JP2003083846A

JP2003083846A - 干渉計及び該干渉計で製造された高精度投影レンズ

Info

Publication number: JP2003083846A
Application number: JP2001276733A
Authority: JP
Inventors: Takashi Genma; 隆志玄間
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2001-09-12
Filing date: 2001-09-12
Publication date: 2003-03-19

Abstract

(57)【要約】【課題】光源の可干渉距離が短い場合でも、容易に高コ
ントラストな干渉縞を得ることができる干渉計及び該干
渉計で製造された高精度投影レンズを提供する。【解決手段】所定の可干渉距離を有する光源１と、前記
光源１からの光のうち、被検光学系９を透過した測定光
と、参照光との干渉縞を検出する干渉縞検出部１２と、
前記干渉縞に基づいて前記被検光学系９の波面収差を算
出する演算部１３と、前記測定光の光路長と前記参照光
の光路長との差を、前記光源１の前記可干渉距離以内と
する光路長補正部Ｈとを有することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は干渉計、特に光学系
の透過波面収差を測定するための干渉計及び該干渉計で
製造された高精度投影レンズに関する。

【０００２】

【従来の技術】代表的な半導体製造装置である縮小投影
型逐次露光装置（以下、「ステッパー」という）は、高
精度投影レンズ等を備えている。この高精度投影レンズ
等の精度を保証するため、実際の露光波長において、投
影レンズ全体や投影レンズを構成する個々の光学素子の
透過波面収差、又は反射波面収差を測定する必要があ
る。このため種々の干渉計が提案されている。

【０００３】以下、従来の干渉計を添付図面に基づいて
説明する。図７は、従来の干渉計の一例を示す図であ
る。光源１０１から出射した光は、集光レンズ１０４
と、空間周波数フィルター１０５とを透過した後、コリ
メータレンズ１０６によって平行光に変換される。この
平行光は、ビームスプリッタ１０７で反射されてフィゾ
ーレンズ１０８に入射する。フィゾーレンズ１０８は、
焦点位置と曲率中心が一致した基準面（フィゾー面）１
０８ａを有する。

【０００４】フィゾーレンズ１０８に入射した光のう
ち、フィゾー面１０８ａを透過した光は、被検レンズ１
０９を透過した後、反射鏡１１０によって反射される。
反射鏡１１０によって反射された光は、再び被検レンズ
１０９と、フィゾーレンズ１０８とを透過した後、ビー
ムスプリッタ１０７に入射する。ビームスプリッタ１０
７に入射した光は、該ビームスプリッタ１０７を透過し
た後、結像レンズ１１１を介して撮像素子１１２に入射
する。この被検物１０９を経由した光が測定光となる。

【０００５】一方、フィゾーレンズ１０８に入射した光
のうち、フィゾー面１０８ａで反射された光は、ビーム
スプリッタ１０７を透過した後、結像レンズ１１１を介
して撮像素子１１２に入射する。このフィゾーレンズ１
０８によって反射された光が参照光となる。

【０００６】撮像素子１１２は、測定光と参照光とによ
る干渉縞を検出する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の干渉計では、測
定光の光路長と参照光の光路長とが大きく異なる。この
ため、光源として可干渉性の低い光源を用いることがで
きないという問題がある。例えば、図７に示す従来の干
渉計において、光源の可干渉距離は１００ｍｍ以下であ
るのに対し、被検レンズの物理的な長さは１ｍ程度であ
る。このため、図７に示す従来の干渉計の構成では干渉
縞を得ることができない。

【０００８】干渉計の光源波長は、ステッパーの露光波
長とほぼ等しいことが望ましい。従って、ステッパーの
露光波長にほぼ等しい発振波長を有する可干渉性の高い
光源が存在すれば、該光源を用いて干渉計を構成するこ
とが可能である。しかし、高圧水銀ランプｇ線（４３６
ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ
（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎ
ｍ）、Ｆ₂エキシマレーザ（１５７ｎｍ）という全ての
露光光源に対して、可干渉性のよい光源が存在している
というわけではない。特に光源の短波長化に伴い、可干
渉性の高い光源の入手は困難である。

【０００９】そこで本発明は上記問題点に鑑みてなされ
たものであり、光源の可干渉距離が短い場合でも、容易
に高コントラストな干渉縞を得ることができる干渉計及
び該干渉計で製造された高精度投影レンズを提供するこ
とを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項１に記載の発明は、所定の可干渉距離を有する
光源と、前記光源からの光のうち、被検光学系を透過し
た測定光と、参照光との干渉縞を検出する干渉縞検出部
と、前記干渉縞に基づいて前記被検光学系の波面収差を
算出する演算部と、前記測定光の光路長と前記参照光の
光路長との差を、前記光源の前記可干渉距離以内とする
光路長補正部を有することを特徴とする干渉計を提供す
る。

