JP4436029B2 - 投影光学系の製造方法及び調整方法、露光装置及びその製造方法、デバイス製造方法、並びにコンピュータシステム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、投影光学系の製造方法及び調整方法、露光装置及びその製造方法、デバイス製造方法、並びにコンピュータシステムに係り、更に詳しくは、光学装置が備える投影光学系の製造方法及び調整方法、前記製造方法により製造された投影光学系を備える露光装置及びその製造方法、前記露光装置を用いたデバイス製造方法、、並びに前記露光装置が備える投影光学系の結像特性を調整するコンピュータシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体素子（ＣＰＵ、ＤＲＡＭ等）、撮像素子（ＣＣＤ等）及び液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等を製造するリソグラフィ工程では、基板上にデバイスパターンを形成する種々の露光装置が用いられている。近年においては、半導体素子等の高集積化に伴い、高いスループットで微細パターンを精度良くウエハ又はガラスプレート等の基板上に形成可能なステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置（いわゆるステッパ）やこのステッパに改良を加えたステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ）等の投影露光装置が主として用いられている。
【０００３】
ところで、半導体素子等を製造する場合には、異なる回路パターンを基板上に幾層にも積み重ねて形成する必要があるため、回路パターンが描画されたレチクル（又はマスク）と、基板上の各ショット領域に既に形成されたパターンとを正確に重ね合わせることが重要である。かかる重ね合せを精度良く行うためには、投影光学系の光学特性を正確に計測し、これを所望の状態（例えば、基板上のショット領域（パターン）に対するレチクルパターンの転写像の倍率誤差などを補正するよう）に調整し管理する必要がある。なお、基板上の各ショット領域に第１層目のレチクルパターンを転写する場合にも、第２層目以降のレチクルパターンを精度良く各ショット領域に転写するために、投影光学系の結像特性を調整しておくことが望ましい。
【０００４】
従来、投影光学系の光学特性（結像特性を含む）の計測方法として、特定の収差に顕著に反応する所定の計測用パターンが形成された計測用レチクルを用いて露光を行い、計測用パターンの投影像が転写された基板を現像して得られるレジスト像を計測した計測結果に基づいて光学特性を算出する方法（以下、「焼き付け法」と呼ぶ）が、主として用いられている。
【０００５】
従来の露光装置では、いわゆるザイデルの５収差と呼ばれる球面収差、コマ収差、非点収差、像面湾曲、歪曲収差（ディストーション）等の低次の収差を上記焼き付け法によって計測し、この計測結果に基づいて投影光学系の上記諸収差を調整し管理することが主として行われていた。
【０００６】
例えば、投影光学系のディストーションを計測する場合には、計測用マークとして、例えば１００μｍ角の内ボックスマークと２００μｍ角の外ボックスマークとが形成された計測用レチクルを用い、一方のマークを投影光学系を介して表面にレジストが塗布されたウエハ上に転写した後、ウエハステージを移動して他方のマークを投影光学系を介してウエハ上に重ねて転写する。投影倍率が例えば１／５倍であるとすると、このウエハを現像後には、４０μｍ角のボックスマークの内側に２０μｍ角のボックスマークが配置されたボックスインボックスマークのレジスト像が形成されることになる。そして、両マークの位置関係とステージ座標系の基準点からのずれ量とによって投影光学系のディストーションを測定する。
【０００７】
また、例えば投影光学系のコマ収差を計測する場合には、計測用マークとして、例えば線幅０．９μｍの５本のラインパターンを有するラインアンドスペース（以下、「Ｌ／Ｓ」と記述する）パターンが形成された計測用レチクルを用い、このマークを投影光学系を介して表面にレジストが塗布されたウエハ上に転写する。投影倍率が例えば１／５倍であるとすると、このウエハを現像後には、線幅０．１８μｍのＬ／Ｓパターンのレジスト像が形成されることになる。そして、例えば、両端のラインパターンの線幅をＬ１、Ｌ５として、次式（１）で表される線幅異常値を求めてコマ収差を計測する。
線幅異常値＝（Ｌ１−Ｌ５）／（Ｌ１＋Ｌ５） ……（１）
【０００８】
また、例えば、投影光学系のベストフォーカス位置の計測は、ウエハを投影光学系の光軸方向に関する複数の位置に所定ステップピッチで移動し、各位置でＬ／Ｓパターンを投影光学系を介してウエハ上の異なる領域に順次転写し、ウエハを現像後に形成されるレジスト像の線幅が最大となるウエハの位置をベストフォーカス位置として計測する。
【０００９】
球面収差を計測する場合には、デューティ比の異なる複数種類のＬ／Ｓパターンをそれぞれ用いて、上述のベストフォーカス位置の計測を行い、それらのベストフォーカス位置の差に基づいて球面収差を計測する。
【００１０】
像面湾曲の計測は、投影光学系の視野内の複数の計測点について、上述したベストフォーカス位置の計測をそれぞれ行い、その計測結果に基づいて最小自乗法により像面湾曲を算出する。
【００１１】
また、例えば投影光学系の非点収差は、周期方向が直交する２種類の周期パターンそれぞれについて、上述したベストフォーカス位置を求め、両者の差に基づいて非点収差を算出する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、半導体素子は年々高集積化し、これに伴って露光装置には、より一層の高精度な露光性能が要求されるようになり、近年では、上記の手法により低次収差を計測し、この計測結果に基づいて投影光学系の光学特性を調整するのみでは不十分となっている。その理由は、次の通りである。
【００１３】
すなわち、計測用パターン、例えばＬ／Ｓパターンの場合、その空間像はＬ／Ｓの周期に対応する基本波及びその高調波の空間周波数成分（固有周波数成分）を持つが、これらの空間周波数成分が投影光学系の瞳面を通過する情報はパターンによって定まる。一方、現実のデバイス製造に用いられるレチクル上には種々のパターンが存在し、その空間像は無数の空間周波数成分を含む。従って、上記従来の収差計測方法では、瞳面を通過する限られた情報を基に収差を特定し調整を行なうこととなるが、これでは現在あるいは将来的に要求される露光精度を達成することは困難だからである。
【００１４】
この場合において、欠落した情報を検出するためには、その部分を補う固有周波数を持つレチクルパターンを計測する必要が生じるが、その計測は非常に膨大な計測量となるため、計測時間も膨大となり、およそ非現実的である。
【００１５】
また、計測の対象がレジスト像であるため、測定精度、レジストの固有特性等が介在し、レジスト像と光学像（収差）との相関を事前に確立した上で測定データとする必要があった。
【００１６】
また、収差が大きいと、パターンの空間像に対しレジスト像が線形性を失ってしまい、正確な収差計測が困難になる。このような場合、上述したレジストの固有特性を計測できる（線形性が保たれる）レベルまでレチクル上の計測用パターンのピッチ、線幅等（空間周波数）を徐々に変えるなどして正確な収差計測ができるようにする必要もあった。
【００１７】
また、上述のようにレジスト像がパターンの空間像に対して線形性を失う様な収差（非線形な収差）が発生した場合には、調整対象とする収差の順番を考慮して投影光学系の調整を行う必要もあった。一例を挙げると、コマ収差が大きい場合、結像されるパターンが解像されず、ディストーション、非点収差及び球面収差を計測しても正確なデータを得られない。従って、投影光学系の調整に際しては、先にコマ収差を正しく計測できるようなパターンを用いてコマ収差を計測し、コマ収差が十分に小さくなるように投影光学系を調整した後、ディストーション、非点収差及び球面収差の計測及びその計測結果に基づいて投影光学系を調整する必要があった。このように、調整対象とする収差の順番が規定されることは、調整に使用するレンズ及びレンズ群の選択が制限されることを意味する。
【００１８】
さらに、従来の投影光学系の製造方法では、上述の手順で低次収差を修正した後、高次収差の調整を行うという２段階の収差の調整が必要であった上、高次収差の調整のためには、光線追跡という高速コンピュータを用いて演算しても数日間という時間を要する作業が必要であった。
【００１９】
また、従来においては、納入先である露光装置のユーザーの如何にかかわらず、それぞれの収差の計測に最適であるとされる計測用パターン（それぞれの収差に顕著に反応するパターン）を対象パターンとして、投影光学系の仕様決めや光学特性の管理等が行われていた。
【００２０】
しかるに、投影光学系の各収差が、各種のパターンの結像特性に与える影響は一様でない。例えば、コンタクトホールパターンは、非点収差の影響が特に問題となる。また、細い線幅のラインアンドスペースパターンは、コマ収差の影響を大きく受ける。また、例えば、孤立線パターンとラインアンドスペースパターンとでは、ベストフォーカス位置が異なる。
【００２１】
従って、要求する投影光学系の光学特性（収差等）その他の露光装置の性能等もユーザー毎（より正確にはパターン毎）に相違しているのが現実である。
【００２３】
本発明の第１の目的は、投影光学系の光学特性を高精度にかつ簡易に調整することができる投影光学系の調整方法を提供することにある。
【００２４】
本発明の第２の目的は、投影光学系を用いてマスクのパターンを基板上に精度良く転写することが可能な露光装置、及び露光方法を提供することにある。
【００２５】
本発明の第３の目的は、高集積度のマイクロデバイスを歩留まり良く製造することができるデバイス製造方法を提供することにある。
【００３３】
【課題を解決するための手段】
本明細書において、「投影光学系を調整する」とは、投影光学系を構成する少なくとも一つの光学素子の位置（他の光学素子との間隔を含む）や傾斜などを変更したりすることは勿論、特に光学素子がレンズエレメントであるときはその偏芯を変更したり、あるいは光軸を中心として回転させることも含む。この他、投影光学系の光学素子単位でその交換を行うこと、あるいは複数の鏡筒を有する投影光学系ではその鏡筒単位で交換を行うこと、投影光学系の少なくとも１つの光学素子を再加工すること、特にレンズエレメントでは必要に応じてその表面を非球面に加工することなどを含む。本明細書では、かかる意味で投影光学系を調整する、あるいは投影光学系の調整などの表現を用いる。
【００３８】
本明細書で、「ツェルニケ多項式の各項の係数の感度（Zernike Sensitivity）」とは、所定の露光条件の下における、投影光学系の結像性能、例えば諸収差（あるいはその指標値）のツェルニケ多項式の各項の１λ当たりの変化量を意味する。本明細書においては、かかる意味でツェルニケ多項式の各項の係数の感度（Zernike Sensitivity）なる用語を用いる。
【００５１】
本発明は第１の観点からすると、露光装置で用いられる投影光学系の調整方法であって、波面収差を規格値として仕様が決定される投影光学系の結像特性を計測する第１工程と；前記計測結果と、前記投影光学系を介して物体上に転写すべきパターン及びその露光条件に対応するツェルニケ変化表と、前記物体上でのパターン像の結像状態を調整する装置での調整量とツェルニケ多項式の所定項の係数との関係に関するデータと、に基づいて、前記投影光学系の目的収差が零ないし最小、又は所定値となる前記調整装置での調整量を決定し、前記決定された調整量を用いて前記投影光学系を調整する第２工程と；を含む投影光学系の調整方法である。
【００５２】
これによれば、波面収差を規格値として仕様が決定される投影光学系の結像特性が計測され、該計測結果と、前記投影光学系を介して物体上に転写すべきパターン及びその露光条件に対応するツェルニケ変化表と、前記物体上でのパターン像の結像状態を調整する装置での調整量とツェルニケ多項式の所定項の係数との関係に関するデータと、に基づいて、前記投影光学系の目的収差が零ないし最小、又は所定値となる前記調整装置での調整量を決定し、前記決定された調整量を用いて投影光学系が調整される。このため、投影光学系の光学特性を高精度にかつ簡易に調整することが可能となる。
【００５３】
本発明は、第２の観点からすると、投影光学系を介して物体上にパターンを転写する露光方法であって、本発明の投影光学系の調整方法を用いて前記投影光学系を調整し、前記露光条件のもとで前記調整された投影光学系を介して前記物体上にパターン像を生成することを特徴とする第１の露光方法である。
これによれば、物体上にパターンを精度良く転写することが可能になる。
【００５４】
本発明は、第３の観点からすると、物体上にパターンを転写する露光装置において、波面収差を規格値として仕様が決定される投影光学系と、前記物体上でのパターン像の結像状態を調整する調整装置と、前記投影光学系の結像特性の計測結果と、前記投影光学系を介して物体上に転写すべきパターン及びその露光条件に対応するツェルニケ変化表と、前記調整装置での調整量とツェルニケ多項式の所定項の係数との関係に関するデータとに基づいて、前記投影光学系の目的収差が零ないし最小、又は所定値となる前記調整装置での調整量を決定し、前記投影光学系を介して前記物体上に前記パターンを転写するために、前記決定された調整量を用いて前記調整装置を制御する制御系とを備えることを特徴とする露光装置である。
【００５５】
これによれば、制御系により、投影光学系を介して前記物体上に前記パターンを転写するために、投影光学系の光学特性が高精度にかつ簡易に調整される。従って、物体上にパターンを精度良く転写することが可能になる。
【００５６】
本発明は、第４の観点からすると、物体上にパターンを転写する露光方法において、波面収差を規格値として仕様が決定される投影光学系の結像特性の計測結果と、前記投影光学系を介して物体上に転写すべきパターン及びその露光条件に対応するツェルニケ変化表と、前記物体上でのパターン像の結像状態を調整する装置での調整量とツェルニケ多項式の所定項の係数との関係に関するデータとに基づいて、前記投影光学系の目的収差が零ないし最小、又は所定値となる前記調整装置での調整量を決定し、前記投影光学系を介して前記物体上に前記パターンを転写するために、前記決定された調整量を用いて前記調整装置による前記パターン像の結像状態の調整を行うことを特徴とする第２の露光方法である。
これによれば、物体上にパターンを精度良く転写することが可能になる。
【００５７】
本発明は、第５の観点からすると、リソグラフィ工程を含むデバイス製造方法において、前記リソグラフィ工程では、本発明の第１、第２の露光方法のいずれかを用いて物体上にパターンを形成することを特徴とするデバイス製造方法である。
【００７１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図１１に基づいて説明する。
【００７２】
図１には、本発明の一実施形態に係るコンピュータシステムの全体構成が示されている。
【００７３】
この図１に示されるコンピュータシステム１０は、露光装置等のデバイス製造装置のユーザーであるデバイスメーカ（以下、適宜「メーカＡ」と呼ぶ）の半導体工場内のリソグラフィシステム１１２と、該リソグラフィシステム１１２にその一部に公衆回線１１６を含む通信路を介して接続された露光装置メーカ（以下、適宜「メーカＢ」と呼ぶ）のコンピュータシステム１１４とを備えている。
【００７４】
前記リソグラフィシステム１１２は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）１１８を介して相互に接続された第１コンピュータとしての第１通信サーバ１２０、光学装置としての第１露光装置１２２₁，第２露光装置１２２₂，第３露光装置１２２₃、及び第１認証用プロキシサーバ１２４等を含んで構成されている。
【００７５】
第１通信サーバ１２０及び第１〜第３露光装置１２２₁〜１２２₃のそれぞれには、識別のためのアドレスＡＤ１〜ＡＤ４がそれぞれ割り当てられているものとする。
【００７６】
前記第１認証用プロキシサーバ１２４は、ＬＡＮ１１８と公衆回線１１６との間に設けられ、ここでは一種のファイアウォールとして機能している。すなわち、第１認証用プロキシサーバ１２４は、ＬＡＮ１１８上を流れる通信データが外部に漏れないようにするとともに、アドレスＡＤ１〜ＡＤ４が付された外部からの情報のみを通過させ、それ以外の情報の通過を阻止することによってＬＡＮ１１８を外部からの不正進入から保護している。
【００７７】
前記コンピュータシステム１１４は、ＬＡＮ１２６を介して相互に接続された第２認証用プロキシサーバ１２８及び第２コンピュータとしての第２通信サーバ１３０等を含んで構成されている。ここでは、第２通信サーバ１３０には、識別のためのアドレスＡＤ５が割り当てられているものとする。
【００７８】
前記第２認証用プロキシサーバ１２８は、前述した第１認証用プロキシサーバ１２４と同様に、ＬＡＮ１２６上を流れる通信データが外部に漏れないようにするとともに、ＬＡＮ１２６を外部からの不正進入から保護する一種のファイアウォールの役目を有している。
【００７９】
本実施形態では、第１〜第３露光装置１２２₁〜１２２₃から外部に対するデータの送信は、第１通信サーバ１２０及び第１認証用プロキシサーバ１２４を介して行われ、外部から第１〜第３露光装置１２２₁〜１２２₃に対するデータの送信は、第１認証用プロキシサーバ１２４を介して直接に、あるいは第１認証用プロキシサーバ１２４及び第１通信サーバ１２０を介して行われるようになっている。
【００８０】
図２には、前記第１露光装置１２２₁の概略構成が示されている。この露光装置１２２₁は、露光用光源（以下「光源」という）にパルスレーザ光源を用いたステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置、すなわちいわゆるステッパである。
【００８１】
露光装置１２２₁は、光源１６及び照明光学系１２から成る照明系、この照明系からのエネルギビームとしての露光用照明光ＥＬにより照明されるマスクとしてのレチクルＲを保持するマスクステージとしてのレチクルステージＲＳＴ、レチクルＲから出射された露光用照明光ＥＬを基板としてのウエハＷ上（像面上）に投射する露光用光学系としての投影光学系ＰＬ、ウエハＷを保持するＺチルトステージ５８が搭載されたウエハステージＷＳＴ、及びこれらの制御系等を備えている。
【００８２】
前記光源１６としては、ここでは、Ｆ₂レーザ光源（出力波長１５７ｎｍ）あるいはＡｒＦエキシマレーザ光源（出力波長１９３ｎｍ）等の真空紫外域のパルス光を出力するパルス紫外光源が用いられている。なお、光源１６として、ＫｒＦエキシマレーザ光源（出力波長２４８ｎｍ）などの紫外域のパルス光を出力する光源を用いても良い。
【００８３】
前記光源１６は、実際には、照明光学系１２の各構成要素及びレチクルステージＲＳＴ、投影光学系ＰＬ、及びウエハステージＷＳＴ等から成る露光装置本体が収納されたチャンバ１１が設置されたクリーンルームとは別のクリーン度の低いサービスルームに設置されており、チャンバ１１にビームマッチングユニットと呼ばれる光軸調整用光学系を少なくとも一部に含む不図示の送光光学系を介して接続されている。この光源１６では、主制御装置５０からの制御情報ＴＳに基づいて、内部のコントローラにより、レーザ光ＬＢの出力のオン・オフ、レーザ光ＬＢの１パルスあたりのエネルギ、発振周波数（繰り返し周波数）、中心波長及びスペクトル半値幅（波長幅）などが制御されるようになっている。
【００８４】
