(57)【要約】【課題】本発明は、被検面で反射した被検光束の光路を折り曲げる反射面の面精度誤差に依らずに、その被検面の形状を高精度に測定することのできるＰＤＩの原理を利用した面形状測定方法、及び面形状測定装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の面形状測定方法は、点光源（３ａ）から射出した理想的球面波の一部で被検面（５ａ）を照明すると共に、その被検面（５ａ）で反射した被検光束（ＬＷ）の光路を反射面（３）で折り曲げて前記理想的球面波の他の一部と干渉させ、それによって生じる干渉縞のデータを前記被検面の形状データとして取得する測定系を用いた面形状測定方法において、前記理想的球面波による前記被検面の照明領域を、マスクＭで部分領域に制限してその部分領域の形状データを取得することを特徴とする。【選択図】      図１
2006250859.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
点光源から射出した理想的球面波の一部で被検面を照明すると共に、その被検面で反射した被検光束の光路を反射面で折り曲げて前記理想的球面波の他の一部と干渉させ、それによって生じる干渉縞のデータを前記被検面の形状データとして取得する測定系を用いた面形状測定方法において、
前記理想的球面波による前記被検面の照明領域を部分領域に制限してその部分領域の形状データを取得する
ことを特徴とする面形状測定方法。
【請求項２】
請求項１に記載の面形状測定方法において、
前記測定系には、
前記点光源を生成する手段と前記反射面とを兼ねるピンホールミラーが備えられている
ことを特徴とする面形状測定方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の面形状測定方法において、
前記部分領域の位置を前記被検面上で移動させ、前記被検面上の互いに異なる複数の部分領域の形状データを取得し、それらを繋ぎ合わせて前記被検面の全域の形状データを作成する
ことを特徴とする面形状測定方法。
【請求項４】
請求項３に記載の面形状測定方法において、
前記繋ぎ合わせに当たり、
前記測定系の環境変化に起因して前記複数の部分領域の形状データに生じた誤差を補正する
ことを特徴とする面形状測定方法。
【請求項５】
請求項４に記載の面形状測定方法において、
前記被検面の全域を一括照明して取得された前記被検面の全域の形状データと、前記複数の部分領域の形状データとを比較して前記誤差を求める
ことを特徴とする面形状測定方法。
【請求項６】
請求項５に記載の面形状測定方法において、
前記被検面の全域の形状データに含まれる低周波数の形状成分と、前記複数の部分領域の形状データに含まれる低周波数の形状成分との差異に基づき、前記誤差を求める
ことを特徴とする面形状測定方法。
【請求項７】
請求項１〜請求項６の何れか一項に記載の面形状測定方法において、
前記被検面の設計形状は、非球面である
ことを特徴とする面形状測定方法。
【請求項８】
点光源から射出した理想的球面波の一部で被検面を照明すると共に、その被検面で反射した被検光束の光路を反射面で折り曲げて前記理想的球面波の他の一部と干渉させ、それによって生じる干渉縞のデータを前記被検面の形状データとして取得する測定系を備えた面形状測定装置において、
前記被検面の入射側に配置可能であり、かつ前記理想的球面波による前記被検面の照明領域を部分領域に制限するマスクを備えた
ことを特徴とする面形状測定装置。
【請求項９】
請求項８に記載の面形状測定装置において、
前記測定系には、
前記点光源を生成する手段と前記反射面とを兼ねるピンホールミラーが備えられている
ことを特徴とする面形状測定装置。
【請求項１０】
請求項８又は請求項９に記載の面形状測定装置において、
前記部分領域の位置を前記被検面上で移動させる機構を備えた
ことを特徴とする面形状測定装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の面形状測定装置において、
前記被検面上の互いに異なる複数の部分領域の形状データを繋ぎ合わせ、前記被検面の全域の形状データを作成する演算手段を備えた
ことを特徴とする面形状測定装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の面形状測定装置において、
前記演算手段は、
前記繋ぎ合わせに当たり、前記測定系の環境変化に起因して前記複数の部分領域の形状データに生じた誤差を補正する
ことを特徴とする面形状測定装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の面形状測定装置において、
前記演算手段は、
前記被検面の全域を一括照明して取得された前記被検面の全域の形状データと、前記複数の部分領域の形状データとを比較して前記誤差を求める
ことを特徴とする面形状測定装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の面形状測定装置において、
前記演算手段は、
前記被検面の全域の形状データに含まれる低周波数の形状成分と、前記複数の部分領域の形状データに含まれる低周波数の形状成分との差異に基づき、前記誤差を求める
ことを特徴とする面形状測定装置。
【請求項１５】
請求項８〜請求項１４の何れか一項に記載の面形状測定装置において、
前記反射面の面精度誤差のうち、少なくとも前記形状データへの影響を排除すべきうねり成分のピッチをＰとし、前記被検面の近似球面の曲率半径をＲとし、前記測定系の光源波長をλとするとき、前記マスクの開口部のサイズｄは、
