JP4512627B2 - 測定装置、露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、測定装置、露光装置及びデバイス製造方法に関する。

フォトリソグラフィー技術を用いて半導体メモリや論理回路などの微細な半導体デバイス又は液晶デバイスを製造する際に、従来から投影露光装置が使用されている。投影露光装置は、レチクル（マスク）に描画されたパターンを投影光学系によってウエハ等の基板に投影してパターンを転写する。

投影光学系においては、半導体デバイスの微細化及び高集積化に伴い、より高い解像度でレチクルのパターンを基板に投影露光することが要求されている。投影露光装置で転写できる最小の寸法（解像度）は、露光に用いる光（露光光）の波長に比例し、投影光学系の開口数（ＮＡ）に反比例する。従って、露光光の波長を短くすればするほど、及び、投影光学系のＮＡを上げれば上げるほど、解像度はよくなる。このため、近年では、ＫｒＦエキシマレーザー（波長約２４８ｎｍ）やＡｒＦエキシマレーザー（波長約１９３ｎｍ）が露光光源として用いられ、投影光学系と基板との間を液体で満たして投影光学系のＮＡを増大させる液浸露光の実用化も進んでいる。更に、投影露光装置においては、露光領域の一層の拡大も要求されている。

このような要求を達成するために、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置（ステッパー）からステップ・アンド・スキャン方式の露光装置（スキャナー）が主流となってきている。ここで、ステッパーとは、略正方形状の露光領域を基板に縮小して一括投影露光する露光装置である。また、スキャナーとは、露光領域を矩形のスリット形状（露光スリット）とし、レチクルと基板を相対的に高速走査して大画面を精度よく露光する露光装置である。

スキャナーでは、基板の所定の位置が露光スリットに差し掛かる前に、光斜入射系の表面位置検出手段によって、そのウエハの所定の位置における表面位置を測定し、かかる所定の位置を露光する際に基板の表面を最適な結像位置に合わせ込む補正を行っている。なお、露光スリットの長手方向（即ち、走査方向に垂直な方向）には、基板の表面位置の高さ（フォーカス）だけではなく表面の傾き（チルト）を測定するために、露光スリットの前段及び後段に複数の測定点が配置されている。フォーカス及びチルトを測定する技術に関しては、従来から幾つか提案されている（特許文献１及び２参照）。例えば、特許文献１には、光学式のセンサを用いた技術が開示されている。また、特許文献２には、静電容量センサを用いた技術が開示されている。

しかしながら、近年では、露光光の短波長化及び投影光学系の高ＮＡ化が進んでいるため、焦点深度が極めて小さくなっており、露光すべき基板の表面を最良結像位置に合わせ込む精度、所謂、フォーカス精度もますます厳しくなってきている。具体的には、表面位置検出手段において、表面位置検出手段を構成する光学系の性能に起因する測定誤差を無視することができなくなってきている。

特許文献２は、図１３に示すように、基板に斜めから光を照射して得られる干渉信号に基づいて基板の形状を測定する技術を開示している。但し、特許文献２に開示された技術は、ウエハに相当する被測定物と撮像素子との間に配置され、かかる被測定物と撮像素子とを結像関係にするレンズで構成された光学系の光学的結像性能の影響によって、被測定物の形状を誤測定してしまう。ここで、図１３は、被測定物の形状を測定する従来の測定装置の構成を示す概略図である。

図１３に示す従来の測定装置において、アクチュエータを介して、表面に垂直な方向に被測定物を走査して得られる干渉信号（所謂、白色干渉信号）を図１４に示す。図１４に示すケース１の干渉信号は、光学系（レンズ）の収差の影響が小さい場合の干渉信号である。一方、光学系（レンズ）は、一般的に、図１５に示すように、波長毎に異なる収差量（所謂、色収差）を有するため、従来の測定装置においては、図１４に示すケース２のような干渉信号が得られる。ケース２の干渉信号は、ケース１の干渉信号と比較して、光学系（レンズ）の収差の影響によって歪みが生じている。このような干渉信号の歪みは、基板の形状プロファイル測定値に誤差を発生させてしまう。光学系を構成するレンズの数を増加させたり、高価な硝材を使用したりすることで光学系の収差を低減させることは可能であるが、白色干渉信号を得る場合には、広帯域の光源を用いることが望ましく、光学系の収差を低減させることが非常に困難である。なお、収差を低減させた光学系が実現できたとしても、光学系のレンズの数を増加させたり、高価な硝材を使用したりしているため、著しいコストの増加を招いてしまう。

また、白色干渉信号のコントラストを向上させる技術として、一般に、基板に照射する光の波長帯域を拡大させることが知られている。なお、基板の表面にレジストなどの薄膜が塗布されている場合には、短波長側の波長帯域を拡大することが効果的であると考えられている。この場合、使用する硝材によっては短波長側の透過率が低いため、干渉信号に影響を及ぼしてしまう可能性がある。

図１６は、図１３に示す従来の測定装置において、被測定物に照射する光の波長帯域を拡大し、表面に垂直な方向に被測定物を走査して得られる干渉信号（白色干渉信号）を示す図である。図１６に示すケース３の干渉信号は、硝材の短波長側の吸収率が小さい（即ち、透過率が高い）場合の干渉信号である。図１６に示すケース４の干渉信号は、硝材の短波長側の吸収率が大きい（即ち、透過率が低い）場合の干渉信号である。ケース４の干渉信号を参照するに、短波長の帯域が吸収されているため、低コヒーレンス性が低下し、基板の形状プロファイル測定値に誤差が発生していることがわかる。

また、短波長の光を硝材が吸収することによって内部欠損が生じ、短波長側の透過率が低下するという現象（ソラリゼーション）が知られている。従って、被測定物に光を照射する時間に応じて、参照面からの反射光及び基板の表面からの反射光の分光特性が異なることとなり、基板の形状プロファイル測定値に誤差を発生させてしまう。

