JP2006250858A - 面精度測定方法、干渉計、面精度測定装置、投影光学系の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、ピント合わせ誤差や結像収差の影響を受けることなく微細なうねり成分まで高精度に測定することのできる面精度測定方法を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の面精度測定方法は、被検面（２２ａ）で生じた反射光からなる被検光束（ＬＷ）と所定形状の波面を有した参照光束（ＬＲ）とが成す干渉縞を検出器（１６）で検出し、被検面（２２ａ）のうねり成分の量を求める面精度測定方法において、検出器（１６）に入射する被検光束（ＬＷ）を、被検面（２２ａ）のうねり成分に起因して被検面（２２ａ）で回折反射した±１次回折光束の一方と、被検面（２２ａ）で正反射した０次回折光束との２光束に制限するフィルタ（Ｆ）を用いる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、レンズやミラーなどの光学素子の面精度誤差を測定する面精度測定方法及び面精度測定装置に関する。また、本発明は、その面精度測定方法に適用される干渉計に関する。また、本発明は、その面精度測定方法を利用した投影光学系の製造方法に関する。

半導体回路の回路パターンの細密化に伴い、その製造装置である投影露光装置の投影光学系に対しては、フレアを発生させにくい性能が求められるようになった。特に、ＥＵＶＬ（EUVL：Extreme UltraViolet Lithography）用の投影光学系など、高性能なものほどフレア低減の必要性が高い。
このフレアの原因は、投影光学系内のレンズやミラーの面精度誤差、特に、空間周波数の高い微細なうねり成分にある。なお、「うねり成分」は、面精度誤差の正弦波状の成分を指す。全ての面精度誤差は、空間周波数の異なる様々なうねり成分の重ね合わせとみなせる。

このフレアを抑えるためには、レンズやミラーの面精度を高精度に測定し、かつ的確に評価しなければならない。
ここで、レンズやミラーの面精度測定には、光の波長のレベルで測定が可能な干渉計（特許文献１などを参照）が適していると考えられる。また、レンズやミラーの面精度の評価には、うねり成分の量を空間周波数毎に表す「パワーススペクトル密度（ＰＳＤ）」が有効と考えられる。
特開２００１−３３０４０９号公報（従来の技術）

しかし、干渉計を用いて微細なうねり成分まで測定しようとすると、干渉計内の検出器と被検面との間のピント合わせ誤差や、干渉計内の光学系の結像収差が大きく影響し、高精度化するのは困難であることがわかった。
そこで本発明は、ピント合わせ誤差や結像収差の影響を受けることなく微細なうねり成分まで高精度に測定することのできる面精度測定方法を提供することを目的とする。

また、本発明は、その面精度測定方法を実施するのに適した干渉計を提供することを目的とする。
また、本発明は、その面精度測定方法を実施するのに適した面精度測定装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、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を提供することを目的とする。

本発明の面精度測定方法は、被検面で生じた反射光からなる被検光束と所定形状の波面を有した参照光束とが成す干渉縞を検出器で検出し、前記被検面のうねり成分の量を求める面精度測定方法において、前記検出器に入射する前記被検光束を、前記うねり成分に起因して前記被検面で回折反射した±１次回折光束の一方と、前記被検面で正反射した０次回折光束との２光束に制限することを特徴とする。

また、本発明の面精度測定方法においては、前記検出器に入射する前記被検光束を前記２光束に制限する制限手段を用いてもよい。
また、本発明の面精度測定方法において、前記制限手段は、前記被検光束の光路における前記被検面のフーリエ変換面に挿入されたフィルタであることが好ましい。
また、本発明の面精度測定方法において、前記フィルタは、測定対象となる特定の前記うねり成分に起因する回折光束の強度と、それ以外の前記うねり成分に起因する回折光束の強度とのバランスを、前者が相対的に強まるように調節する機能を有してもよい。

また、本発明の面精度測定方法において、前記フィルタの挿入箇所は、前記被検光束の光路のうち、前記参照光束との非共通光路における前記フーリエ変換面であってもよい。
また、本発明の面精度測定方法において、測定対象となる前記うねり成分の空間周波数帯域に応じて前記制限手段を切り替えてもよい。
本発明の干渉計は、被検面で生じた反射光からなる被検光束と所定形状の波面を有した参照光束とが成す干渉縞を検出器で検出する干渉計において、前記検出器に入射する前記被検光束を、前記被検面のうねり成分に起因して前記被検面で回折反射した±１次回折光束の一方と、前記被検面で正反射した０次回折光束との２光束に制限する制限手段を備えたことを特徴とする。

また、本発明の干渉計において、前記制限手段は、不必要な光をカットするフィルタ手段であることが好ましい。
また、本発明の干渉計において、前記フィルタ手段は、前記被検光束の光路における前記被検面のフーリエ変換面に挿入されたフィルタからることが好ましい。
また、本発明の干渉計において、前記フィルタは、測定対象となる特定の前記うねり成分に起因する回折光束の強度と、それ以外の前記うねり成分に起因する回折光束の強度とのバランスを、前者が相対的に強まるように調節する機能を有していてもよい。

