JP2004198348A - 干渉計及び投影露光装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、被検物の透過波面を複屈折から受ける影響も含めて正確に測定することのできる干渉計を提供する。
【解決手段】干渉計（１）に、直線偏光の光を射出する光源（１１）と、その直線偏光の光を互いの振動方向が直交し互いの進行方向が同じである２つの直線偏光の光の混合光に変換する非偏光生成光学系（１２）とを備える。その結果、干渉計（１）から射出される測定光（Ｌ）の波面に対する被検物（１８）の複屈折の影響は、ランダムな非偏光の光の波面に対するそれとほぼ同じになる。したがって、干渉計（１）は、被検物（１８）の透過波面を複屈折から受ける影響も含めて正確に測定することができる。
【選択図】 図１
【解決手段】干渉計（１）に、直線偏光の光を射出する光源（１１）と、その直線偏光の光を互いの振動方向が直交し互いの進行方向が同じである２つの直線偏光の光の混合光に変換する非偏光生成光学系（１２）とを備える。その結果、干渉計（１）から射出される測定光（Ｌ）の波面に対する被検物（１８）の複屈折の影響は、ランダムな非偏光の光の波面に対するそれとほぼ同じになる。したがって、干渉計（１）は、被検物（１８）の透過波面を複屈折から受ける影響も含めて正確に測定することができる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、投影光学系の全体や投影光学系を構成する屈折レンズなどの被検物の透過波面の形状を測定する干渉計、及び該干渉計により計測された投影光学系を搭載した投影露光装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
投影光学系の全体や投影光学系を構成する屈折レンズなどの被検物の透過波面の形状を、干渉計で測定することが知られている（特許文献１など）。
なお、これら被検物の材料である光学ガラスは複屈折性を有しているため、入射光の振動方向によって異なる屈折率を示すが、投影露光装置内での使用時、これら被検物に投光されるのは、各種の方向に振動する様々な光からなる「ランダムな非偏光の光」である。よって、その光の波面に与えられる複屈折の影響は、平均化される傾向にある。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−３４９７１２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記した干渉計の光源は一般に直線偏光の光を出射するので、透過波面の測定時、被検物に投光される測定光も直線偏光している（因みに、特許文献１に記載の干渉計は、被検物への入射光路に１／４波長板を配置した都合上、測定光が円偏光になっているが、何れにせよ偏光している。）。
【０００５】
このような測定光が被検物に投光されると、その測定光の波面に対する被検物の複屈折の影響は、偏ってしまう。
このため、従来の干渉計では、実際の透過波面から乖離した透過波面を測定している可能性があり、測定があまり正確ではない。
そこで本発明は、被検物の透過波面を複屈折から受ける影響も含めて正確に測定することのできる干渉計を提供することを目的とする。
【０００６】
また、本発明は、その干渉計を利用することにより、高性能な投影露光装置を製造可能な投影露光装置の製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の干渉計は、直線偏光の光を射出する光源と、前記直線偏光の光を互いの振動方向が直交し互いの進行方向が同じである２つの直線偏光の光の混合光に変換する非偏光生成光学系とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
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、前記非偏光生成光学系は、前記２つの直線偏光の光の間に前記光源の光可干渉距離よりも長い光学的距離差を設けることを特徴とする。
請求項３に記載の干渉計は、請求項１又は請求項２に記載の干渉計において、前記非偏光生成光学系には、１／２波長板と偏光ビームスプリッタとが使用されることを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の干渉計は、請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の干渉計において、前記非偏光生成光学系には、射出光を、前記混合光と、前記直線偏光の光の一方と、前記直線偏光の光の他方との間で切り替える切り替え手段が設けられることを特徴とする。
請求項５に記載の投影露光装置の製造方法は、投影光学系を搭載した投影露光装置の製造方法において、前記投影光学系の全体の透過波面、又は投影光学系の少なくとも一部の屈折レンズの透過波面を請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の干渉計を用いて測定し、前記投影光学系の少なくとも一部の光学面を前記測定の結果に応じて調整することを特徴とする。
【００１０】
【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。
［第１実施形態］
図１、図２を参照して本発明の第１実施形態について説明する。
【００１１】
本実施形態は、本発明の干渉計を利用した透過波面測定装置の実施形態である。
図１は、本実施形態の透過波面測定装置の構成図である。
