(57)【要約】【課題】  充分なフォトン量での計測と高い計測スループットを実現でき、読み出し誤差の累積も防止して高精度な計測結果を得ることができる光強度計測方法を提供すること。【解決手段】  この光強度計測方法は、複数の画素８が配列されたＣＣＤセンサ１の受光面２に計測光３を入射して、その入射光強度を計測する光強度計測方法であって、計測中に、計測光３の入射方向と直交するＸ方向にＣＣＤセンサ１を計測光３に対して移動させるステップを有する。【選択図】  図３
2005241597.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素が配列された撮像素子の受光面に光を入射して、その入射光強度を計測する光強度計測方法であって、
該計測中に、前記入射光の入射方向と直交する方向に前記撮像素子を前記入射光に対して移動させるステップを有することを特徴とする光強度計測方法。
【請求項２】
前記移動ステップにおいて、前記撮像素子を前記画素の配列方向に沿って移動させることを特徴とする請求項１に記載の光強度計測方法。
【請求項３】
前記移動ステップにおける前記撮像素子の移動速度を、前記受光面における前記入射光の強度分布及び前記画素の飽和値に基づいて決定するステップをさらに有することを特徴とする請求項１に記載の光強度計測方法。
【請求項４】
前記移動ステップにおける前記撮像素子の移動速度を、下記条件式に基づいて決定するステップをさらに有することを特徴とする請求項１に記載の光強度計測方法。
【数１】
2005241597.tif 000007
【請求項５】
前記移動ステップにおける前記撮像素子の移動量を、その移動方向に沿った方向での該撮像素子の前記受光面の寸法と該受光面における前記入射光の入射領域の該移動方向に沿った方向の寸法とに基づいて決定するステップをさらに有することを特徴とする請求項１に記載の光強度計測方法。
【請求項６】
前記移動ステップ前に、
前記画素に入射する光強度が該画素の飽和値以下である基準入射光を入射するステップと、
前記画素により計測された該基準入射光の光強度及び前記飽和値に基づいて前記撮像素子の移動速度を予め決定するステップとをさらに有することを特徴とする請求項１に記載の光強度計測方法。
【請求項７】
前記移動ステップ前に、
前記撮像素子の移動方向及びその直交方向に二次元配列された複数の前記画素に入射する光強度が該複数の画素の飽和値以下である基準入射光を入射するステップと、
前記複数の画素により計測された複数の前記基準入射光の光強度を前記撮像素子の移動方向に沿って積算するステップと、
該積算された光強度のうち最大のもの及び前記飽和値に基づいて前記撮像素子の移動速度を予め決定するステップとをさらに有することを特徴とする請求項１に記載の光強度計測方法。
【請求項８】
前記入射光の波長が２０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の光強度計測方法。
【請求項９】
複数の画素が配列された撮像素子の受光面に光を入射して、その入射光強度を計測する光強度計測方法であって、
該計測中に、前記受光面上における前記入射光の入射領域を移動させるステップを有することを特徴とする光強度計測方法。
【請求項１０】
前記入射光の光源と前記撮像素子との間の光路中にミラーを配置してそのミラーからの反射光強度を請求項１に記載の光強度計測方法を用いて計測する第１のステップと、
前記光路中にミラーを配置せずに前記光源からの光強度を前記撮像素子により計測する第２のステップと、
前記第１のステップによる計測値と前記第２のステップにより計測値との比率を求めるステップとを有することを特徴とするミラーの反射率計測方法。
【請求項１１】
複数の画素が配列され、その受光面に入射された光の強度を計測するための撮像素子と、
該撮像素子の受光面に光が入射するように該撮像素子を移動させる駆動部と、
