(57)【要約】【課題】高精度に計測を行うトールボット干渉計、トールボット干渉計の調整方法、及び露光装置を提供する。【解決手段】トールボット干渉計は、移動手段７、８で回折格子３及び撮像素子４の少なくとも一方の位置を変更しながら撮像素子４が撮像した複数の干渉縞をフーリエ変換して得られる空間周波数スペクトルに基づいてトールボット条件が満足されるように移動手段７、８で回折格子３及び撮像素子４の少なくとも一方の位置を調整する計算機５と、を有する。【選択図】図１
2010256059.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検光学系の波面を計測するトールボット干渉計であって、
前記被検光学系を経た光を複数の回折光に分割する回折格子と、
前記複数の回折光が形成する干渉縞を撮像する撮像素子と、
前記回折格子と前記撮像素子の少なくとも一方を前記被検光学系の光軸方向に移動する移動手段と、
前記移動手段で前記回折格子と前記撮像素子の少なくとも一方の位置を変更しながら前記撮像素子が撮像した複数の干渉縞をフーリエ変換して得られる空間周波数スペクトルに基づいてトールボット条件が満足されるように前記移動手段で前記回折格子と前記撮像素子の少なくとも一方の位置を調整する計算機と、
を有することを特徴とするトールボット干渉計。
【請求項２】
前記少なくとも一方の前記光軸方向に対する姿勢を調節する姿勢調節手段を更に有し、
前記計算機は、前記複数の干渉縞を少なくとも３つの空間領域に分割することによってそれぞれの空間領域において求めた前記少なくとも一方の調整位置の中心に前記移動手段を介して前記少なくとも一方を移動し、
前記計算機は、前記少なくとも３つの空間領域の２つの空間領域に対応する前記少なくとも一方の調整位置の差を前記２つの空間領域の中心間の距離で割った角度だけ前記少なくとも一方の姿勢を前記姿勢調節手段を介して調節することを特徴とする請求項１に記載のトールボット干渉計。
【請求項３】
被検光学系の波面を計測するトールボット干渉計であって、
前記被検光学系を経た光を複数の回折光に分割する回折格子と、
前記複数の回折光が形成する干渉縞を撮像する撮像素子と、
前記回折格子と前記撮像素子の少なくとも一方を前記被検光学系の光軸方向に移動する移動手段と、
前記移動手段で前記回折格子と前記撮像素子の少なくとも一方の位置を変更しながら前記撮像素子が撮像した複数の干渉縞をフーリエ変換して得られる空間周波数スペクトルにおける基本周波数の振幅値に対応する値が極大の干渉縞に基づいて前記被検光学系の波面を算出する計算機と、
を有することを特徴とするトールボット干渉計。
【請求項４】
被検光学系を経た光を複数の回折光に分割する回折格子と、前記複数の回折光が形成する干渉縞を撮像する撮像素子と、を有し、前記被検光学系の波面を計測するトールボット干渉計の前記回折格子と前記撮像素子の位置を調整する調整方法であって、
前記回折格子と前記撮像素子の少なくとも一方を移動しながら前記撮像素子が撮像した複数の干渉縞の空間周波数スペクトルにおける基本周波数を自然数倍した周波数の振幅値又は位相値に対応する値を求めるステップと、
前記空間周波数スペクトルにおける基本周波数を奇数倍した周波数の振幅値に対応する値が極大となるとなるように、又は前記空間周波数スペクトルにおける基本周波数を０でない偶数倍した周波数の振幅値に対応する値が極小となるとなるように、前記回折格子と前記撮像素子の少なくとも一方を移動する移動ステップと、
を有することを特徴とする調整方法。
【請求項５】
前記移動ステップは、前記空間周波数スペクトルにおける基本周波数を２でない自然数倍した周波数の位相値に対応する値が、基本周波数の振幅値に対応する値が極大となる位置の前後で初めて反転する２点の一方に対応する位置から前記２点の間の距離の半分だけ移動するように前記少なくとも一方を移動することを特徴とする請求項４に記載の調整方法。
【請求項６】
前記空間周波数スペクトルにおける基本周波数の振幅値に対応する値が極大となる位置に最も近くなるように前記少なくとも一方の位置を調整することを特徴とする請求項４又は５に記載の調整方法。
【請求項７】
光源からの光を利用して基板に露光する露光装置であって、
前記光を前記基板に導く光学系と、
前記光学系の波面を計測する請求項１〜３のうちいずれか一項に記載のトールボット干渉計と、
