(57)【要約】【課題】再現性の良い非球面干渉計を得ること【解決手段】  光学素子の光学面の形状を測定するためのフィゾー型干渉計は、非球面形状の参照面と；該参照面と前記光学面とを近接させた状態で、前記参照面と前記光学面とを一体に保持する保持部材とを有する。そして、前記光学面からの光と前記参照面からの光とを干渉させる。【選択図】図１
2008064770.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子の光学面の形状を測定するためのフィゾー型干渉計において、
非球面形状の参照面と、
該参照面と前記光学面とを近接させた状態で、前記参照面と前記光学面とを一体に保持する保持部材とを有し、
前記光学面からの光と前記参照面からの光とを干渉させることを特徴とするフィゾー型干渉計。
【請求項２】
前記参照面及び前記光学面に向けて光を供給すると共に、前記参照面及び前記光学面を介した光を干渉させる本体部を有し、
前記保持部材と前記本体部とは、空間的に分離されることを特徴とする請求項１記載のフィゾー型干渉計。
【請求項３】
前記参照面と前記光学面との間隔は、１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１または２記載のフィゾー型干渉計。
【請求項４】
前記参照面と前記光学面との間隔は、可変であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項記載のフィゾ型ー干渉計。
【請求項５】
前記参照面と前記光学面との位置関係を検出する位置検出系をさらに有することを特徴とする請求項４記載のフィゾー型干渉計。
【請求項６】
前記参照面と前記光学面との間隔は、固定であり、かつ１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項記載のフィゾー型干渉計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＥＵＶＬと呼ばれる波長１０ｎｍ前後の軟Ｘ線を露光光として用いる露光装置に好適な投影光学系を構成する光学素子の面形状を計測するための面形状計測用干渉計に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来において、半導体素子や液晶表示素子、または薄膜磁気ヘッドなどのデバイスをリソグラフィ工程により製造する際に用いられるリソグラフィー装置では、露光光として１９３ｎｍ以上の光が用いられてきた。このようなリソグラフィー装置における投影光学系に用いられるレンズの面は、通常球面であり、そのレンズ面の形状精度は１〜２ｎｍＲＭＳであった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
近年においては、半導体回路素子上のパターンの微細化が進み、さらなる微細化を達成するために今まで以上の短い波長を用いた露光装置が求められており、波長１１〜１３ｎｍの軟Ｘ線を用いた投影露光装置の開発製造が求められている。
【０００４】
この軟Ｘ線の波長域においては、吸収のためレンズ（屈折光学素子）を用いることはできず、投影光学系として全て反射面からなる反射型投影光学系を用いざるを得ない。また、軟Ｘ線の波長域においては、反射面の反射率も７０％程度しか期待できないため、投影光学系における反射面の数も３〜６面しか用いることができない。
【０００５】
従って、投影光学系においては、少ない数の反射面で収差の無い光学系とするために、全ての反射面を非球面形状にする。ここで、４面の反射面を用いた投影光学系の場合では、反射面の形状精度として０．２３ｎｍＲＭＳが要求される。この非球面形状の形成方法としては、干渉計を用いて実際の面形状を測定しつつ、この面形状を所望の形状とするために修正研磨機で形状を作り込んでいくことが考えられる。
【０００６】
しかしながら、従来の面形状測定用の干渉計の測定精度は繰り返し再現性で０．３ｎｍＲＭＳ、球面の絶対精度で１ｎｍＲＭＳ、非球面の絶対精度は１０ｎｍＲＭＳ程度であり、到底要求精度を満たすことはできず、結果として所望の性能の投影光学系を製造することができなかった。
【０００７】
そこで、本発明は、再現性の良い非球面干渉計を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
また、上述の目的を達成するために、本発明にかかるフィゾー型干渉計は、光学素子の光学面の形状を測定するためのフィゾー型干渉計であって、例えば図１に示す如く、
非球面形状の参照面と、
該参照面と前記光学面とを近接させた状態で、前記参照面と前記光学面とを一体に保持する保持部材とを有し、
前記光学面からの光と前記参照面からの光とを干渉させるものである。
【０００９】
また、本発明の好ましい態様にかかるフィゾー型干渉計は、上記フィゾー型干渉計において、
前記参照面及び前記光学面に向けて光を供給すると共に、前記参照面及び前記光学面を介した光を干渉させる本体部を有し、
前記保持部材と前記本体部とは、空間的に分離されるものである。
【００１０】
また、本発明の好ましい態様にかかるフィゾー型干渉計は、上記フィゾー型干渉計において、
前記参照面と前記光学面との間隔は、１ｍｍ以下である。
【００１１】
また、本発明の好ましい態様にかかるフィゾー型干渉計は、上記フィゾー型干渉計において、
前記参照面と前記光学面との間隔は、可変である。
【００１２】
また、本発明の好ましい態様にかかるフィゾー型干渉計は、上記フィゾー型干渉計において、
前記参照面と前記光学面との位置関係を検出する位置検出系をさらに有するものである。
【００１３】
また、本発明の好ましい態様にかかるフィゾー型干渉計は、上記フィゾー型干渉計において、
前記参照面と前記光学面との間隔は、固定であり、かつ１０μｍ以下である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、再現性の良い非球面干渉計を得ること、及び高精度な波面収差測定を達成することができ、また、非球面干渉計における面精度測定の絶対精度を向上させることができる。また、優れた性能の投影光学系を製造することもできる。
【発明の実施の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明にかかる実施の形態について説明する。
【００１６】
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態にかかる干渉計を示す図であり、図２は、図１の干渉計の要部を示す図である。図１に示す第１の実施形態の干渉計は、非球面形状を計測するための干渉計である。
【００１７】
図１において、レーザ１からのレーザ光は、レンズ系を介して所望の径の平行光となりヌル(Null)素子２へ入射する。このヌル素子２は、被検面形状とほぼ等しい形状の波面を射出するものであって、所定の非球面形状に変換された波面は、非球面参照面３と非球面形状の被検面４とに垂直に入射する。ここで、非球面参照面３は、非球面形状の被検面と実質的に同一形状（凹凸は逆）を有し、その面上において入射光を振幅分割して、一方の波面を被検面４へ向かわせ、他方の波面を参照波面として元の光路へ戻すものである。
【００１８】
この非球面参照面３は、被検面４に対して近接して配置され、このとき、非球面参照面３と被検面４とは、互いに相補的な形状となる。これらの非球面参照面３と被検面４とは、ホルダ６により一体的に支持される。
【００１９】
さて、非球面参照面３からの光は、被検面４にて反射されて、計測波面として再び非球面参照面３へ入射する。
【００２０】
上述の参照波面とこの計測波面とは、非球面参照面３を有する光学素子から射出された後、ヌル素子２に入射し、ビームスプリッタにて反射された後、ＣＣＤなどの撮像素子からなる検出器５の検出面上に干渉縞を形成する。この干渉縞をコンピュータで処理することによって被検面の形状誤差を測定できる。
【００２１】
図１の干渉計においては、光源１からヌル素子２までを収納する本体部と、ホルダ６とは空間的に分離された状態となるように別部材で支持されている。
【００２２】
この図１の干渉計は、基本的にはフィゾー型干渉計であり、この利点を説明するために比較例として従来のフィゾー型干渉計について以下に説明する。
【００２３】
［比較例］
