JP2003214814A

JP2003214814A - 干渉測定方法、干渉測定装置、及び投影光学系の製造方法、投影光学系、並びに投影露光装置

Info

Publication number: JP2003214814A
Application number: JP2002017251A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Takigawa; 雄一瀧川; Hideki Komatsuda; 秀基小松田
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2002-01-25
Filing date: 2002-01-25
Publication date: 2003-07-30
Also published as: WO2003064966A1

Abstract

(57)【要約】【課題】回折光学素子を使用した干渉測定の測定精度
を高める。【解決手段】回折光学素子を含むヌル素子を使用した
干渉測定方法において、干渉縞の検出を、測定光束のう
ち前記回折光学素子の一部の領域を通過する光束を制限
した状態、及び制限しない状態の双方で行い、前記検出
した各干渉縞に基づいて、誤差の回避された前記特性デ
ータを取得する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レンズ、ミラーの
非球面の測定など、回折光学素子を含んだヌル素子が使
用される干渉測定方法、及び干渉測定装置に関する。ま
た、本発明は、その干渉測定方法が適用される投影光学
系の製造方法、その投影光学系により製造された投影光
学系、及びその投影光学系が適用された投影露光装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】被検面の形状を干渉計で測定するときに
は、その被検面の各位置の凹凸を的確に反映した干渉縞
を観察するために、干渉計から出射される測定光束をそ
の被検面にほぼ垂直に同位相で入射させる必要がある。

【０００３】一般に、形状測定用の干渉計から出射され
る測定光束は平行光束であるので、被検面の設計形状が
平面であるときには、その平行光束をそのまま被検面に
入射させればよい。一方、被検面の設計形状が球面や非
球面（回転対称な非球面）であるときには、ヌル素子等
を用いて平行光束を曲面であるその被検面にほぼ垂直で
同位相で入射するような最適な波面（球面状の波面や非
球面状の波面）に変換することになる。

【０００４】このヌル素子としては、例えば、ゾーンプ
レートなどの回折光学素子からなるもの、また、回折光
学素子と屈折レンズとが組み合わされたものなどがあ
る。因みに、非球面計測用フィゾー型干渉計においてこ
のヌル素子は、参照面を有するフィゾー部材と被検面と
の間に配置される。なお、球面計測用フィゾー型干渉計
の場合は、波面変換部、フィゾー部材、被検物に順に配
置するのが一般的である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、回折光学素
子は、所望の波面をその回折面の各位置にて発生する各
回折光によって生成するものであるが、そのために必要
な回折光（以下、「信号光線」という。）以外にも、余
分な回折光（これは一般に２次以降の高次の回折光であ
る。）を生成している。

【０００６】その余分な回折光は、強度も小さく、ま
た、信号光線とは別方向に進行するので、測定結果に影
響しないとされていたが、信号光線に重畳して測定結果
に影響する光線（以下、「ノイズ光線」という。）にも
なり得ることが分かった。この場合、測定精度は低下す
る。なお、被検面の設計形状が球面であるときには、そ
の形状測定に回折光学素子を使用しない干渉測定（球面
フィゾーを使用する干渉測定など）を適用することもで
きる。しかし、被検面の設計形状が非球面であるときに
は、その非球面量が小さい場合を除きそのような干渉測
定を適用することができないので、回折光学素子を使用
せざるを得ない。よって、上記問題は深刻である。

【０００７】本発明は、以上の問題に鑑みてなされたも
ので、回折光学素子を使用した干渉測定の測定精度を高
めることのできる干渉測定方法を提供することを目的と
する。また、本発明は、その干渉測定方法を行うのに適
した干渉測定装置を提供することを目的とする。また、
本発明は、その干渉測定方法を利用することによって、
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、高性能な投影光学系、及び高性能な投影露
光装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の干渉測
定方法は、光源から出射された測定光束を、回折光学素
子を含むヌル素子により最適な波面形状に変換して被検
物に入射させると共に、その被検物を経由した後にその
回折光学素子に戻る光束を参照光束と干渉させ、その干
渉により生起する干渉縞を前記被検物の特性データとし
て検出する干渉測定方法において、前記干渉縞の検出
を、前記測定光束のうち前記回折光学素子の一部の領域
を通過する光束を制限した状態、及び制限しない状態の
双方で行う干渉縞検出手順と、前記検出した各干渉縞に
基づいて、誤差が回避された前記特性データを取得する
演算手順とを有することを特徴とする。

【０００９】請求項２に記載の干渉測定方法は、請求項
１に記載の干渉測定方法において、前記干渉縞検出手順
は、互いに異なる複数の領域のそれぞれについて行われ
ることを特徴とする。請求項３に記載の干渉測定方法
は、請求項１又は請求項２に記載の干渉測定方法におい
て、前記領域は、輪帯状又は円状の領域であるか、若し
くは、輪帯又は円の周方向の一部に相当する扇状の領域
であることを特徴とする。