ｄ＜Ｒ・λ／Ｐ
の式を満たすことを特徴とする面形状測定装置。
【請求項１６】
請求項８〜請求項１５の何れか一項に記載の面形状測定装置において、
前記マスクは、開口部の位置を変更することの可能なマスクである
ことを特徴とする面形状測定装置。
【請求項１７】
請求項８〜請求項１６の何れか一項に記載の面形状測定装置において、
前記マスクは、開口部のサイズ及び／又は形状を変更することの可能なマスクである
ことを特徴とする面形状測定装置。
【請求項１８】
投影光学系の少なくとも１つの光学面を請求項１〜請求項７の何れか一項に記載の面形状測定方法により測定する手順と、
前記測定の結果に応じて前記光学面を加工する手順と
を含むことを特徴とする投影光学系の製造方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の投影光学系の製造方法により製造された
ことを特徴とする投影光学系。
【請求項２０】
請求項１９に記載の投影光学系を搭載した
ことを特徴とする投影露光装置。
【請求項２１】
請求項２０に記載の投影露光装置において、
露光光は、波長５０ｎｍ以下のＥＵＶ光である
ことを特徴とする投影露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＥＵＶＬ（EUVL：Extreme UltraViolet Lithography）などの投影露光に用いられる投影露光装置、それに搭載される投影光学系、及びその投影光学系の製造方法に関する。
また、本発明は、投影光学系のミラーやレンズなどの光学面の形状を測定する面形状測定方法、及びそれに適用される面形状測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レンズやミラーなどの光学面の形状測定には、フィゾー型干渉計やトワイマン・グリーン型干渉計が用いられてきた。これらの干渉計は何れも基準面を必要とするので、その干渉計によって取得される形状データは、被検面と基準面との比較を表しているに過ぎない。したがって、その測定精度は基準面の面精度を超えることはできない。
そこで提案されたのが、基準面を必要としないＰＤＩ（Point-Diffraction-Interferometer）である（特許文献１，２など）。ＰＤＩは、ピンホールミラーや光ファイバなどの光学部材で点光源を生成し、その点光源から射出する理想的球面波を基準として被検面の形状を測定する。
【０００３】
例えば、特許文献２に記載のＰＤＩにおいては、ピンホールミラーによって理想的球面波を生成し、この理想的球面波の一部で被検面を照明する。その被検面で反射した光束（被検光束）は、ピンホールミラーのピンホールの近傍に集光した後に、そのピンホールミラーの表面で反射して光路を折り曲げる。その被検光束は、理想的球面波の他の一部と干渉して干渉縞を形成する。この干渉縞のデータが、形状データとしてＣＣＤ撮像素子によって取得される。このように、ＰＤＩで取得される形状データは、被検面と理想的球面波の波面との比較を表すので、高精度である。
【特許文献１】特開平２−２２８５０５号公報
【特許文献２】特開平６−１７４４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、被検面の面精度誤差が大きいときや、被検面の設計形状が非球面であるときには、このＰＤＩによっても高精度な測定が困難である。特に、被検面の微細な形状成分の測定が困難である。
なぜなら、被検面の非球面量が大きいと、その被検面で反射した被検光束は、ピンホールミラーのピンホールの近傍に完全には集光せずに、大きめのスポットを形成する。このとき、被検光束は、ピンホールミラーの面精度誤差に応じて回折反射する。このため、ＣＣＤ上には、必要な光束（＝ピンホールミラーで正反射した被検光束と理想的球面波）だけでなく、ノイズ光束（＝ピンホールミラーで回折反射した被検光束）が入射してしまう。
【０００５】
そこで本発明は、被検面で反射した被検光束の光路を折り曲げるための反射面の面精度誤差に依らずに、その被検面の形状を高精度に測定することのできるＰＤＩの原理を利用した面形状測定方法、及び面形状測定装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、高性能な投影光学系を製造することのできる投影光学系の製造方法、高性能な投影光学系、及び高性能な投影露光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の面形状測定方法は、点光源から射出した理想的球面波の一部で被検面を照明すると共に、その被検面で反射した被検光束の光路を反射面で折り曲げて前記理想的球面波の他の一部と干渉させ、それによって生じる干渉縞のデータを前記被検面の形状データとして取得する測定系を用いた面形状測定方法において、前記理想的球面波による前記被検面の照明領域を部分領域に制限してその部分領域の形状データを取得することを特徴とする。
【０００７】
本発明の面形状測定方法においては、前記測定系には、前記点光源を生成する手段と前記反射面とを兼ねるピンホールミラーが備えられていてもよい。
また、本発明の面形状測定方法においては、前記部分領域の位置を前記被検面上で移動させ、前記被検面上の互いに異なる複数の部分領域の形状データを取得し、それらを繋ぎ合わせて前記被検面の全域の形状データを作成してもよい。
【０００８】
