JP6770168B2 - 光学面の形状を干渉法により求める測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、干渉法により試験対象物の光学面の形状を求める測定装置及び方法に関する。例として、このような測定装置は特許文献１に記載されている。この測定装置は、フィゾー干渉計を備え、これにより、光学面の目標形状に適合させた波面を有する測定波を生成する。光学面の目標形状からのその実際の形状のずれを求めるために、適合測定波の波面は、光学面での反射後に干渉法により評価される。特許文献１によるフィゾー干渉計は、いわゆるコモンパス干渉計であり、干渉し合う部分ビームの経路が、同じ光路に沿って延びるか又は空間的に少なくとも相互に密接している。しかしながら、このようなコモンパス干渉計は、試験対象物の機械的振動又は干渉計キャビティ内のエアシュリーレン（air schlieren）により引き起こされる位相乱れを受けやすい。この位相の影響の受けやすさは、マルチフリンジ（multi-fringe）干渉計の使用により防止することができる。このようなマルチフリンジ又は多重フリンジ（multiple fringe）干渉計では、干渉し合う部分ビームが、マルチフリンジ干渉パターンが生じるような相互間の傾斜で延びる。

本願は、２０１６年７月２０日付けの独国特許出願第１０ ２０１６ ２１３ ２３７．７号の優先権を主張する。上記特許出願の全開示を参照により本願に援用する。

例として、光学面を有する光学素子は、光学コンポーネント、例えばレンズ素子又はミラー等である。このような光学コンポーネントは、光学系で、例えば天文学で用いられる望遠鏡又はリソグラフィ法で用いられるような結像系で用いられる。このような光学系の成功を実質的に決めるのは、光学系の設計時に光学系の設計者が設定する目標形態に対応する表面の効果を得るように、その光学コンポーネントをそれぞれ作製加工することができる精度である。このような作製の範囲内で、加工された光学面の形態をその目標形態と比較して、製造された表面と目標表面との差又はずれを求める必要がある。それから、光学面のうち、例えば加工面と目標面との差が所定の閾値を超える領域を加工することができる。

干渉計の光学面の欠陥に由来し得る乱れは、マルチフリンジ干渉法による光学面の高精度測定中に起こる場合が多い。ここで、これらの干渉計の照明は、乱れができる限り最小化されるように選択することができる。これは、１エアリー径未満の範囲を有する「点状」光源の代わりに照明瞳において拡張円形光源を用いることにより実施することができる。拡張光源は、欠陥の不鮮明な結像に、それゆえ測定誤差の大幅な低減につながる。しかしながら、その欠点は、マルチフリンジインターフェログラムのコントラストが低下し、劣悪な信号対雑音比につながることである。

国際公開第２００６／０７７１４５号

本発明の目的は、上記問題を解決し、且つ特にマルチフリンジ干渉法による表面形態の判定を容易にする装置及び方法であって、高いインターフェログラムコントラストと同時に、干渉計の光学面の欠陥に関する誤差が生じにくいことを特徴とする装置及び方法を提供することである。

上記目的は、本発明に従って、例えば以下に記載する干渉法により試験対象物の光学面の形状を求める測定装置により達成することができる。本発明による測定装置は、照明波を生成する照明モジュールと、光学面に指向される試験波と参照波とに照明波を分割するよう構成された干渉計であり、試験波及び参照波は、上記試験波及び参照波の重畳により干渉計の検出面でマルチフリンジ干渉パターンが生じるような相互間の傾斜を有する干渉計とを備える。ここで、照明モジュールは、検出面のフーリエ面に配置された瞳面を有し、照明モジュールは、瞳面での照明波の強度分布が１つ又は複数の空間的に分離された連続面領域を含むように照明波を生成するよう構成され、面領域は、１つの面領域又は複数の面領域全体にフィットする最小限の面積の矩形が少なくとも１．５：１、特に少なくとも２：１又は少なくとも３：１のアスペクト比を有するように構成される。

