(57)【要約】【課題】高性能な干渉測定装置を提供する。【解決手段】本発明の干渉測定装置の一例は、物体光束と参照光束とを統合して統合光束を生成する統合手段と、前記統合光束を複数の分岐光束に分岐する分岐手段と、前記複数の分岐光束で複数の干渉縞を個別に生成する干渉手段と、前記複数の干渉縞を同時に撮像する撮像手段と、前記複数の干渉縞に共通のキャリアを発生させるキャリア発生手段と、前記複数の干渉縞の間に所定の位相差を付与する位相差付与手段とを備える。【選択図】    図１
2014106222.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体光束と参照光束とを統合して統合光束を生成する統合手段と、
前記統合光束を複数の分岐光束に分岐する分岐手段と、
前記複数の分岐光束で複数の干渉縞を個別に生成する干渉手段と、
前記複数の干渉縞を同時に撮像する撮像手段と、
前記複数の干渉縞に共通のキャリアを発生させるキャリア発生手段と、
前記複数の干渉縞の間に所定の位相差を付与する位相差付与手段と、
を備えることを特徴とする干渉測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の干渉測定装置において、
前記キャリアは、
時間キャリアである
ことを特徴とする干渉測定装置。
【請求項３】
請求項１に記載の干渉測定装置において、
前記キャリアは、
空間キャリアである
ことを特徴とする干渉測定装置。
【請求項４】
物体光束を複数の分岐光束に分岐する分岐手段と、
共通の空間キャリアが発生した複数のシアリング干渉縞を前記複数の分岐光束で個別に生成する干渉手段と、
前記複数のシアリング干渉縞を同時に撮像する撮像手段と、
前記複数のシアリング干渉縞の間に所定の位相差を付与する位相差付与手段と
を備えることを特徴とする干渉測定装置。
【請求項５】
請求項２に記載の干渉測定装置において、
前記時間キャリアの発生中に前記撮像手段が前記複数の干渉縞に応じて生成した複数の縞画像群を取り込み、それら縞画像群のうち撮像位置の共通するもの同士で位相情報を求めると共に、求めた複数の位相情報から誤差成分の除去された位相情報を求める演算手段を更に備える
ことを特徴とする干渉測定装置。
【請求項６】
請求項２に記載の干渉測定装置において、
前記時間キャリアの発生中に前記撮像手段が前記複数の干渉縞に応じて生成した複数の縞画像群を取り込み、それら縞画像群のうち撮像タイミングの共通するもの同士で位相情報を求めると共に、求めた複数の位相情報から誤差成分の除去された位相情報を求める演算手段を更に備える
ことを特徴とする干渉測定装置。
【請求項７】
請求項３又は請求項４に記載の干渉測定装置において、
前記空間キャリアの発生中に前記撮像手段が前記複数の干渉縞に応じて生成した複数の縞画像を取り込み、それら複数の縞画像から複数の位相情報を個別に求めると共に、求めた複数の位相情報から誤差成分の除去された位相情報を求める演算手段を更に備える
ことを特徴とする干渉測定装置。
【請求項８】
請求項３又は請求項４に記載の干渉測定装置において、
前記空間キャリアの発生中に前記撮像手段が前記複数の干渉縞に応じて生成した複数の縞画像を取り込み、それら複数の縞画像から誤差成分の除去された縞画像を求めると共に、求めた縞画像から位相情報を求める演算手段を更に備える
ことを特徴とする干渉測定装置。
【請求項９】
請求項１〜請求項８の何れか一項に記載の干渉測定装置を備えることを特徴とする波面収差測定装置。
【請求項１０】
請求項１〜請求項８に記載の干渉測定装置を備えることを特徴とする形状測定装置。
【請求項１１】
請求項９に記載の波面収差測定装置を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項１２】
物体光束と参照光束とを統合して統合光束を生成する統合手順と、
前記統合光束を複数の分岐光束に分岐する分岐手順と、
前記複数の分岐光束で複数の干渉縞を個別に生成する干渉手順と、
前記複数の干渉縞を同時に撮像する撮像手順と、
前記複数の干渉縞に共通のキャリアを発生させるキャリア発生手順と、
前記複数の干渉縞の間に所定の位相差を付与する位相差付与手順と、
を含むことを特徴とする干渉測定方法。
【請求項１３】
物体光束を複数の分岐光束に分岐する分岐手順と、
共通の空間キャリアが発生した複数のシアリング干渉縞を前記複数の分岐光束で個別に生成する干渉手順と、
前記複数のシアリング干渉縞を同時に撮像する撮像手順と、
前記複数のシアリング干渉縞の間に所定の位相差を付与する位相差付与手段と
を含むことを特徴とする干渉測定方法。
【請求項１４】
請求項１２又は請求項１３に記載の干渉測定方法で投影光学系の波面収差を測定する手順を含むことを特徴とする投影光学系の製造方法。
【請求項１５】
請求項１２又は請求項１３に記載の干渉測定方法で投影光学系の光学素子の形状を測定する手順を含むことを特徴とする投影光学系の製造方法。
【請求項１６】
請求項１４又は請求項１５に記載の投影光学系の製造方法を含むことを特徴とする露光装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、干渉測定装置、波面収差測定装置、面形状測定装置、露光装置、干渉測定方法、投影光学系の製造方法、及び露光装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
露光装置等の精密機器の製造時、露光装置に搭載される投影光学系の波面収差測定や光学素子の形状測定には、干渉計測が利用される（特許文献１等を参照。）。干渉計測によると、光の波長未満の分解能が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−４３３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、高性能な干渉測定装置、波面収差測定装置、形状測定装置、露光装置、干渉測定方法、高性能な投影光学系の製造方法、高性能な露光装置の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の干渉測定装置の一例は、物体光束と参照光束とを統合して統合光束を生成する統合手段と、前記統合光束を複数の分岐光束に分岐する分岐手段と、前記複数の分岐光束で複数の干渉縞を個別に生成する干渉手段と、前記複数の干渉縞を同時に撮像する撮像手段と、前記複数の干渉縞に共通のキャリアを発生させるキャリア発生手段と、前記複数の干渉縞の間に所定の位相差を付与する位相差付与手段とを備える。
【０００６】
また、本発明の干渉測定装置の一例は、物体光束を複数の分岐光束に分岐する分岐手段と、共通の空間キャリアが発生した複数のシアリング干渉縞を前記複数の分岐光束で個別に生成する干渉手段と、前記複数のシアリング干渉縞を同時に撮像する撮像手段と、前記複数のシアリング干渉縞の間に所定の位相差を付与する位相差付与手段とを備える。
【０００７】
また、発明の波面収差測定装置の一例は、本発明の干渉測定装置の一例を備える。
【０００８】
また、本発明の形状測定装置の一例は、本発明の干渉測定装置の一例を備える。
【０００９】
また、本発明の露光装置の一例は、本発明の波面収差測定装置の一例を備える。
【００１０】
また、本発明の干渉測定方法の一例は、物体光束と参照光束とを統合して統合光束を生成する統合手順と、前記統合光束を複数の分岐光束に分岐する分岐手順と、前記複数の分岐光束で複数の干渉縞を個別に生成する干渉手順と、前記複数の干渉縞を同時に撮像する撮像手順と、前記複数の干渉縞に共通のキャリアを発生させるキャリア発生手順と、前記複数の干渉縞の間に所定の位相差を付与する位相差付与手順とを含む。
【００１１】
また、本発明の干渉測定方法の一例は、物体光束を複数の分岐光束に分岐する分岐手順と、共通の空間キャリアが発生した複数のシアリング干渉縞を前記複数の分岐光束で個別に生成する干渉手順と、前記複数のシアリング干渉縞を同時に撮像する撮像手順と、前記複数のシアリング干渉縞の間に所定の位相差を付与する位相差付与手段とを含む。
【００１２】
また、本発明の投影光学系の製造方法の一例は、本発明の干渉測定方法の一例で投影光学系の波面収差を測定する手順を含む。
【００１３】
また、本発明の投影光学系の製造方法の一例は、本発明の干渉測定方法の一例で投影光学系の光学素子の形状を測定する手順を含む。
【００１４】
また、本発明の露光装置の製造方法の一例は、本発明の投影光学系の製造方法の一例を含む。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、高性能な干渉測定装置、波面収差測定装置、形状測定装置、露光装置、干渉測定方法、高性能な投影光学系の製造方法、高性能な露光装置の製造方法が実現する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施形態の干渉測定装置の構成図である。
【図２】第１実施形態の演算装置の動作を説明する図である。
【図３】測定誤差δθａ、測定誤差δθｂ、平均測定誤差δθａｖｅを、位相θの値毎に示したグラフである。
【図４】平均測定誤差δθａｖｅを、位相揺らぎの周波数ｎの値毎に示したグラフである。
【図５】第２実施形態の演算装置の動作を説明する図である。
【図６】第３実施形態の干渉測定装置の構成図である。
【図７】第３実施形態の演算装置の動作を説明する図である。