を有することを特徴とする露光装置。
【請求項８】
請求項７に記載の露光装置を使用し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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トールボット干渉計（タルボ干渉計）、トールボット干渉計の調整方法、及び露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
トールボット干渉計は、被検光学系（被検光学素子）の波面（透過波面、反射波面）を計測するのに使用することができる（非特許文献１）。計測精度を高めるためには、回折格子と撮像素子の位置をトールボット条件と呼ばれる条件を満たす関係で配置する必要がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】ミツオ・タケダ、外１名、「デジタルトールボット干渉計による横収差測定」、米国、１９８４年、アプライド・オプティックス、第２３巻、第１１号、ｐ．１７６０−１７６４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
トールボット干渉計はこれまで設計位置に回折格子と撮像素子を配置していたが、アライメント誤差によるトールボット条件からの逸脱があり計測波面に誤差が生じていた。
【０００５】
本発明は、高精度に計測を行うトールボット干渉計、トールボット干渉計の調整方法、及び露光装置を提供することを例示的な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面としてのトールボット干渉計は、被検光学系の波面を計測するトールボット干渉計であって、前記被検光学系を経た光を複数の回折光に分割する回折格子と、前記複数の回折光が形成する干渉縞を撮像する撮像素子と、前記回折格子と前記撮像素子の少なくとも一方を前記被検光学系の光軸方向に移動する移動手段と、前記移動手段で前記回折格子と前記撮像素子の少なくとも一方の位置を変更しながら前記撮像素子が撮像した複数の干渉縞をフーリエ変換して得られる空間周波数スペクトルに基づいてトールボット条件が満足されるように前記移動手段で前記回折格子と前記撮像素子の少なくとも一方の位置を調整する計算機と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、高精度に計測を行うトールボット干渉計、トールボット干渉計の調整方法、及び露光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】トールボット干渉計の光路図である。（実施例１）
【図２】図１に示すトールボット干渉計の調整方法のフローチャートである。
【図３】干渉縞の空間周波数スペクトルにおける各次数成分の振幅値（実線）と位相値（破線）と、撮像素子の光軸上の位置との関係を示すグラフである。
【図４】図１に示すトールボット干渉計の別の調整方法のフローチャートである。
【図５】図３（ｅ）の３次スペクトルの振幅値と撮像素子の位置の関係を示したグラフである。
【図６】トールボット干渉計の光路図である。（実施例２）
【図７】図６の姿勢調整方法を説明するための概略図である。
【図８】トールボット干渉計を有する露光装置のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１は、被検光学系Ｌの波面を計測する、実施例１のトールボット干渉計の光路図である。トールボット干渉計は、収差が既知の光を被検光学系Ｌに照射し、この収差に被検光学系Ｌの収差を重畳し、被検光学系Ｌの後方に配置された回折格子３で波面分割し、分割された波面を重ね合わせて得られる干渉縞から回折格子形状の像を復元する。本実施例のトールボット干渉計は、光路に沿って、光源１、照明光学系２、被検光学系Ｌ、回折格子３、撮像素子４、計算機（コンピュータ）５、移動手段７、８を有する。
【００１１】
光源１は、例えば、レーザーから構成され、コヒーレント光を照射する。被検光学系Ｌは、被検光学素子を含み、屈折系、反射屈折系、反射系のいずれでもよい。本実施例では、被検光学系Ｌはレンズである。
【００１２】
