(57)【要約】      （修正有）【課題】被測定体からの光の波面を高精度、且つ、短時間で測定できる測定装置を提供する。【解決手段】被測定体からの光と第１の参照面からの光との第１の干渉パターン及び前記第１の参照面からの光と第２の参照面からの光との第２の干渉パターンを検出面に形成する光学系と、前記検出面に形成される前記第１の干渉パターン及び前記第２の干渉パターンを検出する検出部と、第１の干渉パターンに基づいて算出される波面から前記光学系に起因する波面誤差を分離して第１の波面を算出する算出部とを有し、前記算出部は、第２の干渉パターンに基づいて、前記第１の参照面からの光の波面の変化量を算出し、前記波面の変化量が許容範囲外の場合には、前記第１の波面から前記波面の変化量に相当する波面誤差を除去して前記被測定体からの光の波面を算出し、前記波面の変化量が許容範囲内の場合には、前記第１の波面を前記被測定体からの光の波面として算出する。【選択図】図１
2011022003.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定体からの光の波面を測定する測定装置であって、
第１の参照面と、
前記第１の参照面に対して参照面として機能する第２の参照面と、
前記被測定体からの光と前記第１の参照面からの光との第１の干渉パターン及び前記第１の参照面からの光と前記第２の参照面からの光との第２の干渉パターンのそれぞれを検出面に形成する光学系と、
前記検出面に形成される前記第１の干渉パターン及び前記第２の干渉パターンのそれぞれを検出する検出部と、
前記検出部で検出された第１の干渉パターンに基づいて算出される波面から前記光学系に起因する波面誤差を分離して第１の波面を算出する算出部と、
を有し、
前記算出部は、
前記検出部で検出された第２の干渉パターンに基づいて、前記第１の参照面からの光の波面の変化量を算出し、
前記波面の変化量が許容範囲外である場合には、前記第１の波面から前記波面の変化量に相当する波面誤差を除去して前記被測定体からの光の波面を算出し、
前記波面の変化量が許容範囲内である場合には、前記第１の波面を前記被測定体からの光の波面として算出することを特徴とする測定装置。
【請求項２】
前記波面の変化量は、基準時における前記第１の参照面からの光の基準波面と前記第２の干渉パターンから算出される前記第１の参照面からの光の波面との差分であることを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
【請求項３】
前記被測定体に対して、第１の波長を有する第１の光及び前記第１の波長とは異なる第２の波長を有する第２の光のそれぞれを射出する光源と、
前記第１の参照面と前記光源との間の光路に挿入可能、且つ、前記光路から退避可能に配置され、前記第１の光と前記第２の光との間に発生する色収差を補正する補正レンズと、
を更に有し、
前記算出部は、前記補正レンズが前記光路に挿入又は前記光路から退避される度に、前記光路への前記補正レンズの挿入又は前記光路からの前記補正レンズの退避による前記波面の変化量を算出することを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
【請求項４】
前記被測定体は、透過光学系であることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の測定装置。
【請求項５】
複数の光学素子を含む光学系の製造方法であって、
請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の測定装置を用いて、前記複数の光学素子のそれぞれの面からの光の波面を測定する測定ステップと、
前記測定ステップでの測定結果に基づいて、前記複数の光学素子のそれぞれの面形状誤差が規格値以下となるまで、前記複数の光学素子のそれぞれの面を加工する加工ステップと、
前記加工ステップで加工された複数の光学素子を用いて前記光学系を組み立てる組み立てステップと、
を有することを特徴とする製造方法。
【請求項６】
複数の光学素子を含む光学系の製造方法であって、
請求項４に記載の測定装置を用いて、前記複数の光学素子を含む光学系を透過した光の波面を測定する測定ステップと、
前記測定ステップでの測定結果に基づいて、前記光学系の波面収差が規格値以下となるまで、前記複数の光学素子の間隔及び偏心を調整する調整ステップと、