換言すれば、第１変形形態による照明モジュールは、瞳面での照明波の強度分布が空間的に分離された連続面領域を含むように照明波を生成するよう構成され、面領域の形状は、面領域にフィットする最小限の面積の矩形が少なくとも１．５：１のアスペクト比を有するように構成される。第２変形形態によれば、照明モジュールは、瞳面での照明波の強度分布が複数の空間的に分離された連続面領域を含むように照明波を生成するよう構成され、面領域は、複数の面領域全体にフィットする最小限の面積の矩形が少なくとも１．５：１のアスペクト比を有するように構成又は配置される。

空間的に分離された連続面領域にフィットする最小限の面積の矩形は、面積に関して、空間的に分離された面領域にできる限りフィットする矩形を意味すると理解すべきであり、すなわち、空間的に分離された面領域を完全に含む矩形のうち最小限の面積を有する矩形である。

参照波は、試験波と光学面との相互作用後に試験波に重畳される。マルチフリンジ干渉パターンの評価により、目標形状からの光学面の形状のずれ、したがって試験対象物自体の光学面の形状を求めることが可能である。傾斜分割は、参照波が光学面との相互作用後の試験波に対して傾斜するように実施される。試験波及び参照波への照明波の分割は、分割素子、例えばフィゾー素子により実施することができる。例示的な一実施形態によれば、光学面との相互作用後の試験波は、光学面との相互作用前の試験波のビーム経路に沿って戻る。この場合、参照波と光学面との相互作用後の試験波との間の傾斜角は、分割場所における参照波と試験波の逆伝播方向との間の傾斜角と同一である。

本明細書では、マルチフリンジ干渉パターンは、少なくとも１つの全周期の強め合う干渉及び弱め合う干渉の交互縞を含む干渉パターンを意味すると理解すべきである。全周期は、干渉し合う波間の位相差がマルチフリンジ干渉パターンに沿って０〜２πの全値をとることを意味すると理解すべきである。換言すれば、縞が明るい縞（強め合う干渉）又は暗い縞（弱め合う干渉）であり得る場合、マルチフリンジ干渉パターンは、少なくとも２つの縞を有する干渉パターンを意味すると理解すべきである。特に、マルチフリンジ干渉パターンは、少なくとも２周期、少なくとも５周期、少なくとも１０周期、少なくとも５０周期、又は少なくとも１００周期の全周期の強め合う干渉及び弱め合う干渉の交互縞を含み得る。

照明モジュールの瞳面にある空間的に分離された連続面領域は、比較的暗い周囲（比較的低強度）における明るい領域（すなわち、高強度の領域）であり得る。例として、暗い周囲における比較的低強度は、明るい領域の比較的高強度の５０％未満であり得る。

一実施形態によれば、瞳面の強度分布は、少なくとも１つの連続面領域を含む。すなわち、瞳面での強度分布が空間的に分離された連続面領域を含み、その形状が、面領域にフィットする最小限の面積の矩形が少なくとも１．５：１のアスペクト比を有するように構成されるという、第１変形形態がある。この実施形態によれば、連続面領域は縞として設計される。

さらに別の実施形態によれば、瞳面の強度分布は、複数の連続面領域を含む。すなわち、瞳面での強度分布が複数の空間的に分離された連続面領域を含み、面領域は、複数の面領域全体にフィットする最小限の面積の矩形が少なくとも１．５：１のアスペクト比を有するように構成又は配置されるという、第２変形形態がある。この実施形態によれば、複数の面領域全体に形状が適合した被覆面が、縞として設計される。これに関して、複数の面領域全体に形状が適合した被覆面は、空間的に分離された連続面領域を覆うと同時に面領域の配置の外挿又は抽出された形状にフィットする領域を意味すると理解すべきである。例として、このような形状が適合した被覆面は、面領域の周りの包絡線に含まれる周囲及び面積の組み合わせを最小化しながらこの包絡線を数学的に求めることにより実施することもできる。

瞳強度分布での縞の提供により、高コントラストであると同時に干渉計の表面にある欠陥に関する誤差が生じにくいマルチフリンジ干渉パターンの生成が容易になる。

一実施形態によれば、試験波に対する参照波の傾斜は、最小傾斜角よりも大きく、最小傾斜角は、照明波が試験波及び参照波に分割される場所における照明波の波長と照明波のビーム径との商の１００倍、特に５００倍により定義される。分割場所における照明波のビーム径は、照明波の波長を試験対象物の光学面の目標形状に適合させるために照明波のビーム経路に配置された適合光学ユニットの直径に対応する。この適合光学ユニットは、照明波と試験対象物の表面との相互作用の上流に配置されたコリメータとして具現することができる。参照波は、試験波と光学面との相互作用後に試験波に重畳される。マルチフリンジ干渉パターンの評価により、目標形状からの光学面の形状のずれ、したがって試験対象物自体の光学面の形状を求めることが可能である。