前記照明光学系１２は、シリンダレンズ、ビームエキスパンダ（いずれも不図示）及びオプティカルインテグレータ（ホモジナイザ）２２等を含むビーム整形・照度均一化光学系２０、照明系開口絞り板２４、第１リレーレンズ２８Ａ、第２リレーレンズ２８Ｂ、レチクルブラインド３０、光路折り曲げ用のミラーＭ及びコンデンサレンズ３２等を備えている。なお、オプティカルインテグレータとしては、フライアイレンズ、ロッドインテグレータ（内面反射型インテグレータ）、あるいは回折光学素子などを用いることができる。本実施形態では、オプティカルインテグレータ２２としてフライアイレンズが用いられているので、以下ではフライアイレンズ２２とも呼ぶものとする。
【００８５】
前記ビーム整形・照度均一化光学系２０は、チャンバ１１に設けられた光透過窓１７を介して不図示の送光光学系に接続されている。このビーム整形・照度均一化光学系２０は、光源１６でパルス発光され光透過窓１７を介して入射したレーザビームＬＢの断面形状を、例えばシリンダレンズやビームエキスパンダを用いて整形する。そして、ビーム整形・照度均一化光学系２０内部の射出端側に位置するフライアイレンズ２２は、レチクルＲを均一な照度分布で照明するために、前記断面形状が整形されたレーザビームの入射により、照明光学系１２の瞳面とほぼ一致するように配置されるその射出側焦点面に多数の点光源（光源像）から成る面光源（２次光源）を形成する。この２次光源から射出されるレーザビームを以下においては、「照明光ＥＬ」と呼ぶものとする。
【００８６】
フライアイレンズ２２の射出側焦点面の近傍に、円板状部材から成る照明系開口絞り板２４が配置されている。この照明系開口絞り板２４には、ほぼ等角度間隔で、例えば通常の円形開口より成る開口絞り（通常絞り）、小さな円形開口より成りコヒーレンスファクタであるσ値を小さくするための開口絞り（小σ絞り）、輪帯照明用の輪帯状の開口絞り（輪帯絞り）、及び変形光源法用に複数の開口を偏心させて配置して成る変形開口絞り（図１ではこのうちの２種類の開口絞りのみが図示されている）等が配置されている。この照明系開口絞り板２４は、主制御装置５０により制御されるモータ等の駆動装置４０により回転されるようになっており、これによりいずれかの開口絞りが照明光ＥＬの光路上に選択的に設定され、後述するケーラー照明における光源面形状が、輪帯、小円形、大円形、あるいは四つ目等に制限される。
【００８７】
なお、開口絞り板２４の代わりに、あるいはそれと組み合わせて、例えば照明光学系内に交換して配置される複数の回折光学素子、照明光学系の光軸に沿って可動なプリズム（円錐プリズム、多面体プリズムなど）、及びズーム光学系の少なくとも１つを含む光学ユニットを、光源１６とオプティカルインテグレータ２２との間に配置し、オプティカルインテグレータ２２がフライアイレンズであるときはその入射面上での照明光の強度分布、オプティカルインテグレータ２２が内面反射型インテグレータであるときはその入射面に対する照明光の入射角度範囲などを可変とすることで、照明光学系の瞳面上での照明光の光量分布（２次光源の大きさや形状）、すなわちレチクルＲの照明条件の変更に伴う光量損失を抑えることが望ましい。なお、本実施形態では内面反射型インテグレータによって形成される複数の光源像（虚像）をも２次光源と呼ぶものとする。
【００８８】
照明系開口絞り板２４から出た照明光ＥＬの光路上に、レチクルブラインド３０を介在させて第１リレーレンズ２８Ａ及び第２リレーレンズ２８Ｂから成るリレー光学系が配置されている。レチクルブラインド３０は、レチクルＲのパターン面に対する共役面に配置され、レチクルＲ上の矩形の照明領域ＩＡＲを規定する矩形開口が形成されている。ここで、レチクルブラインド３０としては、開口形状が可変の可動ブラインドが用いられており、主制御装置５０によってマスキング情報とも呼ばれるブラインド設定情報に基づいてその開口が設定されるようになっている。
【００８９】
リレー光学系を構成する第２リレーレンズ２８Ｂ後方の照明光ＥＬの光路上には、当該第２リレーレンズ２８Ｂを通過した照明光ＥＬをレチクルＲに向けて反射する折り曲げミラーＭが配置され、このミラーＭ後方の照明光ＥＬの光路上にコンデンサレンズ３２が配置されている。
【００９０】
以上の構成において、フライアイレンズ２２の入射面、レチクルブラインド３０の配置面、及びレチクルＲのパターン面は、光学的に互いに共役に設定され、フライアイレンズ２２の射出側焦点面に形成される光源面（照明光学系の瞳面）、及び投影光学系ＰＬのフーリエ変換面（射出瞳面）は光学的に互いに共役に設定され、ケーラー照明系となっている。
【００９１】
このようにして構成された照明系の作用を簡単に説明すると、光源１６からパルス発光されたレーザビームＬＢは、ビーム整形・照度均一化光学系２０に入射して断面形状が整形された後、フライアイレンズ２２に入射する。これにより、フライアイレンズ２２の射出側焦点面に前述した２次光源が形成される。
【００９２】
上記の２次光源から射出された照明光ＥＬは、照明系開口絞り板２４上のいずれかの開口絞りを通過した後、第１リレーレンズ２８Ａを経てレチクルブラインド３０の矩形開口を通過した後、第２リレーレンズ２８Ｂを通過してミラーＭによって光路が垂直下方に折り曲げられた後、コンデンサレンズ３２を経て、レチクルステージＲＳＴ上に保持されたレチクルＲ上の矩形の照明領域ＩＡＲを均一な照度分布で照明する。
【００９３】
前記レチクルステージＲＳＴ上にはレチクルＲが装填され、不図示の静電チャック（又はバキュームチャック）等を介して吸着保持されている。レチクルステージＲＳＴは、不図示の駆動系により水平面（ＸＹ平面）内で微小駆動（回転を含む）が可能な構成となっている。なお、レチクルステージＲＳＴの位置は、不図示の位置検出器、例えばレチクルレーザ干渉計によって、所定の分解能（例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能）で計測され、この計測結果が主制御装置５０に供給されるようになっている。
【００９４】
なお、レチクルＲに用いる材質は、使用する光源によって使い分ける必要がある。すなわち、ＡｒＦエキシマレーザ、ＫｒＦエキシマレーザを光源とする場合は、合成石英、ホタル石等のフッ化物結晶、あるいはフッ素ドープ石英等を用いることができるが、Ｆ₂レーザを用いる場合には、ホタル石等のフッ化物結晶や、フッ素ドープ石英等で形成する必要がある。
【００９５】
前記投影光学系ＰＬは、例えば両側テレセントリックな縮小系が用いられている。この投影光学系ＰＬの投影倍率は例えば１／４、１／５あるいは１／６等である。このため、前記の如くして、照明光ＥＬによりレチクルＲ上の照明領域ＩＡＲが照明されると、そのレチクルＲに形成されたパターンが投影光学系ＰＬによって前記投影倍率で縮小された像が表面にレジスト（感光剤）が塗布されたウエハＷ上の矩形の露光領域ＩＡ（通常は、ショット領域に一致）に投影され転写される。
【００９６】
投影光学系ＰＬとしては、図２に示されるように、複数枚、例えば１０〜２０枚程度の屈折光学素子（レンズ素子）１３のみから成る屈折系が用いられている。この投影光学系ＰＬを構成する複数枚のレンズ素子１３のうち、物体面側（レチクルＲ側）の複数枚（ここでは、説明を簡略化するために４枚とする）のレンズ素子１３₁，１３₂，１３₃，１３₄は、結像特性補正コントローラ４８によって外部から駆動可能な可動レンズとなっている。レンズ素子１３₁〜１３₄は、不図示の二重構造のレンズホルダをそれぞれ介して鏡筒に保持されている。このうち、レンズ素子１３₁，１３₂，１３₄は、これらを保持する内側レンズホルダに保持され、この内側レンズホルダが不図示の駆動素子、例えばピエゾ素子などにより重力方向に３点で外側レンズホルダに対して支持されている。そして、これらの駆動素子に対する印加電圧を独立して調整することにより、レンズ素子１３₁，１３₂，１３₄を投影光学系ＰＬの光軸方向であるＺ軸方向にシフト駆動、及びＸＹ面に対する傾斜方向（すなわちＸ軸回りの回転方向及びＹ軸回りの回転方向）に駆動可能（チルト可能）な構成となっている。また、レンズ素子１３₃は、不図示の内側レンズホルダに保持され、この内側レンズホルダの外周面と外側レンズホルダの内周面との間に例えばほぼ９０°間隔でピエゾ素子などの駆動素子が配置されており、相互に対向する２つの駆動素子をそれぞれ一組として、各駆動素子に対する印加電圧を調整することにより、レンズ素子１３₃をＸＹ面内で２次元的にシフト駆動可能な構成となっている。
【００９７】
その他のレンズ素子１３は、通常のレンズホルダを介して鏡筒に保持されている。なお、レンズ素子１３₁〜１３₄に限らず、投影光学系ＰＬの瞳面近傍、又は像面側に配置されるレンズ、あるいは投影光学系ＰＬの収差、特にその非回転対称成分を補正する収差補正板（光学プレート）などを駆動可能に構成しても良い。更に、それらの駆動可能な光学素子の自由度（移動可能な方向）は２つ又は３つに限られるものではなく１つ又は４つ以上でも良い。
【００９８】
また、投影光学系ＰＬの瞳面の近傍には、開口数（Ｎ．Ａ．）を所定範囲内で連続的に変更可能な瞳開口絞り１５が設けられている。この瞳開口絞り１５としては、例えばいわゆる虹彩絞りが用いられている。この瞳開口絞り１５は、主制御装置５０によって制御される。
【００９９】
なお、照明光ＥＬとしてＡｒＦエキシマレーザ光、ＫｒＦエキシマレーザ光を用いる場合には、投影光学系ＰＬを構成する各レンズ素子としてはホタル石等のフッ化物結晶や前述したフッ素ドープ石英の他、合成石英をも用いることができるが、Ｆ₂レーザ光を用いる場合には、この投影光学系ＰＬに使用されるレンズの材質は、全てホタル石等のフッ化物結晶やフッ素ドープ石英が用いられる。
【０１００】
前記ウエハステージＷＳＴは、リニアモータ等を含むウエハステージ駆動部５６によりＸＹ２次元面内で自在に駆動されるようになっている。このウエハステージＷＳＴ上に搭載されたＺチルトステージ５８上には不図示のウエハホルダを介してウエハＷが静電吸着（あるいは真空吸着）等により保持されている。
【０１０１】
また、Ｚチルトステージ５８は、ウエハステージＷＳＴ上にＸＹ方向に位置決めされ、かつ不図示の駆動系によりＺ軸方向の移動及びＸＹ平面に対する傾斜駆動が可能な構成となっている。これによってＺチルトステージ５８上に保持されたウエハＷの面位置（Ｚ軸方向位置及びＸＹ平面に対する傾斜）が所望の状態に設定されるようになっている。
【０１０２】
さらに、Ｚチルトステージ５８上には移動鏡５２Ｗが固定され、外部に配置されたウエハレーザ干渉計５４Ｗにより、Ｚチルトステージ５８のＸ軸方向、Ｙ軸方向及びθｚ方向（Ｚ軸回りの回転方向）の位置が計測され、干渉計５４Ｗによって計測された位置情報が主制御装置５０に供給されている。主制御装置５０は、この干渉計５４Ｗの計測値に基づいてウエハステージ駆動部５６（これは、ウエハステージＷＳＴの駆動系及びＺチルトステージ５８の駆動系の全てを含む）を介してウエハステージＷＳＴ（及びＺチルトステージ５８）を制御する。
【０１０３】
また、Ｚチルトステージ５８上には、いわゆるベースライン計測用の基準マーク等の基準マークが計測された基準マーク板ＦＭが、その表面がほぼウエハＷの表面と同一高さとなるように固定されている。
【０１０４】
また、Ｚチルトステージ５８の＋Ｘ側（図２における紙面内右側）の側面には、着脱自在のポータブルな波面計測装置としての波面収差計測器８０が取り付けられている。
【０１０５】
この波面収差計測器８０は、図３に示されるように、中空の筐体８２と、該筐体８２の内部に所定の位置関係で配置された複数の光学素子から成る受光光学系８４と、筐体８２の内部の＋Ｙ側端部に配置された受光部８６とを備えている。
【０１０６】
前記筐体８２は、ＹＺ断面Ｌ字状で内部に空間が形成された部材から成り、その最上部（＋Ｚ方向端部）には、筐体８２の上方からの光が筐体８２の内部空間に向けて入射するように、平面視円形の開口８２ａが形成されている。また、この開口８２ａを筐体８２の内部側から覆うようにカバーガラス８８が設けられている。カバーガラス８８の上面には、クロム等の金属の蒸着により中央部に円形の開口を有する遮光膜が形成され、該遮光膜によって、投影光学系ＰＬの波面収差の計測の際に周囲からの不要な光が受光光学系８４に入射するのが遮られている。
【０１０７】
前記受光光学系８４は、筐体８２の内部のカバーガラス８８の下方に、上から下に順次配置された、対物レンズ８４ａ，リレーレンズ８４ｂ，折り曲げミラー８４ｃと、該折り曲げミラー８４ｃの＋Ｙ側に順次配置されたコリメータレンズ８４ｄ、及びマイクロレンズアレイ８４ｅから構成されている。折り曲げミラー８４ｃは、４５°で斜設されており、該折り曲げミラー８４ｃによって、上方から鉛直下向きに対物レンズ８４ａに対して入射した光の光路がコリメータレンズ８４ｄに向けて折り曲げられるようになっている。なお、この受光光学系８４を構成する各光学部材は、筐体８２の壁の内側に不図示の保持部材を介してそれぞれ固定されている。前記マイクロレンズアレイ８４ｅは、複数の小さな凸レンズ（レンズ素子）が光路に対して直交する面内にアレイ状に配置されて構成されている。
【０１０８】
前記受光部８６は、２次元ＣＣＤ等から成る受光素子と、例えば電荷転送制御回路等の電気回路等から構成されている。受光素子は、対物レンズ８４ａに入射し、マイクロレンズアレイ８４ｅから出射される光束のすべてを受光するのに十分な面積を有している。なお、受光部８６による計測データは、不図示の信号線を介して、あるいは無線送信にて主制御装置５０に出力される。
【０１０９】
上述した波面収差計測器８０を用いることにより、投影光学系ＰＬの波面収差の計測を、オン・ボディにて行うことができる。なお、この波面収差計測器８０を用いた投影光学系ＰＬの波面収差の計測方法については後述する。
【０１１０】
図２に戻り、本実施形態の露光装置１２２₁には、主制御装置５０によってオン・オフが制御される光源を有し、投影光学系ＰＬの結像面に向けて多数のピンホール又はスリットの像を形成するための結像光束を光軸ＡＸに対して斜め方向より照射する照射系６０ａと、それらの結像光束のウエハＷ表面での反射光束を受光する受光系６０ｂとからなる射入射光式の多点焦点位置検出系（以下、単に「焦点検出系」と呼ぶ）が設けられている。この焦点検出系（６０ａ，６０ｂ）としては、例えば特開平６−２８３４０３号公報等に開示されるものと同様の構成のものが用いられる。
【０１１１】
主制御装置５０では、露光時等に、受光系６０ｂからの焦点ずれ信号（デフォーカス信号）、例えばＳカーブ信号に基づいて焦点ずれが零となるようにウエハＷのＺ位置及びＸＹ面に対する傾斜をウエハステージ駆動部５６を介して制御することにより、オートフォーカス（自動焦点合わせ）及びオートレベリングを実行する。また、主制御装置５０では、後述する波面収差の計測の際に、焦点検出系（６０ａ，６０ｂ）を用いて波面収差計測器８０のＺ位置の計測及び位置合わせを行う。このとき、必要に応じて波面収差計測器８０の傾斜計測も行うようにしても良い。
【０１１２】
さらに、露光装置１２２₁は、ウエハステージＷＳＴ上に保持されたウエハＷ上のアライメントマーク及び基準マーク板ＦＭ上に形成された基準マークの位置計測等に用いられるオフ・アクシス（off-axis）方式のアライメント系ＡＬＧを備えている。このアライメント系ＡＬＧとしては、例えばウエハ上のレジストを感光させないブロードバンドな検出光束を対象マークに照射し、その対象マークからの反射光により受光面に結像された対象マークの像と不図示の指標の像とを撮像素子（ＣＣＤ）等を用いて撮像し、それらの撮像信号を出力する画像処理方式のＦＩＡ（Field Image Alignment）系のセンサが用いられる。なお、ＦＩＡ系に限らず、コヒーレントな検出光を対象マークに照射し、その対象マークから発生する散乱光又は回折光を検出したり、その対象マークから発生する２つの回折光（例えば同次数）を干渉させて検出するアライメントセンサを単独であるいは適宜組み合わせて用いることは勿論可能である。
【０１１３】
さらに、本実施形態の露光装置１２２₁では、図示は省略されているが、レチクルＲの上方に、投影光学系ＰＬを介してレチクルＲ上のレチクルマークと対応する基準マーク板上の基準マークとを同時に観察するための露光波長の光を用いたＴＴＲ（Through The Reticle）アライメント光学系から成る一対のレチクルアライメント顕微鏡が設けられている。これらのレチクルアライメント顕微鏡としては、例えば特開平７−１７６４６８号公報などに開示されるものと同様の構成のものが用いられている。
【０１１４】
前記制御系は、図２中、前記主制御装置５０によって主に構成される。主制御装置５０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）、ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）等からなるいわゆるワークステーション（又はマイクロコンピュータ）等から構成され、前述した種々の制御動作を行う他、装置全体を統括して制御する。主制御装置５０は、例えば露光動作が的確に行われるように、例えば、ウエハステージＷＳＴのショット間ステッピング、露光タイミング等を統括して制御する。
【０１１５】
また、主制御装置５０には、例えばハードディスクから成る記憶装置４２、キーボード，マウス等のポインティングデバイス等を含んで構成される入力装置４５，ＣＲＴディスプレイ（又は液晶ディスプレイ）等の表示装置４４、及びＣＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＭＯあるいはＦＤ等の情報記録媒体のドライブ装置４６が、外付けで接続されている。さらに、主制御装置５０は、前述したＬＡＮ１１８に接続されている。
【０１１６】
ドライブ装置４６にセットされた情報記録媒体（以下の説明では便宜上ＣＤ−ＲＯＭとする）に、後述するようにして波面収差計測器８０を用いて計測された位置ずれ量をツェルニケ多項式の各項の係数に変換する変換プログラム（以下、便宜上「第１プログラム」と呼ぶ）が格納されている。
【０１１７】
前記第２、第３露光装置１２２₂、１２２₃は、上述した第１露光装置１２２₁と同様に構成されている。
【０１１８】
次に、メンテナンス時などに行われる第１〜第３露光装置１２２₁〜１２２₃における波面収差の計測方法について説明する。なお、以下の説明においては、説明の簡略化のため、波面収差計測器８０内の受光光学系８４の収差は無視できる程小さいものとする。
【０１１９】
前提として、ドライブ装置４６にセットされたＣＤ−ＲＯＭ内の第１プログラムは、記憶装置４２にインストールされているものとする。
【０１２０】
通常の露光時には、波面収差計測器８０は、Ｚチルトステージ５８から取り外されているため、波面計測に際しては、まず、サービスエンジニアあるいはオペレータ等（以下、適宜「サービスエンジニア等」という）によりＺチルトステージ５８の側面に対して波面収差計測器８０を取り付ける作業が行われる。この取付けに際しては、波面計測時に波面収差計測器８０が、ウエハステージＷＳＴ（Ｚチルトステージ５８）の移動ストローク内に収まるように、所定の基準面（ここでは＋Ｘ側の面）にボルトあるいはマグネット等を介して固定される。
【０１２１】
上記の取り付け終了後、サービスエンジニア等による計測開始のコマンドの入力に応答して、主制御装置５０では、アライメント系ＡＬＧの下方に波面収差計測器８０が位置するように、ウエハステージ駆動部５６を介してウエハステージＷＳＴを移動させる。そして、主制御装置５０では、アライメント系により波面収差計測器８０に設けられた不図示の位置合わせマークを検出し、その検出結果とそのときのレーザ干渉計５４Ｗの計測値とに基づいて位置合わせマークの位置座標を算出し、波面収差計測器８０の正確な位置を求める。そして、波面収差計測器８０の位置計測後、主制御装置５０では以下のようにして波面収差の計測を実行する。
【０１２２】