そこで、本発明は、光学系の収差の影響及び硝材の透過率に起因する分光特性変化の影響を低減して、被測定物の形状を高精度に測定することができる測定装置を提供することを例示的目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一側面としての測定装置は、被測定物の表面形状を測定する測定装置であって、光源からの光を測定光と参照光とに分離して、前記測定光を前記被測定物の表面に入射させ、前記参照光を参照ミラーに入射させる投光光学系と、前記被測定物の表面で反射した前記測定光と前記参照ミラーで反射した前記参照光とを光電変換素子に導く受光光学系と、前記光電変換素子で検出され、前記測定光と前記参照光によって形成される干渉パターンに基づいて前記被測定物の表面形状を算出する処理部とを有し、前記光源からの光は、１００ｎｍ以上の波長帯域の光であり、前記投光光学系は、前記光源からの光を順に反射する、第１の凹面形状の反射面、凸面形状の反射面及び第２の凹面形状の反射面からなる結像光学系を有し、前記結像光学系は前記光源からの光を前記被測定物に結像し、前記投光光学系の結像倍率は、前記反射面により決定されることを特徴とする。

本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。

本発明によれば、例えば、光学系の収差の影響及び硝材の透過率に起因する分光特性変化の影響を低減して、被測定物の形状を高精度に測定することができる測定装置を提供することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、本発明の一側面としての測定装置１の構成を示す概略図である。測定装置１は、被測定物としての基板ＳＢのＸＹ面内の各点での高さ情報（Ｚ位置）、基板ＳＢの所定領域の平均的な高さ及び平均的な傾き情報（ωｘ、ωｙ）を測定する。換言すれば、測定装置１は、被測定物としての基板ＳＢの表面形状を測定する。また、測定装置１は、基板ＳＢに複数の薄膜が形成されている場合には、最上面の薄膜表面、各薄膜の界面又は基板ＳＢの高さ情報を測定する。ここで、基板ＳＢは、本実施形態では、露光装置においてレチクルのパターンが転写されるウエハである。

測定装置１は、図１に示すように、照明光学系１０と、投光光学系２０と、受光光学系３０と、ステージ系４０と、データ処理系５０とを有する。

照明光学系１０は、光源１２と、コンデンサーレンズ１４と、スリット板１６とを含む。

光源１２は、本実施形態では、広帯域な波長幅の光を発するＬＥＤ（例えば、白色ＬＥＤ）又はハロゲンランプを使用する。但し、光源１２は、狭帯域な波長幅の異なる発光波長のレーザーなどを複数合成して構成してもよい。光源１２からの光の波長帯域は、本実施形態では、１００ｎｍ以上の波長帯域、具体的には、４００ｎｍ乃至８００ｎｍの波長帯域である。なお、基板ＳＢにレジストが塗布さている場合は、レジストの感光を防ぐために、紫外線（３５０ｎｍ）以下の波長帯域の光を基板ＳＢに照射しないことが好ましい。光源１２からの光の偏光状態は、本実施形態では、無偏光又は円偏光の状態である。コンデンサーレンズ１４は、光源１２からの光を集光する。スリット板１６は、光源１２からの光を基板ＳＢに照射させるための部材である。

投光光学系２０は、照明光学系１０からの光の方向を偏向させる平面ミラー２１と、パワーを有する凹面ミラー２２と、パワーを有する凸面ミラー２３と、開口絞り２４と、光を分離させるためのビームスプリッタ２５とを有する。但し、照明系を構成できる十分なスペースがある場合には、平面ミラー２１を構成する必要はない。また、開口絞り２４の代わりに、反射膜又は反射防止膜などを用いて凸面ミラー２３の反射領域を制限してもよい。なお、ここでの「パワーを有する」は「パワー（焦点距離の逆数）がゼロでない」ことを意味し、例えば、「パワーを有するミラー」には「平面ミラー」は含まれない。

凹面ミラー２２及び凸面ミラー２３は、投光光学系２０において結像光学系を構成し、投光光学系２０の結像倍率を決定する。凹面ミラー２２及び凸面ミラー２３は、本実施形態では、凹面ミラー２２の曲率中心と凸面ミラー２３の曲率中心とが一致する（同心円の関係）ように、配置されている。換言すれば、凹面ミラー２２及び凸面ミラー２３は、オフナー型と呼ばれる配置関係で配置される。但し、凸面ミラー２３の曲率（Ｒ凸）を凹面ミラー２２の曲率（Ｒ凹）の２倍とし（即ち、Ｒ凸＝２Ｒ凹）、凹面ミラー２２の曲率中心と凸面ミラー２３の曲率中心とが一致しない（非同心円の関係）ように、凹面ミラー２２及び凸面ミラー２３を配置させてもよい。

ビームスプリッタ２５は、金属膜や誘電体多層膜などをスプリット膜としたプリズム型のブームスプリッタや、１μｍ乃至５μｍ程度の薄い厚さの膜（材質はＳｉＣやＳｉＮなど）で構成されるペリクル型ビームスプリッタを使用する。

受光光学系３０は、参照ミラー３１と、参照ミラー３１で反射した光と基板ＳＢで反射した光とを合波させるためのビームスプリッタ３２と、ＣＣＤやＣＭＯＳなどで構成される撮像素子（光電変換素子）３３とを有する。更に、受光光学系３０は、パワーを有する凹面ミラー３４と、パワーを有する凸面ミラー３５と、開口絞り３６と、光の方向を偏向させる平面ミラー３７とを有する。凹面ミラー３４及び凸面ミラー３５は、基板ＳＢの表面を撮像素子３３に結像させる。但し、撮像素子３３を構成できる十分なスペースがある場合には、平面ミラー３７を構成する必要はない。また、開口絞り３６の代わりに、反射膜又は反射防止膜などを用いて凸面ミラー３５の反射領域を制限してもよい。また、撮像素子３３の代わりに、フォトディテクターなどの光量検出素子を用いてもよい。

参照ミラー３１は、１０ｎｍ乃至２０ｎｍ程度の面精度を有するアルミ平面ミラーや、同程度の面精度を有するガラス平面ミラーなどを使用する。

ビームスプリッタ３２は、ビームスプリッタ２５と同様に、プリズム型のブームスプリッタやペリクル型ビームスプリッタを使用する。

凹面ミラー３４及び凸面ミラー３５は、受光光学系３０において結像光学系を構成し、投光光学系２０の結像倍率を決定する。凹面ミラー３４及び凸面ミラー３５は、投光光学系２０における凹面ミラー２２及び凸面ミラー２３と同様に、凹面ミラー３４の曲率中心と凸面ミラー３５の曲率中心とが一致する（オフナー型）ように、配置されている。なお、凸面ミラー３５の曲率を凹面ミラー３４の曲率の２倍とし、凹面ミラー３４の曲率中心と凸面ミラー３５の曲率中心とが一致しないように、凹面ミラー３４及び凸面ミラー３５を配置させてもよい。