照明光学系２は、光源１からの光波を収差が既知の波面に変換し、例えば、口径が十分に小さいピンホール２ａを有するピンホール板から構成され、球面波で近似される波面を生成する。
【００１３】
回折格子３は被検光学系Ｌを透過した波面を分割し、被検光学系Ｌを経た光を複数の回折光に分割する。本実施例の回折格子３は、直交する２つの方向に周期を有する直交回折格子であり、被検光学系Ｌを透過してきた波面を直交する２方向に分割する。これにより、直交２方向の波面の歪みを同時に計測することができる。被検光学系Ｌの収差量にあわせて、格子周期を変えると回折格子３で分割する波面の横ずらし量が変わり、測定収差のダイナッミクレンジと分解能を調整することができる。回折格子３として、光透過部と遮光部が等間隔であるものを用いると測定ノイズとなりうる偶数次の回折光を消すことができる。回折格子３は、光軸ＯＡに沿って移動手段７によって移動可能に構成されている。
【００１４】
本実施例の撮像素子４は、回折格子３が分割した複数の波面を重ね合わせて得られる（即ち、複数の回折光が形成する）干渉縞を撮影する２次元撮像素子であり、ＣＣＤなどが用いられる。撮像素子４は、光軸ＯＡに沿って移動手段８によって移動可能に構成されている。
【００１５】
計算機５は、撮像素子４とケーブル６を介して接続されており、不図示の記憶部であるメモリ、制御部、演算部、表示部を含む。
【００１６】
制御部は、メモリに格納された情報に基づいて移動手段７、８の動作を制御する。移動手段７と８は、計算機５の制御部が駆動する図示しないモーターと光軸ＯＡに沿ったレールを有するが、これに限定されない。メモリは、撮像素子４が撮影した干渉縞を格納する。表示部は、撮像素子４が撮影した干渉縞を表示する。
【００１７】
演算部はメモリに格納された干渉縞をフーリエ変換し、空間周波数スペクトルを求めた上で基本周波数（即ち、復元された回折格子像の周波数）を自然数倍した周波数成分である各次数スペクトルの振幅値と位相値を算出する。また、演算部は、空間周波数スペクトルの各次数成分の振幅値と位相値の変化に基づいて回折格子３及び撮像素子４の位置を決定する。更に、演算部は、撮像素子４による撮影された干渉縞から被検光学系Ｌの波面を算出する。
【００１８】
動作において、通常は、回折格子３及び撮像素子４を後述するトールボット条件を満たすように位置決めし、撮像素子４で干渉縞を撮像し、解析により波面を求め、結果を表示する。
【００１９】
撮像素子４で撮像される干渉縞｜ｕ（ｘ、ｙ、ｚ）｜２は次式のように表すことができる。
【００２０】
【数１】
2010256059.tif 000003
【００２１】
ここで、ｚは回折格子３と撮像素子４との光軸方向の距離、ｚ０は回折格子３と被検光学系Ｌの像面との距離、λは干渉光（光源１からの光）の波長、ｄは回折格子３の周期、ｍとｎは回折光の次数、Ｗは波面収差である。
【００２２】
数式１における位相項第２項及び第３項は干渉縞のコントラストを変化させる成分であり、コントラストの低下は波面の計測誤差の要因となる。第３項は波面に依存して常に存在する成分である。第２項は、ｚ又はｚ０により周期的に変化する成分で、数式２で表されるＮが整数となるようにｚ及びｚ０を選ぶことによって０になり、回折格子直後の光強度分布が復元されたコントラストのよい干渉縞を得ることができる。
【００２３】
従って、高精度の計測を行うためには回折格子３と撮像素子４を数式２におけるＮが整数になるように位置決めすることが重要になる。数式２のＮを整数とする条件をトールボット条件と呼ぶ。
【００２４】
【数２】
2010256059.tif 000004
【００２５】
また、０次と±１次回折光の干渉など、次数差が奇数の回折光を干渉させるトールボット干渉計においては、数式２のＮが整数だけでなく半整数でもコントラストのよい干渉縞が得られる。これは、数式１が示す干渉縞で干渉成分となるｎとｍが異なる整数の組合せを考えたとき、次数差ｎ−ｍを奇数とすると位相項第２項のｎ２−ｍ２が全て奇数となり、Ｎを半整数とするとすべてのｎとｍの組合せで、この項の寄与が−１となる。よって、このとき得られる干渉縞は、Ｎが整数の際に得られる干渉縞、つまり回折格子直後の光強度分布を格子半周期分ずらしたものとなるからである。このため、数式２におけるＮが半整数の場合もトールボット条件に含める。
【００２６】