図２０は、従来のフィゾー型干渉計の一例を示す図である。図２０において、レーザ１からののレーザ光は、レンズ系を通過して所定の径の平行光に変換された後、フィゾープレート７に入射する。フィゾープレート７の裏面は高精度な平面に研磨されており、入射光の一部はこの裏面で反射されて平面波を有する参照光となる。フィゾープレート７を透過した光は、平面波を所望の非球面形状の波面に変換するヌル(Null)素子８を経由した後、非球面形状の被検面４に対して垂直に入射する。被検面４で反射された光は元来た光路を戻り、参照光と重なりＣＣＤ５上に干渉縞を形成する。この干渉縞をコンピュータで処理することによって形状誤差を測定できる。
【００２４】
比較例として示した干渉計の第１の問題点は、絶対精度がヌル素子８によって悪化することである。ヌル素子８としては、通常数枚の高精度なレンズを組み合わせたヌルレンズ(Null Lens)やＣＧＨ(Computor genarated Hologram)等が用いられるが製造誤差により１０ｎｍＲＭＳ程度の誤差が生じる。  また、比較例の干渉計では、参照面（フィゾープレート７の裏面）と被検面４とが離れているため振動・空気の揺らぎ等の影響を受け易いため、繰り返し再現性も０．３ｎｍＲＭＳと低い。さらに非球面計測を行う場合では、ヌル素子８と被検面４とのアライメントが重要となるため、アライメント精度が悪いと測定再現性が数ｎｍ悪化する。
【００２５】
干渉計の測定再現性を悪くしている原因は空気の揺らぎ、振動、音、気圧変動、温度変動、検出器のノイズ、縞走査の非線型誤差と走査振幅誤差、試料の位置再現性、試料ホルダーによる試料の歪みの再現性、光学系の収差等がある。これらのうち、空気の揺らぎ、振動、音、気圧変動、温度変動、及び光学系の収差は、図１の実施形態のように被検面と参照面を近接させ且つ一体化することにより大幅に低減できる。
【００２６】
特に図１の実施形態の場合、ヌル素子２を用いていながら、ヌル素子２の精度にもヌル素子２と被検面４との位置合わせ(アライメント)精度にも測定精度が影響されないという特徴がある。これは、図１の実施形態では、ヌル素子２は、非球面参照面３に対してその非球面形状とほぼ同一形状の非球面形状の波面を与える機能を有し、被検面４に対して直接的に非球面形状の波面を与える機能を有していないからである。従って、図１の実施形態では、このヌル素子２は必須の構成ではないが、より測定精度を高めるためにはヌル素子２を用いることが好ましい。
【００２７】
また、図１の実施形態では、試料の位置再現性は、被検物の周りに配置した図示無き位置センサ(電子マイクロメータ等)で保証し、試料ホルダーによる試料の歪みの再現性はホルダーを３点または多点支持の構造とすることによって向上させている。
【００２８】
また、被検面と参照面とを近接することでアライメント誤差の検出も容易となり高精度なアライメントが可能となる。検出器のノイズは検出器を冷却し克つデータを積算することで十分小さくできる。縞走査（フリンジスキャン）の非線型誤差と振幅誤差はデジタルピエゾを用い、更に縞走査のバケット数を増やし信号処理することによって除くことができる。図１の実施形態に上記の構成を取り入れることによって、繰り返し再現性は０．０５ｎｍＲＭＳ以下、アライメント誤差や経時変化等を含んだ測定再現性も０．１ｎｍＲＭＳ以下にすることができる。
【００２９】
この干渉計の残った問題点は絶対精度であり、これは参照用の非球面の面精度に依存する。この誤差がこの干渉計のシステマティック(系統)誤差である。これの補正(校正)については後述する。
【００３０】
このように、図１の実施形態の干渉計は、基本的にはフィゾー型干渉計であるが従来のフィゾー型干渉計とは以下の点で異なっている。フィゾー面は非球面であり、形状は被検面と凹凸が逆であり被検面はフィゾー面に近接して配置される。フィゾー面のついたレンズはこの光学系からは分離した構造となっており、被検物と一体となった構造になっている。この構成により、比較例のような従来の干渉計よりも、繰り返し再現性や測定再現性を大幅に向上することができる。
【００３１】
図２は、図１の干渉計におけるホルダ６の構成の一例を示す図であり、図２（Ａ）は被検面４と非球面参照面３との間隔を可変に構成した例、図２（Ｂ）は間隔を固定にした例を示している。
【００３２】
図２（Ａ）において、非球面参照面３を有する参照素子は、干渉計本体とは別置きのホルダ４３により保持されている。このホルダ４３上にはピエゾ素子４１が設けられており、このピエゾ素子４１を介して、被検面４を保持する被検面ホルダ４３がホルダ４３に載置されている。このピエゾ素子４１を駆動することにより、非球面参照面３と被検面４との間隔調整を行うことができる。さらに、干渉縞解析の常套手段でもある縞走査（フリンジスキャン）にも用いることができる。
【００３３】
図２（Ｂ）の例では、非球面参照面３を有する参照素子をホルダ４３により保持するのは図２（Ａ）の例と同様であるが、非球面参照面３上の３箇所にスペーサ４２が直接的に蒸着されている点が異なる。これらのスペーサ４２の厚みは、１〜３μｍであり、３箇所とも等しい厚さである。なお、このスペーサ４２は、図２（Ｂ）において紙面上下方向を軸とした円周を３等分するように設けられている。そして、被検面４は３つのスペーサ４２上に載置されており、これにより非球面参照面３と被検面４との間隔を一定に維持できると共に、重力による被検面４の歪みも常に一定にできる。この図２（Ｂ）の場合には、干渉縞解析のための縞走査は、レーザの波長を可変とすることにより達成でき、この場合干渉計へは何ら機械的振動等の影響を及ぼす恐れはなくなる。
【００３４】
なお、被検面４の保持方法としては、この被検面４を有する光学素子から構成される光学系における保持方法と同じであることが好ましく、また当該光学系における被検面の重力に対する姿勢と同じ姿勢で保持されることが好ましい。これにより、実際に光学系へ組込んだ際の被検面の歪みによる面形状変化が生じたもとで測定を行うことが可能となる。
【００３５】
また、非球面参照面３と被検面との間隔は１ｍｍ以下であることが好ましい。もし、この間隔が１ｍｍを超える場合には、空気の揺らぎ、振動、音、気圧変動、温度変動、及び光学系の収差の影響が大きくなり、測定精度の悪化を招く。さらに測定精度を向上させるためには、非球面参照面３と被検面との間隔を１００μｍ以下に設定することが好ましい。
【００３６】
また、図２（Ｂ）のように非球面参照面３と被検面４との間隔を固定する場合には、非球面参照面３と被検面４との間隔は１０μｍ以下に設定することが好ましい。
【００３７】
［第１の実施形態の変形例］
さて、上述の図２（Ａ）の例において、被検面４と非球面参照面３との間隔について、以下の手法で検出しても良い。
【００３８】
図３は、第１の実施形態の変形例を示す図である。図３において、図１の例と同様の機能を有する部材には同じ符号を付してある。なお、以下においては、説明を簡略化するために図１と共通部分の説明は行わない。
【００３９】
図３において、図１の例と異なる部分は、被検面４の裏側（非球面参照面３と反対側）にシアリング干渉計５０〜５４を設けた点である。このシアリング干渉計は、白色光源５０からの光をビームスプリッタ５１を介して被検面４及び非球面参照面３へ導き、被検面４で反射された光と、参照面３で反射された光とをビームスプリッタ５１を通過させた後、ウォラストンプリズムなどの複屈折部材５２により横ずらしさせ、検光子５３を通過させてＣＣＤ５４上に干渉パターンを形成するものである。ここで、ＣＣＤ５４上の干渉パターンの変化をモニタすることにより、被検面４と非球面参照面３との間隔を検知することができる。なお、図３の変形例においては、被検面４を有する光学素子を光透過性の材料、例えば石英、ゼロデュアなどとすることは言うまでもない。
【００４０】
［第１の実施形態の干渉計の校正方法］
以下、図４を参照して、第１の実施形態の干渉計の校正方法について説明する。図４は、校正方法を説明するためのフローチャート図である。
【００４１】
図４のステップＳ１を実行する前に、まず周知の技術により面精度１０ｎｍＲＭＳ程度で非球面加工を行う。
【００４２】
＜ステップＳ１＞
ステップＳ１では、第１の実施形態の干渉計を用いて上記非球面の面形状の測定を行う。なお、第１の実施形態の干渉計は上記の非球面加工時から用いても良い。この測定時には、被検面を参照面に対して光軸の周りに少しずつ回転させるか、参照面を被検面に対して光軸の周りに少しずつ回転させながらデータを取り、このデータを平均化して非対称なシステマチックな誤差（参照面の誤差）を最小化することが好ましい。
【００４３】
＜ステップＳ２＞