を有することを特徴とする製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定装置及び光学系の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光学系の透過波面又は反射波面（光学特性）を測定する際に、干渉計が利用されている。干渉計は、光学系の波面を高精度に測定することが可能であるため、波面収差を厳密に管理する必要のある光学系の波面の測定に好適である。特に、フォトリソグラフィー技術を用いて微細な半導体デバイスを製造する露光装置の投影光学系には、サブナノオーダー以下で波面収差を管理することが要求されているため、干渉計を利用した波面測定が重要となる。
【０００３】
干渉計を利用して光学素子の面形状誤差や光学系の透過波面を高精度に測定及び評価するためには、干渉計（の光学系）に固有な波面誤差（所謂、システムエラー）と被測定体（被測定面）の形状誤差との分離が重要である。
【０００４】
システムエラーと被測定体の形状誤差とを分離する方法として、例えば、干渉計の光軸に対して被測定体又は基準原器面の測定領域をランダムに変位させて波面を複数回測定する波面平均化法が提案されている。また、干渉計の光軸に対して被測定体又は基準原器面を回転及びシフトさせた複数の配置で波面を測定して、非回転対称成分と回転対称成分とを別々に算出する方法（以下、「回転シフト法」と称する）も提案されている。このような技術に関しては、特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２２３５３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
干渉計を利用した波面測定においては、システムエラーの経時変化が要求される測定精度に対して無視できるほど小さい場合には、比較的長い周期で、定期的にシステムエラーの校正を実施すればよい。しかしながら、システムエラーの経時変化が要求される測定精度に対して無視できない場合や干渉計の光学系の一部を構成するフィゾーレンズを交換する必要がある場合には、システムエラーを校正する頻度を多くしなければならない。また、場合によっては、被測定体を測定する度に、システムエラーの校正を実施することも必要となる。
【０００７】
システムエラーの校正では、上述した波面平均化法や回転シフト法などによって、干渉計の光軸に対して複数の配置で被測定体又は基準原器面を測定する必要がある。従って、システムエラーを校正する頻度が多くなると、１つの被測定体を測定するために要する時間が増大し、被測定体を効率的に測定することができなくなってしまう。
【０００８】
そこで、本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされ、被測定体からの光の波面を高精度、且つ、短時間で測定することができる技術を提供することを例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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、被測定体からの光の波面を測定する測定装置であって、第１の参照面と、前記第１の参照面に対して参照面として機能する第２の参照面と、前記被測定体からの光と前記第１の参照面からの光との第１の干渉パターン及び前記第１の参照面からの光と前記第２の参照面からの光との第２の干渉パターンのそれぞれを検出面に形成する光学系と、前記検出面に形成される前記第１の干渉パターン及び前記第２の干渉パターンのそれぞれを検出する検出部と、前記検出部で検出された第１の干渉パターンに基づいて算出される波面から前記光学系に起因する波面誤差を分離して第１の波面を算出する算出部と、を有し、前記算出部は、前記検出部で検出された第２の干渉パターンに基づいて、前記第１の参照面からの光の波面の変化量を算出し、前記波面の変化量が許容範囲外である場合には、前記第１の波面から前記波面の変化量に相当する波面誤差を除去して前記被測定体からの光の波面を算出し、前記波面の変化量が許容範囲内である場合には、前記第１の波面を前記被測定体からの光の波面として算出することを特徴とする。
【００１０】
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形態によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、例えば、被測定体からの光の波面を高精度、且つ、短時間で測定する技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態における測定装置の構成を示す概略図である。