一変形実施形態によれば、縞は弧状縞である。さらに別の変形実施形態によれば、縞は直線縞である。弧状縞は、１方向に湾曲した縞を意味すると理解すべきであり、すなわち、縞は左又は右に湾曲している。ここで、正確に弧状の縞に加えて、弧に沿って配置された複数の直線部分からなる縞もこのような弧状縞であると理解すべきである。直線縞は、少なくとも１．５：１のアスペクト比を有する矩形面領域を意味すると理解すべきである。

さらに別の実施形態によれば、瞳面に割り当てられた照明モジュールの瞳は環状縁により画定され、縞は瞳の縁に対して横断方向に延びる。換言すれば、弧状縞は、特に瞳の縁に沿って延びない。このような縁に沿った曲線は、コモンパス干渉計に適している可能性があるが、本発明による測定装置で生成されたマルチフリンジ干渉パターンのコントラストに所望の効果を及ぼさない。

さらに別の実施形態によれば、瞳面に割り当てられた照明モジュールの瞳は環状縁により画定され、少なくとも１つの弧状縞は、面積の差が２０倍未満である２つの部分に瞳を細分する少なくとも１つの接線が弧状縞に対してあるように構成される。換言すれば、少なくとも１つの接線により瞳を分割することにより生じる面積は、１：２０の比又はよりバランスのよい比を有し、すなわち１：１〜１：２０の比を有する。さらに他の実施形態によれば、瞳の２つの部分の面積の差は、１０倍未満又は５倍未満である。例として、瞳の環状縁に沿って延びる弧状縞は、上記条件を満たさない。

一変形実施形態によれば、弧状縞全体の２０％以上、特に５０％以上、又は７０％以上を占める弧状縞の少なくとも一部分に対する各接線は、いずれの場合も面積の差が２０倍未満、特に１０倍未満又は５倍未満の２つの部分に瞳を細分する。例として、瞳の縁に沿って延びる縞はこの要件を満たさない。

本明細書では、経路長は光路長を意味すると常に理解すべきである。光学素子内の光路長は、幾何学的経路長と屈折率との積である。

さらに別の実施形態によれば、検出面の視野点に関する瞳面の瞳点の経路長差が、試験対象物経路長と参照経路長との間の差により規定され、試験対象物経路長は、瞳点から検出面の視野点まで試験波の放射線が通る経路長であり、参照経路長は、瞳点から検出面の視野点まで参照波の放射線が通る経路長である。ここで、縞、特に瞳面での照明波の強度分布の連続面領域は、視野点の経路長差の等高線に沿って延びる。経路長差の等高線は、同じ経路長差を有する点からなる線である。特に、瞳面での照明波の角度分解強度分布は、弧状縞が複数の視野点に関する、特にマルチフリンジ干渉パターンが生成される検出面の領域における複数の視野点に関する経路長差の等高線に沿って延びるように構成される。

一変形実施形態によれば、上記タイプの複数の縞が、視野点の経路長差の等高線に沿って瞳面に延び、等高線は、照明波の波長の整数倍の差がある。

さらに別の実施形態によれば、瞳面での強度分布は、上記タイプの複数の縞、特に例えば上記実施形態の１つの弧状縞等の複数の縞を含む。一変形実施形態によれば、強度分布は、３つ、４つ、５つ、又はそれよりも多くの縞、特に連続面領域を含む。縞のそれぞれが、種々の実施形態に関して上記した特性を有し得る。

