD95a之感光面上的全部点像进行摄影，取得其摄影数据IMD1。

于次一步骤174，读取来自存储器之各点像之位置数据，然后以后述方式算出关于透过测量用标线片RT之第n号(此处为第1号)针孔图案PH₁之光的投影光学系统PL的波面像差。

又，可从点像的位置数据测量波面像差之理由，系由于在进行上述点像之摄影时，入射于微透镜阵列98之光的波面反映投影光学系统PL之波面像差之故。

亦即，在投影光学系统PL无波面像差时，如图14(A)中虚线所示，其波面WF为与光轴AX1正交的平面，此时，入射于微透镜阵列98之光的波面与光轴正交，以该微透镜阵列98之各微透镜的光轴与CCD95a之摄影面的交点为中心的点像，成像于CCD95a的感光面。相对于此，在投影光学系统PL具有波面像差时，如图14(A)中两点链线所示，其波面WF’不会成为与光轴AX1正交的平面，会成为视其平面上之位置具有角度倾斜的面。此时，入射于微透镜阵列98之光的波面为倾斜，以从该微透镜之光轴与CCD95a之感光面的交点偏移(偏移对应该倾斜量的距离)之点为中心的点像，成像于CCD95a的感光面。

因此，于此步骤174，在无波面像差时从所期待的各点像位置(上述微透镜阵列98之光轴与CCD95a之摄影面的交点)与所检测出的各点像位置之差(位置误差)，求出查涅克(Zernike)多项式，以算出关于透过测量用标线片RT之第n号针孔图案PH_n之光的投影光学系统PL的波面像差。

然而，在无波面像差时所期待的各点像位置，与上述微透镜阵列98之各微透镜之光轴及CCD95a之感光面的交点一致的情形，仅在入射之光的光轴没有偏移，光轴AX1与CCD95a正确正交的理想情况。因此，本实施形式中，在算出上述位置误差时，系根据储存于存储器内之对应的测量点的光源像数据(中心位置及大小等光源像的位置数据)，对在无波面像差时所期待之各点像位置(用以算出各点像偏移量之基准位置)分别进行修正，算出所检测出的各点像位置与修正后各基准位置之差。由此，可消除因入射于光学特性测量装置90之光的光轴偏移所导致的无波面像差时各点像之基准位置的误差，而可更高精度地求得波面像差。

回到图11的说明，于下一个步骤176，通过判断计数值n是否为测量点的总数N(此处N＝33)以上，以判断在所有测量点是否已结束波面像差的测量。此处，由于仅对最初的测量点结束波面像差的测量，故在此处的判断为否定，移至步骤178，将计数值n仅加1后，回到步骤168。

之后，反复步骤168→步骤170→步骤172→步骤174→步骤176→步骤178之环路的处理，直到步骤176的判断为肯定。由此，对投影光学系统PL之视野内第2～33号的测量点，亦即对针孔图案PH₂～PH₃₃之和投影光学系统PL相关的共轭位置的测量点进行波面像差测量，算出和透过各针孔图案PH₂～PH₃₃之光相关的波面像差，并储存于未图示之存储器内。

接着，当结束对所有测量点的波面像差测量，步骤176的判断为肯定时，即前进至步骤180。

于步骤180，系判断使照明光IL为V偏振(偏振方向为Y轴方向之直线偏振)时的测量是否已结束。此时，由于仅结束H偏振之测量，故在此步骤180的判断为否定，回到图10的步骤136。

于步骤136，使偏振控制单元2之1/2波长板旋转90度，激光光束LB的偏振方向改变90度。由此将照明光IL设定为V偏振。接着，于步骤138，重新搜寻晶片载台WST之最佳Z位置。此处，会再一次搜寻最佳Z位置系由于因改变照明光IL之偏振方向，故对应于各测量点之波面产生变化，随着其波面的变化最佳Z位置亦会产生变化的缘故。因此，于步骤140～步骤144、图11之步骤152～步骤176中，测量将照明光IL设定为V偏振时对应于通常照明光阑6D的各测量点之光瞳像及波面。接着，若以上述方式V偏振的测量结束时，则步骤180之判断为肯定，前进至图12的步骤182。