開口絞り３６は、凹面ミラー３４及び凸面ミラー３５が構成する結像光学系の瞳位置に配置され、かかる結像光学系の開口数（ＮＡ）を規定する機能を有し、本実施形態では、ｓｉｎ（０．１度）乃至ｓｉｎ（５度）程度の非常に小さなＮＡに絞っている。

ステージ系４０は、被測定物としての基板ＳＢを駆動する駆動部として機能し、基板ＳＢを保持する基板チャック４２と、被測定物としての基板ＳＢの位置を位置合わせするＺステージ４４、Ｙステージ４６及びＸステージ４８とを有する。

データ処理系５０は、演算処理部５２と、データを保存する記憶部５４と、測定装置１の測定結果や測定条件などを表示する表示部５６とを有する。

以下、測定装置１の動作及び測定装置１の構成要素の機能などについて詳細に説明する。

図１を参照するに、光源１２からの光は、コンデンサーレンズ１４を介してスリット板１６に集光される。スリット板１６は、本実施形態では、５０μｍのスリット幅、７００μｍの長さ（Ｘ方向）の矩形形状の透過領域１６ａを有し、結像光学系を構成する凹面ミラー２２及び凸面ミラー２３を介して、基板ＳＢ及び参照ミラー３１に透過領域１６ａの像が結像される。但し、スリット板１６の透過領域１６ａは、矩形形状（スリット）に限らず、円形形状（ピンホール）であってもよい。また、スリット板１６の透過領域１６ａは、必要な測定領域に応じて大きさを変更可能に構成してもよい。なお、スリット板１６の透過領域１６ａは、透過部材を用いてもよいし、矩形形状の開口であってもよい。

凹面ミラー２２及び凸面ミラー２３を通過した光の主光線は、入射角度θで基板ＳＢに入射する。また、凹面ミラー２２と基板ＳＢとの間の光路にはビームスプリッタ２５が配置されているため、凹面ミラー２２及び凸面ミラー２３を通過した光のうち略半分の光量の光はビームスプリッタ２５で反射され、入射角度θで参照ミラー３１に入射する。以下では、ビームスプリッタ２５を透過した光（即ち、被測定物である基板ＳＢに入射する光）を測定光と称し、ビームスプリッタ２５で反射された光（即ち、参照ミラー３１に入射する光）を参照光と称する。

基板ＳＢに入射する測定光の入射角度θが大きくなると、基板ＳＢに塗布された薄膜（レジスト）表面からの反射率が、かかる薄膜の裏面からの反射率に対して相対的に強くなる。従って、基板ＳＢに塗布された薄膜の表面形状を測定する場合には、入射角度θは大きいほど好ましい。但し、入射角度θが９０度に近くなると、光学系の組み立てが難しくなるため、入射角度θは７０度乃至８５度であることが好ましい。

ビームスプリッタ２５を透過して基板ＳＢに入射した測定光は、基板ＳＢで反射されてビームスプリッタ３２に入射する。一方、ビームスプリッタ２５で反射され参照ミラー３１に入射した参照光は、参照ミラー３１で反射されてビームスプリッタ３２に入射する。

基板ＳＢで反射した測定光及び参照ミラー３１で反射した参照光は、ビームスプリッタ３２で合成され、撮像素子３３で受光される。ビームスプリッタ３２と撮像素子３３との間の光路には、凸面ミラー３５及び開口絞り３６が配置されている。凹面ミラー３４及び凸面ミラー３５は、両側テレセントリックな結像光学系を構成しており、基板ＳＢの表面を撮像素子３３の受光面に結像させる。従って、本実施形態では、スリット板１６の透過領域１６ａが、凹面ミラー２２及び凸面ミラー２３によって基板ＳＢ及び参照ミラー３１に結像し、更に、凹面ミラー３４及び凸面ミラー３５によって撮像素子３３の受光面に再結像する。撮像素子３３の受光面では、測定光と参照光が重なって干渉パターンを形成する。

ここで、撮像素子３３の受光面に形成される干渉パターンの干渉信号の取得方法について説明する。上述したように、基板ＳＢは基板チャック４２で保持され、Ｚステージ４４、Ｙステージ４６及びＸステージ４８上に設置されている。測定光と参照光によって形成される干渉パターンの干渉信号を撮像素子３３で取得するためには、Ｚステージ４４を駆動すればよい。基板ＳＢの測定領域を変更する場合には、Ｘステージ４８又はＹステージ４６を使用して、所望の領域が撮像素子３３の受光領域に位置するように位置合わせする。なお、Ｘステージ４８、Ｙステージ４６及びＺステージ４４の位置を高精度に制御するためには、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸及びωｙ、ωｙのチルト軸の５軸にレーザー干渉計を配置すればよい。かかるレーザー干渉計の出力に基づいてクローズドループ制御を行うことで、基板ＳＢの表面形状をより高精度に測定することができる。特に、基板ＳＢを複数の領域に分けて測定して基板ＳＢの全体形状を求める場合には、レーザー干渉計を用いることで、より正確に形状データのつなぎ合わせ（ステッチィング）を行うことが可能となる。

また、撮像素子３３にフォトディテクターなどの光量検出素子ではなく、１次元ラインセンサや２次元センサを用いることで、１回の測定で測定可能な基板ＳＢの測定領域が増加し、基板ＳＢの全体形状を測定するために必要な時間を少なくすることができる。ここで、１次元センサは、フォトディテクターアレイ、ＣＣＤラインセンサ、ＣＭＯＳラインセンサなどを含む。また、２次元センサは、２次元ＣＣＤ、２次元ＣＭＯＳなどを含む。

次に、撮像素子３３で取得された干渉信号に基づいて基板ＳＢの表面形状を算出する処理について説明する。かかる処理は、データ処理系５０の演算処理部５２で実行される。なお、演算処理部５２で算出された基板ＳＢの表面形状は記憶部５４に記憶されると共に、表示部５６に表示される。図２は、撮像素子３３において取得される干渉信号（白色干渉信号）を示す図である。図２に示す干渉信号は、インターフェログラムとも呼ばれる。図２では、横軸にＺステージ４４の位置（具体的には、Ｚ軸測長干渉計又は静電容量センサによって測定された測定値）を採用し、縦軸に撮像素子３３の出力（光強度）を採用している。なお、撮像素子３３で取得された干渉信号は、データ処理系５０の記憶部５４に記憶されている。