また、本発明の面形状測定方法においては、前記繋ぎ合わせに当たり、前記測定系の環境変化（時間に応じて変動する誤差の要因であり、例えば、測定系のドリフト（光量変動など）、測定系における被検面の姿勢変動である。）に起因して前記複数の部分領域の形状データに生じた誤差を補正してもよい。
また、本発明の面形状測定方法においては、前記被検面の全域を一括照明して取得された前記被検面の全域の形状データと、前記複数の部分領域の形状データとを比較して前記誤差を求めてもよい。
【０００９】
また、本発明の面形状測定方法においては、前記被検面の全域の形状データに含まれる低周波数の形状成分と、前記複数の部分領域の形状データに含まれる低周波数の形状成分との差異に基づき、前記誤差を求めてもよい。
また、本発明の面形状測定方法においては、前記被検面の設計形状は、非球面であってもよい。
【００１０】
また、本発明の面形状測定装置は、点光源から射出した理想的球面波の一部で被検面を照明すると共に、その被検面で反射した被検光束の光路を反射面で折り曲げて前記理想的球面波の他の一部と干渉させ、それによって生じる干渉縞のデータを前記被検面の形状データとして取得する測定系を備えた面形状測定装置において、前記被検面の入射側に配置可能であり、かつ前記理想的球面波による前記被検面の照明領域を部分領域に制限するマスクを備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の面形状測定装置においては、前記測定系には、前記点光源を生成する手段と前記反射面とを兼ねるピンホールミラーが備えられていてもよい。
また、本発明の面形状測定装置においては、前記部分領域の位置を前記被検面上で移動させる機構を備えてもよい。
また、本発明の面形状測定装置においては、前記被検面上の互いに異なる複数の部分領域の形状データを繋ぎ合わせ、前記被検面の全域の形状データを作成する演算手段を備えてもよい。
【００１２】
また、本発明の面形状測定装置においては、前記演算手段は、前記繋ぎ合わせに当たり、前記測定系の環境変化に起因して前記複数の部分領域の形状データに生じた誤差を補正してもよい。
また、本発明の面形状測定装置においては、前記演算手段は、前記被検面の全域を一括照明して取得された前記被検面の全域の形状データと、前記複数の部分領域の形状データとを比較して前記誤差を求めてもよい。
【００１３】
また、本発明の面形状測定装置においては、前記演算手段は、前記被検面の全域の形状データに含まれる低周波数の形状成分と、前記複数の部分領域の形状データに含まれる低周波数の形状成分との差異に基づき、前記誤差を求めてもよい。
また、本発明の面形状測定装置においては、前記反射面の面精度誤差のうち、少なくとも前記形状データへの影響を排除すべきうねり成分のピッチをＰとし、前記被検面の近似球面の曲率半径をＲとし、前記測定系の光源波長をλとするとき、前記マスクの開口部のサイズｄは、ｄ＜Ｒ・λ／Ｐの式を満たすとよい。
【００１４】
また、本発明の面形状測定装置においては、前記マスクは、開口部の位置を変更することの可能なマスクであってもよい。
また、本発明の面形状測定装置においては、前記マスクは、開口部のサイズ及び／又は形状を変更することの可能なマスクであってもよい。
また、本発明の投影光学系の製造方法は、投影光学系の少なくとも１つの光学面を本発明の何れか一項に記載の面形状測定方法により測定する手順と、前記測定の結果に応じて前記光学面を加工する手順とを含むことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の投影光学系は、本発明の投影光学系の製造方法により製造されたことを特徴とする。
また、本発明の投影露光装置は、本発明の投影光学系を搭載したことを特徴とする。
また、本発明の投影露光装置においては、露光光は、波長５０ｎｍ以下のＥＵＶ光であってもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、被検面で反射した被検光束の光路を折り曲げるための反射面の面精度誤差に依らずに、その被検面の形状を高精度に測定することのできるＰＤＩの原理を利用した面形状測定方法、及び面形状測定装置が実現する。
また、本発明によれば、高性能な投影光学系を製造することのできる投影光学系の製造方法、高性能な投影光学系、及び高性能な投影露光装置が実現する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
［第１実施形態］
図１、図２、図３、図４、図５、図６、図７を参照して本発明の第１実施形態を説明する。
本実施形態は、面形状測定装置とそれを用いた面形状測定方法の実施形態である。
図１は、本測定装置の構成図である。図１に示すように、本測定装置には、レーザ光源１、レンズ２、ピンホールミラー３、レンズ６、ＣＣＤ撮像素子７、マスクＭ、移動機構８，９、制御回路２１、コンピュータ２２などが備えられる。図１において、符号５で示すのが、非球面ミラーなどの被検物５である。被検物５の被検面５ａは、その設計形状が非球面なので、以下、「被検非球面５ａ」と称す。
【００１８】
図１に示すように、本測定装置では、この被検物５とレーザ光源１との間に、ピンホールミラー３が配置される（ピンホールミラー３の詳細は後述）。
レーザ光源１から射出した光束はレンズ２によって集光され、ピンホールミラー３に設けられたピンホール３ｃを照射する。ピンホール３ｃの回折作用により、ピンホールミラー３の射出側には、理想的球面波ＳＷが生起する。
【００１９】