【００１０】請求項４に記載の干渉測定方法は、請求項
１〜請求項３の何れか一項に記載の干渉測定方法におい
て、前記光線の制限は、楔平面ガラス基板上に光線の制
限領域を形成したマスク部に、そのマスク部とは別の楔
平面ガラス基板である偏角調整部を組み合わせてなるマ
スクを、前記測定光束に挿入することにより行われ、か
つ前記挿入時における前記干渉縞の検出に当たっては、
前記偏角調整部の光軸周りの回転角度を調整することに
より、前記挿入による前記測定光束の偏角が抑えられる
ことを特徴とする。

【００１１】請求項５に記載の干渉測定装置は、光源か
ら出射された測定光束を被検物に入射させると共に、そ
の被検物を経由した後に戻る光束を参照光束と干渉させ
る干渉光学系と、前記干渉により生起する干渉縞を前記
被検物の特性データとして検出する検出器とを備えた干
渉測定装置において、回折光学素子を含むヌル素子を、
前記測定光束中に挿入した状態で支持するヌル素子支持
手段と、前記回折光学素子の一部の領域を通過する光束
を制限するマスクを、前記測定光束に対し挿脱可能に支
持するマスク支持手段とを備えたことを特徴とする。

【００１２】請求項６に記載の投影光学系の製造方法
は、投影光学系内の少なくとも何れかの光学面又は何れ
かの光学素子の特性を請求項１〜請求項４の何れか一項
に記載の干渉測定方法により測定する手順を含むことを
特徴とする。請求項７に記載の投影光学系は、請求項６
に記載の投影光学系の製造方法により製造されたことを
特徴とする。

【００１３】請求項８に記載の投影露光装置は、請求項
７に記載の投影光学系を備えたことを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態について説明する。

【００１５】［第１実施形態］図１、図２、図３、図４
を参照して本発明の第１実施形態について説明する。図
１は、本実施形態の干渉測定で使用される干渉測定装置
１０の構成を示す図である。

【００１６】なお、本発明は、被検物の透過波面の測
定、被検物の被検面の測定の何れにも同様に適用できる
が、以下では、後者について説明する。干渉測定装置１
０には、干渉計９の他、測定に必要な各光学素子（被検
物６、ＺＰ５など）をそれぞれ支持する不図示の支持手
段が備えられる。干渉計９には、光源ユニット１、コリ
メータレンズ２、偏光ビームスプリッタ（以下、「ＰＢ
Ｓ」と称す。）３、１／４波長板４、ビームエキスパン
ダ７、二次元画像検出器８などが備えられる。

【００１７】被検物６は、干渉計９の測定光束（平行光
束である。）Ｌが出射される側に、その被検面６ａ（こ
れは、設計形状が非球面である面とする。）をその干渉
計９の側に向けて配置される。また、被検物６と干渉計
９との間には、ヌル素子であるゾーンプレート（以下、
「ＺＰ」と称す。）５が挿入される（ＺＰ５が請求項の
回折光学素子に対応する。）。

【００１８】ここで、ＺＰ５の回折面５ａの回折パター
ンは、被検面６ａの設計形状に応じて設計されている。
図２に示すように、干渉計９からＺＰ５へ入射する測定
光束Ｌは、回折面５ａにおいて回折され、そのうち所定
次数の回折光（以下、透過１次回折光とする。）からな
る光束は、所定の位置に配置された被検面６ａに対しほ
ぼ垂直かつほぼ同位相で入射する非球面波となる。この
光束を成す各光線は、被検面６ａに対する入射時の経路
と射出時の経路とがほぼ同じとなる。そして、それら各
光線は、回折面５ａにおいて再び回折され、平行光束と
なって干渉計９へ戻る。

【００１９】このように、被検面６ａに対しほぼ垂直か
つほぼ同位相で入射し、その入射時とほぼ同じ経路を辿
って干渉計９に戻る光線からなる光束が、被検面６ａの
形状情報を含んだ「被検光束ＬＭ」となる。

【００２０】なお、本発明は、トワイマングリーン型、
フィゾー型など何れのタイプの干渉測定にも適用できる
が、以下では、後者であるとして説明する。フィゾー型
干渉測定の参照面（フィゾー面）は、被検物６に入射す
る測定光束Ｌの光路中に配置されるが、本実施形態の干
渉測定装置１０では、ヌル素子として挿入されたＺＰ５
の回折面５ａを、参照面として使用することができる
（以下、ＺＰ５を参照面として使用することとす
る。）。