図２に示す干渉信号から算出される信号ピーク位置に対応するＺステージの位置（Ｚ軸測長干渉計による測定値）が、その測定領域での基板ＳＢの高さである。撮像素子３３に２次元センサを用いることで、基板ＳＢの三次元形状を測定することが可能となる。干渉信号の信号ピーク位置を算出するためには、信号ピーク位置及びかかる信号ピーク位置の前後の数点のデータに基づいて曲線（例えば、２次関数）近似すればよい。これにより、図２における横軸（Ｚステージ４４の位置）のサンプリングピッチＺｐの１／１０乃至１／５０程度の分解能で信号ピーク位置を算出することができる。なお、サンプリングピッチＺｐは、実際にＺステージ４４を等ピッチでステップ駆動する際のピッチで決定される。但し、高速性を考慮する場合には、Ｚステージ４４を等速度で駆動し、撮像素子３３の取り込みタイミングに同期してＺ軸測長干渉計の出力（Ｚステージ４４の位置）を取り込む方が好ましい。

干渉信号の信号ピーク位置を算出する方法としては、米国特許第５３９８１１３号に開示されているＦＤＡ法を用いることも可能である。ＦＤＡ法は、フーリエスペクトルの位相勾配を用いてコントラストのピーク位置を算出する。

このように、白色干渉方式においては、その分解能と精度を決める要素は、測定光と参照光との光路長差が０となる位置をいかに正確に求めるかにある。従って、位相シフト法やフーリエ変換法によって干渉パターンの包絡線を求め、コントラストの最大位置から光路長差が０となる位置を求める方法、位相クロス法などを干渉信号の信号ピーク位置を算出する方法として用いることも可能である。

測定装置１においては、投光光学系２０の結像光学系として凹面ミラー２２及び凸面ミラー２３を、受光光学系３０の結像光学系として凹面ミラー３４及び凸面ミラー３５を用いているため、かかる結像光学系の収差（特に、色収差）の影響が低減される。また、従来技術のようにレンズを用いていないため、硝材の透過率に起因する分光特性変化の影響が低減される。従って、測定装置１は、被測定物としての基板ＳＢの表面形状を高精度に測定することができる。

また、本実施形態では、参照ミラー３１を駆動せずに（即ち、参照ミラー３１を固定して）基板ＳＢを駆動したが、基板ＳＢを駆動せずに（即ち、基板ＳＢを固定して）参照ミラー３１を駆動しても、干渉信号を取得することができる。但し、米国特許出願公開第２００７／００８６０１３号に開示されているように、参照ミラー３１又は基板ＳＢを駆動させずに干渉信号を取得することも可能である。この場合、撮像素子３３の前段に分光素子を配置し、撮像素子３３において波長毎の干渉パターンの強度を検出することで、その波長毎の干渉信号の強度に基づいて基板ＳＢのＺ方向の位置を算出することができる。

以下、図３を参照して、測定装置１の別の構成について説明する。図３は、本発明の一側面としての測定装置１の別の構成を示す概略図である。

図３に示す測定装置１は、図１に示す測定装置１と同様であるが、投光光学系２０及び受光光学系３０の構成が異なる。具体的には、図３に示す測定装置１は、投光光学系２０における凹面ミラー２２を凹面ミラー２２１と凹面ミラー２２２に分割し、受光光学系３０における凹面ミラー３４を凹面ミラー３４１と凹面ミラー３４２に分割している。

投光光学系２０における凹面ミラー２２１の曲率と凹面ミラー２２２の曲率とを互いに異ならせることによって、凹面ミラー２２１及び凹面ミラー２２２の焦点距離が変化するため、投光光学系２０の結像倍率を変更することが可能となる。例えば、互いに曲率の異なる凹面ミラー２２１と凹面ミラー２２２の組を交換可能に構成し、投光光学系２０の結像倍率に応じて、かかる複数の組から一つを選択する。これにより、投光光学系２０の結像倍率が可変となり、基板ＳＢに投影される測定マークの結像倍率を変化させて、基板ＳＢの測定領域を変更することができる。

同様に、受光光学系３０における凹面ミラー３４１の曲率と凹面ミラー３４２の曲率とを互いに異ならせることによって、凹面ミラー３４１及び凹面ミラー３４２の焦点距離が変化するため、受光光学系３０の結像倍率を変更することが可能となる。例えば、互いに曲率の異なる凹面ミラー３４１と凹面ミラー３４２の組を交換可能に構成し、受光光学系３０の結像倍率に応じて、かかる複数の組から一つを選択する。これにより、受光光学系３０の結像倍率が可変となり、撮像素子３３に結像する測定マークの結像倍率を変化させて、撮像素子３３の受光光量を変更することができる。従って、撮像素子３３のＳ／Ｎ比を改善させることが可能となる。

更に、投光光学系２０又は受光光学系３０の結像倍率を変更することによって、基板ＳＢの測定領域を拡大することが可能となり、基板ＳＢのＸＹ方向の分解能を向上させることができる。

以下、図４を参照して、測定装置１の更に別の構成について説明する。図４は、本発明の一側面としての測定装置１の更に別の構成を示す概略図である。

図４に示す測定装置１は、図１に示す測定装置１と同様であるが、投光光学系２０及び受光光学系３０の構成が異なる。具体的には、図４に示す測定装置１は、投光光学系２０における凹面ミラー２２を部分的に異なる曲率Ｒ１及びＲ２を有する凹面ミラー２２４に、受光光学系３０における凹面ミラー３４を部分的に異なる曲率Ｒ３及びＲ４を有する凹面ミラー３４４に置換している。換言すれば、凹面ミラー２２４及び３４４は、曲率の異なる２つ以上の部分を含む。なお、同一ミラーにおいて部分的に曲率を変化させた凹面ミラー２２４及び３３４は、例えば、研削加工やモールド成形などを用いて製造することができる。

投光光学系２０の凹面ミラー２２４において、曲率Ｒ１と曲率Ｒ２とを互いに異ならせることによって、投光光学系２０の結像倍率を変更することが可能となる。例えば、曲率の異なる２つ以上の部分をそれぞれ有する複数の凹面ミラー２２４を交換可能に構成し、投光光学系２０の結像倍率に応じて、かかる複数の凹面ミラー２２４から一つを選択する。これにより、投光光学系２０の結像倍率が可変となり、基板ＳＢに投影される測定マークの結像倍率を変化させて、基板ＳＢの測定領域を変更することができる。