理想的球面波ＳＷの一部は、被検非球面５ａを照明する。被検非球面５ａで生じた反射光は、被検非球面５ａの形状に応じて変形した波面ＷＷを持つ被検光束ＬＷである。被検光束ＬＷは、ピンホールミラー３へ向かい、ピンホール３ｃの近傍で反射してその光路を折り曲げてレンズ６の方向へ向かう。レンズ６に入射した被検光束ＬＷは、略平行光束となってＣＣＤ撮像素子７の撮像面７ａに到達する。
【００２０】
なお、レンズ６は、被検非球面５ａの像を撮像面７ａ上に結像する役割を担っており、そのディストーションは十分に小さく抑えられている。よって、撮像面７ａ上の各位置は、被検非球面５ａ上の各位置に１対１で対応しているとみなせる。
理想的球面波ＳＷの他の一部は、参照光束ＬＲとして被検光束ＬＷと共にレンズ６へ向かい、平行光束となってＣＣＤ撮像素子７の撮像面７ａに到達する。
【００２１】
よって、撮像面７ａ上には、被検光束ＬＷと参照光束ＬＲとによる干渉縞が生起する。この干渉縞の位相分布は、被検光束ＬＷの波面ＷＷと参照光束ＬＲの波面（理想的球面）との差異、つまり被検非球面５ａの形状を表す。
ＣＣＤ撮像素子７は、この干渉縞を撮像して干渉縞の輝度分布データを取得する。この輝度分布データは、制御回路２１を介してコンピュータ２２に送出される。コンピュータ２２は、干渉縞の輝度分布データを公知の解析方法により解析し、被検非球面５ａの形状データに変換する。コンピュータ２２には、この解析のためのプログラムが予めインストールされている。
【００２２】
なお、以上の本測定装置には、周知の位相シフト干渉法を適用することができる。位相シフト干渉法では、ピエゾ素子などの移動機構９によって被検物５を光軸方向に微少量ずつ移動させながら輝度分布データを繰り返し取得する。このときの移動機構９による被検物５の移動量と、ＣＣＤ撮像素子７による干渉縞の撮像タイミングとは、制御回路２１によって制御される。コンピュータ２２は、このようにして取得した輝度分布データ群を所定の演算式に代入することで、被検非球面５ａの形状データを取得する。このような位相シフト法によって取得された形状データは、被検非球面５ａの形状を高精度に表す（位相シフト法は公知なので、詳細は省略する。）。
【００２３】
また、本測定装置において、マスクＭは、ステージなどの移動機構８によって支持されており、被検非球面５ａの直前の光路に対し挿脱可能である。また、移動機構８は、マスクＭを光軸と垂直な方向にスライドさせて、被検非球面５ａ上のマスクＭの開口部Ｈの位置を変化させることもできる。この移動機構８によるマスクＭのスライド量は、制御回路２１によって制御される（マスクＭの詳細は後述）。
【００２４】
図２は、マスクＭが光路から離脱しているときのピンホールミラー３の周辺の拡大図である。
図２に示すように、ピンホールミラー３は、平行平板状のガラス基板３ａの表面にクロムなどからなる金属膜３ｂを形成してなる。金属膜３ｂの略中央には、ピンホール３ｃとなるべき開口部がエッチングなどによって設けられている。
【００２５】
このピンホールミラー３は、ガラス基板３ａの側をレーザ光源１側に向けている。
被検非球面５ａからの被検光束ＬＷは、金属膜３ｂにおけるピンホール３ｃの近傍に、比較的大きいサイズのスポットを形成する。集光スポットのサイズが大きくなるのは、被検光束ＬＷの波面ＷＷの形状が非球面だからである。
このとき、被検光束ＬＷは、金属膜３ｂの面精度誤差に応じて回折反射する。つまり、金属膜３ｂで反射して光路を折り曲げた被検光束ＬＷには、０次回折成分（正反射した０次回折光からなる成分）ＬＷ0と、＋１次回折成分（回折反射した＋１次光からなる成分）ＬＷ+1と、−１次回折成分（回折反射した−１次回折光からなる成分）ＬＷ-1とが含まれる。
【００２６】
図３は、このときの撮像面７ａ近傍の様子を説明する図である。
図３に示すように、ピンホールミラー３から射出した０次回折成分ＬＷ0、＋１次回折成分ＬＷ+1、−１次回折成分ＬＷ-1は、撮像面７ａ上の互いにずれた領域に入射する。
撮像面７ａにおいて、＋１次回折成分ＬＷ+1の波面ＷＷ+1と−１次回折成分ＬＷ-1の波面ＷＷ-1とは、０次回折成分ＬＷ0の波面ＷＷ0に対し横ずれして重畳する。したがって、被検非球面５ａの形状情報を含む輝度分布データ（波面ＷＷ0によって形成される干渉縞の輝度分布データ）に誤差が生じる。
【００２７】
図４は、マスクＭを説明する図である。
図４（ａ）に示すとおり、マスクＭの略中央には、正方形状の開口部Ｈが設けられており、それ以外の領域は遮光部となっている。
このマスクＭを光路に挿入すると、図４（ｂ）に示すとおり、本測定装置による照明領域を、被検非球面５ａの全測定領域Ｅよりも小さい正方形状の部分領域Ｅiのみに制限することができる。
【００２８】
ここでは、マスクＭの開口部Ｈのサイズを、図４（ｂ）に示すとおり、全測定領域Ｅの全体が内接する正方形を９等分してできる個々の部分領域Ｅi（ｉ＝１，２，・・・，９）よりも若干大きい程度とする。
このマスクＭを移動させて被検非球面５ａ上における開口部Ｈの位置をスライドさせれば、本測定装置による照明領域を、９個の部分領域Ｅ1，Ｅ2，Ｅ3，Ｅ4，Ｅ5，Ｅ6，Ｅ7，Ｅ8，Ｅ9の間で切り替えることができる。
【００２９】
図５は、マスクＭが光路に挿入されているときの撮像面７ａ近傍の様子を説明する図である。
図５に示すように、マスクＭが光路に挿入されていても、被検光束ＬＷの０次回折成分ＬＷ0，＋１次回折成分ＬＷ+1，−１次回折成分ＬＷ-1は、撮像面７ａ上の互いにずれた領域に入射する。しかし、被検非球面５ａにおける照明領域が部分領域に制限されているので、それらの波面ＷＷ+1，ＷＷ-1，ＷＷ0の各々のサイズは小さい。