また、本発明の干渉計において、前記フィルタの挿入箇所は、前記被検光束の光路のうち、前記参照光束との非共通光路における前記フーリエ変換面であってもよい。
また、本発明の干渉計において、前記制限手段は、測定対象となる前記うねり成分の空間周波数帯域に応じて切り替え可能に構成されてもよい。
また、本発明の面精度測定装置は、本発明の何れかの干渉計と、前記検出器の出力に基づき前記うねり成分の量を求める手段と、前記うねり成分の量を示す情報を表示する手段とを備えたことを特徴とする。

また、本発明の投影光学系の製造方法は、投影光学系を構成する少なくとも１つの光学面のうねり成分を、請求項１〜請求項６の何れか一項に記載の面精度測定方法により測定する手順と、前記測定の結果に応じて前記光学面を加工する手順とを含むことを特徴とする。
また、本発明の投影光学系の製造方法において、前記投影光学系は、露光波長が５０ｎｍ以下のＥＵＶＬ用の投影光学系であってもよい。

本発明によれば、ピント合わせ誤差や結像収差の影響を受けることなく微細なうねり成分まで高精度に測定することのできる面精度測定方法が実現する。
また、本発明によれば、その面精度測定方法を実施するのに適した干渉計が実現する。
また、本発明によれば、その面精度測定方法を実施するのに適した面精度測定装置が実現する。

また、本発明によれば、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が実現する。

［第１実施形態］
以下、図１、図２、図３、図４、図５を参照して本発明の第１実施形態を説明する。
本実施形態は、面精度測定装置及びそれを用いた面精度測定方法の実施形態である。
図１は、本測定装置の構成図である。
図１に示すように、本測定装置には、図１に示すように、レーザ光源１１、ビームエキスパンダ１２、偏光ビームスプリッタ１３、１／４波長板１４、ビーム径変換光学系（レンズ１５ａ，１５ｂ）、二次元画像検出器１６などが備えられる。これらのレーザ光源１１、ビームエキスパンダ１２、偏光ビームスプリッタ１３、１／４波長板１４、ビーム径変換光学系（レンズ１５ａ，１５ｂからなる。）、及び二次元画像検出器１６からなる光学系が、干渉計である。

この干渉計の所定位置には、フィゾーレンズ２１及び被検物２２が所定の位置関係で配置される。因みに、被検物２２の被検面２２ａが図１に示すとおり凹面であるときには、被検面２２ａとフィゾーレンズ２１の最終面（参照面２１ａ）とが、フィゾーレンズ２１の集光点を挟んで正対する。
この干渉計において、レーザ光源１１からの射出光束は、直線偏光しており、その偏光面の方向は最適化されている。この光束は、ビームエキスパンダ１２を介してその径を適当なサイズに変換させてから偏光ビームスプリッタ１３に入射する。光束は、その偏光面の方向に応じて偏光ビームスプリッタ１３を反射又は透過（図１では反射）して所定方向に進み、１／４波長板１４を経てフィゾーレンズ２１に入射する。入射した光束の一部がフィゾーレンズ２１を透過して被検物２２に向かい、他の一部がフィゾーレンズ２１の参照面２１ａにて反射し光路を戻る。このフィゾーレンズ２１は、入射光束を被検面２２ａに対し略垂直に略同位相で入射する光束に変換するよう設計されている。

被検物２２に向かった光束は、被検物２２の被検面２２ａにて反射し、被検面２２ａの面精度誤差に応じた波面の被検光束ＬＷとなってフィゾーレンズ２１、１／４波長板１４を経て偏光ビームスプリッタ１３に入射する。
フィゾーレンズ２１の参照面２１ａにて反射した光束は、参照面２１ａの面精度誤差に応じた波面の参照光束ＬＲとなって１／４波長板１４を経て偏光ビームスプリッタ１３に入射する。

偏光ビームスプリッタ１３に入射した被検光束ＬＷ及び参照光束ＬＲは、１／４波長板１４を往復することでそれぞれ偏光面を９０°回転させているので、その回転した偏光面の方向に応じて偏光ビームスプリッタ１３を透過又は反射（図１では透過）してビーム径変換光学系（レンズ１５ａ，１５ｂ）に向かう。
ビーム径変換光学系（レンズ１５ａ，１５ｂ）に入射した被検光束ＬＷ及び参照光束ＬＲは、その径を適当なサイズに変換させてから二次元画像検出器１６の撮像面１６ａに入射する。

このビーム径変換光学系（レンズ１５ａ，１５ｂ）は、光束の径を変換する役割の他に、被検面２２ａの像を撮像面１６ａ上に結像する役割もある。よって、撮像面１６ａは被検面２２ａの共役面となる。この撮像面１６ａ上の各位置が、被検面２２ａ上の各位置と正確に対応するよう、ビーム径変換光学系（レンズ１５ａ，１５ｂ）のディストーションは、十分に小さく抑えられている。