同様に、受光光学系３０の凹面ミラー３４４において、曲率Ｒ３と曲率Ｒ４とを互いに異ならせることによって、受光光学系３０の結像倍率を変更することが可能となる。例えば、曲率の異なる２つ以上の部分をそれぞれ有する複数の凹面ミラー３４４を交換可能に構成し、受光光学系３０の結像倍率に応じて、かかる複数の凹面ミラー３４４から一つを選択する。これにより、受光光学系３０の結像倍率が可変となり、撮像素子３３に結像する測定マークの結像倍率を変化させて、撮像素子３３の受光光量を変更することができる。従って、撮像素子３３のＳ／Ｎ比を改善させることが可能となる。

更に、投光光学系２０又は受光光学系３０の結像倍率を変更することによって、基板ＳＢの測定領域を拡大することが可能となり、基板ＳＢのＸＹ方向の分解能を向上させることができる。

次に、図５を参照して、本発明に係る測定装置１を備えた露光装置１００について説明する。図５は、本発明の一側面としての露光装置１００の構成を示す概略図である。

露光装置１００は、本実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式でレチクル１２０のパターンをウエハ１４０に露光する投影露光装置である。但し、露光装置１００は、ステップ・アンド・リピート方式やその他の露光方式も適用することができる。

露光装置１００は、図５に示すように、照明装置１１０と、レチクル１２０を載置するレチクルステージ１２５と、投影光学系１３０と、ウエハ１４０を載置するウエハステージ１４５と、フォーカス制御用センサ１５０と、制御部１６０とを有する。

照明装置１１０は、転写用のパターンが形成されたレチクル１２０を照明し、光源１１２と、照明光学系１１４とを有する。

光源１１２は、例えば、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザーや波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザーなどを使用する。但し、光源１１２は、エキシマレーザーに限定するものではなく、波長約１５７ｎｍのＦ_２レーザーや波長２０ｎｍ以下のＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）光などを使用してもよい。

照明光学系１１４は、光源１１２からの光を用いてレチクル１２０を照明する光学系である。照明光学系１１４は、本実施形態では、露光に最適な形状を有する露光スリットを形成する。照明光学系１１４は、レンズ、ミラー、オプティカルインテグレーター、絞り等を含む。

レチクル１２０は、転写用のパターンを有し、レチクルステージ１２５に支持及び駆動される。レチクル１２０から発せられた回折光は、投影光学系１３０を通り、ウエハ１４０に投影される。レチクル１２０とウエハ１４０とは、光学的に共役の関係に配置される。なお、露光装置１００は図示しない光斜入射系のレチクル検出部を備えており、レチクル１２０は、レチクル検出部によって位置が検出され、所定の位置に配置される。

レチクルステージ１２５は、図示しないレチクルチャックを介してレチクル１２０を支持し、図示しない移動機構に接続されている。かかる移動機構は、リニアモーターなどで構成され、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向及び各軸の回転方向にレチクルステージ１２５を駆動する。

投影光学系１３０は、レチクル１２０のパターンをウエハ１４０に投影する光学系である。投影光学系１３０は、屈折系、反射屈折系、或いは、反射系を使用することができる。

ウエハ１４０は、レチクル１２０のパターンが投影（転写）される基板であり、ウエハステージ１４５に支持及び駆動される。但し、ウエハ１４０の代わりにガラスプレートやその他の基板を用いることもできる。ウエハ１４０には、レジストが塗布されている。

ウエハステージ１４５は、図示しないウエハチャックを介してウエハ１４０を支持する。ウエハステージ１４５は、レチクルステージ１２５と同様に、リニアモーターを利用して、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向及び各軸の回転方向にウエハ１４０を移動させる。また、ウエハステージ１４５には、基準プレート１４９が配置されている。

フォーカス制御用センサ１５０は、測定装置１と同様に、ウエハ１４０の形状を測定する機能を有する。また、フォーカス制御用センサ１５０は、応答性は速いがウエハパターンによる騙されがあるセンサである。

測定装置１は、上述した通りのいかなる構成をも適用可能であり、ここでの詳細な説明は省略する。なお、測定装置１は、応答性は遅いがウエハパターンによる騙されが少ない。

制御部１６０は、ＣＰＵやメモリを有し、露光装置１００の動作を制御する。制御部１６０は、本実施形態では、フォーカス制御用センサ１５０のデータ処理系としての機能を備える。従って、制御部１６０は、フォーカス制御用センサ１５０がウエハ１４０の表面位置を測定する際の測定値の補正演算及び制御を行う。また、制御部１６０は、測定装置１のデータ処理系５０としての機能を備えていてもよい。

ここで、ウエハ１４０の表面位置（フォーカス）の測定点について説明する。本実施形態では、ウエハ１４０の全面に亘って、走査方向（Ｙ軸方向）にウエハステージ１４５を走査しながら、フォーカス制御用センサ１５０でウエハ１４０の表面形状を測定する。一方、走査方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）には、ウエハステージ１４５をΔＸだけステップさせ、走査方向にウエハ１４０の表面位置を測定する動作を繰り返してウエハ１４０の全面のプロファイルを測定する。なお、複数のフォーカス制御用センサ１５０を用いてウエハ１４０上の異なる領域の表面位置を同時に測定してもよい。これにより、スループットを向上させることができる。

フォーカス制御用センサ１５０は、本実施形態では、光学的な高さ測定システムを使用している。具体的には、フォーカス制御用センサ１５０は、ウエハ１４０の表面に対して高入射角度で光を入射させ、ウエハ１４０の表面で反射された反射光の像ずれをＣＣＤなどの受光素子で検出する。フォーカス制御用センサ１５０は、ウエハ１４０上の複数の測定点に光を入射させ、かかる測定点で反射された光のそれぞれを個別の受光素子で受光し、異なる位置の高さ情報から露光すべき面のチルトを算出する。

図６を参照して、フォーカス制御用センサ１５０を詳細に説明する。図６は、フォーカス制御用センサ１５０の構成を示す概略図である。フォーカス制御用センサ１５０は、図６に示すように、光源１５１と、コンデンサーレンズ１５２と、複数の透過スリットで構成されたパターン板１５３と、レンズ１５４と、ミラー１５５とを有する。更に、フォーカス制御用センサ１５０は、ミラー１５６と、レンズ１５７と、ＣＣＤなどの受光素子１５８とを有する。