ステップＳ２では、ステップＳ１の測定データを用いて、非球面形状が設計データとなるように非球面形状の修正研磨を行う。この修正研磨を行うためのスモールツール研磨装置を図５に示す。図５において、スモールツール研磨装置は、回転するポリッシャ６１とこのポリッシャ６１を所定圧力で押圧するコイルばね６２とを備えた研磨ヘッド６３を有し、被検面４を有する光学素子を回転させて、被検面表面に垂直な方向から一定荷重をかけて研磨する。研磨量はポリッシャ６１の滞留時間（ポリッシャ６１が所定位置に留って研磨する時間）に比例する。ここで、ステップＳ１と同様に図１の干渉計を用いて被検面表面の形状測定を行い、その結果、測定された非球面形状が設計データのそれとは異なる場合には、サイドスモールツール研磨装置で被検面４の表面形状を修正する。この測定・修正工程を繰り返すことにより、測定される非球面形状と設計上の非球面形状とを一致させることができる。
【００４４】
＜ステップＳ３＞
ステップＳ３では、ステップＳ２により得られた被検面４を持つ光学素子を光学系中へ組み込む。
【００４５】
＜ステップＳ４＞
ステップＳ４では、ステップＳ３において組み立てられた光学系の波面収差を測定する。この波面収差測定にあたっては、ＳＯＲ(シンクロトロン放射光:Synchrotron Orbital Radiation)のアンジュレータ(undulator)を光源としたＰＤＩ(Point Diffraction Interferometer）を用いる。この干渉計は測定波長が１３ｎｍと短いため０．１３ｎｍＲＭＳ以下の高い精度で光学系の波面収差の測定が可能である。なお、この干渉計の構成については、後述の図６〜図１８に示す実施形態において説明する。
【００４６】
＜ステップＳ５＞
ステップＳ５では、ステップＳ４にて測定された波面収差の発生原因を(各非球面の)アライメント誤差と各面の形状誤差に分解する。
【００４７】
具体的には、例えば既存の光学系の自動修正プログラムを用いて、コンピュータ上で被検面の位置（間隔、傾き、シフト）と、被検面の形状とを変数とし、波面収差の測定値を初期値として、波面収差がゼロに近づくように最適化を行う。最適化された際の被検面の位置及び形状と、最適化する前の被検面の位置及び形状との差が、それぞれアライメント誤差（位置誤差）、形状誤差に対応している。
【００４８】
＜ステップＳ６＞
ステップＳ６では、ステップＳ５にて求められたアライメント誤差が十分に小さい量であるか否かを判断し、十分に小さい量でなければステップＳ７へ、十分に小さい量であればステップＳ８へ移行する。
【００４９】
＜ステップＳ７＞
ステップＳ７では、ステップＳ５にて求められたアライメント誤差に基づいて、光学系中の光学素子の調整を行い、ステップＳ４へ移行する。
【００５０】
ここで、ステップＳ５において求められるアライメント誤差が十分に小さくなるまで、ステップＳ４〜Ｓ７が繰り返されることになる。
【００５１】
＜ステップＳ８＞
上記ステップＳ６においてアライメント誤差が十分に小さいと判断されると、当ステップＳ８へ移行される。このステップＳ８では、最終的な波面収差（最近回のステップＳ４で求められた波面収差）中の形状誤差（最近回のステップＳ５で分解された形状誤差）と、ステップＳ２において最終的に測定された非球面形状データとの差を求める。この差が第１の実施形態の干渉計が有しているシステマチックな誤差に対応する。この誤差は非球面（フィゾー型）干渉計における参照面(フィゾー面)の形状誤差に相当する。
【００５２】
＜ステップＳ９＞
ステップＳ８では、ステップＳ２において最終的に測定された非球面形状データを、上記ステップＳ８で求められたシステマチックな誤差の分だけ補正して、この補正された非球面形状データに基づいて、スモールツール研磨装置を用いて被検面４の再加工を行う。このとき、光学系から被検面４を持つ光学素子を取り外しておくことは言うまでもない。
【００５３】
＜ステップＳ１０＞
以上のステップＳ１〜Ｓ９までを実行した後に、光学系を再組立てし波面収差を測定する。その測定値を再度アライメント誤差と各面の形状誤差に分解して、形状誤差が小さくなっていることを確認する。
【００５４】
以上において説明したような非球面加工、光学系組立て、波面収差測定、非球面干渉計システマチック誤差決定の一連の作業を何度も繰り返し行い、非球面干渉計のシステマチック誤差を追い込んでいく。なお、この誤差が大きい場合（例えば２ｎｍＲＭＳ以上の場合）には、非球面干渉計の修正(非球面参照面の面形状の修正)も必要である。
【００５５】
この手順により求められた干渉計のシステマチック誤差を、その後の測定加工において測定値から常に補正し修正研磨機のデータとすれば、精度の良い非球面加工が可能となる。
【００５６】
上記第１の実施形態にかかる干渉計では、干渉計の測定精度、特に再現性が優れているため、上述の校正手法が極めて有効である。
【００５７】
なお、その後の量産時の露光波長による波面収差測定等の計測でシステマチックな誤差が確認された場合には、その都度システマチック誤差を修正し、常に真値に近付くようにする。
【００５８】
また本発明による加工計測では非球面加工後、光学系を組み立て波面収差を計測する前に各面に反射膜を付けなくてはならない。反射膜を付けたり(修正研磨のために)剥がしたりする場合膜の応力で面の形状が変化する場合がある。この変化の再現性は０．１ｎｍＲＭＳ以下である必要があるがそれは不可能である。しかしながら、面変化は大部分２次と４次の成分（パワー成分、３次球面収差成分）であり、高次の成分は小さい。２次及び４次の成分の面変化に関しては、ある程度の大きさであれば面の間隔を調節することによって補償できる。すなわち高次成分のみに関する面変化の再現性を０．１ｎｍＲＭＳ以下に押さえればよい。これは膜の応力を十分小さくすることによって押さえることができる。
【００５９】
［第２の実施形態］
次に、図６〜図１０を参照して、本発明の第２の実施形態にかかる波面収差測定機を説明する。第２の実施形態の波面収差測定機は、軟Ｘ線の露光波長を用いて投影光学系の波面収差を測定するものである。ここで、図６及び図７は、第２の実施形態の波面収差測定機の原理を説明するための図である。
【００６０】
図６（Ａ）において、ＳＯＲ（Synchrotron Orbital Radiation：シンクロトロン放射光）のアンデュレータ(undulator)からの光は、不図示の分光機を通過して１３ｎｍ前後の波長を持つ準単色光１１となり、集光ミラーで集光された後、ピンホール１２に入射する。このピンホール１２は、被検光学系１３の入射側（ピンホール１２側）の開口数から決まるエアリーディスクのサイズよりも十分に小さい大きさの開口を有している。なお、エアリーディスクのサイズは、被検光学系１３の入射側開口数をＮＡとし、準単色光１１の波長をλとするとき、０．６λ／ＮＡで与えられる。
【００６１】
従って、ピンホール１２からは、理想的球面波と見なせる波面を有する光が射出される。このピンホール１２からの光は、被検光学系１３へ入射し、その結像位置に配置されたピンホール付半透膜１４に達する。このとき、ピンホール１２とピンホール付半透膜１４とは、被検光学系１３に関して互いに共役な配置であり、かつ被検光学系１３が実際に使用される際の物点及び像点の位置に配置される。
【００６２】
図６（Ｂ）に示すように、ピンホール付半透膜１４は、準単色光１１の波長の放射光に対して光透過性を有する基板１４ｃ上に設けられた半透膜１４ｂと、半透膜１４ｂが設けられていない開口部１４ａとからなる。従って、ピンホール付半透膜１４に入射する波面の一部は、波面形状を崩さずに通過するが、別の一部は、開口部１４ａにおいて回折される。ここで、開口部１４ａの大きさが十分に小さければ、開口部１４ａからの回折光を理想的球面波と見なすことができる。
【００６３】
図６（Ａ）に戻って、ピンホール付半透膜１４の射出側（被検光学系１３と逆側）にはＣＣＤ１５が配置されており、ＣＣＤ１５の撮像面上には、開口部１４ａからの理想的球面波と、半透膜１４ｂからの透過波面とが干渉することによる干渉縞が形成される。このとき、半透膜１４ｂからの透過波面は被検光学系１３の波面収差に応じた形状の波面であり、ＣＣＤ１５上の干渉縞は、この透過波面の理想的球面波（開口部１４ａからの波面）からのずれに応じた形状となる。従って、この干渉縞を解析することにより被検光学系１３の波面収差を求めることができる。
【００６４】
図７（Ａ）〜（Ｃ）は、図６（Ａ），（Ｂ）に示した計測手法をより高精度化したものである。なお、図７（Ａ）〜（Ｃ）では図６（Ａ），（Ｂ）と同様の機能を有する部材には同じ符号を付してある。図７（Ａ）において、図６（Ａ）に示した波面収差測定機とは異なる点は、ピンホール付半透膜１４に代えて、ピンホール板１７を配置し、ピンホール１２とピンホール板１７との間に回折格子１６を挿入した点である。