ここで、本測定装置では、ビーム径変換光学系（レンズ１５ａ，１５ｂ）内の集光位置（被検面２２ａのフーリエ変換面である。）に、フィルタＦが挿入されている。よって、このフィルタＦを透過した被検光束ＬＷ及び参照光束ＬＲのみが、撮像面１６ａ上に干渉縞を形成する。この干渉縞の位相分布には、被検光束ＬＷの波面と参照光束ＬＲの波面との差異、つまり、参照面２１ａを基準とした被検面２２ａの面精度誤差が反映される。

二次元画像検出器１６は、この干渉縞を検出して画像データを取得する。この画像データは、本測定装置に備えられた制御回路３０を介してコンピュータ３１に送出される。
コンピュータ３１は、受け取った画像データを解析し、被検面２２ａの面精度誤差のうち、測定対象帯域内の各うねり成分の量を求める。この解析には、公知の解析方法（最小自乗法、フーリエ変換法など）が適用される。コンピュータ３１は、各うねり成分の量を空間周波数毎に表す「パワースペクトル密度（ＰＳＤ）」を求め、それをディスプレイ３２に表示する。

図２は、被検面２２ａにて生じる被検光束ＬＷを説明する図である。
図２（ａ）に模式的に示すように、被検光束ＬＷには、被検面２２ａで正反射した０次回折光（実線）の他に、回折反射した±１次回折光（点線）も含まれる。
これらの±１次回折光及び０次回折光は、図２（ａ）の下部に示すように、被検面２２ａのフーリエ変換面ｓ上では、それぞれの回折角度に応じた距離だけ光軸から離れた位置に入射する。これは、被検面２２ａのどの位置で生じた回折光についても同様に当てはまる。

よって、フーリエ変換面ｓの光軸上には、０次回折光によるスペクトル（０次スペクトル）が形成され、フーリエ変換面ｓの光軸から離れた位置には、±１次回折光によるスペクトル（±１次スペクトル）が形成される。このうち、＋１次スペクトルの形成位置と−１次スペクトルの形成位置とは、光軸に関し対称である。
また、図２（ａ），（ｂ），（ｃ）に比較して示すように、±１次回折光の回折角度は、被検面２２ａのうねり成分の空間周波数（粗さ）に依存する。

よって、図２（ａ），（ｂ），（ｃ）の各々の下部に示すように、微細なうねり成分に起因する±１次スペクトルは、フーリエ変換面ｓの光軸から遠い位置に形成され、中程度のうねり成分に起因する±１次スペクトルは、フーリエ変換面ｓの光軸からあまり遠くない位置に形成され、粗いうねり成分に起因する±１次回折光は、フーリエ変換面ｓの光軸に近い位置に形成される。

上述したとおり、本測定装置のフィルタＦの挿入箇所は、このようなスペクトルの形成されるフーリエ変換面である（図１参照）。
図３は、フィルタＦを光軸方向から見た図である。図３に示すように、フィルタＦの光軸近傍の領域に、入射光を透過する開口部Ｈが設けられ、それ以外の広い領域は、入射光をカットする遮光部Ｈ’となっている。

開口部Ｈは、光軸を中心とした半径ｒ１の半円形の領域と、光軸を中心とした半径ｒ２の円形領域との和からなる。
半径ｒ１の円周は、本測定装置の測定対象帯域内の最高周波数のうねり成分に起因する＋１次スペクトル又は−１次スペクトルの形成位置である。
半径ｒ２の円周は、本測定装置の測定対象帯域内の最低周波数のうねり成分に起因する＋１次スペクトル又は−１次スペクトルの形成位置である。

したがって、開口部Ｈは、本測定装置の測定対象帯域内のうねり成分に起因する±１次スペクトルの一方と０次スペクトルとをカバーする。また、遮光部Ｈ’は、本測定装置の測定対象帯域内のうねり成分に起因する±１次スペクトルの他方をカバーする。
図４は、フィルタＦの作用を説明する概念図である。図４において図１に示した要素と同じ符号を付与したものは、その要素の概念である。また、図４中の符号Ａは、被検面２２ＡとフィルタＦとの間に配置される光学系の概念である。また、図４では、被検面２２ａと撮像面１６ａとの結像関係をわかりやすくするため、被検面２２ａ上の或る点Ｏで生じた或る２種類の被検光束ＬＡ，ＬＢを、それらの光路を単純化して示した。

被検光束ＬＡは、本測定装置の測定対象帯域内の或るうねり成分に起因して生じた反射光（０次回折光及び±１次回折光）である。また、被検光束ＬＢは、本測定装置の測定対象帯域内の別のうねり成分に起因して生じた反射光（０次回折光及び±１次回折光）である。
被検光束ＬＡの０次回折光は、光学系Ａを通過した後、フィルタＦの開口部Ｈを通過して、レンズ１５ｂを介して撮像面１６ａに到達する。