【００１１】また、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、前記干渉計は基準面を有
し、前記基準面は、前記光源からの光を前記基準面を反
射する参照光と、前記基準面を透過して前記被検光学系
へ射出する測定光とに分割することを特徴とする。尚本
干渉計は、いわゆるフィゾー型干渉計を構成する。

【００１２】また、請求項３に記載の干渉計は、請求項
１に記載の干渉計において、前記干渉計は、前記光源か
らの光を分割する光分割部材と、前記分割された一方の
光の光路に設けられている参照面と、前記参照面で反射
した参照光と、前記分割された他方の光の光路に設けら
れている前記被検光学系を透過した測定光とを合成する
光合成部材とを有し、前記光分割部材の機能と前記光合
成部材の機能とは一つのビームスプリッタで兼用されて
いることを特徴とする。尚本干渉計は、いわゆるトワイ
マン・グリーン型干渉計を構成する。

【００１３】また、請求項４に記載の干渉計は、請求項
１に記載の干渉計において、前記干渉計は、前記光源か
らの光を分割する光分割部材と、前記分割された一方の
光である参照光と、前記分割された他方の光の光路に設
けられている前記被検光学系を透過した測定光とを合成
する光合成部材とを有することを特徴とする。尚本干渉
計は、いわゆるマッハ・ツェンダー型干渉計を構成す
る。

【００１４】また、請求項５に記載の干渉計は、請求項
１に記載の干渉計において、前記干渉縞のコントラスト
が最も大きくなるように、前記被検光学系を透過した測
定光の光路長と、参照光の光路長との光路長差を可変に
する光路長調整機構を有することを特徴とする。

【００１５】また、請求項６に記載の干渉計は、請求項
１に記載の干渉計において、前記光路長調整機構は、少
なくとも１枚の反射部材と、前記反射部材を移動させる
移動部とを有し、前記演算部は、前記移動部により前記
反射部材を移動させて、参照光と測定光との間に所定の
位相差を与えることで縞走査を行うことを特徴とする。

【００１６】また、請求項７に記載の発明は、請求項１
乃至６のいずれか一項に記載の干渉計を用いて製造され
たことを特徴とする高精度投影レンズを提供する。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を添
付図面に基づいて説明する。

【００１８】（第１実施形態）図１は、本発明の第１実
施形態に係る干渉計の概略構成図である。尚、本実施形
態に係る干渉計は、フィゾー型干渉計の例を示すもので
ある。また、被検レンズとして、ステッパー用の高精度
投影レンズを用いる。

【００１９】本実施形態に係る干渉計は、光源１と集光
レンズ４との間に光路長補正部Ｈを有する構成である。
光路長補正部Ｈは、ビームスプリッタ２ａ，２ｂと折り
曲げミラー３ａ，３ｂとからなる。

【００２０】光源１を出射した光は、ビームスプリッタ
２ａによって２つの光に分割される。ビームスプリッタ
２ａを透過した光は、ビームスプリッタ２ｂを透過して
集光レンズ４に入射する。一方、ビームスプリッタ２ａ
によって反射された光は、折り曲げミラー３ａ，３ｂを
介してビームスプリッタ２ｂに入射する。このビームス
プリッタ２ｂに入射した光は、該ビームスプリッタ２ｂ
によって反射され、集光レンズ４に入射する。

【００２１】集光レンズ４に入射した２つの光は、空間
周波数フィルター５を透過した後、コリメータレンズ６
によって平行光に変換される。この平行光は、ビームス
プリッタ７で反射されてフィゾーレンズ８に入射する。
ここで、フィゾーレンズ８は、焦点位置と曲率中心が一
致した基準面（フィゾー面）８ａを有する。

【００２２】フィゾー面８ａを透過した光は、被検レン
ズ９を透過した後、反射鏡１０によって反射される。反
射鏡１０によって反射された光は、再び被検レンズ９
と、フィゾーレンズ８とを透過した後、ビームスプリッ
タ７に入射する。ビームスプリッタ７に入射したこの光
は、該ビームスプリッタ７を透過した後、結像レンズ１
１を介して撮像素子１２に入射する。この被検レンズ９
を透過した光が測定光となる。

【００２３】一方、フィゾー面８ａで反射された光は、
ビームスプリッタ７を透過した後、結像レンズ１１を介
して撮像素子１２に入射する。このフィゾーレンズ８の
フィゾー面１０８ａによって反射された光が参照光とな
る。

【００２４】ここで、光路長補正部Ｈは、光路長補正部
Ｈを経由した参照光と、光路長補正部Ｈを経由しない測
定光との光路長差を光源１の可干渉距離以内とするよう
に構成されている。