測定対象物は、投影光学系などの被検物１８である。この透過波面測定装置では、干渉計１から射出する測定光束Ｌを第１対物レンズ１７により物体面に集光してから被検物１８に入射させ、その被検物１８を透過した後に像面に集光する測定光束Ｌを折り返しミラー１９によって折り返し、再び被検物１８、第１対物レンズ１７を透過させる。被検物１８を透過した後の測定光束Ｌの波面には、被検物１８の透過波面の情報が重畳される。この透過波面は、干渉計１によって測定される。
【００１２】
図１に示す干渉計１は、点回折干渉計である。干渉計１には、レーザ光源１１、光源用ピンホール板１４、コリメータレンズ１５、ビームスプリッタ１６、第２対物レンズ２０、回折格子２１、マスク２２、撮像光学系２３などが備えられる。なお、図中の符号１３は、レーザ光源１１と光源用ピンホール板１４との間の光路を偏向するためのミラーである。
【００１３】
そして、この干渉計１には、レーザ光源１１とビームスプリッタ１６との間の何れかの箇所（例えば、レーザ光源１１とミラー１３との間）に、非偏光生成光学系１２が配置される（詳細は後述）。
レーザ光源１１から射出した光は、非偏光生成光学系１２及びミラー１３を介して光源用ピンホール板１４に入射する。
【００１４】
光源用ピンホール板１４からは理想的球面波が射出し、コリメータレンズ１５にて平行光束に変換される。
平行光束は、ビームスプリッタ１６を介し、測定光束Ｌとして被検物１８の方向へ向かう。
測定光束Ｌは、第１対物レンズ１７を介して被検物１８の物体面に集光する。
【００１５】
測定光束Ｌは、被検物１８、折り返しミラー１９、被検物１８を経由することによりその波面に被検物１８の透過波面の情報を重畳させてから、第１対物レンズ１７、ビームスプリッタ１６を介して撮像光学系２３の方向へ向かう。その測定光束Ｌは、第２対物レンズ２０を介して集光しつつ回折格子２１に入射する。なお、マスク２２は、集光点に配置されている。
【００１６】
回折格子２１では、測定光束Ｌの入射により回折光が発生し、０次回折光と１次回折光とは、それぞれマスク２２に形成されたピンホール２２ａと開口２２ｂとに入射する。それ以外の回折光はマスク２２でカットされる。
ピンホール２２ａに入射した０次回折光は、何ら透過波面の情報を含まない理想的球面波に変換され（参照光束ＬＲ）、開口２２ｂに入射した１次回折光は、その波面に透過波面の情報を重畳させたまま素通りする（測定光束Ｌ０）。
【００１７】
この参照光束ＬＲ、及び測定光束Ｌ０は、撮像光学系２３の撮像面上に干渉縞を形成する。
この干渉縞を不図示の解析装置で解析することによって、被検物１８の透過波面の情報を得ることができる。
図２は、非偏光生成光学系１２を説明する図である。
【００１８】
非偏光生成光学系１２は、レーザ光源１１から射出した直線偏光の光を、互いの振動方向が直交し、互いの進行方向が同じである２つの直線偏光の光の混合光に変換し、ミラー１３の方向へ導くものである。
非偏光生成光学系１２には、１／２波長板１２ａ、偏光ビームスプリッタ１２ｂ、１２ｅ、ミラー１２ｃ、１２ｄが備えられる。
【００１９】
レーザ光源１１から射出した直線偏光の光は、１／２波長板１２ａにおいてその振動方向が調整された後、偏光ビームスプリッタ１２ｂに入射する。
入射した光のｓ偏光成分は偏光ビームスプリッタ１２ｂにて反射し、ｐ偏光成分は偏光ビームスプリッタ１２ｂを透過する。
【００２０】
つまり、偏光ビームスプリッタ１２ｂは、所定方向に直線偏光していた光を、互いの振動方向が直交するｐ偏光の光とｓ偏光の光とに分岐する。
その後、ｓ偏光の光はミラー１２ｄ、１２ｃを介して偏光ビームスプリッタ１２ｅに入射し、ｐ偏光の光は直接、偏光ビームスプリッタ１２ｅに入射する。ｓ偏光の光は、偏光ビームスプリッタ１２ｅにて反射し、ｐ偏光の光は、偏光ビームスプリッタ１２ｅを透過することによって、共にミラー１３の方向に進行する。
【００２１】
つまり、偏光ビームスプリッタ１２ｅは、ｐ偏光の光とｓ偏光の光とを統合してｐ偏光の光とｓ偏光の光との混合光を干渉計１（図１）に導入する。よって、干渉計１では、この混合光が測定光束Ｌに用いられる。
なお、測定光束Ｌにおけるｐ偏光の光とｓ偏光の光とをほぼ等量にするためには、１／２波長板１２ａの結晶軸の配置方向を、偏光ビームスプリッタ１２ｂにて生起するｓ偏光の光の強度とｐ偏光の光の強度とがほぼ１：１となるよう調整することによって実現する。
【００２２】
因みに、図１，図２に示す偏光ビームスプリッタ１２ｂ、１２ｅは、ブリュースタ角を利用したものである。
ここで、非偏光生成光学系１２は、ｓ偏光の光とｐ偏光の光との間に、レーザ光源１１の可干渉距離Δλよりも長い光学的距離差を設けている。
例えば、非偏光生成光学系１２において、ｓ偏光の光の光路Ｒｓ（図２下部参照）とｐ偏光の光の光路Ｒｐ（図２下部参照）との非共通光路の幾何学的距離の差ΔＲ＝Ｒｓ−ＲｐがΔλよりも長くなるよう、ミラー１２ｃ、１２ｄの配置個所などを設定すればよい。
【００２３】
その結果、混合光におけるｐ偏光の光とｓ偏光の光とは互いに干渉することなく、互いに直交する方向に振動したまま進行する。
したがって、図１の干渉計１の測定光束Ｌは、ｐ偏光の光とｓ偏光の光とが独立して混合した、非偏光の光となる。
【００２４】
ここで、上述したように、使用時の被検物１８（ここでは投影レンズ）に投光される光は、各種の方向に振動する様々な光からなる「ランダムな非偏光の光」である。
それに対し、本実施形態の測定光束Ｌは、互いに異なる方向に振動する２種類の光のみからなる非偏光の光である。
【００２５】
しかし、この２種類の光は、振動方向が互いに直交し、強度が等しく、かつ独立しているので、「ランダムな非偏光の光」を代表させることができる。
つまり、このような測定光束Ｌの波面に与えられる複屈折の影響は、ランダムな非偏光の光の波面に与えられるそれとほぼ同様になる（平均化される）。
よって、本実施形態の干渉計１によれば、被検物１８の透過波面を複屈折から受ける影響も含めて正確に測定することができる。
【００２６】