まず、主制御装置５０は、不図示のレチクルローダによりピンホールパターンが形成された不図示の計測用レチクル（以下、「ピンホールレチクル」と呼ぶ）をレチクルステージＲＳＴ上にロードする。このピンホールレチクルは、そのパターン面の照明領域ＩＡＲと同一の領域内の複数点にピンホール（ほぼ理想的な点光源となって球面波を発生するピンホール）が形成されたレチクルである。
【０１２３】
なお、ここで用いられるピンホールレチクルには、上面に拡散面を設けるなどして、投影光学系ＰＬの全てのＮ．Ａ．を通過する光線の波面を求めることができるように、すなわち、投影光学系ＰＬの全Ｎ．Ａ．に亘る波面収差が計測されるようになっているものとする。
【０１２４】
ピンホールレチクルのロード後、主制御装置５０では、不図示のレチクルアライメント顕微鏡を用いて、ピンホールレチクルに形成されたレチクルアライメントマークを検出し、その検出結果に基づいて、ピンホールレチクルを所定の位置に位置合わせする。これにより、ピンホールレチクルの中心と投影光学系ＰＬの光軸とがほぼ一致する。
【０１２５】
この後、主制御装置５０では、光源１６に制御情報ＴＳを与えてレーザ光を発光させる。これにより、照明光学系１２からの照明光ＥＬが、ピンホールレチクルに照射される。そして、ピンホールレチクルの複数のピンホールから射出された光が投影光学系ＰＬを介して像面上に集光され、ピンホールの像が像面に結像される。
【０１２６】
次に、主制御装置５０は、ピンホールレチクル上のいずれかのピンホール（以下においては、着目するピンホールと呼ぶ）の像が結像する結像点に波面収差計測器８０の開口８２ａのほぼ中心が一致するように、ウエハレーザ干渉計５４Ｗの計測値をモニタしつつ、ウエハステージ駆動部５６を介してウエハステージＷＳＴを移動する。この際、主制御装置５０では、焦点検出系（６０ａ，６０ｂ）の検出結果に基づいて、ピンホール像が結像される像面に波面収差計測器８０のカバーガラス８８の上面を一致させるべく、ウエハステージ駆動部５６を介してＺチルトステージ５８をＺ軸方向に微少駆動する。これにより、着目するピンホールの像光束がカバーガラス８８の中央の開口を介して受光光学系８４に入射し、受光部８６を構成する受光素子によって受光される。
【０１２７】
これを更に詳述すると、ピンホールレチクル上の着目するピンホールからは球面波が発生し、この球面波が、投影光学系ＰＬ、及び波面収差計測器８０の受光光学系８４を構成する対物レンズ８４ａ、リレーレンズ８４ｂ、ミラー８４ｃ、コリメータレンズ８４ｄを介して平行光束となって、マイクロレンズアレイ８４ｅを照射する。これにより、投影光学系ＰＬの瞳面がマイクロレンズアレイ８４ｅにリレーされ、分割される。そして、このマイクロレンズアレイ８４ｅの各レンズ素子によってそれぞれの光が受光素子の受光面に集光され、該受光面にピンホールの像がそれぞれ結像される。
【０１２８】
このとき、投影光学系ＰＬが、波面収差の無い理想的な光学系であるならば、投影光学系ＰＬの瞳面における波面は理想的な波面（ここでは平面）になり、その結果マイクロレンズアレイ８４ｅに入射する平行光束が平面波となり、その波面は理想的な波面となる筈である。この場合、図４（Ａ）に示されるように、マイクロレンズアレイ８４ｅを構成する各レンズ素子の光軸上の位置にスポット像（以下、「スポット」とも呼ぶ）が結像する。
【０１２９】
しかるに、投影光学系ＰＬには通常、波面収差が存在するため、マイクロレンズアレイ８４ｅに入射する平行光束の波面は理想的な波面からずれ、そのずれ、すなわち波面の理想波面に対する傾きに応じて、図４（Ｂ）に示されるように、各スポットの結像位置がマイクロレンズアレイ８４ｅの各レンズ素子の光軸上の位置からずれることとなる。この場合、各スポットの基準点（各レンズ素子の光軸上の位置）からの位置のずれは、波面の傾きに対応している。
【０１３０】
そして、受光部８６を構成する受光素子上の各集光点に入射した光（スポット像の光束）が受光素子でそれぞれ光電変換され、該光電変換信号が電気回路を介して主制御装置５０に送られ、主制御装置５０では、その光電変換信号に基づいて各スポットの結像位置を算出し、更に、その算出結果と既知の基準点の位置データとを用いて、位置ずれ（Δξ，Δη）を算出してＲＡＭに格納する。このとき、主制御装置５０には、レーザ干渉計５４Ｗのそのときの計測値（Ｘ_i，Ｙ_i）が供給されている。
【０１３１】
上述のようにして、１つの着目するピンホール像の結像点における波面収差計測器８０による、スポット像の位置ずれの計測が終了すると、主制御装置５０では、次のピンホール像の結像点に、波面収差計測器８０の開口８２ａのほぼ中心が一致するように、ウエハステージＷＳＴを移動する。この移動が終了すると、前述と同様にして、主制御装置５０により、光源１６からレーザ光の発光が行われ、同様にして主制御装置５０によって各スポットの結像位置が算出される。以後、他のピンホール像の結像点で同様の計測が順次行われる。なお、上記計測時にレチクルブラインド３０を用いて、レチクル上の着目するピンホールのみ、あるいは少なくとも着目するピンホールを含む一部の領域のみが照明光ＥＬで照明されるように、例えばピンホール毎に、レチクル上での照明領域の位置や大きさなどを変更しても良い。
【０１３２】
このようにして、必要な計測が終了した段階では、主制御装置５０のＲＡＭには、前述した各ピンホール像の結像点における位置ずれデータ（Δξ，Δη）と、各結像点の座標データ（各ピンホール像の結像点における計測を行った際のレーザ干渉計５４Ｗの計測値（Ｘ_i，Ｙ_i））とが格納されている。
【０１３３】
次に、主制御装置５０では、第１プログラムをメインメモリにロードし、ＲＡＭ内に格納されている各ピンホール像の結像点における位置ずれデータ（Δξ，Δη）と、各結像点の座標データとに基づいて、以下に説明する原理に従ってピンホール像の結像点に対応する、すなわち投影光学系ＰＬの視野内の第１計測点〜第ｎ計測点に対応する波面（波面収差）、ここでは、後述する式（４）のツェルニケ多項式の各項の係数、例えば第２項の係数Ｚ₂〜第３７項の係数Ｚ₃₇を第１プログラムに従って演算する。
【０１３４】
本実施形態では、上記の位置ずれ（Δξ，Δη）に基づいて、第１プログラムに従った演算により投影光学系ＰＬの波面を求める。すなわち、位置ずれ（Δξ，Δη）は、波面の理想波面に対する傾斜をそのまま反映した値になり、逆に位置ずれ（Δξ，Δη）に基づいて波面を復元することができる。なお、上述した位置ずれ（Δξ，Δη）と波面との物理的な関係から明らかなように、本実施形態における波面の算出原理は、周知のShack-Hartmannの波面算出原理そのものである。
【０１３５】
次に、上記の位置ずれに基づいて、波面を算出する方法について、簡単に説明する。
【０１３６】
上述の如く、位置ずれ（Δξ，Δη）は波面の傾きに対応しており、これを積分することにより波面の形状（厳密には基準面（理想波面）からのずれ）が求められる。波面（波面の基準面からのずれ）の式をＷ（ｘ，ｙ）とし、比例係数をｋとすると、次式（２）、（３）のような関係式が成立する。
【０１３７】
【数１】

【０１３８】
スポット位置のみでしか与えられていない波面の傾きをそのまま積分するのは容易ではないため、面形状を級数に展開して、これにフィットするものとする。この場合、級数は直交系を選ぶものとする。ツェルニケ多項式は軸対称な面の展開に適した級数で、円周方向は三角級数に展開する。すなわち、波面Ｗを極座標系（ρ，θ）で表すと、次式（４）のように展開できる。
【０１３９】
【数２】

【０１４０】
直交系であるから各項の係数Ｚ_iを独立に決定することができる。ｉを適当な値で切ることはある種のフィルタリングを行うことに対応する。なお、一例として第１項〜第３７項までのｆ_iをＺ_iとともに例示すると、次の表１のようになる。但し、表１中の第３７項は、実際のツェルニケ多項式では、第４９項に相当するが、本明細書では、ｉ＝３７の項（第３７項）として取り扱うものとする。すなわち、本発明において、ツェルニケ多項式の項の数は、特に限定されるものではない。
【０１４１】
【表１】

【０１４２】
実際には、その微分が上記の位置ずれとして検出されるので、フィッティングは微係数について行う必要がある。極座標系（ｘ＝ρｃｏｓθ，ｙ＝ρｓｉｎθ）では、次式（５）、（６）のように表される。
【０１４３】
【数３】

【０１４４】
ツェルニケ多項式の微分形は直交系ではないので、フィッティングは最小自乗法で行う必要がある。１つのスポット像の結像点の情報（ずれ量）はＸとＹ方向につき与えられるので、ピンホールの数をｎ（ｎは、例えば８１〜４００程度とする）とすると、上記式（２）〜（６）で与えられる観測方程式の数は２ｎ（＝１６２〜８００程度）となる。
【０１４５】
ツェルニケ多項式のそれぞれの項は光学収差に対応する。しかも低次の項(ｉの小さい項)は、ザイデル収差にほぼ対応する。ツェルニケ多項式を用いることにより、投影光学系ＰＬの波面収差を求めることができる。
【０１４６】
上述のような原理に従って、第１プログラムの演算手順が決められており、この第１プログラムに従った演算処理により、投影光学系ＰＬの視野内の第１計測点〜第ｎ計測点に対応する波面の情報（波面収差）、ここでは、ツェルニケ多項式の各項の係数、例えば第２項の係数Ｚ₂〜第３７項の係数Ｚ₃₇が求められる。
【０１４７】
以下の説明においては、上記の第１計測点〜第ｎ計測点に対応する波面（波面収差）のデータを、次式（７）のような列マトリックスＱで表現する。
【０１４８】
【数４】

【０１４９】
なお、上式（７）において、マトリックスＱの要素Ｐ₁〜Ｐ_nは、それぞれがツェルニケ多項式の第２項〜第３７項の係数（Ｚ₂〜Ｚ₃₇）から成る列マトリックス（縦ベクトル）である。
【０１５０】
このようにして、波面のデータ（ツェルニケ多項式の各項の係数、例えば第２項の係数Ｚ₂〜第３７項の係数Ｚ₃₇）を求めると、主制御装置５０では、その波面のデータを記憶装置４２に格納する。
【０１５１】
また、主制御装置５０では、後述するように、第１通信サーバ１２０からの問い合わせに応じて、波面のデータを記憶装置４２から読み出し、ＬＡＮ１１８を介して前述した第１通信サーバ１２０に送信するようになっている。
【０１５２】
図１に戻り、第１通信サーバ１２０が備えるハードディスク等の内部には、第１〜第３露光装置１２２₁〜１２２₃で達成すべき目標情報、例えば解像度（解像力）、実用最小線幅（デバイスルール）、照明光ＥＬの波長、転写対象のパターンの情報、その他の露光装置１２２₁〜１２２₃の性能を決定する投影光学系に関する何らかの情報であって目標値となり得る情報が格納されている。また、第１通信サーバ１２０が備えるハードディスク等の内部には、今後導入する予定の露光装置での目標情報、例えば使用を計画しているパターンの情報なども目標情報として格納されている。
【０１５３】
一方、第２通信サーバ１３０が備えるハードディスク等の内部には、ツェルニケ多項式の各項の係数に基づいて結像特性の調整量を演算する調整量演算プログラム(以下、便宜上「第２プログラム」と呼ぶ)、最良露光条件の設定を行う最良露光条件設定プログラム（以下、便宜上「第３プログラム」と呼ぶ）、及び第２プログラムに付属するデータベースが格納されている。
【０１５４】
次に、上記データベースについて説明する。このデータベースは、投影光学系の光学特性、ここでは波面収差の計測結果の入力に応じて、結像特性を調整するための前述した可動なレンズ素子（以下、「可動レンズ」と呼ぶ）１３₁，１３₂，１３₃，１３₄の目標駆動量（目標調整量）を算出するためのパラメータ群の数値データから成るデータベースである。このデータベースは、可動レンズ１３₁，１３₂，１３₃，１３₄を各自由度方向（駆動可能な方向）について単位調整量駆動した場合に、投影光学系ＰＬの視野内の複数の計測点それぞれに対応する結像特性、具体的には波面のデータ、例えばツェルニケ多項式の第２項〜第３７項の係数がどのように変化するかのデータを、投影光学系ＰＬと実質的に等価なモデルを用いて、シミュレーションを行い、このシミュレーション結果として得られた結像特性の変動量を所定の規則に従って並べたデータ群から成る。
【０１５５】
ここで、このデータベースの作成手順について、簡単に説明する。特定の光学ソフトがインストールされているシミュレーション用コンピュータに、まず、露光条件、すなわち投影光学系ＰＬの設計値（開口数Ｎ．Ａ．、各レンズのデータ等）や照明条件（コヒーレンスファクタσ値、照明光の波長λ、２次光源の形状等）を入力する。次に、シミュレーション用コンピュータに、投影光学系ＰＬの視野内の任意の第１計測点のデータを入力する。
【０１５６】
次いで、可動レンズの各自由度方向（可動方向）についての単位量のデータを入力する。例えば可動レンズ１３₁をＹ方向チルトの＋方向に関して単位量だけ駆動するという指令を入力すると、シミュレーション用コンピュータにより、投影光学系ＰＬの視野内の予め定めた第１計測点についての第１波面の理想波面からの変化量のデータ、例えばツェルニケ多項式の各項（例えば第２項〜第３７項）の係数の変化量が算出され、その変化量のデータがシミュレーション用コンピュータのディスプレイの画面上に表示されるとともに、その変化量がパラメータＰＡＲＡ１Ｐ１としてメモリに記憶される。
【０１５７】
次いで、可動レンズ１３₁をＸ方向チルトの＋方向に関して単位量だけ駆動するという指令を入力すると、シミュレーション用コンピュータにより、第１計測点についての第２波面のデータ、例えばツェルニケ多項式の上記各項の係数の変化量が算出され、その変化量のデータが上記ディスプレイの画面上に表示されるとともに、その変化量がパラメータＰＡＲＡ２Ｐ１としてメモリに記憶される。
【０１５８】
次いで、可動レンズ１３₁をＺ方向シフトの＋方向に関して単位量だけ駆動するという指令を入力すると、シミュレーション用コンピュータにより、第１計測点についての第３波面のデータ、例えばツェルニケ多項式の上記各項の係数の変化量が算出され、その変化量のデータが上記ディスプレイの画面上に表示されるとともに、その変化量がパラメータＰＡＲＡ３Ｐ１としてメモリに記憶される。
【０１５９】
以後、上記と同様の手順で、第２計測点〜第ｎ計測点までの各計測点の入力が行われ、可動レンズ１３₁のＹ方向チルト，Ｘ方向チルト、Ｚ方向シフトの指令入力がそれぞれ行われる度毎に、シミュレーション用コンピュータによって各計測点における第１波面、第２波面、第３波面のデータ、例えばツェルニケ多項式の上記各項の係数の変化量が算出され、各変化量のデータがディスプレイの画面上に表示されるとともに、パラメータＰＡＲＡ１Ｐ２，ＰＡＲＡ２Ｐ２，ＰＡＲＡ３Ｐ２、……、ＰＡＲＡ１Ｐｎ，ＰＡＲＡ２Ｐｎ，ＰＡＲＡ３Ｐｎとしてメモリに記憶される。
【０１６０】
他の可動レンズ１３₂，１３₃，１３₄についても、上記と同様の手順で、各計測点の入力と、各自由度方向に関してそれぞれ単位量だけ＋方向に駆動する旨の指令入力が行われ、これに応答してシミュレーション用コンピュータにより、可動レンズ１３₂，１３₃，１３₄を各自由度方向に単位量だけ駆動した際の第１〜第ｎ計測ポイントのそれぞれについての波面のデータ、例えばツェルニケ多項式の各項の変化量が算出され、パラメータ（ＰＡＲＡ４Ｐ１，ＰＡＲＡ５Ｐ１，ＰＡＲＡ６Ｐ１，……，ＰＡＲＡｍＰ１）、パラメータ（ＰＡＲＡ４Ｐ２，ＰＡＲＡ５Ｐ２，ＰＡＲＡ６Ｐ２，……，ＰＡＲＡｍＰ２）、……、パラメータ（ＰＡＲＡ４Ｐｎ，ＰＡＲＡ５Ｐｎ，ＰＡＲＡ６Ｐｎ，……，ＰＡＲＡｍＰｎ）がメモリ内に記憶される。そして、このようにしてメモリ内に記憶されたツェルニケ多項式の各項の係数の変化量から成る列マトリックス（縦ベクトル）ＰＡＲＡ１Ｐ１〜ＰＡＲＡｍＰｎを要素とする次式（８）で示されるマトリックス（行列）Ｏのデータが、上記データベースとして、第２通信サーバ１３０が備えるハードディスク等の内部に格納されている。なお、本実施形態では、３自由度方向に可動なレンズが３つ、２自由度方向に可動なレンズが１つであるから、ｍ＝３×３＋２×１＝１１となっている。
【０１６１】
【数５】

【０１６２】
次に、本実施形態における第１〜第３露光装置１２２₁〜１２２₃が備える投影光学系ＰＬの調整方法について説明する。なお、以下においては、特に区別が必要な場合の他は、第１〜第３露光装置１２２₁〜１２２₃を代表して露光装置１２２と記述する。
【０１６３】
前提として、露光装置１２２の定期メンテナンス時等に、サービスエンジニア等の計測指示に応じ、露光装置１２２の主制御装置５０により、前述した波面収差計測器８０を用いた投影光学系ＰＬの波面収差の計測が行われ、その計測された波面のデータが記憶装置４２に格納されているものとする。
【０１６４】
まず、第１通信サーバ１２０では、未だ受信していない新しい波面の計測データ（第１計測点〜第ｎ計測点に対応する波面を展開したツェルニケ多項式の各項の係数、例えば第２項の係数Ｚ₂〜第３７項の係数Ｚ₃₇）が露光装置１２２の記憶装置４２にあるか否かを所定のインターバルで問い合わせる。ここでは、露光装置１２２（実際には、第１〜第３露光装置１２２₁〜１２２₃のいずれか）が備える記憶装置４２内に新しい波面の計測データが格納されているものとする。そこで、その露光装置１２２が備える主制御装置５０ではＬＡＮ１１８を介して第１通信サーバ１２０にその波面の計測データを送信する。
【０１６５】
第１通信サーバ１２０では、その受信した波面の計測データを、第２通信サーバ１３０に対して、投影光学系ＰＬの自動調整の指示（あるいは投影光学系ＰＬの調整量の演算の指示）とともに送信する。これにより、これらのデータは、ＬＡＮ１１８を介して第１認証用プロキシサーバ１２４を通過し、更に公衆回線１１６を介して第２認証用プロキシサーバ１２８に至る。第２認証用プロキシサーバ１２８では、そのデータに付された送信先のアドレスを確認してそのデータが第２通信サーバ１３０に対して送信されたことを認識し、ＬＡＮ１２６を介して第２通信サーバ１３０に送る。
【０１６６】
第２通信サーバ１３０では、その送られてきたデータを受信し、その旨をデータの送信元とともにディスプレイに表示するとともに、波面の計測データをハードディスク等に記憶する。そして、次のようにして、投影光学系ＰＬの調整量、すなわち前述した可動レンズ１３₁〜１３₄の各自由度方向の調整量を算出する。
【０１６７】
まず、第２通信サーバ１３０では、ハードディスク等から第２プログラムをメインメモリにロードし、第２プログラムに従って、前述した可動レンズ１３₁〜１３₄の各自由度方向の調整量を演算する。具体的には、第２通信サーバ１３０では、次のような演算を行う。
【０１６８】
第１計測点〜第ｎ計測点に対応する波面（波面収差）のデータＱと、前述したデータベースとしてハードディスク内に格納されているマトリックスＯと、可動レンズ１３₁〜１３₄の各自由度方向の調整量Ｐとの間には、次式（９）のような関係が成立する。
【０１６９】
Ｑ＝Ｏ・Ｐ ……（９）
上式（９）において、Ｐは、次式（１０）で表されるｍ個の要素から成る列マトリックス（すなわち縦ベクトル）である。
【０１７０】
【数６】

【０１７１】
従って、上式（９）より、次式（１１）の演算を行うことにより最小自乗法により、Ｐの各要素ＡＤＪ１〜ＡＤＪｍ、すなわち可動レンズ１３₁〜１３₄の各自由度方向の調整量（目標調整量）を求めることができる。
【０１７２】
Ｐ＝（Ｏ^T・Ｏ）^-1・Ｏ^T・Ｑ ……（１１）
上式（１１）において、Ｏ^Tは、行列Ｏの転置マトリックスであり、（Ｏ^T・Ｏ）^-1は、（Ｏ^T・Ｏ）の逆マトリックスである。
【０１７３】
すなわち、第２プログラムは、上式（１１）の最小自乗演算を、データベースを用いて行うためのプログラムである。従って、第２通信サーバ１３０では、この第２プログラムに従って、ハードディスク内のデータベースをＲＡＭ内に順次読み込みつつ、調整量ＡＤＪ１〜ＡＤＪｍを算出する。
【０１７４】