本実施例は、干渉縞をフーリエ変換して得られる空間周波数スペクトルに基づいてトールボット条件が満足されるように回折格子３と撮像素子４を位置決めする調整方法を提供する。
【００２７】
図２は、実施例１のトールボット干渉計の調整方法のフローチャートである。なお、「Ｓ」はステップの略であり、これは他の図でも同じである。
【００２８】
まず、計算機５の制御部は、移動手段７を使用して、光軸ＯＡ上に回折格子３を配置する（Ｓ１０１）。次に、計算機５の制御部は、移動手段８を使用して、光軸ＯＡ上に撮像素子４を配置する（Ｓ１０２）。この時、撮像素子４はおおよそトールボット条件を満足する位置に配置される。次に、計算機５の制御部は移動手段８を介して撮像素子４の光軸上の位置を変化させながら、撮像素子４で干渉縞を複数撮像する（Ｓ１０３）。
【００２９】
次に、計算機５の演算部はＳ１０３で取得した干渉縞の１次スペクトル（基本周波数）の振幅値を求める（Ｓ１０４）。「１次スペクトル」は、干渉縞を２次元フーリエ変換して得られる空間周波数スペクトルのうち、干渉縞光強度のＤＣ成分を示す０次スペクトルに隣接したスペクトルである。直交回折格子を利用した場合は、直交する２方向に１次スペクトルが存在し、そのいずれかを利用する。また、直交する２方向で、ともに１次スペクトルの周波数を持つスペクトル（直交格子に対して４５°傾いた方向のスペクトル）を利用してもよい。１次スペクトルの振幅値は、１次スペクトルの振幅の極大値とする。
【００３０】
また、１次スペクトルの振幅値は、空間周波数スペクトルのノイズの影響を減ずるために、振幅極大値近傍の周波数領域において他の次数と重ならない範囲で振幅を積分したものでもよい。また、１次スペクトルの振幅値は、光源輝度の時間変化や干渉縞取得時のＣＣＤ露光時間の違いといった影響を減ずるため、１次スペクトルの振幅値を０次スペクトルの振幅値で除して規格化したものでもよい。従って、１次スペクトルの振幅値は、振幅値自体かこれを表す値（又はこれに対応する値）であれば足りる。
【００３１】
次に、計算機５の演算部は、Ｓ１０４で求めた１次スペクトルの振幅値から１次スペクトルの曲線を求める（Ｓ１０５）。１次スペクトルの曲線は、Ｓ１０４で求めた１次スペクトルの振幅値を撮像素子４の位置の関数としてフィッティングすることによって求めることができる。例えば、２次関数やガウス関数でフィッティングする。
【００３２】
次に、計算機５の演算部は、Ｓ１０５で求めた１次スペクトルの曲線の極大値を求める（Ｓ１０６）。最後に、計算機５の制御部は、移動手段８を介してＳ１０６で求めた極大値に対応する位置に撮像素子４を配置する（Ｓ１０７）。
【００３３】
図２に示すフローは単なる一例であり、例えば、Ｓ１０１で撮像素子４を配置し、Ｓ１０７で回折格子３を配置してもよい。また、Ｓ１０４、Ｓ１０５は、１次スペクトルでなく、０次を除く空間周波数スペクトルであれば次数は問わない。
【００３４】
図３は、干渉縞をフーリエ変換して得られる空間周波数スペクトルにおける各次数成分の振幅値（実線）と位相値（破線）と、撮像素子４の光軸上の位置との関係を示すグラフである。横軸は回折格子３と撮像素子の距離（μｍ）であり、回折格子３と撮像素子４の距離が２００μｍのときにトールボット条件を満たすように計算されている。図３（ａ）〜（ｆ）の左側の縦軸のそれぞれは０次スペクトルで規格化した１次スペクトル〜６次スペクトルの振幅値（実線）であり、右側の縦軸のそれぞれは１次スペクトルで規格化した１次スペクトル〜６次スペクトルの位相値（破線）である。
【００３５】
各次数スペクトルの振幅値は、空間周波数スペクトルにおける基本周波数を次数倍した周波数の近傍領域の振幅極大値とする。また、各次数のスペクトルの振幅値は、空間周波数スペクトルのノイズの影響を減ずるために、振幅極大値近傍の周波数領域において他の次数と重ならない範囲で振幅を積分したものでもよい。また、各次数のスペクトルの振幅値は、特定の次数の振幅値で除して規格化したものでもよい。例えば、０次スペクトルで規格化した場合、光源輝度の時間変化や干渉縞取得時のＣＣＤ露光時間の違いといった影響を減ずる効果が得られる。０次スペクトル近傍の低周波数領域にノイズがあるような場合は１次スペクトルによる規格化が有効である。また、各次数のスペクトルの振幅値は、１次スペクトルの振幅極大となる周波数を次数倍した周波数における振幅としてもよい。従って、各次数スペクトルの振幅値は、振幅値自体かこれを表す値（又はこれに対応する値）であれば足りる。