前記計測中に、前記入射光の入射方向と直交する方向に前記撮像素子が前記入射光に対して移動するように前記駆動部を制御する制御部とを有することを特徴とする光強度計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光強度計測方法、反射率計測方法、及び光強度計測装置に係り、例えば平面鏡や光を集光する凹面鏡等のミラーの反射光強度をＣＣＤ等の撮像素子を用いて計測する方法に関する。本発明は、特にＥＵＶ光（極端紫外光）等を光源とする投影露光装置の光学系に用いられるミラーの反射率の計測に好適である。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に開示されているように、撮像素子としてＣＣＤを用いる場合には、電荷の蓄積容量の限界に起因して、入射光量をある範囲内にする必要があった。同様に、ＣＣＤ等の撮像素子を光検出器（光センサ）として用いて光の強度を計測する場合においても、各画素の計測値が飽和しない範囲で計測を完了する必要がある。以下、図１〜図３を用いてＣＣＤによる光強度計測の原理について説明する。図中、符号１は撮像素子としてのＣＣＤセンサ、符号２はセンサ受光面、符号３は計測光（入射光）、符号４は受光面２に計測光が入射する入射領域を示している。ＣＣＤセンサ１は、縦横の２次元に画素が配列されている。
【０００３】
入射領域４に入射する計測光３の強度を計測する場合、計測光３とＣＣＤセンサ１の位置関係を変化させることなく、極力固定した状態において計測を行う。その際、ＣＣＤセンサ１の各画素が飽和しない光強度レベルで一度の計測を完了させる必要があった。
【０００４】
この方法においては、計測する光量を各画素が飽和しない程度に小さくすることが必要な場合があり、一度の計測では必要な精度を満たすための十分な光量が得られない場合がある。一般に光強度の検出精度は光量に依存し、光量が小さいと検出精度が劣化するからである。
【０００５】
そのような場合、計測を繰り返し行うことにより必要な検出精度を確保する必要がある。例えば、波長１３．５ｎｍ付近の非常に波長の短い光の強度を計測する場合を考える。波長は１３．５ｎｍにおいてはフォトン１個のエネルギーは９２ｅＶである。ＣＣＤセンサに使われるフォトダイオードのシリコン（Ｓｉ）の正孔電子対あたりのエネルギー（３００Ｋ）が３．６２ｅＶである。使用するＣＣＤセンサの量子効率を仮に０．４４とし、同センサのフルウェルキャパシティー（Ｆｕｌｌ  Ｗｅｌｌ  Ｃａｐａｃｉｔｙ）を仮に６００００エレクトロンとすれば、フォトンの数をＮｐとして、Ｎｐ×９２×０．４４／３．６２＝６００００であるから、Ｎｐ＝５３６６でフルウエルキャパシティーを越え、正確な計測が出来なくなる。ここでフルウェルキャパシティーとは画素の飽和値とも呼ばれ、画素が検出可能な光強度の最大値、言い換えれば、画素が蓄積できる電子の最大容量のことである。また、画素の最大フォトン蓄積量とも言うことができる。
【０００６】
一方、計測誤差を小さくするためにはなるべく多数のフォトンを計測する必要がある。例えば必要な検出精度を確保するための計測フォトン数が１×１０６個程度の場合に、一度の計測でＣＣＤセンサ１の全画素で１×１０５個のフォトンが計測できるとすると、必要精度を確保するために１０回の計測を繰り返す必要がある。
【０００７】
しかし、この方法によればＣＣＤセンサ１からの検出値の読み出しを繰り返す必要があるために、データの読み出し時に発生するノイズ（読み出し誤差）の影響を繰り返し受けることによって計測の誤差が大きくなってしまう。また、検出値の読み出しに伴うデータの受け渡しを繰り返し行うことにより計測スループットの低下を招く。特に、一度発光を止めると次回発光するまでに時間がかかってしまうような光源の場合はこの問題は大きいものとなる。
【０００８】
図２（ａ）において、ＣＣＤセンサ１の各画素８はそれぞれ幅（Ｘ方向寸法）ａ、高さ（Ｙ方向寸法）ｂで構成されている。図２（ｂ）は断面Ｓ−Ｓ上の画素８において、単位時間、単位面積あたりにどれだけの光エネルギー量（Ｉｓ）が入射領域４に照射されるかを示している。図２（ｃ）は、このＣＣＤセンサ１に対して光を所定時間（Ｔ０）だけ照射した場合の断面Ｓ−Ｓ上の各画素８における光の受光量を示している。断面Ｓ−Ｓ上の各画素８での受光量の最大値をＥｍａｘとすると、図２（ｃ）に示すようにＥｍａｘが飽和値Ｅｔｈを超えている場合は正しく計測できない。そのため、この場合は光の照射時間をＴ０×Ｅｔｈ／Ｅｍａｘ以下として、図２（ｄ）に示すように各画素８での受光量が飽和値Ｅｔｈ以下となるように調整する必要がある。そして、ＣＣＤセンサ１全体としての計測光量が不足している場合には、この計測を繰り返して行うことによりトータルの光量を増加させて計測精度を向上させている。