被検光束ＬＡの＋１次回折光は、光学系Ａを通過した後、フィルタＦの開口部Ｈを通過して、レンズ１５ｂを介して撮像面１６ａに到達する。
被検光束ＬＡの−１次回折光は、光学系Ａを通過した後、フィルタＦの遮光部Ｈ’においてカットされるので、撮像面１６ａには到達しない。
被検光束ＬＢの０次回折光は、光学系Ａを通過した後、フィルタＦの開口部Ｈを通過して、レンズ１５ｂを介して撮像面１６ａに到達する。

被検光束ＬＢの−１次回折光は、光学系Ａを通過した後、フィルタＦの開口部Ｈを通過して、レンズ１５ｂを介して撮像面１６ａに到達する。
被検光束ＬＢの＋１次回折光は、光学系Ａを通過した後、フィルタＦの遮光部Ｈ’においてカットされるので、撮像面１６ａには到達しない。
つまり、被検光束ＬＢ，ＬＡのうち、撮像面１６ａに到達するのは、±１次回折光の一方と０次回折光との２光束のみである。

以上のことは、＋１次回折光と−１次回折光との定義を反対にしたとしても、測定対象帯域内のうねり成分に起因する被検光束である限りは、同様に当てはまる。
したがって、撮像面１６ａ上に形成される被検面２２ａの像（＝撮像面１６ａに入射する被検光束ＬＷの振幅分布）は、±１次回折光の一方からなる光束と、０次回折光束との２光束干渉によって形成される。

図５は、撮像面１６ａ上に形成される被検面２２ａの像を説明する図である。図５（ａ）は、従来例（フィルタＦ無し）の撮像面１６ａに入射する３光束の概念図であり、図５（ｂ）は、本実施形態（フィルタＦ有り）の撮像面１６ａに入射する２光束の概念図である。
図５（ａ）に示すように、従来例では３光束干渉が生じるので、従来例の被検面２２ａの像の位相分布Φは、図５（ａ’）に示すように、＋１次回折光束と０次回折光束とによる干渉光束（＝干渉光束の位相分布）Φ₀₊₁と、−１次回折光束と０次回折光束とによる干渉光束（＝干渉光束の位相分布）Φ_0-1との重ね合わせで表される。

一方、図５（ｂ）に示すように、本実施形態では２光束干渉が生じるので、本実施形態の被検面２２ａの像の位相分布Φは、図５（ｂ’）に示すように、±１次回折光束の一方と０次回折光束とによる干渉光束（＝干渉光束の位相分布）Φ₀₁のみで表される。よって、本実施形態の被検面２２ａの像の位相分布Φの振幅は、従来例の被検面２２ａの像の位相分布Φの最大振幅の半分である。

しかしながら、仮に、撮像面１６ａと被検面２２ａとの間にピント合わせ誤差が生じると、＋１次回折光束と０次回折光束とによる干渉光束Φ₀₊₁と、−１次回折光束と０次回折光束とによる干渉光束Φ_0-1との位相関係がずれる。また、被検面１６ａと被検面２２ａとの間の光学系の結像収差によっても、その位相関係がずれることがある。
従来例では、＋１次回折光束と０次回折光束とによる干渉光束Φ₀₊₁と、−１次回折光束と０次回折光束とによる干渉光束Φ_0-1との位相関係がずれると、図５（ａ’）に矢印で示すとおり、被検面２２ａの像の位相分布Φの振幅が変化する。そして、位相関係のずれ量がπに近づくに従って、図５（ａ’）に点線で示すように、被検面２２ａの像の位相分布Φの振幅は減衰して、ゼロに近づく。

一方、本実施形態では、＋１次回折光束と０次回折光束とによる干渉光束と、−１次回折光束と０次回折光束とによる干渉光束との位相関係がずれると、図５（ｂ’）に矢印で示すとおり、干渉光束Φ₀₁の位相がずれるので、被検面２２ａの像の位相分布Φの位相もずれるが、図５（ｂ’）に点線で示すように、被検面２２ａの像の位相分布Φの振幅は、何ら変化しない。

以上の結果、従来例では、ピント合わせ誤差又は結像収差が生じていると、撮像面１６ａ上の干渉縞の位相分布に、被検面２２ａの特定のうねり成分が反映されないことがあった。それに対し、本実施形態では、仮にピント合わせ誤差又は結像収差が生じていたとしても、撮像面１６ａ上の干渉縞の位相分布に、被検面２２ａの測定対象帯域内のうねり成分が確実に反映される。