【００６５】
図７（Ｃ）はピンホール板１７の構成を示す図であり、図７（Ｂ）は回折格子１６とピンホール板１７の機能を説明するための図である。図７（Ｂ）において、ピンホール板１７は、ピンホールとして機能する微小開口部１７ａと、この微小開口部よりも大きな開口部１７ｂとを有する。このとき、図７（Ｃ）に示すように、微小開口部１７ａと開口部１７ｂとは、ピンホール板１７が被検光学系１３の結像位置にある場合に、回折格子１６を経た０次回折光の光路に微小開口部１７ａが位置し、かつ回折格子１６を経た１次回折光の光路に開口部１７ｂが位置するように形成されている。
【００６６】
従って、微小開口部１７ａを通過する回折格子１６からの０次回折光は、ピンホールとしての微小開口部１７ａにおいて回折され、理想的球面波に変換されてＣＣＤ１５へ向かう。また、開口部１７ｂへ向かう回折格子１６からの１次回折光は、被検光学系１３の波面収差を有する測定光であり、この波面を維持しつつ開口部１７ｂを通過し、ＣＣＤ１５へ向かう。ここで、回折格子１６からの０次回折光及び１次回折光は、被検光学系１３の波面収差に応じた波面を有する。ピンホールとしての微小開口部１７ａを経る方の光は、波面が理想的球面波に変換されるが、開口部１７ｂを経る方の光は、開口部１７ｂにおける回折の影響を受けずに、波面収差に応じた形状の波面が維持される。従って、ＣＣＤ１５の撮像面上には、微小開口部１７ａからの理想的球面波と、開口部１７ｂからの測定波面とが干渉することによる干渉縞が形成される。ここで、ＣＣＤ１５の撮像面上の干渉縞は、測定波面の理想的球面波からのずれに応じた形状となり、図６（Ａ），（Ｂ）と同様に、この干渉縞を解析することにより被検光学系１３の波面収差を求めることができる。なお、図７において、高精度測定のための縞走査（フリンジスキャン）は、回折格子１６を移動させることにより行うことができる。また、図７の例では、回折格子１６が被検光学系１３と開口部付ピンホール板１７との間の光路中に配置されているが、回折格子１６はピンホール板１２と開口部付ピンホール板１７との間の光路中に配置されていれば良く、例えばピンホール板１２と被検光学系１３との間に配置されていても良い。また、図７の例では、回折格子１６による０次回折光と１次回折光との２つの回折光を用いているが、この回折光は２つには限られず、また０次と１次との組み合わせにも限られない。
【００６７】
第２の実施形態の干渉計では、以上において説明した原理のもとで被検光学系の波面収差の測定を行うものであり、その構成を図８に示す。なお、図８においては、図６及び図７と同じ機能を有する部材には同じ符号を付してある。
【００６８】
上記図６及び図７に示した干渉計では、被検光学系１３像面上のある1点の収差のみしか測れない。光学系の収差を正確に知るには複数の像点での計測が必要である。図６及び図７において、複数の像点での計測をするためには、ピンホール１２と、ピンホール付半透膜１４またはピンホール板１７とを所定の位置まで移動させて計測を行うことが考えられる。この場合、ピンホールが非常に小さいため、ピンホールを移動させる移動機構が振動の影響を受け、特に結像面側のピンホールにおいて安定して光を通過させることができない恐れがあり、測定が非常に困難になる恐れがある。また、ピンホールを移動させた場合には、ピンホールの開口部の位置を精度良く計測することが困難になり、特に結像点の位置の収差、すなわちディストーション計測の精度が十分でなくなる恐れがある。
【００６９】
そこで、図８に示す第２の実施形態では、ピンホールを２次元的に配列してなるピンホールアレイ板２５を用いた。
【００７０】
図８において、ＳＯＲ（Synchrotron Orbital Radiation：シンクロトロン放射光）のアンデュレータ(undulator)からの光は、不図示の分光機を通過して１３ｎｍ前後の波長を持つ準単色光１１となり、集光ミラー３５で集光された後、ピンホールアレイ板２５に入射する。なお、図８の例では、図６及び図７に示した波面収差測定機とは異なり、被検光学系１３の像面側から光を入射させる構成としているが、その理由については後述する。
【００７１】
ピンホールアレイ板２５は、図９（Ａ）に示す通り、被検光学系１３の入射側開口数（像側開口数）ＮＡから決まるエアリーディスクのサイズ（０．６λ／ＮＡ，λ：準単色光１１の波長）よりも十分に小さい大きさの開口からなるピンホール２５ａをマトリックス状に配列してなる。このピンホール２５ａの位置が、測定したい被検光学系１３の像点位置に対応している。
【００７２】
そして、図８に戻って、集光ミラー３５は、被検光学系１３の像面内方向に沿って移動可能なステージ３３上に設けられており、ステージ３３を移動させることにより、ピンホールアレイ板２５上の複数のピンホール２５ａのうちの一つを選択的に照明することができる。この照明されたピンホール２５ａが測定点に対応する。なお、ステージ３３の移動に伴い、準単色光１１の集光ミラー２５への入射位置を変更しておくことは言うまでもない。また、複数のピンホール２５ａのうちの一つではなく、複数個をまとめて照明しても良い。
【００７３】
さて、ピンホールアレイ板２５の被検光学系１３による結像位置には、図９（Ｂ）に示すような開口部付ピンホールアレイ板２６が配置されている。この開口部付ピンホールアレイ板２６は、ピンホールアレイ板２５の複数のピンホール２５ａのそれぞれの結像位置にマトリックス状に設けられた複数のピンホール２６ａと、この複数のピンホール２６ａから所定の間隔で隔てられてマトリックス状に設けられた複数の開口部２６ｂとを有する。ここで、複数のピンホール２６ａのそれぞれは、図７のピンホール１７ａと同様の機能を有しており、複数の開口部のそれぞれは、図７の開口部１７ｂと同様の機能を有している。
【００７４】
照明されたピンホール２５ａからは、理想的球面波と見なせる波面を有する光が射出されて、被検光学系１３へ入射する。被検光学系１３からの光は、回折格子１６により回折され、０次回折光が開口部付ピンホールアレイ板２６の複数のピンホール２６ａのうち、照明されたピンホール２５ａに対応するピンホール２６ａに達し、１次回折光が開口部付ピンホールアレイ板２６の複数のピンホール２６ａのうち、照明されたピンホール２５ａに対応する開口部２６ｂに達する。そして、ピンホール２６ａを介した光と開口部２６ｂを介した光とは互いに干渉を起こす。
【００７５】
さて、開口部付ピンホール板２６の射出側には、被検光学系１３の物体面内方向に沿って移動可能なステージ３４上に取り付けられたＣＣＤ１５が配置されている。このステージ３４は、上述のステージ３３と連動して移動するように構成されており、ＣＣＤ１５では、照明されたピンホール２５ａに対応するピンホール２６ａ及び開口部２６ｂのみを見込むことになる。従って、ＣＣＤ１５上には、照明されたピンホール２５ａに対応するピンホール２６ａ及び開口部２６ｂのみからの光による干渉縞が形成され、この干渉縞を解析することにより、照明されたピンホール２５ａの像面上位置における波面収差を求めることができる。
【００７６】
図８の実施形態では、第１のピンホール部材としてのピンホールアレイ板２５と、第２のピンホール部材としての開口部付ピンホールアレイ板２６とが被検光学系１３に対して固定された状態となっているため、測定の際にはステージ３３，３４の移動に起因する振動の影響を受けることがなく、安定した測定が可能となる。
【００７７】
さて、ピンホールアレイ板２５は、ピンホールアレイ板２５を被検光学系１３の光軸方向に沿って微動可能にする垂直ステージ３６上に載置されており、ステージ３６は被検光学系１３を支持する架台に固定されている。また、開口部付ピンホールアレイ板２６は、被検光学系１３の物体面内方向に沿って微動可能なＸＹステージ３７上に載置されている。このＸＹステージ３７は、ピエゾを介して上記架台に取り付けられている。ここで、垂直ステージ３６によるピンホールアレイ板２５の移動によりフォーカス調整が達成でき、ＸＹステージ３７を移動させることにより、被検光学系にディストーションがある場合にピンホール２６ａの位置を合わせこむことができる。ここで、ＸＹステージ３７には測長干渉計などの微小変位センサが設けられており、この微小変位センサからの出力により被検光学系１３のディストーションを計測することが可能となる。なお、本例では、ピンホールアレイ板２５の複数のピンホール２５ａと開口部付ピンホールアレイ板２６の複数のピンホール２６ａとの位置は、予め座標測定機を用いて正確に測定している。