【図８】第３実施形態の第１縞画像Ｉａ、第３縞画像Ｉｃにおける理想キャリア縞及びアパーチャ像を示す概念図である。
【図９】第３実施形態の第１縞画像Ｉａ、第３縞画像Ｉｃにおける実測キャリア縞の位相を示す図である。
【図１０】第４実施形態の演算装置の動作を説明する図である。
【図１１】第５実施形態の干渉測定装置の構成図である。
【図１２】第５実施形態の演算装置の動作を説明する図である。
【図１３】第６実施形態の演算装置の動作を説明する図である。
【図１４】第７実施形態の投影露光装置の構成図である。
【図１５】第７実施形態の製造方法のフローチャートである。
【図１６】第８実施形態の投影露光装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態として干渉測定装置を説明する。
【００１８】
図１は、本実施形態の干渉測定装置の構成図である。図１に示すとおり干渉測定装置には、レーザ光源１０、ピンホール絞り１１、コリメートレンズ１２、偏光ビームスプリッタ１３、１／４波長板１４、被検物１５、１／４波長板１６、参照物１７、ピエゾ素子などの並進機構１８、無偏光ビームスプリッタ１９、１／２波長板２０、偏光ビームスプリッタ２１、ＣＣＤなどの撮像素子２２ａ、２２ｃ、１／４波長板２３、偏光ビームスプリッタ２４、ＣＣＤなどの撮像素子２２ｂ、２２ｄが配置される。
【００１９】
このうち撮像素子２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄの間では、画素配列及び入出力特性が互いに等しい。以下、撮像素子２２ａを「第１撮像素子」と称し、撮像素子２２ｂを「第２撮像素子」と称し、撮像素子２２ｃを「第３撮像素子」と称し、撮像素子２２ｄを「第４撮像素子」と称す。
【００２０】
レーザ光源１０から射出したレーザ光束は、ピンホール絞り１１を介して理想的な波面の発散光束となった後、コリメートレンズ１２を介して平行光束に変換される。
【００２１】
コリメートレンズ１２を射出したレーザ光束は、偏光ビームスプリッタ１３へ入射すると、偏光ビームスプリッタ１３を透過するレーザ光束と、偏光ビームスプリッタ１３を反射するレーザ光束とに分岐される。
【００２２】
偏光ビームスプリッタ１３を透過したレーザ光束は、１／４波長板１４を介して被検物１５へ入射すると、被検物１５の被検面１５ａで反射し、被検面１５ａの形状に応じた波面の物体光束となる。
【００２３】
被検面１５ａを射出した物体光束は、１／４波長板１４を介して偏光ビームスプリッタ１３へ入射すると、偏光ビームスプリッタ１３を反射する。
【００２４】
偏光ビームスプリッタ１３を反射したレーザ光束は、１／４波長板１６を介して参照物１７へ入射すると、参照物１７の参照面１７ａで反射し、参照面１７ａの形状に応じた波面の参照光束となる。
【００２５】
参照面１７ａを射出した参照光束は、１／４波長板１６を介して偏光ビームスプリッタ１３へ入射すると、偏光ビームスプリッタ１３を透過し、偏光ビームスプリッタ１３を反射した物体光束と統合される。
【００２６】
なお、１／４波長板１４の進相軸の方向は、入射したレーザ光束の偏光方向に対して４５°だけ回転した方向に設定されている。
【００２７】
また、１／４波長板１６の進相軸の方向は、入射したレーザ光束の偏光方向に対して４５°だけ回転した方向に設定されている。
【００２８】
偏光ビームスプリッタ１３を射出した物体光束及び参照光束からなる統合光束は、無偏光ビームスプリッタ１９へ入射すると、無偏光ビームスプリッタ１９を透過する統合光束と無偏光ビームスプリッタ１９を反射する統合光束とに分岐される。
【００２９】
無偏光ビームスプリッタ１９を透過した統合光束は、１／２波長板２０を介して偏光ビームスプリッタ２１へ入射すると、偏光ビームスプリッタ２１を透過する分岐光束と、偏光ビームスプリッタ２１を反射する分岐光束とに分岐される。
【００３０】
無偏光ビームスプリッタ１９を反射した統合光束は、１／４波長板２３を介して偏光ビームスプリッタ２４へ入射すると、偏光ビームスプリッタ２４を透過する分岐光束と、偏光ビームスプリッタ２４を反射する分岐光束とに分岐される。
【００３１】
ここで、１／２波長板２０の進相軸の方向は、入射した分岐光束に含まれる物体光束及び参照光束の偏光方向に対して２２．５°だけ回転した方向に設定されている。
【００３２】
また、１／４波長板２３の進相軸の方向は、入射した分岐光束に含まれる物体光束及び参照光束の偏光方向に対して４５°だけ回転した方向に設定されている。
【００３３】
よって、偏光ビームスプリッタ２１を透過した分岐光束に含まれる物体光束と参照光束とは、互いに干渉し、第１撮像素子２２ａの撮像面上にワンカラーの干渉縞を形成する。なお、被検面１５ａと参照面１７ａとの間の形状差（又は姿勢差）が大きい場合には干渉縞がワンカラーにはならない可能性もあるが、ここでは両者の形状差（又は姿勢差）は十分に小さく干渉縞がワンカラーになると仮定する（他の撮像素子においても同様）。第１撮像素子２２ａは、この干渉縞を撮像して画像を生成する。以下、第１撮像素子２２ａが生成する画像を第１縞画像と称す。
【００３４】
また、偏光ビームスプリッタ２１を反射した分岐光束に含まれる物体光束と参照光束とは、互いに干渉し、第３撮像素子２２ｃの撮像面上にワンカラーの干渉縞を形成する。第３撮像素子２２ｃは、この干渉縞を撮像して画像を生成する。以下、第３撮像素子２２ｃが生成する画像を第３縞画像と称す。
【００３５】
また、偏光ビームスプリッタ２４を透過した分岐光束に含まれる物体光束と参照光束とは、互いに干渉し、第２撮像素子２２ｂの撮像面上にワンカラーの干渉縞を形成する。第２撮像素子２２ｂは、この干渉縞を撮像して画像を生成する。以下、第２撮像素子２２ｂが生成する画像を第２縞画像と称す。
【００３６】
また、偏光ビームスプリッタ２４を反射した分岐光束に含まれる物体光束と参照光束とは、互いに干渉し、第４撮像素子２２ｄの撮像面上にワンカラーの干渉縞を形成する。第４撮像素子２２ｄは、この干渉縞を撮像して画像を生成する。以下、第４撮像素子２２ｄが生成する画像を第４縞画像と称す。
【００３７】
また、第１縞画像における干渉縞の位相を基準とすると、第２縞画像における干渉縞の位相はπ／２だけシフトし、第３縞画像における干渉縞の位相はπだけシフトし、第４縞画像における干渉縞の位相は３π／２だけシフトする。つまり、第１縞画像、第２縞画像、第３縞画像、第４縞画像の間では、「空間的な位相シフト」が発生している。
【００３８】
よって、不図示の制御装置は、第１撮像素子２２ａ、第２撮像素子２２ｂ、第３撮像素子２２ｃ、第４撮像素子２２ｄを同時に駆動することにより、干渉縞の位相がπ／２ずつずれた第１縞画像、第２縞画像、第３縞画像、第４縞画像を同時に取得することができる。
【００３９】
また、並進機構１８は、参照物１７を光軸方向にシフトさせる。並進機構１８が参照物１７を所定ピッチだけシフトさせると、第１撮像素子２２ａにおける干渉縞の位相、第２撮像素子２２ｂにおける干渉縞の位相、第３撮像素子２２ｃにおける干渉縞の位相、第４撮像素子２２ｄにおける干渉縞の位相の各々が、π／２だけシフトする。つまり、第１縞画像、第２縞画像、第３縞画像、第４縞画像の各々には、共通の「時間的な位相シフト」が発生する。
【００４０】
よって、不図示の制御装置は、並進機構１８を介して参照物１７を５ピッチ分だけシフトさせると共に、参照物１７が５つのシフト位置の各々にあるときに第１撮像素子２２ａ、第２撮像素子２２ｂ、第３撮像素子２２ｃ、第４撮像素子２２ｄを並行して駆動することにより、干渉縞の位相がπ／２ずつずれた５バケット分の第１縞画像（第１縞画像群）と、干渉縞の位相がπ／２ずつずれた５バケット分の第２縞画像（第２縞画像群）と、干渉縞の位相がπ／２ずつずれた５バケット分の第３縞画像（第３縞画像群）と、干渉縞の位相がπ／２ずつずれた５バケット分の第４縞画像（第４縞画像群）とを並行に取得することができる。
【００４１】
これらの第１縞画像群、第２縞画像群、第３縞画像群、第４縞画像群は、不図示の演算装置によって取り込まれる。
【００４２】
図２は、本実施形態の演算装置の動作を説明する図である。図２では、バケット番号がｉである第１縞画像をＩａｉ（ｘ，ｙ）とおき、バケット番号がｉである第２縞画像をＩｂｉ（ｘ，ｙ）とおき、バケット番号がｉである第３縞画像をＩｃｉ（ｘ，ｙ）とおき、バケット番号がｉである第４縞画像をＩｄｉ（ｘ，ｙ）とおいた。なお、（ｘ，ｙ）は、光軸に垂直な面内の座標を表す。
【００４３】
演算装置は、これらの縞画像に基づき以下のステップＳ１〜Ｓ５を実行し、物体光束と参照光束との間の波面ズレ（位相θ’（ｘ，ｙ））を算出する。
【００４４】
ステップＳ１：演算装置は、撮像位置が共通である５枚の第１縞画像Ｉａ１（ｘ，ｙ）、Ｉａ２（ｘ，ｙ）、Ｉａ３（ｘ，ｙ）、Ｉａ４（ｘ，ｙ）、Ｉａ５（ｘ，ｙ）を５バケット法の式へ当てはめることにより、第１位相θａ’ （ｘ，ｙ）を算出する。但し、第１位相θａ’ （ｘ，ｙ）’には測定誤差（後述）が重畳されている。
【００４５】
因みに、第１バケットの縞画像をＩ１、第２バケットの縞画像をＩ２、第３バケットの縞画像をＩ３、第４バケットの縞画像をＩ４、第５バケットの縞画像をＩ５とおき、算出すべき位相をθとおくと、５バケット法の式は、以下のとおり表される。
【００４６】
【数１】
2014106222.tif 000003
【００４７】