【図２】本発明の第２の実施形態における測定装置の構成を示す概略図である。
【図３】図２に示す測定装置の算出部における被検光学系の波面収差の算出処理を説明するためのフローチャートである。
【図４】本発明の第３の実施形態における光学系の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態における測定装置１の構成を示す概略図である。測定装置１は、被測定体（被測定面）からの光の波面（以下、「被測定体の波面」と称する）、即ち、被測定体の形状（面形状）を測定する。
【００１４】
測定装置１は、基本的には、フィゾー型の干渉計の構成を有する。具体的には、測定装置１は、図１に示すように、光源１０２と、集光レンズ１０４と、波面整形ピンホール１０６と、コリメータレンズ１０８と、ビームスプリッタ１１０とを有する。また、測定装置１は、参照面（第１の参照面）１１２ａを有するフィゾーレンズ１１２と、結像光学系１１４と、検出部１１６と、参照面（第２の参照面）１１８と、遮光板１２０と、算出部１２２とを有する。なお、参照面１１８は、参照面１１２ａに対して参照面と機能するため、参照面１１２ａよりも環境変化を受けにくい材料で構成され、参照面１１２ａよりも環境変化を受けにくい位置に配置される。
【００１５】
まず、被測定体ＭＭで反射された光と参照面１１２ａで反射された光との干渉パターン（第１の干渉パターン）の検出について説明する。この際、ビームスプリッタ１１０と参照面１１８との間の光路に遮光板１２０を配置して、ビームスプリッタ１１０で反射された光が参照面１１８に入射することを防止する。
【００１６】
光源１０２から射出された光は、集光レンズ１０４によって、波面整形ピンホール１０６に集光される。波面整形ピンホール１０６を通過した光は、コリメータレンズ１０８で所定の光束径の平行光に変換され、ビームスプリッタ１１０に入射する。ビームスプリッタ１１０を透過した光は、フィゾーレンズ１１２に入射し、参照面１１２ａを透過する光と参照面１１２で反射される光とに分離される。参照面１１２ａを透過して被測定体ＭＭで反射された光及び参照面１１２ａで反射された光は、フィゾーレンズ１１２を再び透過して、ビームスプリッタ１１０で反射される。ビームスプリッタ１１０で反射された光（被測定体ＭＭで反射された光及び参照面１１２ａで反射された光）は、結像光学系１１４で所定の光束径に変換され、検出部１１６の検出面に入射する。
【００１７】
検出部１１６の検出面では、被測定体ＭＭで反射された光と参照面１１２ａで反射された光との干渉パターンが形成され、かかる干渉パターンが検出部１１６で検出される。この際、フィゾーレンズ１１２又は被測定体ＭＭを光軸方向に微小駆動させて干渉パターンの位相を変調し、位相変調量の異なる複数の干渉パターンを検出する。検出部１１６で検出された被測定体ＭＭで反射された光と参照面１１２ａで反射された光との干渉パターンは算出部１２２に送られる。
【００１８】
次に、参照面１１２ａで反射された光と参照面１１８で反射された光との干渉パターン（第２の干渉パターン）の検出について説明する。この際、ビームスプリッタ１１０と参照面１１８との間の光路から遮光板１２０を退避させ、ビームスプリッタ１１０で反射された光が参照面１１８に入射するようにする。なお、検出部１１６の検出面において、参照面１１２ａで反射された光と参照面１１８で反射された光との干渉パターンが検出できるように、参照面１１８はアライメントされる。測定装置１の光軸に対する参照面１１８の角度は、参照面１１２ａで反射された光と参照面１１８で反射された光との干渉パターンが検出できればどのような角度であってもよい。また、被測定体ＭＭは、被測定体ＭＭで反射された光が検出部１１６の検出面に入射しない位置に配置する。
【００１９】
光源１０２から射出された光は、集光レンズ１０４、波面整形ピンホール１０６及びコリメータレンズ１０８を介して、ビームスプリッタ１１０に入射する。ビームスプリッタ１１０に入射する光うち一部の光は、ビームスプリッタ１１０を透過してフィゾーレンズ１１２の参照面１１２ａに入射する。また、ビームスプリッタ１１０に入射する光うち残りの光は、ビームスプリッタ１１０で反射されて参照面１１８に入射する。参照面１１２ａで反射された光は、ビームスプリッタ１１０で反射され、結像光学系１１４に入射する。一方、参照面１１８で反射された光は、ビームスプリッタ１１０を透過して、結像光学系１１４に入射する。参照面１１２ａで反射された光及び参照面１１８で反射された光は、結像光学系１１４で所定の光束径に変換され、検出部１１６の検出面に入射する。