于图12的步骤182，根据上述所求得之投影光学系统PL之视野内N个(此处为33个)测量点的波面像差数据，判断是否有投影光学系统PL的波面像差为容许范围外的测量点，然后，当此判断为肯定时，即移至步骤184，根据投影光学系统PL之波面像差的测量结果，透过成像特性修正控制器51驱动透镜组件进行投影光学系统PL之波面像差的调整，以减低目前所发生的波面像差。此调整系根据实际曝光时所设定之照明条件来加以设定。例如曝光在以环带照明来进行时，较佳为设定成使其环带照明光阑中照明光IL通过之部分的波面为最佳。又，本实施形式，如后述，照明光IL的偏振方向，系沿着以光轴AX为中心之圆的圆周方向，于光瞳面不同区域照明光IL的偏振方向不同，因此较佳为调整投影光学系统PL以将其偏振状态下波面像差减到最低。又，根据情况，亦可通过人的手来进行投影光学系统PL的透镜组件在XY平面内的移动及透镜组件的更换。

在步骤182判断为否定后，或在步骤184进行后所进行的步骤186，即设定适用于实际曝光的照明条件。具体而言，系通过偏振控制单元2，使激光光束LB的偏振方向为H偏振，并旋转偏振转换单元3，由此将偏振转换构件3A配置于照明光IL的光路上，且通过驱动装置7使照明系统孔径光阑板6旋转，来将环带照明光阑6A配置于照明光IL的光路上。接着，于步骤188，将光学特性测量装置90移动至测量点，于步骤190，将光学系统单元93的开口部98配置于光路上，于步骤192，测量光瞳像。此时，由于环带照明光阑6A系配置于照明光IL的光路上，故光瞳像亦成环带形状。于此处，取得光瞳像的摄影资料IMD2，根据该摄影资料IMD2检测出CCD95a之感光面的光瞳像位置及大小、或光瞳像的强度分布等，将其结果存储于存储器。图16系显示此时光瞳像之摄影资料IMD2的一例。图16之影像，亮度高于预定之界限值的部分以白色表示，亮度低的部分则以灰色表示。如图16所示，亮度高的部分之形状为光瞳像的形状，于采用环带照明时，其形状为环带状。于此处，于CCD95a内亮度高的部分之位置信息系收纳于存储装置。又，关于亮度高的部分，其亮度的分布状态亦收纳于存储装置。

下一个步骤194，旋转光学特性测量装置90之光学系统单元93，将偏振检测系统99配置于光轴AX1上，于步骤196，测量照明光IL的偏振状态。

此处，系选择环带照明光阑6A作为照明光学系统12之照明光阑，该照明光IL应为以光轴AX为中心之圆的圆周方向为其偏振方向的直线偏振。因此，此处，根据在上述步骤192所测量之光瞳像的位置、大小，将CCD95a感光面的区域，例如以图16之虚线所示之加以分割，分割后的每一区域，根据斯托克斯参数S1～S3的计算值来测量偏振方向。

接着，于步骤198，判断照明光IL之偏振状态是否为所欲之状态(亦即以光轴AX为中心之圆的圆周方向的直线偏振)，当判断为肯定时，结束子程序102的处理，当判断为否定时，则前进至步骤200，对偏振控制单元2之波长板等旋转量加以调整，调整照明光IL的偏振状态，并回到步骤196。亦即，于步骤198，反复步骤196→步骤198→步骤200之处理、判断，直到判断为肯定。

步骤198的判断为肯定之后，结束子程序102的处理，前进至图9的步骤104。

于步骤104，透过未图示之标线片装载器将装载于标线片载台RST上之测量用标线片RT卸下，且将形成转印对象之图案的标线片R装载于标线片载台RST上。

接着于步骤106，以与通常之扫描步进器同样的步骤来进行使用前述标线片对准系统及未图示之基准标记板的标线片对准、使用对准检测系统AS及基准标记板的基线测量。

于次一步骤108，透过未图示之晶片装载器来进行晶片载台WST上的晶片更换(惟，当晶片载台WST上未装载有晶片时，仅进行装载晶片)。

于下一个步骤110，进行相对晶片W的对准(例如EGA方式的晶片对准等)。此晶片对准的结果，可精确求出晶片W上多照射区域的排列坐标。

于次一步骤112，根据上述晶片对准的结果，为了进行各照射区域的曝光，而反复进行将晶片载台WST移动于扫描开始位置(加速开始位置)的动作、与使标线片载台RST与晶片载台WST同步而相对扫描于Y轴方向且以照明光IL对标线片R加以照明而将标线片R之图案转印于晶片W上之照射区域的动作，以进行步进扫描方式的曝光。此曝光，如图8所示，系通过照明光IL之偏振方向受到规定的环带照明，来实现高分辨率的曝光。

