(57)【要約】【課題】非球面形状を高精度に計測することができる干渉計を提供する。【解決手段】非球面形状を有する測定対象の面形状を測定する干渉計は、複数の球面レンズを有する波面変換光学系を有し、該波面変換光学系は、前記平行光をほぼ完全な球面波に変換することができる第１の配置と、前記平行光を前記非球面形状に略一致する波面に変換することができる第２の配置を採ることができることを特徴とする。【選択図】　　　　　図１
2004109033.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非球面形状を有する測定対象の面形状を測定する干渉計において、
該干渉計は、複数の球面レンズを有する波面変換光学系を有し、該波面変換光学系は、前記平行光をほぼ完全な球面波に変換することができる第１の配置と、前記平行光を前記非球面形状に略一致する波面に変換することができる第２の配置を採ることができることを特徴とする干渉計。
【請求項２】
非球面形状を有する測定対象の面形状を測定する干渉計において、
該干渉計は、複数の球面レンズ及び少なくとも一組のアルバレツレンズからなる波面変換光学系を有し、該波面変換光学系は、入射する平行光をほぼ完全な球面波に変換することができる第１の配置と、前記平行光を前記非球面形状に略一致する波面に変換することができる第２の配置とを採ることができることを特徴とする干渉計。
【請求項３】
前記第１の配置において、前記干渉計は前記光学素子の前記面形状のうち球面成分を取り出した面形状を測定する請求項１又は２記載の干渉計。
【請求項４】
前記第２の配置は、前記第１の配置から前記球面レンズの各々を光軸方向に移動することによって形成される請求項１又は２記載の干渉計。
【請求項５】
前記第２の配置は、前記第１の配置から前記一組のアルバレツレンズを光軸とは垂直な方向に沿って互いに逆方向に移動することによって形成される請求項２記載の干渉計。
【請求項６】
非球面形状を有する測定対象の面形状を測定する干渉計において、
該干渉計は、複数の球面レンズ及び少なくとも一組のアルバレツレンズからなる波面変換光学系を有し、該波面変換光学系は、入射する平行光を前記非球面形状のうちの球面成分の曲率に一致するほぼ完全な球面波に変換することができる第１の配置と、前記平行光を前記非球面形状と測定波長の１倍以内の差となる波面に変換することができる第２の配置とを採る特徴とする干渉計。
【請求項７】
非球面形状を有する測定対象の面形状を測定する干渉計において、
該干渉計は複数の球面レンズ及び少なくとも一組のアルバレツレンズからなる波面変換光学系を有し、該波面変換光学系は入射する平行光を光軸近辺に集光させることなく該非球面形状と測定波長の１倍以内の差となる波面に変換することができることを特徴とする干渉計。
【請求項８】
前記アルバレツレンズの各々は波面の動径の偶数次のいずれかの一つの成分を略独立に制御していることを特徴とする請求項２、６及び７のうちいずれか一項記載の干渉計。
【請求項９】
前記波面変換光学系はアルバレツレンズを一組のみ有し、該アルバレツレンズは波面の動径の２次、４次、６次、８次、１０次の全ての成分を制御していることを特徴とする請求項２、６及び７のうちいずれか一項記載の干渉計。
【請求項１０】
光を用いて物体面上のパターンを像面上に投影する反射型投影光学系の製造方法において、請求項１乃至９のうちいずれか一項記載の干渉計を利用して前記測定対象としての光学素子の非球面形状を測定し、必要に応じて非球面形状の修正を行った後、当該光学素子を所定位置に配置する段階を含む投影光学系の製造方法。
【請求項１１】
照明光学系を組み込む段階と、請求項１０に記載の製造方法により製造した投影光学系を組み込む段階とを含む投影露光装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は面形状計測法に関し、被検物として球面から非球面にわたる広範囲な面形状に対応し高精度で被検物の面形状を測定する際に好適なものである。
【０００２】
この他本発明は、マスク上のパターンを感光性の基板に転写し、半導体素子を製造する等のリソグラフィ工程で使用される投影光学系を構成する各光学素子（レンズ、フィルター等）の球面や非球面等の面形状を高精度に測定する際に好適なものである。
【０００３】
【従来の技術】