【特許文献１】特開２００２−３１４８７３
【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、上記の計測方法によれば、計測精度を向上させるために計測を繰り返し行う必要がある。そのため、満足な計測結果が得られるまでに計測時間がかかってしまい、計測のスループットが低いという問題がある。また、一度の計測ごとにＣＣＤセンサ１の各画素８からの検出値の読み出しを行うのであるが、その読み出しの度に読み出し誤差が生じてしまい、却って計測精度が劣化してしまう場合もある。
【００１０】
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、充分なフォトン量での計測と高い計測スループットを実現でき、読み出し誤差の累積も防止して高精度な計測結果を得ることができる光強度計測方法、その方法を利用したミラー反射率計測方法、及び光強度計測装置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】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明の例示的側面としての光強度計測方法は、複数の画素が配列された撮像素子の受光面に光を入射して、その入射光強度を計測する光強度計測方法であって、計測中に、入射光の入射方向と直交する方向に撮像素子を入射光に対して移動させるステップを有することを特徴とする。その移動ステップにおいて、撮像素子を画素の配列方向に沿って移動させることが望ましい。また、移動ステップにおける撮像素子の移動速度を、受光面における入射光の強度分布及び画素の飽和値に基づいて決定するステップをさらに有するようにしてもよい。
【００１２】
移動ステップにおける撮像素子の移動速度を、下記条件式に基づいて決定するステップをさらに有してもよい。
【００１３】
【数１】
2005241597.tif 000003
【００１４】
移動ステップにおける撮像素子の移動量を、その移動方向に沿った方向での撮像素子の受光面の寸法と受光面における入射光の入射領域の移動方向に沿った方向の寸法とに基づいて決定するステップをさらに有してもよい。
【００１５】
移動ステップ前に、画素に入射する光強度が画素の飽和値以下である基準入射光を入射するステップと、画素により計測された基準入射光の光強度及び飽和値に基づいて撮像素子の移動速度を予め決定するステップとをさらに有するようにしてもよい。
【００１６】
移動ステップ前に、撮像素子の移動方向及びその直交方向に二次元配列された複数の画素に入射する光強度が複数の画素の飽和値以下である基準入射光を入射するステップと、複数の画素により計測された複数の基準入射光の光強度を撮像素子の移動方向に沿って積算するステップと、積算された光強度のうち最大のもの及び飽和値に基づいて撮像素子の移動速度を予め決定するステップとをさらに有するようにしてもよい。また、入射光の波長が２０ｎｍ以下（例えば入射光が波長１３．４ｎｍのＥＵＶ光）である場合は、ＥＵＶ光を用いた露光装置に用いられる光学素子の反射率等の光学特性計測に本発明を適用することが可能となる。
【００１７】
本発明の他の例示的側面としての光強度計測方法は、複数の画素が配列された撮像素子の受光面に光を入射して、その入射光強度を計測する光強度計測方法であって、計測中に、受光面上における入射光の入射領域を移動させるステップを有することを特徴とする。
【００１８】
本発明の他の例示的側面としての反射率計測方法は、入射光の光源と撮像素子との間の光路中にミラーを配置してそのミラーからの反射光強度を請求項１に記載の光強度計測方法を用いて計測する第１のステップと、光路中にミラーを配置せずに光源からの光強度を撮像素子により計測する第２のステップと、第１のステップによる計測値と第２のステップにより計測値との比率を求めるステップとを有することを特徴とする。