又，上述相对扫描，特别是在扫描曝光中，根据通过标线片干涉仪16所检测出的标线片载台RST的XY位置信息、通过晶片干涉仪18所检测出的晶片载台WST的位置信息、以及通过多点聚焦位置检测系统(21，22)所检测出的晶片W的Z位置及水平信息等，来进行标线片载台RST及晶片载台WST的位置控制以适当保持标线片载台RST与晶片载台WST的位置关系。

于次一步骤114，判断对预定片数(例如一批)之晶片的曝光是否已结束，当此判断为否定时，回到步骤108，之后，反复进行步骤108→步骤110→步骤112→步骤114之环路的处理、判断，以进行对各晶片的曝光，直到步骤114的判断为肯定。

接着，当对预定片数之晶片的曝光结束时，步骤114的判断即为肯定，并结束本例行的一连处理。

又，本实施形式中，虽系说明的是将环带照明光阑6A配置于照明光IL的光路上，通过环带照明来进行曝光的情况，但是于曝光装置100中，亦可将4极照明光阑6B、或2极照明光阑6C配置于照明光IL的光路上，从而进行4极照明或2极照明。于这些之情况下，上述步骤186(参照图12)之照明条件的设定，系配置4极照明光阑6B(或2极照明光阑6C)、偏振转换构件3B(或开口构件3C)，而上述步骤196(参照图12)之偏振状态的测量，则必须根据上述步骤192所测量之光瞳像的形状，来变更测量偏振状态之区域的设定。例如，当采用4极照明光阑6B时，在上述步骤196(参照图12)中，测量其偏振状态是否为如图4(B)所示，但在此时，必须从上述步骤192中所测量之4极照明光阑(4个孔洞)的光瞳像形状及位置，将对应于图4(B)之偏振转换构件3Ba～3Bd之CCD95a上的区域抽出于CCD95a上的感光面区域，并通过在所抽出之区域的测量结果，测量各偏振状态。

又，上述步骤184(参照图12)之波面像差的调整，由于系根据适用于曝光之照明条件来进行，因此在选择上述4极照明光阑6B或2极照明光阑6C等来作为照明系统孔径光阑时，系根据其选择之光阑来调整波面。

如以上详细之说明，只要根据本实施形式，在可测量照明光IL之偏振状态及投影光学系统PL之波面像差等的状态，通过具备含有多之光学系统的光学系统单元93，切换配置于照明光IL之光路上的光学系统，以感光器95来接受透过光学系统单元93之照明光IL，而可从CCD95a的感光结果，测量包含照明光IL之偏振状态及投影光学系统PL之波面像差等各种的光学特性。其中，上述多之光学系统，系包含用以转换透过照明光学系统12及投影光学系统PL之照明光IL的微透镜阵列98及偏振检测系统99等。

又，本实施形式中，由于可将用以测量包含照明光IL之偏振状态及投影光学系统PL之波面像差等各种光学特性的感光器95共通化，因此可将光学特性测量装置90的构成予以小型化、轻量化。

又，本实施形式中，由于可通过使用光学特性测量装置90，来测量曝光装置100之图案像面上照明光IL的偏振状态，因此当为了提升分辨率而进行偏振照明时，可确认照明光IL之偏振状态是否为所欲之状态，并可确实地进行高精度的曝光。

又，于本实施形式，根据从投影光学系统PL光瞳面内的多不同区域与共轭之CCD95感光面内的区域所得到的感光结果，来测量其区域之照明光IL的偏振状态。只要以此方式进行时，如偏振照明般，即使在投影光学系统PL之光瞳面的不同区域，照明光IL之偏振方向不同的情况，亦可于各区域，确实地测量偏振方向。

又，本实施形式中，光学特性测量装置90之光学系统单元93的偏振检测系统99，具备有以照明光IL的光轴为中心彼此相对旋转的偏振分光镜99B与1/4波长板99A。以此方式，通过偏振检测系统99之照明光IL的光量随着两者相对旋转量的变化，根据其偏振状态亦会发生变化。因此，只要一边使此相对旋转量变化，一边测量通过偏振检测系统99之照明光IL的光量，即可测量照明光IL的偏振状态。

