(57)【要約】【課題】  被検光学系の波面収差測定をダブルパスで測定することに起因する測定誤差を抑制すること。【解決手段】  光源からの光を被検光学系に入射させるためのＴＳレンズと、光波面情報を十分通過させる大きさを持つ開口部（窓）と共にその近傍に光を理想的な球面波に変換する適切なサイズのピンホールを有する光波整形板と、ピンホールから反光源側に球面ミラーを有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を被検光学系に入射させるためのＴＳレンズと、光波面情報を十分通過させる大きさを持つ開口部（窓）と共にその近傍に光を理想的な球面波に変換する適切なサイズのピンホールを有する光波整形板と、ピンホールから反光源側に球面ミラーを有することを特徴とする波面収差測定装置。
【請求項２】
光源からの光を被検光学系に入射させるためのＴＳレンズと、光波面情報を十分通過させる大きさを持つ開口部（窓）と共にその近傍に、被検光学系に入射し一旦出射した光がピンホールから反光源側に配置された球面ミラーで反射された後、反射後の光を理想的な球面波に変換する適切なサイズのピンホールを有する光波整形板と、波面収差を測定する被検光学系を通過する往路光は前記光波整形板の開口部（窓）を通過させて球面ミラーで反射後、反射光は前記光波整形板のピンホールを通過させて被検光学系をシングルパスで通過させた光と、ＴＳレンズの最終面からの光の両者を干渉させることで被検光学系の波面収差を計測する請求項１に記載の波面収差測定装置。
【請求項３】
光源からの光を被検光学系に入射させるためのコリメータレンズと、コリメータレンズより光源側に配置されたハーフミラーと、光波面情報を十分通過させる大きさを持つ開口部（窓）と共にその近傍に光を理想的な球面波に変換する適切なサイズのピンホールを有する光波整形板と、ピンホールから反光源側に球面ミラーを有することを特徴とする波面収差測定装置。
【請求項４】
前記コリメータレンズより光源側に配置されたハーフミラーでの反射光は、コリメータレンズで平行光とされて被検光学系へ入射し、光波面情報を十分通過させる大きさを持つ開口部（窓）と共にその近傍に理想的な球面波に変換する適切なサイズのピンホールを有する光波整形板と、波面収差を測定する被検光学系を通過する往路光は前記光波整形板の開口部（窓）を通過させ、被検光学系を一旦出射した光はピンホールから反光源側に配置された球面ミラーで反射され、その反射光を前記光波整形板のピンホールを通過させて被検光学系をシングルパスで通過させた光と、ハーフミラーを透過した光が参照面へ到達し、参照面で反射して戻ってきた光の両者を干渉させることで被検光学系の波面収差を計測する請求項３に記載の波面収差測定装置。
【請求項５】
前記光波整形板が固定配置されていることを特徴とする請求項１または２または３または４に記載の波面収差測定装置。
【請求項６】
前記光波整形板は駆動機構により、光路中に挿入、取り出し可能なことを特徴とする請求項１または２または３または４に記載の波面収差測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体露光装置用縮小投影光学レンズ、ミラー等の高精度な光学系の波面収差精度を極めて高い精度で測定する波面収差測定装置に関するものであり、特に高周波成分を含む波面の高精度な波面収差測定に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より高精度なレンズ、ミラーの波面収差測定は、フィゾー干渉計やトワイマン−グリーン干渉計などを用い、被検光学系をダブルパスで測定する波面収差測定装置が一般的である。
【０００３】
図７に、従来のダブルパスで被検光学系の波面収差測定を行う波面収差測定装置の構成を示す。このような装置は、例えば特許文献１等に開示されている。
【０００４】
ここでは代表例として、フィゾー型干渉計を用いた従来の波面収差測定装置を示している。
【０００５】
同図において、２は光源であるところのレーザ、３は引き回し光学系、４は集光レンズ、１８は理想球面波を発生させるための空間フィルタ、１６はハーフミラー、１７はミラー、２０は引き回されてきた光を平行光とするためのコリメータレンズ、５０は引き回し光学系、５はＴＳレンズ６を駆動させるためのXYZステージ、６は被検光学系へ光を導くためのＴＳレンズ、７はWafer面、８は被検光学系、５２はReticle面、１０はＲＳミラー、１５はＲＳミラー１０を駆動させるためのＰＺＴ、１３は参照光と被検光学系の光波情報を持った被検光を干渉させるための干渉計ユニット、５１は空間フィルタ、１９は撮像素子１４へと光を導く結像レンズ、１４はＣＤＤカメラなどの撮像素子である。
【０００６】
また、１１は被検レンズを搭載するための搭載台、１２は本体、２１はステージの動きを制御するステージコントローラ、２２はホストコンピュータである。
【０００７】