【００１９】
本発明のさらに他の例示的側面としての光強度計測装置は、複数の画素が配列され、その受光面に入射された光の強度を計測するための撮像素子と、撮像素子の受光面に光が入射するように撮像素子を移動させる駆動部と、計測中に、入射光の入射方向と直交する方向に撮像素子が入射光に対して移動するように駆動部を制御する制御部とを有することを特徴とする。
【００２０】
本発明の他の目的及び更なる特徴は、以下、添付図面を参照して説明される実施形態により明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、光強度の計測において高精度と高スループットとを実現することができる。すなわち高精度計測を実現するための充分なフォトン量での計測を可能とし、さらに読み出し誤差の累積を防止するとともに計測回数を減少させて高速な計測が可能となる。また、この計測方法を反射ミラーの反射率を計測する反射率計に利用した場合には、反射ミラーの焦点距離等の変化に対応して反射率測定を行うことができる。したがって、測定可能な反射ミラーの種類を増大させることができ、光学設計の自由度の増加に寄与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
［実施の形態１］
本発明の実施の形態１に係る光強度計測方法について図面を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る光強度計測方法を実現する光強度計測装置１００の要部構成を示す斜視図である。図１において、引用符号５はアーム、引用符号６はＣＣＤセンサ１を駆動するセンサ駆動部、引用符号７はＣＣＤセンサ１からの情報に基づいてセンサ駆動部６を制御するコントローラ（制御部）である。アーム５の回転中心から受光面２までの長さはＬであり、センサ駆動部６が角度Ｗｙ回転することにより、受光面２上での入射領域４の位置がＸ方向にＬ・Ｗｙ移動するようになっている。
【００２３】
ＣＣＤセンサ１を計測光３に対して画素８の配列方向（この例では断面Ｓ−Ｓ方向に沿った方向）に速度Ｖ［ｍ／ｓ］で移動させる。すなわち、図３（ａ）に示すように、入射領域４をＣＣＤセンサ１の画素８に対して図中Ｘ方向に移動させる。それにより、図３（ｂ）に示すように、断面Ｓ−Ｓ方向に沿って複数の画素８に計測光３を入射することができ、断面Ｓ−Ｓ方向におけるＣＣＤ受光面２の略全面に渡って計測光３が受光される。
【００２４】
図３（ｃ）は、断面Ｓ−Ｓ上の各画素８において計測された光量を示したものであり、いずれの画素８においても計測光量が飽和値Ｅｔｈを下回っている。図３（ｄ）は、図３（ａ）に示す断面Ｓ−Ｓ上での特定の画素ｋに対して計測光３が入射開始してから入射終了するまでの時間ごとの入射光量エネルギーの変化の様子を、横軸を時刻ｔ、縦軸を入射光量エネルギーＩｋとして示したものである。ｔ１は画素ｋに計測光３が入射開始した時刻、ｔ２〜ｔ３は画素ｋの全体に計測光３が入射されている時刻、ｔ４は画素ｋに計測光３が入射終了した時刻を示している。このとき、図３（ｄ）中斜線部Ｅｋの面積は、
【００２５】
【数２】
2005241597.tif 000004
【００２６】
で表される。この斜線部Ｅｋは、ＣＣＤセンサ１を所定速度で計測光３に対して移動させた場合に、ある特定の画素ｋに対して入射開始から入射終了までに入射される光量エネルギーの総和を示す。この斜線部Ｅｋの面積（光量エネルギーの総和）が画素ｋの飽和値Ｅｔｈ以上になると計測不能となるので、計測可能な条件は、
Ｅｋ  ＜  Ｅｔｈ                                              −（２）
である。
【００２７】
図３（ａ）に示すように、計測光３がＣＣＤセンサ１の受光面２上で画素ｋの横幅（Ｘ方向寸法）ａよりも大きい横幅ｃの長方形入射領域４を有し、その入射領域４内で計測光３の光量が略均一であり、ＣＣＤセンサ１の移動速度が一定速度の場合には、この斜線部Ｅｋは略台形状を呈する。時刻ｔ２〜ｔ３までの間の入射光量エネルギーＩｐｅａｋは、入射領域４における計測光３の単位時間・単位面積あたりの光量エネルギーＩｓを用いて、