ステップＳ２：演算装置は、撮像位置が共通である５枚の第２縞画像Ｉｂ１（ｘ，ｙ）、Ｉｂ２（ｘ，ｙ）、Ｉｂ３（ｘ，ｙ）、Ｉｂ４（ｘ，ｙ）、Ｉｂ５（ｘ，ｙ）を５バケット法の式へ当てはめることにより、第２位相θｂ’ （ｘ，ｙ）’を算出する。但し、第２位相θｂ’ （ｘ，ｙ）’には測定誤差（後述）が重畳されている。
【００４８】
ステップＳ３：演算装置は、撮像位置が共通である５枚の第３縞画像Ｉｃ１（ｘ，ｙ）、Ｉｃ２（ｘ，ｙ）、Ｉｃ３（ｘ，ｙ）、Ｉｃ４（ｘ，ｙ）、Ｉｃ５（ｘ，ｙ）を５バケット法の式へ当てはめることにより、第３位相θｃ’ （ｘ，ｙ）を算出する。但し、第３位相θｃ’ （ｘ，ｙ）’には測定誤差（後述）が重畳されている。
【００４９】
ステップＳ４：演算装置は、撮像位置が共通である５枚の第４縞画像Ｉｄ１（ｘ，ｙ）、Ｉｄ２（ｘ，ｙ）、Ｉｄ３（ｘ，ｙ）、Ｉｄ４（ｘ，ｙ）、Ｉｄ５（ｘ，ｙ）を５バケット法の式へ当てはめることにより、第４位相θｄ’ （ｘ，ｙ）を算出する。但し、第４位相θｄ’ （ｘ，ｙ）’には測定誤差（後述）が重畳されている。
【００５０】
ステップＳ５：演算装置は、算出した第１位相θａ’ （ｘ，ｙ）、第２位相θｂ’ （ｘ，ｙ）、第３位相θｃ’ （ｘ，ｙ）、第４位相θｄ’ （ｘ，ｙ）を平均することにより、測定誤差の相殺された位相θ’（ｘ，ｙ）を算出する（以上、ステップＳ５）。
【００５１】
以下、本実施形態の効果を検証する。
【００５２】
先ず、第１縞画像Ｉａｉ（ｘ，ｙ）（但し、ｉ＝１、２、…、５）、第２縞画像Ｉｂｉ（ｘ，ｙ）（但し、ｉ＝１、２、…、５）、第３縞画像Ｉｃｉ（ｘ，ｙ）（但し、ｉ＝１、２、…、５）、第４縞画像Ｉｄｉ（ｘ，ｙ）（但し、ｉ＝１、２、…、５）は、以下のとおり表される。
【００５３】
【数２】
2014106222.tif 000004
【００５４】
上式を変形すると、以下の式が成り立つ。
【００５５】
【数３】
2014106222.tif 000005
【００５６】
但し、θは、位相θ’（＝実測値）の理想値であり、Ａ１、Ａ２は、縞画像に寄与する物体光束及び参照光束の振幅であって、全ての縞画像に寄与する物体光束及び参照光束の振幅は共通と仮定した。また、ｓｉは、時間的な位相シフト量であり、Δｅｉは位相揺らぎであって、測定誤差の原因となる成分である。
【００５７】
ここで、位相揺らぎΔｅｉを以下のとおり仮定する。
【００５８】
【数４】
2014106222.tif 000006
【００５９】
但し、ｂは、揺らぎの振幅であり、αは揺らぎの位相オフセットであり、ｎは揺らぎの周波数であり、ｃは時間的な位相シフト数（＝バケット数）である。
【００６０】
先ず、揺らぎの周波数ｎを２、揺らぎの位相オフセットαを０とおく。また、時間的な位相シフト精度は十分に高く、位相シフト量ｓ１、ｓ２、ｓ３、ｓ４、ｓ５を、ｓ１＝０、ｓ２＝π／２、ｓ３＝π、ｓ４＝３π／２、ｓ５＝２πと仮定する。また、本実施形態では、バケット数ｃは５とした。
【００６１】
この場合、位相揺らぎΔｅｉ（ｉ＝１〜５）は、以下のとおり表される。
【００６２】
【数５】
2014106222.tif 000007
【００６３】
よって、実測値としての第１位相θａ’と、実測値としての第２位相θｂ’と、第１位相θａ’に重畳される測定誤差δθａと、第２位相θｂ’に重畳される測定誤差δθｂと、両者の平均測定誤差δθａｖｅとは、以下のとおり表される。
【００６４】
【数６】
2014106222.tif 000008
【００６５】
但し、θａは、第１位相θａ’（＝実測値）の理想値であり、θｂは、第２位相θｂ’ （＝実測値）の理想値であり、θｃは、第３位相θｂ’ （＝実測値）の理想値であり、θｄは、第４位相θｄ’ （＝実測値）の理想値である。
【００６６】
図３は、測定誤差δθａ、測定誤差δθｂ、平均測定誤差δθａｖｅを、位相θの値毎に示したグラフである（但し、図３では、位相揺らぎの周波数ｎを２と仮定し、位相揺らぎの位相オフセットαをゼロと仮定した。）。
【００６７】
図３の横軸は、位相θの値を示しており、左側の縦軸は、測定誤差δθａ、測定誤差δθｂの値を示しており、右側の縦軸は、平均測定誤差δθａｖｅの値を示している。右側の縦軸の単位は、左側の縦軸の単位よりも格段に小さいことに注意すべきである。
【００６８】
図３によると、位相θが共通であるときには測定誤差δθａ、測定誤差δθｂは互いに反対符号で発生する傾向にあるので、平均測定誤差δθａｖｅは、θの値に依らずゼロに近い値をとることがわかる。
【００６９】
図４は、平均測定誤差δθａｖｅを、位相揺らぎの周波数ｎの値毎に示したグラフである（但し、図４では、位相揺らぎの周波数ｎを０＜ｎ≦１２と仮定し、揺らぎの位相オフセットαを−π＜α≦πと仮定し、位相θを−π＜θ＜πと仮定した。）。
【００７０】
図４の横軸は、位相揺らぎの周波数ｎの値であり、図４の縦軸は、平均測定誤差δθａｖｅをレーザ光束の波長単位で表したものである。なお、図４では比較のため、本実施形態のカーブと共に、従来例のカーブを示した。ここでいう「従来例」は、本実施形態において撮像素子の台数を単一化したものである。
【００７１】
図４によると、本実施形態の平均測定誤差は、ｎ＝２において若干大きくなるものの、ｎ≠２の各範囲において、ほぼゼロとなる。また、本実施形態の平均測定誤差は、０＜ｎ＜１２の範囲内の全域において従来例の平均測定誤差より小さくなる。
【００７２】
したがって、第１位相θａ’と第２位相θｂ’とを平均化する本実施形態によれば、第１位相θａ’に重畳された測定誤差と、第２位相θｂ’重畳された測定誤差とを、相殺することができる。この相殺による効果は、単なる平均化効果（＝ランダム誤差を含んだ測定データ同士の平均化効果）よりも高い。
【００７３】
また、ここでは第１位相θａ’の測定誤差と第２位相θｂ’の測定誤差との関係を説明したが、第３位相θｃ’の測定誤差と第４位相θｄ’の測定誤差との関係も同様である。
【００７４】
したがって、第１位相θａ’、第２位相θｂ’、第３位相θｃ’、第４位相θｄ’を平均化する本実施形態によると、測定誤差の相殺された位相θ’を測定結果として得ることができる。
【００７５】
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態を説明する。本実施形態は、第１実施形態の変形例である。ここでは、第１実施形態との相違点のみを説明する。相違点は、演算装置の動作にある。
【００７６】
図５は、本実施形態の演算装置の動作を説明する図である。演算装置は、以下のステップＳ１〜Ｓ６を実行し、物体光束と参照光束との間の波面ズレ（位相θ’（ｘ，ｙ））を算出する。
【００７７】
ステップＳ１：演算装置は、撮像タイミングが共通である４枚の縞画像、すなわち第１縞画像Ｉａ１（ｘ，ｙ）、第２縞画像Ｉｂ１（ｘ，ｙ）、第３縞画像Ｉｃ１（ｘ，ｙ）、第４縞画像Ｉｄ１（ｘ，ｙ）を４バケット法の式へ当てはめることにより、第１位相θ１’（ｘ，ｙ）を算出する。
【００７８】
なお、第１縞画像をＩａ、第２縞画像をＩｂ、第３縞画像をＩｃ、第４縞画像をＩｄとおき、算出すべき位相をθとおくと、４バケット法の式は、以下のとおり表される。
【００７９】
【数７】
2014106222.tif 000009
【００８０】
ステップＳ２：演算装置は、撮像タイミングが共通である４枚の縞画像、すなわち第１縞画像Ｉａ２（ｘ，ｙ）、第２縞画像Ｉｂ２（ｘ，ｙ）、第３縞画像Ｉｃ２（ｘ，ｙ）、第４縞画像Ｉｄ２（ｘ，ｙ）を４バケット法の式へ当てはめることにより、第２位相θ２’（ｘ，ｙ）を算出する。
【００８１】
ステップＳ３：演算装置は、撮像タイミングが共通である４枚の縞画像、すなわち第１縞画像Ｉａ３（ｘ，ｙ）、第２縞画像Ｉｂ３（ｘ，ｙ）、第３縞画像Ｉｃ３（ｘ，ｙ）、第４縞画像Ｉｄ３（ｘ，ｙ）を４バケット法の式へ当てはめることにより、第３位相θ３’（ｘ，ｙ）を算出する。
【００８２】
ステップＳ４：演算装置は、撮像タイミングが共通である４枚の縞画像、すなわち第１縞画像Ｉａ４（ｘ，ｙ）、第２縞画像Ｉｂ４（ｘ，ｙ）、第３縞画像Ｉｃ４（ｘ，ｙ）、第４縞画像Ｉｄ４（ｘ，ｙ）を４バケット法の式へ当てはめることにより、第４位相θ４’（ｘ，ｙ）を算出する。
【００８３】
ステップＳ５：演算装置は、撮像タイミングが共通である４枚の縞画像、すなわち、第１縞画像Ｉａ５（ｘ，ｙ）、第２縞画像Ｉｂ５（ｘ，ｙ）、第３縞画像Ｉｃ５（ｘ，ｙ）、第４縞画像Ｉｄ５（ｘ，ｙ）を４バケット法の式へ当てはめることにより、第５位相θ５’（ｘ，ｙ）を算出する。なお、以上のステップでは、第１位相θ１’（ｘ，ｙ）又は第５位相θ５’（ｘ，ｙ）の算出を省略することも可能であるが、ここでは省略しない場合を説明する。
【００８４】
ステップＳ６：演算装置は、算出した第１位相θ１’（ｘ，ｙ）、第２位相θ２’（ｘ，ｙ）、第３位相θ３’（ｘ，ｙ）、第４位相θ４’（ｘ，ｙ）、第５位相θ５’（ｘ，ｙ）を平均することにより、測定誤差の相殺された位相θ’（ｘ，ｙ）を算出する。
【００８５】
但し、第１位相θ１’（ｘ，ｙ）に含まれる測定誤差と第２位相θ２’（ｘ，ｙ）に含まれる測定誤差とは、等量反対符号の関係にあり、第２位相θ２’（ｘ，ｙ）に含まれる測定誤差と第３位相θ２’（ｘ，ｙ）に含まれる測定誤差とは、等量反対符号の関係にあり、第３位相θ２’（ｘ，ｙ）に含まれる測定誤差と第４位相θ３’（ｘ，ｙ）に含まれる測定誤差とは、等量反対符号の関係にある。その一方で、第５位相θ５’（ｘ，ｙ）に含まれる測定誤差と第１位相θ１’（ｘ，ｙ）に含まれる測定誤差とは、等量同一符号の関係にある。