【００３６】
各次数スペクトルの位相値は、空間周波数スペクトルにおける各次数で振幅極大を示す周波数の位相、または、１次スペクトルが振幅極大となる周波数を次数倍した周波数における位相とする。図３では、２次以上のスペクトルの位相値は１次スペクトルの位相値で規格化し、次数をｓとして、各次数の位相値からｓ×（１次スペクトルの位相値）を差し引いた規格化をしてある。
【００３７】
図３（ａ）、（ｃ）、（ｅ）から分かるように、奇数次スペクトル（基本周波数を奇数倍した周波数）の振幅値は、トールボット条件を満たすとき極大となる。したがって、図２で示した１次スペクトルの場合と同様の手順で回折格子３と撮像素子４の位置を決定することができる。
【００３８】
偶数次スペクトル（基本周波数を偶数倍した周波数）の振幅値を利用する場合は、図３（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）から分かるようにトールボット条件を満たすときに振幅値が極小となる。したがって、図２の手順のＳ１０６でフィッティングした関数が極小となる位置を求めればよい。
【００３９】
２次以上のスペクトルは１次スペクトルに比べ、トールボット条件を満たす位置近傍における、位置変化に対する振幅変化量が大きいため、回折格子３と撮像素子４の精密な位置を決定しやすい。但し、２次以上のスペクトルの振幅値は、トールボット条件を満たす位置以外で極大又は極小となることがあるため、１次スペクトルの振幅値が極大となる位置の近傍で各次数スペクトルの振幅が極大となるべきか極小となるべきかを決定しなければならない。つまり、１次スペクトルでトールボット条件を満たす位置を大雑把に把握したうえで（１次スペクトルの振幅値が極大となる位置に最も近くなるように）、高次のスペクトルを用いてトールボット条件を満たす位置を精密に決定する。
【００４０】
数式１におけるｚ又はｚ０を無限大で近似できるトールボット干渉計、つまり、回折格子３と撮像素子４との距離が十分に大きい場合、または被検光学系Ｌを経た光がほぼ平面波である場合、回折格子３及び撮像素子４を更に精密に位置決めすることができる。
【００４１】
トールボット干渉計において、全ての奇数次スペクトルは、トールボット条件を満たす回折格子３及び撮像素子４の位置を中心に光軸上を特定距離だけ前後した位置（厳密には、数式２におけるＮが整数又は半整数から同じ値ずれた位置）で振幅値が極小となる。このとき位相は反転する。１次スペクトルは図３（ａ）の表示の範囲外でこの通りになっている。
【００４２】
また、４次以上の偶数次スペクトルは、トールボット条件を満たす回折格子３及び撮像素子４の位置を中心に光軸上を特定距離だけ前後した位置（厳密には、式２におけるＮが整数または半整数から同じ値ずれた位置）で位相が反転する。
【００４３】
この性質から、トールボット条件を満たす位置の前後２点の振幅極小位置又は位相反転位置を求めて、その位置を基に回折格子３又は撮像素子４をトールボット条件を満たす位置に配置することができる。即ち、奇数次スペクトルが３次以上である場合又は偶数次スペクトルが４次以上である場合には、位相値が反転する２点の一方に対応する位置から２点の間の距離の半分だけ移動するように回折格子３と撮像素子４を位置決めする。
【００４４】
図４は、３次スペクトルを利用する場合のトールボット干渉計の調整方法を示すフローチャートである。Ｓ１０１からＳ１０４は図２と同じである。図４では、Ｓ１０４の後で、計算機５の演算部は、１次スペクトルの振幅がほぼ極大となる位置の前後で３次スペクトルの位相値が初めて反転する位置又は３次スペクトルの振幅値が初めて極小となる位置を求める（Ｓ１１１）。次に、計算機５の制御部は、移動手段８を介してＳ１１１で求めた２点の中間位置に撮像素子４を配置する（Ｓ１１２）。
【００４５】
トールボット条件となる位置の前後の３次スペクトル極小値となる位置の付近では振幅値は、撮像素子４の位置に対して線形に変化し、振幅値が極小となる位置において位相値が反転する。
【００４６】
図５は、位相の反転を考慮して、プラスマイナスの符号を付与した３次スペクトルの振幅値と撮像素子４の位置の関係を示したグラフである。図３（ａ）において振幅値が極大となる位置を検出するよりは、図５において線形な振幅値変化又は位相反転を利用する方が回折格子３又は撮像素子４の位置決め精度は高くなる。