本測定装置のコンピュータ３１は、このような干渉縞の画像データを解析し、被検面２２ａの測定対象帯域内の各うねり成分の量を求める。また、求めた各うねり成分の量に基づき、コンピュータ３１は、「パワースペクトル密度（ＰＳＤ）」を算出し、それをディスプレイ３２に表示する。
但し、本測定装置では、３光束干渉の代わりに２光束干渉を利用するので、被検面２２ａの像の位相分布Φの振幅が１／２倍になり、うねり成分の量が実際の量の１／２倍に計上される。そこで、本測定装置のコンピュータ３１は、計上されたうねり成分の量を、２倍化する処理も行う。

以上、本測定装置では、たとえピント合わせ誤差や結像収差が生じていたとしても、フィルタＦの作用により、干渉縞の位相分布に被検面２２ａの測定対象帯域内のうねり成分が確実に反映されることになる。したがって、本測定装置によれば、微細なうねり成分まで高精度に測定することができる。
ここで、本測定装置の具体的効果を、従来の干渉計（特許文献１）と比較して説明する。比較に当たり、以下の条件を想定した。

・測定対象領域：被検面２２ａ上の径φ＝１ｍｍの領域，
・検出ピッチ：測定対象領域全域につき撮像面１６ａの５００画素分，
・光源波長λ：６３３ｎｍ（レーザ光源１１にＨｅＮｅレーザを使用），
・測定対象帯域（測定対象となるうねり成分の光学的周期）Ｐ：４μｍ，
・測定対象振幅（測定対象となるうねり成分の振幅）：１，
・検出振幅Ａ：０．８以上，
この条件の測定で必要なピント合わせ精度（被検面２２ａと撮像面１６ａとの間のピント合わせ精度）は、従来の干渉計では５μｍ以下であるのに対し、本測定装置ではこのピント合わせ精度は不必要となる。

その理由は、以下のとおりである。
先ず、従来の干渉計では、３光束干渉を利用するので、検出振幅Ａは、ピント合わせ誤差に依存し、ピント合わせ誤差ｓ、光源波長λ、うねり成分の光学的周期Ｐによって以下の式（１）で表される。
Ａ＝ｃｏｓ［π・λ・ｓ／Ｐ²］ ・・・（１）
この式（１）に、上述した条件Ａ＝０．８，Ｐ＝４μｍを代入すると、ｓ＝５μｍが得られる。このため、従来の干渉計で必要なピント合わせ精度は、５μｍ以下であることがわかる。

一方、本測定装置では、２光束干渉を利用するので、式（１）が当てはまらず、検出振幅Ａは、ピント合わせ誤差ｓには何ら依存しない。このため、本測定装置ではピント合わせ精度に対する制約は無い。
（変形例）
なお、本測定装置において、測定対象帯域が狭く、かつ比較的高周波数である場合には、測定対象帯域外の粗いうねり成分に起因する余分な±１次回折光をカットするために、図３に示すようなフィルタＦに代えて、図６に示すようなフィルタＦを用いてもよい。

図６に示すフィルタＦの開口部Ｈは、光軸を中心とした半径ｒ１〜ｒ２の半円弧状の領域と、光軸を中心とした半径ｒ３の円形領域とからなる。
半径ｒ１の円周は、本測定装置の測定対象帯域内の最高周波数のうねり成分に起因する＋１次スペクトル又は−１次スペクトルの形成位置である。
半径ｒ２の円周は、本測定装置の測定対象帯域内の最低周波数のうねり成分に起因する＋１次スペクトル又は−１次スペクトルの形成位置である。

半径ｒ３の円形領域は、本測定装置の０次スペクトルの形成領域である。
また、本測定装置においては、フィルタＦの開口部Ｈのパターニングを容易にするために、図３に示すようなフィルタＦに代えて、図７に示すようなフィルタＦを用いてもよい。
図７に示すフィルタＦの開口部Ｈは、図３における開口部Ｈの全体を過不足無くカバーするような概略半円形の開口部である。

また、本測定装置においては、測定対象帯域内のうねり成分の測定精度を向上させるため、図３に示すようなフィルタＦに代えて、図８に示すようなフィルタＦを用いてもよい。
図８に示すフィルタＦにおいては、中心部の円形領域Ｈ”の透過率が意図的に下げられている。その透過率は、例えば１０％に設定される。

透過率が１０％に設定されたこの円形領域Ｈ”は、０次スペクトルの強度を１／１０倍に抑えると共に、測定対象帯域外の粗いうねり成分に起因する±１次スペクトルの強度を１／１０倍に抑える。
つまり、フィルタＦは、測定対象帯域内のうねり成分に起因する回折光束の強度と、測定対象帯域外の粗いうねり成分に起因する回折光束の強度とのバランスを、前者が相対的に１０倍に強まるように調節する機能を持つ。

このようなフィルタＦを用いると、撮像面１６ａ上の干渉縞には、測定対象帯域内のうねり成分が相対的に√１０倍に増幅されて反映される（なお、「√１０」は１０の平方根）。二次元画像検出器１６が取得した画像データにおいては、その増幅分だけ、測定対象帯域内のうねり成分のＳＮ比が高まる。
また、本測定装置においては、複数種類のフィルタを予め用意すると共に、光路に挿入されるフィルタを、それら複数種類のフィルタの間で切り替える切り替え機構を備えてもよい。