【００８６】
よって、これら全ての測定誤差を相殺するためには、ステップＳ６における平均は、単純平均ではなく重み付け平均とすることが望ましい。すなわち、ステップＳ６では、第１位相θ１’（ｘ，ｙ）と第５位相θ５’（ｘ，ｙ）との平均値を求めてから、その平均値と、第２位相θ２’（ｘ，ｙ）と、第３位相θ３’（ｘ，ｙ）と、第４位相θ４’（ｘ，ｙ）とを平均する（以上、ステップＳ６）。
【００８７】
以上、本実施形態では、位相算出に使用する縞画像群を、撮像場所の共通する縞画像群（時間的な位相シフトの施された縞画像群）とするのではなく、撮像タイミングの共通する縞画像群（空間的な位相シフトの施された縞画像群）とする点において、第１実施形態とは異なるものの、第１実施形態と同様に測定誤差が相殺されるので、第１実施形態と同様の効果が期待できる。
【００８８】
因みに、第１実施形態で相殺されるのは、時間変化する測定誤差（＝位相揺らぎに起因した測定誤差）であったのに対して、本実施形態で相殺されるのは、空間変化する測定誤差（＝撮像素子間の理想状態からの座標ズレ、撮像素子間の光路の透過率差、撮像素子間の光路の位相差などに起因した測定誤差）である。
【００８９】
［第１実施形態又は第２実施形態の補足］
なお、第２実施形態では、ステップＳ５において第１位相又は第５位相の算出を省略した場合は、ステップＳ５で算出した４つの位相をステップＳ６において単純平均すればよい。
【００９０】
また、第１実施形態又は第２実施形態では、位相算出と平均化処理とを順次に行ったが、位相算出と平均化処理とを同時に（つまり一括の演算で）行ってもよい。
【００９１】
また、第１実施形態又は第２実施形態では、被検面１５ａで反射した光束を物体光束としたので、「反射面の形状」を測定することができるが、被検物１５を透過した光束を物体光束とすることにより、「透過波面の形状」を測定してもよい。
【００９２】
例えば、結像光学系の透過波面の形状（つまり結像光学系の波面収差）を測定する場合は、図１に点線で示したとおり、被検物１５の代わりに、集光レンズ１５ａ、被検光学系１５’、折り返しミラー１５ｂを配置すればよい。
【００９３】
また、第１実施形態では、空間的な位相シフト数（＝撮像素子の台数）を４としたが、２以上の任意の数としてもよいことは言うまでもない。但し、上述した測定誤差の相殺を行うためには、空間的な位相シフト量がπ／２に設定された少なくとも１対の撮像素子が必要である（なお、言うまでもないが、その位相シフト量がπ／２から若干外れていたとしても、測定誤差を軽減することは可能である。）。
【００９４】
また、第１実施形態では、時間的な位相シフト数（＝バケット数）を５としたが、３以上の任意の数としてもよいことは言うまでもない。但し、その場合は、バケット数に応じた演算式（例えば、３バケット法の式、４バケット法の式、５バケット法の式、６バケット法の式、７バケット法の式、９バケット法の式、１１バケット法の式の何れか）が使用される。
【００９５】
また、第２実施形態では、空間的な位相シフト数（＝撮像素子の台数）を４としたが、３以上の任意の数としてもよいことは言うまでもない。但し、その場合は、台数に応じた演算式（３バケット法の式、４バケット法の式、５バケット法の式、６バケット法の式、７バケット法の式、９バケット法の式、１１バケット法の式の何れか）が使用される。
【００９６】
また、第２実施形態では、時間的な位相シフト数（＝バケット数）を５としたが、２以上の任意の数としてもよいことは言うまでもない。但し、上述した測定誤差の相殺を行うためには、時間的な位相シフト量がπ／２に設定された少なくとも１対のバケット（１対の縞画像）が必要である（なお、言うまでもないが、その位相シフト量がπ／２から若干外れていたとしても、測定誤差を軽減することは可能である。）。
【００９７】
また、第１実施形態又は第２実施形態では、物体光束と参照光束とを生成するために、偏光ビームスプリッタ１３と１／４波長板１４、１６との組み合わせを使用したが、光量ロスを無視できる場合には、無偏光ビームスプリッタを使用してもよいことは言うまでもない。
【００９８】
また、第１実施形態又は第２実施形態では、時間的な位相シフトを行うために、参照物を移動させたが、被検物を移動させてもよいことは言うまでもない。
【００９９】
また、第１実施形態又は第２実施形態では、時間的な位相シフトを行うために、参照物又は被検物を移動させたが、参照光束と物体光束との少なくとも一方に対して、厚さの異なる複数の位相板を順次に挿入してもよい。その場合、厚さの異なる複数の位相板を同一部材で構成した階段状の位相板、或いは、楔状の位相板を使用してもよい。
【０１００】
また、第１実施形態又は第２実施形態では、時間的な位相シフトを行うために、参照光束と物体光束の光路長差を変化させたが、光路長差を一定としたままレーザ光束の波長をシフトさせてもよい。
【０１０１】
［第１実施形態又は第２実施形態の作用効果］
以上、第１実施形態又は第２実施形態の干渉測定装置は、物体光束と参照光束とを統合して統合光束を生成する統合手段（偏光ビームスプリッタ１３、１／４波長板１４、１／４波長板１６）と、前記統合光束を複数の分岐光束に分岐する分岐手段（無偏光ビームスプリッタ１９、偏光ビームスプリッタ２１、２４）と、前記複数の分岐光束で複数の干渉縞を個別に生成する干渉手段（１／２波長板２０、１／４波長板２３）と、前記複数の干渉縞を同時に撮像する撮像手段（撮像素子２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ）と、前記複数の干渉縞に共通の時間キャリアを発生させるキャリア発生手段（並進機構１８）と、前記複数の干渉縞の間に所定の位相差を付与する位相差付与手段（１／２波長板２０、１／４波長板２３、偏光ビームスプリッタ２１、２４）とを備える。
【０１０２】
したがって、第１実施形態又は第２実施形態の干渉測定装置は、ワンカラー干渉縞の空間的な位相シフトと時間的な位相シフトとの双方を行い、測定誤差を抑制するのに必要な縞画像群を取得することができる。
【０１０３】
また、第１実施形態の干渉測定装置は、前記時間キャリアの発生中に前記撮像手段（撮像素子２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ）が前記複数の干渉縞に応じて生成した複数の縞画像群（図２）を取り込み、それら縞画像群のうち撮像位置の共通するもの同士で位相情報を求めると共に、求めた複数の位相情報から誤差成分の除去された位相情報を求める演算手段（演算装置）を更に備える。
【０１０４】
したがって、第１実施形態の干渉測定装置によれば、位相情報を高精度に求めることができる。
【０１０５】
また、第２実施形態の干渉測定装置は、前記時間キャリアの発生中に前記撮像手段（撮像素子２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ）が前記複数の干渉縞に応じて生成した複数の縞画像群（図５）を取り込み、それら縞画像群のうち撮像タイミングの共通するもの同士で位相情報を求めると共に、求めた複数の位相情報から誤差成分の除去された位相情報を求める演算手段（演算装置）を更に備える。
【０１０６】
したがって、第２実施形態の干渉測定装置によれば、位相情報を高精度に求めることができる。
【０１０７】
［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態を説明する。本実施形態は、第１実施形態の変形例である。ここでは、第１実施形態との相違点のみを説明する。相違点は、干渉測定装置の構成の一部と、制御装置の動作と、演算装置の動作とにある。
【０１０８】
図６は、本実施形態の干渉測定装置の構成図である。図６に示すとおり本実施形態の干渉測定装置は、図１に示した第１実施形態の干渉測定装置において、並進機構１８を省略すると共に、参照物１７と１／４波長板１６との間に楔ガラス１８’を配置したものである。
【０１０９】
楔ガラス１８’の配置によると、参照光束の波面に所定の傾斜成分が重畳されるので、第１縞画像、第２縞画像、第３縞画像、第４縞画像の各々における干渉縞は、物体光束と参照光束と間の波面ズレを示す干渉縞に、所定のキャリア縞（空間キャリア）を重畳させたもの（ここではストライプ干渉縞）となる。
【０１１０】
よって、第１縞画像、第２縞画像、第３縞画像、第４縞画像の少なくとも１枚をフーリエ変換して位相情報を抽出すれば、キャリア縞成分を含まない波面ズレ（位相θ’（ｘ，ｙ））を算出することができる。
【０１１１】
なお、楔ガラス１８’は、第１縞画像、第２縞画像、第３縞画像、第４縞画像に対して等しく作用するので、第１縞画像におけるキャリア縞の空間周波数と、第２縞画像におけるキャリア縞の空間周波数と、第３縞画像におけるキャリア縞の空間周波数と、第４縞画像におけるキャリア縞の空間周波数とは、互いに等しくなる（つまり位相のみが異なる。）。
【０１１２】
また、図６には表さなかったが、本実施形態の干渉測定装置では、参照面１７の姿勢を若干傾斜させることにより、撮像面に対する参照光束の入射位置と物体光束の入射位置とのズレが抑えられている。
【０１１３】