【００３０】
したがって、照明領域が十分に小さく制限されていれば、撮像面７ａ上の波面ＷＷ+1と、波面ＷＷ-1と、波面ＷＷ0とが完全に分離する。このように分離されれば、部分領域の形状情報を含む輝度分布データ（波面ＷＷ0によって形成される干渉縞の輝度分布データ）に誤差が生じない。
このために、本測定装置のマスクＭの開口部Ｈのサイズは、波面ＷＷ+1，ＷＷ-1の形成領域と波面ＷＷ0の形成領域とが撮像面７ａ上で完全に分離されるよう、十分に小さなサイズに設定される。
【００３１】
但し、波面ＷＷ0，ＷＷ+1，ＷＷ-1のずれ量は、ピンホールミラー３の面精度誤差（金属膜３ｂの面精度誤差）のうねり成分のピッチＰに依存し、うねり成分が微細であるほど（つまりうねり成分のピッチＰが小さいほど）大きくなる。一方、ピンホールミラー３の面精度誤差には、ピッチの異なる各種のうねり成分が含まれていると考えられる。
このため、本測定装置の製造者がマスクＭの開口部Ｈのサイズを設定する際には、測定結果への影響を除去すべきうねり成分のうち、最も粗いうねり成分のピッチＰを考慮する必要がある。つまり、最も粗いうねり成分に起因して生じた波面ＷＷ0，ＷＷ+1，ＷＷ-1が撮像面７ａ上で完全に分離されるように、マスクＭの開口部Ｈのサイズが設定される必要がある。以下、具体的に説明する。
【００３２】
図６は、ピンホールミラー３に生じているピッチＰのうねり成分の影響を説明する図である。
先ず、図６中に実線で示したように、被検非球面５ａ上の座標ｙ（光軸ＯＡを基準とした座標）から射出した或る被検光に着目する。図６中に点線で示すのは、±１次回折成分の一方であり、一点鎖線で示すのは、各光学素子の光軸である。
【００３３】
この被検光が被検非球面５ａの光軸ＯＡと成す角度θは、次式（１）を満たす。
ｙ＝Ｒ・ｓｉｎθ  ・・・（１）
但し、Ｒは、被検非球面５ａの近似球面の曲率半径である。
また、この被検光がピンホールミラー３で回折反射し、それによって生じた±１次回折成分がレンズ６の光軸ＯＡと成す角度θ’は、ピンホールミラー３の面精度誤差のうねり成分のピッチＰと共に次式（２）を満たす。
【００３４】
ｓｉｎ（φ＋θ）±λ／Ｐ＝ｓｉｎ（φ＋θ’）  ・・・（２）
但し、φは、被検非球面５ａ及びレンズ６の光軸ＯＡがピンホールミラー３の法線と成す共通の角度であり、λは、本測定装置の光源波長である。
また、角度θ’で進行する±１次回折成分がレンズ６を経由した後に入射する撮像面７ａ上の座標ｙ’（光軸ＯＡを基準とした座標）は、次式（３）を満たす。
【００３５】
ｙ’＝ｆ・ｓｉｎθ’  ・・・（３）
但し、ｆはレンズ６の焦点距離である。
よって、ピッチＰよりも微細なうねり成分の影響を排除するためには、マスクＭの開口部Ｈのエッジに入射する光線の角度θａ，θｂが、以下の条件式（４）を満たしていればよい。
【００３６】
ｓｉｎ（φ＋θａ）＋λ／Ｐ＞ｓｉｎ（φ＋θｂ）  ・・・（４）
ここで、実際の測定装置を考えると、ピンホールミラー３から射出する理想的球面波ＳＷの広がりはさほど大きくないので、角度φは小さい値に設定される。仮に、被検非球面５ａのＮＡを０．２とすれば、φ＝１５ｄｅｇ程度に設定される。よって、ここでは、φを小さいとみなし、条件式（４）を条件式（５）のとおり近似する。
【００３７】
θｂ−θａ＜λ／Ｐ  ・・・（５）
一方、マスクＭの開口部Ｈのサイズｄは、開口部Ｈのエッジに入射する光線の角度θａ，θｂと被検非球面５ａの近似球面の曲率半径Ｒとによって、式（６）で表される。
ｄ＝Ｒ・（θｂ−θａ）  ・・・（６）
したがって、式（５），式（６）より、ピッチＰよりも微細なうねり成分の影響を排除するマスクＭの開口部Ｈのサイズｄは、以下の条件式（７）を満たせばよい。
【００３８】
ｄ＜Ｒ・λ／Ｐ  ・・・（７）
例えば、光源波長λ＝６３３ｎｍ，被検非球面５ａの近似球面の曲率半径Ｒ＝４００ｍｍであるときにピッチＰ＝８μｍよりも微細なうねり成分の影響を排除するためには、マスクＭの開口部Ｈのサイズｄは、ｄ＜４００・０．６３３／８＝３２ｍｍの式を満たせばよい。
【００３９】
図７は、以上の本測定装置を用いた面形状測定方法の手順を示すフローチャートである。
ステップＳ１では、マスクＭを光路から離脱し、本測定装置による照明領域を被検非球面５ａの全測定領域Ｅに設定する。本測定装置は、この状態で全測定領域Ｅの輝度分布データＴ0を一括して取得する。コンピュータ２２は、この全測定領域Ｅの輝度分布データＴ0を形状データＡ0に変換する。なお、このステップＳ１には位相シフト干渉法が適用されてもよい。
【００４０】
ステップＳ２では、コンピュータ２２は、形状データＡ0をツェルニケ多項式に展開し、低次項の係数値（低周波数の形状成分）Ｂ0を抽出する。この形状成分Ｂ0は、全測定領域Ｅの大まかな形状を表す。
ステップＳ３では、マスクＭを光路に挿入し、本測定装置による照明領域を被検非球面５ａの各部分領域Ｅ1，Ｅ2，Ｅ3，・・・，Ｅ9に順次設定する。本測定装置は、照明領域が各部分領域Ｅ1，Ｅ2，Ｅ3，・・・，Ｅ9に設定された各状態で、部分領域Ｅ1，Ｅ2，Ｅ3，・・・，Ｅ9の輝度分布データＴ1，Ｔ2，Ｔ3，・・・，Ｔ9を個別に取得する。
【００４１】
なお、輝度分布データＴ1，Ｔ2，Ｔ3，・・・，Ｔ9それぞれは、部分領域Ｅ1，Ｅ2，Ｅ3，・・・，Ｅ9のそれぞれよりも若干広い領域の輝度分布データである。よって、輝度分布データＴ1，Ｔ2，Ｔ3，・・・，Ｔ9は、若干ずつオーバーラップしている。