又，根据本实施形式，于上述步骤142，测量照明光IL的偏振状态，于步骤146，根据其测量的结果对照明光IL的偏振状态加以调整后，于步骤174，测量随照明光IL之偏振状态而变化的照明光IL的波面。只要以此方式，照明光IL的波面即使取决于其偏振状态，亦可在偏振状态调整后以高精度来测量波面。以此方式，根据本实施形式，可测量随照明光IL之偏振状态的偏振别波面。只要以此方式，由于可视照明光IL的偏振状态来调整波面，结果可实现高精度的曝光。

另，于上述实施形式，光学特性测量装置90之光学系统单元93虽然具备开口部97、微透镜阵列98、偏振检测系统99，但是亦可将其它的光学系统设置在光学系统单元93。

又，若使用光学特性测量装置90，则亦可测量投影光学系统PL的数值孔径NA(numerical aperture)。在照明光学系统12内的照明光IL的光路上，设置扩散板，使通过之光束的口径大小大于投影光学系统PL的数值孔径，且将光学特性测量装置90的开口部97配置于光轴AX1上，可使通过投影光学系统PL之瞳的光束到达CCD95a。因此，可从此CCD95a的摄影结果算出投影光学系统PL之瞳的大小，而可算出投影光学系统PL的数值孔径。

以上述方式，若可算出投影光学系统PL的数值孔径，则亦可从取下上述扩散板时的光瞳像(光源像)测量结果，求出照明光学系统12的相干因子(coherence factor，所谓的照明σ)。

又，上述实施形式中，虽然说明的是将光学系统单元93之微透镜阵列98与偏振检测系统99加以切换，而选择性地配置于透过准直光学系统92之光的光路上(对应于光轴AX1的位置)的情况，但是本发明非限定于此。例如，亦可采用如图17所示之构成的光学特性测量装置。此图17的光学特性测量装置具备有构成框体90A之上壁一部分的前述标示板91、于该标示板91下方沿光轴AX1依序配置的准直光学系统92、分光镜BS、微透镜阵列98与感光元件95’，以及配置于通过分光镜BS予以分支的分支光路(反射光路)上的弯折镜MM、配置于该弯折镜MM与感光元件95’之间的偏振检测系统99等。

此处，感光元件95’，系使用与前述感光元件95同样之构成，但感光面积大的感光元件。若通过此图17的光学特性测量装置，从前述测量用标线片RT的针孔图案PH成为球面波射出的光(照明光IL)，透过投影光学系统PL后，会聚光于光学特性测量装置之标示板91的开口91a。接着，通过准直光学系统92，将此通过开口91a之光(成像于标示板91表面开口91a内部之针孔图案PH的像光束)转换为平行光入射于分光镜BS。然后，被分光镜BS分支的一道光(透射过分光镜BS之光)入射于微透镜阵列98。由此，以微透镜阵列98之各微透镜，将上述针孔图案PH之像分别成像在标示板91之光学共轭面、亦即感光元件95’之摄影面(感光面)。

另一方面，被分光镜BS分支的另一道光(被分光镜BS反射之光)，系以弯折镜MM加以反射，将光路弯折向垂直下方而透过偏振检测系统99以感光元件95’接收。

因此，根据此图17所示之光学特性测量装置，可同时进行于前述实施形式所说明之投影光学系统PL的波面像差测量、与照明光IL之偏振状态的测量。

又，图17中，虽系使用感光面积大的感光元件95’，但是亦可设置分别对应于微透镜阵列98、偏振检测系统99且与感光元件95同样的感光元件，或是亦可在微透镜阵列98的下方位置与偏振检测系统99下方位置构成为可切换一感光元件。

此外，近年来，随着形成于组件之图案的微细化，曝光装置之分辨率的提升亦受到要求。为了提升分辨率，只要谋求曝光用光(上述实施形式为照明光IL)的短波长化，使投影光学系统的数值孔径(NA)变大即可。因此，提出一种液浸式曝光装置，其系将折射率高于气体的液体充满在曝光装置所具备的投影光学系统与基板(上述实施形式为晶片W)之间，使投影光学系统的数值孔径实质变大以提升分辨率。