【００２０】
検出部１１６の検出面では、参照面１１２ａで反射された光と参照面１１８で反射された光との干渉パターンが形成され、かかる干渉パターンが検出部１１６で検出される。この際、フィゾーレンズ１１２又は参照面１１８を光軸方向に微小駆動させて干渉パターンの位相を変調し、位相変調量の異なる複数の干渉パターンを検出する。検出部１１６で検出された参照面１１２ａで反射された光と参照面１１８で反射された光との干渉パターンは算出部１２２に送られる。
【００２１】
算出部１２２は、位相回復アルゴリズムなどを用いて、被測定体ＭＭの波面（被測定体ＭＭの形状）を算出する。換言すれば、算出部１２２は、被測定体ＭＭで反射された光と参照面１１２ａで反射された光との干渉パターン、及び、参照面１１２ａで反射された光と参照面１１８で反射された光との干渉パターンに基づいて、被測定体ＭＭの波面を算出する。
【００２２】
以下、算出部１２２における被測定体ＭＭの波面の算出処理について具体的に説明する。被測定体ＭＭの波面を高精度に測定するためには、測定装置１（の光学系）に起因する波面誤差と被測定体ＭＭの形状誤差を分離する必要がある。そこで、算出部１２２は、被測定体ＭＭで反射された光と参照面１１２ａで反射された光との干渉パターンに基づいて算出される波面から測定装置１に起因する波面誤差を分離（除去）する。なお、測定装置１に起因する波面誤差は、測定装置１の光軸に対して被測定体ＭＭを回転及びシフトさせた複数の配置で検出される複数のパターンを用いた分離演算によって算出することができる。このときの測定装置１に起因する波面誤差をＷｓｙｓ０とする。
【００２３】
また、算出部１２２は、参照面１１２ａで反射された光と参照面１１８で反射された光との干渉パターンに基づいて、参照面１１２ａからの光の波面（参照波面）を算出する。このときの参照波面（基準時における基準波面）をＷｒｅｆ０とする。
【００２４】
ここで、別の被測定体ＭＭの波面を測定する場合を考える。従来技術では、被測定体ＭＭを変更する度に、測定装置１の光軸に対して被測定体ＭＭを回転及びシフトさせた複数の配置で複数の干渉パターンを検出し、かかる複数の干渉パターンから分離演算を行わなければならない。この際、被測定体ＭＭの配置を変更する度に、被測定体ＭＭ（で反射された光）のアライメントを行って、干渉パターンを検出するという工程を繰り返すことになる。このように、被測定体ＭＭが変わる度に分離演算を行う場合には、測定装置１に起因する波面誤差の変化ΔＷｓｙｓが生じていたとしても、測定装置１に起因する波面誤差を高精度に分離（除去）することが可能である。但し、測定装置１に起因する波面誤差の変化ΔＷｓｙｓが要求される測定精度に対して小さい場合であっても、測定装置１に起因する波面誤差の変化ΔＷｓｙｓを分離演算が終わるまで検出することができない。その結果、冗長な測定が行われることになるため、１つの被測定体ＭＭを測定するために要する時間が増大し、被測定体ＭＭを効率的に測定することができない。
【００２５】
そこで、本実施形態では、参照面１１２ａで反射された光と参照面１１８で反射された光との干渉パターンを検出し、算出部１２２において、参照波面Ｗｒｅｆ０からの変化量（基準波面との差分）ΔＷｒｅｆを算出する。そして、変化量ΔＷｒｅｆが許容範囲内である場合には、算出部１２２は、被測定体ＭＭで反射された光と参照面１１２ａで反射された光との干渉パターンに基づいて算出される波面から測定装置１に起因する波面誤差Ｗｓｙｓ０を分離する。即ち、以下の式１に示すように、被測定体ＭＭで反射された光と参照面１１２ａで反射された光との干渉パターンに基づいて算出される波面Ｗｍから波面誤差Ｗｓｙｓ０を分離した波面（第１の波面）を被測定体ＭＭの波面Ｗｍ＿ｓｕｂとして算出する。
【００２６】
Ｗｍ＿ｓｕｂ＝Ｗｍ−Ｗｓｙｓ０    ・・・（式１）
また、参照波面Ｗｒｅｆ０からの変化量ΔＷｒｅｆが許容範囲外である場合には、算出部１２２は、参照波面Ｗｒｅｆ０からの変化量ΔＷｒｅｆに相当する波面誤差の変化（変化量）ΔＷｓｙｓを算出する。そして、算出部１２２は、被測定体ＭＭで反射された光と参照面１１２ａで反射された光との干渉パターンに基づいて算出される波面から測定装置１に起因する波面誤差Ｗｓｙｓ０を分離し、更に、かかる波面誤差の変化ΔＷｓｙｓを除去する。即ち、以下の式２に示すように、被測定体ＭＭで反射された光と参照面１１２ａで反射された光との干渉パターンに基づいて算出される波面Ｗｍから波面誤差Ｗｓｙｓ０及び波面誤差の変化ΔＷｓｙｓを分離した波面を被測定体ＭＭの波面Ｗｍ＿ｓｕｂとして算出する。