なお、実際、干渉計１によって検出されるのは、測定光束Ｌ０のｐ偏光成分と参照光束ＬＲのｐ偏光成分とが成す干渉縞と、測定光束Ｌ０のｓ偏光成分と参照光束ＬＲのｓ偏光成分とが成す干渉縞との重ね合わせ（干渉縞の強度の和）であるが、測定光束Ｌ０のｐ偏光成分の波面に与えられる複屈折の影響と、測定光束Ｌ０のｓ偏光成分の波面に与えられる複屈折の影響とは、この重ね合わせ縞上で平均化される。このため、正確な測定が可能である。
【００２７】
次に、本実施形態の干渉計１を利用すれば、被検物１８の複屈折性を簡単に調べることができる。以下、具体的に説明する。
一般に、被検物１８の複屈折性は、振動方向の互いに直交する２種類の光をその被検物１８に個別に投光したときの、両光の波面の差異となって現れる。
よって、これら２種類の光を個別に投光できるよう、干渉計１の一部を変更すればよい。
【００２８】
このため、本実施形態の非偏光生成光学系１２に、ｓ偏光の光、ｐ偏光の光を個別に遮断／開放可能なシャッター１２ｇ、１２ｆが設けられる。
例えば、図２中に点線で示すように、シャッター１２ｇは、ｓ偏光の光の光路Ｒｓのうち光路Ｒｐとの非共通光路の何れかの箇所に挿脱可能に配置され、シャッター１２ｆは、ｐ偏光の光の光路Ｒｐのうち光路Ｒｓとの非共通光路の何れかの箇所に配置される。
【００２９】
この構成によると、シャッター１２ｇを開放すると共にシャッター１２ｆを閉鎖することで、測定光束Ｌをｓ偏光の光のみとすることができ、シャッター１２ｇを閉鎖すると共にシャッター１２ｆを開放することで、測定光束Ｌをｐ偏光の光のみとすることができる。
したがって、本実施形態の干渉計１によれば、被検物１８の透過波面を正確に測定することに加え、被検物１８の複屈折性を測定することまでもが可能となる。
【００３０】
［第２実施形態］
図３を参照して本発明の第２実施形態について説明する。
本実施形態は、本発明の干渉計を利用した透過波面測定装置に実施形態である。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３は、本実施形態の透過波面測定装置の構成図である。
【００３１】
測定対象物は、屈折レンズなどの被検物３８である。この透過波面測定装置では、干渉計２から射出する測定光束Ｌをフィゾー部材３５を介して被検物３８に入射させ、その被検物３８を透過した測定光束Ｌを折り返しミラー３９によって折り返し、再び被検物３８、及びフィゾー部材３５を透過させる。被検物３８を透過した後の測定光束Ｌの波面には、被検物３８の透過波面の情報が重畳される。この透過波面は、干渉計２によって測定される。
【００３２】
図３に示す干渉計２は、フィゾー型干渉計である。干渉計２には、レーザ光源３１、ビームエキスパンダ３３、ビームスプリッタ３４、撮像光学系４０などが備えられる。
【００３３】
そして、この干渉計２には、レーザ光源３１とビームスプリッタ３４との間の何れかの箇所（例えば、レーザ光源３１とビームエキスパンダ３３との間）に、非偏光生成光学系３２が配置される（詳細な後述）。
レーザ光源３１から射出した光は、非偏光生成光学系３２及びビームエキスパンダ３３介して適当な径の平行光束となりビームスプリッタ３４に入射する。
【００３４】
ビームスプリッタ３４から被検物３８の方向へ射出した平行光束は、測定光束Ｌとしてフィゾー部材３５を介して被検物３８に入射する。
測定光束Ｌは、被検物３８、折り返しミラー３９、被検物３８を経由することによりその波面に透過波面の情報を重畳させてから（測定光束Ｌ０）、フィゾー部材３５を介してビームスプリッタ３４に戻る。
【００３５】
また、ビームスプリッタ３４からフィゾー部材３５へ入射した測定光束Ｌの一部は、フィゾー部材３５において反射されることによりその波面が所定の波面に変換され（参照光束ＬＲ）、ビームスプリッタ３４に戻る。
参照光束ＬＲ、及び測定光束Ｌ０は、ビームスプリッタ３４から撮像光学系４０の方向へ射出し、撮像光学系４０の撮像面上に干渉縞を形成する。
【００３６】
この干渉縞を不図示の解析装置で解析することによって、被検物３８の透過波面の情報を得ることができる。
なお、この干渉計２においては、参照光束ＬＲと、透過波面の情報を重畳した測定光束Ｌ０との光路差がレーザ光源３１の可干渉距離Δλ’よりも短くなるよう、フィゾー部材３５と折り返しミラー３９との間隔などが設定されている。
【００３７】
ここで、非偏光生成光学系３２は、第１実施形態の非偏光生成光学系１２と同様、レーザ光源３１から射出した直線偏光の光を、互いの振動方向が直交し、互いの進行方向が同じである２つの直線偏光の光の混合光に変換し、ビームエキスパンダ３３の方向へ導くものである。
【００３８】
この非偏光生成光学系３２にも、１／２波長板３２ａ、偏光ビームスプリッタ３２ｂ、３２ｅ、ミラー３２ｃ、３２ｄが備えられる。
なお、図３に示す偏光ビームスプリッタ３２ｂ、３２ｅは、キューブ型の偏光ビームスプリッタであるが、図１，図２に示す偏光ビームスプリッタ１２ｂ，１２ｅと同じ機能を有する。
【００３９】
よって、干渉計２でも、干渉計１と同様の混合光（ｐ偏光の光、ｓ偏光の光）が測定光束Ｌに用いられる。
なお、測定光束Ｌにおけるｐ偏光の光とｓ偏光の光とをほぼ等量にするためには、１／２波長板３２ａの結晶軸の配置方向を、偏光ビームスプリッタ３２ｂにて生起するｓ偏光の光の強度とｐ偏光の光の強度とがほぼ１：１となるよう調整することによって実現する。
【００４０】
また、非偏光生成光学系３２においても、ｓ偏光の光とｐ偏光の光との間に、レーザ光源３１の可干渉距離Δλ’よりも長い光学的距離差が設けられている。例えば、非偏光生成光学系３２において、ｓ偏光の光の光路Ｒｓ（図３下部参照）とｐ偏光の光の光路Ｒｐ（図３下部参照）との幾何学的距離の差ΔＲ＝Ｒｓ−ＲｐがΔλ’よりも長くなるよう、ミラー３２ｃ、３２ｄの配置個所などを設定すればよい。