说明将上述实施形式之光学特性测量装置90与同等之测量装置应用于此液浸式曝光装置的情形。

于液浸式曝光装置，光学特性测量装置90与同等之测量装置(令为光学特性测量装置90’)，如图18所示，通过平凸透镜来构成标示板91’即可。此标示板91’具备与投影光学系统PL侧相对的平坦部(平坦面)91b以及与准直光学系统92侧相对且具有预定之曲率的曲面部91c。标示板91’系以石英或萤石等可让照明光透过的玻璃材料所形成。

在标示板91’之平坦部91b的表面，如前所述，形成有遮光膜，于该遮光膜之中央部形成有圆形的开口91a’。并且，在标示板91’与光学特性测量装置90’之框体91a间，施加有通过密封材90b等防水(防液)措施以避免液体w侵入光学特性测量装置90’内。又，在标示板91’的开口91a’以及其周围的区域，其表面形成有拨液膜(拨水涂层)。

在液体w被供应于投影光学系统PL与标示板91’上面之间的状态下，入射于投影光学系统PL之曝光用光在投影光学系统PL之前端部并不发生全反射而通过投影光学系统PL入射于液体w。如图18所示，入射于液体w之曝光用光仅入射在开口91a’之曝光用光会入射至标示板91’内。此处，构成标示板91’之平凸透镜的折射率由于与液体w的折射率同程度或高于液体w的折射率，因此即使入射于开口91a’之曝光用光的入射角较大，入射于开口91a’之曝光用光亦不会在平坦部91b发生反射而顺利入射于标示板91’内。又，通过曲面部91c使入射于标示板91’内之曝光用光折射后，系射出至准直光学系统92。以此方式，即使将折射率高于气体的液体充满在投影光学系统PL与标示板91’之间使投影光学系统的数值孔径变大，亦可透过以平凸透镜所构成的标示板91’而导入准直光学系统92。

又，上述实施形式中，在测量投影光学系统PL的波面像差时，虽然是将测量用标线片RT装载于标线片载台RST上，但是亦可将形成有测量用标线片RT同样针孔图案的图案板常设于标线片载台RST，将此图案板相对投影光学系统PL的视野进行对位，来测量投影光学系统PL的波面像差。

又，上述实施形式，虽系针对将光学特性测量装置90使用在曝光一批晶片W前所进行之光学特性测量的情形作了说明，但是此光学特性测量装置90，当然亦可用在曝光装置组装后的定期保养时、以及曝光装置制造时投影光学系统PL之调整。此外，曝光装置制造时对投影光学系统PL之调整，除了上述实施形式所进行之构成投影光学系统PL一部分的透镜组件的位置调整外，亦可进行其它透镜组件的位置调整、透镜组件的再加工、透镜组件的更换等。

又，上述实施形式中，光学特性测量装置90内部的准直光学系统92等感光光学系统的像差虽然小到可为忽视的程度，但是在进行更高精度的波面像差测量之情形等时，可在算出波面像差前的任一时间点，先测量感光光学系统单独的波面像差。该感光光学系统单独的波面像差的测量，系将通过透过投影光学系统PL之照明光IL的照射形成发生球面波程度大小之针孔图案的图案板设置于标示板91的附近，在以此图案板之针孔图案对开口91a作更进一步限制的状态，使从投影光学系统PL射出的照明光IL照射在图案板，来进行与上述同样的波面像差的测量。因此，亦可在算出投影光学系统PL之波面像差时，将上述感光光学系统单独的波面像差作为修正值使用。

又，同样地，为了以高精度求出波面像差，亦可在算出波面像差的任一时点，先测量CCD95a的暗电流(dark current)，而在求各像素之值(亮度值)时，亦可修正因此暗电流所造成的偏移量。该偏移量修正在前述之光瞳像测量等场合进行即可。

又，于上述实施形式，在进行2极照明时，虽然是将开口构件3C配置于照明光IL的光路上，但是亦可设置转换照明光IL之偏振方向为H偏振的构件来作为此开口构件3C。照明用孔径光阑，虽然叙述的是具备环带照明光阑6A、4极照明光阑6B、2极照明光阑6C、通常照明光阑6D等的曝光装置，但是当然也可以具备其它的照明光阑。又，亦可使照明光IL的σ值为0.4以下程度例如小σ照明。