さらに別の実施形態によれば、干渉計は、光学面との相互作用後の試験波及びと参照波とを重畳ビーム経路で合成するよう構成され、その際に参照波は、β＞１００×λ／Ｄが成り立つ傾斜角βだけ試験波に対して傾斜し、式中、λは照明波の波長であり、Ｄは、試験波との重畳ビーム経路への合成場所における参照波のビーム径である。一実施形態によれば、Ｄは、照明波が試験波及び参照波に分割される場所における照明波のビーム径にも対応する。特に、傾斜角は、２００×λ／Ｄを超えるか又は５００×λ／Ｄを超えることができる。分割場所における照明波のビーム径は、照明波の波面を試験対象物の光学面の目標形状に適合させるために照明波のビーム経路に配置された適合光学ユニットの直径に対応し得る。この適応光学ユニットは、照明波と試験対象物の表面との相互作用の上流に配置されたコリメータとして具現することができる。

さらに別の実施形態によれば、干渉計は、照明波を試験波及び参照波に分割する分割素子を含み、上記干渉計はさらに、光学面との相互作用後の試験波と参照波とを、参照波を傾斜角βだけ試験波に対して傾斜させて重畳ビーム経路に合成するよう構成される。さらに、照明モジュールは、少なくとも１方向の瞳面での強度分布が、

が成り立つ長さＬ_Ｂｅｌを有するように構成され、式中、λは照明波の波長であり、ｆは、照明モジュールの瞳面と照明波の波面を試験対象物の光学面の目標形態に適合させるための干渉計の適合光学ユニットとの間の距離であり、ｌは、分割素子と試験対象物の光学面との間の距離である。一変形実施形態によれば、少なくとも１方向の瞳面の強度分布は、１ｍｍを超える、特に２ｍｍを超える、又は５ｍｍを超える長さＬ_Ｂｅｌを有する。適合光学ユニットは、照明波と試験対象物の表面との相互作用の上流に配置されたコリメータとして具現することができる。

さらに別の実施形態によれば、瞳面での強度分布は、マルチフリンジ干渉パターンが少なくとも１つの領域で５０％以上のコントラストを有するように構成される。特に、マルチフリンジ干渉パターンは、少なくとも１つの領域で６０％以上、７０％以上、又は８０％以上のコントラストを有する。上記コントラストを有するマルチフリンジ干渉パターンの領域は、干渉パターンの中心にあることが好ましい。好ましくは、マルチフリンジ干渉パターンの全領域が上記コントラストを有し、この領域は、マルチフリンジ干渉パターン全体の面積の例えば１０％以上、２０％以上、又は５０％以上を占め得る。本明細書では、マルチフリンジ干渉パターンのコントラストＫは、Ｋ＝Ｉ_Ｋ−Ｉ_Ｄ／Ｉ_Ｋ＋Ｉ_Ｄとして定義され、式中、Ｉ_Ｋは強め合う干渉を有する縞の強度を示し、Ｉ_Ｄは隣接する弱め合う干渉を有する縞の強度を示す。

さらに別の実施形態によれば、強度分布は、瞳面に割り当てられた照明モジュールの瞳の７０％未満、特に５０％未満、又は３０％未満且つ特に１０％以上又は２０％以上が照明されるように構成される。瞳の照明パーセンテージは、瞳の指定部分のみが相当な（appreciable）強度で照射されることを意味すると理解すべきであり、相当な強度は、瞳の最大強度の１０％未満、特に５％未満の強度を意味すると理解され得る。

さらに別の実施形態によれば、照明モジュールは、瞳面での強度分布をもたらす空間光変調器を含む。ＳＬＭとも称するこのような空間光変調器は、例えばビーマ（beamers）の原理の点で既知であり、電子的に作動可能である。例えば機械的絞りの使用と比べると、このような空間光変調器は、高い発光効率（light yield）を促し、これはほぼ１００％であり得る。作動可能な空間光変調器の使用は、瞳面での強度分布の可変調整を容易にする。

一実施形態によれば、照明モジュールは、瞳面に配置され且つインコヒーレンスをもたらす目的で動作中に回転する拡散スクリーンをさらに含む。

さらに、本発明によれば、干渉法により試験対象物の光学面の形状を求める方法であって、照明波を照明モジュールにより生成し、照明波を干渉計により光学面へ指向される試験波と参照波とに分割し、試験波及び参照波は、上記試験波及び参照波の重畳により干渉計の検出面でマルチフリンジ干渉パターンが生じるように相互に対して傾斜させる方法において、照明波は、検出面のフーリエ面に配置された瞳面でのその強度分布が１つ又は複数の空間的に分離された連続面領域を含むように生成され、面領域は、１つの面領域又は複数の面領域全体にフィットする最小限の面積の矩形が少なくとも１．５：１のアスペクト比を有するように構成される方法が提供される。