【００２１】この場合、ＺＰ５の回折面５ａにおける反
射０次回折光からなる光束が、「参照光束ＬＲ」とな
る。すなわち、干渉測定装置１０における光の伝搬経路
は、以下のとおりである。図１に示す光源ユニット１を
射出した光（直線偏光されている。）は、コリメータレ
ンズ２で平行光束となり、ＰＢＳ３に入射する。ここ
で、この平行光束の偏光方向は、ＰＢＳ３において被検
物６の方向へ偏向されるよう選択されている。

【００２２】被検物６の方向へ進行した平行光束は、１
／４波長板４で偏光方向を４５度回転させられてＺＰ５
へ入射する（測定光束Ｌ）。ＺＰ５に入射した測定光束
Ｌの一部は、回折面５ａにおいて干渉計９へ戻る参照光
束ＬＲとなり、他の一部は、回折面５ａにおいて被検光
束ＬＭとなって被検物６の方向へ進み、被検物６で反射
し、ＺＰ５を通り、１／４波長板４で偏光方向をさらに
４５度回転させられてＰＢＳ３へ入射する。

【００２３】被検光束ＬＭは、１／４波長板４を二度通
過することでその偏光方向を９０°回転させられるの
で、ＰＢＳ３を透過する。ＰＢＳ３を透過した被検光束
ＬＭは、ビームエキスパンダ７を介して二次元画像検出
器８へ入射する。一方、参照光束ＬＲについても、被検
光束ＬＭと同様に、往復で１／４波長板４を二度通過し
ているので、ＰＢＳ３を経由した後、ビームエキスパン
ダ７を介して二次元画像検出器８へ入射する。

【００２４】この二次元画像検出器８の撮像面８ａ上に
は、被検光束ＬＭと参照光束ＬＲとによる干渉縞が形成
される。この二次元画像検出器８の各画素出力の二次元
分布である干渉縞のパターンは、参照光束ＬＲの波面を
基準とした被検光束ＬＭの波面の形状、すなわち、被検
面６ａの形状を示す。次に、上述した従来の問題（ノイ
ズ光線）の発生する現象を、図３（ａ）（ｂ）を用いて
説明する。

【００２５】ここでは、干渉計９からＺＰ５に入射する
測定光束Ｌのうち、回折面５ａの或る位置ｒ’に入射す
る光線Ｌｒ’について考える。この光線Ｌｒ’により発
生する反射０次回折光は、参照光束ＬＲを成す光線ＬＲ
ｒ’（信号光線である。）となり、この光線Ｌｒ’によ
り発生する透過＋１次回折光が、被検光束ＬＭを成す光
線ＬＭｒ’（信号光線である。）となる。

【００２６】ここで、光線Ｌｒ’は、これらの信号光線
ＬＭｒ’、ＬＲｒ’以外の光、例えば、高次（２次以
降）の透過回折光をも発生させている。例えば、図３
（ａ）において点線で示すような角度で射出する光線Ｌ
Ｎｒ’である。この光線ＬＮｒ’は、被検面６ａへ入射
すると、その入射角度は被検面６ａに対し垂直とはなら
ないので、その被検面６ａにて反射した後、入射時とは
異なる経路を辿ってＺＰ５の方向へ戻り、回折面５ａ上
の別の位置ｒへ入射する。

【００２７】そして、その入射時の角度が或る条件を満
たす場合に、その光線ＬＮｒ’は、光軸と平行な光線と
なって干渉計９の方向へ進む（図３（ａ）点線参照）。
一方、この位置ｒにおいては、図示省略したが、位置
ｒ’における上記各光線と同様に、測定光束Ｌのうちそ
の位置ｒに入射した光線Ｌｒが、被検光束ＬＭ及び参照
光束ＬＲとなるべき信号光線ＬＭｒ、ＬＲｒを生成して
いる。

【００２８】上記光線ＬＮｒ’は、このような信号光線
ＬＭｒ、ＬＲｒが干渉計９の方向へ戻るときと同じに進
行するので、その信号光線ＬＭｒ、ＬＲｒに重畳し、最
終的には図１の二次元画像検出器８へ入射して測定結果
に影響する。

【００２９】すなわち、この光線ＬＮｒ’が、「ノイズ
光線」となるのである（以上、ノイズ光線の発生する現
象）。なお、干渉測定装置１０内の各光学系は、光軸の
周りに回転対称な形状をしているので、回折面５ａ上で
位置ｒ’と同じ径位置からは、それぞれ上記ノイズ光線
ＬＮｒ’と同様のノイズ光線が射出している。

【００３０】また、干渉測定装置１０内の各光学系は、
径方向に連続的な形状をしているので、回折面５ａ上で
位置ｒ’の周囲からも、それぞれ上記ノイズ光線ＬＮ
ｒ’と同様のノイズ光線が射出している。つまり、ノイ
ズ光線ＬＮｒ’を生成するような位置ｒ’は、図３
（ｂ）に示すように光軸を中心とする輪帯状の領域Ｅ
ｒ’に分布し、回折面５ａ上でこのノイズ光線が重畳さ
れる位置ｒも光軸を中心とする輪帯状の領域Ｅｒに分布
する。