Ｉｐｅａｋ＝Ｉｓ×ａ×ｂ（ａ：画素ｋの幅、ｂ：画素ｋの高さ）  −（３）
と表される。台形状の斜線部Ｅｋの面積は、
Ｅｋ＝｛（ｔ４−ｔ１）＋（ｔ３−ｔ２）｝×Ｉｐｅａｋ／２        −（４）
であり、ここでＣＣＤセンサ１の移動速度をＶ［ｍ／ｓ］とすると、
ｔ４−ｔ１＝（ｃ＋ｂ）／Ｖ                                    −（５）
ｔ３−ｔ２＝（ｃ−ｂ）／Ｖ                                    −（６）
であるから、（４）式に（３）、（５）、（６）各式を代入すると、
Ｅｋ＝Ｉｓ×ａ×ｂ×ｃ／Ｖ                                    −（７）
が得られる。この（７）式を（２）式に代入すると、計測可能な条件は、
Ｅｋ＝Ｉｓ×ａ×ｂ×ｃ／Ｖ  ＜  Ｅｔｈ                        −（８）
となる。すなわち、速度Ｖに求められる条件としては、（８）式を変形して、
Ｖ  ＞  Ｉｓ×ａ×ｂ×ｃ／Ｅｔｈ                              −（９）
となる。画素ｋに入射する光量エネルギーＥｋが（９）式の条件を満たす範囲内でなるべく大きい方が、すなわち速度Ｖが（９）式を満たす範囲内でなるべく小さい方が計測誤差は小さくなり良好な計測を行うことができる。
【００２８】
もちろん、本実施の形態は、ＣＣＤ１の移動速度が一定であり入射領域４が光量均一の長方形状という条件の下での形態を説明したが、そのような条件下でない場合であっても、（１）式の積分計算を用いてＥｋを算出し、そのＥｋがＥｔｈ未満となるように条件設定すれば良好な計測が可能である。
【００２９】
上記の計算に基づいてＣＣＤセンサ１の移動速度の条件設定を行い、計測光３を所定時間照射しながらＣＣＤセンサ１をＸ方向に移動させる。そして、各画素で検出された光量エネルギーの総和を求めることにより、所定時間内に照射された計測光３の光量エネルギーの総和、すなわち光強度を計測することができる。
【００３０】
ＣＣＤセンサ１の移動により入射領域４がＣＣＤセンサ１の受光面２から外れてしまうと光量の総和を計測することができない。したがって、ＣＣＤセンサ１の移動量についても入射領域４が受光面２から外れないように条件設定する必要がある。ＣＣＤセンサ１の移動方向に沿った方向での受光面２の幅寸法（Ｘ方向寸法）をｅ（つまり、移動方向での画素の配列数をＮとすると、ｅ＝ａ×Ｎとなる。）、ＣＣＤセンサ１の移動量をｆとすると、少なくとも
ｃ＋ｆ  ＜  ｅ                                                −（１０）
を満たす必要がある。ただし、図３（ａ）に示すように、計測開始時の入射領域４の左端部がＣＣＤセンサ１の受光面２の左端部からＸ方向に距離ｄだけ離れているような場合は、さらに
ｃ＋ｄ＋ｆ  ＜  ｅ                                            −（１１）
を満たすようにｆを決定する必要がある。
【００３１】
［実施の形態２］
本発明の実施の形態２に係る光強度計測方法について図４を用いて説明する。なお、実施の形態１と同様の構成については、同一の引用符号を用いて説明を省略する。図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、この実施の形態においては計測光３は入射領域４内においてＣＣＤセンサ１の移動方向（Ｘ方向）に不均一な光量分布を有している。Ｘ方向に直交するＹ方向の光量分布は均一である。
【００３２】
図４（ａ）の矢印方向に一定速度Ｖ１でＣＣＤセンサ１を移動させたときに画素ｋに入射される光量エネルギーの総和Ｅｋは、計測光３の画素ｋへの入射開始時刻をｔ５、入射終了時刻をｔ６とした場合に図４（ｃ）の斜線部の面積で表され、
【００３３】
【数３】
2005241597.tif 000005
【００３４】