【００７８】
また、図８の例では、ピンホール２６ａの位置を移動させているが、この移動ストロークは微小量であるため、精度良くピンホール２６ａの位置決めが可能である。さらに、図８の例では、被検光学系１３の物体面側においてピンホール２６ａを移動させる構成としているので、被検光学系１３が縮小倍率−１／βを有する場合には、被検光学系１３の像面側のピンホール２５ａを移動させる場合に比べて、｜−１／β｜倍だけピンホール２６ａ位置決め精度をゆるくすることができる。
【００７９】
このように、図８の例では、ピンホール２５ａを移動させる構成ではなく、ピンホール２６ａの移動量も位置決め精度を保つことができる範囲であるので、安定した測定が達成でき、さらに結像点の位置の収差、すなわちディストーション計測の精度が十分とすることができる。
【００８０】
なお、上記の例では、被検光学系１３の波面収差の測定点位置に対応する複数のピンホール２５ａをマトリックス状に配置したが、このピンホールの配置はマトリックス状には限られない。例えば、図１０に示すように被検光学系１３の視野（露光領域）１３Ａが円弧形状である場合には、被検光学系１３における同じ高さの物体高（像高）に沿って所定の間隔でピンホール２５０ａを配置し、さらに別の物体高（像高）に沿って所定の間隔でピンホール２５０ａを配置したピンホールアレイ板２５０を用いても良い。この場合、開口部付ピンホールアレイ板におけるピンホール及び開口部の配置も、ピンホール２５０ａに合わせておくことは言うまでもない。
【００８１】
また、図８の例では、回折格子１６が被検光学系１３と開口部付ピンホールアレイ板２６との間の光路中に配置されているが、回折格子１６はピンホールアレイ板１２と開口部付ピンホールアレイ板２６との間の光路中に配置されていれば良く、例えばピンホールアレイ板２５と被検光学系１３との間に配置されていても良い。また、図８の例では、回折格子１６による０次回折光と１次回折光との２つの回折光を用いているが、この回折光は２つには限られず、また０次と１次との組み合わせにも限られない。
【００８２】
［第３の実施形態］
次に、図１１を参照して、本発明の第３の実施形態にかかる波面収差測定機を説明する。第３の実施形態の波面収差測定機は、軟Ｘ線の露光波長を用いて投影光学系の波面収差を測定するものである。図１１においては、図６〜図１０に示した部材と同様の機能を有する部材には、同じ符号を付してある。
【００８３】
図１１（Ａ）において、ＳＯＲ（Synchrotron Orbital Radiation：シンクロトロン放射光）のアンデュレータ(undulator)からの光は、不図示の分光機を通過して１３ｎｍ前後の波長を持つ準単色光１１となり、集光ミラーで集光された後、ピンホール１２に入射する。このピンホール１２は、被検光学系１３の入射側（ピンホール１２側）の開口数ＮＡから決まるエアリーディスクのサイズ（０．６λ／ＮＡ、λ：準単色光１１の波長）よりも十分に小さい大きさの開口を有している。従って、ピンホール１２からは、理想的球面波と見なせる波面を有する光が射出される。
【００８４】
第３の実施形態では、被検光学系１３の結像位置（被検光学系１３によってピンホール１２と共役になる位置）と被検光学系１３との間には、図１１（Ｂ）に示す如く複数の開口部２３ａを有するハルトマンプレート２３が配置されている。
【００８５】
図１１（Ａ）に戻って、被検光学系１３から射出されるピンホール１２からの光束は、ハルトマンプレート２３の複数の開口部２３ａにより、この開口部２３ａの数と同数の光線群となり、結像位置へ向かう。この光線群は結像位置で一度集光された後、広がった状態でＣＣＤ１５に達する。このハルトマンプレート２３中の複数の開口部２３ａを介した光線群は、被検光学系１３の瞳面を複数の区画に分割した際の各区画を通過する光線に対応するため、ＣＣＤ１５上において各光線（光線群）の到達する位置を検出すれば、被検光学系１３の横収差を求めることができ、この横収差より被検光学系１３の波面収差を算出できる。
【００８６】
なお、ハルトマンプレート２３上に設けられる複数の開口部２３ａの配置は、図１１（Ｂ）の例ではマトリックス状としているが、この配置には限られない。また、図１１の例では、ハルトマンプレート２３を被検光学系１３と、被検光学系１３の結像位置との間に配置しているが、このハルトマンプレート２３の位置は、ピンホール板１２と被検光学系１３による結像位置との間であれば良く、例えばピンホール板１２と被検光学系１３との間の光路中であっても良い。
【００８７】
［第４の実施形態］
次に、図１２を参照して、本発明の第４の実施形態にかかる波面収差測定機を説明する。上述の第２及び第３の実施形態では、ＳＯＲのアンデュレータ(undulator)を光源とする波面収差測定機であったが、ＳＯＲのアンデュレータを光源とすると精度は極めて高くできるが、装置自体の大きさが巨大となり過ぎ、一般の工場で利用することが非常に困難になる。以下の第４の実施形態では、ＳＯＲのアンデュレータに代えて、レーザプラズマＸ線源（ＬＰＸ）を光源として用いる。レーザプラズマＸ線源（ＬＰＸ）とは、ターゲットに強力なパルスレーザを集光したときに、ターゲットから高温度のプラズマが発生し、このプラズマに含まれるＸ線を利用するものである。本実施形態では、このレーザプラズマＸ線源からの放射光を分光器で分光して所定波長（例えば１３ｎｍ）の光のみを取りだし、これを波面収差測定機の光源として用いている。
【００８８】
このレーザプラズマＸ線源（ＬＰＸ）の輝度は、ＳＯＲのアンデュレータ(undulator)と比較して桁違いに小さいため、第４の実施形態では、上記第２及び第３実施例における１つの開口部からなるピンホールを、複数の開口部が微小領域に集積されたピンホール群に置き換えている。
【００８９】
図１２（Ａ）において、レーザ光源１８は、赤外域〜可視域の波長のパルスレーザ光を供給し、例えば半導体レーザ励起によるＹＡＧレーザやエキシマレーザなどを適用できる。このレーザ光は集光光学系によりターゲット１９上で集光する。このターゲット１９は、高照度のレーザ光を受けて高温になりプラズマ状態に励起され、低ポテンシャル状態へ遷移する際にＸ線２０を放出する。このＸ線２０が図示無き分光器を通過することにより、１３ｎｍの準単色光のみが取り出され、集光ミラーを介して、ピンホール部材２１上のピンホール群を照射する。
【００９０】
ここで、ピンホール部材２１は、図１２（Ｂ）に示すように、被検光学系１３の測定点位置の微小領域に複数の微小開口部からなるピンホール群２１ａを有している。図１２（Ｂ）ではピンホール群２１ａとして４つの微小開口部のみを有するものを図示しているが、実際のピンホール群２１ａは、１００個以上の微小開口部から構成される。これらの微小開口部の大きさは、被検光学系１３の入射側（ピンホール部材２１側）の開口数ＮＡから決まるエアリーディスクのサイズ（０．６λ／ＮＡ、λ：準単色光１１の波長）よりも十分に小さい大きさとなっている。また、図１２（Ｂ）の例では、複数のピンホール群２１ａがピンホール部材２１上に形成されているが、このピンホール群２１ａの形成される位置は、被検光学系の測定したい物体上の位置に応じて決定すれば良い。
【００９１】
図１２（Ａ）に戻って、ピンホール部材２１上の一つのピンホール群２１ａの領域全体が準単色光により照明される。この照明されたピンホール群２１ａの多数の微小開口部からは、複数の理想的球面波が発生する。これら複数の理想的球面波は、被検光学系１３を通過した後、被検光学系１３に関するピンホール部材２１と共役な位置である結像位置へ向かって集光する。
【００９２】
なお、図１２では不図示ではあるが、本実施形態では、上述の第２の実施形態と同様に、ピンホール部材２１上の複数のピンホール群２１ａのうちの１つが選択的に照明される。
【００９３】
さて、図１２の例では、被検光学系１３と結像位置との間に回折格子１６が配置されており、被検光学系１３から射出されて回折格子１６を通過する光は、この回折格子１６により回折されて、ピンホール部材２２へ向かう。
【００９４】
図１２（Ｃ）はピンホール部材２２の構成を示す図であり、ピンホール部材２２は、ピンホール部材２１上の複数のピンホール群２１ａのそれぞれが有する微小開口部に一対一対応で設けられた複数の微小開口部からなるピンホール群２２ａと、複数のピンホール群２１ａに対して一対一対応で設けられた複数の開口部２２ｂとを有している。すなわち、複数の微小開口部からなる１つのピンホール群２１ａに対して１つの開口部２２ｂが対応している。
【００９５】