【００３１】これらの領域Ｅｒ’、Ｅｒが如何なる配置
となるかについては、被検面６ａ及びＺＰ５のデータに
基づく光線追跡（少なくとも回折面５ａの径方向の各位
置を通過する各光線についての追跡）によって予め求め
ることができる。また、各領域で発生するノイズ光線が
無視できる程度であるか否かについても、光線追跡で予
め求めることができる。

【００３２】なお、光線Ｌｒ’が光線Ｌｒに対してノイ
ズ光線ＬＮｒ’を重畳させるときには、光線Ｌｒも光線
Ｌｒ’に対しノイズ光線ＬＮｒを重畳させていることが
多い。つまり、多くの系では、回折面５ａ上の２つの領
域が互いにノイズ光線を重畳させ合う。以下、図３
（ａ）（ｂ）に示すように、光軸を基準とした半径位置
ｒ’の近辺における輪帯状の領域Ｅｒ’を通過する光線
Ｌｒ’と、光軸を基準とした半径位置ｒの近辺における
輪帯状の領域Ｅｒを通過する光線Ｌｒとが、互いにノイ
ズ光線を重畳させ合う場合の干渉測定について説明す
る。

【００３３】図３（ｃ）は、本実施形態の干渉測定を説
明する図である。本実施形態では、図３（ｃ）に示すよ
うに、領域Ｅｒ’を通過する光線Ｌｒ’を制限（遮光又
は減光である。遮光が好ましいが、ノイズ光線ＬＮｒ’
の強度を十分に小さく制限できるのであれば、減光でも
よい。）するマスクＭｒ’が用意されると共に、領域Ｅ
ｒを通過する光線Ｌｒを制限するマスクＭｒがそれぞれ
用意される。

【００３４】また、マスクＭｒ’は光線Ｌｒについては
何ら制限することがなく、また、マスクＭｒは光線Ｌ
ｒ’については何ら制限することがないとする。ところ
で、干渉測定装置１０におけるこれらマスクＭｒ’、Ｍ
ｒの挿入箇所は、効率的かつ確実に所望の光線を制限す
るために、図１に示すように、平行光束中（例えば干渉
計９とＺＰ５との間の測定光束Ｌ中）とすることが好ま
しい。

【００３５】この場合、マスクＭｒ’の光の制限領域の
形状（マスクパターン）は、回折面５ａの領域Ｅｒ’と
ほぼ同じ形状となり、マスクＭｒのマスクパターンは、
回折面５ａの領域Ｅｒとほぼ同じ形状となる。なお、マ
スクＭｒ’、Ｍｒのマスクパターンは、マスク挿入時の
アライメントを容易にするために、領域Ｅｒ’、領域Ｅ
ｒよりも大きめにすることが好ましい。

【００３６】そして、本実施形態の干渉測定では、以上
のマスクＭｒ’、Ｍｒを個別に挿入したそれぞれの状態
において、二次元画像検出器８の出力する干渉縞データ
Ｄｒ’、Ｄｒが不図示のコンピュータや制御回路などの
演算装置に取り込まれる（図４参照）。ここで、図４
（ａ）に示すようにマスクＭｒ’が挿入されているとき
に取得された干渉縞データＤｒ’においては、領域Ｅ
ｒ’に対応する部分のデータは欠落しているが、領域Ｅ
ｒに対応する部分のデータのノイズ光線ＬＮｒ’による
誤差は回避される。

【００３７】一方、マスクＭｒが挿入されているときに
取得された干渉縞データＤｒにおいては、領域Ｅｒに対
応する部分のデータは欠落しているが、領域Ｅｒ’に対
応する部分のデータのノイズ光線ＬＮｒによる誤差は回
避される。したがって、図４（ｂ）に示すように、これ
ら干渉縞データＤｒ’と干渉縞データＤｒとを演算装置
において合成すれば、ノイズ光線ＬＮｒ’、ＬＮｒによ
る誤差の回避された、被検面６ａの全域についての干渉
縞データＤを取得することができる。

【００３８】なお、その合成の演算には、周知の波面合
成の技術を適用することが好ましい。すなわち、仮に同
じ被検物について得られる干渉縞データであったとして
も、異なる時点で得られる干渉縞データは、干渉測定装
置１０内の光学系の配置関係や環境の変動などによって
互いの値がずれている可能性があるので、２つの干渉縞
データを単に繋ぎ合わせるだけでは、数値に段差や傾き
の生じる可能性がある。波面合成の技術では、２つの干
渉縞データＤｒ’と干渉縞データＤｒとを、互いに重複
する領域（オーバーラップ領域、ここでは、領域Ｅｒ、
Ｅｒ’以外の領域）のデータを基準として補正した上で
繋ぎ合わせるので、そのような段差や傾きは解消され
る。