また、本実施形態の制御装置（不図示）は、第１撮像素子２２ａ、第２撮像素子２２ｂ、第３撮像素子２２ｃ、第４撮像素子２２ｄを同時に駆動することにより、干渉縞の位相がπ／２ずつずれた第１縞画像、第２縞画像、第３縞画像、第４縞画像を同時に取得する。これらの第１縞画像、第２縞画像、第３縞画像、第４縞画像は、本実施形態の演算装置（不図示）によって取り込まれる。
【０１１４】
図７は、本実施形態の演算装置の動作を説明する図である。図７では、第１縞画像をＩａ（ｘ，ｙ）とおき、第２縞画像をＩｂ（ｘ，ｙ）とおき、第３縞画像をＩｃ（ｘ，ｙ）とおき、第４縞画像をＩｄ（ｘ，ｙ）とおいた。
【０１１５】
演算装置は、これらの縞画像に基づき以下のステップＳ１〜Ｓ５を実行し、物体光束と参照光束との間の波面ズレ（位相θ’（ｘ，ｙ））を算出する。
【０１１６】
ステップＳ１：演算装置は、第１縞画像Ｉａ（ｘ，ｙ）をＦＦＴによりフーリエ変換することによりスペクトル画像を取得し、そのスペクトル画像から１次スペクトルを切り出すと共に、切り出した１次スペクトルをフーリエ空間上で所定周波数だけシフトさせ、フーリエ空間上の原点に配置する。これによって、第１縞画像Ｉａ（ｘ，ｙ）に含まれていたＤＣ成分及びキャリア縞成分が除去される。なお、そのシフト量は、キャリア縞の空間周波数に相当する量である。さらに、演算装置は、シフト後の１次スペクトルをＩＦＦＴにより逆フーリエ変換することにより、第１位相θａ’（ｘ，ｙ）を算出する。但し、第１位相θａ’（ｘ，ｙ）には測定誤差（後述）が重畳されている。
【０１１７】
ステップＳ２：演算装置は、第２縞画像Ｉｂ（ｘ，ｙ）に対してステップＳ１と同じ処理を施すことにより、第２位相θｂ’（ｘ，ｙ）を算出する。但し、第２位相θａ’（ｘ，ｙ）には測定誤差（後述）が重畳されている。
【０１１８】
ステップＳ３：演算装置は、第３縞画像Ｉｃ（ｘ，ｙ）に対してステップＳ１と同じ処理を施すことにより、第３位相θｃ’（ｘ，ｙ）を算出する。但し、第３位相θｃ’（ｘ，ｙ）には測定誤差（後述）が重畳されている。
【０１１９】
ステップＳ４：演算装置は、第４縞画像Ｉｄ（ｘ，ｙ）に対してステップＳ１と同じ処理を施すことにより、第４位相θｄ’（ｘ，ｙ）を算出する。但し、第４位相θｄ’（ｘ，ｙ）には測定誤差（後述）が重畳されている。
【０１２０】
ステップＳ５：演算装置は、算出した第１位相θａ’ （ｘ，ｙ）、第２位相θｂ’ （ｘ，ｙ）、第３位相θｃ’ （ｘ，ｙ）、第４位相θｄ’ （ｘ，ｙ）を平均することにより、測定誤差の相殺された位相θ’（ｘ，ｙ）を算出する（以上、ステップＳ５）。
【０１２１】
以下、本実施形態の効果を検証する。
【０１２２】
先ず、空間的な位相シフト量がπに設定された第１縞画像Ｉａと第３縞画像Ｉｃとに着目する。
【０１２３】
第１縞画像Ｉａ、第３縞画像Ｉｃの間では、図７（Ａ）、（Ａ’）に示すとおり、明暗パターンが互いに反転している。
【０１２４】
正確に言うと、第１縞画像Ｉａのアパーチャエリアに写っているキャリア縞（理想キャリア縞）Ｉａｃａｒｒｉｅｒと、第３縞画像Ｉｃのアパーチャエリアに写っているキャリア縞（理想キャリア縞）Ｉｂｃａｒｒｉｅｒとの間では、図８（Ｂ）、（Ｂ’）に示すとおり、明暗パターンが互いに反転している。
【０１２５】
但し、第１縞画像Ｉａと第３縞画像Ｉｃとの各々には、図８（Ｃ）、（Ｃ’）に示すとおり、共通のアパーチャ像Ｉａｐｅｒｔｕｒｅが写っている。
【０１２６】
このため、第１縞画像Ｉａにおける実際のキャリア縞（＝第１縞画像Ｉａの実測キャリア縞）は、理想キャリア縞Ｉａｃａｒｒｉｅｒとアパーチャ像Ｉａｐｅｒｔｕｒｅとを合成したものとなり、第３縞画像Ｉａにおける実際のキャリア縞（＝第３縞画像Ｉｃの実測キャリア縞）は、理想キャリア縞Ｉｂｃａｒｒｉｅｒとアパーチャ像Ｉａｐｅｒｔｕｒｅとを合成したものとなる。
【０１２７】
図９は、第１縞画像Ｉａの実測キャリア縞Ｚａｃａｒｒｉｅｒ’と、第３縞画像Ｉｃの実測キャリア縞Ｚｂｃａｒｒｉｅｒ’とを、複素平面上のベクトルで表したものである。図９の横軸は実部であり、図９の縦軸は虚部である。
【０１２８】
図９において、実測キャリア縞Ｚａｃａｒｒｉｅｒ’は、理想キャリア縞Ｚａｃａｒｒｉｅｒと、アパーチャ像Ｚａｐｅｒｔｕｒｅとの合成ベクトルで表される。
【０１２９】
よって、実測キャリア縞Ｚａｃａｒｒｉｅｒ’の位相φａ’は、理想キャリア縞Ｚａｃａｒｒｉｅｒの位相φａと比較すると、若干だけ（アパーチャ像Ｚａｐｅｒｔｕｒｅの分だけ）進行している。この位相進行に起因して、前述した第１位相θａ’に測定誤差が発生する。
【０１３０】
一方、図９において、実測キャリア縞Ｚｃｃａｒｒｉｅｒ’は、理想キャリア縞Ｚｃｃａｒｒｉｅｒと、アパーチャ像Ｚａｐｅｒｔｕｒｅとの合成ベクトルで表される。
【０１３１】
よって、実測キャリア縞Ｚｃｃａｒｒｉｅｒ’の位相φｃ’は、理想キャリア縞Ｚｃｃａｒｒｉｅｒの位相φｃと比較すると、若干だけ（アパーチャ像Ｚａｐｅｒｔｕｒｅの分だけ）遅延している。この位相遅延に起因して、前述した第３位相θｃ’に測定誤差が発生する。
【０１３２】
したがって、第１位相θａ’と第３位相θｃ’とを平均化する本実施形態によれば、第１位相θａ’に重畳された測定誤差と、第３位相θｃ’に重畳された測定誤差とを、相殺することができる。この相殺による効果は、単なる平均化効果（＝ランダム誤差を含んだ測定データ同士の平均化効果）よりも高い。
【０１３３】
また、ここでは第１位相θａ’の測定誤差と第３位相θｂ’の測定誤差との関係を説明したが、第２位相θｂ’の測定誤差と第４位相θｄ’の測定誤差との関係も同様である。
【０１３４】
したがって、第１位相θａ’、第２位相θｂ’、第３位相θｃ’、第４位相θｄ’を平均化する本実施形態によると、測定誤差の相殺された位相θ’を測定結果として得ることができる。
【０１３５】
［第４実施形態］
以下、本発明の第４実施形態を説明する。本実施形態は、第３実施形態の変形例である。ここでは、第３実施形態との相違点のみを説明する。相違点は、演算装置の動作にある。
【０１３６】
図１０は、本実施形態の演算装置の動作を説明する図である。演算装置は、以下のステップＳ１〜Ｓ６を実行し、物体光束と参照光束との間の波面ズレ（位相θ’（ｘ，ｙ））を算出する。
【０１３７】
ステップＳ１：演算装置は、第１縞画像Ｉａ（ｘ，ｙ）と第３縞画像Ｉｃ（ｘ，ｙ）との差分をとることにより、差分縞画像Ｉｅ（ｘ，ｙ）を作成する。この差分縞画像Ｉｅ（ｘ，ｙ）からは、前述したアパーチャ像Ｉａｐｅｒｔｕｒｅの成分は消去されている。つまり、本ステップによると、第１縞画像Ｉａ（ｘ，ｙ）の測定誤差と第３縞画像Ｉｃ（ｘ，ｙ）の測定誤差とが相殺される。
【０１３８】
ステップＳ２：演算装置は、第２縞画像Ｉｂ（ｘ，ｙ）から第４縞画像Ｉｄ（ｘ，ｙ）を減算することにより、差分縞画像Ｉｆ（ｘ，ｙ）を作成する。この差分縞画像Ｉｆ（ｘ，ｙ）からは、前述したアパーチャ像Ｉａｐｅｒｔｕｒｅの成分は消去されている。つまり、本ステップによると、第２縞画像Ｉｂ（ｘ，ｙ）の測定誤差と第４縞画像Ｉｄ（ｘ，ｙ）の測定誤差とが相殺される。
【０１３９】
ステップＳ３：演算装置は、差分画像Ｉｅ（ｘ，ｙ）に対して第３実施形態のステップＳ１と同じ処理を施すことにより、第１位相θｅ’（ｘ，ｙ）を算出する。
【０１４０】
ステップＳ４：演算装置は、差分画像Ｉｆ（ｘ，ｙ）に対して第３実施形態のステップＳ１と同じ処理を施すことにより、第２位相θｆ’（ｘ，ｙ）を算出する。
【０１４１】
ステップＳ５：演算装置は、第１位相θｅ’（ｘ，ｙ）と第２位相θｆ’（ｘ，ｙ）とを平均することにより、位相θ’（ｘ，ｙ）を算出する（以上、ステップＳ５）。
【０１４２】
以上、本実施形態では、測定誤差の相殺を、位相算出後のタイミングではなく、位相算出前のタイミングで行う点において、第３実施形態とは異なるものの、第３実施形態と同様の測定誤差（アパーチャ像に起因する測定誤差）が相殺されるので、第３実施形態と同様の効果が期待できる。
【０１４３】
［第３実施形態又は第４実施形態の補足］
なお、第３実施形態又は第４実施形態では、被検面１５ａで反射した光束を物体光束としたので、「反射面の形状」を測定することができるが、被検物を透過した光束を物体光束とすることにより、「透過波面の形状」を測定してもよい。
【０１４４】
例えば、結像光学系の透過波面の形状（つまり結像光学系の波面収差）を測定する場合は、図６に点線で示したとおり、被検物１５の代わりに、集光レンズ１５ａ、被検光学系１５’、折り返しミラー１５ｂを配置すればよい。
【０１４５】
また、第３実施形態又は第４実施形態では、空間的な位相シフト数（＝撮像素子の台数）を４としたが、２以上の任意の数としてもよいことは言うまでもない。但し、上述した測定誤差の相殺を行うためには、空間的な位相シフト量がπに設定された少なくとも１対の撮像素子が必要である（なお、言うまでもないが、その位相シフト量がπから若干外れていたとしても、測定誤差を軽減することは可能である。）。
【０１４６】
また、第３実施形態又は第４実施形態では、物体光束と参照光束とを生成するために、偏光ビームスプリッタ１３と１／４波長板１４、１６との組み合わせを使用したが、光量ロスを無視できる場合には、無偏光ビームスプリッタを使用してもよいことは言うまでもない。
【０１４７】
また、第３実施形態又は第４実施形態では、干渉縞に空間キャリアを発生させるための光学素子（楔ガラス）の挿入先を、参照光束の単独光路としたが、物体光束の単独光路としてもよいことは言うまでもない。
【０１４８】
［第３実施形態又は第４実施形態の作用効果］