【００４１】
このような非偏光生成光学系３２によれば、干渉計２の測定光束Ｌは、第１実施形態のそれと同様、ｐ偏光の光とｓ偏光の光とが独立して混合した、非偏光の光となる。
したがって、干渉計２によれば、第１実施形態の干渉計２と同様の理由で、被検物３８の透過波面を複屈折から受ける影響も含めて正確に測定することが可能である。
【００４２】
次に、本実施形態の干渉計２を利用することによっても、被検物３８の複屈折性を簡単に調べることができる。
すなわち、非偏光生成光学系３２に、ｓ偏光の光、ｐ偏光の光を個別に遮断／開放可能なシャッター３２ｇ、３２ｆが設けられる。
例えば、図３中に点線で示すように、シャッター３２ｇは、ｓ偏光の光の光路Ｒｓのうち光路Ｒｐとの非共通光路の何れかの箇所に挿脱可能に配置され、シャッター３２ｆは、ｐ偏光の光の光路Ｒｐのうち光路Ｒｓとの非共通光路の何れかの箇所に挿脱可能に配置される。
【００４３】
この構成によると、シャッター３２ｇを開放すると共にシャッター３２ｆを閉鎖することで、測定光束Ｌをｓ偏光の光のみとすることができ、シャッター３２ｇを閉鎖すると共にシャッター３２ｆを開放することで、測定光束Ｌをｐ偏光の光のみとすることができる。
したがって、本実施形態の干渉計２によっても、第１実施形態の干渉計１と同様、被検物３８の透過波面を正確に測定することに加え、被検物３８の複屈折性を測定することまでもが可能となる。
【００４４】
［その他］
第１実施形態の非偏光生成光学系１２、第２実施形態の非偏光生成光学系３２には、それぞれブリュースター角を利用した偏光ビームスプリッタ、キューブ型の偏光ビームスプリッタが用いられているが、どちらの非偏光生成光学系にどちらの偏光ビームスプリッタが使用されてもよい。
【００４５】
また、図１、図２、図３において、２種類の直線偏光の光の一方の光路（Ｒｓ）の引き回し方向は、図示したものに限らず、例えば、紙面に垂直な方向など他の方向としてもよい。引き回しの光路は、干渉計内の空きスペースに適合させるとよい。その際必要であれば、３枚以上のミラーを組み合わせてもよい。
また、上記第１実施形態、第２実施形態では、点回折干渉計、フィゾー型干渉計について説明したが、上記した非偏光生成光学系をトワイマングリーン型などの他の種類の干渉計に適用することもできる。
【００４６】
［第３実施形態］
図４に基づいて本発明の第３実施形態について説明する。
本実施形態では、上記各実施形態を利用して製造された投影露光装置について説明する。
図４は、本実施形態の投影露光装置の概略構成図である。
【００４７】
この投影露光装置に搭載された投影光学系ＰＬの全部、又は投影光学系ＰＬの一部の屈折レンズは、その製造時、上記各実施形態の何れかの透過波面測定装置によってその透過波面が測定される。そして、投影光学系ＰＬの少なくとも一部の光学面、及び／又は投影露光装置の何れかの箇所は、その測定の結果に応じて調整される。
【００４８】
上記各実施形態によれば、透過波面を複屈折から受ける影響も含めて正確に測定できるので、前記調整の方法がたとえ従来と同じであったとしても、投影光学系ＰＬ及び／又は投影露光装置は高性能になる。
なお、投影露光装置は、少なくともウエハステージ１０８と、光を供給するための光源部１０１と、投影光学系ＰＬとを含む。ここで、ウエハステージ１０８は、感光剤を塗布したウエハｗを表面１０８ａ上に置くことができる。また、ステージ制御系１０７は、ウエハステージ１０８の位置を制御する。また投影光学系ＰＬの物体面Ｐ１、及び像面Ｐ２に、それぞれレチクルｒ、ウエハｗが配置される。さらに投影光学系ＰＬ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とウエハ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エハｗ上に投影するためのものであり、ウエハステージ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、ウエハステージ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。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、被検物の透過波面を複屈折から受ける影響も含めて正確に測定することのできる干渉計が実現する。
また、本発明によれば、その干渉計を利用することにより高性能な投影露光装置を製造することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の透過波面測定装置の構成図である。
【図２】非偏光生成光学系１２を説明する図である。
【図３】第２実施形態の透過波面測定装置の構成図である。
【図４】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】
１，２ 干渉計
１１，３１ レーザ光源
１２，３２ 非偏光生成光学系
１２ａ，３２ａ １／２波長板
１２ｂ，１２ｅ，３２ｂ，３２ｅ 偏光ビームスプリッタ
１３，１２ｃ，１２ｄ，３２ｄ，３２ｃ ミラー
１２ｇ，１２ｆ，３２ｇ，３２ｆ シャッター
１４ 光源用ピンホール板
１５ コリメータレンズ
１６，３４ ビームスプリッタ
１７ 第１対物レンズ
１８，３８ 被検物
１９，３９ 折り返しミラー
２０ 第２対物レンズ
２１ 回折格子
２２ マスク
２３，４０ 撮像光学系
３３ ビームエキスパンダ
３５ フィゾー部材
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 ウエハステージ
１０８ａ ウエハ表面
１０９ 制御部
ｗ ウエハ
ｒ レチクル
ＰＬ 投影光学系
【発明の属する技術分野】