【００２７】
Ｗｍ＿ｓｕｂ＝Ｗｍ−（Ｗｓｙｓ０＋ΔＷｓｙｓ）    ・・・（式２）
なお、参照波面Ｗｒｅｆ０からの変化量ΔＷｒｅｆと波面誤差の変化ΔＷｓｙｓとの関係（例えば、ΔＷｓｙｓ＝α・ΔＷｒｅｆ（α：係数））は、実測して求めてもよいし、光線追跡シミュレーションから求めてもよい。
【００２８】
このように、第１の実施形態においては、測定装置１の光軸に対して被測定体ＭＭを回転及びシフトさせることなく、測定装置１（の光学系）に起因する波面誤差と被測定体ＭＭの形状誤差を分離することができる。従って、測定装置１は、参照面１１２ａの経時変化などによって測定装置１に起因する波面誤差が変化した場合であっても、被測定体ＭＭの波面を高精度、且つ、短時間で測定することができる。
＜第２の実施形態＞
図２は、本発明の第２の実施形態における測定装置１Ａの構成を示す概略図である。測定装置１Ａは、被測定体としての光学系（透過光学系）からの光の波面、即ち、光学系の波面収差を測定する。なお、測定装置１Ａは、設計波長が異なる複数の光学系を測定対象とし、かかる複数の光学系のそれぞれの波面収差を測定可能なように複数の波長の光に対応した光学系で構成されている。
【００２９】
測定装置１Ａは、基本的には、フィゾー型の干渉計の構成を有する。具体的には、測定装置１Ａは、図２に示すように、λ１の波長（第１の波長）を有する光（第１の光）を射出する第１の光源１４２と、集光レンズ１４４と、波面整形ピンホール１４６と、コリメータレンズ１４８と、ハーフミラー１５０とを有する。また、測定装置1Ａは、平面ミラー１５２と、色収差補正レンズ１５４と、参照面（第１の参照面）１５６ａを有するフィゾーレンズ１５６と、球面ミラー１５８と、結像光学系１６０と、第１の検出部１６２とを有する。また、測定装置１Ａは、λ２の波長（第２の波長）を有する光（第２の光）を射出する第２の光源１７２と、集光レンズ１７４と、波面整形ピンホール１７６と、光路切り替えミラー１７８及び１８０と、結像光学系１８２と、第２の検出部１８４とを有する。更に、測定装置１Ａは、参照面（第２の参照面）１８６と、遮光板１８８と、算出部１９０とを有する。なお、参照面１８６は、後述するように、参照面１５６ａに対して参照面と機能するため、参照面１５６ａよりも環境変化を受けにくい材料で構成され、参照面１５６ａよりも環境変化を受けにくい位置に配置される。なお、本実施形態では、波長λ１及びλ２は、１９０ｎｍ乃至２５０ｎｍのＶＵＶ波長、或いは、３５０ｎｍ乃至３７０ｎｍのＵＶ波長であるが、互いに異なる波長である。
【００３０】
まず、設計波長が波長λ１である被検光学系ＯＳ１の波面収差の測定について説明する。この際、被検光学系ＯＳ１は、フィゾーレンズ１５６と球面ミラー１５８との間の光路に配置される。また、ハーフミラー１５０と参照面１８６との間の光路に遮光板１８８を配置して、ハーフミラー１５０で反射された光が参照面１８６に入射することを防止する。
【００３１】
第１の光源１４２から射出された波長λ１の光は、波長λ１の光に対して設計（最適化）された集光レンズ１４４によって、波面整形ピンホール１４６に集光される。波面整形ピンホール１４６を通過した光は、コリメータレンズ１４８で所定の光束径の平行光に変換され、ハーフミラー１５０に入射する。
【００３２】
ハーフミラー１５０を透過した光は、平面ミラー１５２で反射され、色収差補正レンズ１５４を介して、フィゾーレンズ１５６に入射する。本実施形態では、フィゾーレンズ１５６は、波長λ１の光に対して、波長λ１の光と波長λ２の光との間に発生する色収差を補正するための色収差補正レンズ１５４と共同することでフィゾーレンズとして機能する。フィゾーレンズ１５６に入射した光は、参照面１５６ａを透過する光と参照面１５６ａで反射される光とに分離される。
【００３３】
参照面１５６ａを透過した光は、被検光学系ＯＳ１を通過して、球面ミラー１５８で反射され、被検光学系ＯＳ１を再び通過して、フィゾーレンズ１５６に入射する。被検光学系ＯＳ１を通過した光及び参照面１５６ａで反射された光は、フィゾーレンズ１５６及び色収差補正レンズ１５４を通過し、ハーフミラー１５０で反射される。ハーフミラー１５０で反射された光（被検光学系ＯＳ１を通過した光及び参照面１５６ａで反射された光）は、結像光学系１６０を介して、第１の検出部１６２の検出面に入射する。なお、結像光学系１６０及び第１の検出部１６２は、波長λ１の光に対して設計（最適化）されている。