【００２５】そして、撮像素子１２に入射した測定光と
参照光は、干渉縞を形成して該撮像素子１２によって検
出される。撮像素子１２で検出された干渉縞に基づき、
演算部１３によって被検レンズ９の透過波面収差が算出
される。演算部１３は、計測制御機能、収差計算機能、
収差制御機能等を有する。演算部１３は、透過波面収差
に基づき、収差を低減するために必要な調整量を計算す
る。レンズの調整機構を有している被検レンズ９の場合
には、演算部１３からの指示により、計測結果に基づい
て収差を自動補正することも可能である。

【００２６】次に、光路長についてさらに詳しく説明す
る。撮像素子１２には上述の測定光と参照光を含んだ下
記の４種類の光（１）〜（４）が入射する。（１）光路長補正部Ｈを経由して、フィゾー面８ａで反
射した光（参照光），（２）光路長補正部Ｈを経由せ
ず、被検レンズ９を透過した光（測定光），（３）光路
長補正部Ｈを経由して、被検レンズ９を透過した光，
（４）光路長補正部Ｈを経由せず、フィゾー面８ａで反
射した光．以上、４種類の光のうち本実施形態に係る干
渉計は、（１）を参照光、（２）を測定光として、これ
らの光路長差を光源１の可干渉距離以内に補正してい
る。ここで、ステッパー露光光源の可干渉距離は１００
ｍｍ以下であるのに対して、被検レンズの長さは約１ｍ
であるため、（１）と（３）との光路長差、（１）と
（４）との光路長差、（２）と（３）との光路長差、
（２）と（４）との光路長差、（３）と（４）との光路
長差は、いずれも光源１の可干渉距離以上となる。従っ
て、撮像素子１２に４種類の光が入射しても干渉するの
は（１）と（２）のみであるため、（３）と（４）は測
定結果に影響を及ぼすことはない。

【００２７】以上のように本実施形態に係る干渉計は、
光路長補正部Ｈによって測定光と参照光との光路長差を
光源の可干渉距離以内に補正することができる。これに
より、可干渉性の低い光源を用いた場合でも、高コント
ラストな干渉縞を得ることができる。

【００２８】次に、被検レンズ９が色収差を有する場合
について説明する。被検レンズ９が色収差を有する場
合、上記（１）の参照光と（２）の測定光との光路長が
等しいときでも、干渉縞のコントラストが最大になると
は限らない。このため、光路長補正部Ｈ内の光路長を定
める際に、被検レンズ９の色収差までを考慮した光学計
算をすることが望ましい。

【００２９】光源１の発振スペクトルが所定のスペクト
ル幅を有している場合を考える。そして、このスペクト
ル幅の波長範囲において、被検レンズ９を構成している
レンズ材料の屈折率が一定ではなく、波長に依存して異
なるとする。この場合、測定光の光路長Ｌｔｅｓｔ
（λ）は、次式（１）で表すことができる。（１）Ｌｔｅｓｔ（λ）＝Σｎｉ（λ）・ｄｉただし、ｎｉ（λ）：波長λの時の被検レンズ９の屈折率，ｄｉ：被検レンズ９の厚さ．上記（１）式から明らかなように、測定光の光路長Ｌｔ
ｅｓｔ（λ）は、光源１のスペクトル幅の波長範囲にお
いて異なる値をとる。

【００３０】次に、参照光の光路長について考える。簡
単のため、参照光の光路は全て空気、窒素、又はヘリウ
ムなどの気体で満たされており、光学ガラス材料は参照
光の光路内に存在しないと仮定する。この場合、参照光
の光路における屈折率は、光源１からの光の波長に依存
せず、一定である。参照光の光路長Ｌｒｅｆ（λ）は、
次式（２）で表すことができる。（２）Ｌｒｅｆ（λ）＝ｎ・ｄｒｅｆただし、ｎ：参照光の光路の気体の屈折率，ｄｒｅｆ：参照光の光路の長さ．このように、参照光の光路長Ｌｒｅｆ（λ）は波長に依
存せず一定であるのに対し、測定光の光路長Ｌｔｅｓｔ
（λ）は波長により異なる値をとる。従って、参照光の
光路長Ｌｒｅｆ（λ）を１つの所定値に定めることがで
きない。このため、観察される干渉縞のコントラストが
最大になるように、参照光の光路長Ｌｒｅｆ（λ）を定
めることが望ましい。