同図において、光源（レーザ）２から出た光は引き回し光学系３、ハーフミラー１６で反射後、コリメータレンズ２０で平行光とされて引き回し光学系５０を通ってWafer側から入射し、TSレンズ６、被検光学系８を通ってReticle面９、RSミラー１０に達してRSミラー１０で反射される。
【０００８】
その後、入射時と逆方向に被検光学系８、TSレンズ６を通って引き回し光学系５０を逆進した光はハーフミラー１６を透過し、ＣＣＤカメラなどの撮像素子１４上に被検光束として入射する。一方、TSレンズ６の最終面である、いわゆるフィゾー面により反射された光束も、TSレンズ６→引き回し光学系５０→ミラー１７→ハーフミラー１６→撮像素子１４の光路で、参照光として入射する。これらの２光束の干渉により、CCD上で縞検出される。またRSミラー１０はPZT１５により光軸方向にスキャンされ、いわゆるフリンジスキャン法により、被検波面の位相検出が可能となっている。これをもとにホストコンピュータ２２で波面収差を計算させている。
【特許文献１】特開２００２−０２２６０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記従来例のように、被検光学系の波面収差をダブルパスで測定する波面収差測定装置の場合には
（１）被検光学系を通過する往路で回折される光路に対して、ＲＳミラー反射後に被検光学系を通過する復路光の位相がずれる場合がある
（２）このため、特に測定波面の高周波数領域に大きな収差がある場合には、ダブルパス起因による位相ずれの影響により、被検光学系の高精度な波面収差の測定に影響する恐れがある
という問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本提案では上記従来例の課題に鑑み、被検光学系の波面収差測定をダブルパスで測定することに起因する測定誤差を抑制する。
【００１１】
より実用的で高い精度が期待できる波面収差測定方法および装置を提供するために、光源からの光を一旦集光させるＴＳレンズ（コリメータレンズ）と、被検光学系を光が通過した位置にＲＳミラーが配置された波面収差測定装置において、ＲＳミラーからの反射光の集光点近傍の領域に、集光した光を理想的な球面波に変換する適切なサイズのピンホールと共にその近傍に光波面情報を十分通過させる大きさを持つ開口部（窓）を有する光波整形板を有し、被検光学系を通過する往路光はその開口部を通過させ、ＲＳミラー反射後の光は光波整形板のピンホールを通過させることで理想球面波を発生させ、光波面情報をいったんキャンセルさせて、ピンホールを通過することによって発生した理想球面波を用いて被検光学系を逆方向（復路）へ通過させることにより、被検光学系のシングルパスの光波面情報を持った光を作成する。
【００１２】
この光を被検光と呼ぶことにする。
【００１３】
また、フィゾー型干渉計を用いた波面収差測定装置の場合には、ＴＳレンズの最終面でいわゆるフィゾー面と呼ばれる面からの戻り光を参照光として用い、それ以外の、例えばトワイマン・グリーン干渉計を用いた波面収差測定装置の場合には、高精度な参照面からの戻り光を参照光とする。
【００１４】
これら２つの光（被検光，参照光）を干渉計ユニットで干渉させて、ＣＣＤなどの撮像素子で干渉縞を撮像することにより、被検光学系の波面収差をコンピュータで解析可能としたものである。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、ダブルパス型波面収差測定装置において、被検光学系を通過した往路光を光波整形板の開口部を通過させ、ＲＳミラーで反射後、光波整形板のピンホールを通過させることにより発生する理想球面波を被検光学系復路のシングルパス測定に用い、参照面からの光と干渉させることで得られる干渉縞像を干渉計内に設けられたＣＣＤカメラなどの撮像素子で撮影し、電子化された情報をコンピュータで解析可能とすることで、測定波面に高周波領域が存在し、かつ大きな収差が存在する場合でも、被検光学系を通過する往路の回折光と復路光の位相ずれによる波面収差測定への影響を受けることなく、高精度な波面収差測定ができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（第１実施例）
図１は本発明の第１の実施例を示す。
【００１７】
同図は、被検光学系８に半導体露光装置に搭載される投影レンズを用い、フィゾー型干渉計を有する波面収差測定装置の場合を例として示している。また、同図は被検光学系８にWafer側から光が入射する場合を示しているが、Reticle側から光が入射するような構成でも構わない。
【００１８】
光源（レーザ）２から出た光が引き回し光学系３、集光レンズ４を通り、空間フィルタ１８へ導かれ、理想球面波を発生させる。光はさらにハーフミラー１６、ミラー１７へと導かれてコリメータレンズ２０で平行光となり、ＴＳレンズ６へ到達する。ＴＳレンズ６から出射された光は被検光学系（往路）８、光波整形板１の開口部１bを通過してＲＳミラー１５へ到達する。１は被検光学系を通過してきた往路光を通過させる開口部１bを持ち、ＲＳミラー１０反射後の反射光を通過させるピンホール１aを有する光波整形板であり、固定配置してある。