以上、第３実施形態又は第４実施形態の干渉測定装置は、第１実施形態又は第２実施形態と同様の前記統合手段（偏光ビームスプリッタ１３、１／４波長板１４、１６）と、前記分岐手段（無偏光ビームスプリッタ１９、偏光ビームスプリッタ２１、２４）と、前記干渉手段（１／２波長板２０、１／４波長板２３）と、前記撮像手段（撮像素子２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ）と、前記位相差付与手段（１／２波長板２０、１／４波長板２３、偏光ビームスプリッタ２１、２４）とを備えると共に、前記複数の干渉縞に共通の空間キャリアを発生させるキャリア発生手段（楔ガラス１８’）を備える。
【０１４９】
したがって、第３実施形態又は第４実施形態の干渉測定装置は、位相差を有する複数のキャリア干渉縞を同時に撮像し、測定誤差を抑制するのに必要な複数の縞画像を取得することができる。
【０１５０】
また、第３実施形態の干渉測定装置は、前記空間キャリアの発生中に前記撮像手段（撮像素子２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ）が前記複数の干渉縞に応じて生成した複数の縞画像（図７）を取り込み、それら複数の縞画像から複数の位相情報を個別に求めると共に、求めた複数の位相情報から誤差成分の除去された位相情報を求める演算手段（演算装置）を更に備える。
【０１５１】
したがって、第３実施形態の干渉測定装置によれば、位相情報を高精度に求めることができる。
【０１５２】
また、第４実施形態の干渉測定装置は、前記空間キャリアの発生中に前記撮像手段（撮像素子２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ）が前記複数の干渉縞に応じて生成した複数の縞画像（図１０）を取り込み、それら複数の縞画像から誤差成分の除去された縞画像を求めると共に、求めた縞画像から位相情報を求める演算手段（演算装置）を更に備える。
【０１５３】
したがって、第４実施形態の干渉測定装置によれば、位相情報を高精度に求めることができる。
【０１５４】
［第５実施形態］
以下、本発明の第５実施形態として干渉測定装置を説明する。
【０１５５】
図１１は、本実施形態の干渉測定装置の構成図である。図１１に示すとおり、干渉測定装置には、レーザ光源１０、ピンホール絞り１１、コリメートレンズ１２、透過性を有した被検物１５、無偏光ビームスプリッタ１９、３０、３１、回折格子３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ、ＣＣＤなどの撮像素子２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄが配置される。
【０１５６】
このうち撮像素子２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄの間では、画素配列及び入出力特性が互いに等しい。以下、撮像素子２２ａを「第１撮像素子」と称し、撮像素子２２ｂを「第２撮像素子」と称し、撮像素子２２ｃを「第３撮像素子」と称し、撮像素子２２ｄを「第４撮像素子」と称す。
【０１５７】
また、回折格子３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄの各々は、透過型回折格子であって、位相型又は振幅型で構成されている。また、回折格子３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄの各々は、互いに垂直な２方向（ｘ方向、ｙ方向）の各々に亘って周期構造を有した２方向回折格子である。これらの回折格子３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄの間では、構造が共通に設定されている。以下、回折格子３２ａを「第１回折格子」と称し、回折格子３２ｂを「第２回折格子」と称し、回折格子３２ｃを「第３回折格子」と称し、回折格子３２ｄを「第４回折格子」と称す。
【０１５８】
レーザ光源１０から射出したレーザ光束は、ピンホール絞り１１を介して理想的な波面の発散光束となった後、コリメートレンズ１２を介して平行光束に変換される。
【０１５９】
コリメートレンズ１２を射出したレーザ光束は、被検物１５へ入射すると、被検物１５の位相分布に応じた波面の物体光束となって、被検物１５を射出する。
【０１６０】
被検物１５を通過した物体光束は、無偏光ビームスプリッタ１９へ入射すると、無偏光ビームスプリッタ１９を透過する物体光束と、無偏光ビームスプリッタ１９を反射する物体光束とに分岐される。
【０１６１】
無偏光ビームスプリッタ１９を透過した物体光束は、無偏光ビームスプリッタ３０へ入射すると、無偏光ビームスプリッタ３０を透過する分岐光束と、無偏光ビームスプリッタ３０を反射する分岐光束とに分岐される。
【０１６２】
無偏光ビームスプリッタ１９を反射した物体光束は、無偏光ビームスプリッタ３１へ入射すると、無偏光ビームスプリッタ３１を透過する分岐光束と、無偏光ビームスプリッタ３１を反射する分岐光束とに分岐される。
【０１６３】
無偏光ビームスプリッタ３０を透過した分岐光束は、第１回折格子３２ａへ入射すると、２対の回折光束（ｘ方向にシアされた１対の回折光束及びｙ方向にシアされた１対の回折光束）にシアされる。なお、第１回折格子３２ａでは他の回折光束も発生しているものの、以下、それら回折光束の強度はゼロとみなす。
【０１６４】
無偏光ビームスプリッタ３０を反射した分岐光束は、第３回折格子３２ｃへ入射すると２対の回折光束（ｘ方向にシアされた１対の回折光束及びｙ方向にシアされた１対の回折光束）にシアされる。なお、第３回折格子３２ｃでは他の回折光束も発生しているものの、以下、それら回折光束の強度はゼロとみなす。
【０１６５】
無偏光ビームスプリッタ３１を透過した分岐光束は、第２回折格子３２ｂへ入射すると、２対の回折光束（ｘ方向にシアされた１対の回折光束及びｙ方向にシアされた１対の回折光束）にシアされる。なお、第２回折格子３２ｂでは他の回折光束も発生しているものの、以下、それら回折光束の強度はゼロとみなす。
【０１６６】
無偏光ビームスプリッタ３１を反射した分岐光束は、第４回折格子３２ｄへ入射すると２対の回折光束（ｘ方向にシアされた１対の回折光束及びｙ方向にシアされた１対の回折光束）にシアされる。なお、第４回折格子３２ｄでは他の回折光束も発生しているものの、以下、それら回折光束の強度はゼロとみなす。
【０１６７】
第１回折格子３２ａでシアされた２対の回折光束は、第１撮像素子２２ａの撮像面上に市松状のシアリング干渉縞を形成する。このシアリング干渉縞は、物体光束の波面のｘｙ方向の勾配（シア波面）を示す。第１撮像素子２２ａは、このシアリング干渉縞を撮像して画像を生成する。
【０１６８】
第３回折格子３２ｃでシアされた２対の回折光束は、第３撮像素子２２ｃの撮像面上に市松状のシアリング干渉縞を形成する。このシアリング干渉縞は、物体光束の波面のｘｙ方向の勾配（シア波面）を示す。第３撮像素子２２ｃは、このシアリング干渉縞を撮像して画像を生成する。
【０１６９】
第２回折格子３２ｂでシアされた２対の回折光束は、第２撮像素子２２ｂの撮像面上に市松状のシアリング干渉縞を形成する。このシアリング干渉縞は、物体光束の波面のｘｙ方向の勾配（シア波面）を示す。第２撮像素子２２ｂは、このシアリング干渉縞を撮像して画像を生成する。
【０１７０】
第４回折格子３２ｄでシアされた２対の回折光束は、第４撮像素子２２ｄの撮像面上に市松状のシアリング干渉縞を形成する。このシアリング干渉縞は、物体光束の波面のｘｙ方向の勾配（シア波面）を示す。第４撮像素子２２ｄは、このシアリング干渉縞を撮像して画像を生成する。
【０１７１】
以下、第１撮像素子２２ａが生成する画像を「第１縞画像」と称し、第２撮像素子２２ｂが生成する画像を「第２縞画像」と称し、第３撮像素子２２ｃが生成する画像を「第３縞画像」と称し、第４撮像素子２２ｄが生成する画像を「第４縞画像」と称す。
【０１７２】
また、第１回折格子３２ａと第１撮像素子２２ａとの間隔、第２回折格子３２ｂと第２撮像素子２２ｂとの間隔、第３回折格子３２ｃと第３撮像素子２２ｃとの間隔、第４回折格子３２ｄと第４撮像素子２２ｄとの間隔は、Ｔａｌｂｏｔ条件を満たすような間隔に設定されている。
【０１７３】
すなわち、これらの回折格子が振幅型であり、その格子ピッチがＤ、レーザ光束の波長がλである場合には、上記の間隔は、Ｄ２／（２λ）に設定される。
【０１７４】
また、これらの回折格子が位相型であり、その格子ピッチがＤ、レーザ光束の波長がλである場合には、上記の間隔は、Ｄ２／（４λ）に設定される。
【０１７５】
よって、第１縞画像、第２縞画像、第３縞画像、第４縞画像の各々におけるシアリング干渉縞は、前述したシア波面を示す干渉縞に、所定のキャリア縞（空間キャリア）を重畳させたもの（ここでは市松状干渉縞）となる。
【０１７６】
よって、第１縞画像、第２縞画像、第３縞画像、第４縞画像の少なくとも１枚をフーリエ変換して位相情報を抽出すれば、キャリア縞成分を含まないシア波面（位相θ’（ｘ，ｙ））を算出することができる。
【０１７７】
また、前述したとおり第１回折格子３２ａの構造と、第２回折格子３２ｂの構造と、第３回折格子３２ｃの構造と、第４回折格子３２ｄの構造とは共通に設定されている。
【０１７８】
よって、第１縞画像におけるキャリア縞のパターンと、第２縞画像におけるキャリア縞のパターンと、第３縞画像におけるキャリア縞のパターンと、第４縞画像におけるキャリア縞のパターンとは、互いに等しくなる。