このとき、複数のピンホール群２１ａと複数の開口部２２ｂとは、ピンホール部材２２が被検光学系１３の結像位置に配置されている場合に、回折格子１６を経た０次回折光の光路にピンホール群２２ａが位置し、かつ回折格子１６を経た１次回折光の光路に開口部２２ｂが位置するような位置関係となっている。
【００９６】
従って、複数のピンホール群２１ａのうちの照明されたピンホール群２１ａからの理想的球面波群は、被検光学系１３を経た後、回折格子１６にて回折される。この回折光のうち、０次回折光は、ピンホール部材２２上の複数のピンホール群２２ａのうち、照明されたピンホール群２１ａに対応するピンホール２２ａに達する。また、１次回折光は、ピンホール部材２２上の複数の開口部２２ｂのうち、照明されたピンホール群２１ａに対応する開口部２２ｂに達する。これらの０次及び１次回折光は、被検光学系１３の波面収差に応じた形状の波面を有するが、ピンホール群２２ａを通過する０次回折光は、このピンホール群２２ａにて回折されて第２の理想的球面波群に変換される。また、開口部２２ｂを通過する１次回折光は、開口部２２ｂによる回折の影響を受けることなしに開口部２２ｂから射出される。これらの第２の理想的球面波群と開口部２２ｂからの光とは互いに干渉を起こす。
【００９７】
従って、ピンホール部材２２の射出側（被検光学系１３と反対側）に配置されているＣＣＤ１５の撮像面上には、ピンホール群２２ａからの理想的球面波群と、開口部２２ｂからの波面とが干渉することによる干渉縞が形成される。ここで、ＣＣＤ１５の撮像面上の干渉縞は、被検光学系１３を経た波面の理想的球面波からのずれに応じた形状となり、前述の例と同様に、この干渉縞を解析することにより被検光学系１３の波面収差を求めることができる。
【００９８】
なお、図１２（Ａ）では不図示ではあるが、上述の第２の実施形態と同様に、選択的に照明されたピンホール群２１ａに対応しているピンホール群２２ａ及び開口部２２ｂからの光を受光できるように、ＣＣＤ１５は、被検光学系１３の像面内方向に沿って移動可能に構成されている。これにより、被検光学系の物体面（像面）内の複数の測定点における波面収差を測定することができる。
【００９９】
以上の通り、第４の実施形態によれば、一般の工場でも使える波面収差測定機を提供することができる。
【０１００】
なお、図１２の例では、回折格子１６が被検光学系１３とピンホール部材２２との間の光路中に配置されているが、回折格子１６はピンホール部材２１とピンホール部材２２との間の光路中に配置されていれば良く、例えばピンホール部材２１と被検光学系１３との間に配置されていても良い。また、図１２の例では、回折格子１６による０次回折光と１次回折光との２つの回折光を用いているが、この回折光は２つには限られず、また０次と１次との組み合わせにも限られない。
【０１０１】
［第５の実施形態］
以上説明した第４の実施形態では、ピンホール群２１ａ，２２ａとして、所定の微小領域内に多数の微小開口を設けたものを用いたが、その代わりに、例えば図１３（Ａ）に示すように、多数の微小開口を所定の１次元方向に配列してなるピンホール群２１０ａを用いても良い。この場合、被検光学系１３の物体面（像面）内の複数の測定点に対応するため、ピンホール部材２１０はマトリックス状に配列された複数のピンホール群２１０ａを備える。図１３（Ａ）ではピンホール群２１０ａとして４つの微小開口部のみを有するものを図示しているが、実際のピンホール群２１０ａは、１００個以上の微小開口部から構成される。これらの微小開口部の大きさは、被検光学系１３の入射側（ピンホール部材２１０側）の開口数ＮＡから決まるエアリーディスクのサイズ（０．６λ／ＮＡ、λ：準単色光１１の波長）よりも十分に小さい大きさとなっている。
【０１０２】
このピンホール部材２１０をピンホール部材２１の代わりに用いる場合には、ピンホール部材２２の代わりに、図１３（Ｂ）に示すピンホール部材２２０を用いる。このピンホール部材２２０は、ピンホール部材２１０上の複数のピンホール群２１０ａのそれぞれが有する微小開口部に一対一対応で設けられた複数の微小開口部からなるピンホール２２０ａと、複数のピンホール群２１０ａに対して一対一対応で設けられた複数の開口部２２０ｂとを有している。ここで、複数のピンホール群２２０ａのそれぞれは、所定の１次元方向に沿って配列された多数の微小開口からなる。また、複数の微小開口部からなる１つのピンホール群２１ａに対して１つの開口部２２ｂが対応している。
【０１０３】
このように、ピンホール群を所定の１次元方向に沿って配列した複数の微小開口から構成すると、これら複数の微小開口の間で光が混入することに起因するノイズを減らすことが可能であり、さらなる測定精度の向上を図ることができる。
【０１０４】
なお、所定の１次元方向に沿って配列した複数の微小開口の配列ピッチは、被検光学系１３のピンホール部材２１０側の開口数により定まるエアリーディスクの半径の１０倍〜２５倍とすることが好ましく、１６倍〜２０倍程度であることがさらに好ましい。
【０１０５】
［第６の実施形態］
上述の第４の実施形態におけるピンホール群２１ａ，２２ａの代わりに、スリット形状の開口部を用いることが可能である。図１４（Ａ），（Ｂ）は、複数のスリット形状の開口部を備えたスリット部材を示す図である。
【０１０６】
図１４（Ａ）において、スリット部材２１１は、被検光学系１３の物体面（像面）内の複数の測定点に対応するため、マトリックス状に配列された複数のスリット形状の開口部２１１ａを備えている。ここで、本実施形態でいうスリット形状とは、所定の１次元方向に延びた形状を指し、全体の形は矩形状には限られない。また、スリット形状の開口部２１１ａの短手方向の幅は、被検光学系１３の入射側（ピンホール部材２１０側）の開口数ＮＡから決まるエアリーディスクのサイズ（０．６λ／ＮＡ、λ：準単色光１１の波長）よりも十分に小さい大きさとなっている。従って、スリット形状の開口部２１１ａが照明されると、ここからは短手方向に沿った断面方向では理想的な球面波（理想的１次元球面波）が射出されることになる。
【０１０７】
このスリット部材２１１をピンホール部材２１の代わりに用いる場合には、ピンホール部材２２の代わりに、図１４（Ｂ）に示すスリット部材２２１を用いる。このスリット部材２２１は、スリット部材２１１上の複数のスリット形状の開口部２１１ａに一対一対応で設けられた複数のスリット形状の開口部２２１ａと、スリット部材２１１上の複数のスリット形状の開口部２１１ａに一対一対応で設けられた複数の開口部２２１ｂとから構成される。
【０１０８】
これらのスリット部材２１１，２２１を、図１２の第４の実施形態の波面収差測定機に組み込んだ場合の動作につき以下に説明する。
【０１０９】
まず、レーザプラズマＸ線源からの光により複数のスリット形状の開口部２１１ａのうち、所望の測定点に対応する１つのスリット形状の開口部２１１ａを照明する。この照明されたスリット形状の開口部２１１ａからは、スリット短手方向において理想的１次元球面波が発生する。この理想的１次元球面波は被検光学系１３を通過して、回折格子１６にて回折され、０次回折光がスリット部材２２１のスリット形状の開口部２２１ａへ達し、１次回折光がスリット部材２２１の開口部２２１ｂへ達する。
【０１１０】
ここで、スリット形状の開口部２２１ａからは、スリット短手方向において理想的１次元球面波が生じ、開口部２２１ｂを被検光学系１３の波面収差に応じた形状の波面が通過する。これらの理想的１次元球面波と開口部からの波面とが互いに干渉してＣＣＤ１５上に干渉縞を形成する。この干渉縞を解析することにより被検光学系１３の波面収差を測定することができる。なお、この第６の実施形態においては、スリット長手方向に沿った測定精度が落ちる可能性があるが、この場合にはスリット部材２１１、２２１と被検光学系１３とを相対的に回転可能であるように設けるか、長手方向が互いに異なる複数のスリット形状の開口部を、図１４のスリット形状の開口部２１１ａ，２２１ａの代わりに設ければ良い。
【０１１１】
このように、スリット形状の開口部を用いることにより、１つの微小開口を持つピンホールや複数の微小開口からなるピンホール群を用いる場合よりも、さらに光量を向上させることが可能となる。この構成は、シアリング干渉計に相当する。
【０１１２】
ここで、図１４のスリット部材２２１は、回折格子１６による回折光のうち、０次回折光と１次回折光との２つの回折光を用いているが、０次と１次との組み合わせには限られない。
【０１１３】
［第７の実施形態］