【００４７】
トールボット条件を満たす位置とその前後２点の振幅値が極小となる位置又は位相値が反転する位置の距離は、透過波面やノイズに対して敏感に変化しない。このため、この２点の位置を一度求めておけば、その２点間の距離を半分とした距離を移動量として、その２点の一方から撮像素子４を位置決めすることができる。但し、回折格子３を取り替えたり、照明光学系２の構成を変更したりするような場合はこの限りではない。
【００４８】
図４は３次スペクトルを利用しているが、３次以外の奇数次スペクトルでもよい。また、４次以上の偶数次スペクトルも図４と同様の手順で回折格子３又は撮像素子４の配置ができるが、トールボット条件を満たす位置の前後において、位相値が反転する位置のみを利用し、振幅が極小となる位置は利用しない。これは、偶数次スペクトルはトールボット条件を満たす位置で振幅値が極小となるためである。
【００４９】
回折格子３又は撮像素子４を位置決めした後に撮像素子４で干渉縞を撮像する。計算機５の演算部は、ステップ１０２で取得した干渉縞から被検光学系Ｌを透過した波面を算出する。干渉縞の空間周波数スペクトルから１次スペクトル（基本周波数近傍領域）を切り出して、周波数空間の原点に移動して逆フーリエ変換することにより、１次スペクトルが示す周期性の方向に微分した波面が求められる。この微分波面を直交する２方向において求め、それらを同時に満たす波面をゼルニケの多項式などの関数にフィッティングすることよって波面が得られる。
【００５０】
本実施例の変形例として、回折格子３と撮像素子４の距離を変更しながら離散的な複数の位置で複数の干渉縞を撮像してそれぞれについて１次スペクトルを取得し、１次スペクトルの振幅値に対応する値が最大の干渉縞に基づいて波面を算出してもよい。この変形例では、撮像位置の分解能を細かく設定することによって両者をトールボット条件を満たす位置に正確に位置決めすることなしに同様の効果を得ることができる。
【実施例２】
【００５１】
図６は、実施例２のトールボット干渉計の光路図であり、本実施例は、姿勢調節手段１１、１２を有する点で実施例１とは相違する。姿勢調節手段１１は回折格子３の法線と光軸ＯＡとの角度を変化させ、姿勢調節手段１２は撮像素子４の法線と光軸ＯＡとの角度を変化させる。計算機５の制御部は、姿勢調節手段１１、１２の動作を、メモリに格納された情報に基づいて制御する。
【００５２】
本実施例は、回折格子３又は撮像素子４の光軸ＯＡ上の位置を変化させながら撮像した複数の干渉縞を少なくとも３つの空間領域に分割し、空間周波数スペクトルを求める。図７は、干渉縞を４つの空間領域に分割した例を示している。それぞれの空間領域において、図２又は図４の手順に従って、回折格子３又は撮像素子４の調整すべき光軸ＯＡ上の位置を求める。
【００５３】
回折格子３の法線に対して、撮像素子４の法線や光軸ＯＡがずれている場合、それぞれの空間領域で求めた回折格子３又は撮像素子４の調整位置は一致しない。この場合、回折格子３又は撮像素子４の位置をいくら変化させても、分割した全ての空間領域においてトールボット条件を得ることはできず、ある空間領域の計測波面にコントラスト劣化による誤差がのる。この誤差を減ずるため、分割したそれぞれの空間領域において、トールボット条件からの逸脱が少なくなるよう、姿勢調節手段１１、１２により回折格子３又は撮像素子４の姿勢を変化させる。
【００５４】
姿勢調節においては、図７に示すように、干渉縞を分割し、空間領域１〜４それぞれにおいて、図２又は図３の手順に従い、撮像素子４の調整位置ｚ１〜ｚ４を求める。次に、移動手段８により撮像素子４の位置を、求めた調整位置の平均値（中心）、つまり（ｚ１＋ｚ２＋ｚ３＋ｚ４）／４へ移動させる。移動後の撮像素子４における空間領域１と空間領域３の中心間の距離をＬｘとすると、撮像素子４の法線と光軸ＯＡとの角度を（ｚ１−ｚ３）／Ｌｘだけ、空間領域１と空間領域３の中心を結ぶ直線と光軸の作る平面内で変化させる。同様に、空間領域２と空間領域４の中心間の距離をＬｙとすると、撮像素子４の法線と光軸ＯＡとの角度を（ｚ２−ｚ４）／Ｌｙだけ、空間領域２と空間領域４の中心を結ぶ直線と光軸の作る平面内で変化させる。このように、計算機５は、少なくとも３つの空間領域の２つの空間領域に対応する回折格子３と撮像素子４の少なくとも一方の調整位置の差を２つの空間領域の中心間の距離で割った角度だけ、前記一方の姿勢を姿勢調節手段１１、１２を介して調節する。角度変化量は、ｚ１−ｚ３及びｚ２−ｚ４に対して、Ｌｘ及びＬｙが十分大きいことを想定した値である。なお、回折格子３を移動させて干渉縞を複数撮像した場合も、同様の手順により、回折格子３の姿勢調整が可能である。