【００３１】また、被検レンズ９の透過波面収差を測定
する場合、被検レンズ９の光軸近傍を透過する光と、レ
ンズ周辺部を通過する光とでは、光路長が異なる。従っ
て、干渉縞のコントラストが最大となる参照光の光路長
は、測定光が被検レンズ９の中心を通過する場合と、レ
ンズ周辺部を通過する場合とで異なってしまう。このた
め、被検レンズ９の波面収差を測定する領域内で、複数
の参照光の光路長毎の干渉縞のコントラストを計算す
る。そして、総合的に最もバランスのとれた条件を満足
するように、参照光の光路長を決定することが望まし
い。

【００３２】ここで、本実施形態に係る干渉計は光路長
調整機構Ｈａを有する。光路長調整機構Ｈａは、折り曲
げミラー３ａ，３ｂと、該折り曲げミラー３ａ，３ｂを
移動させる移動部１４とからなる。この移動部１４によ
って折り曲げミラー３ａ，３ｂを移動させることによ
り、光路長補正部Ｈの光路長を調整することができる。
さらに、演算部１３は移動部１４によって折り曲げミラ
ー３ａ，３ｂを微小間隔で移動させて、参照光と測定光
との間に所定の位相差を与えることによって縞走査を行
う。このように本実施形態に係る干渉計は、参照光と測
定光との光路長差が可変な構成となっている。このた
め、光路長調整機構Ｈａによって干渉縞のコントラスト
が最大となるように参照光の光路長を設定することがで
きる。

【００３３】次に、被検レンズ９の波面収差の測定につ
いて図２を参照して説明する。図２は、本実施形態に係
る干渉計の変形例を示す概略構成図である。図２に示す
干渉計は、移動部１５によって干渉計本体部Ｋと反射鏡
１０とが相対的に図中の矢印方向に移動する構成であ
る。この構成により、被検レンズ９の露光範囲内の各
点、即ち被検レンズ９の光軸上や光軸外での波面収差を
測定することができる。

【００３４】また、上述したように被検レンズ９の波面
収差を測定する場合、該被検レンズ９の中央（光軸上）
を通る光と、周辺（光軸外）を通る光とはレンズ材料内
の光路長が異なる。このため、光軸上での波面収差を測
定する場合と光軸外での波面収差を測定する場合とでは
干渉縞のコントラストが最大となるときの参照光の光路
長が異なる。従って、参照光の光路長を決定するために
は、被検レンズ９の中央や周辺等の各点（露光範囲内の
各点）において、参照光の光路長毎に干渉縞のコントラ
ストを計算する必要がある。そして、各点において干渉
縞のコントラストが良い最もバランスのとれた、測定光
の光路長と参照光の光路長との条件を見出し、その条件
を満たすような参照光の光路長を設定することが必要で
ある。図２に示す干渉計は、参照光の光路長が可変な構
成であるため、容易に参照光の光路長を所望の値にする
ことができる。

【００３５】以上より図２に示す干渉計は、被検レンズ
９の露光範囲内の各点において、コントラストの良い干
渉縞を観察することが可能となる。

【００３６】尚、光源の可干渉距離が長く十分なコント
ラストの干渉縞が得られる場合、全ての測定条件に対し
て最適な参照光の光路長を設定しておくことが望まし
い。これによって、他の全ての測定を参照光の光路長を
変化させることなしに行うことが可能となる。

【００３７】また、測定する被検レンズ９の種類が異な
る場合、最適な参照光の光路長は異なる。従って、参照
光の光路長を調整するか、又は被検レンズ９に応じて光
路長補正部Ｈを交換することが望ましい。

【００３８】（第２実施形態）図３は、本発明の第２実
施形態に係る干渉計の概略構成図である。尚、本実施形
態に係る干渉計は、トワイマン・グリーン型干渉計の例
を示すものである。

【００３９】本実施形態に係る干渉計は、光源１と集光
レンズ４との間に光路長補正部Ｈを有する構成である。
光路長補正部Ｈは、ビームスプリッタ２ａ，２ｂと折り
曲げミラー３ａ，３ｂ，３ｃとからなる。

【００４０】光源１を出射した光は、ビームスプリッタ
２ａによって２つの光に分割される。ビームスプリッタ
２ａを透過した光は、ビームスプリッタ２ｂを透過して
集光レンズ４に入射する。一方、ビームスプリッタ２ａ
によって反射された光は、折り曲げミラー３ａ，３ｂ，
３ｃを介してビームスプリッタ２ｂに入射する。このビ
ームスプリッタ２ｂに入射した光は、該ビームスプリッ
タ２ｂによって反射され、集光レンズ４に入射する。