光源１５１からの光は、コンデンサーレンズ１５２を介して集光され、パターン板１５３を照明する。パターン板１５３の透過スリットを通過した光は、レンズ１５４及びミラー１５５を介してウエハ１４０に所定の角度で照射される。パターン板１５３とウエハ１４０とは、レンズ１５４を介して結像関係になっているため、パターン板１５３の透過スリットの空中像がウエハ１４０上に形成される。

ウエハ１４０で反射された光は、ミラー１５６及びレンズ１５７を介して受光素子１５８で受光され、図６に示すように、パターン板１５３の各透過スリットに対応したスリット像からなる信号ＳＩが得られる。信号ＳＩの受光素子１５８での位置ずれを検出することで、ウエハ１４０のＺ方向の位置を測定することができる。ウエハ１４０の表面がＺ方向の位置ｗ１から位置ｗ２に変化した場合のウエハ１４０上の光軸シフト量ｍ１は、入射角度をθ_ｉｎとして、以下の式１で表すことができる。但し、位置ｗ１から位置ｗ２への変化量をｄＺとする。

ｍ１＝２・ｄＺ・ｔａｎθ_ｉｎ ・・・（式１）
例えば、入射角度θ_ｉｎを８４度とすると、ｍ１＝１９・ｄＺとなり、ウエハ１４０の変位を１９倍に拡大した変位量になる。受光素子１５８での変位量は、式１に光学系の倍率（即ち、レンズ１５７によるの結像倍率）が掛け合わされる。

以下、露光装置１００の露光動作（露光装置１００を用いた露光方法）について説明する。図７は、露光装置１００の露光動作を説明するためのフローチャートである。

まず、ステップＳ１０１０において、露光装置１００にウエハ１４０を搬入する。

次いで、ステップＳ１０２０において、ステップＳ１０１0で搬入したウエハ１４０に対して、フォーカス制御用センサ１５０のフォーカス較正を行うかどうかを判定する。具体的には、ユーザーが露光装置１００に予め登録しておいた「ロットの先頭ウエハか」、複数のロットの先頭のウエハであるか、フォーカス精度が厳しく求められる工程のウエハであるか」などの情報に基づいて判定する。

ステップＳ１０２０において、フォーカス制御用センサ１５０のフォーカス較正を行わないと判定された場合には、ステップＳ１０５０に進み、後述する露光シーケンスが実行される。

一方、ステップＳ１０２０において、フォーカス制御用センサ１５０のフォーカス較正を行うと判定された場合には、ステップＳ１０３０に進み、基準プレート１４９によるフォーカス較正シーケンスが実行される。

次に、ステップＳ１０４０において、ウエハ１４０によるフォーカス較正シーケンスが実行される。

ここで、図８を参照して、ステップＳ１０３０及びステップＳ１０４０で実行されるフォーカス較正シーケンスについて説明する。図８は、ステップＳ１０３０及びステップＳ１０４０のフォーカス較正シーケンスの詳細なフローチャートである。

基準プレート１４９によるフォーカス較正シーケンスでは、まず、ウエハステージ１４５を駆動して、フォーカス制御用センサ１５０の下に基準プレート１４９が位置するように位置決めする。なお、基準プレート１４９は、オプティカルフラットと呼ばれる面精度のよいガラス板などを使用している。また、基準プレート１４９の表面には、フォーカス制御用センサ１５０に測定誤差が発生しないように、反射率分布のない均一な領域が設けられており、フォーカス制御用センサ１５０は、かかる領域を測定する。但し、露光装置１００のその他キャリブレーション（例えば、アライメントや投影光学系１３０の評価）に必要な各種較正用マークを設けたプレートの一部を基準プレート１４９として使用してもよい。

ステップＳ１０３１において、基準プレート１４９をフォーカス制御用センサ１５０で測定し、基準プレート１４９のＺ方向の位置を測定する。

ステップＳ１０３２において、ステップＳ１０３１で測定した基準プレート１４９のＺ方向の位置（測定値Ｏｍ）を露光装置１００の記憶部（例えば、制御部１６０のメモリ等）に格納する。

次に、ウエハステージ１４５を駆動して、測定装置１の下に基準プレート１４９が位置するように位置決めする。

ステップＳ１０３３において、基準プレート１４９を測定装置１で測定し、基準プレート１４９の形状を測定する。なお、測定装置１が測定する基準プレート１４９の測定領域（ＸＹ面）は、ステップＳ１０３１でフォーカス制御用センサ１５０が測定した測定領域と同じにする。

ステップＳ１０３４において、ステップＳ１０３３で測定した基準プレート１４９の形状（測定値Ｐｍ）を記憶部に格納する。

ステップＳ１０３５において、第１のオフセットを算出する。具体的には、図９に示すように、測定装置１による測定値Ｐｍとフォーカス制御用センサ１５０による測定値Ｏｍの差分として、第１のオフセットを算出する。第１のオフセットは、基準プレート１４９の光学的に均一な面を測定しており、フォーカス制御用センサ１５０に測定誤差が発生しないため、ゼロになるべきものである。しかしながら、第１のオフセットは、実際には、ウエハステージ１４５の走査方向のシステム的なオフセット、フォーカス制御用センサ１５０、或いは、測定装置１の長期的なドリフトなどのエラー要因によってゼロにはならない。従って、第１のオフセットは、定期的に取得（算出）することが好ましい。但し、上述したエラー要因が発生しない場合や別に管理されている場合には、第１のオフセットを１回取得するだけでよい。ここで、図９は、フォーカス較正シーケンスにおける第１のオフセット及び後述する第２のオフセットを説明するための図である。

ステップＳ１０３１乃至Ｓ１０３５が基準プレート１４９によるフォーカス較正シーケンスである。

ウエハ１４０によるフォーカス較正シーケンスでは、まず、ウエハステージ１４５を駆動して、フォーカス制御用センサ１５０の下にウエハ１４０が位置するように位置決めする。なお、ウエハ１４０上の測定位置Ｗｐ（ウエハ面内）は、後述する露光シーケンスの測定位置と一致させるものとする。