本発明による測定装置の上記実施形態、例示的な実施形態、及び変形実施形態等に関して明記した特徴は、本発明による方法に適宜適用され得る。本発明による実施形態のこれら及び他の特徴は、図の説明及び特許請求の範囲で説明される。個々の特徴は、本発明の実施形態として別個に又は組み合わせて実施することができる。さらに、個々の特徴は、独立して保護可能な有利な実施形態を説明するものであり、適切な場合は本願の係属中又は決定後にのみその保護が求められる。

本発明の上記及びさらに他の有利な特徴を、添付の概略図を参照して以下の本発明による例示的な実施形態の詳細な説明に示す。

干渉法により試験対象物の光学面の形状を求める本発明による測定装置の例示的な実施形態を示す。 図１に示す測定装置における試験対象物経路長と参照経路長との経路長差の分布の図を示す。 図１に示す測定装置の照明瞳面での本発明による強度分布の例示的な実施形態を示す。 図３に示す強度分布を用いて生成されたマルチフリンジインターフェログラムの強度曲線を示す。 図１に示す測定装置の照明瞳面での本発明による強度分布のさらに別の例示的な実施形態と、この強度分布を用いて生成されたマルチフリンジインターフェログラムの強度曲線とを示す。 図１に示す測定装置の照明瞳面での本発明による強度分布のさらに別の例示的な実施形態と、この強度分布を用いて生成されたマルチフリンジインターフェログラムの強度曲線とを示す。 図１に示す測定装置の照明瞳面での本発明による強度分布のさらに別の例示的な実施形態を示す。 図１に示す測定装置の照明瞳面での本発明による強度分布のさらに別の例示的な実施形態を示す。 図１に示す測定装置の照明瞳面での本発明による強度分布のさらに別の例示的な実施形態を示す。 図１に示す測定装置の照明瞳面での本発明による強度分布のさらに別の例示的な実施形態を示す。 図１に示す測定装置の照明モジュールの例示的な実施形態を示す。 図１に示す測定装置の照明モジュールのさらに別の例示的な実施形態を示す。 照明瞳面での強度分布及びそれを用いて生成されたマルチフリンジインターフェログラムの強度曲線の比較例を示す。

以下に記載する例示的な実施形態又は実施形態又は変形実施形態において、相互に機能的又は構造的に類似した要素にはできる限り同一又は同様の参照符号を付す。したがって、特定の例示的な実施形態の個々の要素の特徴を理解するためには、他の例示的な実施形態の説明又は本発明の概要を参照されたい。

説明を容易にするために、直交ｘｙｚ座標系が図示されており、当該座標系から図示のコンポーネントの各位置関係が明らかである。図１において、ｘ方向は図の平面に対して垂直に延び、ｚ方向は右側、ｙ方向は上方である。

図１は、本発明による一実施形態の干渉測定装置１０を明示している。測定装置１０は、試験対象物の光学面１２の目標形状からの実際の形状のずれを求めるのに適しており、そこから光学面１２の実際の形状が得られる。例として、試験対象物１４は、光学レンズ又はミラー、特にマイクロリソグラフィ投影露光装置の投影レンズの形態であり得る。ミラーの場合、これは、ＥＵＶ投影露光装置の光学素子を指し得る。試験対象物１４は、図示されていないホルダにより組み立てられる。

測定装置１０は、照明モジュール１６、干渉計１８、及び評価デバイス２０を備える。照明モジュール１６は、例えばレーザの、例えばレーザビームを生成するヘリウムネオンレーザ等の形態の測定放射線２４を生成する放射源２２を含む。測定放射線２４は、干渉測定を実行するのに十分にコヒーレントな光を有する。ヘリウムネオンレーザの場合、測定放射線２４の波長は約６３３ｎｍである。しかしながら、測定放射線の波長は、電磁放射線の可視及び不可視波長域の異なる波長を有することもできる。