次に、第２通信サーバ１３０では、その算出した調整量ＡＤＪ１〜ＡＤＪｍのデータを、露光装置１２２の主制御装置５０に対して送信する。これにより、調整量ＡＤＪ１〜ＡＤＪｍのデータは、ＬＡＮ１２６を介して第２認証用プロキシサーバ１２８を通過し、更に公衆回線１１６を介して第１認証用プロキシサーバ１２４に至る。第１認証用プロキシサーバ１２４では、その調整量ＡＤＪ１〜ＡＤＪｍのデータに付されたアドレスを確認してそのデータが露光装置１２２に対して送信されたことを認識し、ＬＡＮ１１８を介して露光装置１２２に送る。なお、実際には、調整量ＡＤＪ１〜ＡＤＪｍのデータに付されたアドレスがＡＤ２である場合には、そのデータは、第１露光装置１２２₁に送られ、アドレスがＡＤ３である場合には、そのデータは、第２露光装置１２２₂に送られ、アドレスがＡＤ４である場合には、そのデータは第３露光装置１２２₃に送られる。
【０１７５】
ここで、第２通信サーバ１３０では、その算出した調整量ＡＤＪ１〜ＡＤＪｍのデータを、第１通信サーバ１２０に送ることも勿論可能である。この場合には、第１通信サーバ１２０により、先に波面データを送ってきた露光装置１２２の主制御装置５０に対してその調整量ＡＤＪ１〜ＡＤＪｍのデータが送られることとなる。
【０１７６】
いずれにしても、その調整量ＡＤＪ１〜ＡＤＪｍのデータを受信した露光装置１２２の主制御装置５０では、調整量ＡＤＪ１〜ＡＤＪｍのデータに従って、可動レンズ１３₁〜１３₄を各自由度方向に駆動すべき旨の指令値を、結像特性補正コントローラ４８に与える。これにより、結像特性補正コントローラ４８により、可動レンズ１３₁〜１３₄をそれぞれの自由度方向に駆動する各駆動素子に対する印加電圧が制御され、可動レンズ１３₁〜１３₄の位置及び姿勢の少なくとも一方がほぼ同時に調整され、投影光学系ＰＬの結像特性、例えばディストーション、像面湾曲、コマ収差、球面収差、及び非点収差等が補正される。なお、コマ収差、球面収差、及び非点収差については、低次のみならず高次の収差をも補正可能である。
【０１７７】
上記の説明から明らかなように、本実施形態では、可動レンズ１３₁〜１３₄、これらの可動レンズを駆動する駆動素子、結像特性補正コントローラ４８によって調整装置としての結像特性補正機構が構成されている。また、該結像特性補正機構を制御する制御装置が主制御装置５０とによって構成されている。
【０１７８】
このように、本実施形態では、露光装置の通常使用時における、投影光学系ＰＬの調整の際には、サービスエンジニア等が、波面収差計測器８０をＺチルトステージ５８に取り付け、入力装置４５を介して波面収差の計測指令を入力するだけで、ほぼ全自動で、遠隔操作により、投影光学系ＰＬの結像特性が高精度に調整されるようになっている。
【０１７９】
なお、上の説明では、投影光学系を自動調整するものとしたが、自動調整では補正が困難な収差が含まれる場合も起こりうる。このような場合を考慮して、第２通信サーバ１３０側の熟練技術者が、第２通信サーバ１３０のハードディスク内に記憶されている波面の計測データをディスプレイに表示させ、その表示内容を分析して、問題点を把握し、自動調整では困難な収差が含まれている場合には、的確な対応策の指示内容を第２通信サーバ１３０のキーボード等から入力し、通信にて露光装置１２２の表示装置４４の画面上に表示させることも可能である。メーカＡ側にいるサービスエンジニア等は、この画面の表示内容に基づいてレンズの組み付けを微調整する等により、短時間に投影光学系の調整を行うことが可能となる。
【０１８０】
次に、露光装置１２２（１２２₁〜１２２₃）の最良露光条件の設定について、第２通信サーバ１３０のＣＰＵの主要な制御アルゴリズムを示す図５のフローチャートに沿って説明する。前提として、露光装置１２２の定期メンテナンス時等に、サービスエンジニア等の計測指示に応じ、例えば第１露光装置１２２₁の主制御装置５０により、前述した波面収差計測器８０を用いた投影光学系ＰＬの波面収差の計測が行われ、その計測された波面のデータが、前述と同様の手順により、第１通信サーバ１２０のハードディスク等の内部に記憶されているものとする。なお、最良露光条件の設定の場合も、第１通信サーバ１２０あるいは露光装置１２０₁と第２通信サーバ１３０との間のデータの通信は、上述と同様にして行われるが、説明の簡略化のために、以下においては通信経路等の通信に関する説明は省略するものとする。
【０１８１】
図５のフローチャートがスタートするのは、メーカＡ側のオペレータの指示に応じて第１通信サーバ１２０から第２通信サーバ１３０に、最良露光条件の決定の対象である露光装置の指定を含む最良露光条件の決定の指示がなされ、これに応答して第２通信サーバ１３０により、第３プログラムがメインメモリにロードされたときである。従って、図５のステップ２０２以降の処理は実際には第３プログラムに従って行われる。
【０１８２】
まず、ステップ２０２では、第１通信サーバ１２０に対して条件入力を指示した後、ステップ２０４に進んで条件が入力されるのを待つ。
【０１８３】
このとき、第１通信サーバ１２０では、上記のオペレータによる最良露光条件の決定の指示に応じ、例えば露光装置１２２₁で次に使用が予定されているレチクルの情報を、例えば露光装置１２２_１〜１２２₃を管理する不図示のホストコンピュータに対して問い合わせ、そのレチクルの情報に基づいて、所定のデータベースを検索し、そのパターン情報を得ている。また、第１通信サーバ１２０では、露光装置１２２_１の主制御装置５０に対して例えば現在の照明条件等の設定情報を問い合わせ、それらの情報をメモリに記憶しているものとする。
【０１８４】
あるいは、上記のパターンの情報や、照明条件等の情報は、オペレータが入力装置を介して第１通信サーバ１２０に手入力にて入力することも可能である。
【０１８５】
いずれにしても、上で入手した、シミュレーションの対象であるパターンの情報（例えばラインアンドスペースパターンの場合、線幅、デューティ比等（あるいは実際のパターンの設計データなどであっても良い））が、予め設定された目的とする結像特性（該結像特性の指標値を含む：以下、「目的収差」と呼ぶ）の情報、例えば線幅異常値等の情報とともに、第１通信サーバ１２０によって入力されることとなる。
【０１８６】
このようにして、第１通信サーバ１２０により条件の入力がなされその入力完了の指示がなされると、図５のステップ２０６に進んで上記ステップ２０４で入力された目的収差のツェルニケ変化表を作成するための条件設定を行った後、次のステップ２０８に進む。なお、ステップ２０４で入力される目的収差の情報は、一種類とは限らない。すなわち、投影光学系ＰＬの複数種類の結像特性を同時に目的収差として指定することは可能である。
【０１８７】
ステップ２０８では、露光装置１２２₁の投影光学系ＰＬに関する情報の入力を第１通信サーバ１２０に指示した後、ステップ２１０に進んで、その情報の入力を待つ。そして、第１通信サーバ１２０により、投影光学系ＰＬに関する情報、具体的には、開口数（Ｎ．Ａ．）、照明条件（例えば照明系開口絞りの設定、あるいはコヒーレンスファクタσ値等）、波長などの情報が入力されると、ステップ２１２に進んで、その入力された情報をＲＡＭ内に記憶するとともに、与えたい収差の情報を設定する。一例として、ツェルニケ多項式の各項の係数の値を、例えば、第２項の係数Ｚ₂〜第３７項の係数Ｚ₃₇として、同一の値、例えば０．０５λを、個別に設定する。
【０１８８】
次のステップ２１４では、上記の入力されたパターンの情報及び投影光学系ＰＬに関する情報などに基づいて設定した収差の情報、例えば０．０５λに応じた１つの目的収差又はその指標値（例えばコマ収差の指標である線幅異常値など）を縦軸とし、横軸をツェルニケ多項式の各項の係数とするグラフ（例えば線幅異常値などのツェルニケ変化表（計算表））を作成した後、ステップ２１６に進む。
【０１８９】
ここで、ツェルニケ変化表とは、入力されたパターンを対象パターンとした場合の特定の収差、すなわち上記の目的収差（その指標値を含む）に対する、投影光学系ＰＬの波面を展開したツェルニケ多項式の各項の係数の感度（Zernike Sensitivity）から成るテーブルデータに他ならない。このツェルニケ変化表は、入力されたパターンの情報及び投影光学系ＰＬに関する情報、及び設定した収差の情報に基づいて、同一種類の投影光学系については、投影光学系を構成する各レンズ素子の種類や配置などを含む設計情報に基づいて一義的に定まる。従って、最良露光条件の決定の対象である露光装置の指定（例えば機種名の指定）に基づいて、メーカＢの社内のデータベース等を検索してその露光装置の投影光学系の種類を確認することにより、目的収差に対応するツェルニケ変化表を作成することができる。
【０１９０】
次のステップ２１６では、上記ステップ２０４で入力された全ての目的収差についてツェルニケ変化表を作成したか否かを判断する。そして、この判断が否定された場合には、ステップ２１４に戻り、次の目的収差について変化表を作成する。
【０１９１】
そして、全ての目的収差についての変化表の作成が終了し、ステップ２１６の判断が肯定されると、次のステップ２１８に進む。ステップ２１８では、第１通信サーバ１２０に対し、波面の計測データの入力を指示した後、ステップ２２０に進んで、その計測データが入力されるのを待つ。そして、第１通信サーバ１２０からハードディスク内に格納されている波面の計測データ（第１計測点〜第ｎ計測点に対応する波面を展開したツェルニケ多項式の各項の係数、例えば第２項の係数Ｚ₂〜第３７項の係数Ｚ₃₇）が入力されると、ステップ２２２に進んで、先に作成したツェルニケ変化表（計算表）を用いて、計測点毎に、次式（１２）のような演算を行って、先にステップ２０４で入力された目的収差の１つを算出し、ＲＡＭ内に記憶する。
【０１９２】
Ａ=Ｋ・{Ｚ₂・(変化表の値)+Ｚ₃・(変化表の値)+…+Ｚ₃₇・(変化表の値)} …(１２)
【０１９３】
ここで、Ａは、投影光学系ＰＬの目的収差、例えば非点収差、像面湾曲等、あるいは、目的収差の指標、例えばコマ収差の指標である線幅異常値などである。また、Ｋは、レジスト感度等に応じて定まる比例定数である。
【０１９４】
ここで、例えば、Ａが、線幅異常値である場合を考えると、例えばパターンが５本のラインを有するＬ／Ｓパターンである場合には、線幅異常値は、前述した式（１）で表せる。この式（１）から明らかなように、上式（１２）の計算は、パターンを空間像（投影像）に変換する計算に他ならない。
【０１９５】
次のステップ２２４では、全ての目的収差（条件設定された収差（結像特性））を算出したか否かを判断し、この判断が否定された場合には、ステップ２２２に戻り、次の目的収差を算出し、ＲＡＭ内に記憶する。
【０１９６】
このようにして、全ての目的収差の算出が終了すると、ステップ２２６に進んで、ＲＡＭ内に記憶されている全ての目的収差の算出結果をハードディスク等に記憶した後、次のステップ２２８に進む。
【０１９７】
ステップ２２８では、投影光学系ＰＬに関する情報、具体的には、開口数（Ｎ．Ａ．）、照明条件（例えば照明系開口絞りの設定、あるいはコヒーレンスファクタσ値等）、波長などの一部を、先にステップ２１０で入力されたものと異なる内容に変更した後、次のステップ２３０に進み、予め想定している予定回数の内容変更が終了したか否かを判断する。ここでは、１回だけ投影光学系ＰＬに関する情報を変更したのみなので、この判断は否定され、ステップ２１４に戻り、その後上記ステップ２１４以降の処理、判断を繰り返す。この際、ステップ２１４では、ツェルニケ変化表を作成するが、このとき上記ステップ２２８で変更された変更後の投影光学系ＰＬに関する情報に基づいてツェルニケ変化表を作成する。このようにして、照明条件、開口数、波長等を順次変更しながら、ステップ２１４〜ステップ２３０の処理、判断が繰り返され、予定回数の照明条件等の変更が繰り返されると、ステップ２３０における判断が肯定され、次のステップ２３２に進む。この時点では、予定数の条件設定下における目的収差の算出結果がハードディスク等の内部に記憶されている。
【０１９８】
次のステップ２３２では、ハードディスク等の内部に格納されている目的収差が最適となる（例えば、零ないし最小となる）ような投影光学系に関する条件（照明条件、開口数、波長等）を求め、その条件を最良露光条件として決定する。
【０１９９】
次のステップ２３４では、決定した最良露光条件を第１通信サーバ１２０に送信した後、本ルーチンの一連の処理を終了する。
【０２００】
上記の最良露光条件のデータを受信した第１通信サーバ１２０では、必要に応じて、最良露光条件の設定を命じる命令データを露光装置１２２₁の主制御装置５０に送り、主制御装置５０では、そのデータに応じて最良露光条件を設定する。具体的には、主制御装置５０では、照明系開口絞り板２４の開口絞りを変更することにより照明条件を変更（設定）し、あるいは、図２に示される投影光学系ＰＬの瞳開口絞り１５を調整することにより投影光学系ＰＬの開口数を調整することができる。あるいは、主制御装置５０では、制御情報ＴＳとして照明光ＥＬの波長を変更する情報を光源１６に与えることにより露光波長を設定することができる。
【０２０１】
なお、最良露光条件の設定を指示する指示データを、第２通信サーバ１３０が、直接露光装置１２２₁に与えることにより、露光装置１２２₁の最良露光条件を設定することも可能である。
【０２０２】
また、図５のフローチャートに対応する第３プログラムに僅かの変更を加えることにより、パターンの情報以外の設定情報を固定したまま、パターン情報を徐々に変更しながら、上記と同様のツェルニケ変化表の作成、及び波面の計測データに基づく目的収差（あるいは空間像）の算出を、繰り返し行うことにより、最良露光条件として最適なパターンの設定情報を決定することも可能である。
【０２０３】
同様に、図５のフローチャートに対応する第３プログラムに僅かの変更を加えることにより、与えたい収差の情報以外の設定情報を固定したまま、与えたい収差の情報を変更しながら、上記と同様のツェルニケ変化表の作成、及び波面の計測データに基づく目的収差（あるいは空間像）の算出を、繰り返し行うことにより、最良露光条件として、入力されたパターンを転写する際の投影光学系に与えるべき収差を決定することも可能である。かかる場合には、第２通信サーバ１３０は、投影光学系ＰＬにそのような収差（例えばツェルニケ多項式の第２項の係数Ｚ₂〜第３７項の係数Ｚ₃₇）が与えられるように、露光装置１２２₁の主制御装置５０を介して結像補正コントローラ４８を制御することにより結像特性を調整することができる。あるいは、第２通信サーバ１３０は、投影光学系ＰＬにそのような収差が与えられるように、第１通信サーバ１２０及び主制御装置５０を介して結像補正コントローラ４８を制御して結像特性を調整することができる。
【０２０４】
その他の露光装置１２２₂、１２２₃における最良露光条件の設定も上述と全く同様にして行われる。
【０２０５】
また、本実施形態において、例えば露光装置１２２の定期点検時等において、サービスエンジニア等が第１通信サーバ１２０側から条件設定入力、投影光学系に関する情報の入力等を行うことにより、これに応答して、第２通信サーバ１３０により、前述した第３プログラムを一部変更した別のプログラムを用いて、上述した最良露光条件の設定時におけるシミュレーションと同様の手順で同様のツェルニケ変化表が作成される。そして、露光装置１２２側でサービスエンジニア等の指示に基づき主制御装置５０により波面収差の計測が実行され、その結果得られる位置ずれのデータが第１通信サーバ１２０を介して送信されると、第２通信サーバ１３０では、上述と同様にして目的収差を算出する。そして、第２通信サーバ１３０では、その目的収差が最適（例えば零ないし最小）となるような可動レンズ１３₁〜１３₄の各自由度方向の駆動量を、別のプログラムを用いて最小自乗法により算出する。そして、第２通信サーバ１３０では、その算出した駆動量の指令値を、主制御装置５０を介して結像特性補正コントローラ４８に与える。これにより、結像特性補正コントローラ４８により、可動レンズ１３₁〜１３₄をそれぞれの自由度方向に駆動する各駆動素子に対する印加電圧が制御され、可動レンズ１３₁〜１３₄の少なくとも１つの位置及び姿勢の少なくとも一方が調整され、投影光学系ＰＬの目的とする結像特性、例えばディストーション、像面湾曲、コマ収差、球面収差、及び非点収差等が補正される。なお、コマ収差、球面収差、及び非点収差については、低次のみならず高次の収差をも補正可能である。この場合、必ずしも前述した第２プログラムを用いる必要はない。
【０２０６】
また、本実施形態では、ドライブ装置４６から記憶装置４２に上述した第３プログラムを一部変更した別のプログラムを予めインストールしておくことにより、定期メンテナンス時等における露光装置１２２の投影光学系ＰＬの調整時に、露光装置１２２自身による投影光学系ＰＬの結像特性の自動調整を容易に実現することができる。この場合、オペレータの指示（条件設定入力、投影光学系に関する情報の入力等も含む）に基づき、主制御装置５０内のＣＰＵにより上記のシミュレーションと同様の手順で同様の処理が行われ、同様のツェルニケ変化表が作成される。そして、波面収差の計測が実行され、位置ずれのデータが入力されると、主制御装置５０内のＣＰＵにより、上述と同様にして目的収差が算出される。その後、主制御装置５０内のＣＰＵでは、それらの目的収差が最適（例えば零ないし最小）となるような可動レンズ１３₁〜１３₄の各自由度方向の駆動量を、別のプログラムを用いて最小自乗法により算出する。そして、主制御装置５０内のＣＰＵでは、その算出した駆動量の指令値を、結像特性補正コントローラ４８に与える。これにより、結像特性補正コントローラ４８により、可動レンズ１３₁〜１３₄をそれぞれの自由度方向に駆動する各駆動素子に対する印加電圧が制御され、可動レンズ１３₁〜１３₄の少なくとも１つの位置及び姿勢の少なくとも一方が調整され、投影光学系ＰＬの目的とする結像特性、例えばディストーション、像面湾曲、コマ収差、球面収差、及び非点収差等が補正される。なお、コマ収差、球面収差、及び非点収差については、低次のみならず高次の収差をも補正可能である。
【０２０７】
上記の説明から明らかなように、本実施形態では、可動レンズ１３₁〜１３₄、これらの可動レンズを駆動する駆動素子、結像特性補正コントローラ４８によって結像特性調整機構が構成され、主制御装置５０によって結像特性調整機構を制御する制御装置が構成されている。
【０２０８】
ところで、上述の説明では、投影光学系ＰＬの波面収差の計測を波面収差計測器８０を用いて行う場合について説明したが、これに限らず、次に説明するような計測用レチクルＲ_T（以下、適宜「レチクルＲ_T」ともいう）を用いて波面収差を計測することも可能である。
【０２０９】
図６には、この計測用レチクルＲ_Tの概略斜視図が示されている。また、図７には、レチクルステージＲＳＴ上に装填した状態におけるレチクルＲ_Tの光軸ＡＸ近傍のＸＺ断面の概略図が、投影光学系ＰＬの模式図とともに示されている。また、図８には、レチクルステージＲＳＴ上に装填した状態におけるレチクルＲ_Tの−Ｙ側端部近傍のＸＺ断面の概略図が、投影光学系ＰＬの模式図とともに示されている。
【０２１０】
図６から明らかなように、この計測用レチクルＲ_Tの全体形状は、通常のペリクル付きレチクルとほぼ同様の形状を有している。この計測用レチクルＲ_Tは、ガラス基板６０、該ガラス基板６０の図６における上面のＸ軸方向中央部に、固定された長方形板状の形状を有するレンズ取付け部材６２、ガラス基板６０の図３における下面に取り付けられた通常のペリクルフレームと同様の外観を有する枠状部材から成るスペーサ部材６４、及びこのスペーサ部材６４の下面に取り付けられた開口板６６等を備えている。
【０２１１】
前記レンズ取付け部材６２には、Ｙ軸方向の両端部の一部の帯状の領域を除く、ほぼ全域にマトリックス状配置でｎ個の円形開口６３_i,j（ｉ＝１〜ｐ、ｊ＝１〜ｑ、ｐ×ｑ＝ｎ）が形成されている。各円形開口６３_i,jの内部には、Ｚ軸方向の光軸を有する凸レンズから成る集光レンズ６５_i,jがそれぞれ設けられている（図７参照）。
【０２１２】
また、ガラス基板６０とスペーサ部材６４と開口板６６とで囲まれる空間の内部には、図７に示されるように、補強部材６９が所定の間隔で設けられている。
