(57)【要約】【課題】  高性能でありながらも構成がシンプルに抑えられた干渉計を提供することを目的とする。【解決手段】  この干渉計は、光源から射出した照明光束の波面を変換する補償光学系（１５）と、被検面、又はその共役面の縮小像を形成する結像光学系（１３）と、前記縮小像が形成される面、又はその共役面の輝度分布を検出する検出手段（２１）と、前記補償光学系から射出する前記照明光束を、前記結像光学系の像側からその結像光学系を介して前記被検面に対し投光する導光手段（１６）とを備える。前記補償光学系は、前記結像光学系の物体側のテレセントリック性を補償する方向に前記波面を変換する。【選択図】図１
2005077116.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から射出した照明光束の波面を変換する補償光学系と、
被検面、又はその共役面の縮小像を形成する結像光学系と、
前記縮小像が形成される面、又はその共役面の輝度分布を検出する検出手段と、
前記補償光学系から射出する前記照明光束を、前記結像光学系の像側からその結像光学系を介して前記被検面に対し投光する導光手段とを備え、
前記補償光学系は、
前記結像光学系の物体側のテレセントリック性を補償する方向に前記波面を変換する
ことを特徴とする干渉計。
【請求項２】
請求項１に記載の干渉計において、
前記結像光学系は、
非テレセントリックに設計される
ことを特徴とする干渉計。
【請求項３】
投影光学系の全体又は一部の要素の光学的特性を請求項１又は請求項２に記載の干渉計を用いて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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズやミラーなどの光学面の形状や、光学系を透過した光束の波面の形状を測定する干渉計、及びその干渉計を用いた測定手順を含む投影光学系の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の一般的な干渉計（非特許文献１など）には、被検面の像を結像する結像光学系（非特許文献１では”REFERENCE FLAT”の左隣のレンズ”，”IMAGING LENS”,  ”ZOOM LENS”）や、照明光束の径の拡大及び平行光束化を図る照明光学系（非特許文献１では”NEGATIVE LENS”,  "REFERENCE FLAT"の左隣のレンズ）などが備えられる。
この干渉計の性能を向上させるためには、その結像の収差を抑えると共に、照明光束の平行度を高く保つ必要がある。
【非特許文献１】ダニエル・マラカーラ（Daniel Malacara），「オプティカル・ショップ・テスティング（Optical Shop Testing）」，２８頁−２９頁，図１．２３．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、そのままの構成で結像の収差を抑えつつ光束の平行度を高めようとすると、各光学系のレンズ枚数がそれぞれ増加したりレンズ径が大きくなったりするので、干渉計の構成が複雑化する傾向にある。
本発明はこのような問題に鑑みてなされたもので、高性能でありながらも構成がシンプルに抑えられた干渉計を提供することを目的とする。
【０００４】
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】
【０００５】
請求項１に記載の干渉計は、光源から射出した照明光束の波面を変換する補償光学系と、被検面、又はその共役面の縮小像を形成する結像光学系と、前記縮小像が形成される面、又はその共役面の輝度分布を検出する検出手段と、前記補償光学系から射出する前記照明光束を、前記結像光学系の像側からその結像光学系を介して前記被検面に対し投光する導光手段とを備え、前記補償光学系は、前記結像光学系の物体側のテレセントリック性を補償する方向に前記波面を変換することを特徴とする。
【０００６】
請求項２に記載の干渉計は、請求項１に記載の干渉計において、前記結像光学系は、非テレセントリックに設計されることを特徴とする。