【００４１】集光レンズ４に入射した２つの光は、空間
周波数フィルター５を透過した後、コリメータレンズ６
によって平行光に変換される。この平行光は、ビームス
プリッタ７によって２つの光に分割される。ビームスプ
リッタ７によって反射された光は、集光レンズ１６と被
検レンズ９とを透過した後、反射鏡１０によって反射さ
れる。反射鏡１０によって反射された光は、再び被検レ
ンズ９と集光レンズ１６とを透過した後、ビームスプリ
ッタ７に入射する。ビームスプリッタ７に入射した光
は、該ビームスプリッタ７を透過した後、結像レンズ１
１を介して撮像素子１２に入射する。この被検レンズ９
を経由した光が測定光となる。

【００４２】一方、ビームスプリッタ７を透過した光
は、参照鏡１７によって反射され、再びビームスプリッ
タ７に入射する。このビームスプリッタ７に入射した光
は、該ビームスプリッタ７によって反射され、結像レン
ズ１１を介して撮像素子１２に入射する。この参照鏡１
７によって反射された光が参照光となる。そして、撮像
素子１２に入射した測定光と参照光とは、干渉縞を形成
して該撮像素子１２によって検出される。撮像素子１２
で検出された干渉縞に基づき、演算部１３によって被検
レンズ９の透過波面収差が算出される。

【００４３】尚、撮像素子１２には上述の測定光と参照
光を含んだ下記の４種類の光が入射する。（１）光路長補正部Ｈを経由して、ビームスプリッタ７
を透過し、参照鏡１７を経て、ビームスプリッタ７で反
射した光（参照光），（２）光路長補正部Ｈを経由せ
ず、ビームスプリッタ７で反射し、被検レンズ９を透過
し、ビームスプリッタ７を透過した光（測定光），
（３）光路長補正部Ｈを経由して、ビームスプリッタ７
で反射し、被検レンズ９を透過し、ビームスプリッタ７
を透過した光，（４）光路長補正部Ｈを経由せず、ビー
ムスプリッタ７を透過し、参照鏡１７を経て、ビームス
プリッタ７で反射した光．以上、４種類の光のうち本実
施形態に係る干渉計は、（１）を参照光、（２）を測定
光として、これらの光路長差を光源の可干渉距離以内に
補正している。

【００４４】上記第１実施形態と同様に、本実施形態に
おいても（１）と（２）のみが干渉するため、（３）と
（４）は測定結果には影響を及ぼすことはない。

【００４５】尚、トワイマン・グリーン型干渉計では、
参照鏡１７をビームスプリッタ７に遠ざけたり近づけた
りすることによって参照光の光路長を調整できる構成と
することも可能である。これによって、光路長補正部Ｈ
を用いずに測定光の光路長と参照光の光路長とを一致さ
せることが可能である。しかし、このような構成にした
場合、参照光の光路長は片道１ｍ以上の長さになり、空
気の揺らぎや振動等の外乱を抑えることが非常に難し
い。このため、干渉計の測定精度の低下を避けることが
困難となる。これに対して本実施形態に係る干渉計で
は、補正のための光路長は片道１ｍ以上の長さになる
が、細いビームであることや、光路長補正部（コーナー
キューブ）Ｈで光を折り返すことによって外乱の影響を
抑えることができる。このため、干渉計の測定精度の低
下を避けることが可能となる。

【００４６】以上のように本実施形態に係る干渉計は、
光路長補正部Ｈによって測定光と参照光との光路長差を
光源の可干渉距離以内に補正することができる。これに
より、可干渉性の低い光源を用いた場合でも、高コント
ラストな干渉縞を得ることができる。

【００４７】（第３実施形態）図４は、本発明の第３実
施形態に係る干渉計の概略構成図である。本実施形態に
係る干渉計は、上記第２実施形態において光路分割を行
っていたビームスプリッタに替えて偏光ビームスプリッ
タを備える構成としたものである。

【００４８】光源１を出射した直線偏光は、１／２波長
板１８を介して光路長補正部Ｈの偏光ビームスプリッタ
２Ｐａに入射する。偏光ビームスプリッタ２Ｐａに入射
した光のうちのＳ偏光、Ｐ偏光はそれぞれ、該偏光ビー
ムスプリッタ２Ｐａによって反射、透過する。尚、１／
２波長板１８によってＳ偏光とＰ偏光との強度比率を調
整することが可能である。

【００４９】偏光ビームスプリッタ２Ｐａを透過したＰ
偏光は、偏光ビームスプリッタ２Ｐｂを透過して集光レ
ンズ４に入射する。一方、偏光ビームスプリッタ２Ｐａ
によって反射されたＳ偏光は、折り曲げミラー３ａ，３
ｂを介して偏光ビームスプリッタ２Ｐｂに入射する。こ
の偏光ビームスプリッタ２Ｐｂに入射したＳ偏光は、該
偏光ビームスプリッタ２Ｐｂによって反射され、集光レ
ンズ４に入射する。集光レンズ４に入射した２つの光
は、空間周波数フィルター５を透過した後、コリメータ
レンズ６によって平行光に変換される。