【０２１３】
更に、ガラス基板６０の下面には、前記各集光レンズ６５_i,jに対向して、図７に示されるように、計測用パターン６７_i,jがそれぞれ形成されている。また、開口板６６には、図７に示されるように、各計測用パターン６７_i,jにそれぞれ対向してピンホール状の開口７０_i,jが形成されている。このピンホール状の開口７０_i,jは、例えば直径１００〜１５０μｍ程度とされている。
【０２１４】
図６に戻り、レンズ保持部材６２には、Ｙ軸方向の両端部の一部の帯状の領域の中央部に、開口７２₁、７２₂がそれぞれ形成されている。図８に示されるように、ガラス板６０の下面（パターン面）には、一方の開口７２₁に対向して基準パターン７４₁が形成されている。また、図示は省略されているが、他方の開口７２₂に対向して、ガラス板６０の下面（パターン面）に、基準パターン７４₁と同様の基準パターン（便宜上、「基準パターン７４₂」と記述する）が形成されている。
【０２１５】
また、図６に示されるように、ガラス基板６０のレチクル中心を通るＸ軸上には、レンズ保持部材６２の両外側に、レチクル中心に関して対称な配置で一対のレチクルアライメントマークＲＭ１，ＲＭ２が形成されている。
【０２１６】
ここで、本実施形態では、計測用パターン６７_i,jとして、図９（Ａ）に示されるような網目状（ストリートライン状）のパターンが用いられている。また、これに対応して、基準パターン７４₁、７４₂として、図９（Ｂ）に示されるような、計測用パターン６７_i,jと同一ピッチで正方形パターンが配置された２次元の格子パターンが用いられている。なお、基準パターン７４₁、７４₂として図９（Ａ）のパターンを用い、計測用パターンとして図９（Ｂ）に示されるパターンを用いることは可能である。また、計測用パターン６７_i,jは、これに限られず、その他の形状のパターンを用いても良く、その場合には、基準パターンとして、その計測用パターンとの間に所定の位置関係があるパターンを用いれば良い。すなわち、基準パターンは、計測用パターンの位置ずれの基準となるパターンであれば良く、その形状等は問わないが、投影光学系ＰＬの結像特性（光学特性）を計測するためには、投影光学系ＰＬのイメージフィールド又は露光領域の全面に渡ってパターンが分布しているパターンが望ましい。
【０２１７】
次に、露光装置１２２（露光装置１２２₁〜１２２₃）においてレチクルＲ_Tを用いる場合の投影光学系ＰＬの波面収差の計測について説明する。
【０２１８】
まず、計測用レチクルＲ_Tを用いて、投影光学系ＰＬの視野内の複数（ここでは、ｎ個）の計測点において、以下のようにして、波面収差を計測する。
【０２１９】
まず、入力装置４５を介してオペレータ（サービスエンジニアを含む）により波面収差の計測指令が入力されると、主制御装置５０では、不図示のレチクルローダを介して計測用レチクルＲ_TをレチクルステージＲＳＴ上にロードする。次いで、主制御装置５０では、レーザ干渉計５４Ｗの出力をモニタしつつ、ウエハステージ駆動部５６を介してウエハステージＷＳＴを移動し、基準マーク板ＦＭ上の一対のレチクルアライメント用基準マークを予め定められた基準位置に位置決めする。ここで、この基準位置とは、例えば一対の第２基準マークの中心が、レーザ干渉計５４Ｗで規定されるステージ座標系上の原点に一致する位置に定められている。
【０２２０】
次に、主制御装置５０では、計測用レチクルＲ_T上の一対のレチクルアライメントマークＲＭ１，ＲＭ２とこれらに対応するレチクルアライメント用基準マークとを、前述のレチクルアライメント顕微鏡により同時に観察し、レチクルアライメントマークＲＭ１，ＲＭ２の基準板ＦＭ上への投影像と、対応する基準マークとの位置ずれが、共に最小となるように、不図示の駆動系を介してレチクルステージＲＳＴをＸＹ２次元面内で微少駆動する。これにより、レチクルアライメントが終了し、レチクル中心が投影光学系ＰＬの光軸にほぼ一致する。
【０２２１】
次に、主制御装置５０では、不図示のウエハローダを用いて表面にレジスト（感光剤）が塗布されたウエハＷをＺチルトステージ５８上にロードする。
【０２２２】
次いで、主制御装置５０では、計測用レチクルＲ_Tの集光レンズ６５_i,jの全てが含まれ、かつ開口７２₁，７２₂が含まれず、レンズ保持部材６２のＸ軸方向の最大幅以内のＸ軸方向の長さを有する矩形の照明領域を形成するため、不図示の駆動系を介してレチクルブラインド３０の開口を設定する。また、これと同時に、主制御装置５０では、駆動装置４０を介して照明系開口絞り板２４を回転して、所定の開口絞り、例えば小σ絞りを照明光ＥＬの光路上に設定する。
【０２２３】
このような準備作業の後、主制御装置５０では、制御情報ＴＳを光源１６に与えて、レーザビームＬＢを発光させて、照明光ＥＬをレチクルＲ_Tに照射して露光を行う。これにより、図７に示されるように、各計測用パターン６７_i,jが、対応するピンホール状の開口７０_i,j及び投影光学系ＰＬを介して同時に転写される。この結果、ウエハＷ上のレジスト層には、図１０（Ａ）に示されるような各計測用パターン６７_i,jの縮小像（潜像）６７’_i,jが、所定間隔でＸＹ２次元方向に沿って所定間隔で形成される。
【０２２４】
次に、主制御装置５０では、不図示のレチクルレーザ干渉計の計測値とレチクルセンタと一方の基準パターン７４₁との設計上の位置関係とに基づいて、基準パターン７４₁の中心位置が光軸ＡＸ上に一致するように、不図示の駆動系を介してレチクルステージＲＳＴをＹ軸方向に所定距離移動する。次いで、主制御装置５０では、その移動後の開口７２₁を含むレンズ保持部材６２上の所定面積の矩形領域（この領域は、いずれの集光レンズにも掛からない）にのみ照明光ＥＬの照明領域を規定すべく、不図示の駆動系を介してレチクルブラインド３０の開口を設定する。
【０２２５】
次に、主制御装置５０では、最初の計測用パターン６７_1,1の潜像６７’_1,1が形成されたウエハＷ上の領域のほぼ中心が、投影光学系ＰＬの光軸上にほぼ一致するように、レーザ干渉計５４Ｗの計測値をモニタしつつ、ウエハステージＷＳＴを移動する。
【０２２６】
そして、主制御装置５０では、制御情報ＴＳを光源１６に与えて、レーザビームＬＢを発光させて、照明光ＥＬをレチクルＲ_Tに照射して露光を行う。これにより、ウエハＷ上のレジスト層の計測用パターン６７_1,1の潜像が既に形成されている領域（領域Ｓ_1,1と呼ぶ）に基準パターン７４₁が重ねて転写される。この結果、ウエハＷ上の領域Ｓ_1,1には、図１０（Ｂ）に示されるように、計測用パターン６７_1,1の潜像６７’_1,1と基準パターン７４₁の潜像７４’₁が同図のような位置関係で形成される。
【０２２７】
次いで、主制御装置５０では、レチクルＲ_T上の計測用パターン６７_i,jの配列ピッチと投影光学系ＰＬの投影倍率とに基づいて、ウエハＷ上の計測用パターン６７_i,jの設計上の配列ピッチｐを算出し、そのピッチｐだけ、ウエハステージＷＳＴをＸ軸方向に移動して、第２番目の計測用パターン６７_1,2の潜像が形成されたウエハＷ上の領域（領域Ｓ_1,2と呼ぶ）のほぼ中心が、投影光学系ＰＬの光軸上にほぼ一致するように、ウエハステージＷＳＴを移動する。
【０２２８】
そして、主制御装置５０では、制御情報ＴＳを光源１６に与えて、レーザビームＬＢを発光させて、照明光ＥＬをレチクルＲ_Tに照射して露光を行う。これにより、ウエハＷ上の領域Ｓ_1,2には基準パターン７４₁が重ねて転写される。
【０２２９】
以後、上記と同様の領域間ステッピング動作と、露光動作とを繰り返すことにより、ウエハＷ上の領域Ｓ_i,jに、図１０（Ｂ）と同様の計測用パターンと基準パターンとの潜像が形成される。
【０２３０】
このようにして、露光が終了すると、主制御装置５０では、不図示のウエハローダを介してウエハＷをＺチルトステージ５８上からアンロードした後、チャンバ１１にインラインにて接続されている不図示のコータ・デベロッパ（以下、「Ｃ／Ｄ」と略述する）に送る。そして、Ｃ／Ｄ内で、そのウエハＷの現像が行われ、その現像後にウエハＷ上には、マトリックス状に配列された各領域Ｓ_i,jに図１０（Ｂ）と同様の配置で計測用パターンと基準パターンとのレジスト像が形成される。
【０２３１】
その後、現像が終了したウエハＷは、Ｃ／Ｄから取り出され、外部の重ね合せ測定器（レジストレーション測定器）を用いて、各領域Ｓ_i,jについての重ね合せ誤差の測定が行われ、この結果に基づいて、各計測用パターン６７_i,jのレジスト像の対応する基準パターン７４₁に対する位置誤差（位置ずれ）が算出される。なお、この位置ずれの算出方法は、種々考えられるが、いずれにしても、計測された生データに基づいて統計演算を行うことが、精度を向上する観点からは望ましい。
【０２３２】
このようにして、各領域Ｓ_i,jについて、基準パターンに対する計測用パターンのＸ，Ｙ２次元方向の位置ずれ（Δξ’，Δη’）が求められる。そして、この各領域Ｓ_i,jについての位置ずれ（Δξ’，Δη’）のデータが、前述したサービスエンジニア等により、入力装置４４を介して主制御装置５０に入力される。なお、外部の重ね合せ測定器から、演算した各領域Ｓ_i,jについての位置ずれ（Δξ’，Δη’）のデータを、オンラインにて主制御装置５０に入力することも可能である。
【０２３３】
いずれにしても、上記の入力に応答して、主制御装置５０内のＣＰＵでは、前述した第１プログラムと同様の演算プログラムをメインメモリにロードし、位置ずれ（Δξ’，Δη’）に基づいて、各領域Ｓ_i,jに対応する、すなわち投影光学系ＰＬの視野内の第１計測点〜第ｎ計測点に対応する波面（波面収差）、ここでは、ツェルニケ多項式の各項の係数、例えば第２項の係数Ｚ₂〜第３７項の係数Ｚ₃₇を上記演算プログラムに従って演算する。
【０２３４】
このように、主制御装置５０内のＣＰＵでは、上記の位置ずれ（Δξ’，Δη’）に基づいて、所定の演算プログラムに従った演算により投影光学系ＰＬの波面を求めるのであるが、ここでは、その演算の前提となる、位置ずれ（Δξ’，Δη’）と波面との物理的な関係を、図７及び図８に基づいて簡単に説明する。
【０２３５】
図７に、計測用パターン６７_k,lについて、代表的に示されるように、計測用パターン６７_i,jで発生した回折光のうち、ピンホール状の開口７０_i,jを通過した光は、どの位置の計測用パターン６７_i,jに由来する光であるかによって、投影光学系ＰＬの瞳面を通過する位置が異なる。すなわち、当該瞳面の各位置における波面は、その位置に対応する計測用パターン６７_i,jの位置を介した光の波面と対応している。そして、仮に投影光学系ＰＬに収差が全くないものとすると、これらの波面は、投影光学系ＰＬの瞳面では、すべて符号Ｆ₁で示されるような理想波面（ここでは平面）となるはずである。しかるに、収差の全く無い投影光学系は実際には存在しないため、瞳面においては、例えば、点線で示されるような曲面状の波面Ｆ₂となる。従って、計測用パターン６７_i,jの像は、ウエハＷ上で波面Ｆ₁の理想波面に対する傾きに応じてずれた位置に結像される。
【０２３６】
この一方、基準パターン７４₁（又は７４₂）から発生する回折光は、図８に示されるように、ピンホール状の開口の制限を受けることなく、しかも投影光学系ＰＬに直接入射し、該投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上に結像される。更に、この基準パターン７４₁を用いた露光は、投影光学系ＰＬの光軸上に基準パターン７４₁の中心を位置決めした状態で行われることから、基準パターン７４₁から発生する結像光束は殆ど投影光学系ＰＬの収差の影響を受けることなく、光軸を含む微小領域に位置ずれなく結像する。
【０２３７】
従って、位置ずれ（Δξ’，Δη’）は、波面の理想波面に対する傾斜をそのまま反映した値になり、逆に位置ずれ（Δξ’，Δη’）に基づいて波面を復元することができる。なお、上記の位置ずれ（Δξ’，Δη’）と波面との物理的な関係から明らかなように、本実施形態における波面の算出原理は、周知のShack-Hartmannの波面算出原理そのものである。
【０２３８】
なお、計測用レチクルＲ_Tと同様の構成の特殊な構造のマスクを用い、そのマスク上の複数の計測用パターンのそれぞれを、個別に設けられたピンホール及び投影光学系を順次介して基板上に焼き付けるとともに、マスク上の基準パターンを集光レンズ及びピンホールを介することなく、投影光学系を介して基板上に焼き付けて、それぞれの焼き付けの結果得られる複数の計測用パターンのレジスト像それぞれの基準パターンのレジスト像に対する位置ずれを計測して所定の演算により、波面収差を算出する技術に関する発明が、米国特許第５，９７８，０８５号に開示されている。
【０２３９】
ところで、本実施形態の露光装置１２２₁〜１２２₃では、半導体デバイスの製造時には、デバイス製造用のレチクルＲがレチクルステージＲＳＴ上に装填され、その後、レチクルアライメント及びいわゆるベースライン計測、並びにＥＧＡ（エンハンスト・グローバル・アライメント）等のウエハアライメントなどの準備作業が行われる。
【０２４０】
なお、上記のレチクルアライメント、ベースライン計測等の準備作業については、例えば特開平４−３２４９２３号公報などに詳細に開示され、また、これに続くＥＧＡについては、特開昭６１−４４４２９号公報等に詳細に開示されているので、詳細な説明は省略する。
【０２４１】
その後、前述した計測用レチクルＲ_Tを用いた波面収差の計測時と同様のステップ・アンド・リピート方式の露光が行われる。但し、この場合、ステッピングは、ウエハアライメント結果に基づいて、ショット間を単位として行われる。なお、露光時の動作等は通常のステッパと異なることがないので、詳細説明については省略する。
【０２４２】
次に、露光装置１２２（１２２₁〜１２２₃）の製造の際に行われる投影光学系ＰＬの製造方法について説明する。
【０２４３】
ａ． 投影光学系の仕様の決定
この仕様の決定に際しては、まず、ユーザーであるメーカＡ側の技術者等により、不図示の入出力装置を介して第１通信サーバ１２０に、露光装置が達成すべき目標情報、例えば露光波長、最小線幅（又は解像力）、及び対象パターン等の情報が入力される。次に、上記技術者等は、入出力装置を介してその目標情報の送信を第１通信サーバ１２０に指示する。
【０２４４】
これにより、第１通信サーバ１２０では、第２通信サーバ１３０に対してデータの受信が可能であるか否かの問い合わせを行い、第２通信サーバ１３０からの受信可能である旨の回答を受けて、前記目標情報を第２通信サーバ１３０に送信する。
【０２４５】
第２通信サーバ１３０では、上記の目標情報を受信して、分析を行い、その分析結果に基づいて、後述するような７通りの仕様決定方法の中から、１つの方法を選択して、仕様を決定し、その決定した仕様をＲＡＭ内に記憶する。
【０２４６】
ここで、仕様決定方法の説明に先立って、前述した式（４）で表される、投影光学系の波面を展開したツェルニケ多項式（フリンジツェルニケ多項式）の各項の係数Ｚ_iがどのような収差に関連するかを簡単に説明する。各項は、前述した表１に示されるような、ｆ_i（ρ，θ）項、すなわちρの最高次数をｎ次とし、θに掛かる係数をｍとするｎ次ｍθ項を含む項である。
【０２４７】
０次０θ項の係数Ｚ₁は、波面のポジションを示すものであり、収差とは殆ど関係がない。
１次１θ項（の係数（Ｚ₂，Ｚ₃））は、ディストーション成分を示す。
２次０θ項（の係数Ｚ₄）は、フォーカス成分を示す。
３次以上の０θ項（の係数（Ｚ₉，Ｚ₁₆，Ｚ₂₅，Ｚ₃₆，Ｚ₃₇））は、球面収差成分を示す。
２θ項（の係数（Ｚ₅，Ｚ₆，Ｚ₁₂，Ｚ₁₃，Ｚ₂₁，Ｚ₂₂，Ｚ₃₂，Ｚ₃₃））、及び４θ項（の係数（Ｚ₁₇，Ｚ₁₈，Ｚ₂₈，Ｚ₂₉））は、非点収差成分を示す。
３次以上の１θ項（の係数（Ｚ₇，Ｚ₈，Ｚ₁₄，Ｚ₁₅，Ｚ₂₃，Ｚ₂₄，Ｚ₃₄，Ｚ₃₅））、３θ項（の係数（Ｚ₁₀，Ｚ₁₁，Ｚ₁₉，Ｚ₂₀，Ｚ₃₀，Ｚ₃₁））、及び５θ項（の係数（Ｚ₂₆，Ｚ₂₇））はコマ収差成分を示す。
【０２４８】
以下、７通りの仕様決定方法について説明するが、いずれの方法も投影光学系が満足すべき波面収差を規格値として投影光学系の仕様を決定するものである。
【０２４９】
＜第１の方法＞
これは、投影光学系の波面を展開したツェルニケ多項式の各項の係数のうち、目標情報に基づいて選択した特定の項の係数（の値）を規格値として投影光学系の仕様を決定する方法である。この第１の方法は、一例として、目標情報に例えば解像力が含まれる場合に、例えばディストーション成分に対応する係数Ｚ₂，Ｚ₃を選択し、これらの係数の値そのものを規格値として、視野内において、これらがそれぞれ所定の値以下となるように投影光学系の仕様を決定するような場合に用いられる。
【０２５０】
＜第２の方法＞
これは、投影光学系の波面を展開したツェルニケ多項式の各項の係数のＲＭＳ値（Root-means-square value：二乗平均値の平方根）を規格値とし、投影光学系の視野内全体における前記ＲＭＳ値が所定の許容値を超えないように投影光学系の仕様を決定する方法である。この第２の方法によれば、例えば像面湾曲等の視野内全体で定義される収差が抑制されることとなる。この第２の方法は、目標情報の如何によらず好適に適用できる。勿論、各項の係数の視野内におけるＲＭＳ値を規格値としても良い。
【０２５１】
＜第３の方法＞
これは、投影光学系の波面を展開したツェルニケ多項式の各項の係数の値を規格値とし、前記係数が個別に定められた各許容値をそれぞれ超えないように前記投影光学系の仕様を決定する方法である。この第３の方法では、各許容値を同一値として設定することもできるし、個別に異なる値を任意に設定することもできる。勿論、このうちのいくつかが同一値であることとすることもできる。
【０２５２】
＜第４の方法＞
この第４の方法は、投影光学系の波面を展開したツェルニケ多項式の各項の係数のうち、着目する特定の収差に対応するｎ次ｍθ項の係数のＲＭＳ値を規格値とし、前記ＲＭＳ値が所定の許容値を超えないように投影光学系の仕様を決定する方法である。この第４の方法は、例えば目標情報にパターン情報が含まれている場合に、そのパターン情報を分析してそのパターンの投影像を良好な状態で像面上に形成するためには、特に抑制しなければならないのは、どの収差であるかを推測し、その推測結果に基づいて、ｎ次ｍθ項の係数のＲＭＳ値を例えば次のように規格化する。
【０２５３】
視野内におけるＺ₂，Ｚ₃に関するＲＭＳ値Ａ₁を規格値とし、規格値Ａ₁≦許容値Ｂ₁とする。
視野内におけるＺ₄のＲＭＳ値Ａ₂を規格値とし、規格値Ａ₂≦許容値Ｂ₂とする。
視野内におけるＺ₅，Ｚ₆に関するＲＭＳ値Ａ₃を規格値とし、規格値Ａ₃≦許容値Ｂ₃とする。
視野内におけるＺ₇，Ｚ₈に関するＲＭＳ値Ａ₄を規格値とし、規格値Ａ₄≦許容値Ｂ₄とする。
視野内におけるＺ₉のＲＭＳ値Ａ₅を規格値とし、規格値Ａ₅≦許容値Ｂ₅とする。
視野内におけるＺ₁₀，Ｚ₁₁に関するＲＭＳ値Ａ₆を規格値とし、規格値Ａ₆≦許容値Ｂ₆とする。
視野内におけるＺ₁₂，₁₃に関するＲＭＳ値Ａ₇を規格値とし、規格値Ａ₇≦許容値Ｂ₇とする。
視野内におけるＺ₁₄，Ｚ₁₅に関するＲＭＳ値Ａ₈を規格値とし、規格値Ａ₈≦許容値Ｂ₈とする。
視野内におけるＺ₁₆のＲＭＳ値Ａ₉を規格値とし、規格値Ａ₉≦許容値Ｂ₉とする。
視野内におけるＺ₁₇，Ｚ₁₈に関するＲＭＳ値Ａ₁₀を規格値とし、規格値Ａ₁₀≦許容値Ｂ₁₀とする。
視野内におけるＺ₁₉，Ｚ₂₀に関するＲＭＳ値Ａ₁₁を規格値とし、規格値Ａ₁₁≦許容値Ｂ₁₁とする。
視野内におけるＺ₂₁，Ｚ₂₂に関するＲＭＳ値Ａ₁₂を規格値とし、規格値Ａ₁₂≦許容値Ｂ₁₂とする。
視野内におけるＺ₂₃，Ｚ₂₄に関するＲＭＳ値Ａ₁₃を規格値とし、規格値Ａ₁₃≦許容値Ｂ₁₃とする。
視野内におけるＺ₂₅のＲＭＳ値Ａ₁₄を規格値とし、規格値Ａ₁₄≦許容値Ｂ₁₄とする。
視野内におけるＺ₂₆，Ｚ₂₇に関するＲＭＳ値Ａ₁₅を規格値とし、規格値Ａ₁₅≦許容値Ｂ₁₅とする。