となる。この光量エネルギーの総和Ｅｋが画素ｋの飽和値Ｅｔｈ以上となった場合、光強度の計測を可能とするために、新たに移動速度を一定速度Ｖ２に設定する。その速度Ｖ２を、
Ｖ２  ＞  Ｖ１×Ｅｋ／Ｅｔｈ                                    −（１３）
で算出し、式（１３）を満たす範囲で移動速度Ｖ２をなるべく小さい速度に決定する。それにより上記（２）式を満足することができ、各画素が飽和することなく良好な光強度計測を行うことができる。ＣＣＤセンサ１の移動速度をＶ２に設定した場合の、画素ｋに入射される光量エネルギーの時間ごとの変化の様子を図４（ｄ）に示す。ここで、計測光３の画素ｋへの入射開始は時刻ｔ７で入射終了はｔ８である。画素ｋへの入射光量エネルギーの総和は図４（ｄ）中斜線部Ｅｋで示した面積となり、飽和値Ｅｔｈ未満となっている。
【００３５】
［実施の形態３］
本発明の実施の形態３に係る光強度計測方法について図５を用いて説明する。図５（ａ）において、ＣＣＤセンサ１の移動方向（Ｘ方向）に沿って画素８が配列されている。また、計測光３は入射領域４において、Ｘ方向に不均一でＹ方向に均一な光量分布を有している。ＣＣＤセンサ１を移動させずに、計測光３が照射される画素８のすべてが飽和しない時間Ｔ１だけＣＣＤセンサ１上に計測光３（この場合の計測光３を基準計測光というものとする。）を照射した場合の、入射領域４を含む断面Ｓ−Ｓ上の各画素８に蓄積された光量エネルギーを図５（ｂ）に示す。計測光３が照射されているＸ方向の画素配列数をｎとすると、この図５においてはｎ＝３である。
【００３６】
ここで図５（ｂ）において示される光量エネルギーの総和、すなわち所定の画素ｉにおける入射光量エネルギーをＥｉとしたときの
【００３７】
【数４】
2005241597.tif 000006
【００３８】
は、ＣＣＤセンサ１を移動速度Ｖ１＝（ａ×ｎ）／Ｔ１で移動させた場合の断面Ｓ−Ｓ上の特定の画素ｋに蓄積される光量エネルギーを示す。この光量エネルギーＥｔｏｔａｌは、図５（ｂ）において斜線で示される部分の面積である。
【００３９】
この光量エネルギーＥｔｏｔａｌが画素ｋの飽和値Ｅｔｈ以上とならないように、実際の光強度計測時のＣＣＤセンサ１の移動速度Ｖ２を、
Ｖ２  ＞  Ｖ１×Ｅｔｏｔａｌ／Ｅｔｈ＝
（ａ×ｎ／Ｔ１）×（Ｅｔｏｔａｌ／Ｅｔｈ）          −（１５）
で算出し、式（１５）を満たす範囲で移動速度Ｖ２をなるべく小さい速度に決定する。それにより上記（２）式を満足することができ、各画素が飽和することなく良好な光強度計測を行うことができる。
【００４０】
［実施の形態４］
本発明の実施の形態４に係る光強度計測方法について図６を用いて説明する。この実施の形態においては、計測光３は、入射領域４内においてＸ方向にもＹ方向にも不均一な光量分布を有している。ＣＣＤセンサ１を移動させずに、計測光３が照射される画素８のすべてが飽和しない時間Ｔ１だけＣＣＤセンサ１上に計測光３（この場合の計測光３を基準計測光というものとする。）を照射する。この場合に、Ｘ方向に配列された各画素８に蓄積されたそれぞれの光量エネルギーを積算したものをＹ方向ごとに示したものが図６（ｂ）である。図６（ｂ）において、横軸は光量エネルギーであり、縦軸はＹ方向の画素である。例えば、ＣＣＤセンサ１上において計測光３が照射されたＸ方向の画素列１０に入射された光量エネルギーの合計が図６（ｂ）の斜線部１１に相当する。このとき、Ｙ方向の画素ごとに光量エネルギーの合計値が異なるので、光量エネルギーの合計値が最も大きい画素列１０を選択し、その斜線部１１に相当する光量エネルギーの合計値をＥｊとすると、
Ｖ３  ＞  （ａ×ｎ／Ｔ１）×（Ｅｊ／Ｅｔｈ）                −（１６）
を満たす範囲で移動速度Ｖ３をなるべく小さい速度に決定する。それにより上記（２）式を満足することができ、各画素が飽和することなく良好な光強度計測を行うことができる。
【００４１】
［実施の形態５］
本発明の実施の形態５に係る反射率計測方法を実現する反射率計２００について図７〜図９を用いて説明する。この反射率計２００は、本発明に係る光強度計測方法を利用したものである。