【００１９】
図２は前記光波整形板１の詳細図であり、ピンホール1aと開口部（窓）1bが隣接して設けられている様子を示している。開口部（窓）1bは光波面情報が通過するのに十分な大きさで１つまたは複数であるとする。
【００２０】
図３は前記光波整形板を通過する光の説明図であり、被検光学系の光波面情報を持った回折光を含む往路光が光波整形板の開口部（窓）1bを通過し、ＲＳミラー１０で反射する様子を示している。反射した光の一部は光波整形板１のピンホール１aへ到達して理想球面波を発生させる。その理想球面波は被検光学系８を通過して（復路）、被検光学系８のシングルパスの光波面情報を持った光がＴＳレンズ６、干渉計ユニット１３内の結像レンズ１９を通り、ＣＣＤカメラなどの撮像素子１４へと到達する。
【００２１】
この光を被検光と呼ぶことにする。
【００２２】
また、ＴＳレンズ６の最終面、いわゆるフィゾー面からの戻り光は、引き回し光学系５０，干渉計ユニット１３内の結像レンズ１９などを通り、撮像素子１４へと到達する。
【００２３】
この光を参照光と呼ぶことにする。
【００２４】
これら２つの光（被検光，参照光）を干渉計ユニット１３内で干渉させて干渉縞を形成し、撮像素子１４で撮像する。
【００２５】
被検光学系８の波面収差計算においては従来例と同様に計算され、ホストコンピュータ２２により、撮像された干渉縞から被検光学系８の波面収差が算出される。
【００２６】
このように、被検光学系８の波面収差をシングルパスで測定することにより、被検光学系８の回折を含む往路光と復路光との位相ずれの影響を考慮せずに、高精度な波面収差測定が可能となる。
【００２７】
（第２実施例）
図４に本発明の第２の実施例を示す。
【００２８】
同図は第１の実施例において固定配置されている光波整形板１に駆動機能を持たせたものであり、その他は第１の実施例と同様である。必要に応じて光波整形板１を光路中に挿入し、被検光学系８の波面収差測定を行う。波面収差測定の方法は、第１の実施例の場合と同様である。
【００２９】
（第３実施例）
図５に本発明の第３の実施例を示す。
【００３０】
同図は第１の実施例で用いるフィゾー型干渉計以外の干渉計を用いた波面収差測定装置を示しており、同図にはその代表例として、トワイマン・グリーン干渉計を用いた場合を示しているが、従来の波面収差測定装置の場合と同様に上記干渉計はトワイマン・グリーン干渉計に限るものではなく、他の干渉計を用いてもよい。
【００３１】
本実施例では、光源（レーザ）２から引き回し光学系５０まで引き回されてきた光をハーフミラー５５で反射光，透過光に分け、反射光はコリメータレンズ５６を通って被検光学系８へ入射し、第1の実施例と同様の方法で被検光を得る。光波整形板１は固定配置してある。また、ハーフミラー５５の透過光が参照面５４へと到達し、反射されて戻ってきた光を参照光とする。
【００３２】
これら２つの光（被検光，参照光）を用いて、従来例と同様にして被検光学系８の波面収差を計算する。
【００３３】
（第４実施例）
図６に本発明の第４の実施例を示す。
【００３４】
同図は第３の実施例において固定配置されている光波整形板１に駆動機能を持たせたものであり、その他は第３の実施例と同様である。必要に応じて光波整形板１を光路中に挿入し、被検光学系８の波面収差測定を行う。波面収差測定の方法は、第３の実施例の場合と同様である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１実施例。
【図２】本発明の第１実施例で使用したピンホール部分の詳細説明図。
【図３】本発明の第１実施例で使用した光波整形板を通る光の説明図。
【図４】本発明の第２実施例。
【図５】本発明の第３実施例。
【図６】本発明の第４実施例。
【図７】従来例の説明図。
【符号の説明】
【００３６】
１  光波整形板
２  レーザ（光源）
３  引き回し光学系
４  集光レンズ
５  XYZステージ
６  TSレンズ
７  Wafer面
８  被検光学系
１０  RSミラー
１１  搭載台
１２  本体
１３  干渉計ユニット
１４  撮像素子
１５  PZT
１６  ハーフミラー
１７  ミラー
１８  空間フィルタ
１９  結像レンズ
２０  コリメータレンズ
２１  ステージコントローラ
２２  ホストコンピュータ
５０  引き回し光学系
５１  空間フィルタ
５２  Reticle面
５３  トワイマン・グリーンユニット
５４  参照面
５５  ハーフミラー
５６コリメータレンズ
【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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