図９には、複数種類のフィルタＦ１，Ｆ２，・・を切り替え可能に支持するターレットからなる切り替え機構１５を示した。
複数種類のフィルタＦ１，Ｆ２，・・は、例えば、図１０に示すような、開口部のパターンが互いに異なる４種類のフィルタＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４である。
例えば、測定対象帯域を変更するときには、フィルタＦ１，Ｆ２の間で切り替えると有効である。フィルタＦ１，Ｆ２は、何れも図３に示したタイプのフィルタＦであって、半径ｒ２，ｒ１の組み合わせが、フィルタＦ１，Ｆ２の間で異なる。

また、低周波数のうねり成分しか測定しないときには、フィルタＦ３を使用すると有効である。フィルタＦ３の開口部は、円形であり、その径は、図３に示した径ｒ１よりも小さい。
また、測定対象帯域が狭く、かつ比較的高周波数であるときには、フィルタＦ４を使用すると有効である。フィルタＦ４は、図６に示したタイプのフィルタである。

なお、このようにフィルタＦを切り替える切り替え機構には、ターレットの他、スライド機構などの他の機構を適用することもできる。
また、本測定装置においては、フィルタＦの挿入箇所が、ビーム径変換光学系（レンズ１５ａ，１５ｂ）内の集光位置とされたが、図１１中に白抜き矢印で示す位置、すなわちフィゾーレンズ２１の集光位置であってもよい。フィゾーレンズ２１の集光位置も、被検面２２ａのフーリエ変換面なので、同様の効果を得ることができる。

また、本測定装置の干渉計には、公知の位相シフト干渉法など、公知の測定方法や公知の解析方法を組み合わせることができる。因みに、位相シフト干渉法を組み合わせる場合、干渉縞の位相を変調するための機構（例えば、被検物２２又はフィゾーレンズ２１を光軸方向に移動させるピエゾ素子等）が備えられる。
なお、本測定装置の干渉計は、フィゾー型干渉計であるが、トワイマングリーン型やマッハツェンダー型など、他のタイプの干渉計にも適用できる。また、本実施形態は、凹の被検面２２ａだけでなく、凸の被検面の測定にも同様に適用できる。

［第２実施形態］
以下、図１２を参照して本発明の第２実施形態を説明する。
本実施形態は、面精度測定装置の実施形態である。ここでは、第１実施形態の測定装置との相違点のみ説明する。相違点は、測定装置内の干渉計にある。
図１２は、本測定装置の干渉計部分の構成図である。なお、図１２において、図１に示す要素と同じものには同一の符号を付した。

図１２に示すように、本測定装置の干渉計においては、偏光ビームスプリッタ１３と二次元画像検出器１６との間の光路がハーフミラーＨＭによって２つに分岐され、かつ、再統合される。分岐された２つの光路のそれぞれには、ビーム径変換光学系（レンズ１５ａ，１５ｂ）が挿入される。なお、図１２において、Ｍで示すのは、光路を折り曲げるためのミラーである。

一方の光路のビーム径変換光学系（レンズ１５ａ，１５ｂ）内の集光位置には、ピンホール板ＰＨが挿入され、他方の光路のビーム径変換光学系（レンズ１５ａ，１５ｂ）内の集光位置には、第１実施形態と同じフィルタＦが挿入される。このフィルタＦの挿入箇所は、被検面２２ａのフーリエ変換面である。
ピンホール板ＰＨのピンホールの径は、０次スペクトルの形成領域の半分程度である。このピンホールの位置には、点回折光源が形成される。点回折光源から射出する光束の波面は理想球面波なので、本測定装置ではこの光束が参照光束ＬＲとして用いられる。

つまり、本測定装置では、ピンホール板ＰＨにより生起した理想球面波からなる参照光束ＬＲと、フィルタＦを透過した被検光束ＬＷとが、撮像面１６ａ上に干渉縞を形成する。本測定装置では、その干渉縞から、参照光束ＬＲの波面（理想球面）を基準とした被検面２２ａの面精度誤差が求められる。
以上、本測定装置においても、第１実施形態と同じフィルタＦが第１実施形態と同じく被検面２２ａのフーリエ変換面に配置されるので、第１実施形態の測定装置と同様の効果を得ることができる。

［第３実施形態］
以下、図１３、図１４を参照して本発明の第４実施形態を説明する。
本実施形態は、投影光学系の製造方法の実施形態である。本実施形態で製造する投影光学系は、例えば、図１３に示すようなＥＵＶＬ用の投影露光装置に搭載される投影光学系ＰＬである。

図１３に示すように、ＥＵＶＬ用の投影露光装置には、照明光学系１０１、反射型のレチクルＲ、投影光学系ＰＬ、ウエハＷが配置される。レチクルＲは、レチクルステージ１０２によって支持され、ウエハＷはウエハステージ１０６によって支持される。レチクルステージ１０２及びウエハステージ１０６は、駆動回路１０２ｃ，１０６ｃによって駆動される。また、駆動回路１０２ｃ，１０６ｃなどは、制御部１０９によって制御される。