本発明は、投影光学系の全体や投影光学系を構成する屈折レンズなどの被検物の透過波面の形状を測定する干渉計、及び該干渉計により計測された投影光学系を搭載した投影露光装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
投影光学系の全体や投影光学系を構成する屈折レンズなどの被検物の透過波面の形状を、干渉計で測定することが知られている（特許文献１など）。
なお、これら被検物の材料である光学ガラスは複屈折性を有しているため、入射光の振動方向によって異なる屈折率を示すが、投影露光装置内での使用時、これら被検物に投光されるのは、各種の方向に振動する様々な光からなる「ランダムな非偏光の光」である。よって、その光の波面に与えられる複屈折の影響は、平均化される傾向にある。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−３４９７１２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記した干渉計の光源は一般に直線偏光の光を出射するので、透過波面の測定時、被検物に投光される測定光も直線偏光している（因みに、特許文献１に記載の干渉計は、被検物への入射光路に１／４波長板を配置した都合上、測定光が円偏光になっているが、何れにせよ偏光している。）。
【０００５】
このような測定光が被検物に投光されると、その測定光の波面に対する被検物の複屈折の影響は、偏ってしまう。
このため、従来の干渉計では、実際の透過波面から乖離した透過波面を測定している可能性があり、測定があまり正確ではない。
そこで本発明は、被検物の透過波面を複屈折から受ける影響も含めて正確に測定することのできる干渉計を提供することを目的とする。
【０００６】
また、本発明は、その干渉計を利用することにより、高性能な投影露光装置を製造可能な投影露光装置の製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の干渉計は、直線偏光の光を射出する光源と、前記直線偏光の光を互いの振動方向が直交し互いの進行方向が同じである２つの直線偏光の光の混合光に変換する非偏光生成光学系とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
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、前記非偏光生成光学系は、前記２つの直線偏光の光の間に前記光源の光可干渉距離よりも長い光学的距離差を設けることを特徴とする。
請求項３に記載の干渉計は、請求項１又は請求項２に記載の干渉計において、前記非偏光生成光学系には、１／２波長板と偏光ビームスプリッタとが使用されることを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の干渉計は、請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の干渉計において、前記非偏光生成光学系には、射出光を、前記混合光と、前記直線偏光の光の一方と、前記直線偏光の光の他方との間で切り替える切り替え手段が設けられることを特徴とする。
請求項５に記載の投影露光装置の製造方法は、投影光学系を搭載した投影露光装置の製造方法において、前記投影光学系の全体の透過波面、又は投影光学系の少なくとも一部の屈折レンズの透過波面を請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の干渉計を用いて測定し、前記投影光学系の少なくとも一部の光学面を前記測定の結果に応じて調整することを特徴とする。
【００１０】
【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。
［第１実施形態］
図１、図２を参照して本発明の第１実施形態について説明する。
【００１１】
本実施形態は、本発明の干渉計を利用した透過波面測定装置の実施形態である。
図１は、本実施形態の透過波面測定装置の構成図である。
測定対象物は、投影光学系などの被検物１８である。この透過波面測定装置では、干渉計１から射出する測定光束Ｌを第１対物レンズ１７により物体面に集光してから被検物１８に入射させ、その被検物１８を透過した後に像面に集光する測定光束Ｌを折り返しミラー１９によって折り返し、再び被検物１８、第１対物レンズ１７を透過させる。被検物１８を透過した後の測定光束Ｌの波面には、被検物１８の透過波面の情報が重畳される。この透過波面は、干渉計１によって測定される。
【００１２】
図１に示す干渉計１は、点回折干渉計である。干渉計１には、レーザ光源１１、光源用ピンホール板１４、コリメータレンズ１５、ビームスプリッタ１６、第２対物レンズ２０、回折格子２１、マスク２２、撮像光学系２３などが備えられる。なお、図中の符号１３は、レーザ光源１１と光源用ピンホール板１４との間の光路を偏向するためのミラーである。
【００１３】
そして、この干渉計１には、レーザ光源１１とビームスプリッタ１６との間の何れかの箇所（例えば、レーザ光源１１とミラー１３との間）に、非偏光生成光学系１２が配置される（詳細は後述）。
レーザ光源１１から射出した光は、非偏光生成光学系１２及びミラー１３を介して光源用ピンホール板１４に入射する。
【００１４】
光源用ピンホール板１４からは理想的球面波が射出し、コリメータレンズ１５にて平行光束に変換される。
平行光束は、ビームスプリッタ１６を介し、測定光束Ｌとして被検物１８の方向へ向かう。
測定光束Ｌは、第１対物レンズ１７を介して被検物１８の物体面に集光する。
【００１５】