そして、コンピュータ２２は、これらの輝度分布データＴ1，Ｔ2，Ｔ3，・・・，Ｔ9をそれぞれ形状データＡ1，Ａ2，Ａ3，・・・，Ａ9に変換する。なお、このステップＳ３には位相シフト干渉法が適用されてもよい。
【００４２】
ステップＳ４では、コンピュータ２２は、形状データＡ1，Ａ2，Ａ3，・・・，Ａ9をそれぞれツェルニケ多項式に展開し、低次項の係数値（低周波数の形状成分）Ｂ1，Ｂ2，Ｂ3，・・・，Ｂ9をそれぞれ抽出する。これらの形状成分Ｂ1，Ｂ2，Ｂ3，・・・，Ｂ9は、各部分領域Ｅ1，Ｅ2，Ｅ3，・・・，Ｅ9の大まかな形状を表していると共に、被検物５の姿勢変動に起因する誤差（姿勢誤差、チルト成分及びシフト成分からなる。）を含んでいる。この姿勢変動は、請求項における「環境変化」の１種である。
【００４３】
ステップＳ５では、コンピュータ２２は、各部分領域Ｅ1，Ｅ2，Ｅ3，・・・，Ｅ9の大まかな形状を表す形状成分Ｂ1，Ｂ2，Ｂ3，・・・，Ｂ9を、全測定領域Ｅの大まかな形状を表す形状成分Ｂ0の各部と比較し、両者の差異から姿勢誤差のチルト成分やシフト成分を求める。そして、コンピュータ２２は、そのチルト成分やシフト成分が無くなるように形状データＡ1，Ａ2，Ａ3，・・・，Ａ9を補正して形状データＣ1，Ｃ2，Ｃ3，・・・，Ｃ9を得る。
【００４４】
ステップＳ６では、コンピュータ２２は、補正後の形状データＣ1，ｃ2，Ｃ3，・・・，Ｃ9を繋ぎ合わせ、被検非球面５ａの全測定領域Ｅの形状データＤを作成する。
但し、形状データＣ1，ｃ2，Ｃ3，・・・，Ｃ9には、本測定装置の光量変動などに起因する誤差が含まれている。よって、形状データＣ1，ｃ2，Ｃ3，・・・，Ｃ9を単純に繋ぎ合わせると、繋ぎ合わせ部分に段差が生じてしまう。この光量変動は、請求項における「環境変化」の１種である。
【００４５】
そこで、ステップＳ６におけるコンピュータ２２は、繋ぎ合わせ部分を滑らかにするために、形状データＣ1，Ｃ2，Ｃ3，・・・，Ｃ9のうち互いにオーバーラップしたデータ同士を重み付け平均する。
図７の符号Ｓ６１は、形状データＣ1，Ｃ2を重み付け平均して繋ぎ合わせて形状データＣ12を得るステップを表している。
【００４６】
ステップＳ６１の重み付け平均で形状データＣ1に乗算すべきウェイト関数Ｗ1の値は、図７中に実線で示すように、オーバーラップ領域から外れた形状データＣ1側の領域では１であり、オーバーラップ領域では、形状データＣ1側から形状データＣ2側にかけて１〜０の間の連続的な値をとり、オーバーラップ領域から外れた形状データＣ2側の領域では０となる。
【００４７】
また、このステップＳ６１の重み付け平均で形状データＣ2に乗算すべきウェイト関数Ｗ2の値は、図７中に点線で示すように、オーバーラップ領域から外れた形状データＣ2側の領域では１であり、オーバーラップ領域では、形状データＣ2側から形状データＣ1側にかけて１〜０の間の連続的な値となり、オーバーラップ領域から外れた形状データＣ1側の領域では０となる。
【００４８】
このようなウェイト関数Ｗ1，Ｗ2を用いれば、形状データＣ1，Ｃ2を段差無く滑らかに繋ぎ合わせることができる。
図７の符号Ｓ６２は、形状データＣ12，Ｃ3を重み付け平均して繋ぎ合わせて形状データＣ123を得るステップを表している。
ステップＳ６２の重み付け平均で形状データＣ12に乗算すべきウェイト関数Ｗ12の値は、図７中に実線で示すように、オーバーラップ領域から外れた形状データＣ12側の領域では１であり、オーバーラップ領域では、形状データＣ12側から形状データＣ2側にかけて１〜０の間の連続的な値をとり、オーバーラップ領域から外れた形状データＣ3側の領域では０となる。
【００４９】
また、このステップＳ６２の重み付け平均で形状データＣ3に乗算すべきウェイト関数Ｗ3の値は、図７中に点線で示すように、オーバーラップ領域から外れた形状データＣ3側の領域では１であり、オーバーラップ領域では、形状データＣ3側から形状データＣ12側にかけて１〜０の間の連続的な値となり、オーバーラップ領域から外れた形状データＣ12側の領域では０となる。
【００５０】
このようなウェイト関数Ｗ12，Ｗ3を用いれば、形状データＣ12，Ｃ3を段差無く滑らかに繋ぎ合わせることができる。
同様に、コンピュータ２２は、他の形状データＣ4，Ｃ5，・・・，Ｃ9を繋ぎ合わせ、被検非球面５ａの全測定領域Ｅの形状データＤを完成させる（ステップＳ７）。
なお、ステップＳ６では、所定方向（Ｘ方向）の繋ぎ合わせを行い、その後に、それに直交する方向（Ｙ方向）の繋ぎ合わせを行うことが望ましい。例えば、（１），（２），（３），（４）の順である。
【００５１】
（１）形状データＣ1、Ｃ2，Ｃ3を繋ぎ合わせて形状データＣ123を得る。
（２）形状データＣ4，Ｃ5，Ｃ6を繋ぎ合わせて形状データＣ456を得る。
（３）形状データＣ7，Ｃ8，Ｃ9を繋ぎ合わせて形状データＣ789を得る。
（４）形状データＣ123，Ｃ456，Ｃ789を繋ぎ合わせて形状データＤを得る。
以上、本測定装置によれば、マスクＭを用いて被検非球面５ａの照明領域を部分領域Ｅ1，Ｅ2，Ｅ3，・・・，Ｅ9に制限し、それら部分領域Ｅ1，Ｅ2，Ｅ3，・・・，Ｅ9毎に輝度分布データＴ1，Ｔ2，Ｔ3，・・・，Ｔ9を取得することができる。個別に取得したそれらの輝度分布データＴ1，Ｔ2，Ｔ3，・・・，Ｔ9の各々は、ピンホールミラー３の面精度誤差の影響を受けない。
【００５２】
また、本測定方法では、各部分領域Ｅ1，Ｅ2，Ｅ3，・・・，Ｅ9の形状データＡ1，Ｔ2，Ｔ3，・・・，Ｔ9を繋ぎ合わせるに当たり、被検物５の姿勢変化に起因する誤差を補正し（図７ステップＳ１〜Ｓ５）、本測定装置の光量変動に起因する誤差の影響を抑える（図７ステップＳ６）。したがって、被検非球面５ａの全測定領域Ｅの形状データＤを高精度に得ることができる。