【００５０】この平行光のうち、光路長補正部Ｈを経由
しないＰ偏光は、１／２波長板１９によってＳ偏光に変
換されて偏光ビームスプリッタ７Ｐに入射する。このＳ
偏光は、偏光ビームスプリッタ７Ｐによって反射されて
１／４波長板２０と集光レンズ１６と被検レンズ９とを
透過した後、反射鏡１０によって反射される。反射鏡１
０によって反射された光は、再び被検レンズ９と集光レ
ンズ１６と１／４波長板２０とを透過した後、偏光ビー
ムスプリッタ７Ｐに入射する。尚、この偏光ビームスプ
リッタ７Ｐに入射した光は、１／４波長板２０を往復し
たことによってＰ偏光に変換されているため、偏光ビー
ムスプリッタ７Ｐを透過する。この被検レンズ９を経由
した光が測定光となる。

【００５１】一方、コリメータレンズ６によって変換さ
れた平行光のうち、光路長補正部Ｈを経由したＳ偏光
は、１／２波長板１９によってＰ偏光に変換されて偏光
ビームスプリッタ７Ｐに入射する。偏光ビームスプリッ
タ７Ｐに入射したＰ偏光は、該偏光ビームスプリッタ７
Ｐを透過し、１／４波長板２１を経て参照鏡１７によっ
て反射される。参照鏡１７によって反射された光は、再
び１／４波長板２１を経て偏光ビームスプリッタ７Ｐに
入射する。尚、この偏光ビームスプリッタ７Ｐに入射し
た光は、１／４波長板２１を往復したことによってＳ偏
光に変換されているため、偏光ビームスプリッタ７Ｐに
よって反射される。この参照鏡１７によって反射された
光が参照光となる。

【００５２】測定光と参照光とは、偏光板２２と結像レ
ンズ１１とを介して撮像素子１２に入射する。ここで、
偏光ビームスプリッタ７Ｐを出射した測定光と参照光と
は、偏光の方位が直交しているためにそのままでは干渉
しない。このため、これらの光を４５度方向の偏光板２
２を透過させることによって干渉するようにしている。
そして、撮像素子１２に入射した測定光と参照光とは、
干渉縞を形成して該撮像素子１２によって検出される。
撮像素子１２で検出された干渉縞に基づき、演算部１３
によって被検レンズ９の透過波面収差が算出される。

【００５３】尚、上述のように撮像素子１２には下記の
２種類の光のみが入射する。（１）光路長補正部Ｈを経由して、偏光ビームスプリッ
タ７Ｐを透過し、参照鏡１７を経て、偏光ビームスプリ
ッタ７Ｐで反射した光（参照光），（２）光路長補正部
Ｈを経由せず、偏光ビームスプリッタ７Ｐで反射し、被
検レンズ９を透過し、偏光ビームスプリッタ７Ｐを透過
した光（測定光）．本実施形態に係る干渉計は、（１）
を参照光、（２）を測定光として、これらの光路長差を
光源１の可干渉距離以内に補正している。

【００５４】以上のように本実施形態に係る干渉計は、
光路長補正部Ｈによって測定光と参照光との光路長差を
光源の可干渉距離以内に補正することができる。これに
より、可干渉性の低い光源を用いた場合でも、高コント
ラストな干渉縞を得ることができる。また、第１、第２
実施形態に係る干渉計における（３）、（４）のような
余分な光が撮像素子１２に入射しないため、光量を有効
に使用でき、また干渉縞のコントラストのさらなる向上
を図ることができる。

【００５５】（第４実施形態）図５は、本発明の第４実
施形態に係る干渉計の概略構成図である。尚、上記第３
実施形態と同様の構成である部分には同じ符号を付して
重複する説明を省略し、特徴的な部分について説明す
る。

【００５６】上記第３実施形態に係る干渉計において、
光路長補正部Ｈは光源１と集光レンズ４との間（光源
側）に配置される。しかし、光路長補正部Ｈの配置され
る場所はこれに限られず、光源１から撮像素子１２まで
の光路内であればよい。

【００５７】本実施形態に係る干渉計は、第３実施形態
において光源側に配置していた光路長補正部Ｈを、結像
レンズ１１と偏光板２２との間（撮像素子側）に配置し
た構成である。

【００５８】従って本実施形態に係る干渉計において
も、光路長補正部Ｈによって測定光と参照光との光路長
差を光源の可干渉距離以内に補正することができる。こ
れにより、可干渉性の低い光源を用いた場合でも、光量
を有効に使用でき、高コントラストな干渉縞を得ること
ができる。