測定光束Ｌは、被検物１８、折り返しミラー１９、被検物１８を経由することによりその波面に被検物１８の透過波面の情報を重畳させてから、第１対物レンズ１７、ビームスプリッタ１６を介して撮像光学系２３の方向へ向かう。その測定光束Ｌは、第２対物レンズ２０を介して集光しつつ回折格子２１に入射する。なお、マスク２２は、集光点に配置されている。
【００１６】
回折格子２１では、測定光束Ｌの入射により回折光が発生し、０次回折光と１次回折光とは、それぞれマスク２２に形成されたピンホール２２ａと開口２２ｂとに入射する。それ以外の回折光はマスク２２でカットされる。
ピンホール２２ａに入射した０次回折光は、何ら透過波面の情報を含まない理想的球面波に変換され（参照光束ＬＲ）、開口２２ｂに入射した１次回折光は、その波面に透過波面の情報を重畳させたまま素通りする（測定光束Ｌ０）。
【００１７】
この参照光束ＬＲ、及び測定光束Ｌ０は、撮像光学系２３の撮像面上に干渉縞を形成する。
この干渉縞を不図示の解析装置で解析することによって、被検物１８の透過波面の情報を得ることができる。
図２は、非偏光生成光学系１２を説明する図である。
【００１８】
非偏光生成光学系１２は、レーザ光源１１から射出した直線偏光の光を、互いの振動方向が直交し、互いの進行方向が同じである２つの直線偏光の光の混合光に変換し、ミラー１３の方向へ導くものである。
非偏光生成光学系１２には、１／２波長板１２ａ、偏光ビームスプリッタ１２ｂ、１２ｅ、ミラー１２ｃ、１２ｄが備えられる。
【００１９】
レーザ光源１１から射出した直線偏光の光は、１／２波長板１２ａにおいてその振動方向が調整された後、偏光ビームスプリッタ１２ｂに入射する。
入射した光のｓ偏光成分は偏光ビームスプリッタ１２ｂにて反射し、ｐ偏光成分は偏光ビームスプリッタ１２ｂを透過する。
【００２０】
つまり、偏光ビームスプリッタ１２ｂは、所定方向に直線偏光していた光を、互いの振動方向が直交するｐ偏光の光とｓ偏光の光とに分岐する。
その後、ｓ偏光の光はミラー１２ｄ、１２ｃを介して偏光ビームスプリッタ１２ｅに入射し、ｐ偏光の光は直接、偏光ビームスプリッタ１２ｅに入射する。ｓ偏光の光は、偏光ビームスプリッタ１２ｅにて反射し、ｐ偏光の光は、偏光ビームスプリッタ１２ｅを透過することによって、共にミラー１３の方向に進行する。
【００２１】
つまり、偏光ビームスプリッタ１２ｅは、ｐ偏光の光とｓ偏光の光とを統合してｐ偏光の光とｓ偏光の光との混合光を干渉計１（図１）に導入する。よって、干渉計１では、この混合光が測定光束Ｌに用いられる。
なお、測定光束Ｌにおけるｐ偏光の光とｓ偏光の光とをほぼ等量にするためには、１／２波長板１２ａの結晶軸の配置方向を、偏光ビームスプリッタ１２ｂにて生起するｓ偏光の光の強度とｐ偏光の光の強度とがほぼ１：１となるよう調整することによって実現する。
【００２２】
因みに、図１，図２に示す偏光ビームスプリッタ１２ｂ、１２ｅは、ブリュースタ角を利用したものである。
ここで、非偏光生成光学系１２は、ｓ偏光の光とｐ偏光の光との間に、レーザ光源１１の可干渉距離Δλよりも長い光学的距離差を設けている。
例えば、非偏光生成光学系１２において、ｓ偏光の光の光路Ｒｓ（図２下部参照）とｐ偏光の光の光路Ｒｐ（図２下部参照）との非共通光路の幾何学的距離の差ΔＲ＝Ｒｓ−ＲｐがΔλよりも長くなるよう、ミラー１２ｃ、１２ｄの配置個所などを設定すればよい。
【００２３】
その結果、混合光におけるｐ偏光の光とｓ偏光の光とは互いに干渉することなく、互いに直交する方向に振動したまま進行する。
したがって、図１の干渉計１の測定光束Ｌは、ｐ偏光の光とｓ偏光の光とが独立して混合した、非偏光の光となる。
【００２４】
ここで、上述したように、使用時の被検物１８（ここでは投影レンズ）に投光される光は、各種の方向に振動する様々な光からなる「ランダムな非偏光の光」である。
それに対し、本実施形態の測定光束Ｌは、互いに異なる方向に振動する２種類の光のみからなる非偏光の光である。
【００２５】
しかし、この２種類の光は、振動方向が互いに直交し、強度が等しく、かつ独立しているので、「ランダムな非偏光の光」を代表させることができる。
つまり、このような測定光束Ｌの波面に与えられる複屈折の影響は、ランダムな非偏光の光の波面に与えられるそれとほぼ同様になる（平均化される）。
よって、本実施形態の干渉計１によれば、被検物１８の透過波面を複屈折から受ける影響も含めて正確に測定することができる。
【００２６】
なお、実際、干渉計１によって検出されるのは、測定光束Ｌ０のｐ偏光成分と参照光束ＬＲのｐ偏光成分とが成す干渉縞と、測定光束Ｌ０のｓ偏光成分と参照光束ＬＲのｓ偏光成分とが成す干渉縞との重ね合わせ（干渉縞の強度の和）であるが、測定光束Ｌ０のｐ偏光成分の波面に与えられる複屈折の影響と、測定光束Ｌ０のｓ偏光成分の波面に与えられる複屈折の影響とは、この重ね合わせ縞上で平均化される。このため、正確な測定が可能である。
【００２７】
次に、本実施形態の干渉計１を利用すれば、被検物１８の複屈折性を簡単に調べることができる。以下、具体的に説明する。
一般に、被検物１８の複屈折性は、振動方向の互いに直交する２種類の光をその被検物１８に個別に投光したときの、両光の波面の差異となって現れる。
よって、これら２種類の光を個別に投光できるよう、干渉計１の一部を変更すればよい。
【００２８】
このため、本実施形態の非偏光生成光学系１２に、ｓ偏光の光、ｐ偏光の光を個別に遮断／開放可能なシャッター１２ｇ、１２ｆが設けられる。
例えば、図２中に点線で示すように、シャッター１２ｇは、ｓ偏光の光の光路Ｒｓのうち光路Ｒｐとの非共通光路の何れかの箇所に挿脱可能に配置され、シャッター１２ｆは、ｐ偏光の光の光路Ｒｐのうち光路Ｒｓとの非共通光路の何れかの箇所に配置される。
【００２９】
この構成によると、シャッター１２ｇを開放すると共にシャッター１２ｆを閉鎖することで、測定光束Ｌをｓ偏光の光のみとすることができ、シャッター１２ｇを閉鎖すると共にシャッター１２ｆを開放することで、測定光束Ｌをｐ偏光の光のみとすることができる。