図１５に示す第７の実施形態にかかる波面収差測定機は、上述の図１１の第３の実施形態の光源を、ＳＯＲ（Synchrotron Orbital Radiation：シンクロトロン放射光）のアンデュレータ(undulator)に代えて、レーザプラズマＸ線源を用いた変形例である。
【０１１４】
図１５において、レーザ光源１８は、赤外域〜可視域の波長のパルスレーザ光を供給し、例えば半導体レーザ励起によるＹＡＧレーザやエキシマレーザなどを適用できる。このレーザ光は集光光学系によりターゲット１９上で集光する。このターゲット１９は、高照度のレーザ光を受けて高温になりプラズマ状態に励起され、低ポテンシャル状態へ遷移する際にＸ線２０を放出する。このＸ線２０が図示無き分光器を通過することにより、１３ｎｍの準単色光のみが取り出され、集光ミラーを介して、ピンホール部材２４を照射する。
【０１１５】
このピンホール部材２４は、被検光学系１３の入射側（ピンホール部材２４側）の開口数ＮＡから決まるエアリーディスクの直径（０．６λ／ＮＡ、λ：準単色光の波長）よりも十分に大きい（１０倍以上）開口を有している。ここで、ピンホール部材２４の開口を、被検光学系１３の物体面内方向において均一な光量で、かつピンホール部材２４の開口へ入射する光束の光束断面方向内において均一な光量で照明することができれば、前述の実施形態のように開口の大きさをエアリーディスクよりも十分に小さくする必要はない。
【０１１６】
本実施形態では、被検光学系１３の物体面内方向において均一な光量で、かつピンホール部材２４の開口へ入射する光束の断面方向内において均一な光量で照明しているため、このような大きな開口のピンホールを用いることができる。
【０１１７】
この第７の実施形態においてもピンホール部材２４の開口からは、理想的球面波と見なせる波面を有する光が射出される。
【０１１８】
第７の実施形態では、前述の第３の実施形態と同様に、被検光学系１３の結像位置（被検光学系１３によってピンホール１２と共役になる位置）と被検光学系１３との間には、複数の開口部を有するハルトマンプレート２３が配置されている。
【０１１９】
被検光学系１３から射出されるピンホール部材２４の開口からの光束は、ハルトマンプレート２３の複数の開口部により、この開口部の数と同数の光線群となり、結像位置へ向かう。この光線群は結像位置で一度集光された後、広がった状態でＣＣＤ１５に達する。このハルトマンプレート２３中の複数の開口部を介した光線群は、被検光学系１３の瞳面を複数の区画に分割した際の各区画を通過する光線に対応するため、ＣＣＤ１５上において各光線（光線群）の到達する位置を検出すれば、被検光学系１３の横収差を求めることができ、この横収差より被検光学系１３の波面収差を算出できる。
【０１２０】
［第８の実施形態］
以上説明した実施の形態では、光源として軟Ｘ線の波長域を供給するものを用いたが、通常の工場での光学系の組み立て調整の際には、Ｘ線源では無く通常のレーザ光源を用いるのが便利である。
【０１２１】
以下、第８の実施形態として、レーザ光源を用いた波面収差測定機について図１６〜図１９を参照して説明する。ここで、図１６は、第８の実施形態の原理を説明するための図である。
【０１２２】
図１６（Ａ）において、レーザ光源１８は所定波長のレーザ光を供給する。このレーザ光は、ビームスプリッタＢＳにより分割されて、分割された一方の光束は、折り曲げミラー及び集光レンズを介して、微小開口を有する第１のピンホール１２へ導かれる。この第１のピンホール１２は被検光学系１３の像面位置に配置されており、その微小開口の大きさは、被検光学系１３の射出側（ピンホール１２側）の開口数ＮＡから決まるエアリーディスクの直径（０．６λ／ＮＡ、λ：レーザ光の波長）よりも十分に小さい大きさである。従って、第１のピンホール１２の微小開口からは第１の理想的球面波が発生する。
【０１２３】
第１のピンホール１２からの第１の理想的球面波は、被検光学系１３を通過して、被検光学系１３に関して第１のピンホールと共役な位置に配置されたピンホールミラー３０へ導かれる。
【０１２４】
ピンホールミラー３０は、図１６（Ｂ）に示す如く、光透過性の基板３０ｃと、この基板３０ｃ上に設けられた反射面３０ｂと、この反射面３０ｂが設けられない領域である開口部３０ａとからなる。なお、ピンホールミラー３０の開口部３０ａの大きさも、被検光学系１３の射出側（ピンホールミラー３０側）の開口数ＮＡから決まるエアリーディスクの直径（０．６λ／ＮＡ、λ：レーザ光の波長）よりも十分に小さい大きさである。
【０１２５】
さて、図１６（Ａ）に戻って、ビームスプリッタＢＳにて分割された光束のうち、他方の光束は集光レンズ２８を介した後、被検光学系１３の物体面に配置されたピンホールミラー３０の裏面（反射面３０ｂと逆側）へ集光状態で導かれる。
【０１２６】
従って、ピンホールミラー３０では、ピンホールミラー３０の裏面からの光束が開口部３０ａを通過する際に、第２の理想的球面波が生じる。また、被検光学系１３を通過した光束がピンホールミラー３０の反射面３０ｂで反射されると、この反射光は、被検光学系１３の波面収差に応じた形状の波面を有する。
【０１２７】
ピンホールミラー３０の開口部３０ａからの第２の理想的球面波と、ピンホールミラー３０の反射面３０ｂでの反射光とは、レンズを介してＣＣＤ２９上に達し、このＣＣＤ２９の撮像面上において干渉縞を形成する。
【０１２８】
ＣＣＤ２９の撮像面上の干渉縞は、被検光学系１３を通過した波面の理想的球面波からのずれに応じた形状となり、この干渉縞を解析することにより被検光学系１３の波面収差を求めることができる。
【０１２９】
図１６に示した第８の実施形態の原理図では、被検光学系１３の物体面（像面）上における所定の一点を測定点としたが、複数の測定点を測定する場合には、図１６のピンホール１２に代えて、複数の開口部が所定の配列に沿って並んだピンホールアレイ板３１を用い、図１７のピンホールミラー３０の代わりに複数の開口部と反射面とを有するピンホールミラーアレイ３２を用いれば良い。
【０１３０】
以下、図１７を参照して、複数の測定点において被検光学系１３の波面収差を測定することができる第８の実施形態について説明する。なお、図１７において、図１７に示した部材と同様の機能を有する部材には同じ符号を付してある。
【０１３１】
図１７において、レーザ光源２７からの所定波長のレーザ光は、ビームスプリッタＢＳにより分割される。ビームスプリッタＢＳにより分割された一方の光束は、被検光学系１３の像面内方向に沿って移動可能なステージ３３内に設けられた折り曲げミラー及び集光レンズを順に介してピンホールアレイ３１に達する。
【０１３２】
図１８（Ａ）に示す通り、ピンホールアレイ３１は、マトリックス状に配列された複数の開口部３１ａを有する。この複数の開口部３１ａの位置が被検光学系１３の測定点の位置に対応する。ここで、複数の開口部３１ａのそれぞれは、被検光学系１３の射出側（ピンホールアレイ３１側）の開口数ＮＡから決まるエアリーディスクの直径（０．６λ／ＮＡ、λ：レーザ光の波長）よりも十分に小さい大きさである。従って、ピンホールアレイ３１の開口部３１ａからは理想的球面波が発生する。
【０１３３】
図１７に戻って、ステージ３３を移動させることにより、ピンホールアレイ３１上の複数の開口部３１ａのうちの１つが選択的に照明される。なお、ステージ３３の移動に伴い、レーザ光の折り曲げミラーへの入射位置を変更することは言うまでもない。また、複数の開口部３１ａのうちの一つではなく、複数個をまとめて照明しても良い。
【０１３４】
さて、ピンホールアレイ３１からの理想的球面波は、被検光学系１３を通過した後、被検光学系１３に関してピンホールアレイ３１と共役な位置のピンホールミラーアレイ３２へ導かれる。
【０１３５】
ピンホールミラーアレイ３２は、図１８（Ｂ）に示すように、複数の開口部３２ａがマトリックス状に並ぶように反射面３０ｂを設けたものであり、開口部３２ａには反射面３０ｂは設けられない。ここで、ピンホールミラーアレイ３２の複数の開口部３２ａのそれぞれの大きさは、被検光学系１３の射出側（ピンホールミラーアレイ３２側）の開口数ＮＡから決まるエアリーディスクの直径（０．６λ／ＮＡ、λ：レーザ光の波長）よりも十分に小さい大きさである。
【０１３６】
さて、図１７に戻って、ビームスプリッタＢＳにて分割された光束のうち、他方の光束は折り曲げミラー３８及び集光レンズ２８を順に介した後、被検光学系１３の物体面に配置されたピンホールミラーアレイ３２の裏面（反射面３２ｂと逆側）へ集光状態で導かれる。
【０１３７】