請求項３に記載の投影光学系の製造方法は、投影光学系の全体又は一部の要素の光学的特性を請求項１又は請求項２に記載の干渉計を用いて測定する手順を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の干渉計では、結像光学系が照明光学系の一部に兼用される。この結像光学系が、照明光束の径を拡大する機能を果たす。
また、この結像光学系の物体側のテレセントリック性は、補償光学系によって補償されるので、結像光学系から被検面の側へ射出する照明光束の平行度は、高く保たれる。
また、結像光学系が照明光束の径の拡大を図る分だけ、補償光学系のレンズ枚数及びレンズ径は抑えられる。
【０００８】
すなわち、本発明の干渉計は、高性能でありながらも構成がシンプルに抑えられている。
また、本発明の投影光学系の製造方法は、本発明の干渉計を利用するので、高性能な投影光学系を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図１，図２，図３，図４，図５を参照して本発明の最良の形態（実施形態）について説明する。
本実施形態は、本発明の干渉計の実施形態である。
先ず、本実施形態の干渉計の構成について述べる。
図１に示すように、本実施形態の干渉計には、被検物１１、フィゾーレンズ１２、結像レンズ（結像光学系に対応。）１３、レーザ光源（光源に対応。）１４、補償レンズ（補償光学系に対応。）１５、ビームスプリッタ（導光手段に対応。）１６、ミラー１７、フォーカスミラー１８、拡散板１９、リレーレンズ２０、撮像素子（検出手段に対応。）２１などが配置される。
【００１０】
被検物１１とフィゾーレンズ１２とは、被検物１１の被検面１１ａとフィゾーレンズ１２の最終面（フィゾー面１２ａという。干渉計における参照面の働きをする。）とが対向する位置関係で配置される。
また、被検物１１とフィゾーレンズ１２との間隔は、フィゾーレンズ１２の第１面側（フィゾー面１２ａとは反対側の面）から入射した平行光束が被検面１１ａに対し垂直に入射するような間隔に、調整される。
【００１１】
結像レンズ１３は、フィゾーレンズ１２に関する被検面１１ａの共役面の縮小像を形成するべく、フィゾーレンズ１２の第１面側に配置される。結像レンズ１３の結像面に、その縮小像が形成される。
なお、この縮小像が形成される面（被検面１１ａの共役面である。）、及び被検面１１ａのその他の各共役面を、図１では符号「Ｃ」で示した。
【００１２】
結像レンズ１３の像側には、ミラー１７、フォーカスミラー１８、拡散板１９、リレーレンズ２０、撮像素子２１が配置される。
拡散板１９の拡散面１９ａ、撮像素子２１の撮像面２１ａに、それぞれ共役面Ｃが形成される。
撮像素子２１は、撮像面２１ａ上の輝度分布を検出する。
【００１３】
因みに、これらのミラー１７、フォーカスミラー１８、拡散板１９、リレーレンズ２０は、結像レンズ１３から撮像素子２１に至る光路を調節するために備えられる。
レーザ光源１４は、コヒーレンス性の高いレーザ光からなる照明光束を出射する。
補償レンズ１５は、そのレーザ光源１４の射出側に配置され、レーザ光源１４から射出した照明光束の波面を変換する。
【００１４】
ビームスプリッタ１６は、ビームスプリッタ１６の半透過面１６ａを結像レンズ１３の像側の光路に対し４５°の角度で挿入している。
レーザ光源と補償レンズ１５とは、補償レンズ１５から射出する照明光束がビームスプリッタ１６の半透過面１６ａに入射し、かつ結像レンズ１３の方向に導光されるよう配置される。
【００１５】
以下、本実施形態の干渉計における光の振る舞いについて述べる。
レーザ光源１４から射出した照明光束は、補償レンズ１５においてその波面を変化させる。
波面を変化させた照明光束は、ビームスプリッタ１６の半透過面１６ａにより結像レンズ１３の方向に導光される。
【００１６】
その照明光束は、結像レンズ１３を経由することにより、その径を拡大させる。
その照明光束は、フィゾーレンズ１２に入射した後、その一部がフィゾー面１２ａにおいて反射し、その波面にフィゾー面１２ａの形状情報を重畳させた参照光束となる。