光学系におけるイノベーションは常に新しい光学素子、あるいは自由度の導入によってもたらされている。この中で非球面の導入による光学性能の改善は天体望遠鏡の昔から追及されてきた項目の一つであるが、近年、加工法や計測法の改善により、最も精度が要求される半導体素子製造用の半導体露光装置に導入されるところに至った。
【０００４】
半導体露光装置における非球面の効果は大きく分けて３つある。第一の効果は光学素子の枚数の削減である。短波長化に伴い半導体露光装置の光学系には石英や蛍石といった高価な材料を使用せざるを得なくなってきた。非球面の効果による光学素子の枚数の削減は製作面及びコスト面で非常に効果が大きい。第二の効果はコンパクト化である。非球面の効果として光学系を小型化することが可能となって、やはり製作及びコストに対する影響が無視できないほど大きい。第３の効果は高性能化である。高ＮＡ化や、低収差化でますます要求精度の高くなっている光学系の性能を達成する手段として非球面の果たす役割は非常に重要となっている。
【０００５】
また、最近ではパターンの微細化の加速に伴って次世代を担う露光方式としてＥＵＶを用いる方式が本命視されている。ＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ　Ｕｌｔｒａ　Ｖｉｏｌｅｔ）では従来の光露光で用いられてきた光の波長の１／１０以下の１３．４ｎｍという短い波長の光を用いて、反射結像光学系によりレチクル上の像をウェハーに転写する。ＥＵＶの領域では波長が短すぎる為、光が透過する光学部材（透過材料）が存在せず、光学系はレンズを用いないミラーのみの構成となる。しかしながら、ＥＵＶの領域では反射材料も限られており、１面あたりのミラーの反射率は７０％弱しかない。従って、従来のレンズを用いた光学系の様に２０枚を越えるような光学系の構成は光利用効率の面から不可能で、なるべく少ない枚数で所定の性能を満足する結像光学系を構成しなければならない。
【０００６】
現在、ＥＵＶの実験機で用いられているのは３枚または４枚構成のミラー系でＮＡが０．１前後のものであるが、将来的には６枚のミラー系構成でＮＡ０．２５から０．３０前後のシステムがターゲットとなっている。このような高性能の光学系を少ない枚数で実現する手段として、実際に高精度な非球面を加工し、計測し、所定の面形状の光学素子を得ることが従来技術の壁を打ち破るために必須の技術となってきている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、高性能が得られる設計値が得られても従来の非球面の加工では非球面の計測精度に限界があり、所定の値以上の非球面量を持った面は加工できないという問題点があった。該所定の値は所望の精度で計測できる範囲によって定められる。よく知られているように、計測と加工は一体のものであり、良い計測精度がなければ精密な加工を行うことは不可能である。
【０００８】
球面形状の計測の技術は光学素子の計測で最も通常に用いられる技術であるため汎用の装置も製品として存在しており、絶えざる精度向上の努力により精度も大幅に向上している。しかしながら測定波長の１０倍以上の大きな非球面量になると干渉縞の間隔が細かくなりすぎて球面計測と同じ計測精度を出すことが困難となる。通常、大きな非球面の測定方法として機械的あるいは光学的なプローブを用いて非球面の表面を計測する方法が知られている。しかしながらプローブ法は種々の形状の非球面に対応できるフレキシビリティは備えているものの、プローブ自体の計測限界や、プローブの位置計測の安定性などに問題があり、干渉計測法ほどの精度を出すことが困難である。
【０００９】
また、非球面形状を測定するとき通常の球面形状測定用の干渉計を用いて、球面上と非球面上の曲率半径が一致する領域（通常は輪帯形状となる）のみを測定し、次いで測定する曲率半径を変化させることで面全体を計る手法も知られている。しかしながら、この方法も多くの輪帯に分割する必要があり、接続する際に誤差が積み重なるといった問題点を含んでいる。
【００１０】