【００３９】なお、上記説明では、マスクＭｒ’、Ｍｒ
のマスクパターンは、アライメントを容易にするために
領域Ｅｒ’、領域Ｅｒよりも若干大きめにすることが好
ましいとしたが、波面合成の際には、このようにオーバ
ーラップ領域のデータを要するので、マスクＭｒ、Ｍ
ｒ’のマスクパターンは、マスクＭｒ、Ｍｒ’の何れに
よっても制限されない領域が十分に確保される程度に大
きくとられることが好ましい。

【００４０】［第２実施形態］図１、図５、図６を参照
して本発明の第２実施形態について説明する。なお、こ
こでは、第１実施形態との相違点についてのみ説明す
る。図５は、本実施形態の干渉測定を説明する図であ
る。

【００４１】上記第１実施形態では、互いに異なる半径
位置ｒ、ｒ’を通過する光線Ｌｒ’、Ｌｒが互いにノイ
ズ光線を重畳させ合う場合について説明したが、本実施
形態では、図５（ａ）に示すように、同じ半径位置ｒの
２つの位置ｒθ’、ｒθ（これらは互いに光軸基準の対
象位置である。）を通過する光線Ｌｒθ’、Ｌｒθが互
いにノイズ光線ＬＮｒθ’、ＬＮｒθを重畳させ合う場
合の干渉測定について説明する。

【００４２】因みに、このようなノイズ光線ＬＮｒθ’
（ＬＮｒθ）は、回折面５ａの位置ｒθ’（ｒθ）に入
射した光線Ｌｒθ’（Ｌｒθ）のうち、高次（２次以
降）の透過回折光であって、被検面６ａの頂点６ａ０に
入射してから回折面５ａに戻る光線である。なお、干渉
測定装置１０（図１参照）内の各光学系は光軸の回りに
回転対称かつ連続的な形状をしているので、図５（ｂ）
に示すように、互いにノイズ光線を重畳させ合う位置ｒ
θｉ’、ｒθｉは、何れも光軸を中心とする輪帯状の領
域Ｅｒに分布する。

【００４３】この場合、仮にマスクのマスクパターンを
図３（ｃ）に示すようなもの（輪帯状）とすると、ノイ
ズ光線の原因となっている光線と、その影響を受ける光
線との双方を同時に制限してしまうので、本実施形態で
は、図５（ｃ）に示すように、領域Ｅｒの周方向の一部
（例えば半分の領域Ｅｒπ’）のみを制限するもの（符
号Ｍｒπ’）、及び領域Ｅｒの他の一部（例えば半分の
領域Ｅｒπ）のみを制限するもの（符号Ｍｒπ）のそれ
ぞれを用意する（以下、簡単のため半分とする。）。

【００４４】なお、これら２種類のマスクＭｒπ’、Ｍ
ｒπについては、マスクパターンが同形状なので、それ
ぞれ用意せずに、一方のみを用意してそれを光軸の回り
に回転させて使用するとよい。そして、本実施形態の干
渉測定においても、以上のマスクＭｒπ’、Ｍｒπを挿
入したそれぞれの状態において、二次元画像検出器８の
出力する干渉縞データＤｒ’、Ｄｒが不図示のコンピュ
ータや制御回路などの演算装置に取り込まれる。これら
干渉縞データＤｒ’と干渉縞データＤｒとを第１実施形
態と同様に合成すれば、ノイズ光線による誤差の回避さ
れた、被検面６ａの全域についての干渉縞データＤを取
得することができる。

【００４５】なお、本実施形態において、マスクのマス
クパターンは、図５（ｂ）に示すような輪帯の一部であ
るものに限られず、領域Ｅｒの周方向の一部を制限する
のであれば、図６（ａ）や（ｂ）に示すような円の一部
であるものとしてもよい（但し、図６（ｂ）に示すもの
を使用した場合、オーバーラップ領域のデータが取得さ
れないので、前記した数値の段差や傾きの解消は、波面
合成以外の方法を要す。）。

【００４６】［マスク］上記各実施形態の説明では、マ
スクのマスクパターンについてのみ言及し、その構成に
ついては言及しなかったが、次に説明するような構成の
マスクが使用されることが、測定精度を向上させる上で
好ましい。図７は、各実施形態に好適なマスクを説明す
る図である。

【００４７】なお、図７では、第１実施形態におけるマ
スクＭｒ’、Ｍｒを示している（（ａ）が前者、（ｂ）
が後者である。）。また、以下に説明するマスクＭ
ｒ’、Ｍｒ及び第１実施形態についての説明は、他のマ
スク及び他の実施形態についても同様に当てはまる。先
ず、マスクＭｒ’のマスクパターンＭｒｂ’は、楔平面
ガラス基板Ｍｒａ’上に形成される。使用時、マスクＭ
ｒ’は、マスクパターンＭｒｂ’の形成面がＺＰ５（図
１参照）に対向する状態で測定光束Ｌに挿入される。