【実施例３】
【００５５】
図８は、トールボット干渉計を備えた露光装置２０のブロック図である。
【００５６】
露光装置２０は、原版のパターンを基板に露光する投影露光装置であり、光源部２１と真空容器２２を有する。真空容器２２には、照明光学系２３、原版ステージ２４、投影光学系２５、基板ステージ２６、トールボット干渉計の一部が設けられる。
【００５７】
光源部２１は波長約１３．５ｎｍのＥＵＶ光を発振する光源であり、ＥＵＶ光は、大気に対する透過率が低いため、主要な光学系は真空容器２２に収納されている。照明光学系２３は、ＥＵＶ光を伝播して原版（マスク又はレチクル）Ｍを照明する光学系であり、トールボット干渉計の照明光学系２としても機能する。原版Ｍの近傍にはピンホール板が設けられている。
【００５８】
原版Ｍは、反射型で、転写されるパターンが形成され、原版ステージ２４に支持及び駆動される。投影光学系２５は、原版Ｍのパターンの像を基板Ｗに投影し、両者を光学的に共役に維持する反射型光学系である。投影光学系２５は、トールボット干渉計が波面計測する被検光学系Ｌであり、被検光学系Ｌは、本実施例のように、屈折光学系でなくてもよい。基板Ｗには感光体が塗布され、基板ステージ２６に支持及び駆動される。
【００５９】
トールボット干渉計は投影光学系２５の透過波面を計測する。トールボット干渉計の回折格子３と撮像素子４は、基板ステージ２６に搭載されているが、独立の計測用ステージに配置されていてもよい。回折格子３と撮像素子４はそれぞれ基板ステージ２６に設けられた不図示の移動手段によって投影光学系２５の光軸方向に移動することができる。
【００６０】
露光において、光源部２１からの光は照明光学系２３を介して原版Ｍを照明する。原版Ｍからの回折光は投影光学系２５により基板Ｗに投影される。露光装置２０にトールボット干渉計を搭載して投影光学系２５の波面を計測することによって投影光学系２５の波面収差及びその経時変化を補正することができるので、露光精度を高めることができる。
【００６１】
デバイス（半導体集積回路素子、液晶表示素子等）は、露光装置を使用して感光剤を塗布した基板（ウエハ、ガラスプレート等）を露光する工程と、基板を現像する工程と、他の周知の工程と、を経ることにより製造される（デバイス製造方法）。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
トールボット干渉計は、光学系又は光学素子の波面の測定に適用することができる。露光装置は、デバイスを製造する用途に適用することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１                              光源
２                              ピンホール
３                              回折格子
４                              撮像素子
５                              計算機
７、８                          移動手段
１１、１２                      姿勢調節手段
２０                            露光装置
２５                            投影光学系
Ｌ                              被検光学系
Ｍ                              原版
Ｗ                              基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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