【００５３】
なお、本測定装置において、被検非球面５ａで反射した被検光束ＬＷのうち、特に、被検非球面５ａの微細な形状成分（高周波数の形状成分）に起因して生じた光線は、他の光線と比較してピンホールミラー３における集光度が低い（集光スポットが大きくなる）ので、ピンホールミラー２の面精度誤差の影響を大きく受ける。このため、従来は、被検非球面５ａの形状のうち、特に微細な形状成分を高精度に測定することが困難であった。しかし、本測定装置及び本測定装置においては、ピンホールミラー２の面精度誤差の影響が輝度分布データＴ1，Ｔ2，Ｔ3，・・・，Ｔ9から排除されるので、微細な形状成分まで高精度に測定することができる。
【００５４】
また、本測定装置では、開口部サイズや開口部位置の固定されたマスクＭを用いると共に、そのマスクＭの全体を移動させたが、開口部サイズや開口部位置が可変のマスクを用いてもよい。例えば、図８に示すように、１対のＬ字ブラインドＢ１，Ｂ２を組み合わせてなるマスクは、ブラインドＢ１，Ｂ２を駆動するだけで開口部Ｈのサイズや位置を自在に変更することができる。なお、このようなマスクとしては、特開平６−３２４４７４号公報などに開示されたものを適用できる。
【００５５】
その場合には、開口部位置に応じて開口部サイズを変更するような測定方法を適用することもできる。
また、本測定装置では、マスクＭの開口部Ｈの形状を正方形状としたが、長方形、円形など、他の形状にしてもよい。
また、本測定装置では、被検光束ＬＷの光路を折り曲げるための反射面として、ピンホールミラー３の金属膜３ｂの表面を用いたが、その金属膜３ｂの表面に被検光束ＬＷの反射率を向上するための反射膜が形成されていてもよい。
【００５６】
また、本測定装置では、ピンホールミラー３に代えて同じ作用をする別の光学部材を用いてもよい。例えば、特開平６−１７３３３７号公報には、ピンホールミラー３の代わりに光ファイバーや光導波路を用いた干渉測定装置が開示されている。その場合も、本発明によれば、光ファイバーの射出端面の面精度誤差や、光導波路の射出端面の面精度誤差に依らずに被検面の形状を高精度に測定することが可能になる。
【００５７】
［第２実施形態］
以下、図９、図１０を参照して本発明の第２実施形態を説明する。
本実施形態は、投影光学系の製造方法の実施形態である。本実施形態で製造する投影光学系は、例えば、図９に示すようなＥＵＶＬ用の投影露光装置に搭載される投影光学系ＰＬである。
【００５８】
図９に示すように、ＥＵＶＬ用の投影露光装置には、照明光学系１０１、反射型のレチクル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などは、制御部１０９によって制御される。
【００５９】
照明光学系１０１の光源は、波長５０ｎｍ以下のＥＵＶ光（極端紫外光）、例えば１３．５ｎｍのＥＵＶ光を出射する。投影光学系ＰＬは、光源から射出するＥＵＶ光を反射することのできる複数のミラーＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３，ＰＬ４，ＰＬ５，ＰＬ６を順に配置した反射型の投影光学系である。
なお、照明光学系１０１の内部の光学面やレチクルＲにも、光源から射出するＥＵＶ光を反射することのできる特性が付与されている。
【００６０】
図１０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。
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内のミラーミラーＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３，ＰＬ４，ＰＬ５，ＰＬ６の各面形状が決定される。
次のステップＳ１０２では、各ミラーＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３，ＰＬ４，ＰＬ５，ＰＬ６を加工する。
【００６１】
次のステップＳ１０３では、加工された各ミラーＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３，ＰＬ４，ＰＬ５，ＰＬ６の面形状を測定する。
次のステップＳ１０４では、ミラーＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３，ＰＬ４，ＰＬ５，ＰＬ６の面精度誤差が許容範囲にあるか否かが判断され、許容範囲でない場合には、ステップＳ１０２に戻り、再加工が施される。
【００６２】
以上のステップＳ１０２，Ｓ１０３，Ｓ１０４は、ミラーＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３，ＰＬ４，ＰＬ５，ＰＬ６の面精度誤差が許容範囲に収まるまで繰り返される。
ここで、ステップＳ１０４において、各ミラーＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３，ＰＬ４，ＰＬ５，ＰＬ６の面精度誤差が或る程度小さくなったと判断されると、続くステップＳ１０３では、フレアの原因となり得る微細な形状成分まで測定する。この測定に、第１実施形態の測定装置及び測定方法が適用される。
【００６３】