視野内におけるＺ₂₈，Ｚ₂₉に関するＲＭＳ値Ａ₁₆を規格値とし、規格値Ａ₁₆≦許容値Ｂ₁₆とする。
視野内におけるＺ₃₀，Ｚ₃₁に関するＲＭＳ値Ａ₁₇を規格値とし、規格値Ａ₁₇≦許容値Ｂ₁₇とする。
視野内におけるＺ₃₂，Ｚ₃₃に関するＲＭＳ値Ａ₁₈を規格値とし、規格値Ａ₁₈≦許容値Ｂ₁₈とする。
視野内におけるＺ₃₄，Ｚ₃₅に関するＲＭＳ値Ａ₁₉を規格値とし、規格値Ａ₁₉≦許容値Ｂ₁₉とする。
視野内におけるＺ₃₆，Ｚ₃₇に関するＲＭＳ値Ａ₂₀を規格値とし、規格値Ａ₂₀≦許容値Ｂ₂₀とする。
【０２５４】
＜第５の方法＞
この第５の方法は、投影光学系の波面を展開したツェルニケ多項式の各項の係数のうち、着目する特定の収差に対応する各項をｍθ項毎の複数のグループに分離し、各グループに含まれる各項の係数の視野内におけるＲＭＳ値を規格値とし、各グループの前記ＲＭＳ値が個別に定められた各許容値を超えないように投影光学系の仕様を決定する方法である。
【０２５５】
例えば、３次以上の０θ項の係数Ｚ₉，Ｚ₁₆，Ｚ₂₅，Ｚ₃₆，Ｚ₃₇に関する視野内におけるＲＭＳ値Ｃ₁を規格値とし、規格値Ｃ₁≦許容値Ｄ₁とする。
３次以上の１θ項の係数Ｚ₇，Ｚ₈，Ｚ₁₄，Ｚ₁₅，Ｚ₂₃，Ｚ₂₄，Ｚ₃₄，Ｚ₃₅に関する視野内におけるＲＭＳ値Ｃ₂を規格値とし、規格値Ｃ₂≦許容値Ｄ₂とする。２θ項の係数Ｚ₅，Ｚ₆，Ｚ₁₂，Ｚ₁₃，Ｚ₂₁，Ｚ₂₂，Ｚ₃₂，Ｚ₃₃に関する視野内におけるＲＭＳ値Ｃ₃を規格値とし、規格値Ｃ₃≦許容値Ｄ₃とする。
３θ項の係数Ｚ₁₀，Ｚ₁₁，Ｚ₁₉，Ｚ₂₀，Ｚ₃₀，Ｚ₃₁に関する視野内におけるＲＭＳ値を規格値Ｃ₄とし、規格値Ｃ₄≦許容値Ｄ₄とする。
４θ項の係数Ｚ₁₇，Ｚ₁₈，Ｚ₂₈，Ｚ₂₉に関する視野内におけるＲＭＳ値を規格値Ｃ₅とし、規格値Ｃ₅≦許容値Ｄ₅とする。
５θ項の係数Ｚ₂₆，Ｚ₂₇に関する視野内におけるＲＭＳ値を規格値Ｃ₆とし、規格値Ｃ₆≦許容値Ｄ₆とする。
【０２５６】
この第５の方法も、前述の各項の係数の有する意味からわかるように、例えば目標情報にパターン情報が含まれている場合に、そのパターン情報を分析してそのパターンの投影像を良好な状態で像面上に形成するためには、特に抑制しなければならないのは、どの収差であるかを推測し、その推測結果に基づいて行うことができる。
【０２５７】
＜第６の方法＞
この第６の方法は、投影光学系ＰＬの波面を展開したツェルニケ多項式の各項の係数に目標情報に応じて重み付けした重み付け後の各項の係数を規格値とし、重み付け後の前記各項の係数の視野内におけるＲＭＳ値が所定の許容値を超えないように投影光学系の仕様を決定する方法である。この第６の方法も、例えば目標情報にパターン情報が含まれている場合に、そのパターン情報を分析してそのパターンの投影像を良好な状態で像面上に形成するためには、特に抑制しなければならないのは、どの収差であるかを推測し、その推測結果に基づいて行うことができる。
【０２５８】
＜第７の方法＞
この第７の方法は、目標情報に、投影光学系の投影対象であるパターンの情報が含まれる場合にのみ用いられる方法であって、前記パターンの情報に基づいて、該パターンを投影光学系により投影した際に像面に形成される空間像を求めるためのシミュレーションを行い、このシミュレーション結果を分析してパターンが良好に転写されるために投影光学系に許容される波面収差を規格値として投影光学系の仕様を決定するものである。この場合、シミュレーションの方法として、例えば前述と同様のツェルニケ変化表を予め作成し、そのツェルニケ変化表から得られる、前記パターンを対象パターンとした場合に特定の収差（その指標値を含む）に対して前記パターンに応じて定まる、、投影光学系の波面を展開したツェルニケ多項式の各項の係数の感度（Zernike Sensitivity）と、投影光学系の波面を展開したツェルニケ多項式の各項の係数との線形結合に基づいて空間像を求めても良い。
【０２５９】
これを更に詳述すると、投影光学系の視野内のｎ個の計測点（評価点）における諸収差（その指標値を含む）、例えばｍ種類の収差から成るｎ行ｍ列のマトリックスｆと、前記ｎ個の計測点における波面収差のデータ、例えば波面を展開したツェルニケ多項式の各項の係数、例えば第２項〜第３７項の係数Ｚ₂〜Ｚ₃₇から成るｎ行３６列のマトリックスＷａと、ツェルニケ変化表のデータ（すなわち所定の露光条件下におけるｍ種類の諸収差のツェルニケ多項式の各項の係数、例えば第２項〜第３７項の係数Ｚ₂〜Ｚ₃₇の１λ当たりの変化量（Zernike Sensitivity）から成る例えば３６行ｍ列のマトリックスＺＳとの間には、次式（１３）で示される関係がある。
ｆ＝Ｗａ・ＺＳ ……（１３）
【０２６０】
ここで、ｆ、Ｗａ、ＺＳは、一例としてそれぞれ次式（１４）、（１５）、（１６）のように表すことができる。
【０２６１】
【数 ７】

【０２６２】
上記式（１３）から明らかなように、ツェルニケ変化表と波面収差のデータ（例えば波面を展開したツェルニケ多項式の各項の係数、例えば第２項〜第３７項の係数Ｚ₂〜Ｚ₃₇）とを用いることにより、任意の収差を所望の値に定めることができる。換言すれば、上式（１３）のｆに所望の収差の値を与え、既知の（予め作成した）ツェルニケ変化表のデータを用いて、上式（１３）を最小自乗法で解くことにより、特定の収差を所望の値にする投影光学系の視野内の各点におけるツェルニケ多項式の各項の係数、例えば第２項〜第３７項の係数Ｚ₂〜Ｚ₃₇を定めることができることがわかる。
【０２６３】
すなわち、この第７の方法は、上記のシミュレーションにより、特定の収差、例えばコマ収差の指標値である線幅異常値が所定の値以下となるようなパターンの空間像を求め、その空間像が得られたときの波面収差（波面を展開したツェルニケ多項式の各項の係数）を規格値として投影光学系の仕様を決定するものである。
【０２６４】
上述した第１〜第７の仕様決定方法は、いずれも露光装置が達成すべき目標情報に基づいて、投影光学系の瞳面における波面の情報、すなわち瞳面を通過する総合的な情報を規格値として投影光学系の仕様を決定するので、この仕様を満足する投影光学系を製造すれば、結果的に露光装置が達成すべき目標を確実に達成することができる。
【０２６５】
ｂ． 投影光学系の製造工程
次に、図１１のフローチャートに沿って投影光学系ＰＬの製造工程について説明する。
【０２６６】
〔ステップ１〕
ステップ１では、まず、所定の設計レンズデータによる設計値に従って投影光学系ＰＬを構成する各光学部材としての各レンズ素子、並びに各レンズを保持するレンズホルダ、レンズ素子とレンズホルダとから成る光学ユニットを収納する鏡筒を製造する。すなわち、各レンズ素子は、周知のレンズ加工機を用いて所定の光学材料からそれぞれ所定の設計値に従う曲率半径、軸上厚を持つように加工され、また各レンズを保持するレンズホルダ、レンズ素子とレンズホルダとから成る光学ユニットを収納する鏡筒は、周知の金属加工機等を用いて所定の保持材料（ステンレス、真鍮、セラミック等）からそれぞれ所定の寸法を持つ形状に加工される。
【０２６７】
〔ステップ２〕
ステップ２では、ステップ１にて製造された投影光学系ＰＬを構成する各レンズ素子のレンズ面の面形状を例えばフィゾー型の干渉計を用いて計測する。このフィゾー型の干渉計としては、波長６３３ｎｍの光を発するＨｅ−Ｎｅ気体レーザや波長３６３ｎｍの光を発するＡｒレーザ、波長２４８ｎｍに高調波化されたＡｒレーザ等を光源とするものが用いられる。このフィゾー型の干渉計によると、光路上に配置された集光レンズの表面に形成された参照面と被検面であるレンズ素子表面からの反射光の干渉による干渉縞をＣＣＤ等の撮像装置により計測することにより被検面の形状を正確に求めることができる。なお、フィゾー型の干渉計を用いてレンズ等の光学素子の表面（レンズ面）の形状を求めることは公知であり、このことは、例えば、特開平６２−１２６３０５号、特開平６−１８５９９７号等にて開示されているので、詳細な説明は省略する。
【０２６８】
上述したフィゾー型の干渉計を用いた光学素子の面形状の計測は、投影光学系ＰＬを構成する各レンズ素子の全てのレンズ面に関して行われる。そして、それぞれの計測結果をコンソール等の不図示の入力装置を介して第２通信サーバ１３０が備えるＲＡＭ等のメモリ、あるいはハードディスク等の記憶装置に記憶させる。
【０２６９】
〔ステップ３〕
ステップ２での投影光学系ＰＬを構成する各レンズ素子の全てのレンズ面の面形状の計測が完了した後、設計値に従って加工製造された光学ユニット、すなわち、レンズ等の光学素子とその光学素子を保持するレンズホルダとからそれぞれ成る複数の光学ユニットを組み上げる。この光学ユニットのうち、複数、例えば４つは、前述した可動レンズ１３₁〜１３₄をそれぞれ有しており、該可動レンズ１３₁〜１３₄を有する光学ユニットには、前述の如く、上記レンズホルダとして、二重構造のレンズホルダが用いられている。すなわち、これらの二重構造のレンズホルダは、可動レンズ１３₁〜１３₄をそれぞれ保持する内側レンズホルダと、その内側レンズホルダを保持する外側レンズホルダとをそれぞれ有し、内側レンズホルダと外側レンズホルダとの位置関係が機械式の調整機構を介して調整可能な構造となっている。また、二重構造のレンズホルダには、前述した駆動素子がそれぞれ所定の位置に設けられている。
【０２７０】
そして、上述のようにして組み上げられた複数の光学ユニットを、鏡筒の上部開口を介して順次、スペーサを介在させながら鏡筒内に落とし込むように組み上げていく。そして、最初に鏡筒内に落としこまれた光学ユニットは、鏡筒の下端に形成された突出部によってスペーサを介して支持され、全ての光学ユニットが鏡筒内に収容されることにより組み立て工程が完了する。この組み立て工程と並行して、光学ユニットと共に鏡筒内に収納されるスペーサの厚さを加味しながら工具（マイクロメータ等）を用いて、各レンズ素子の光学面（レンズ面）の間隔に関する情報を計測する。そして、投影光学系の組み立て作業と計測作業とを交互に行いながら、ステップ３の組み立て工程が完了した段階での投影光学系ＰＬの最終的な各レンズ素子の光学面（レンズ面）の間隔を求める。
【０２７１】
なお、この組み立て工程を含み、製造段階の各工程では、前述した可動レンズ１３₁〜１３₄は中立位置に固定されている。また、説明は省略したが、この組み立て工程において、瞳開口絞り１５も組み込まれる。
【０２７２】
上記の組み立て工程中または組み立て完了時での投影光学系ＰＬの各レンズ素子の光学面（レンズ面）間の間隔に関する計測結果を不図示のコンソール等の不図示の入力装置を介して第２通信サーバ１３０が備えるＲＡＭ等のメモリ、あるいはハードディスク等の記憶装置に記憶させる。なお、以上の組み立て工程に際して、必要に応じて光学ユニットを調整しても良い。
【０２７３】
このとき、例えば、機械式の調整機構を介して光学素子間の光軸方向での相対間隔を変化、あるいは光軸に対して光学素子を傾斜させる。また、鏡筒の側面を貫通する雌螺子部を通して螺合するねじ（ビス）の先端がレンズホルダに当接するように鏡筒を構成し、そのねじをねじ回し（スクリュドライバ）等の工具を介して移動させることにより、レンズホルダを光軸と直交する方向へずらし、偏心等の調整をしても良い。
【０２７４】
〔ステップ４〕
次に、ステップ４では、ステップ３にて組み上がった投影光学系ＰＬの波面収差を計測する。
【０２７５】
具体的には、投影光学系ＰＬを不図示の大型の波面計測装置のボディに取り付け、波面収差を計測する。この波面計測装置による波面の計測原理は、前述した波面収差計測器８０と異なるところがないので、詳細説明は省略する。
【０２７６】
上記の波面収差の計測の結果、波面計測装置により、投影光学系の波面を展開したツェルニケ多項式（フリンジツェルニケ多項式）の各項の係数Ｚ_i（ｉ＝１、２、……、３７）が得られる。従って、波面計測装置を第２通信サーバ１３０に接続しておくことにより、第２通信サーバ１３０のＲＡＭ等のメモリ（あるいはハードディスク等の記憶装置）に上記ツェルニケ多項式の各項の係数Ｚ_iが自動的に取り込まれる。なお、上記の説明では、波面計測装置では、ツェルニケ多項式の第８１項までを用いるものとしたが、これは、投影光学系ＰＬの各収差の高次成分も算出するためにこのようにしたものである。しかし、前述の波面収差計測器の場合と同様に第３７項までを算出することとしても良いし、あるいは８２項以上の項をも算出するようにしても良い。
【０２７７】
〔ステップ５〕
ステップ５では、ステップ４にて計測された波面収差が、先に説明した第１〜第７の仕様決定方法のうちから選択された決定方法に従って決定された仕様を満足するように、投影光学系ＰＬを調整する。
【０２７８】
まず、投影光学系ＰＬの調整に先立って、第２通信サーバ１３０は、メモリ内に記憶された各情報、すなわち上記ステップ２にて得られた各光学素子の面形状に関する情報及び上記ステップ３の組み立て工程にて得られた各光学素子の光学面の間隔に関する情報等に基づいて、メモリ内に予め記憶された光学基本データを修正して、実際に組上がった投影光学系ＰＬの製造過程での光学データを再現する。この光学データは、各光学素子の調整量を算出するために用いられる。
【０２７９】
すなわち、第２通信サーバ１３０のハードディスク内には、投影光学系ＰＬを構成する全てのレンズ素子について、各レンズ素子の６自由度方向それぞれの単位駆動量とツェルニケ多項式の各項の係数Ｚ_iの変化量との関係を、投影光学系の設計値に基づいて算出した、いわば前述したマトリックスＯを可動レンズのみならず非可動のレンズ素子をも含むように拡張した調整用基本データベースが、予め格納されている。そこで、第２通信サーバ１３０では、上述した投影光学系ＰＬの製造過程での光学データに基づいて、所定の演算により上記の調整用基本データベースを修正する。
【０２８０】
そして、例えば上述した第１〜第６の方法のいずれかを選択している場合には、第２通信サーバ１３０では、修正後の基本データベースと、波面の目標値、すなわち選択した仕様決定方法に基づきツェルニケ多項式の各項の係数Ｚ_iが満足すべき値と、上記波面計測装置の計測結果として得られたツェルニケ多項式の各項の係数Ｚ_iの実測値とに基づいて、所定の演算プログラムに従って、各レンズ素子の６自由度方向それぞれの調整量を例えば最小自乗法により算出する。
【０２８１】
そして、第２通信サーバ１３０では、ディスプレイの画面上に各レンズ素子の６自由度方向それぞれの調整量（ゼロを含む）の情報を表示する。
【０２８２】
この表示に従って、技術者（作業者）により、各レンズ素子が調整される。これにより、選択された仕様決定方法に従って決定された仕様を満たすように投影光学系ＰＬが調整される。
【０２８３】
具体的には、仕様決定方法として、第１の方法が選択されている場合には、投影光学系ＰＬの波面を展開したツェルニケ多項式の各項の係数のうち、目標情報に基づいて選択した特定の項の係数が所定値を超えないように投影光学系ＰＬが調整される。また、第２の方法が選択されている場合には、投影光学系ＰＬの視野内全体における波面を展開したツェルニケ多項式の各項の係数のＲＭＳ値が、所定の許容値を超えないように投影光学系ＰＬが調整される。また、第３の方法が選択されている場合には、投影光学系の波面を展開したツェルニケ多項式の各項の係数が個別に定められた各許容値をそれぞれ超えないように投影光学系ＰＬが調整される。また、第４の方法が選択されている場合には、投影光学系ＰＬの波面を展開したツェルニケ多項式の各項の係数のうち、着目する特定の収差に対応するｎ次ｍθ項の係数の視野内におけるＲＭＳ値が所定の許容値を超えないように投影光学系ＰＬが調整される。第５の方法が選択されている場合には、投影光学系ＰＬの波面を展開したツェルニケ多項式の各項の係数のうち、着目すべき特定の収差に対応する各項をｍθ項毎の複数のグループに分離し、各グループに含まれる各項の係数の視野内におけるＲＭＳ値が個別に定められた各許容値を超えないように投影光学系が調整される。また、第６の方法が選択されている場合には、投影光学系ＰＬの波面を展開したツェルニケ多項式の各項の係数に目標情報に応じて重み付けした重み付け後の各項の係数の視野内におけるＲＭＳ値が所定の許容値を超えないように投影光学系ＰＬが調整される。
【０２８４】
一方、第７の方法を選択している場合には、第２通信サーバ１３０では、前記目標情報に含まれるパターンの情報に基づいて、該パターンを投影光学系により投影した際に像面に形成される空間像を求めるためのシミュレーションを行い、このシミュレーション結果を分析してパターンが良好に転写されるために投影光学系ＰＬに許容される波面収差を満たすように投影光学系ＰＬを調整する。この場合において、第２通信サーバ１３０では、シミュレーションの方法として、例えば前述と同様のツェルニケ変化表を予め作成し、そのツェルニケ変化表から得られる、前記パターンを対象パターンとした場合の特定の収差（その指標値を含む）に対する、投影光学系の波面を展開したツェルニケ多項式の各項の係数の感度（Zernike Sensitivity）と、投影光学系の波面を展開したツェルニケ多項式の各項の係数との線形結合に基づいて空間像を求め、その空間像に基づいて前記着目する収差が許容値を超えないようなレンズ素子の調整量を例えば最小自乗法により算出する。
【０２８５】
そして、第２通信サーバ１３０では、ディスプレイの画面上に各レンズ素子の６自由度方向それぞれの調整量（ゼロを含む）の情報を表示する。この表示に従って、技術者（作業者）により、各レンズ素子が調整される。これにより、選択された第７の仕様決定方法に従って決定された仕様を満たすように投影光学系ＰＬが調整される。
【０２８６】
いずれにしても、投影光学系ＰＬの波面の計測結果に基づいて投影光学系ＰＬが調整されるので、低次収差のみでなく高次収差も含めて同時に調整でき、しかも従来のように調整する収差の順番を考慮する必要もない。従って、投影光学系の光学特性を高精度にかつ簡易に調整することが可能となる。このようにして、決定した仕様をほぼ満たす投影光学系ＰＬが製造されることとなる。
【０２８７】
なお、本実施形態では、ステップ４にて波面収差を計測した後、投影光学系の調整を行うことなく投影光学系を露光装置に組み込んでから投影光学系の調整を行うものとしたが、投影光学系を露光装置に組み込む前に投影光学系の調整（光学素子の再加工や交換など）を行い、この調整された投影光学系を露光装置に組み込むようにしても良い。このとき、前述の結像特性調整機構を用いることなく、例えば作業者が光学素子の位置調整などを行うことにより投影光学系を調整しても良い。また、投影光学系を露光装置に組み込んでから、前述の波面収差計測器８０又は計測用レチクルＲ_Tを用いて波面収差を再度計測し、この計測結果に基づいて投影光学系を再調整することが望ましい。
【０２８８】
なお、上記の投影光学系ＰＬの調整等に際して行われる波面収差の計測は、上述の如く、波面計測装置を用い、ピンホール及び投影光学系ＰＬを介して形成された空間像に基づいて行うこととしても良いが、これに限らず、例えば計測用レチクルＲ_Tを用い、所定の計測用パターンをピンホール及び投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上に焼付けた結果に基づいて行うこととしても良い。また、投影光学系の光学素子の再加工又は交換が必要なときは、投影光学系を露光装置に組み込む前に再加工又は交換を行うことが好ましい。
【０２８９】
なお、投影光学系ＰＬの光学素子の再加工を容易に行うため、上述の波面計測装置を用いて波面収差を計測した際に、この計測結果に基づいて再加工が必要な光学素子の有無や位置などを特定し、その光学素子の再加工と他の光学素子の再調整とを並行して行うようにしても良い。
【０２９０】
次に、露光装置１２２の製造方法について説明する。
【０２９１】