そこで、本発明は、非球面形状を高精度に計測することができる干渉計を提供することを例示的目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の一側面としての干渉計は、非球面形状を有する測定対象の面形状を測定する干渉計において、該干渉計は、複数の球面レンズを有する波面変換光学系を有し、該波面変換光学系は、前記平行光をほぼ完全な球面波に変換することができる第１の配置と、前記平行光を前記非球面形状に略一致する波面に変換することができる第２の配置を採ることができることを特徴とする。かかる干渉計は、球面レンズを使用して非球面形状を高精度に測定することができる。
【００１２】
本発明の別の側面としての干渉計は、非球面形状を有する測定対象の面形状を測定する干渉計において、該干渉計は、複数の球面レンズ及び少なくとも一組のアルバレツレンズからなる波面変換光学系を有し、該波面変換光学系は、入射する平行光をほぼ完全な球面波に変換することができる第１の配置と、前記平行光を前記非球面形状に略一致する波面に変換することができる第２の配置とを採ることができることを特徴とする。かかる干渉計は、球面レンズとアルバレツレンズを使用して非球面形状を高精度に測定することができる。
【００１３】
前記第１の配置において、前記干渉計は前記光学素子の前記面形状のうち球面成分を取り出した面形状を測定してもよい。前記第２の配置は、前記第１の配置から前記球面レンズの各々を光軸方向に移動することによって形成されてもよい。前記第２の配置は、前記第１の配置から前記一組のアルバレツレンズを光軸とは垂直な方向に沿って互いに逆方向に移動することによって形成されてもよい。
【００１４】
本発明の別の側面としての干渉計は、非球面形状を有する測定対象の面形状を測定する干渉計において、該干渉計は、複数の球面レンズ及び少なくとも一組のアルバレツレンズからなる波面変換光学系を有し、該波面変換光学系は、入射する平行光を前記非球面形状のうちの球面成分の曲率に一致するほぼ完全な球面波に変換することができる第１の配置と、前記平行光を前記非球面形状と測定波長の１倍以内の差となる波面に変換することができる第２の配置とを採る特徴とする。かかる干渉計も上述の干渉計と同様の作用を奏すると共に測定波長の１倍以内の差の波面を使用するので高精度の面形状計測に有利である。
【００１５】
本発明の別の側面としての干渉計は、非球面形状を有する測定対象の面形状を測定する干渉計において、該干渉計は複数の球面レンズ及び少なくとも一組のアルバレツレンズからなる波面変換光学系を有し、該波面変換光学系は入射する平行光を光軸近辺に集光させることなく該非球面形状と測定波長の１倍以内の差となる波面に変換することができることを特徴とする。かかる干渉計は測定波長の１倍以内の差の波面を使用するので高精度の面形状計測に有利である。
【００１６】
前記アルバレツレンズの各々は波面の動径の偶数次のいずれかの一つの成分を略独立に制御してもよい。また、前記波面変換光学系はアルバレツレンズを一組のみ有し、該アルバレツレンズは波面の動径の２次、４次、６次、８次、１０次の全ての成分を制御してもよい。
【００１７】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。
【００１８】
【発明の実施の形態】
通常の球面を測定する干渉計は精度及び測定再現性などに長足の進歩を見せている。最近では測定再現性で０．１ｎｍに近づこうという精度を見せるまでになっており、ＥＵＶ時代の計測装置としても使用出来る位のレベルに達している。
【００１９】
これに対し非球面の計測は非球面自体の要望があったにも拘らず、ヌルレンズ法やＣＧＨ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｇｅｎｅｒａｔｅｄ　Ｈｏｌｏｇｒａｍ）を用いる方法など、誤差要因が多く、しかも対応する非球面ごとに相当なレンズ枚数が必要となるヌルレンズ系やＣＧＨを作らねばならないということで、汎用性も精度も要求を満たしていなかった。この球面と非球面との乖離をなくすことが本発明の第一の視点であり、このため、本発明では精度上の達成値を球面波にすることを目標として、球面計測用の光学配置を基礎に非球面を計測することを特徴とする。
【００２０】
本発明の第二の視点は非球面の波面を正確に合成して作っていくことである。最近の半導体製造装置における高精度な駆動の実現、及び計算機の発達は基準位置の収差さえはっきりしておれば、該基準位置からオープンループで各エレメントを駆動した後に発生する収差を正確に知ることを可能とする。これが第二の視点を持つにいたる基盤である。
【００２１】