従って、ピンホールミラーアレイ３２では、ピンホールミラーアレイ３２の裏面からの光束が開口部３２ａを通過する際に、理想的球面波が生じる。また、被検光学系１３を通過した光束がピンホールミラーアレイ３２の反射面３２ｂで反射されると、この反射光は、被検光学系１３の波面収差に応じた形状の波面を有する。
【０１３８】
ピンホールミラーアレイ３２の開口部３２ａからの理想的球面波と、ピンホールミラー３２の反射面３２ｂでの反射光とは、折り曲げミラー及びレンズを介してＣＣＤ２９上に達し、このＣＣＤ２９の撮像面上において干渉縞を形成する。  ＣＣＤ２９の撮像面上の干渉縞は、被検光学系１３を通過した波面の理想的球面波からのずれに応じた形状となり、この干渉縞を解析することにより被検光学系１３の波面収差を求めることができる。
【０１３９】
さて、図１７に示す第８の実施形態では、ＣＣＤ２９は、ピンホールミラーアレイ３２からＣＣＤ２９へ光を導く光学系、及び集光レンズ２８と共に、被検光学系１３の物体面内方向に沿って移動可能なステージ３４上に取り付けられている。このステージ３４は、上述のステージ３３と連動して移動するように構成されており、ＣＣＤ２９では、照明された開口部３１ａに対応する開口部３２ｂのみを見込むことになる。従って、ＣＣＤ２９上には、照明された開口部３１ａから生じて被検光学系１３を通過する光と、照明された開口部３１ａに対応するピンホールミラーアレイ３２上の開口部３２ａからの回折光との干渉による干渉縞が形成される。従って、この干渉縞を解析することにより、照明された開口部３１ａが位置する測定点での波面収差を求めることができる。
【０１４０】
このように、第８の実施形態においても、測定の際においてステージ３３，３４の移動に起因する振動の影響を受けることがなく、安定した測定が可能となる。
【０１４１】
さて、ピンホールアレイ３１は、ピンホールアレイ３１を被検光学系１３の光軸方向に沿って微動可能にする垂直ステージ３６上に載置されており、ステージ３６は被検光学系１３を支持する架台に固定されている。また、ピンホールミラーアレイ３２は、被検光学系１３の物体面内方向に沿って微動可能なＸＹステージ３７上に載置されている。このＸＹステージ３７は、ピエゾを介して上記架台に取り付けられている。ここで、垂直ステージ３６によるピンホールアレイ３１の移動によりフォーカス調整が達成でき、ＸＹステージ３７を移動させることにより被検光学系にディストーションがある場合において開口部３２ａの位置を合わせこむことができる。
【０１４２】
ここで、ＸＹステージ３７には測長干渉計などの微小変位センサが設けられており、この微小変位センサからの出力により被検光学系１３のディストーションを計測することが可能となる。なお、本例においても、ピンホールアレイ３１の複数の開口部３１ａとピンホールミラーアレイ３２の複数の開口部３２ａとの位置は、予め座標測定機を用いて正確に測定している。
【０１４３】
また、第８の実施形態においては、折り曲げミラー３８は振動可能に構成されており、この振動により、ビームスプリッタＢＳにより２つに分割された光路間の光路長が変化する。これにより、高精度測定を行う際の縞走査（フリンジスキャン）を実行することができる。
【０１４４】
［比較例］
図１９は、第８の実施形態の比較例の構成を示す図である。この図１９に示す比較例では、図６に示した波面収差測定機の光源を紫外線レーザとしたものである。前述のように、波面収差測定機の光源の波長を短くすればするほど測定精度は高まるのだが、紫外線レーザでは、被検光学系１３の使用波長よりも２０倍程度波長が異なるため、この比較例では図６のものよりも２０倍だけ精度が悪くなる。
【０１４５】
それに対して第８の実施形態の波面収差測定機では、参照波面を測定波面とは別の光路を経由させているため、図１９の比較例よりも高い精度での測定が可能となる。このように、第８の実施形態では、Ｘ線源を用いなくとも高い精度で波面収差を測定可能となる。
【０１４６】
なお、上述の第２〜第８の実施形態の波面収差測定機を、露光装置へ組み込むことも可能である。特に、第２及び第３の実施形態の波面収差測定機では、露光光としてＳＯＲのアンデュレータを用いる場合に光源部を露光光源と共用できるため好適であり、第４〜第７の実施形態では、露光波長としてレーザプラズマＸ線源を用いる場合に光源部を露光光源と共用できるため好適である。また、第８の実施形態の波面収差測定装置では、露光光源とは別にレーザ光源を用意する必要があるが、このレーザ光源として、露光装置におけるアライメント系の光源或いはオートフォーカス系の光源と共用することも可能である。また、各実施形態の波面収差測定機において、露光装置内の光源と共用する場合には、検出器としてのＣＣＤが収められているユニットを露光装置から取り外し可能に設けることも可能である。この場合、メンテナンス時等の必要時にユニットを露光装置に取り付ければ投影光学系の波面収差を測定することが可能であるので、露光装置１台毎に波面収差測定機を設ける必要がなくなり、露光装置のコストダウンを測ることができる。
【０１４７】
また、上述の第２〜第７の実施形態では、検出器としてＣＣＤを適用しているが、この代わりに、軟Ｘ線領域の放射光を可視光に変換する機能を持つ部材（例えば蛍光板）を検出器の位置に設け、この部材からの可視光をＣＣＤ等の検出器で検出しても良い。
【０１４８】
なお、上述の実施形態では、波長１０ｎｍ前後の軟Ｘ線を露光光として用いる露光装置中の投影光学系の製造方法、この投影光学系の波面収差測定に好適な波面収差測定機、この投影光学系中の反射面の面形状を測定するのに好適な面形状測定用干渉計、及びこの干渉計の校正方法について説明したが、本発明は、この軟Ｘ線の波長に限定されるものではない。例えば軟Ｘ線よりも短い波長の硬Ｘ線用の投影光学系や波面収差測定機、硬Ｘ線用投影光学系の光学素子の面形状を測定する面形状計測用干渉計に適用できるばかりか、軟Ｘ線よりも長い波長の真空紫外域（１００ｎｍ〜２００ｎｍｎ）でも適用できる。ここで、真空紫外域用の投影光学系や波面収差測定機、真空紫外域用投影光学系の光学素子の面形状測定に適用すれば、従来のものよりも極めて高い精度での測定・製造が可能となる。
【０１４９】
このように本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成をとり得る。
【図面の簡単な説明】
【０１５０】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる干渉計の構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態の干渉計の要部を示す図である。
【図３】第１の実施形態の干渉計の変形例を示す図である。
【図４】第１の実施形態の干渉計の校正方法を示すフローチャートである。
【図５】第１の実施形態の干渉計の校正方法において用いられる修正研磨機の構成を示す図である。
【図６】第２の実施形態の干渉計の原理を説明するための図である。
【図７】第２の実施形態の干渉計の原理を説明するための図である。
【図８】第２の実施形態の干渉計の構成を示す図である。
【図９】第２の実施形態の干渉計における要部を示す図である。
【図１０】第２の実施形態の干渉計における要部の変形例を示す図である。
【図１１】第３の実施形態の干渉計の構成を示す図である。
【図１２】第４の実施形態の干渉計の構成を示す図である。
【図１３】第５の実施形態の干渉計における要部を示す図である。
【図１４】第６の実施形態の干渉計における要部を示す図である。
【図１５】第７の実施形態の干渉計の構成を示す図である。
【図１６】第８の実施形態の原理を説明するための図である。
【図１７】第８の実施形態の干渉計の構成を示す図である。
【図１８】第８の実施形態の干渉計における要部を示す図である。
【図１９】比較例の干渉計の構成を示す図である。
【図２０】比較例の干渉計の構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１５１】
１  ：光源
２  ：ヌル素子
３  ：非球面参照面
４  ：被検面
５  ：ＣＣＤ
【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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【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１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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