【０１７９】
ここで、第１回折格子３２ａのｘ方向の位置座標と、第２回折格子３２ｂのｘ方向の位置座標と、第３回折格子３２ｃのｘ方向の位置座標と、第４回折格子３２ｄのｘ方向の位置座標との関係は、第１縞画像におけるシアリング干渉縞の位相を基準として、第２縞画像におけるシアリング干渉縞のｘ方向の位相がπ／２だけシフトし、第３縞画像におけるシアリング干渉縞のｘ方向の位相がπだけシフトし、第４縞画像におけるシアリング干渉縞のｘ方向の位相が３π／２だけシフトするように設定されている。
【０１８０】
また、第１回折格子３２ａのｙ方向の位置座標と、第２回折格子３２ｂのｙ方向の位置座標と、第３回折格子３２ｃのｙ方向の位置座標と、第４回折格子３２ｄのｙ方向の位置座標との関係は、第１縞画像におけるシアリング干渉縞の位相を基準として、第２縞画像におけるシアリング干渉縞のｙ方向の位相がπ／２だけシフトし、第３縞画像におけるシアリング干渉縞のｙ方向の位相がπだけシフトし、第４縞画像におけるシアリング干渉縞のｙ方向の位相が３π／２だけシフトするように設定されている。
【０１８１】
つまり、第１縞画像、第２縞画像、第３縞画像、第４縞画像の間では、「空間的な位相シフト」が発生している。
【０１８２】
よって、不図示の制御装置は、第１撮像素子２２ａ、第２撮像素子２２ｂ、第３撮像素子２２ｃ、第４撮像素子２２ｄを同時に駆動することにより、シアリング干渉縞の位相がπ／２ずつずれた第１縞画像、第２縞画像、第３縞画像、第４縞画像を同時に取得することができる。
【０１８３】
これらの第１縞画像、第２縞画像、第３縞画像、第４縞画像は、不図示の演算装置によって取り込まれる。
【０１８４】
図１２は、本実施形態の演算装置の動作を説明する図である。図１２では、第１縞画像をＩａ（ｘ，ｙ）とおき、第２縞画像をＩｂ（ｘ，ｙ）とおき、第３縞画像をＩｃ（ｘ，ｙ）とおき、第４縞画像をＩｄ（ｘ，ｙ）とおいた。
【０１８５】
演算装置は、これらの縞画像に基づき以下のステップＳ１〜Ｓ５を実行し、物体光束の波面の勾配（シア波面θ’（ｘ，ｙ））を算出する。なお、物体光束の波面は、このシア波面を積分することにより算出できる。
【０１８６】
ステップＳ１：演算装置は、第１縞画像Ｉａ（ｘ，ｙ）をＦＦＴによりフーリエ変換することによりスペクトル画像を取得し、そのスペクトル画像から１次スペクトルを切り出すと共に、切り出した１次スペクトルをフーリエ空間上で所定周波数だけシフトさせ、フーリエ空間上の原点に配置する。なお、そのシフト量は、キャリア縞の空間周波数に相当する量である。さらに、演算装置は、シフト後の１次スペクトルをＩＦＦＴにより逆フーリエ変換することにより、第１位相θａ’（ｘ，ｙ）を算出する。
【０１８７】
ステップＳ２：演算装置は、第２縞画像Ｉｂ（ｘ，ｙ）に対してステップＳ１と同じ処理を施すことにより第２位相θｂ’（ｘ，ｙ）を算出する。
【０１８８】
ステップＳ３：演算装置は、第３縞画像Ｉｃ（ｘ，ｙ）に対してステップＳ１と同じ処理を施すことにより、第３位相θｃ’（ｘ，ｙ）を算出する。
【０１８９】
ステップＳ４：演算装置は、第４縞画像Ｉｄ（ｘ，ｙ）に対してステップＳ１と同じ処理を施すことにより、第４位相θｄ’（ｘ，ｙ）を算出する。
【０１９０】
ステップＳ５：演算装置は、算出した第１位相θａ’ （ｘ，ｙ）、第２位相θｂ’ （ｘ，ｙ）、第３位相θｃ’ （ｘ，ｙ）、第４位相θｄ’ （ｘ，ｙ）を平均することにより、測定誤差の相殺された位相θ’（ｘ，ｙ）を算出する（以上、ステップＳ５）。
【０１９１】
以上、本実施形態では、キャリア縞を発生させるために楔ガラスではなく回折格子を利用するとともに、物体光束と参照光束とを干渉させる代わりに回折格子でシアされた物体光束同士を干渉させる点において第３実施形態とは異なるが、第３実施形態と同様の測定誤差（アパーチャ像に起因する測定誤差）が相殺されるので、第３実施形態と同様の効果が期待できる。
【０１９２】
［第６実施形態］
以下、本発明の第６実施形態を説明する。本実施形態は、第５実施形態の変形例である。ここでは、第５実施形態との相違点のみを説明する。相違点は、演算装置の動作にある。
【０１９３】
図１３は、本実施形態の演算装置の動作を説明する図である。演算装置は、以下のステップＳ1〜Ｓ５を実行し、シア波面（位相θ’（ｘ，ｙ））を算出する。
【０１９４】
ステップＳ１：演算装置は、第１縞画像Ｉａ（ｘ，ｙ）と第３縞画像Ｉｃ（ｘ，ｙ）との差分をとることにより、差分縞画像Ｉｅ（ｘ，ｙ）を作成する。
【０１９５】
ステップＳ２：演算装置は、第２縞画像Ｉｂ（ｘ，ｙ）から第４縞画像Ｉｄ（ｘ，ｙ）を減算することにより、差分縞画像Ｉｆ（ｘ，ｙ）を作成する。
【０１９６】
ステップＳ３：演算装置は、差分画像Ｉｅ（ｘ，ｙ）に対して第５実施形態のステップＳ１と同じ処理を施すことにより、第１位相θｅ’（ｘ，ｙ）を算出する。
【０１９７】
ステップＳ４：演算装置は、差分画像Ｉｆ（ｘ，ｙ）に対して第５実施形態のステップＳ１と同じ処理を施すことにより、第２位相θｆ’（ｘ，ｙ）を算出する。
【０１９８】
ステップＳ５：演算装置は、第１位相θｅ’（ｘ，ｙ）と第２位相θｆ’（ｘ，ｙ）とを平均することにより、測定誤差の相殺された位相θ’（ｘ，ｙ）を算出する（以上、ステップＳ５）。
【０１９９】
以上、本実施形態では、測定誤差の相殺を、位相算出後のタイミングではなく、位相算出前のタイミングで行う点において、第５実施形態とは異なるものの、第５実施形態と同様の測定誤差が相殺されるので、第５実施形態と同様の効果が期待できる。
【０２００】
［第５実施形態又は第６実施形態の補足］
なお、第５実施形態又は第６実施形態において、結像光学系の透過波面の形状（つまり結像光学系の波面収差）を測定する場合は、図１１に点線で示したとおり、ピンホール絞り１１、コリメートレンズ１２、被検物１５の代わりに、ピンホール絞り１１、被検光学系１５’、コリメートレンズ１２を配置すればよい。
【０２０１】
また、第５実施形態又は第６実施形態では、空間的な位相シフト数（＝撮像素子の台数）を４としたが、２以上の任意の数としてもよいことは言うまでもない。但し、上述した測定誤差の相殺を行うためには、空間的な位相シフト量がπに設定された少なくとも１対の撮像素子が必要である。
【０２０２】
また、第５実施形態又は第６実施形態では、物体光束を分岐するために、無偏光ビームスプリッタ１９を使用したが、偏光ビームスプリッタを使用してもよいことは言うまでもない。
【０２０３】
また、第５実施形態又は第６実施形態では、２方向回折格子を使用することでｘ方向のシアとｙ方向のシアとを同時に行ったが、光軸周りに９０°回転可能な１方向回折格子を使用することで、ｘ方向のシアとｙ方向のシアとを順次に行ってもよい。
【０２０４】
また、第５実施形態又は第６実施形態では、複数の回折格子の個体差（形状誤差、アライメント誤差など）を予め測定しておき、その個体差に応じて、位相の測定結果、縞画像、演算内容のうち少なくとも１つを補正してもよい。
【０２０５】
［第５実施形態又は第６実施形態の作用効果］
以上、第５実施形態又は第６実施形態の干渉測定装置は、物体光束を複数の分岐光束に分岐する分岐手段（無偏光ビームスプリッタ１９、３０、３１）と、共通の空間キャリアが発生した複数のシアリング干渉縞を前記複数の分岐光束で個別に生成する干渉手段（回折格子３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ）と、前記複数のシアリング干渉縞を同時に撮像する撮像手段（撮像素子２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ）と、前記複数のシアリング干渉縞の間に所定の位相差を付与する位相差付与手段（回折格子３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ）とを備える。
【０２０６】
したがって、第５実施形態又は第６実施形態の干渉測定装置は、位相差を有する複数のキャリア干渉縞を同時に撮像し、測定誤差を抑制するのに必要な複数の縞画像を取得することができる。
【０２０７】
また、第５実施形態の干渉測定装置は、前記空間キャリアの発生中に前記撮像手段（撮像素子２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ）が前記複数の干渉縞に応じて生成した複数の縞画像（図１２）を取り込み、それら複数の縞画像から複数の位相情報を個別に求めると共に、求めた複数の位相情報から誤差成分の除去された位相情報を求める演算手段（演算装置）を更に備える。
【０２０８】
したがって、第５実施形態の干渉測定装置によれば、位相情報を高精度に求めることができる。
【０２０９】
また、第６実施形態の干渉測定装置は、前記空間キャリアの発生中に前記撮像手段（撮像素子２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ）が前記複数の干渉縞に応じて生成した複数の縞画像（図１３）を取り込み、それら複数の縞画像から誤差成分の除去された縞画像を求めると共に、求めた縞画像から位相情報を求める演算手段（演算装置）を更に備える。
【０２１０】
したがって、第６実施形態の干渉測定装置によれば、位相情報を高精度に求めることができる。
【０２１１】
［第１実施形態〜第６実施形態に共通する補足］