測定放射線２４は、照明モジュール１６の瞳面２８に配置された機械的照明絞り３０に対して、発散した実質的に球面状の照明波３４が照明絞り３０から出るように集束光学ユニット２６により集束される。原理上、照明絞り３０は、原理上は測定放射線２４を通過させるように設けられた開口領域を有し、当該開口領域は、照明モジュール１６の瞳３１を規定し、図示の場合には円形である。さらに、測定動作中に回転軸３３に関して回転される拡散スクリーン３２が、瞳面の領域に、すなわち照明絞り３０の平面の極近傍に配置される。これは、瞳３１の種々の点間の交番位相をランダム化する役割を果たす。

干渉計１８は、フィゾー干渉計として設計され、ビームスプリッタ４０と、集束光学ユニット又はコリメータの形態の適合光学ユニット４２と、分割素子４６と、カメラの形態の検出モジュール５４とを含む。

照明波３４の発散ビームは、最初にビームスプリッタ４０を通過し、続いて適合光学ユニット４２により、波面が試験対象の光学面１２の目標形状に適合した形状を得る、すなわち目標形状に実質的に対応又は近似するようにコリメートされる。したがって、照明波３４の波面は、例えば、適合光学ユニット４２の通過後に平面又は球面形状を有し得る。適合光学ユニット４２は、例えば照明波の波面に非球面形状を与えるために回折光学素子を含むこともできる。照明波３４は、干渉計１８の光軸４４に沿って伝播し、当該光軸は図１のｚ軸に延びる。

続いて、照明波３４は、フィゾー面４８を有するフィゾー素子の形態の分割素子４６に入射する。照明波３４の放射線の一部は、参照波５２としてフィゾー面４８で反射される。図１では、参照波５２は参照波の例示的なビームに基づいて示されている。分割素子４６を通過した照明波１９の放射線は、試験波５０として試験対象物１４の光学面１２に入射する。好ましくは、これはオートコリメーションの範囲内で実施されるので、試験波５０は、光学面１２との相互作用後に実質的に逆戻りする。試験対象物１４がミラーとして具現される図１に示す場合では、光学面１２との相互作用は、光学面１２での反射により実施され得る。レンズ素子としての試験対象物の実施形態の場合、相互作用は、試験対象物の２回通過及び付加的な反射素子での後方反射により実施され得る。

分割素子４６は、傾斜配置を有する。傾斜は、フィゾー面４８が光軸４４に関する法平面４４Ｎに対して傾斜角β／２だけ傾斜するようなものである。本実施形態では、傾斜角β／２で示す傾斜は、ｘ軸及びｙ軸の両方に対して４５°の角度で配置された傾斜軸に関する傾斜を指す。すなわち図１に示す傾斜角β／２は、図中に見えるｘ成分に加えて等しい大きさのｙ成分も有する。ここで、角度のｘ成分及びｙ成分は、ｘ軸及びｙ軸それぞれに関する角度回転を指す角度成分を意味すると理解される。光学面１２との相互作用後の戻り試験波５０は、途中で方向を変えずに分割素子４６を通過し、その結果、参照波５２と重畳ビーム経路で合成され、その際に参照波５２はフィゾー面４８の上記傾斜により戻り試験波５０に対して傾斜角βだけ傾いている。一実施形態によれば、以下が傾斜角βに当てはまる。
β＞１００×λ／Ｄ
式中、λは照明波３４の波長であり、Ｄは、試験波５０との重畳ビーム経路への合成場所における、すなわち分割素子４６の場所における参照波５２のビーム径である。図１に示す実施形態では、Ｄは適合光学ユニット４２の直径に対応する。数値例によれば、λ＝６３３ｎｍ、Ｄ＝２００ｍｍ、したがってβ＞０．３２ｍｒａｄである。

傾斜した参照波５２と共に、光学面１２との相互作用後に戻る試験波５０は、ビームスプリッタ４０により検出モジュール５４へ向けられる。検出モジュール５４は、検出モジュール５４の瞳面に配置された結像絞り５６と、カメラレンズ５８と、２次元分解検出器６０とを含む。戻り試験波５０は、検出面６２に配置された検出器６０の捕捉面（capturing surface）で参照波５２と相互作用する。分割素子４６の斜め位置に起因した戻り試験波５０に対する参照波５２の傾斜角βの傾斜により、検出器６０の捕捉面で生じる強度分布Ｉ_Ｄ（ｘ,ｙ）は、マルチフリンジ干渉パターン６６である。