【００４２】
図７は、多層膜ミラーの反射率計２００の概略構成を示すブロック図である。図７において符号１２は点光源、引用符号１３は点光源からの光を集光する光学素子、符号１４は光を分光するための回折格子、符号１５は分光された光から特定の波長を取り出すためのスリット、符号１６は光を参照光と計測光とに分割するための回折格子、符号１７は参照光、符号１８は計測光、符号１９は参照光を計測するための参照光センサ、符号２０は反射率を計測する対象としてのミラーである。この図７においては、ミラー２０は平面ミラーであるものとして説明する。
【００４３】
この装置において、ミラー２０が有する特定の波長λに対する所定角度θへの反射率を求めるためには、まずミラー２０が光路にない状態でＣＣＤセンサ１を位置Ａに配置し、ＣＣＤセンサ１で直入射光が計測できるようにする。ここで、特定の波長λに対する参照光センサ１９の出力Ｉ０ｔ（λ）と計測光センサであるＣＣＤセンサ１の出力Ｉｒｔ（λ）との比Ｒｔ（λ）を、Ｒｔ（λ）＝Ｉｒｔ（λ）／Ｉ０ｔ（λ）として予め求めておく（第１のステップ）。
【００４４】
次に、ミラー２０を図７に示すように光路中に挿入し、ミラー２０に対する計測光１８の入射角が所定角度θとなるように、図示しないアクチュエータ等の駆動装置（例えば図８に示す回転ステージ２１）を用いて角度調整を行う。続いて、ミラー２０からの反射光を受光できるように、ＣＣＤセンサ１をミラー２０からの反射角が所定角度θとなる位置Ｂに図示しない駆動装置（例えば図１及び図８に示すセンサ駆動部６）により移動させる。そして、特定の波長λに対する参照光センサ１９の出力Ｉ０ｒ（λ）とミラー２０からの反射光によるＣＣＤセンサ１の出力Ｉｒｒ（λ）との比Ｒｒ（λ）をＲｒ（λ）＝Ｉｒｒ（λ）／Ｉ０ｒ（λ）として求める（第２のステップ）。それにより、ミラー２０の反射率Ｒ（λ）は、
Ｒ（λ）＝Ｒｒ（λ）／Ｒｔ（λ）                            −（１７）
で得られる。
【００４５】
図８は、図７に示す反射率計の要部構成を拡大して示した要部斜視図である。ミラー２０は、回転ステージ２１上にミラーホルダー２２を介して固定されている。ＣＣＤセンサ１を駆動する駆動装置は図１と同様に、アーム５、センサ駆動部６、コントローラ７を含んで構成され、そのアーム５上にＣＣＤセンサ１が固定されている。コントローラ７からの制御信号に基づきセンサ駆動部６がアームを回転させることにより、ＣＣＤセンサ１は、ミラー２０周りに回転及び位置制御可能とされている。
【００４６】
この図８においては、ミラー２０が凹面鏡である場合について説明する。ミラー２０が凹面鏡であるので、ミラー２０が光路中にない状態での位置ＡのＣＣＤセンサ１への計測光３ａの入射領域４ａとミラー２０を光路中に配置した状態での位置ＢのＣＣＤセンサ１への計測光３ｂの入射領域４ｂとは異なる形状を呈している。すなわち、入射領域４ｂにおいては、計測光３ｂがミラー２０により集光されて、小さな領域に光が集中している。
【００４７】
その計測光の集光の様子を図９に示す。図９（ａ）は、ＣＣＤセンサ１が位置Ａにあるとき、直入射の計測光３ａがＣＣＤセンサ１の受光面２に入射領域４ａとして入射する様子を示したものである。また、図９（ｂ）は、そのときのＣＣＤセンサ１の断面Ｓ−Ｓ上の各画素８に入射した計測光３ａの光量エネルギーを示している。図９（ｃ）は、ＣＣＤセンサ１が位置Ｂにあるとき、ミラー２０によって反射された計測光３ｂがＣＣＤセンサ１の受光面２に入射した場合の入射領域４ｂを示す。図９（ｄ）は、そのときのＣＣＤセンサ１の断面Ｓ−Ｓ上の各画素８に入射した計測光３ｂの光量エネルギーを示している。
【００４８】
図からわかるように、計測光３ａによる入射領域４ａよりも計測光３ｂによる入射領域４ｂの方が、集光されて領域が小さい分、画素あたりに入射する光量エネルギーが大きくなっている。図９（ｄ）に示す光量エネルギーの中で、画素８の飽和値Ｅｔｈを超えるようなものがある場合、従来の反射率計では計測光３ｂの光量エネルギーを正確に計測することができず、ミラー２０の反射率が計測できない。このような問題は、ミラー２０が集光系の凹面鏡である場合特に顕著となる可能性がある。