即ち本発明では非球面が球面からのずれと言う形で定義される以上、該非球面を収差とみなし、該収差量を収差発生光学系（波面変換光学系）で発生させて所望の非球面形状を持つ波面を発生させることを特徴としている。
【００２２】
ここで、発生させた波面と実際の面形状が測定波長の５倍程度の差であれば、その反射光による干渉計測において干渉縞を観測することが可能となる。この状況を波面が面形状に略一致していると呼ぶことにする。しかし、高精度に面形状計測を行うためには面形状と波面の差が小さい方が有利であり、測定波長の１倍以下に抑えるのが好ましい。
【００２３】
本発明の実施形態を詳細に説明する前に、測定対象となる非球面形状について説明する。通常、光学素子は回転対称性を持っていることが多く、その非球面形状は光軸からの距離（半径、動径）をｒ、動径ｒにおける光軸方向の近軸球面の曲率をｃ、光軸方向をｚとした時、数式１に示すように偶数次の項のみで記述されるのが一般的である。
【００２４】
【数１】
2004109033.tif 000003
【００２５】
数式１において、５つのパラメータＫ、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが全て０の場合、曲率半径Ｒ＝１／ｃを持つ球面となる。逆に、Ｋ、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの少なくとも一つのパラメータが非零の場合、その面形状は非球面となり、その非球面量はあるｒに対して数式１で与えられる値と前記５つのパラメータを全て０とした場合の数式１の値との差で定義される。特に、最大非球面量は前記非球面形状における非球面量の最大値を意味する。
【００２６】
なお、以下の説明では数式１に基づいて非球面形状を与えているが、ｒの１０次の項で切る必然性はなく、より高次の項や奇数次の項を導入した場合、更に回転対称ではない関数系により非球面形状を定義した場合でも本発明は同様に適用できる。
【００２７】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて詳細に説明する。
【００２８】
図１は、本発明の第一の実施形態の要部概略図であり、実際の計測対象である非球面面形状のうち、球面成分を取り出した面形状を測定するときの素子の配置を示している。ここで、非球面形状の球面成分を取り出すとは、数式１にて非球面形状を定義するのに必要となるｃ、Ｋ、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの６個のパラメータのうち、曲率ｃを除く５個を全て０とすることを意味する。この干渉計は、公知のトワイマン・グリーン干渉計といわれる構成をとっているが、これに限らず公知のフィゾー干渉計の構成をとることも可能である。図１は不図示のレーザ光源から出射し、さらに不図示の光学系により平行にされた光Ｌａが干渉計に入るところから図示している。レーザ光源としては、Ｈｅ−Ｎｅ、Ａｒ、Ｈｅ−Ｎｅ、Ａｒ、Ｈｅ−Ｃｄ、ＹＡＧの高調波など公知のレーザを用いることができる。
【００２９】
図１において、光Ｌａはまずビームスプリッタ１で波面が反射光（参照光）と透過光（信号光）の二つに分割される。同図は参照光として参照ミラー２へ行く光路（参照光路）と、被検面４側へ行く光路（被検光路）とに分割されている。参照光路に行った光は参照ミラー２で反射して再びビームスプリッタ１へ戻っていく。高精度な計測精度を得るためには位相計測をすることが必須となるので、ＰＭＩ（Ｐｈａｓｅ　Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ）といわれる手法が適用される。例えば、図１の構成では参照ミラー２が波長オーダで光軸方向（矢印）に微小駆動される例が示されている。参照ミラー部２の構成は従来の干渉計と同一である。
【００３０】
被検光路には、球面レンズ３−１、３−２、３−３が配置されており、これら球面レンズから構成される球面レンズ群３は、入射した平行光を被検面４とほぼ同じ曲率を持った球面波となるように変換する機能を有している。ここで、生成された球面波は今後のキャリブレーションでの利用も考えると、測定波長の０．１倍を超えないようなほぼ完全なものになっているのが好ましい。被検面４は実際に計測すべき非球面形状の内、球面成分を取り出した面であるので、ある曲率を持った球面となっている。従って、球面レンズ群３を透過した光は、被検面４にて反射され、往路と同じ光路を逆向きに進み、ビームスプリッタ１まで戻る。この戻り光はビームスプリッタ１で分割され、一部は集光レンズ５を介してＣＣＤ６に到達し、参照光と干渉した結果が観測されることになる。