続くステップＳ１０４では、その測定結果に基づき、各ミラーＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３，ＰＬ４，ＰＬ５，ＰＬ６に、フレアの原因となるような微細な形状成分が残存しているか否かを判断する。
各ミラーＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３，ＰＬ４，ＰＬ５，ＰＬ６のうち、その微細な形状成分が残存していたものに対しては、ステップＳ１０２においてそのうねり成分を無くすための高精度な加工が施される。
【００６４】
その後、全てのミラーＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３，ＰＬ４，ＰＬ５，ＰＬ６からフレアの原因が取り除かれると、ステップＳ１０４において面精度誤差が許容範囲内に収まったと判断され、ステップＳ１０５に進み、それらミラーＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３，ＰＬ４，ＰＬ５，ＰＬ６を完成させて投影光学系ＰＬを組み立てる。
その後、投影光学系ＰＬの波面収差を測定しつつ（ステップＳ１０６）、各ミラーＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３，ＰＬ４，ＰＬ５，ＰＬ６の間隔調整や偏心調整などを行い（ステップＳ１０８）、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が完成する。
【００６５】
以上、本製造方法では、ミラーＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３，ＰＬ４，ＰＬ５，ＰＬ６の面形状測定に第１実施形態が適用される。第１実施形態によれば、微細な形状成分まで高精度に測定することができるので、フレアの原因が確実に取り除かれた、面精度の高いミラーＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３，ＰＬ４，ＰＬ５，ＰＬ６を製造することができる。よって、これらのミラーＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３，ＰＬ４，ＰＬ５，ＰＬ６を組み立ててできる投影光学系ＰＬは、フレアの生じない高性能な投影光学系ＰＬとなる。
【００６６】
また、この投影光学系ＰＬを搭載した投影露光装置（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。
なお、本製造方法は、ＥＵＶＬ用の反射型の投影光学系ＰＬの製造に第１実施形態の測定装置及び測定方法を適用したものであるが、屈折型の投影光学系、反射屈折型の投影光学系、ＥＵＶＬ用以外の投影光学系、投影露光装置以外の光学機器の結像光学系などの製造にも、この測定装置及び測定方法を適用することができる。因みに、第１実施形態は、ミラーの面形状測定だけでなく、レンズの表面の面形状測定にも適用できる。
【実施例１】
【００６７】
第１実施形態の実施例を以下に示す。
・レーザ光源１の波長λ＝０．６３３μｍ，
・全測定領域Ｅを一括測定するときの照明領域のサイズ（Ｄ／Ｒ）＝０．２
・被検非球面５ａの分割数（部分領域Ｅiの数ｉ）＝３×３＝９，
・部分領域Ｅiを測定するときの照明領域のサイズ（Ｄ／Ｒ）＝０．０８，
但し、Ｄ：被検非球面５ａ上の径方向の長さ、Ｒ：被検非球面５ａの曲率半径である。
【００６８】
以上の本実施例によると、ピンホールミラー３の面精度誤差のうち、ピッチＰ＝８μｍよりも微細なうねり成分に起因する誤差は、排除される。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】第１実施形態の測定装置の構成図である。
【図２】マスクＭが光路から離脱しているときのピンホールミラー３の周辺の拡大図である。
【図３】マスクＭが光路から離脱しているときの撮像面７ａ近傍の様子を説明する図である。
【図４】マスクＭを説明する図である。
【図５】マスクＭが光路に挿入されているときの撮像面７ａ近傍の様子を説明する図である。
【図６】ピンホールミラー３に生じているピッチＰのうねり成分の影響を説明する図である。
【図７】第１実施形態の面形状測定方法の手順を示すフローチャートである。
【図８】マスクＭの変形例を示す図である。
【図９】ＥＵＶＬ用の投影露光装置の構成図である。
【図１０】第２実施形態の投影光学系ＰＬの製造方法の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７０】
１  レーザ光源
２，６  レンズ
３  ピンホールミラー
７  ＣＣＤ撮像素子
Ｍ  マスク
８，９  移動機構
２１  制御回路
２２  コンピュータ
５  被検物
５  被検面（被検非球面）
３ａ  ガラス基板
３ｂ  金属膜
３ｃ  ピンホール
ＬＷ  被検光束
ＬＲ  参照光束
ＳＷ  理想的球面波
【図１】
2006250859.tif 000003
【図２】
2006250859.tif 000004
【図３】
2006250859.tif 000005
【図４】
2006250859.tif 000006
【図５】
2006250859.tif 000007
【図６】
2006250859.tif 000008
【図７】
2006250859.tif 000009
【図８】
2006250859.tif 000010
【図９】
2006250859.tif 000011
【図１０】
2006250859.tif 000012