【００４８】ここで、平行平面ガラスではなく楔平面ガ
ラスとするのは、マスクパターンＭｒｂ’の形成されて
いない側の面における測定光束Ｌの反射光が、迷光とな
って二次元画像検出器８へ入射することを避けるためで
ある。

【００４９】しかしながら、楔平面ガラス基板Ｍｒａ’
は、その挿入により測定光束Ｌに偏角を生じさせるとい
う難点がある。そこで、マスクＭｒ’には、その楔平面
ガラス基板Ｍｒａ’に加えてさらに別の楔平面ガラス基
板Ｍｒｃ’が備えられる。楔平面ガラス基板Ｍｒｃ’
は、楔平面ガラス基板Ｍｒａ’に隣接して配置され、そ
の楔角度は、楔平面ガラス基板Ｍｒａ’とほぼ同じであ
る。

【００５０】しかも、マスクＭｒ’における楔平面ガラ
ス基板Ｍｒｃ’は、光軸の周りに回転可能であり、その
回転によって、測定光束Ｌの偏角を微調整し、その偏角
を十分な精度で０にすることができる。なぜなら、楔平
面ガラス基板Ｍｒａ’の楔角度をθ、楔平面ガラス基板
Ｍｒｃ’の楔角度を（θ＋Δθ１）としたとき、両ガラ
ス基板を様々な回転角度で組み合わせれば、（Δθ１）
＜δ＜（２θ＋Δθ１）の範囲で任意の偏角を設定でき
るからである。

【００５１】すなわち、このマスクＭｒ’によれば、迷
光と偏角とが共に抑えられる。なお、楔平面ガラス基板
Ｍｒｃ’は、楔平面ガラス基板Ｍｒａ’と共に測定光束
Ｌに挿入されるので、楔平面ガラス基板Ｍｒａ’と光軸
を一致させた状態でユニット化されていることが好まし
い。また、このようなマスクＭｒ’と同様に構成された
マスクＭｒ（図７（ｂ）参照）についても、同様にして
迷光と偏角とを共に抑えることができる。

【００５２】なお、楔平面ガラス基板Ｍｒａの楔角度を
（θ＋Δθ２）、楔平面ガラス基板Ｍｒｃの楔角度を
（θ＋Δθ３）としたとき、両ガラス基板を様々な回転
角度で組み合わせれば、（Δθ３−Δθ２）＜δ＜（２
θ＋Δθ３＋Δθ２）の範囲で任意の偏角を設定でき
る。すなわち、これらのマスクＭｒ’、Ｍｒを使用すれ
ば、両者を個別に挿入したときにおけるＺＰ５への光線
の伝搬経路を同じにすることができる。

【００５３】よって、各マスクＭｒ’、Ｍｒを使用して
取得した干渉縞データの合成（図４参照）は誤差無く行
われ、第１実施形態の測定精度は向上する。なお、上記
各実施形態において、測定光束Ｌ、ＺＰ５、被検物６か
らなる系に対する重力方向が図１の上から下向きである
ときには、マスクを空中に浮かせることができない以
上、これらマスクＭｒ’、Ｍｒのようにマスクパターン
をガラス基板上にしなければならないが、重力方向が図
１の下から上向きであるときには、マスクパターンと同
じに形成された遮光板（減光板）をＺＰ５の回折面５ａ
とは反対側の面の上に載置できるので、マスクパターン
をガラス基板上に形成する必要が無い。因みに、一般の
干渉測定装置では、重力方向は図１の上から下向きであ
る。

【００５４】［上記各実施形態の補足］なお、上記各実
施形態では、ノイズ光線を発生させる領域が２種類であ
り、しかも互いにノイズ光線を重畳させている場合につ
いてしか説明しなかったが、その他の場合（或る領域が
他の或る領域にノイズ光線を重畳させるだけの場合や、
複数組みの領域がそれぞれ互いにノイズ光線を重畳させ
る場合）にも、少なくとも、ノイズ光線の原因となる光
線を制限した状態、及び制限しない状態の双方で干渉縞
データが取得されれば、ノイズ光線による誤差の回避さ
れた、被検面６ａの全域についての干渉縞データを取得
することができる。

【００５５】使用すべきマスクのマスクパターンについ
ては、複数種類の領域を同時に制限するものなど、ノイ
ズ光線の原因となる各領域を効率よく制限するものを選
択して、干渉縞データの取得回数を抑えることが好まし
い。また、上記各実施形態では、ヌル素子がＺＰ５のみ
からなる場合について説明したが、図８に示すように、
ヌル素子がＺＰ２５及びレンズ２５’からなる場合にも
同様にしてノイズ光線が発生する可能性があるので、本
発明を適用することができる。相違するのは、余分な光
線が、被検面６ａにおける反射だけでなく、レンズ２
５’の屈折面（例えば符号２５ａ’で示す面）における
反射によっても、ノイズ光線（図８中符号ＬＮｒ’）と
なり得る点である（なお、これについては、上記光線追
跡においてレンズ２５’のデータを考慮すれば、調べる
ことができる。）。