【００３１】
ここで、図１の被検面４は実際に計測すべき非球面形状の内、球面成分を取り出した面であり、この面に対して干渉計測が可能となるように設定されているので、被検面４の位置に実際に計測すべき非球面を配置しても正しく計測することはできない。
【００３２】
次に、図１の光学系を基に実際の非球面形状を計測する方法の要部概略図を図２に示す。構成は図１と図２で差はなく、被検面１４が実際に計測を行うべき非球面となっていること、球面レンズ１３−１、１３−２、１３−３はそれぞれ図１の球面レンズ３−１、３−２、３−３と同じものであるものの、光軸０ａ方向に移動していることの二点が異なる。このように球面レンズの配置を変化させるとあまり大きくない非球面形状に対して、被検光路を通過した光の波面と参照光の波面とのずれを干渉計測ができる程度の値以下に抑えることができる。この干渉計測の結果に加えて、球面レンズ群１３及び被検面１４の個々の位置を得ておけば、被検面１４が設計値通りであるときの計算結果との比較から被検面１４の面形状を算出することができる。この用途のために、例えば、被検面１４はステージ１４−１上に配置し、その位置をレーザ干渉計１４−３からのレーザビーム１４−２を用いて正確に得るとよい。さらに、球面レンズ群１３に関しても不図示の位置検出素子により位置が正確に求めておく。以上のようにして、非球面形状の計測が可能となる。
【００３３】
図３は、本発明の第二の実施形態の要部概略図であり、実際の計測対象である非球面形状のうち、球面成分を取り出した面形状を測定するときの素子の配置を示している。基本的な構成は第一の実施形態と同じであり、球面である被検面２４と同じ曲率の球面波を入射させ、その反射光と参照光の干渉を取る構成になっている。第一の実施形態と異なる点は、平行光Ｌａを被検面２４と同じ曲率の球面波に変換する光学系が球面レンズ群２３に加えて、アルバレツレンズ２０で構成されていることである。アルバレツレンズ２０は、図５（ａ）に示すように同一形状の二枚のレンズ２０−１と２０−２を組み合わせて用いるものである。ここで、光軸０ａに垂直な平面をｘｙ平面とし、紙面に垂直な方向をｘ軸、紙面内にｙ軸を取ることにする。レンズ２０−１と２０−２のそれぞれ一方の面はｆ（ｘ，ｙ）で示される非球面形状をなしており、該非球面側が対向、近接して配置されている。二枚のレンズ２０−１と２０−２のｘｙ面内における相対位置ずれが０である場合、アルバレツレンズ２０は平行平板とほぼ同じ働きをする。このため、実際には図３の光学系中にアルバレツレンズ２０を挿入しない場合でも、球面レンズ群２３は平行光を球面波に変換する機能を有している。従って、被検面２４を用意し、アルバレツレンズ２０を挿入した場合としない場合の干渉計測の結果、およびアルバレツレンズ２０が正確に作製されている場合と仮定した場合の計算結果により、アルバレツレンズ２０のキャリブレーションを行うことができる。
次に、図３の光学系を基に実際の非球面形状を計測する方法の要部概略図を図４に示す。図４では図３の構成に対して、球面レンズ群３３の相対位置が球面レンズ２３から変化していることに加えて、アルバレツレンズ３０を構成する二枚の素子を光軸０ａに対して垂直方向にシフトさせている。被検面３４の非球面量が１００μｍを超えるほどに大きい場合、球面レンズ群３３の相対位置の変化のみで干渉計測が可能になる程度まで波面を調整することは困難であり、これを補うためにアルバレツレンズ３０による波面制御を使用する。
【００３４】
アルバレツレンズ３０は、図５（ｂ）に示すように同一形状の二枚のレンズ３０−１と３０−２を組み合わせて用いるものである。レンズ３０−１と３０−２のそれぞれ一方の面はｆ（ｘ，ｙ）で示される非球面形状をなしており、該非球面側が対向、近接して配置されている。二枚のレンズ３０−１と３０−２のｘｙ面内における相対位置ずれが０である場合、図５（ａ）での説明の通り、アルバレツレンズは平行平板とほぼ同じ働きをする。一方、二枚のレンズ３０−１と３０−２の一方を光軸０ａと垂直のｙ方向にΔ、他方を−Δシフトさせると、アルバレツレンズの透過波面Ｗ（ｘ，ｙ）は、硝材の屈折率をｎとして、数式２として近似的に表示するとことができる。