【００５９】尚、本実施形態における光路長補正部Ｈの
撮像素子側への配置は、第１実施形態に係るフィゾー型
干渉計においても適用することが可能である。

【００６０】（第５実施形態）図６は、本発明の第５実
施形態に係る干渉計の概略構成図である。尚、本実施形
態に係る干渉計は、マッハ・ツェンダー型干渉計の例を
示すものである。

【００６１】本実施形態に係る干渉計は、光源１と集光
レンズ４との間に光路長補正部Ｈを有する構成である。
光路長補正部Ｈは、偏光ビームスプリッタ２Ｐａ，２Ｐ
ｂと折り曲げミラー３ａ，３ｂとからなる。

【００６２】光源１を出射した直線偏光は、１／２波長
板１８を介して光路長補正部Ｈの偏光ビームスプリッタ
２Ｐａに入射する。偏光ビームスプリッタ２Ｐａに入射
した光のうちのＳ偏光、Ｐ偏光はそれぞれ、該偏光ビー
ムスプリッタ２Ｐａによって反射、透過する。尚、１／
２波長板１８によってＳ偏光とＰ偏光との強度比率を調
整することが可能である。

【００６３】偏光ビームスプリッタ２Ｐａを透過したＰ
偏光は、偏光ビームスプリッタ２Ｐｂを透過して集光レ
ンズ４に入射する。一方、偏光ビームスプリッタ２Ｐａ
によって反射されたＳ偏光は、折り曲げミラー３ａ，３
ｂを介して偏光ビームスプリッタ２Ｐｂに入射する。こ
の偏光ビームスプリッタ２Ｐｂに入射したＳ偏光は、該
偏光ビームスプリッタ２Ｐｂによって反射され、集光レ
ンズ４に入射する。集光レンズ４に入射した２つの光
は、空間周波数フィルター５を透過した後、コリメータ
レンズ６によって平行光に変換される。

【００６４】この平行光のうち、光路長補正部Ｈを経由
しないＰ偏光は、１／２波長板２３によってＳ偏光に変
換されて偏光ビームスプリッタ７Ｐａに入射する。この
Ｓ偏光は、偏光ビームスプリッタ７Ｐａによって反射さ
れて、集光レンズ１６と被検レンズ９とコリメータレン
ズ２４とを透過する。そしてこのＳ偏光は、折り曲げミ
ラー２５によって反射され、偏光ビームスプリッタ７Ｐ
ｂに入射する。この偏光ビームスプリッタ７Ｐｂに入射
したＳ偏光は、該偏光ビームスプリッタ７Ｐｂによって
反射される。この被検レンズ９を経由した光が測定光と
なる。

【００６５】一方、コリメータレンズ６によって変換さ
れた平行光のうち、光路長補正部Ｈを経由したＳ偏光
は、１／２波長板２３によってＰ偏光に変換されて偏光
ビームスプリッタ７Ｐａに入射する。偏光ビームスプリ
ッタ７Ｐａに入射したＰ偏光は、該偏光ビームスプリッ
タ７Ｐａを透過し、折り返しミラー２６によって反射さ
れ、偏光ビームスプリッタ７Ｐｂに入射する。この偏光
ビームスプリッタ７Ｐｂに入射したＰ偏光は、該偏光ビ
ームスプリッタ７Ｐｂを透過する。この光が参照光とな
る。

【００６６】測定光と参照光とは、偏光板２２と結像レ
ンズ１１とを介して撮像素子１２に入射する。ここで、
偏光ビームスプリッタ７Ｐｂを出射した測定光と参照光
とは、偏光の方位が直交しているためにそのままでは干
渉しない。このため、これらの光を４５度方向の偏光板
２２を透過させることによって干渉するようにしてい
る。そして、撮像素子１２に入射した測定光と参照光と
は、干渉縞を形成して該撮像素子１２によって検出され
る。撮像素子１２で検出された干渉縞に基づき、演算部
１３によって被検レンズ９の透過波面収差が算出され
る。

【００６７】尚、光路長補正部Ｈの役割は、上記各実施
形態に係る干渉計に備えられた光路長補正部Ｈと同様で
ある。

【００６８】また本実施形態に係る干渉計では、偏光ビ
ームスプリッタによって光路の分割を行っている。この
ため撮像素子１２には、上記第３、第４実施形態と同様
に、２種類の光のみが入射する。ここで、偏光ビームス
プリッタを用いずに、強度分割のビームスプリッタによ
って光路の分割を行った場合、撮像素子１２には上記第
１、第２実施形態と同様に、４種類の光が入射する。