ステップＳ１０４１において、ウエハ１４０上の測定位置Ｗｐをフォーカス制御用センサ１５０で測定し、測定位置ＷｐのＺ方向の位置を測定する。

ステップＳ１０４２において、ステップＳ１０４１で測定したウエハ１４０上の測定位置ＷｐのＺ方向の位置（測定値Ｏｗ）を記憶部に格納する。

次に、ウエハステージ１４５を駆動して、測定装置１の下にウエハ１４０上の測定位置Ｗｐが位置するように位置決めする。

ステップＳ１０４３において、ウエハ１４０上の測定位置Ｗｐを測定装置１で測定し、ウエハ１４０上の測定位置Ｗｐの形状を測定する。

ステップＳ１０４４では、ステップＳ１０４３で測定したウエハ１４０上の測定位置Ｗｐの形状（測定値Ｐｗ）を記憶部に格納する。なお、ウエハ１４０上の測定点としての測定位置Ｗｐは、ウエハ内の１点、ショット内の１点、ショット内の全点、複数ショット内の全点、ウエハ内の全点などの各種モードから選択できるようになっている。

ステップＳ１０４５において、第２のオフセットを算出する。具体的には、図９に示すように、測定装置１による測定値Ｐｗとフォーカス制御用センサ１５０による測定値Ｏｗの差分として、第２のオフセットをウエハ１４０上の測定位置Ｗｐ毎に算出する。

ステップＳ１０４６において、ウエハ１４０上の測定位置Ｗｐ毎に第１のオフセットと第２のオフセットとの差分を求め、かかる差分をオフセットデータとして記憶部に格納する。ウエハ１４０上の各測定位置におけるオフセット量Ｏｐは、以下の式２から求めることができる。

Ｏｐ（ｉ）＝［Ｏｗ（ｉ）−Ｐｗ（ｉ）］−（Ｏｍ−Ｐｍ）
・・・（２）
但し、式２において、ｉは、ウエハ１４０上の測定位置を示すポイント番号である。

オフセット量Ｏｐとしては、露光ショット単位（ステッパーの場合はショット単位、スキャナーの場合は露光スリット単位）で、平均的高さオフセット（Ｚ）、平均傾きオフセット（ωｚ、ωｙ）を格納してもよい。また、ウエハ１４０に転写するパターンは、ショット（ダイ）で繰り返されるため、ウエハ１４０上の各ショットの平均値として、オフセット量Ｏｐを求めてもよい。

ステップＳ１０４１乃至Ｓ１０４６がウエハ１４０によるフォーカス較正シーケンスである。

次に、図１０を参照して、フォーカス較正シーケンスＳ１０３０及びＳ１０４０が終了して実行されるステップＳ１０５０の露光シーケンスについて説明する。図１０は、ステップＳ１０５０の露光シーケンスの詳細なフローチャートである。

ステップＳ１０５１において、ウエハアライメントを実行する。ウエハアライメントは、図示しないアライメントスコープでウエハ１４０上のアライメントマークの位置を検出し、露光装置１００に対して、ウエハ１４０のＸＹ平面の位置合わせを行う。

ステップＳ１０５２において、フォーカス制御用センサ１５０でウエハ１４０上の所定領域の面位置を測定する。かかる所定領域は、上述したフォーカス較正シーケンスにおいて測定したウエハ１４０上の領域を含む。従って、式２に従ったオフセット量Ｏｐ（ｉ）で、測定値を補正してウエハ１４０の全面の形状を測定する。このように補正されたウエハ１４０の表面形状のデータが露光装置１００の記憶部に格納される。

ステップＳ１０５３において、ウエハステージ１４５を駆動して、フォーカス制御用センサ１５０の下の測定位置から投影光学系１３０の下の露光位置に第１の露光ショットが位置するようにウエハ１４０を移動する。この際、ウエハ１４０の表面形状のデータに基づいて第１の露光ショットの表面形状のデータを作成し、露光像面に対するウエハ１４０の表面のずれ量が最小になるように、フォーカス（Ｚ方向）及びチルト（傾き方向）を補正する。このようにして、露光スリット単位で最適な露光像面位置にウエハ１４０の表面を合わせ込む。

ステップＳ１０５４において、レチクル１２０のパターンをウエハ１４０に露光する。この際、露光装置１００はスキャナーであるため、レチクル１２０とウエハ１４０をＹ方向（走査方向）に走査することによりレチクル１２０のパターンをウエハ１４０上に転写する。

ステップＳ１０５５において、全ての露光ショットを露光したかどうかを判定する。全ての露光ショットを露光していないと判定された場合には、ステップＳ１０５２に戻り、次の露光ショットの表面形状のデータを作成し、フォーカス及びチルトを補正して露光スリット単位で最適な露光像面に合わせ込みながら露光を行う。一方、全ての露光ショットを露光したと判定された場合には、ステップＳ１０５６において、露光装置１００からウエハ１４０を搬出する。

本実施形態では、各露光ショットを露光する直前に、露光ショットの表面形状のデータの作成、露光像面からのずれ量の算出及びウエハステージ１４５の駆動量の算出を行っている。但し、第１の露光ショットを露光する前に、全ての露光ショットに関して、表面形状のデータの作成、露光像面からのずれ量の算出、ウエハステージ１４５の駆動量の算出を行ってもよい。

また、ウエハステージ１４５は、シングルステージに限らず、露光時に使用する露光ステージとウエハ１４０のアライメントや表面形状を測定する際に使用する測定ステージとの２つのステージを有する、所謂、ツインステージの構成であってもよい。この場合、フォーカス制御用センサ１５０及び測定装置１は、測定ステージ側に配置することになる。

露光装置における測定及び加工の対象であるウエハ上には、複雑な回路パターンやスクライブラインなどが存在するため、反射率分布やローカルチルトなどの発生率が高い。従って、反射率分布やローカルチルトによる測定誤差を低減できる本発明の効果は大きい。ウエハの表面形状を高精度に測定できれば、露光面とウエハ表面とのフォーカス合わせの精度を向上させることが可能となり、半導体デバイスの性能向上や製造歩止まりの向上にも繋がるという効果もある。

次に、図１１及び図１２を参照して、露光装置１００を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図１１は、デバイスの製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体デバイスの製造を例に説明する。ステップ１（回路設計）では、デバイスの回路設計を行う。ステップ２（レチクル製作）では、設計した回路パターンを形成したレチクルを製作する。ステップ３（ウエハ製造）では、シリコンなどの材料を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は、前工程と呼ばれ、レチクルとウエハを用いてリソグラフィー技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。ステップ５（組み立て）は、後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）では、ステップ５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。