又，上述实施形式中，虽系说明将光学特性测量装置90常设固定在晶片载台WST的情形，但是不限定于此，光学特性测量装置90亦可为可装卸于晶片载台WST。又，亦可设置与晶片载台不同的另一种载台，并在此另一种载台配置与光学特性测量装置90同样的光学特性测量装置。

又，上述实施形式中，虽系使用复眼透镜5来作为光学积分器，但是亦可使用微复眼透镜来代替之。在此情形下，由于光源像的强度分布较使用复眼透镜5时更加均匀，因此更容易抽出对应于光源像的各像素。又，虽然亦可使用内面反射型积分器(棒状积分器等)来作为光学积分器，但是在此情形下，会检测出为光源像的其虚像。

又，上述实施形式之曝光装置的光源1，不限于F₂激光光源、ArF准分子激光光源、KrF准分子激光光源等紫外脉冲光源，亦可使用发出g线(波长436nm)、i线(波长365nm)等明线(bright line)之超高压水银灯。又，亦可使用以掺杂有例如铒(或铒与镱双方)之光纤放大器将DFB半导体激光器或光纤激光器所振荡之红外区域或可见区域的单一波长激光光束予以放大并利用非线性光学结晶将波长转换为紫外光的谐波。又，投影光学系统之倍率不仅为缩小系统，亦可为等倍或放大系统任一者。

又，于上述实施形式，虽然说明的是扫描型曝光装置的情形，但是本发明只要是具备投影光学系统之曝光装置，无论是步进重复器、步进扫描仪、步进接合(step and stitching)器皆可适用。

曝光装置的用途并不限定于半导体制造用的曝光装置，例如亦可广泛应用于将液晶标示组件图案转印于角型之玻璃板的液晶用曝光装置、或用以制造有机EL、薄膜磁头、微机械及DNA芯片的曝光装置。又，不仅半导体组件等微组件，为了制造在光线曝光装置、EUV曝光装置、X射线曝光装置、及电子束曝光装置等所使用的标线片或掩模，而将电路图案转印于玻璃基板或硅晶片等的曝光装置亦可适用本发明。

半导体组件系经由对组件之功能、性能进行设计的步骤、根据此设计步骤制作标线片的步骤、由硅材料制作晶片的步骤、通过前述实施形式之曝光装置将标线片之图案转印于晶片的步骤、组件装配步骤(包含切割步骤、连接步骤、封装步骤)、检查步骤等来加以制造。

如以上说明，本发明之光学特性测量装置及光学特性测量方法适于受检光学系统之光学特性的测量，本发明之曝光装置及曝光方法适于用以制造半导体组件、液晶显示组件等光刻步骤。又，本发明之组件制造方法适于电子组件之制造。

Claims

1.一种光学特性测量装置，用以测量受检光学系统的光学特性，其特征在于，具备：

入射光学系统，透过所述受检光学系统的光入射；

光学单元，具有第1光学系统和第2光学系统，该第1光学系统为了测量所述受检光学系统的光学特性中的第1光学特性，而将入射至所述入射光学系统的所述光转换成第1测量光，该第2光学系统为了测量所述受检光学系统的光学特性中的与所述第1光学特性不同的第2光学特性，而将入射至所述入射光学系统的所述光转换成第2测量光；以及

感光器，用以感光所述第1测量光及所述第2测量光。

2.如权利要求1所述的光学特性测量装置，其中，更进一步具备配置装置，该配置装置在透过所述受检光学系统的光的光路上择一地配置所述第1光学系统及所述第2光学系统的任一个。

3.如权利要求2所述的光学特性测量装置，其中，在通过所述配置装置将所述第1光学系统配置于透过所述受检光学系统的光的光路上时，所述感光器感光所述第1测量光，在通过所述配置装置将所述第2光学系统配置于透过所述受检光学系统的光的光路上时，所述感光器感光所述第2测量光。

4.如权利要求3所述的光学特性测量装置，其中，进一步具备计算装置，该计算装置根据所述感光器的感光结果，算出关于所述受检光学系统的第1光学特性的信息、以及关于所述受检光学系统的第2光学特性的信息的任一个。

5.如权利要求4所述的光学特性测量装置，其中，在所述第1光学系统配置于所述光路上的状态下，所述计算装置根据所述感光器的感光结果，算出所述受检光学系统的第1光学特性，在所述第2光学系统配置于所述光路上的状态下，所述计算装置根据所述感光器的感光结果，算出所述受检光学系统的第2光学特性。