照明光学系１０１の光源は、ＥＵＶ光（極端紫外光）を出射する光源である。このため、投影光学系ＰＬは、ＥＵＶ光を反射することのできる特性の複数のミラーＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３，ＰＬ４，ＰＬ５，ＰＬ６を順に配置した反射型の投影光学系である。また、照明光学系１０１の内部の光学面やレチクルＲにも、ＥＵＶ光を反射することのできる特性が付与されている。

図１４は、投影光学系ＰＬの製造方法の手順を示すフローチャートである。
本製造方法では、先ず、投影光学系ＰＬの光学設計をする（ステップＳ１０１）。このステップＳ１０１において、投影光学系ＰＬ内のミラーミラーＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３，ＰＬ４，ＰＬ５，ＰＬ６の各面形状が決定される。
次に、各ミラーＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３，ＰＬ４，ＰＬ５，ＰＬ６を加工する（ステップＳ１０２）。

次に、加工された各ミラーＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３，ＰＬ４，ＰＬ５，ＰＬ６の面形状を測定しつつ、その面精度誤差が小さくなるまで加工を繰り返す（ステップＳ１０２，Ｓ１０３，Ｓ１０４）。
各ミラーＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３，ＰＬ４，ＰＬ５，ＰＬ６の面精度誤差が或る程度小さくなると、ステップＳ１０３では、フレアの原因となり得る微細なうねり成分まで測定する。この測定に、第１実施形態又は第２実施形態の測定装置を利用する。測定装置のディスプレイ３２には、面精度誤差のＰＳＤが表示される。

ステップＳ１０４では、そのＰＳＤに基づき、各ミラーＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３，ＰＬ４，ＰＬ５，ＰＬ６に、フレアの原因となる微細なうねり成分が残存しているか否かを判断する。
各ミラーＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３，ＰＬ４，ＰＬ５，ＰＬ６のうち、その微細なうねり成分が残存していたものに対しては、その後のステップＳ１０２においてそのうねり成分を無くすための高精度な加工が施される。

その後、全てのミラーＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３，ＰＬ４，ＰＬ５，ＰＬ６からフレアの原因が取り除かれると（ステップＳ１０４ＯＫ）、それらミラーを完成させ、投影光学系ＰＬを組み立てる（ステップＳ１０５）。
その後、投影光学系ＰＬの波面収差を測定しつつ（ステップＳ１０６）、各ミラーＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３，ＰＬ４，ＰＬ５，ＰＬ６の間隔調整や偏心調整などを行い（ステップＳ１０８）、波面収差が許容範囲内に収まった時点（ステップＳ１０７ＯＫ）で、投影光学系ＰＬを完成させる。

以上、本製造方法では、ミラーＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３，ＰＬ４，ＰＬ５，ＰＬ６の面精度測定に第１実施形態又は第２実施形態の測定装置が適用される。この測定装置によれば、微細なうねり成分まで高精度に測定することができるので、フレアの原因が確実に取り除かれた、面精度の高いミラーＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３，ＰＬ４，ＰＬ５，ＰＬ６が完成する。よって、これらのミラーＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３，ＰＬ４，ＰＬ５，ＰＬ６を組み立ててできる投影光学系ＰＬは、フレアの生じない高性能な投影光学系ＰＬとなる。

また、この投影光学系ＰＬを備えた投影露光装置（図１３参照）は、レチクルＲのパターンをウエハＷに高精度に転写できる高性能な投影露光装置となる。よって、その投影露光装置によれば、高性能なデバイスを製造することができる。
なお、本製造方法は、ＥＵＶＬ用の投影露光装置の反射型の投影光学系ＰＬの製造に、第１実施形態又は第２実施形態の測定装置を利用したものであるが、屈折型の投影光学系、反射屈折型の投影光学系、ＥＵＶＬ用以外の投影光学系、投影露光装置以外の光学機器の結像光学系などの製造にも、この測定装置を利用することができる。因みに、第１実施形態又は第２実施形態の測定装置は、ミラーの表面の面精度測定だけでなく、レンズの表面の面精度測定にも利用できる。