図１２は、ステップ４のウエハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）では、ウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウエハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウエハ上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）では、ウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）では、ウエハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置１００によってレチクルの回路パターンをウエハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウエハを現像する。ステップ１８（エッチング）では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによってウエハ上に多重の回路パターンが形成される。かかるデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。このように、露光装置１００を使用するデバイス製造方法、並びに結果物としてのデバイスも本発明の一側面を構成する。

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

本発明の一側面としての測定装置の構成を示す概略図である。 図１に示す測定装置の撮像素子において取得される干渉信号（白色干渉信号）を示す図である。 本発明の一側面としての測定装置の別の構成を示す概略図である。 本発明の一側面としての測定装置の更に別の構成を示す概略図である。 本発明の一側面としての露光装置の構成を示す概略図である。 図５に示す露光装置のフォーカス制御用センサの構成を示す概略図である。 図５に示す露光装置の露光動作を説明するためのフローチャートである。 図７に示すステップＳ１０３０及びステップＳ１０４０のフォーカス較正シーケンスの詳細なフローチャートである。 フォーカス較正シーケンスにおける第１のオフセット及び第２のオフセットを説明するための図である。 図７に示すステップＳ１０５０の露光シーケンスの詳細なフローチャートである。 デバイスの製造を説明するためのフローチャートである。 図１１に示すステップ４のウエハプロセスの詳細なフローチャートである。 被測定物の形状を測定する従来技術の構成を示す概略図である。 図１３に示す従来の測定装置において、アクチュエータを介して、表面に垂直な方向に被測定物を走査して得られる干渉信号を示す図である。 レンズで構成された光学系において、波長に対する収差量を示す図である。 図１３に示す従来の測定装置において、被測定物に照射する光の波長帯域を拡大し、表面に垂直な方向に被測定物を走査して得られる干渉信号を示す図である。

符号の説明

１ 測定装置
１０ 照明光学系
１２ 光源
１４ コンデンサーレンズ
１６ スリット板
２０ 投光光学系
２２ 凹面ミラー
２２１及び２２２ 凹面ミラー
２２４ 凹面ミラー
２３ 凸面ミラー
２４ 開口絞り
２５ ビームスプリッタ
３０ 受光光学系
３１ 参照ミラー
３２ ビームスプリッタ
３３ 撮像素子
３４ 凹面ミラー
３４１及び３４２ 凹面ミラー
３４４ 凹面ミラー
３５ 凸面ミラー
３６ 開口絞り
３７ 平面ミラー
４０ ステージ系
５０ データ処理系
５２ 演算部
５４ 記憶部
５６ 表示部
ＳＢ 基板
１００ 露光装置

Claims (10)

1. 被測定物の表面形状を測定する測定装置であって、
   光源からの光を測定光と参照光とに分離して、前記測定光を前記被測定物の表面に入射させ、前記参照光を参照ミラーに入射させる投光光学系と、
   前記被測定物の表面で反射した前記測定光と前記参照ミラーで反射した前記参照光とを光電変換素子に導く受光光学系と、
   前記光電変換素子で検出され、前記測定光と前記参照光によって形成される干渉パターンに基づいて前記被測定物の表面形状を算出する処理部とを有し、
   前記光源からの光は、１００ｎｍ以上の波長帯域の光であり、
   前記投光光学系は、前記光源からの光を順に反射する、第１の凹面形状の反射面、凸面形状の反射面及び第２の凹面形状の反射面からなる結像光学系を有し、
   前記結像光学系は前記光源からの光を前記被測定物に結像し、前記投光光学系の結像倍率は、前記反射面により決定されることを特徴とする測定装置。
2. 被測定物の表面形状を測定する測定装置であって、
   光源からの光を測定光と参照光とに分離して、前記測定光を前記被測定物の表面に入射させ、前記参照光を参照ミラーに入射させる投光光学系と、
   前記被測定物の表面で反射した前記測定光と前記参照ミラーで反射した前記参照光とを光電変換素子に導く受光光学系と、
   前記光電変換素子で検出され、前記測定光と前記参照光によって形成される干渉パターンに基づいて前記被測定物の表面形状を算出する処理部とを有し、
   前記光源からの光は、１００ｎｍ以上の波長帯域の光であり、
   前記受光光学系は、前記被測定物からの光を順に反射する、第１の凹面形状の反射面、凸面形状の反射面及び第２の凹面形状の反射面からなる結像光学系を有し、
   前記結像光学系は前記被測定物からの光を前記光電変換素子に結像し、前記受光光学系の結像倍率は、前記反射面により決定されることを特徴とする測定装置。
3. 前記光源からの光は、４００ｎｍ乃至８００ｎｍの波長帯域の光であることを特徴とする請求項１又は２記載の測定装置。
4. 前記投光光学系は、前記光源からの光を２つの光に分離するビームスプリッタを含み、
   前記ビームスプリッタで分離された２つの光のうち一方の光を前記測定光とし、他方の光を前記参照光とすることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項記載の測定装置。
5. 前記受光光学系は、第３の凹面形状の反射面、凸面形状の反射面及び第４の凹面形状の反射面の順に前記被測定物からの光を反射する結像光学系であることを特徴とする請求項１記載の測定装置。
6. 前記第１の凹面形状の反射面、前記凸面形状の反射面及び前記第２の凹面形状の反射面は、それぞれの曲率中心が一致していることを特徴とする請求項１記載の測定装置。
7. 前記凸面形状の反射面の曲率は、前記第１の凹面形状の反射面及び前記第２の凹面形状の反射面の曲率の２倍の曲率を有し、
   前記第１の凹面形状の反射面及び前記第２の凹面形状の反射面の曲率中心と前記凸面形状の反射面の曲率中心とが一致しないように、配置されていることを特徴とする請求項１記載の測定装置。
8. レチクルを照明する照明光学系と、
   前記レチクルのパターンを基板に投影する投影光学系と、
   前記基板又は前記基板に塗布されたレジストの表面形状を測定する測定装置と、
   前記測定装置の測定結果に基づいて前記基板の位置を補正するステージとを有し、
   前記測定装置は、請求項１乃至７のうちいずれか一項に記載の測定装置であることを特徴とする露光装置。
9. 前記基板又は前記基板に塗布されたレジストの表面位置を測定するセンサを更に有し、
   前記センサの測定結果は、前記測定装置の測定結果に基づいて較正されることを特徴とする請求項８記載の露光装置。
10. 請求項８又は９記載の露光装置を用いて基板を露光するステップと、
    露光された前記基板を現像するステップとを有することを特徴とするデバイス製造方法。

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