【００５６】なお、このようなヌル素子は、レンズ２
５’を使用する分だけＺＰ２５に付与すべき光学的パワ
ーを小さくすることができるのでそのＺＰ２５の製造
（回折パターンの形成）が容易となるが、ＺＰ２５にお
ける回折角度が小さくなるので上記したノイズ光線が発
生し易い。よって、このようなヌル素子を使用する干渉
測定に上記各実施形態を適用する利点は、大きい。

【００５７】また、上記各実施形態では、面（被検面６
ａ）を測定する場合について説明したが、レンズなどの
被検物を透過してできる光束の波面（透過波面）を測定
する場合にも、回折光学素子を使用するのであれば、本
発明を適用できる。また、図１に示した干渉測定装置１
０を、上記各実施形態の干渉測定を効率よく行うために
構成してもよい。

【００５８】例えば、上記第１実施形態で使用する干渉
測定装置１０としては、２種類のマスクＭｒ、Ｍｒ’を
支持すると共にそれらを個別に測定光束Ｌに挿入する機
構を備えたり、その機構の一部又は全部を制御回路やコ
ンピュータに駆動させてもよい。また、１つのマスクを
光軸の回りに回転させて使用する際には（第２実施形態
など）、測定光束Ｌに挿入されたマスクを回転させる機
構を干渉測定装置１０に備えてもよい。

【００５９】また、予め複数種のマスクを用意すること
で、様々な被検物６の干渉測定に柔軟に適応できるよう
干渉測定装置１０を構成してもよい。また、干渉測定装
置１０に複数種のマスクを予め用意した上で、被検物６
の設計形状に応じてマスクを自動的に選択するよう制御
回路やコンピュータなどの演算装置を構成してもよい。

【００６０】さらに、干渉測定装置１０内の各機構を制
御回路やコンピュータなどの演算装置に駆動させると共
に、二次元画像検出器８が取得した干渉縞データをその
演算装置に合成させて干渉測定の全自動化を図ってもよ
い。［第３実施形態］図９は、本実施形態に係る投影露光装
置の概略構成図である。

【００６１】この投影露光装置に搭載された投影光学系
Ｌを構成する少なくとも１つの光学素子は、その製造
時、その面形状及び／又はその透過波面が、上記各実施
形態に係る何れかの干渉測定によって測定されている。
そして、投影光学系Ｌの少なくとも何れかの面は、その
測定結果に応じて加工及び／又は調整されたとする。上
記各実施形態によれば、測定が高精度で行われるので、
前記加工（及び／又は調整）の方法がたとえ従来と同じ
であったとしても、投影レンズは高精度に製造される。

【００６２】なお、投影露光装置は、少なくともウェハ
ステージ１０８と、光を供給するための光源部１０１
と、投影光学系Ｌとを含む。ここで、ウェハステージ１
０８は、感光剤を塗布した基板（ウェハ）Ｗを表面１０
８ａ上に置くことができる。また、ステージ制御系１０
７は、ウェハステージ１０８の位置を制御する。投影光
学系Ｌは、上述のように上記各実施形態に係る干渉測定
装置を用いて製造された高精度投影レンズである。また
投影光学系Ｌは、レチクル（マスク）Ｒが配置された物
体面Ｐ１と、ウェハＷの表面に一致させた像面Ｐ２との
間に配置される。さらに投影光学系Ｌは、スキャンタイ
プの投影露光装置に応用されるアライメント光学系を有
する。さらに照明光学系１０２は、レチクルＲとウェハ
Ｗとの間の相対位置を調節するためのアライメント光学
系１０３を含む。レチクルＲは、該レチクルＲのパター
ンのイメージをウェハＷ上に投影するためのものであ
り、ウェハステージ１０８の表面１０８ａに対して平行
移動が可能であるレチクルステージ１０５上に配置され
る。そしてレチクル交換系１０４は、レチクルステージ
１０５上にセットされたレチクルＲを交換し運搬する。
またレチクル交換系１０４は、ウェハステージ１０８の
表面１０８ａに対し、レチクルステージ１０５を平行移
動させるためのステージドライバー（不図示）を含む。
また、主制御部１０９は位置合わせから露光までの一連
の処理に関する制御を行う。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によると、
回折光学素子を使用した干渉測定の測定精度を高めるこ
とができる。また、本発明によると、そのような干渉測
定方法を行うのに適した干渉測定装置が実現する。