本明細書では、マルチフリンジ干渉パターンは、少なくとも１つの全周期の強め合う干渉及び弱め合う干渉の交互縞を含む干渉パターンを意味すると概して理解すべきである。全周期は、干渉し合う波間の位相差がマルチフリンジ干渉パターンに沿って０〜２πの全値をとることを意味すると理解すべきである。換言すれば、縞が明るい縞（強め合う干渉）又は暗い縞（弱め合う干渉）であり得る場合、マルチフリンジ干渉パターンは、少なくとも２つの縞を有する干渉パターンを意味すると理解すべきである。図１に示すマルチフリンジ干渉パターン６６には、３０個を超える明るい縞及び暗い縞がそれぞれ含まれる。マルチフリンジ干渉パターン６６に基づき、評価デバイス２０は、事前に分かっている試験波３４の波面からの試験対象物の光学面１２の形状のずれ、したがって光学面１２の実際の形状を確定する。

照明モジュール１６の瞳面２８での強度分布Ｉ_Ｐ（ｕ，ｖ）は、照明絞り３０の対応の設計により構成される。図１に含まれるＩ_Ｐ（ｕ，ｖ）の例示的な表示から明らかなように、これは、所定の閾値を超える強度を有する弧状縞３８−１の形態の空間的に分離された連続面領域３８を有する。したがって、照明絞り３０は、弧状縞３８−１の領域で測定放射線２４を通過させるだけである。これに対して、測定放射線は、最大開口を規定する瞳３１の残りの区域で照明絞り３０により遮断される。検出モジュールの結像絞り５６の平面のように、照明モジュール１６の瞳面２８も検出面６２のフーリエ面に配置される。図１に含まれる結像絞り５６の開口領域６４内の強度分布Ｉ_Ｄ（ｕ，ｖ）の表示から分かるように、検出モジュール５４の瞳面において、参照波５２の強度プロファイルは戻り試験波５０の強度プロファイルに対して斜め下方にシフトする。これは、戻り試験波５０に対する参照波５２の上述した傾斜角βの傾斜に起因している。

弧状縞を有する強度分布Ｉ_Ｐ（ｕ，ｖ）の構成は、マルチフリンジ干渉パターン６６で高コントラストをもたらすと同時に、干渉計１８の光学面の欠陥に由来する乱れを抑制することを容易にし、これを以下でより詳細に説明する。

図３、５、６、７、８、９、及び１０は、図１に明示した強度分布に代わり得る照明モジュール１６の瞳面２８での強度分布Ｉ_Ｐ（ｕ，ｖ）の本発明によるさらに他の特定の実施形態を示す。図３に示す強度分布Ｉ_Ｐ（ｕ，ｖ）は、図２に明示した経路長差分布ΔＯＰ（ｕ，ｖ）の等高線に沿って延びる弧状縞３８−１の形態の空間的に分離された連続面領域３８を有する。ここで、弧状縞３８−１は、両端がいずれも瞳３１の環状縁３１Ｒの対応部分まで延びる。

図２に示す経路長差分布ΔＯＰ（ｕ，ｖ）は、検出面６２の所定の視野点６２ｐに関する瞳３１の経路長差の分布を示し、上記視野点は、試験対象物経路長と参照経路長との差により規定される。ここで、試験対象物経路長は、試験波５０の放射線が瞳３１の所与の点から検出面６２の視野点６２ｐまで通過する経路長であり、参照経路長は、参照波５２の放射線が瞳３１の上記点から検出面の視野点６２ｐまで通過する経路長である。したがって、各経路長は、瞳面２８から検出面６２まで延び、瞳面２８と分割素子４６との間の領域の部分には、試験波５０及び参照波５２の放射線をそれぞれ供給する照明波３４が通る。図１に示す経路長差分布ΔＯＰ（ｕ，ｖ）では、等高線６７すなわち同じ経路長差を有する線が、整数λ値の経路長差に関してプロットされている。