したがって、本実施形態の干渉計１によれば、被検物１８の透過波面を正確に測定することに加え、被検物１８の複屈折性を測定することまでもが可能となる。
【００３０】
［第２実施形態］
図３を参照して本発明の第２実施形態について説明する。
本実施形態は、本発明の干渉計を利用した透過波面測定装置に実施形態である。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３は、本実施形態の透過波面測定装置の構成図である。
【００３１】
測定対象物は、屈折レンズなどの被検物３８である。この透過波面測定装置では、干渉計２から射出する測定光束Ｌをフィゾー部材３５を介して被検物３８に入射させ、その被検物３８を透過した測定光束Ｌを折り返しミラー３９によって折り返し、再び被検物３８、及びフィゾー部材３５を透過させる。被検物３８を透過した後の測定光束Ｌの波面には、被検物３８の透過波面の情報が重畳される。この透過波面は、干渉計２によって測定される。
【００３２】
図３に示す干渉計２は、フィゾー型干渉計である。干渉計２には、レーザ光源３１、ビームエキスパンダ３３、ビームスプリッタ３４、撮像光学系４０などが備えられる。
【００３３】
そして、この干渉計２には、レーザ光源３１とビームスプリッタ３４との間の何れかの箇所（例えば、レーザ光源３１とビームエキスパンダ３３との間）に、非偏光生成光学系３２が配置される（詳細な後述）。
レーザ光源３１から射出した光は、非偏光生成光学系３２及びビームエキスパンダ３３介して適当な径の平行光束となりビームスプリッタ３４に入射する。
【００３４】
ビームスプリッタ３４から被検物３８の方向へ射出した平行光束は、測定光束Ｌとしてフィゾー部材３５を介して被検物３８に入射する。
測定光束Ｌは、被検物３８、折り返しミラー３９、被検物３８を経由することによりその波面に透過波面の情報を重畳させてから（測定光束Ｌ０）、フィゾー部材３５を介してビームスプリッタ３４に戻る。
【００３５】
また、ビームスプリッタ３４からフィゾー部材３５へ入射した測定光束Ｌの一部は、フィゾー部材３５において反射されることによりその波面が所定の波面に変換され（参照光束ＬＲ）、ビームスプリッタ３４に戻る。
参照光束ＬＲ、及び測定光束Ｌ０は、ビームスプリッタ３４から撮像光学系４０の方向へ射出し、撮像光学系４０の撮像面上に干渉縞を形成する。
【００３６】
この干渉縞を不図示の解析装置で解析することによって、被検物３８の透過波面の情報を得ることができる。
なお、この干渉計２においては、参照光束ＬＲと、透過波面の情報を重畳した測定光束Ｌ０との光路差がレーザ光源３１の可干渉距離Δλ’よりも短くなるよう、フィゾー部材３５と折り返しミラー３９との間隔などが設定されている。
【００３７】
ここで、非偏光生成光学系３２は、第１実施形態の非偏光生成光学系１２と同様、レーザ光源３１から射出した直線偏光の光を、互いの振動方向が直交し、互いの進行方向が同じである２つの直線偏光の光の混合光に変換し、ビームエキスパンダ３３の方向へ導くものである。
【００３８】
この非偏光生成光学系３２にも、１／２波長板３２ａ、偏光ビームスプリッタ３２ｂ、３２ｅ、ミラー３２ｃ、３２ｄが備えられる。
なお、図３に示す偏光ビームスプリッタ３２ｂ、３２ｅは、キューブ型の偏光ビームスプリッタであるが、図１，図２に示す偏光ビームスプリッタ１２ｂ，１２ｅと同じ機能を有する。
【００３９】
よって、干渉計２でも、干渉計１と同様の混合光（ｐ偏光の光、ｓ偏光の光）が測定光束Ｌに用いられる。
なお、測定光束Ｌにおけるｐ偏光の光とｓ偏光の光とをほぼ等量にするためには、１／２波長板３２ａの結晶軸の配置方向を、偏光ビームスプリッタ３２ｂにて生起するｓ偏光の光の強度とｐ偏光の光の強度とがほぼ１：１となるよう調整することによって実現する。
【００４０】
また、非偏光生成光学系３２においても、ｓ偏光の光とｐ偏光の光との間に、レーザ光源３１の可干渉距離Δλ’よりも長い光学的距離差が設けられている。例えば、非偏光生成光学系３２において、ｓ偏光の光の光路Ｒｓ（図３下部参照）とｐ偏光の光の光路Ｒｐ（図３下部参照）との幾何学的距離の差ΔＲ＝Ｒｓ−ＲｐがΔλ’よりも長くなるよう、ミラー３２ｃ、３２ｄの配置個所などを設定すればよい。
【００４１】
このような非偏光生成光学系３２によれば、干渉計２の測定光束Ｌは、第１実施形態のそれと同様、ｐ偏光の光とｓ偏光の光とが独立して混合した、非偏光の光となる。
したがって、干渉計２によれば、第１実施形態の干渉計２と同様の理由で、被検物３８の透過波面を複屈折から受ける影響も含めて正確に測定することが可能である。
【００４２】
次に、本実施形態の干渉計２を利用することによっても、被検物３８の複屈折性を簡単に調べることができる。
すなわち、非偏光生成光学系３２に、ｓ偏光の光、ｐ偏光の光を個別に遮断／開放可能なシャッター３２ｇ、３２ｆが設けられる。
例えば、図３中に点線で示すように、シャッター３２ｇは、ｓ偏光の光の光路Ｒｓのうち光路Ｒｐとの非共通光路の何れかの箇所に挿脱可能に配置され、シャッター３２ｆは、ｐ偏光の光の光路Ｒｐのうち光路Ｒｓとの非共通光路の何れかの箇所に挿脱可能に配置される。
【００４３】
この構成によると、シャッター３２ｇを開放すると共にシャッター３２ｆを閉鎖することで、測定光束Ｌをｓ偏光の光のみとすることができ、シャッター３２ｇを閉鎖すると共にシャッター３２ｆを開放することで、測定光束Ｌをｐ偏光の光のみとすることができる。
したがって、本実施形態の干渉計２によっても、第１実施形態の干渉計１と同様、被検物３８の透過波面を正確に測定することに加え、被検物３８の複屈折性を測定することまでもが可能となる。
【００４４】
［その他］