【００４９】
しかし、光強度の計測中にＣＣＤセンサ１を所定速度で移動させる本発明に特有の構成を有する反射率計を用いれば、このような場合でも画素８に入射する光量エネルギーを飽和値Ｅｔｈより小さくすることができ、しかも１回の計測で正確な光量エネルギーの総和を求めることができるので、高い計測スループットと高い計測精度との両立を実現することができる。ＣＣＤセンサ１からの読み出しも１回で済むので、読み出し誤差の累積も生じない。
【００５０】
この計測中にＣＣＤセンサ１を移動させる移動方向が、図９（ａ）又は図９（ｃ）に示すＸ方向（すなわち図８に示す矢印Ｐ方向）である場合、本発明を構成するために別の駆動装置を必要としない。ＣＣＤセンサ１を位置Ａから位置Ｂに移動させるための駆動装置（センサ駆動部６等）をそのまま利用すればよいのである。また、計測中にＣＣＤセンサ１を図９（ａ）又は図９（ｂ）に示すＹ方向にも移動させる場合は、そのための新たな駆動装置を必要とするが、二次元的にＸＹ方向に配列されたＣＣＤセンサ１の画素８を有効に活用して、さらに高光強度の計測が可能となる。
【００５１】
以上、本発明の好ましい実施の形態を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、その要旨の範囲内で様々な変形や変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る光強度計測方法を実現する光強度計測装置の要部構成を示す斜視図である。
【図２】ＣＣＤセンサの各画素に計測光が入射する様子を示す図であり、（ａ）はＣＣＤセンサの受光面の正面図を示し、（ｂ）は計測光の光量分布を示し、（ｃ）は各画素で計測される光量エネルギーを示し、（ｄ）は光量調整後に各画素で計測される光量エネルギーを示す。
【図３】計測光が入射中のＣＣＤセンサを移動する様子を示す図であり、（ａ）はＣＣＤセンサの受光面の正面図を示し、（ｂ）はＣＣＤセンサの受光面上で受光される計測光の状態を示し、（ｃ）は各画素で計測される光量エネルギーを示し、（ｄ）は特定の画素に入射する計測光の光量エネルギーの時間変化を示す。
【図４】本発明の実施の形態２に係る光強度計測方法を説明する図であって、（ａ）はＣＣＤセンサの受光面の正面図を示し、（ｂ）は計測光の光量分布を示し、（ｃ）は特定の画素で計測される計測光の光量エネルギーの時間変化を示し、（ｄ）は移動速度調整後に特定の画素で計測される計測光の光量エネルギーの時間変化を示す。
【図５】本発明の実施の形態３に係る光強度計測方法を説明する図であって、（ａ）はＣＣＤセンサの受光面の正面図を示し、（ｂ）は各画素で計測される光量エネルギーを示す。
【図６】本発明の実施の形態４に係る光強度計測方法を説明する図であって、（ａ）はＣＣＤセンサの受光面の正面図を示したものであり、（ｂ）は各画素で計測された光量エネルギーをＸ方向に積算したものをＹ方向の画素列ごとに示したものである。
【図７】本発明の実施の形態５に係る反射率計測方法を実現する反射率計の全体構成の概略を示すブロック図である。
【図８】図７に示す反射率計の要部構成を拡大して示した要部斜視図である。
【図９】反射ミラーによって計測光が集光される様子を示す図であって、（ａ）はＣＣＤセンサの受光面に直入射の計測光が入射する様子を示す受光面の正面図であり、（ｂ）は（ａ）の場合においてＣＣＤセンサの各画素で計測された計測光の光量エネルギーを示し、（ｃ）は、ＣＣＤセンサの受光面に反射ミラーによる反射光が入射する様子を示す受光面の正面図であり、（ｄ）は（ｃ）の場合においてＣＣＤセンサの各画素で計測された計測光の光量エネルギーを示す。
【符号の説明】
【００５３】
１…ＣＣＤセンサ（撮像素子）
２…受光面
３，３ａ，３ｂ，１８…計測光（入射光）
４，４ａ，４ｂ…入射領域
６…センサ駆動部
７…コントローラ（制御部）
８…画素
【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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