露光装置１２２の製造に際しては、まず、複数のレンズ素子、ミラー等の光学素子などを含む照明光学系１２をユニット単体として組み立てるとともに、上述のようにして投影光学系ＰＬを単体として組み立てる。また、多数の機械部品から成るレチクルステージ系やウエハステージ系などを、それぞれユニットとして組み立てる。そして、それぞれユニット単体としての所望の性能を発揮するように、光学的な調整、機械的な調整、及び電気的な調整等を行う。なお、この調整に際して、投影光学系ＰＬについては上述した方法により調整が行われる。
【０２９２】
次に、照明光学系１２や投影光学系ＰＬなどを露光装置本体に組むとともに、レチクルステージ系やウエハステージ系などを露光装置本体に取り付けて配線や配管を接続する。
【０２９３】
次いで、照明光学系１２や投影光学系ＰＬについては、光学的な調整を更に行う。これは、露光装置本体への組み付け前と組み付け後とでは、それらの光学系、特に投影光学系ＰＬの結像特性が微妙に変化するからである。本実施形態では、この露光装置本体に対する組み込み後に行われる投影光学系ＰＬの光学的な調整に際し、前述した波面収差計測器８０をＺチルトステージ５８に取り付け、前述と同様にして波面収差を計測し、その波面収差の計測結果として得られる各計測点における波面の情報を、オンラインにてその製造中の露光装置の主制御装置５０から第２通信サーバ１３０に送る。そして、第２通信サーバ１３０により、上述した投影光学系ＰＬ単体の製造時における調整の際と同様にして、各レンズ素子の６自由度方向それぞれの調整量を例えば最小自乗法により算出し、その算出結果をディスプレイ上に表示させる。
【０２９４】
そして、この表示に従って、技術者（作業者）により、各レンズ素子が調整される。これにより、決定された仕様を確実に満たす投影光学系ＰＬが製造される。
【０２９５】
なお、この製造段階における最終調整を、前述した第２通信サーバ１３０からの指示に基づく、主制御装置５０による結像特性補正コントローラ４８を介した投影光学系ＰＬの自動調整により行うことは可能である。しかしながら、露光装置の製造が終了した段階では、各可動レンズを中立位置に保っておくことが、半導体製造工場への納入後に駆動素子の駆動ストロークを十分に確保するために望ましく、また、この段階で、修正されていない収差、主として高次収差は自動調整が困難な収差であると判断できるので、上記の如く、レンズ等の組付けなどを再調整することが望ましい。
【０２９６】
なお、上記の再調整により所望の性能が得られない場合などには、一部のレンズを再加工又は交換する必要も生じる。なお、投影光学系ＰＬの光学素子の再加工を容易に行うため、前述した如く、投影光学系ＰＬを露光装置本体に組み込む前に投影光学系ＰＬの波面収差を前述の波面計測装置等を用いて計測し、この計測結果に基づいて再加工が必要な光学素子の有無や位置などを特定することとしても良い。また、その光学素子の再加工と他の光学素子の再調整とを並行して行うようにしても良い。
【０２９７】
また、投影光学系ＰＬの光学素子単位でその交換などを行っても良いし、あるいは複数の鏡筒を有する投影光学系ではその鏡筒単位で交換などを行っても良い。更に、光学素子の再加工では必要に応じてその表面を非球面に加工しても良い。また、投影光学系ＰＬの調整では光学素子の位置（他の光学素子との間隔を含む）や傾斜などを変更するだけでも良いし、特に光学素子がレンズエレメントであるときはその偏心を変更したり、あるいは光軸ＡＸを中心として回転させても良い。
【０２９８】
その後、更に総合調整（電気調整、動作確認等）をする。これにより、光学特性が高精度に調整された投影光学系ＰＬを用いて、レチクルＲのパターンをウエハＷ上に精度良く転写することができる、本実施形態の露光装置１２２を製造することができる。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
【０２９９】
以上説明したように、本実施形態によると、投影光学系ＰＬの製造に際して、コンピュータシステム１０によって、露光装置１２２が達成すべき目標情報に基づいて、投影光学系ＰＬが満足すべき波面収差を規格値として投影光学系ＰＬの仕様が決定される。すなわち、投影光学系ＰＬの瞳面における波面の情報を規格値として投影光学系ＰＬの仕様が決定される。そして、投影光学系ＰＬ、ひいては露光装置の製造工程における投影光学系の調整段階では、決定された仕様を満足するように投影光学系ＰＬが調整される。この際、低次収差のみでなく高次収差も含めて調整されるので、従来のような段階的な調整が不要となるとともに、高次収差の調整のための光線追跡等も不要となる。従って、投影光学系ＰＬの製造工程を簡略化することが可能である。しかも、製造された投影光学系ＰＬにより露光装置１２２が達成すべき目標が確実に達成されることとなる。
【０３００】
また、上記の露光装置の製造工程における投影光学系の調整に際しては、投影光学系ＰＬの波面収差を計測し、その波面収差の計測結果（実測値）に基づいて、投影光学系ＰＬが前記仕様を満足するように投影光学系ＰＬを調整する。従って、仕様通りの投影光学系ＰＬを簡易かつ確実に製造することができる。
【０３０１】
また、本実施形態では、波面収差の計測を、投影光学系ＰＬが露光装置本体（光学装置の本体）に組み込まれる前及び投影光学系ＰＬが露光装置本体に組み込まれた後のいずれにおいても行われる。前者では、専用の波面収差計測装置を用いて非常に高精度に投影光学系の波面を計測することができ、また、後者により、露光装置本体に対する組み込みの前後において環境条件の変化等があっても、これに影響を受けることのない、高精度な投影光学系の光学特性の調整が可能となる。これに限らず、波面収差の計測を、投影光学系ＰＬが露光装置本体（光学装置の本体）に組み込まれる前及び投影光学系ＰＬが露光装置本体に組み込まれた後のいずれか一方のみにおいて行うようにしても良い。
【０３０２】
いずれにしても、投影光学系ＰＬの波面の計測結果に基づいて投影光学系ＰＬが調整されるので、低次収差のみでなく高次収差も含めて同時に調整でき、しかも従来のように調整する収差の順番を考慮する必要もない。従って、投影光学系の光学特性を高精度にかつ簡易に調整することが可能となる。このようにして、所望の仕様をほぼ満たす投影光学系ＰＬが製造されることとなる。
【０３０３】
本実施形態に係る露光装置１２２によると、主制御装置５０により前述の如くして波面収差計測器８０（又は計測用レチクルＲ_T）を用いて投影光学系ＰＬの波面が計測される。そして、主制御装置５０により、投影光学系の瞳面を通過する総合的な情報である、波面の計測結果を利用して結像特性調整機構（４８、１３₁〜１３₄）等が制御される。従って、波面計測の結果を利用して投影光学系ＰＬの結像特性が自動的に調整される。
【０３０４】
また、本実施形態に係る露光装置１２２によると、前述した製造方法によって製造され、製造時は勿論、その後の調整時においても、低次収差のみでなく高次収差も含めて調整された投影光学系ＰＬを露光用光学系として具備しているので、この投影光学系ＰＬによりレチクルＲのパターンをウエハＷ上に精度良く転写することが可能となる。
【０３０５】
また、本実施形態に係るコンピュータシステム１０によると、露光装置１２２が備える波面収差計測器８０により投影光学系ＰＬの波面が自己計測される。第１通信サーバ１２０では、波面収差計測器８０で計測される投影光学系ＰＬの波面の計測結果を通信路を介して第２通信サーバ１３０に送信する。第２通信サーバ１３０では、波面の計測結果を利用して結像特性調整機構（４８、１３₁〜１３₄）を制御する。従って、投影光学系の瞳面における波面の情報、すなわち瞳面を通過する総合的な情報を利用して投影光学系ＰＬの結像特性が精度良く調整される。この場合、第２通信サーバ１３０を露光装置１２２及びそれに接続された第１通信サーバ１２０から離れた位置に配置することが可能であり、かかる場合には、遠隔操作により投影光学系ＰＬの結像特性の高精度な調整が可能となる。
【０３０６】
また、上記実施形態に係るコンピュータシステム１０及び該コンピュータシステムによって行われる最良条件の決定方法によると、露光装置１２２を管理するホストコンピュータあるいはオペレータにより、第１通信サーバ１２０に所定のパターンの情報を含む露光条件の情報が入力されると、第２通信サーバ１３０では、通信路を介して第１通信サーバ１２０から受信した露光条件の情報に含まれる前記パターンの情報と投影光学系ＰＬの既知の収差情報とに基づいて、前記パターンを投影光学系ＰＬにより投影した際に像面に形成される空間像を求めるためのシミュレーションを繰り返し行い、そのシミュレーション結果を分析して最良露光条件を決定する。従って、最適な露光条件の設定をほぼ全自動で行うことが可能となる。
【０３０７】
また、本実施形態のコンピュータシステム１０によると、露光装置１２２のメンテナンス時等における投影光学系ＰＬの調整の際には、サービスエンジニア等が、波面収差計測器８０をＺチルトステージ５８に取り付け、入力装置４５を介して波面収差の計測指令を入力するだけで、ほぼ全自動で、第２通信サーバ１３０による遠隔操作により、投影光学系ＰＬの結像特性を高精度に調整することができる。あるいは、サービスエンジニア等は、計測用レチクルＲ_Tを用いて露光装置１２２の投影光学系ＰＬの波面収差の計測を前述した手順で行い、その結果得られた位置ずれ量のデータを露光装置１２２の主制御装置５０に入力することによっても、ほぼ全自動で、第２通信サーバ１３０による遠隔操作により、投影光学系ＰＬの結像特性を高精度に調整することができる。
【０３０８】
また、本実施形態の露光装置１２２によると、露光の際には、上述のようにして最良露光条件が設定され、かつ投影光学系ＰＬの結像特性が精度良く調整された投影光学系ＰＬを介してレチクルＲのパターンがウエハＷ上に転写されるので、微細パターンを重ね合せ精度良くウエハＷ上に転写することが可能になっている。
【０３０９】
なお、上記実施形態では、投影光学系ＰＬによるパターンの投影像の形成状態を調整する調整装置が、投影光学系ＰＬの結像特性を調整する結像特性調整機構によって構成された場合について説明したが、本発明がこれに限定されるものではない。調整装置としては、前述の結像特性調整機構に代えて、あるいはこれとともに、例えばレチクルＲ及びウエハＷの少なくとも一方を光軸ＡＸ方向に駆動する機構や、照明光ＥＬの波長をシフトさせる機構などを用いても良い。例えば、照明光ＥＬの波長をシフトさせる機構を、前述の結像特性調整機構とともに用いる場合には、前述と同様に、照明光ＥＬの単位シフト量に対する投影光学系ＰＬの視野内の複数の計測点それぞれに対応する結像特性、具体的には波面のデータ、例えばツェルニケ多項式の第２項〜第３７項の係数がどのように変化するかのデータをシミュレーション等により予め求めておき、それを前述のデータベース内のパラメータの１つとして含めることにより、前述の各可動レンズの調整量と同様の扱いが可能となる。すなわち、前述の第２プログラムに従った最小自乗演算を、そのデータベースを用いて行うことにより、投影光学系によるパターンの結像状態の調整のための照明光ＥＬの波長の最適シフト量の算出を容易に行うことができ、この算出結果に基づく波長の自動調整が可能となる。
【０３１０】
なお、上記実施形態では、光学装置として露光装置が用いられる場合について説明したが、これに限らず、投影光学系を備えた光学装置であれば良い。
【０３１１】
また、上記実施形態では、公衆回線をその一部に含む通信路を介して第１コンピュータとしての第１通信サーバ１２０と第２コンピュータとしての第２通信サーバ１３０とが接続されたコンピュータシステムについて説明したが、本発明がこれに限定されるものではない。例えば、図１２に示されるように通信路としてのＬＡＮ１２６’を介して第１通信サーバ１２０と第２通信サーバ１３０とが接続されたコンピュータシステムであっても良い。かかる構成としては、露光装置メーカ内の研究開発部門内に設置された社内ＬＡＮシステムなどが考えられる。
【０３１２】
このような社内ＬＡＮシステムを構築する場合には、例えば、研究開発部門のクリーンルーム側、例えば露光装置の組み立て調整を行う場所（以下、「現場」と呼ぶ）に第１通信サーバ１２０を設置し、第２通信サーバ１３０を現場から離れた研究室に設置する。そして、現場側の技術者が前述した波面収差の計測や、実験段階での露光装置の露光条件の情報（パターンの情報を含む）を第１通信サーバ１２０を介して研究室側の第２通信サーバ１３０に送る。そして、研究室側の技術者は、自ら設計したソフトウェアプログラムが予めインストールされた第２通信サーバ１３０を用いて、送られてきた情報に基づいて、露光装置１２２の投影光学系ＰＬの結像特性の自動補正を、離れた場所から行い、その結像特性の調整後の投影光学系の波面収差の計測結果を受け取ることにより、その結像特性の調整の効果を確認することができ、ソフトウェアの開発段階などにも役立てることができる。
【０３１３】
あるいは、現場の技術者が、第２通信サーバ１３０に対してパターンの情報等を第１通信サーバ１２０から送信することにより、第２通信サーバ１３０によってそのパターンに最適な投影光学系の仕様を決定することが可能となる。
【０３１４】
この他、第１通信サーバ１２０と第２通信サーバ１３０とは、無線回線によって接続しても良い。
【０３１５】
また、上記実施形態及び変形例では、露光装置１２２が、複数台設けられ、第２通信サーバ１３０が、通信路を介して複数台の露光装置１２２₁〜１２２₃に共通に接続された場合について説明したが、本発明がこれに限定されることはなく、露光装置は単数であっても勿論良い。
【０３１６】
なお、上記実施形態では、投影光学系の仕様をコンピュータシステム１０を用いて決定する場合について説明したが、波面を規格値として投影光学系の仕様を決定するという技術的思想は、コンピュータシステム１０とは無関係に用いることができる。すなわち、メーカＡとメーカＢとの商談においても、メーカＡからのパターン情報等の提供を受け、メーカＢ側でそのパターンの露光に最適な投影光学系の仕様を波面を規格値として決定しても良い。かかる場合であっても、波面を規格値として決定された仕様に基づいて投影光学系を製造する場合には、前述の如く製造工程が簡略化されるという利点がある。
【０３１７】
さらに、上記実施形態では、露光装置１２２の投影光学系ＰＬの波面収差の計測結果に基づいて、第２通信サーバ１３０が第２プログラムを用いて可動レンズ１３₁〜１３₄の調整量ＡＤＪ１〜ＡＤＪｍを算出し、この調整量のデータを露光装置１２２の主制御装置５０に送信する。そして、その調整量ＡＤＪ１〜ＡＤＪｍのデータを受信した露光装置１２２の主制御装置５０が、調整量ＡＤＪ１〜ＡＤＪｍのデータに従って、可動レンズ１３₁〜１３₄を各自由度方向に駆動すべき旨の指令値を、結像特性補正コントローラ４８に与えることにより、投影光学系ＰＬの結像特性の調整を遠隔操作により行うものとした。しかし、これに限らず、露光装置１２２自らが第２プログラムと同様の演算プログラムを用いて、波面収差の計測結果に基づいて投影光学系の結像特性を自動調整するような構成とすることとしても良い。
【０３１８】
なお、例えばマイクロプロセッサなどではゲートパターンの形成時に位相シフトマスクとしての位相シフトレチクル、特に空間周波数変調型（レベンソンタイプ）の位相シフトレチクルが用いられるようになっている。この位相シフトレチクルでは小σ照明が用いられる。具体的には、コヒーレンスファクタ（σ値）が０．５よりも小さい、好ましくは０．４５程度以下となる照明条件で位相シフトレチクルが照明される。このとき、投影光学系の収差（例えば、非点収差、球面収差等）などに起因して、投影光学系の視野内で露光用照明光が照射される露光領域（投影光学系に関して照明領域と共役で、レチクルのパターン像が形成される投影領域）内でベストフォーカス位置がばらついて焦点深度が小さくなる。
【０３１９】
そこで、上記実施形態による投影光学系の製造時に、位相シフトレチクルの使用による、投影光学系の露光領域内でのベストフォーカス位置（即ち、結像面）の変動に基づいて、例えば投影光学系の収差（像面湾曲、非点収差、または球面収差など）を調整するなどして、露光領域内でベストフォーカス位置を部分的に故意にずらしておくことが望ましい。この場合、いわゆる総合焦点差を小さくするように上記収差を補正するフォーカスの事前補正を行うこととしても良い。これにより、位相シフトレチクルの使用時にベストフォーカス位置のばらつきが大幅に低減され、従来に比べて大きな焦点深度で位相シフトレチクルのパターン像をウエハ上に転写可能となる。
【０３２０】
また、デバイス製造工場に出荷された露光装置で位相シフトレチクルを用いるときも上記と同様の問題が生じる。そこで、投影光学系の結像特性の調整機構（例えば、投影光学系の少なくとも１つの光学素子をアクチュエータ（ピエゾ素子など）で駆動する機構など）を用いて収差を調整するなどして、露光領域内でベストフォーカス位置を部分的に故意にずらすことが望ましい。このとき、投影光学系の像面湾曲及び非点収差の少なくとも一方、あるいはそれに加えて球面収差を調整すると良い。この場合も、いわゆる総合焦点差を小さくするように上記収差を補正するフォーカスの事前補正を行うこととしても良い。
【０３２１】
なお、投影光学系の調整に先立ってその結像特性、主として結像面（露光領域のほぼ全面でのベストフォーカス位置）を、投影光学系の設計データなどから計算（シミュレーションなど）にて求めても良いし、あるいは結像特性を実測しても良い。
【０３２２】
前者の場合、上記実施形態で説明したツェルニケ変化表を用いる計算方法などを用いることができる。また、後者では前述の波面収差から結像特性を求めても良いが、レチクルのパターン像を、ウエハステージ上に受光面が設けられる空間像計測器で検出する、あるいはレチクルのパターンをウエハ上に転写してその転写像（潜像又はレジスト像など）を検出し、この検出結果から結像特性を求めるだけでも良い。
【０３２３】
このとき、レチクルのパターンに位相シフト部を設けて小σ照明を用いる、すなわちデバイス製造時とほぼ同一の露光条件でパターン像を形成して、投影光学系の結像特性を求めることが好ましい。
【０３２４】
また、位相シフトレチクルの使用時におけるベストフォーカス位置のばらつきが低減された投影光学系はその組立（製造）又は調整後に結像特性が再計測される。
【０３２５】
このとき、投影光学系では残留収差などに起因してベストフォーカス位置での面内線幅ばらつきが生じることがある。そして、このばらつきが許容値を越えているときは、投影光学系の収差をより小さくしなければならないので、投影光学系の少なくとも一部を交換または調整することが好ましい。
【０３２６】
このとき、投影光学系の光学素子単位でその交換を行っても良いし、あるいは複数の鏡筒を有する投影光学系ではその鏡筒単位で交換を行っても良い。また、投影光学系の少なくとも１つの光学素子を再加工しても良く、特にレンズエレメントでは必要に応じてその表面を非球面に加工しても良い。この光学素子は、レンズエレメントなどの屈折光学素子だけでなく、例えば凹面鏡などの反射光学素子、あるいは投影光学系の収差（ディストーション、球面収差など）、特にその非回転対称成分を補正する収差補正板などでも良い。さらに、投影光学系の調整では光学素子の位置（他の光学素子との間隔を含む）や傾斜などを変更するだけでも良いし、特に光学素子がレンズエレメントであるときはその偏芯を変更したり、あるいは光軸を中心として回転させても良い。この調整（交換または再加工など）は上記実施形態でも同様に行っても良い。
【０３２７】
なお、上記実施形態では、計測用レチクルＲ_Tに計測用パターンとともに、基準パターンが設けられる場合について説明したが、基準パターンは、光学特性計測用マスク（上記実施形態では計測用レチクルＲ_T）に設ける必要はない。すなわち、基準パターンを別のマスクに設けても良いし、基準パターンをマスク側に設けることなく、基板（ウエハ）側に設けても良い。すなわち、基準パターンが投影倍率に応じた大きさで予め形成された基準ウエハを用い、その基準ウエハ上にレジストを塗布し、そのレジスト層に計測用パターンを転写して、現像を行い、その現像後に得られる計測用パターンのレジスト像と基準パターンとの位置ずれを計測するようにすることにより、実質的に上記実施形態と同様の計測が可能となる。