照明光束の他の一部はフィゾー面１２ａを透過した後、被検物１１の被検面１１ａに対し略垂直に入射する。
【００１７】
その照明光束の少なくとも１部は被検面１１ａにて反射し、その波面に被検面１１ａの形状情報を重畳させた被検光束となる。
被検光束は、フィゾーレンズ１２に戻り、前述した参照光束と共に、フィゾーレンズ１２を逆進し、結像レンズ１３、ビームスプリッタ１６に順に入射する。
被検光束と参照光束とは、ビームスプリッタ１６によってミラー１７の方向に導光され、さらに、フォーカスミラー１８、拡散板１９、リレーレンズ２０を介して撮像素子２１の撮像面２１ａ上に入射する。
【００１８】
この被検光束と参照光束とは干渉し、被検面１１ａの形状情報を含む干渉縞を撮像面２１ａ上に生起させる。
以下、本実施形態の干渉計の設計上の特徴について述べる。
結像レンズ１３は、その結像収差を低く抑えることに重点をおいて設計され、非テレセントリックである。その代わりに、結像レンズ１３のレンズ枚数は少なく抑えられる。
【００１９】
補償レンズ１５は、結像レンズ１３の物体側のテレセントリック性を補償するよう、その結像レンズ１３と共に設計される。
以下、本実施形態の効果を述べる。
本実施形態の干渉計では、結像レンズ１３が照明光学系の一部に兼用される。この結像レンズ１３が、照明光束の径を拡大する機能を果たす。
【００２０】
また、この結像レンズ１３の枚数は、低く抑えられる。
このような結像レンズ１３の設計例を示すと、図２のようになる。図２の設計例の結像レンズ１３のレンズ枚数は、７に抑えられている。なお、図２において、左側が物体側（フィゾーレンズ１２側）、右側が像側（ビームスプリッタ１６側）である。
また、この結像レンズ１３の物体側のテレセントリック性は、補償レンズ１５によって補償されるので、フィゾーレンズ１２に入射する照明光束の平行度は、高く保たれる。
【００２１】
また、結像レンズ１３によって照明光束の径の拡大が図られる分だけ、補償レンズ１５のレンズ枚数及びレンズ径は抑えられる。このレンズ枚数は、図２に示すような結像レンズ１３を用いた場合、２〜３程度に抑えられる。
すなわち、本実施形態の干渉計は、高性能でありながらも構成がシンプルに抑えられている。
【００２２】
なお、本実施形態の干渉計においては、次のことが考慮される必要がある。
すなわち、上述したように結像レンズ１３は非テレセントリックなので、撮像素子２１の撮像面２１ａ上に形成される被検面１１ａの像は変形する。
このため、干渉計の校正用データとして、その変形量が予め測定されることが望ましい。干渉計の使用時にその校正用データが用いられば、使用者は、撮像素子２１上のどの画素の出力が被検面１１ａ上のどの位置の形状を示しているのかを正確に対応付けることができる。
【００２３】
以下、本実施形態の干渉計に類似した干渉計（比較例）について述べる。
図３に示すように、比較例の干渉計の構成は、基本的に図１に示す本実施形態の干渉計と同じである。但し、設計上の特徴が異なる。
結像レンズ２３は、結像収差を低く抑えることとだけでなく、テレセントリック性を持つことにも重点をおいて設計される。つまり、結像レンズ２３は、テレセントリックである。
【００２４】
以下、本比較例の作用を本実施形態の作用と比較する。
先ず、結像レンズ２３のテレセントリック性については補償する必要が無いので、補償レンズ２５のレンズ枚数は抑えられる。このレンズ枚数は、例えば、図４に示すテレセントリックな結像レンズ２３を用いた場合、１程度（貼り合わせレンズの枚数１）に抑えられる。
【００２５】
また、結像レンズ２３がテレセントリックなので、撮像素子２１の撮像面２１ａ上に形成される被検面１１ａの像の変形は、抑えられる。
しかしながら、このような結像レンズ２３の設計例では、図４に明らかなように、レンズ枚数が１０（しかも、そのうち、貼り合わせレンズの枚数は２）と多くなる。なお、図４において、左側が物体側（フィゾーレンズ１２側）、右側が像側（ビームスプリッタ１６側）である。
【００２６】
したがって、本比較例の干渉計では、補償レンズ２５のレンズ枚数は１〜２枚抑えられるものの、結像レンズ２３のレンズ枚数は３枚、或いはそれ以上に増加してしまう。