【００３５】
【数２】
2004109033.tif 000004
【００３６】
このことによりｆ（ｘ，ｙ）の形を適当に選択すれば、各次数の収差を自由に発生させることができる。光軸からの距離ｒはｘ，ｙを用いて、ｒ２＝ｘ２＋ｙ２と書けることを踏まえると、ｒの２乗、４乗、６乗、８乗、１０乗の収差を発生させるために必要な面形状はそれぞれ、次式のようになる。
【００３７】
【数３】
2004109033.tif 000005
【００３８】
【数４】
2004109033.tif 000006
【００３９】
【数５】
2004109033.tif 000007
【００４０】
【数６】
2004109033.tif 000008
【００４１】
【数７】
2004109033.tif 000009
【００４２】
この結果、これら全てを発生させるには以下のように和の形で表せばよい。
【００４３】
【数８】
2004109033.tif 000010
【００４４】
例えば、光軸からの距離（波面の動径）　ｒの次数に応じた成分を独立に制御する場合、ｆ（ｘ，ｙ）の係数（ｃ２　，ｃ４　，ｃ６　，ｃ８　，ｃ１０）のどれか一つを非零とすればよい。この場合、シフト量Δを変化させることで該次数のみが独立に変化するような広範な透過波面Ｗ（ｘ，ｙ）を発生させることができるため、一のアルバレツレンズを作製すれば複数の場面で用いることができる。このような各次数独立制御のアルバレツレンズは１００μｍ程度までの非球面量に適用できる。更に、全ての次数に対して制御された波面を形成する場合、シフト量の変化により各次数が与えられた係数に比例した形で変化するため、独立制御はできなくなり、作製されたアルバレツレンズは測定対象の非球面にのみ用いることができる。しかし、このようなアルバレツレンズを用いれば５００μｍ程度の非球面量にも対応することができるようになる。
【００４５】
アルバレツレンズ３０を特徴付ける非球面形状ｆ（ｘ，ｙ）を理想的に作ることは難しいため、製作誤差をキャリブレーションする必要がある。キャリブレーションの際には球面収差の場合と同じく基準状態と素性の分かっている基準面を用いて、測定を行いオフセット量を計算する。このキャリブレーションには図３の構成が利用できる。オフセット量はｆ（ｘ，ｙ）の誤差、ずれ量Δから発生する非線形効果等も含めて補正する。
【００４６】
アルバレツレンズの非球面量は、主にｆ（ｘ，ｙ）の係数とシフト量Ｄの積に依存する。従って、アルバレツレンズのシフト量を大きくすれば、ほぼ同じ透過波面Ｗ（ｘ、ｙ）を得るのに必要な非球面量は小さくなる。また、アルバレツレンズの径が小さくなるように球面レンズ群を設計することでも非球面量を小さくすることができる。さらに、面形状定義関数ｆ（ｘ，ｙ）に適当な低次の項を入れることも非球面量の低減に有効である。
【００４７】
このように、アルバレツレンズ３０と球面レンズ群３３で構成される波面変換光学系により、平行光Ｌａを被検面３４と略一致するような波面に変換する。ここで略一致した波面とは、該波面形状と被検面３４の差が測定波長の５倍程度に収まることを意味する。被検面３４により反射された光はほぼ同じ光路を通ってビームスプリッタ２へと戻り、その一部が結像レンズ５によりＣＣＤ６に結像するが、波面変換光学系による波面と被検面３４は測定波長の５倍程度のずれとなっているので、参照光路を通ってきた光と被検光路を通ってきた光の干渉した結果全体で干渉縞が観測されることになる。この干渉計測の結果に加えて、アルバレツレンズ３０の個々の素子、球面レンズ群３３及び被検面３４の位置を得ておけば、被検面３４が設計値通りであるときの計算結果との比較から被検面３４の面形状を算出することができる。各素子の位置を正確に知るために、例えば被検面３４はステージ３４−１上に配置し、その位置をレーザ干渉計３４−３からのレーザビーム３４−２を用いるとよい。また、アルバレツレンズ各素子の位置や球面レンズの位置は不図示の位置検出素子を個々に装着して検出を行う。以上のようにして、非球面形状の計測が可能となる。
【００４８】
以下に、本実施形態による第一の数値実施例を説明する。まず、計測対象の非球面として、特開平１２−１００６９４号公報の第一実施例からの以下の凸面ミラーのデータを採用した。