なお、第１実施形態〜第６実施形態の何れか１形態では、１つの干渉縞を１つの撮像素子で検出したが、２以上の干渉縞を同一平面上に並べて形成し、それら２以上の干渉縞を１つの大サイズの撮像素子で一括して検出してもよい。
【０２１２】
なお、２以上の干渉縞を同一平面上に並べて形成するためには、個々の干渉縞に寄与する個々の光束を、光路折り曲げミラーなどで同一平面に導光すればよい。
【０２１３】
また、第１実施形態〜第６実施形態の何れか１形態では、複数の撮像素子の間の個体差（入出力特性、画素座標などの固体差）を予め測定しておき、その個体差に応じて、位相の測定結果、縞画像、演算内容のうち少なくとも１つを補正してもよい。
【０２１４】
また、第１実施形態〜第６実施形態の何れか１形態では、参照光束の強度と、測定光束の強度とを個別に検出し、それらの検出結果に応じて、測定結果、縞画像、演算内容のうち少なくとも１つを補正してもよい。
【０２１５】
［第７実施形態］
以下、本発明の第７実施形態として投影光学系の製造方法を説明する。
【０２１６】
本実施形態で製造する投影光学系は、図１４に示すような投影露光装置に搭載される。
【０２１７】
図１４に示すように投影露光装置には、照明光学系１０１、レチクルＲ、投影光学系ＰＬ、ウエハＷが配置される。レチクルＲは、レチクルステージ１０２によって支持され、ウエハＷはウエハステージ１０６によって支持される。レチクルステージ１０２及びウエハステージ１０６は、駆動回路１０２ｃ，１０６ｃによって駆動される。また、駆動回路１０２ｃ，１０６ｃは、制御部１０９によって制御される。
【０２１８】
図１５は、投影光学系ＰＬの製造方法の手順を示すフローチャートである。
【０２１９】
ステップＳ１０１では、投影光学系ＰＬの光学設計をする。このステップＳ１０１において、投影光学系ＰＬ内の光学素子（レンズ、ミラーの少なくとも一方）の各面形状が決定される。
【０２２０】
次のステップＳ１０２では、各光学素子を加工する。
【０２２１】
次のステップＳ１０２，１０３，１０４では、加工された各光学素子の面形状を測定しつつ、その面精度誤差が小さくなるまで加工を繰り返す。
【０２２２】
その後、全ての光学素子の面精度誤差が十分に小さくなるとそれらを完成させ（ステップＳ１０４ＯＫ）、ステップＳ１０５において投影光学系ＰＬを組み立てる。
【０２２３】
次のステップＳ１０６では、投影光学系ＰＬの波面収差を測定する。この測定に、上述した何れかの実施形態の測定装置が用いられる。
【０２２４】
その後のステップＳ１０８では、測定された波面収差に応じて、各光学素子の間隔調整や偏心調整などを行う。
【０２２５】
このステップＳ１０６，Ｓ１０８を繰り返し、波面収差が許容範囲内に収まった時点（ステップＳ１０７ＯＫ）で、投影光学系ＰＬを完成させる。
【０２２６】
以上、本製造方法では、投影光学系ＰＬの波面収差測定に上述した何れかの実施形態の測定装置が適用される。この測定装置によれば、干渉縞の位相分布が高精度に求まるので、投影光学系ＰＬの波面収差は、高精度に求まる。したがって、間隔調整や偏心調整の方法がたとえ従来と同じであったとしても、投影光学系ＰＬの波面収差を高精度に測定することができた分だけ、投影光学系ＰＬを高性能にすることができる。
【０２２７】
また、この投影光学系ＰＬを備えた投影露光装置（図９参照）は、レチクルＲのパターンをウエハＷに高精度に転写できる高性能な投影露光装置となる。よって、その投影露光装置によれば、高性能なデバイスを製造することができる。
【０２２８】
なお、本製造方法では、上述した実施形態の測定装置を投影光学系ＰＬの波面収差測定（ステップＳ１０６）に適用したが、投影光学系ＰＬを構成する光学素子（レンズやミラー）の面精度測定（ステップＳ１０３）に適用してもよい。
【０２２９】
［第８実施形態］
以下、本発明の第８実施形態として、投影露光装置を説明する。
【０２３０】
図１６は、投影露光装置の構成図である。
【０２３１】
本投影露光装置は、第５実施形態の測定装置（図１１）と同じ機能が搭載された投影露光装置である。本実施形態の投影露光装置の基本的な構成は、第７実施形態で説明した投影露光装置（図１４）と同じである。図１６において図１４に示した要素と同じものには同じ符号を付した。
【０２３２】
それに加えて、本実施形態の投影露光装置には、第５実施形態で説明したピンホール絞り１１、コリメートレンズ１２、無偏光ビームスプリッタ１９、３０、３１、回折格子３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ、撮像素子２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄが第５実施形態と同じ位置関係で搭載される。
【０２３３】
このうち、ピンホール絞り１１の搭載先は、レチクルステージ１０２であり、コリメートレンズ１２、無偏光ビームスプリッタ１９、３０、３１、回折格子３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ、撮像素子２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄの搭載先は、ウエハステージ１０６である。
【０２３４】
以下、コリメートレンズ１２、無偏光ビームスプリッタ１９、３０、３１、回折格子３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ、撮像素子２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄからなる光学系を、測定系１０６ａとおく。
【０２３５】
ピンホール絞り１１は、測定時にのみ、レチクルＲの代わりに投影光学系ＰＬの物体面へ挿入される。
【０２３６】
測定系１０６ａは、測定時にのみ、ウエハＷの代わりに投影光学系ＰＬの像面側へ挿入される。
【０２３７】
測定時、ピンホール絞り１１及び測定系１０６ａが光路に挿入されると、ピンホール絞り１１にて球面波状の測定光束が生成され、その測定光束は、投影光学系ＰＬを通過することにより、物体光束となって測定系１０６ａへ入射する。
【０２３８】
測定時、制御部１０９は、駆動回路１０６ｃを介して測定系１０６ａを駆動し、第５実施形態と同様の複数の縞画像を取得するとともに、それら複数の縞画像に対して第５実施形態の演算装置と同様の演算を施す。
【０２３９】
したがって、制御部１０９は、本実施形態の投影露光装置を第５実施形態の測定装置と同様に動作させることができる。
【０２４０】
したがって、本実施形態の投影露光装置は、第５実施形態の測定装置と同じ精度で、投影光学系ＰＬの波面収差の自己測定を行うことができる。
【０２４１】
よって、本投影露光装置の管理者は、適当なタイミングで投影光学系ＰＬの波面収差測定を行い、その測定結果に応じて投影露光装置の何れかの箇所を調整すれば、投影露光装置の性能を維持することができる。
【０２４２】
なお、本実施形態の投影露光装置には、ピンホール絞り１１とレチクルＲとが別々に用意されたが、ピンホール絞り１１を一体化してなるレチクルＲを用いてもよい。このようなレチクルＲは、例えば、レチクルＲの表面に金属膜を蒸着し、その金属膜をエッチングしてピンホールパターンを形成することにより形成される。
【０２４３】
また、本実施形態では、第５実施形態の測定装置と同じ機能を搭載した投影露光装置を説明したが、第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態、第４実施形態、第６実施形態の何れかの測定装置と同じ機能を搭載した投影露光装置も同様に構成することもできる。
【０２４４】
［第７実施形態又は第８実施形態の補足］
なお、第７実施形態又は第８実施形態では、屈折型の投影光学系を想定したが、反射型の投影光学系や、屈折レンズとミラーとの組み合わせからなる投影光学系を適用してもよいことは言うまでもない。
【０２４５】
因みに、反射型の投影光学系を使用する場合は、透過型レチクルの代わりに反射型レチクルが使用されることが望ましい。また、反射型の投影光学系を使用する場合は、透過型ピンホール絞りの代わりに反射型ピンホール絞りが使用されることが望ましい。
【符号の説明】
【０２４６】
２０…レーザ光源、１１…ピンホール絞り、１２…コリメートレンズ、１３…偏光ビームスプリッタ、１４…１／４波長板、１５…被検物、１６…１／４波長板、１７…参照物、１８…並進機構、１９…無偏光ビームスプリッタ、２０…１／２波長板、２１…偏光ビームスプリッタ、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ…撮像素子、２３…１／４波長板、２４…偏光ビームスプリッタ
【図１】
2014106222.tif 000010
【図２】
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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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図３】
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【図４】
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