第１実施形態の測定装置の構成図である。 被検面２２ａにて生じる被検光束ＬＷを説明する図である。 フィルタＦを光軸方向から見た図である。 フィルタＦの作用を説明する概念図である。 撮像面１６ａ上に形成される被検面２２ａの像を説明する図である。 フィルタＦの変形例を光軸方向から見た図である。 フィルタＦの別の変形例を光軸方向から見た図である。 フィルタＦの別の変形例を光軸方向から見た図である。 切り替え機構１５の例を示す図である。 ４種類のフィルタＦ１，Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４を光軸方向から見た図である。 フィルタＦの挿入箇所のバリエーションを説明する図である。 第２実施形態の測定装置の干渉計部分の構成図である。 ＥＵＶＬ用の投影露光装置の構成図である。 投影光学系ＰＬの製造方法の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１１ レーザ光源
１２ ビームエキスパンダ
１３ 偏光ビームスプリッタ
１４ １／４波長板
１５ａ，１５ｂ レンズ（ビーム径変換光学系）
１６ 二次元画像検出器
１６ａ 撮像面
２２ 被検物
２２ａ 被検面
２１ フィゾーレンズ
２１ａ 参照面
３０ 制御回路
３１ コンピュータ
３２ ディスプレイ
Ｆ，Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４ フィルタ
ｓ フーリエ変換面
ＬＷ，ＬＡ，ＬＢ 被検光束
ＬＲ 参照光束
Ｈ 開口部
Ｈ’ 遮光部
１５ 切り替え機構

Claims (15)

1. 被検面で生じた反射光からなる被検光束と所定形状の波面を有した参照光束とが成す干渉縞を検出器で検出し、前記被検面のうねり成分の量を求める面精度測定方法において、
   前記検出器に入射する前記被検光束を、前記うねり成分に起因して前記被検面で回折反射した±１次回折光束の一方と、前記被検面で正反射した０次回折光束との２光束に制限する
   ことを特徴とする面精度測定方法。
2. 請求項１に記載の面精度測定方法において、
   前記検出器に入射する前記被検光束を前記２光束に制限する制限手段を用いる
   ことを特徴とする面精度測定方法。
3. 請求項２に記載の面精度測定方法において、
   前記制限手段は、
   前記被検光束の光路における前記被検面のフーリエ変換面に挿入されたフィルタである
   ことを特徴とする面精度測定方法。
4. 請求項３に記載の面精度測定方法において、
   前記フィルタは、
   測定対象となる特定の前記うねり成分に起因する回折光束の強度と、それ以外の前記うねり成分に起因する回折光束の強度とのバランスを、前者が相対的に強まるように調節する機能を有する
   ことを特徴とする面精度測定方法。
5. 請求項３又は請求項４に記載の面精度測定方法において、
   前記フィルタの挿入箇所は、
   前記被検光束の光路のうち、前記参照光束との非共通光路における前記フーリエ変換面である
   ことを特徴とする面精度測定方法。
6. 請求項２〜請求項５の何れか一項に記載の面精度測定方法において、
   測定対象となる前記うねり成分の空間周波数帯域に応じて前記制限手段を切り替える
   ことを特徴とする面精度測定方法。
7. 被検面で生じた反射光からなる被検光束と所定形状の波面を有した参照光束とが成す干渉縞を検出器で検出する干渉計において、
   前記検出器に入射する前記被検光束を、前記被検面のうねり成分に起因して前記被検面で回折反射した±１次回折光束の一方と、前記被検面で正反射した０次回折光束との２光束に制限する制限手段を備えた
   ことを特徴とする干渉計。
8. 請求項７に記載の干渉計において、
   前記制限手段は、不必要な光をカットするフィルタ手段からなる
   ことを特徴とする干渉計。
9. 請求項８に記載の干渉計において、
   前記フィルタ手段は、
   前記被検光束の光路における前記被検面のフーリエ変換面に挿入されたフィルタからなる
   ことを特徴とする干渉計。
10. 請求項９に記載の干渉計において、
    前記フィルタは、
    測定対象となる特定の前記うねり成分に起因する回折光束の強度と、それ以外の前記うねり成分に起因する回折光束の強度とのバランスを、前者が相対的に強まるように調節する機能を有する
    ことを特徴とする干渉計。
11. 請求項９又は請求項１０に記載の干渉計において、
    前記フィルタの挿入箇所は、
    前記被検光束の光路のうち、前記参照光束との非共通光路における前記フーリエ変換面である
    ことを特徴とする干渉計。
12. 請求項７〜請求項１１の何れか一項に記載の干渉計において、
    前記制限手段は、
    測定対象となる前記うねり成分の空間周波数帯域に応じて切り替え可能に構成される
    ことを特徴とする干渉計。
13. 請求項７〜請求項１２の何れか一項に記載の干渉計と、
    前記検出器の出力に基づき前記うねり成分の量を求める手段と、
    前記うねり成分の量を示す情報を表示する手段と
    を備えたことを特徴とする面精度測定装置。
14. 投影光学系を構成する少なくとも１つの光学面のうねり成分を、請求項１〜請求項６の何れか一項に記載の面精度測定方法により測定する手順と、
    前記測定の結果に応じて前記光学面を加工する手順と
    を含むことを特徴とする投影光学系の製造方法。
15. 請求項１４に記載の投影光学系の製造方法において、
    前記投影光学系は、
    露光波長が５０ｎｍ以下のＥＵＶＬ用の投影光学系である
    ことを特徴とする投影光学系の製造方法。
    

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