以上の比較の結果、本実施形態の干渉計において、非テレセントリックな結像レンズ１３とテレセントリック性を補償する補償レンズ１５との組み合わせが、構成のシンプル化に寄与していることが分かった。
【００２７】
なお、本実施形態では、参照面１２ａに投光された照明光束の一部（参照面１２ａを透過した照明光束）を被検面１１ａに投光するタイプの干渉計（フィゾー型干渉計）について説明したが、参照面１２ａに投光される前の照明光束を分岐して、分岐された一方の光束を参照面１２ａに、分岐された他方の光束を被検面１１ａにそれぞれ投光するタイプの干渉計（トワイマン・グリーン型干渉計）にも本発明は同様に適用可能である。
【００２８】
ところで、以上説明した本実施形態の干渉計は、投影露光装置の製造に適用することができる。
以下、本実施形態の干渉計を用いて製造した投影露光装置について説明する。
図５に示すように、この投影露光装置において、マスク２０１は、マスクホルダ２０２を介して、マスクステージ２０３上に後述するウエハ２０７と平行に保持されている。
【００２９】
マスクステージ２０３は、不図示の駆動系の作用により、マスク面に沿って二次元的に移動可能であり、その位置座標はマスク移動鏡２０４を用いた測長干渉計２０５によって計測され、かつ位置制御される（なお、測長干渉計は、本実施形態の干渉計とは異なり、その測定対象は「面の形状」ではなく「２点間の距離」である。）。
照明光学系２００からマスク２０１を介して照射された光は、投影光学系２０６を介して、ウエハ２０７上にマスクパターンの像を形成する。
【００３０】
ウエハ２０７は、ウエハホルダ２０８を介して、ウエハステージ２０９上にマスク２０１と平行に保持されている。
ウエハステージ２０９は、不図示の駆動系の作用により、ウエハ面に沿って二次元的に移動可能であり、その位置座標はウエハ移動鏡２１０を用いた測長干渉計２１１によって計測され、かつ位置制御される。
【００３１】
以上の構成の投影露光装置の製造では、投影光学系２０６の全体又は一部の要素の光学的特性（光学系を通過する光束の波面の形状や、光学面の形状など）は、本実施形態の干渉計により測定される。
製造時には、その測定の結果に応じて、投影光学系２０６の少なくとも１部の要素は調整されている。
【００３２】
本実施形態の干渉計は、高性能であるので、その調整の方法に公知の従来の手法しか適用されていなくても、干渉計が高性能である分だけ、投影光学系２０６の性能は高く保たれる。その結果、投影露光装置の性能も、高く保たれる。
なお、製造時には、上述した測定の結果に応じて、投影光学系２０６以外の投影露光装置の要素を調整してもよい。これによっても、投影露光装置の性能は、高く保たれる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】実施形態の干渉計の構成図である。
【図２】結像レンズ１３の設計例である。
【図３】比較例の干渉計の構成図である。
【図４】結像レンズ２３の設計例である。
【図５】投影露光装置の構成図である。
【符号の説明】
【００３４】
１１  被検物
１１ａ  被検面
１２  フィゾーレンズ
１２ａ  フィゾー面
１３，２３  結像レンズ
１４  レーザ光源
１５，２５  補償レンズ
１６  ビームスプリッタ
１６ａ  半透過面
１７  ミラー
１８  フォーカスミラー
１９  拡散板
１９ａ  拡散面
２０  リレーレンズ
２１  撮像素子
２１ａ  撮像面
Ｌ１〜Ｌ１０  レンズ
２００  照明光学系
２０１  マスク
２０２  マスクホルダ
２０３  マスクステージ
２０４  マスク移動鏡
２０５，２１１  測長干渉計
２０６  投影光学系
２０７  ウエハ
２０８  ウエハホルダ
２０９  ウエハステージ
２１０  ウエハ移動鏡
【図１】
2005077116.tif 000003
【図２】
2005077116.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005077116.tif 000006
【図５】
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