【００３４】
第１の検出部１６２の検出面では、被検光学系ＯＳ１を通過した光と参照面１５６ａで反射された光との干渉パターンが形成され、かかる干渉パターンが第１の検出部１６２で検出される。この際、フィゾーレンズ１５６を光軸方向に微小駆動させて干渉パターンの位相を変調し、位相変調量の異なる複数の干渉パターンを検出する。第１の検出部１６２で検出された干渉パターンは算出部１９０に送られ、算出部１９０において、被検光学系ＯＳ１からの光の波面（被検光学系ＯＳ１の波面収差）が算出される。
【００３５】
次に、設計波長が波長λ２である被検光学系ＯＳ２の波面収差の測定について説明する。この際、被検光学系ＯＳ２は、フィゾーレンズ１５６と球面ミラー１５８との間の光路に配置される。また、ハーフミラー１５０と参照面１８６との間の光路に遮光板１８８を配置して、ハーフミラー１５０で反射された光が参照面１８６に入射することを防止する。更に、波面整形ピンホール１７６とコリメータレンズ１４８との間の光路には、光路切り替えミラー１７８が配置され、ハーフミラー１５０と第１の検出部１６２との間の光路には、光路切り替えミラー１８０が配置される。本実施形態では、光路切り替えミラー１７８及び１８０を光路に挿脱可能に構成しているが、光路切り替えミラー１７８及び１８０を固定式のダイクロイックミラーに置換することも可能である。また、フィゾーレンズ１５６は、波長λ２の光に対して、単独でフィゾーレンズとして機能するため、色収差補正レンズ１５４をハーフミラー１５０とフィゾーレンズ１５６との間の光路から退避させる。
【００３６】
第２の光源１７２から射出された波長λ２の光は、波長λ２の光に対して設計（最適化）された集光レンズ１７４によって、波面整形ピンホール１７６に集光される。波面整形ピンホール１７６を通過した光は、光路切り替えミラー１７８で反射され、コリメータレンズ１４８で所定の光束径の平行光に変換され、ハーフミラー１５０に入射する。
【００３７】
ハーフミラー１５０を透過した光は、平面ミラー１５２で反射され、フィゾーレンズ１５６に入射して、参照面１５６ａを透過する光と参照面１５６ａで反射される光とに分離される。
【００３８】
参照面１５６ａを透過した光は、被検光学系ＯＳ２を通過して、球面ミラー１５８で反射され、被検光学系ＯＳ２を再び通過して、フィゾーレンズ１５６に入射する。被検光学系ＯＳ２を通過した光及び参照面１５６ａで反射された光は、フィゾーレンズ１５６を通過し、ハーフミラー１５０で反射される。ハーフミラー１５０で反射された光（被検光学系ＯＳ２を通過した光及び参照面１５６ａで反射された光）は、光路切り替えミラー１８０で反射され、結像光学系１８２を介して、第２の検出部１８４の検出面に入射する。なお、結像光学系１８２及び第２の検出部１８４は、波長λ２の光に対して設計（最適化）されている。
【００３９】
第２の検出部１８４の検出面では、被検光学系ＯＳ２を通過した光と参照面１５６ａで反射された光との干渉パターンが形成され、かかる干渉パターンが第２の検出部１８４で検出される。この際、フィゾーレンズ１５６を光軸方向に微小駆動させて干渉パターンの位相を変調し、位相変調量の異なる複数の干渉パターンを検出する。第２の検出部１８４で検出された干渉パターンは算出部１９０に送られ、算出部１９０において、被検光学系ＯＳ２からの光の波面（被検光学系ＯＳ２の波面収差）が算出される。
【００４０】
本実施形態では、光源の切り替え（即ち、被検光学系の変更）に応じて、色収差補正レンズ１５４を光路に挿入又は光路から退避している。但し、色収差補正レンズ１５４を光路に挿入可能、且つ、光路から退避可能に構成するのではなく、フィゾーレンズ１５６そのものを変更するようにしてもよい。また、フィゾーレンズ１５６を変更するのではなく、平面ミラー１５２を駆動して、フィゾーレンズ１５６に入射する光の位置を変更してもよい。
【００４１】
このように、被検光学系の変更に応じて、測定装置の光学系の一部であるフィゾーレンズの状態を変更しなければならない場合には、被検光学系を変更する度に測定装置に起因する波面誤差を校正しなければ、かかる波面誤差の変化を検出することができない。従って、被検光学系を変更する度に、測定装置の光軸に対して被検光学系を回転及びシフトさせた複数の配置で複数の干渉パターンを検出したり、被検光学系の代わりに波面誤差測定用の工具を用いて校正を行ったりしなければならない。その結果、１つの被検光学系を測定するために要する時間が増大し、被検光学系を効率的に測定することができない。