【００４９】
Ｒ＝１／ｃ＝３２２．２８６４００、Ｋ＝１．２２２０４１、Ａ＝−４．０４３９５ｅ−９、Ｂ＝−２．３０６３０ｅ−１３、Ｃ＝−２．３２４７４ｅ−１７、　Ｄ＝７．８４９２５ｅ−２１、有効径＝３９．８５
この非球面の最大非球面量は２２．３μｍとなり、測定波長λが６５６．３ｎｍの場合３４λに相当し、通常の方法では干渉計測ができない。ここで、アルバレツレンズの平行光が入射する側の面を第１面、被検面より一つ前の面を最終面とし、まず計測対象非球面の球面成分に最適化した波面変換光学系として、以下のようにすればよい。
【００５０】
【表１】
2004109033.tif 000011
【００５１】
この状態が第一の配置に相当し、被検面で反射して第１面を通過した光の波面の平面とのずれは最大で０．０６λ程度となっている。次に、アルバレツレンズのシフト量Δ及び球面レンズの移動により第二の配置として非球面波面を発生させるが、そのとき変化させるべき量は以下のようになる。
【００５２】
【表２】
2004109033.tif 000012
【００５３】
この場合、非球面の被検面で反射して第１面を通過した光の波面の平面とのずれは−０．１６〜０．１４λ程度となり、十分に干渉計測が行える範囲に収まる。
【００５４】
図４の干渉計は主にアルバレツレンズのキャリブレーションのため、図３における球面用の干渉計としての役割を果たすようになっているが、非球面量が非常に大きい場合や形状が複雑な変化をする場合、アルバレツレンズを用いても球面レンズ群の配置を変えるのみでは非球面形状に対して干渉計測が可能となるほどの非球面波面を得られない可能性がある。このような場合、計測対象非球面の球面成分を取り出してのキャリブレーションを行わず、球面レンズ群およびアルバレツレンズを非球面形状に対してのみ最適化を行うこともある。
【００５５】
以下に、本実施形態による第二の数値実施例を説明する。計測対象の非球面として、特開平１２−１００６９４の第二実施例からの以下の凹面ミラーのデータを採用した。
【００５６】
Ｒ＝１／ｃ＝−１２１７．２７７９９、Ｋ＝０．６５４６０４、Ａ＝−２．４０３６２ｅ−１０、Ｂ＝３．０３２７５ｅ−１５、Ｃ＝−３．２９８３９ｅ−２０、Ｄ＝１．４４７９７ｅ−２５、有効径＝２２５．３７
この非球面の最大非球面量は５１５．９μｍとなり、測定波長λが６５６．３ｎｍの場合７８６λに相当し、通常の方法ではやはり干渉計測ができない。ここで、アルバレツレンズの平行光が入射する側の面を第１面、被検面より一つ前の面を最終面とすると、計測対象の非球面に最適化した波面変換光学系として、以下のようにすればよい。
【００５７】
【表３】
2004109033.tif 000013
【００５８】
このとき非球面の被検面で反射して第１面を通過した光の波面の平面とのずれは−０．０１３〜０．０３３λ程度となり、十分に干渉計測が行える範囲に収めることができる。
【００５９】
【発明の効果】
本発明によれば、干渉計測法であるために球面を測定するのとほぼ同じ精度で大非球面の計測が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施形態における、球面の測定を行うための構成を示す図である。
【図２】本発明の第一の実施形態における、非球面の測定を行うための構成を示す図である。
【図３】本発明の第二の実施形態における、球面の測定を行うための構成を示す図である。
【図４】本発明の第二の実施形態における、非球面の測定を行うための構成を示す図である。
【図５】図５（ａ）はアルバレツレンズの２枚の素子の相対位置を一致させた場合を示す図であり、図５（ｂ）はアルバレツレンズの２枚の素子の相対位置を変化させた場合を示す図である。
【符号の説明】
１　　　ビームスプリッタ
２　　　参照ミラー
３　　　球面レンズ群
４　　　被検面
１３　　球面レンズ群
１４　　被検面
２０　　アルバレツレンズ
２３　　球面レンズ群
２４　　被検面
３０　　アルバレツレンズ
３３　　球面レンズ群
３４　　被検面
【図１】
2004109033.tif 000014
【図２】
2004109033.tif 000015
【図３】
2004109033.tif 000016
【図４】
2004109033.tif 000017
【図５】
2004109033.tif 000018