6.如权利要求1所述的光学特性测量装置，其中，进一步具备光学系统，该光学系统将入射于所述入射光学系统的光引导至所述第1光学系统的同时引导至所述第2光学系统。

7.如权利要求6所述的光学特性测量装置，其中，所述感光器具有感光所述第1测量光的第1感光区域与感光所述第2测量光的第2感光区域。

8.如权利要求1所述的光学特性测量装置，其中，所述第1光学特性为透过所述受检光学系统的光的偏振状态，所述第1光学系统为可抽出包含于透过所述受检光学系统的光中的任意方向的偏振光的光学系统。

9.如权利要求8所述的光学特性测量装置，其中，所述计算装置根据从与所述受检光学系统的光瞳面内多个不同区域共轭的所述感光器感光面内的区域所得到的感光结果，测量所述区域的所述光的偏振状态。

10.如权利要求9所述的光学特性测量装置，其中，所述第1光学系统包含以透过所述受检光学系统的光的光轴为中心、彼此相对旋转的偏振光分光镜及1/4波长板。

11.如权利要求1所述的光学特性测量装置，其中，所述第2光学特性为所述受检光学系统的波面像差，所述第2光学系统包含对透过所述受检光学系统的光予以波面分割的波面分割光学元件。

12.如权利要求11所述的光学特性测量装置，其中，所述第2光学系统配置于与所述受检光学系统的光瞳面共轭的面的附近。

13.如权利要求12所述的光学特性测量装置，其中，所述光学单元进一步具备使透过所述受检光学系统的光透射的透射部；

在所述透射部配置于所述光路上的状态下，所述计算装置根据所述感光器的感光结果，算出所述受检光学系统的光学特性中的第3光学特性。

14.如权利要求13所述的光学特性测量装置，其中，所述第3光学特性为关于所述受检光学系统的光瞳面的信息及关于光瞳面的共轭面的信息的至少一个。

15.如权利要求14所述的光学特性测量装置，其中，所述第3光学特性为所述受检光学系统的数值孔径、光瞳像形状、该光瞳像的位置信息及该光瞳像的强度分布的任一个。

16.一种曝光装置，用以将预定图案像投影至感光物体上，其特征在于，具备：

照明光学系统，以照明光对所述预定图案加以照明；

投影光学系统，将透过所述预定图案的所述照明光投射至所述感光物体上；

载台，具备权利要求1至15中任一项所述的光学特性测量装置；以及

调整机构，根据所述光学特性测量装置的测量结果，调整所述照明光学系统及所述投影光学系统的至少一个的光学特性。

17.如权利要求16所述的曝光装置，其中，所述载台为保持所述感光物体的物体载台。

18.一种光学特性测量方法，用以测量受检光学系统的光学特性，其特征在于，包含：

第1步骤，测量所述受检光学系统的光学特性中的第1光学特性；

第2步骤，根据所述测量结果，调整所述受检光学系统的第1光学特性；以及

第3步骤，在调整所述受检光学系统的所述第1光学特性后，测量所述受检光学系统的光学特性中的第2光学特性。

19.如权利要求18所述的光学特性测量方法，其中，进一步包含第4步骤，根据所述测量结果调整所述受检光学系统的第2光学特性。

20.如权利要求19所述的光学特性测量方法，其中，进一步包含第5步骤，在所述受检光学系统的光瞳面内不同区域使所述第1光学特性不同时，将感光器的感光面配置在与所述不同区域分别成共轭的区域，根据从所述感光器所得的感光结果，测量每一区域的第1光学特性。

21.一种曝光方法，其特征在于，包含：

测量步骤，将照明光学系统和投影光学系统的至少一个作为受检光学系统，并使用权利要求18至20中任一项所述的光学特性测量方法，测量所述照明光学系统及所述投影光学系统的至少一个的光学特性，其中，所述照明光学系统以照明光对预定图案加以照明，所述投影光学系统将透过所述预定图案的所述照明光投射至感光物体上；

调整步骤，使用所述测量结果，调整所述照明光学系统及所述投影光学系统的至少一个的光学特性；以及

曝光步骤，在所述调整后，以所述预定图案像将所述感光物体上面曝光。

22.一种组件制造方法，其特征在于：

包含通过权利要求21所述的曝光方法来将图案形成于感光物体上的光刻步骤。