【０３２８】
また、上記実施形態では、計測用パターン及び基準パターンをウエハＷ上に転写した後に、そのウエハを現像して得られるレジスト像の計測結果に基づいて、投影光学系ＰＬの波面収差を算出するものとしたが、これに限らず、計測用パターンの投影像（空間像）をウエハ上に投影し、その投影像（空間像）を空間像計測器などを用いて計測し、あるいはレジスト層に形成された計測用パターン及び基準パターンの潜像あるいはウエハをエッチングして得られる像を計測することとしても良い。かかる場合であっても、計測用パターンの基準位置（例えば設計上の計測用パターンの投影位置）からの位置ずれを計測すれば、その計測結果に基づいて上記実施形態と同様の手順で投影光学系の波面収差を求めることは可能である。また、計測用パターンをウエハ上に転写する代わりに、予め計測用パターンが形成された基準ウエハを準備しておき、この基準ウエハ上のレジスト層に基準パターンを転写してその位置ずれを計測しても良いし、あるいは計測用パターンに対応する複数の開口を有する空間像計測器を用いてその両者の位置ずれを計測するようにしても良い。更に、上記実施形態では前述した位置ずれを重ね合せ測定器を用いて計測するものとしたが、それ以外、例えば露光装置内に設けられるアライメントセンサなどを用いても良い。
【０３２９】
また、上記実施形態ではツェルニケ多項式の第３７項までを用いるものとしたが、第３８項以上を用いても良く、例えば第８１項までを用いて、投影光学系ＰＬの各収差の高次成分も算出しても良い。すなわち、ツェルニケ多項式で使用する項の数や番号は任意で構わない。更に、照明条件などによっては、投影光学系ＰＬの収差を積極的に発生させることもあるので、上記実施形態では目的収差を常に零ないし最小とするだけでなく、目的収差を所定値となるように投影光学系ＰＬの光学素子を調整しても良い。
【０３３０】
なお、上記実施形態では、第１通信サーバ１２０が、例えば露光装置１２２₁で次に使用が予定されているレチクルの情報を、例えば露光装置１２２_１〜１２２₃を管理する不図示のホストコンピュータに対して問い合わせ、そのレチクルの情報に基づいて、所定のデータベースを検索し、そのパターン情報を得る、あるいはパターン情報をオペレータが入力装置を介して第１通信サーバ１２０に手入力にて入力するものとした。しかし、これに限らず、露光装置内に図２中に仮想線で示されるバーコードリーダ等の読取装置ＢＲを設け、この読取装置ＢＲを用いて主制御装置５０を介して第１通信サーバ１２０が、レチクルステージＲＳＴに搬送される途中のレチクルＲに付されたバーコード又は２次元コードなどを読み取って、そのパターン情報を自ら得るようにしても良い。
【０３３１】
また、波面収差の計測に例えば前述の計測用レチクルを用いる場合には、ウエハ上のレジスト層に転写され形成された計測用パターンの潜像の基準パターンの潜像に対する位置ずれを、例えば露光装置が備えるアライメント系ＡＬＧによって検出することとしても良い。また、波面収差の計測に例えば波面収差計測器を用いる場合に、その波面収差計測器として全体形状がウエハホルダと交換可能な形状を有する波面収差計測器を用いても良い。かかる場合には、この波面収差計測器は、ウエハ又はウエハホルダの交換を行う搬送系（ウエハローダなど）を用いて自動搬送することが可能である。このような種々の工夫により、前述の投影光学系ＰＬの結像特性の自動調整や、最良露光条件の設定を、オペレータやサービスエンジニアを介在させることなくコンピュータシステム１０によって全て自動的に行うようにすることも可能である。なお、上記実施形態では、ウエハステージに対して波面収差計測器８０が着脱自在である場合について説明したが、波面収差計測器８０は、ウエハステージに常設されていても良い。このとき、波面収差計測器８０の一部のみをウエハステージに設置し、残りをウエハステージの外部に配置しても良い。また、上記実施形態では波面収差計測器８０の受光光学系の収差を無視するものとしたが、その波面収差を考慮して投影光学系の波面収差を決定しても良い。
【０３３２】
さらに、上記実施形態で説明した第１〜第３プログラムの全て及びこれらに付属するデータベースを露光装置１２２のドライブ装置４６にセットされた情報記録媒体又は記憶装置４２に予め格納しておいて、露光装置１２２単独で、前述の投影光学系ＰＬの結像特性の自動調整や、最良露光条件の設定を行うようにすることも可能である。また、メーカＡの工場内にＬＡＮなどにより露光装置と接続される専用サーバ（前述の第２通信サーバ１３０に相当）を設置し、この専用サーバに第１〜第３プログラムなどを格納しても良い。要は、本発明は、図１の構成に限られるものではなく、第１〜第３プログラムを格納するコンピュータ（サーバなど）の設置場所などは任意で構わない。
【０３３３】
なお、上記実施形態では、露光装置としてステッパを用いる場合について説明したが、これに限らず、例えば米国特許第５，４７３，４１０号等に開示されるマスクと基板とを同期移動してマスクのパターンを基板上に転写する走査型の露光装置を用いても良い。
【０３３４】
この場合の露光装置の用途としては半導体製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置や、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシーン及びＤＮＡチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線又はイオンビームなどを用いる荷電粒子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。
【０３３５】
また、上記実施形態の露光装置の光源は、Ｆ₂レーザ光源、ＡｒＦエキシマレーザ光源、ＫｒＦエキシマレーザ光源などの紫外パルス光源に限らず、連続光源、例えばｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）などの輝線を発する超高圧水銀ランプを用いることも可能である。
【０３３６】
また、ＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイッテルビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。また、投影光学系の倍率は縮小系のみならず等倍及び拡大系のいずれでも良い。また、投影光学系としては、屈折系に限らず、反射光学素子と屈折光学素子とを有する反射屈折系（カタッディオプトリック系）あるいは反射光学素子のみを用いる反射系を用いても良い。なお、投影光学系ＰＬとして反射屈折系又は反射系を用いるときは、前述した可動の光学素子として反射光学素子（凹面鏡や反射鏡など）の位置などを変更して投影光学系の結像特性を調整する。また、照明光ＥＬとして、Ｆ₂レーザ光、Ａｒ₂レーザ光、又はＥＵＶ光などを用いる場合には、投影光学系ＰＬを反射光学素子のみから成るオール反射系とすることもできる。但し、Ａｒ₂レーザ光やＥＵＶ光などを用いる場合にはレチクルＲも反射型とする。
【０３３７】
なお、半導体デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、前述した実施形態の露光装置によりレチクルのパターンをウエハに転写するステップ、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）、検査ステップ等を経て製造される。このデバイス製造方法によると、リソグラフィ工程で、前述した実施形態の露光装置を用いて露光が行われるので、対象パターンに応じて結像特性が調整された、あるいは波面収差の計測結果に基づいて結像特性が高精度に調整された投影光学系ＰＬを介してレチクルＲのパターンがウエハＷ上に転写されるので、微細パターンを重ね合せ精度良くウエハＷ上に転写することが可能となる。従って、最終製品であるデバイスの歩留まりが向上し、その生産性の向上が可能となる。
【０３３８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１〜１４にそれぞれ記載の投影光学系の製造方法によれば、製造工程を簡略化できるとともに、結果的に光学装置が達成すべき目標を確実に達成することを可能とするという効果がある。
【０３３９】
また、請求項１５〜請求項１７にそれぞれ記載の投影光学系の製造方法によれば、製造された投影光学系を用いることにより、高精度な露光が可能となるという効果がある。
【０３４０】
また、請求項１８〜２１に記載の各露光装置によれば、投影光学系を用いてパターンを基板上に精度良く転写することができるという効果がある。
【０３４１】
請求項２２に記載の露光装置の製造方法によれば、投影光学系を用いてパターンを基板上に精度良く転写することができる露光装置を製造できる。
【０３４２】
また、請求項２３〜３３にそれぞれ記載の投影光学系の調整方法によれば、投影光学系の光学特性を高精度にかつ簡易に調整することができるという効果がある。
【０３４３】
また、請求項３４〜３６にそれぞれ記載の投影光学系の調整法法によれば、その調整の結果、高精度な露光が可能となるという効果がある。
【０３４４】
また、請求項３７に記載のデバイス製造方法によれば、高集積度のマイクロデバイスを歩留まり良く製造することができるという効果がある。
【０３４５】
また、請求項３８〜４７に記載の各コンピュータシステムによれば、露光装置が備える投影光学系の結像特性を通信路を介して高精度に調整することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るコンピュータシステムの構成を示す図である。
【図２】図１の第１の露光装置１２２₁の構成を概略的に示す図である。
【図３】波面収差計測器の一例を示す断面図である。
【図４】図４（Ａ）は、光学系に収差が存在しない場合においてマイクロレンズアレイから射出される光束を示す図であり、図４（Ｂ）は、光学系に収差が存在する場合においてマイクロレンズアレイから射出される光束を示す図である。
【図５】露光装置の最良露光条件の設定に際し、第２通信サーバ内のＣＰＵによって実行される制御アルゴリズムを示すフローチャートである。
【図６】計測用レチクルを示す概略斜視図である。
【図７】レチクルステージ上に装填した状態における計測用レチクルの光軸近傍のＸＺ断面の概略図を投影光学系の模式図とともに示す図である。
【図８】レチクルステージ上に装填した状態における計測用レチクルの−Ｙ側端部近傍のＸＺ断面の概略図を投影光学系の模式図とともに示す図である。
【図９】図９（Ａ）は、本実施形態の計測用レチクルに形成された計測用パターンを示す図であり、図９（Ｂ）は、本実施形態の計測用レチクルに形成された基準パターンを示す図である。
【図１０】図１０（Ａ）は、ウエハ上のレジスト層に所定間隔で形成される計測用パターンの縮小像（潜像）を示す図であり、図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）の計測用パターンの潜像と基準パターンの潜像の位置関係を示す図である。
【図１１】投影光学系の製造工程を概略的に示すフローチャートである。
【図１２】変形例に係るコンピュータシステムの構成を示す図である。
【符号の説明】
１０…コンピュータシステム、１３₁〜１３₄…可動レンズ（調整装置としての結像特性調整機構の一部、）、４８…結像特性補正コントローラ（調整装置としての結像特性調整機構の一部）、５０…主制御装置（制御装置）、８０…波面収差計測器（波面計測装置）、１２０…第１通信サーバ（第１コンピュータ）、１２２₁〜１２２₃…露光装置（光学装置）、１３０…第２通信サーバ（第２コンピュータ）、ＰＬ…投影光学系（露光用光学系）、Ｗ…ウエハ（基板）、Ｒ…レチクル（マスク）。

Claims (32)

1. 露光装置で用いられる投影光学系の調整方法であって、
   波面収差を規格値として仕様が決定される投影光学系の結像特性を計測する第１工程と；
   前記計測結果と、前記投影光学系を介して物体上に転写すべきパターン及びその露光条件に対応するツェルニケ変化表と、前記物体上でのパターン像の結像状態を調整する装置での調整量とツェルニケ多項式の所定項の係数との関係に関するデータと、に基づいて、前記投影光学系の目的収差が零ないし最小、又は所定値となる前記調整装置での調整量を決定し、前記決定された調整量を用いて前記投影光学系を調整する第２工程と；を含む投影光学系の調整方法。
2. 前記調整量は、前記投影光学系の光学素子の駆動量を含み、前記投影光学系の調整では前記光学素子を移動することを特徴とする請求項１に記載の投影光学系の調整方法。
3. 前記結像特性はツェルニケ多項式の各項の係数として表されることを特徴とする請求項１又は２に記載の投影光学系の調整方法。
4. 前記露光条件は、前記パターンの照明条件を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の投影光学系の調整方法。
5. 前記露光条件は、前記投影光学系の開口数を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の投影光学系の調整方法。
6. 前記調整量の決定では最小自乗法を用いることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の投影光学系の調整方法。
7. 投影光学系を介して物体上にパターンを転写する露光方法であって、
   請求項１〜６のいずれか一項に記載の調整方法を用いて前記投影光学系を調整し、
   前記露光条件のもとで前記調整された投影光学系を介して前記物体上にパターン像を生成することを特徴とする露光方法。
8. 物体上にパターンを転写する露光装置において、
   波面収差を規格値として仕様が決定される投影光学系と；
   前記物体上でのパターン像の結像状態を調整する調整装置と；
   前記投影光学系の結像特性の計測結果と、前記投影光学系を介して物体上に転写すべきパターン及びその露光条件に対応するツェルニケ変化表と、前記調整装置での調整量とツェルニケ多項式の所定項の係数との関係に関するデータとに基づいて、前記投影光学系の目的収差が零ないし最小、又は所定値となる前記調整装置での調整量を決定し、前記投影光学系を介して前記物体上に前記パターンを転写するために、前記決定された調整量を用いて前記調整装置を制御する制御系と；を備えることを特徴とする露光装置。
9. 前記調整装置は、前記投影光学系の光学素子を移動し、前記制御系は、前記決定された調整量を用いて前記調整装置による前記光学素子の移動を制御することを特徴とする請求項８に記載の露光装置。
10. 前記調整装置は、前記光学素子の移動を含む異なる複数の方式でそれぞれ前記物体上でのパターン像の結像状態を調整可能であり、前記制御系は、前記複数の方式での調整量をそれぞれ決定することを特徴とする請求項９に記載の露光装置。
11. 前記制御系は、前記複数の方式での調整量をそれぞれ決定するために、前記光学素子の駆動量を含む複数の調整量の各々とツェルニケ多項式の所定項の係数との関係に関するデータを用いることを特徴とする請求項１０に記載の露光装置。
12. 前記調整装置は、前記パターン像に対して前記物体を移動し、前記制御系は、前記調整装置による前記物体の移動を制御することを特徴とする請求項８〜１１のいずれか一項に記載の露光装置。
13. 前記調整装置は、前記パターン像の生成に用いる照明光の波長をシフトさせ、前記制御系は、前記調整装置による前記波長のシフトを制御することを特徴とする請求項８〜１２のいずれか一項に記載の露光装置。
14. 前記結像特性はツェルニケ多項式の各項の係数として表されることを特徴とする請求項８〜１３のいずれか一項に記載の露光装置。
15. 前記投影光学系の波面収差を計測する計測装置を更に備え、前記計測結果からツェルニケ多項式の各項の係数が決定されることを特徴とする請求項１４に記載の露光装置。
16. 前記制御系は、前記パターンと露光条件の少なくとも一方が変更されると、前記調整量の決定で前記変更前のツェルニケ変化表と異なるツェルニケ変化表を用いることを特徴とする請求項８〜１５のいずれか一項に記載の露光装置。
17. 前記パターンの照明条件を変更可能な照明光学系を更に備え、前記露光条件は前記照明条件を含むことを特徴とする請求項８〜１６のいずれか一項に記載の露光装置。
18. 前記投影光学系はその開口数が可変であり、前記露光条件は前記投影光学系の開口数を含むことを特徴とする請求項８〜１７のいずれか一項に記載の露光装置。
19. 前記制御系は、前記調整量の決定で最小自乗法を用いることを特徴とする請求項８〜１８のいずれか一項に記載の露光装置。
20. 物体上にパターンを転写する露光方法において、
    波面収差を規格値として仕様が決定される投影光学系の結像特性の計測結果と、前記投影光学系を介して物体上に転写すべきパターン及びその露光条件に対応するツェルニケ変化表と、前記物体上でのパターン像の結像状態を調整する装置での調整量とツェルニケ多項式の所定項の係数との関係に関するデータとに基づいて、前記投影光学系の目的収差が零ないし最小、又は所定値となる前記調整装置での調整量を決定し、
    前記投影光学系を介して前記物体上に前記パターンを転写するために、前記決定された調整量を用いて前記調整装置による前記パターン像の結像状態の調整を行うことを特徴とする露光方法。
21. 前記調整量は、前記投影光学系の光学素子の駆動量を含み、前記結像状態の調整では前記光学素子を移動することを特徴とする請求項２０に記載の露光方法。
22. 前記光学素子の移動を含む前記調整装置の異なる複数の方式でそれぞれ前記物体上でのパターン像の結像状態が調整され、前記複数の方式での調整量がそれぞれ決定されることを特徴とする請求項２１に記載の露光方法。
23. 前記複数の方式での調整量をそれぞれ決定するために、前記光学素子の駆動量を含む複数の調整量の各々とツェルニケ多項式の所定項の係数との関係に関するデータを用いることを特徴とする請求項２２に記載の露光方法。
24. 前記調整量は、前記パターン像に対する前記物体の駆動量を含み、前記結像状態の調整では前記物体を移動することを特徴とする請求項２０〜２３のいずれか一項に記載の露光方法。
25. 前記調整量は、前記パターン像の生成に用いる照明光の波長を含み、前記結像状態の調整では前記波長をシフトさせることを特徴とする請求項２０〜２４のいずれか一項に記載の露光方法。
26. 前記結像特性はツェルニケ多項式の各項の係数として表されることを特徴とする請求項２０〜２５のいずれか一項に記載の露光方法。
27. 前記投影光学系の波面収差の計測結果からツェルニケ多項式の各項の係数が決定されることを特徴とする請求項２６に記載の露光方法。
28. 前記パターンと露光条件との少なくとも一方が変更されるとき、前記調整量の決定で前記変更前のツェルニケ変化表と異なるツェルニケ変化表を用いることを特徴とする請求項２０〜２７のいずれか一項に記載の露光方法。
29. 前記露光条件は、前記パターンの照明条件を含むことを特徴とする請求項２０〜２８のいずれか一項に記載の露光方法。
30. 前記露光条件は、前記投影光学系の開口数を含むことを特徴とする請求項２０〜２９のいずれか一項に記載の露光方法。
31. 前記調整量の決定で最小自乗法を用いることを特徴とする請求項２０〜３０のいずれか一項に記載の露光方法。
32. リソグラフィ工程を含むデバイス製造方法において、
    前記リソグラフィ工程では、請求項７、２０〜３１のいずれか一項に記載の露光方法を用いて物体上にパターンを形成することを特徴とするデバイス製造方法。

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