【００６９】従って本実施形態に係る干渉計において
も、光路長補正部Ｈによって測定光と参照光との光路長
差を光源の可干渉距離以内に補正することができる。こ
れにより、可干渉性の低い光源を用いた場合でも、光量
を有効に使用でき、高コントラストな干渉縞を得ること
ができる。マッハ・ツェンダー型干渉計の場合、通常は
測定光の光路長と参照光の光路長とに大きな差は生じな
い。しかし、ステッパーに備えられる高精度投影レンズ
等のようにガラス材料内の光路長が大きな場合、測定光
と参照光との光路長差を無視することはできない。この
ため上記各実施形態に係る干渉計と同様に、本実施形態
に係る干渉計も高精度投影レンズ等を測定する際に有効
である。

【００７０】また、上記各実施形態に係る干渉計を用い
ることによって、投影レンズの透過波面収差を簡便に干
渉測定することができる。このため、高精度な投影レン
ズを製造することが可能となる。

【００７１】

【発明の効果】本発明によれば、光源の可干渉距離が短
い場合でも、容易に高コントラストな干渉縞を得ること
ができる干渉計及び該干渉計で製造された高精度投影レ
ンズを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係るフィゾー型干渉計
の概略構成図である。

【図２】本発明の第１実施形態に係るフィゾー型干渉計
の変形例を示す概略構成図である。

【図３】本発明の第２実施形態に係るトワイマン・グリ
ーン型干渉計の概略構成図である。

【図４】本発明の第３実施形態に係るトワイマン・グリ
ーン型干渉計の概略構成図である。

【図５】本発明の第４実施形態に係るトワイマン・グリ
ーン型干渉計の概略構成図である。

【図６】本発明の第５実施形態に係るマッハ・ツェンダ
ー型干渉計の概略構成図である。

【図７】従来の干渉計の概略構成図である。

【符号の説明】

１，１０１光源２ａ，２ｂ，７，１０７ビームスプリッタ２Ｐａ，２Ｐｂ，７Ｐ，７Ｐａ，７Ｐｂ偏光ビーム
スプリッタ３ａ，３ｂ，３ｃ，２５，２６折り曲げミラー４，１６，１０４集光レンズ５，１０５空間周波数フィルター６，２４，１０６コリメータレンズ８，１０８フィゾーレンズ８ａ，１０８ａフィゾー面（基準面）９，１０９被検レンズ１０，１１０反射鏡１１，１１１結像レンズ１２，１１２撮像素子１３演算部１４，１５移動部１７参照鏡１８，１９，２３１／２波長板２０，２１１／４波長板２２偏光板Ｈ光路長補正部Ｈａ光路長調整機構Ｋ干渉計本体部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の可干渉距離を有する光源と、前記光源からの光のうち、被検光学系を透過した測定光
と、参照光との干渉縞を検出する干渉縞検出部と、前記干渉縞に基づいて前記被検光学系の波面収差を算出
する演算部と、前記測定光の光路長と前記参照光の光路長との差を、前
記光源の前記可干渉距離以内とする光路長補正部とを有
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、前記干渉計は基準面を有し、前記基準面は、前記光源からの光を前記基準面を反射す
る参照光と、前記基準面を透過して前記被検光学系へ射
出する測定光とに分割することを特徴とする干渉計。
【請求項３】請求項１に記載の干渉計において、前記干渉計は、前記光源からの光を分割する光分割部材
と、前記分割された一方の光の光路に設けられている参照面
と、前記参照面で反射した参照光と、前記分割された他方の
光の光路に設けられている前記被検光学系を透過した測
定光とを合成する光合成部材とを有し、前記光分割部材の機能と前記光合成部材の機能とは一つ
のビームスプリッタで兼用されていることを特徴とする
干渉計。
【請求項４】請求項１に記載の干渉計において、前記干渉計は、前記光源からの光を分割する光分割部材
と、前記分割された一方の光である参照光と、前記分割され
た他方の光の光路に設けられている前記被検光学系を透
過した測定光とを合成する光合成部材とを有することを
特徴とする干渉計。
【請求項５】請求項１に記載の干渉計において、前記干渉縞のコントラストが最も大きくなるように、前
記被検光学系を透過した測定光の光路長と、参照光の光
路長との光路長差を可変にする光路長調整機構を有する
ことを特徴とする干渉計。
【請求項６】請求項１に記載の干渉計において、前記光路長調整機構は、少なくとも１枚の反射部材と、前記反射部材を移動させる移動部とを有し、前記演算部は、前記移動部により前記反射部材を移動さ
せて、参照光と測定光との間に所定の位相差を与えるこ
とで縞走査を行うことを特徴とする干渉計。
【請求項７】請求項１乃至６のいずれか一項に記載の干
渉計を用いて製造されたことを特徴とする高精度投影レ
ンズ。