第１実施形態の非偏光生成光学系１２、第２実施形態の非偏光生成光学系３２には、それぞれブリュースター角を利用した偏光ビームスプリッタ、キューブ型の偏光ビームスプリッタが用いられているが、どちらの非偏光生成光学系にどちらの偏光ビームスプリッタが使用されてもよい。
【００４５】
また、図１、図２、図３において、２種類の直線偏光の光の一方の光路（Ｒｓ）の引き回し方向は、図示したものに限らず、例えば、紙面に垂直な方向など他の方向としてもよい。引き回しの光路は、干渉計内の空きスペースに適合させるとよい。その際必要であれば、３枚以上のミラーを組み合わせてもよい。
また、上記第１実施形態、第２実施形態では、点回折干渉計、フィゾー型干渉計について説明したが、上記した非偏光生成光学系をトワイマングリーン型などの他の種類の干渉計に適用することもできる。
【００４６】
［第３実施形態］
図４に基づいて本発明の第３実施形態について説明する。
本実施形態では、上記各実施形態を利用して製造された投影露光装置について説明する。
図４は、本実施形態の投影露光装置の概略構成図である。
【００４７】
この投影露光装置に搭載された投影光学系ＰＬの全部、又は投影光学系ＰＬの一部の屈折レンズは、その製造時、上記各実施形態の何れかの透過波面測定装置によってその透過波面が測定される。そして、投影光学系ＰＬの少なくとも一部の光学面、及び／又は投影露光装置の何れかの箇所は、その測定の結果に応じて調整される。
【００４８】
上記各実施形態によれば、透過波面を複屈折から受ける影響も含めて正確に測定できるので、前記調整の方法がたとえ従来と同じであったとしても、投影光学系ＰＬ及び／又は投影露光装置は高性能になる。
なお、投影露光装置は、少なくともウエハステージ１０８と、光を供給するための光源部１０１と、投影光学系ＰＬとを含む。ここで、ウエハステージ１０８は、感光剤を塗布したウエハｗを表面１０８ａ上に置くことができる。また、ステージ制御系１０７は、ウエハステージ１０８の位置を制御する。また投影光学系ＰＬの物体面Ｐ１、及び像面Ｐ２に、それぞれレチクルｒ、ウエハｗが配置される。さらに投影光学系ＰＬ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とウエハ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エハｗ上に投影するためのものであり、ウエハステージ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、ウエハステージ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。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、被検物の透過波面を複屈折から受ける影響も含めて正確に測定することのできる干渉計が実現する。
また、本発明によれば、その干渉計を利用することにより高性能な投影露光装置を製造することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の透過波面測定装置の構成図である。
【図２】非偏光生成光学系１２を説明する図である。
【図３】第２実施形態の透過波面測定装置の構成図である。
【図４】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】
１，２ 干渉計
１１，３１ レーザ光源
１２，３２ 非偏光生成光学系
１２ａ，３２ａ １／２波長板
１２ｂ，１２ｅ，３２ｂ，３２ｅ 偏光ビームスプリッタ
１３，１２ｃ，１２ｄ，３２ｄ，３２ｃ ミラー
１２ｇ，１２ｆ，３２ｇ，３２ｆ シャッター
１４ 光源用ピンホール板
１５ コリメータレンズ
１６，３４ ビームスプリッタ
１７ 第１対物レンズ
１８，３８ 被検物
１９，３９ 折り返しミラー
２０ 第２対物レンズ
２１ 回折格子
２２ マスク
２３，４０ 撮像光学系
３３ ビームエキスパンダ
３５ フィゾー部材
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 ウエハステージ
１０８ａ ウエハ表面
１０９ 制御部
ｗ ウエハ
ｒ レチクル
ＰＬ 投影光学系
Claims (5)
- 直線偏光の光を射出する光源と、
前記直線偏光の光を、互いの振動方向が直交し互いの進行方向が同じである２つの直線偏光の光の混合光に変換する非偏光生成光学系と
を備えたことを特徴とする干渉計。 - 請求項１に記載の干渉計において、
前記非偏光生成光学系は、
前記２つの直線偏光の光の間に前記光源の光可干渉距離よりも長い光学的距離差を設ける
ことを特徴とする干渉計。 - 請求項１又は請求項２に記載の干渉計において、
前記非偏光生成光学系には、
１／２波長板と偏光ビームスプリッタとが使用される
ことを特徴とする干渉計。 - 請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の干渉計において、
前記非偏光生成光学系には、
射出光を、前記混合光と、前記直線偏光の光の一方と、前記直線偏光の光の他方との間で切り替える切り替え手段が設けられる
ことを特徴とする干渉計。 - 投影光学系を搭載した投影露光装置の製造方法において、
前記投影光学系の全体の透過波面、又は投影光学系の少なくとも一部の屈折レンズの透過波面を請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の干渉計を用いて測定し、
前記投影光学系の少なくとも一部の光学面を前記測定の結果に応じて調整する
ことを特徴とする投影露光装置の製造方法。
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