【００６４】また、本発明によると、その干渉測定方法
を利用することによって、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、高性能な投影光
学系、及び高性能な投影露光装置が実現する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本実施形態の干渉測定で使用される干
渉測定装置１０の構成を示す図である。

【図２】図２は、ＺＰ５の近傍の光線の様子を模式的に
示す図である。

【図３】図３（ａ）、（ｂ）は、ノイズ光線の発生する
現象を説明する図である。図３（ｃ）は、第１実施形態
の干渉測定を説明する図である。

【図４】図４は、第１実施形態の干渉測定を説明する図
である。

【図５】図５は、第２実施形態の干渉測定を説明する図
である。

【図６】図６は、第２実施形態の干渉測定の別の例を説
明する図である。

【図７】図７は、各実施形態に好適なマスクを説明する
図である。

【図８】図８は、ヌル素子の別の例を説明する図であ
る。

【図９】図９は、第３実施形態の投影露光装置の概略構
成図である。

【符号の説明】

１光源ユニット２コリメータレンズ３ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）４１／４波長板５，２５ＺＰ（ゾーンプレート）５ａ，２５ａ回折面６被検物６ａ被検面７ビームエキスパンダ８二次元画像検出器９干渉計１０干渉測定装置２５’ レンズＭｒ，Ｍｒ’，Ｍｒπ’，Ｍｒπ マスクＭｒａ’，Ｍｒａ，Ｍｒｃ’，Ｍｒｃ楔平面ガラス基
板Ｍｒｂ’，ＭｒｂマスクパターンＬ測定光束ＬＭ被検光束ＬＲ参照光束１０１光源部１０２照明光学系１０３アライメント光学系１０４レチクル交換系１０５レチクルステージ１０７ステージ制御系１０８ウェハステージ１０９主制御部Ｌ投影光学系ＷウェハＲレチクル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2F064 AA09 BB04 BB05 CC01 DD01 DD08 EE05 GG00 GG23 GG38 GG44 GG47 GG49 HH03 HH08 2H049 AA50 AA51 AA55 5F046 BA03 CB03 CB12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源から出射された測定光束を、回折光
学素子を含むヌル素子により最適な波面形状に変換して
被検物に入射させると共に、その被検物を経由した後に
その回折光学素子に戻る光束を参照光束と干渉させ、そ
の干渉により生起する干渉縞を前記被検物の特性データ
として検出する干渉測定方法において、前記干渉縞の検出を、前記測定光束のうち前記回折光学
素子の一部の領域を通過する光束を制限した状態、及び
制限しない状態の双方で行う干渉縞検出手順と、前記検出した各干渉縞に基づいて、誤差が回避された前
記特性データを取得する演算手順とを有することを特徴
とする干渉測定方法。
【請求項２】請求項１に記載の干渉測定方法におい
て、前記干渉縞検出手順は、互いに異なる複数の領域のそれぞれについて行われるこ
とを特徴とする干渉測定方法。
【請求項３】請求項１又は請求項２に記載の干渉測定
方法において、前記領域は、輪帯状又は円状の領域である、若しくは、
輪帯又は円の周方向の一部に相当する扇状の領域である
ことを特徴とする干渉測定方法。
【請求項４】請求項１〜請求項３の何れか一項に記載
の干渉測定方法において、前記光線の制限は、楔平面ガラス基板上に光線の制限領域を形成したマスク
部に、そのマスク部とは別の楔平面ガラス基板である偏
角調整部を組み合わせてなるマスクを、前記測定光束に
挿入することにより行われ、かつ前記挿入時における前
記干渉縞の検出に当たっては、前記偏角調整部の光軸周りの回転角度を調整することに
より、前記挿入による前記測定光束の偏角が抑えられる
ことを特徴とする干渉測定方法。
【請求項５】光源から出射された測定光束を被検物に
入射させると共に、その被検物を経由した後に戻る光束
を参照光束と干渉させる干渉光学系と、前記干渉により
生起する干渉縞を前記被検物の特性データとして検出す
る検出器とを備えた干渉測定装置において、回折光学素子を含むヌル素子を、前記測定光束中に挿入
した状態で支持するヌル素子支持手段と、前記回折光学素子の一部の領域を通過する光束を制限す
るマスクを、前記測定光束に対し挿脱可能に支持するマ
スク支持手段とを備えたことを特徴とする干渉測定装
置。
【請求項６】投影光学系内の少なくとも何れかの光学
面又は何れかの光学素子の特性を請求項１〜請求項４の
何れか一項に記載の干渉測定方法により測定する手順を
含むことを特徴とする投影光学系の製造方法。
【請求項７】請求項６に記載の投影光学系の製造方法
により製造されたことを特徴とする投影光学系。
【請求項８】請求項７に記載の投影光学系を備えたこ
とを特徴とする投影露光装置。