【００４２】
そこで、本実施形態では、複数の波長の光のそれぞれについて、参照面１５６ａで反射された光と参照面１８６で反射された光との干渉パターンを検出することで、効率的な被検光学系ＯＳの測定を実現する。
【００４３】
以下、図３を参照して、算出部１９０における被検光学系ＯＳの波面収差の算出処理について具体的に説明する。なお、設計波長が波長λ１である被検光学系ＯＳ１の波面収差の算出処理と設計波長が波長λ２である被検光学系ＯＳ２の波面収差の算出処理とは、基本的には同じであるため、ここでは、被検光学系ＯＳ１の波面収差の算出処理を例に説明する。
【００４４】
Ｓ３０２では、波長λ１の光に対する測定装置１Ａ（の光学系）に起因する波面誤差を取得する。測定装置１Ａに起因する波面誤差は、被検光学系ＯＳ１の代わりに波面誤差測定用の工具を配置して、干渉パターンを検出することで取得（測定）することが可能である。ここで、波長λ１の光に対する測定装置１Ａに起因する波面誤差をＷｓｙｓλ１とする。
【００４５】
Ｓ３０４では、フィゾーレンズ１５６の参照面１５６ａからの光の波面（参照波面）を取得する。フィゾーレンズ１５６の参照面１５６ａからの光の参照波面を取得するためには、検出部１６２において、参照面１５６ａで反射された光と参照面１８６で反射された光との干渉パターンを検出すればよい。そこで、ハーフミラー１５０と参照面１８６との間の光路から遮光板１８８を退避させ、ハーフミラー１５０で反射された光が参照面１８６に入射するようにする。なお、検出部１６２の検出面において、参照面１５６ａで反射された光と参照面１８６で反射された光との干渉パターンが検出できるように、参照面１８６はアライメントされる。測定装置１Ａの光軸に対する参照面１８６の角度は、参照面１５６ａで反射された光と参照面１８６で反射された光との干渉パターンが検出できればどのような角度であってもよい。参照面１８６で反射された光は、ハーフミラー１５０を透過し、フィゾーレンズ１５６の参照面１５６ａで反射された光と共に、結像光学系１６０を介して、検出部１６２の検出面に入射する。これにより、検出部１６２の検出面では、参照面１５６ａで反射された光と参照面１８６で反射された光との干渉パターンが形成されるため、第１の実施形態と同様にして、波長λ１の光に対する参照波面を取得することができる。このときの波長λ１の光に対する参照波面をＷｒｅｆλ１とする。
【００４６】
Ｓ３０６では、被検光学系ＯＳ１を通過した光と参照面１５６ａで反射された光との干渉パターンを取得する。この際、上述したように、ビームスプリッタ１１０と参照面１１８との間の光路に遮光板１２０を配置して、ビームスプリッタ１１０で反射された光が参照面１１８に入射することを防止する。また、フィゾーレンズ１５６と球面ミラー１５８との間に被検光学系ＯＳ１を配置する。
【００４７】
Ｓ３０８では、Ｓ３０６において干渉パターンを取得したときのフィゾーレンズ１５６の参照面１５６ａからの光の参照波面を取得して、参照波面Ｗｒｅｆλ１からの変化量ΔＷｒｅｆλ１を算出する。なお、Ｓ３０６において干渉パターンを取得したときのフィゾーレンズ１５６の参照面１５６ａからの光の参照波面は、Ｓ３０４と同様にして取得することができる。
【００４８】
Ｓ３１０では、Ｓ３０８で算出した参照波面Ｗｒｅｆλ１からの変化量ΔＷｒｅｆλ１が許容範囲内であるかどうかを判定する。参照波面Ｗｒｅｆλ１からの変化量ΔＷｒｅｆλ１が許容範囲内である場合には、Ｓ３１２に移行する。一方、参照波面Ｗｒｅｆλ１からの変化量ΔＷｒｅｆλ１が許容範囲内でない場合（即ち、許容範囲外である場合）には、Ｓ３１４に移行する。
【００４９】
Ｓ３１２では、被検光学系ＯＳ１を通過した光と参照面１５６ａで反射された光との干渉パターンに基づいて算出される波面から測定装置１Ａに起因する波面誤差を分離して、被検光学系ＯＳ１の波面収差を算出する。即ち、以下の式３に示すように、Ｓ３０６で取得した干渉パターンに基づいて算出される波面ＷｏｓからＳ３０２で取得した波面誤差Ｗｓｙｓλ１を分離した波面を被検光学系ＯＳの波面収差Ｗｏｓ＿ｓｕｂとして算出する。
【００５０】
Ｗｏｓ＿ｓｕｂ＝Ｗｏｓ−Ｗｓｙｓλ１    ・・・（式３）
Ｓ３１４では、Ｓ３０８で算出した参照波面Ｗｒｅｆλ１からの変化量ΔＷｒｅｆλ１に相当する測定装置１Ａに起因する波面誤差の変化量ΔＷｓｙｓλ１を算出する。なお、参照波面Ｗｒｅｆλ１からの変化量ΔＷｒｅｆλ１と波面誤差の変化量ΔＷｓｙｓλ１との関係（例えば、ΔＷｓｙｓλ１＝β・ΔＷｒｅｆλ１（β：係数））は、実測して求めてもよいし、光線追跡シミュレーションから求めてもよい。
【００５１】
Ｓ３１６では、被検光学系ＯＳ１を通過した光と参照面１５６ａで反射された光との干渉パターンに基づいて算出される波面から測定装置１Ａに起因する波面誤差を分離し、更に、かかる波面誤差の変化量を除去して、被検光学系ＯＳ１の波面収差を算出する。即ち、以下の式４に示すように、Ｓ３０６で取得した干渉パターンに基づいて算出される波面ＷｏｓからＳ３０２で取得した波面誤差Ｗｓｙｓλ１及びＳ３１４で算出した波面誤差の変化量ΔＷｓｙｓλ１を分離した波面を波面収差Ｗｏｓ＿ｓｕｂとして算出する。
【００５２】
Ｗｏｓ＿ｓｕｂ＝Ｗｏｓ−（Ｗｓｙｓλ１＋ΔＷｓｙｓλ１）    ・・・（式３）
このように、第２の実施形態においては、設定波長の異なる複数の被検光学系の波面収差を測定する場合に、測定装置１Ａの光軸に対して被検光学系を回転及びシフトさせる回数を低減させながらも、測定装置１Ａに起因する波面誤差を分離することができる。従って、測定装置１Ａは、参照面１５６ａの経時変化などによって測定装置１Ａに起因する波面誤差が変化した場合であっても、被検光学系の波面収差を高精度、且つ、短時間で測定することができる。
＜第３の実施形態＞
第３の実施形態では、図４を参照して、レンズやミラーなどの複数の光学素子を含む光学系（例えば、レチクルのパターンを基板に投影する投影光学系）の製造方法について説明する。
【００５３】
Ｓ４０２では、第１の実施形態で説明した測定装置１を用いて、光学系を構成する光学素子の面からの光の波面を測定する。Ｓ４０４では、Ｓ４０２の測定結果（即ち、Ｓ４０２で測定した光学素子の面からの光の波面）に基づいて、光学素子の面形状誤差が規格値以下であるかどうかを判定する。光学素子の面形状誤差が規格値以下でない場合には、Ｓ４０６において、光学素子の面形状誤差が規格値以下となるように光学素子の面を加工して、加工後の光学素子の面からの光の波面を測定するために、Ｓ４０２に移行する。このように、光学素子の面形状誤差が規格値以下となるまで、光学素子の面を加工する。光学素子の面形状が規格値以下である場合には、Ｓ４０８において、光学系を構成する全ての光学素子の面からの光の波面を測定したかどうかを判定する。全ての光学素子の面からの光の波面を測定していない場合には、次の光学素子の面からの光の波面を測定するために、Ｓ４０２に移行する。全ての光学素子の面からの光の波面を測定している場合には、Ｓ４１０において、複数の光学素子（即ち、面形状誤差が規格値以下である光学素子）を用いて光学系を組み立てる。
【００５４】
Ｓ４１２では、第２の実施形態で説明した測定装置１Ａを用いて、Ｓ４１０で組み立てた光学系を透過した光の波面を測定する。Ｓ４１４では、Ｓ４１２の測定結果（即ち、Ｓ４１２で測定した光学系を透過した光の波面）に基づいて、Ｓ４１０で組み立てた光学系の波面収差が規格値以下であるかどうかを判定する。光学系の波面収差が規格値以下である場合には、終了する。光学系の波面収差が規格値以下でない場合には、Ｓ４１６において、光学系の波面収差が規格値以下となるように光学系を構成する複数の光学素子の間隔及び偏心を調整して、調整後の光学系からの光の波面を測定するために、Ｓ４１２に移行する。このように、光学系の波面収差が規格値以下となるまで、光学系を調整する。
【００５５】
このように、第３の実施形態では、第１及び第２の実施形態で説明した測定装置１及び１Ａを用いることで、光学系を構成する光学素子の面形状や光学系の波面収差を高精度、且つ、短時間で測定し、高性能な光学系を短時間で製造することができる。
【００５６】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態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。例えば、本実施形態では、参照波面の変化量が許容範囲内であるかどうかを判定しているが、参照波面の変化量に相当する測定装置に起因する波面誤差の変化量が許容範囲内であるかどうかを判定してもよい。
【図１】
2011022003.tif 000003
【図２】
2011022003.tif 000004
【図３】
2011022003.tif 000005
【図４】
2011022003.tif 000006