図３に示す瞳面２８での照明波３４の強度分布Ｉ_Ｐ（ｕ，ｖ）の弧状縞３８−１は、図２に示す経路長差分布ΔＯＰ（ｕ，ｖ）の経路長差２λの等高線６７に沿って延びる。ここで、弧状縞３８−１は、縞３８−１の接線が瞳３１を面積の差が３倍未満である２つの部分に細分するように構成される。これらの状況を明示するために、縞３８−１の外縁に接する接線ｔ１〜ｔ５それぞれを、図３に例示的にプロットする。ここで、接線ｔ１及びｔ５は縞３８−１の各端に配置され、接線ｔ３は縞３８−１の中心に配置される。接線ｔ２及びｔ４は、縞３８−１の２０％を占める縞３８の中心部分３８−１ｍの各端に配置される。

図３にさらに示すように、接線ｔ１は、面積Ａ１を有する上側部分及び面積Ａ２を有する下側部分に瞳３１を分割し、比Ａ１／Ａ２は約１：２．７である。ｔ５に関しても同じ比である。中心接線ｔ３では、比は約１：１．２である。したがって、縞３８に対するいずれの接線の比Ａ１／Ａ２も、約１：１．２〜１：２．７の範囲にある。すなわち、面積の差は１．２倍〜２．７倍である。この範囲は、中心部分３８−１ｍではさらに制限される。さらに別の実施形態によれば、弧状縞３８は、面積Ａ１及びＡ２の差が２０倍未満となる少なくとも１つの接線があることを特徴とする。さらに別の実施形態によれば、弧状縞３８−１は、縞３８−１の２０％以上を占める部分、例えば中心部分３８−１ｍに対する各接線に関して、面積Ａ１及びＡ２の差が２０倍未満であることを特徴とする。

一実施形態によれば、少なくとも１方向の瞳面２８での弧状縞３８−１の長さＬ_Ｂｅｌに以下が当てはまる。

式中、λは照明波３４の波長であり、ｆは、瞳面２８と適合光学ユニット４２との間の距離であり、ｌは、分割素子４６と試験対象物の光学面１２との間の距離である。数値例によれば、λ＝６３３ｎｍ、ｆ＝１０２０ｍｍ、ｌ＝１０００ｍｍ、β＝２２ｍｒａｄ、したがってＬ_Ｂｅｌ＞０．２９７３ｍｍである。

さらに、図３は、弧状縞３８−１にフィットする最小限の面積を有する矩形７４を示す。換言すれば、矩形７４は、弧状縞３８−１を完全に含む面積に関して最小限の矩形である。すなわち、これは面積に関して縞３８−１にできる限りフィットする矩形である。矩形７４は、弧状縞３８の上記長さＬ_Ｂｅｌに対応する長さを有し、且つ幅ｄ_Ｂｅｌを有する。比Ｌ_Ｂｅｌ／ｄ_Ｂｅｌにより規定される矩形７４のアスペクト比は、図示の場合では約３：１であり、したがって１．５：１を超える。

図４は、図３に明示した瞳面２８での強度分布Ｉ_Ｐ（ｕ，ｖ）に関するマルチフリンジインターフェログラム６６の中心領域のｘ軸に沿った強度曲線を示す。この強度曲線のコントラストは、約６７％である。したがって、このマルチフリンジインターフェログラム６６は、試験対象物１４の光学面１２の形態の高精度評価、したがって高精度判定を容易にする信号対雑音比を有する。さらに、約１２％という照明モジュール１６の瞳３１の照明は、例えば図１３に（ｃ）で示すような瞳面２８の点状照明の強度分布Ｉ_Ｐ（ｕ，ｖ）の場合よりも実質的に高い。比較例として示されるこの強度分布では、照明がわずか約１％でも、ほぼ同じ高さの約６０％のコントラストが得られる。

すでに上述したように、照明は、干渉計１８の光学面の欠陥に由来する乱れをどの程度抑制できるかの尺度である。したがって、図３に示す実施形態は、図１３に（ｃ）で示す比較例に対して実質的に改善された欠陥抑制を促す。中心照明ディスクが拡大された場合に、欠陥抑制が改善され得る。図３に示す本発明による実施形態のものとほぼ同じくらい良好な約８％の照明が、中心照明がディスク形実施形態を有するさらに別の比較例としての図１３の（ｂ）で示す強度分布Ｉ_Ｐ（ｕ，ｖ）の実施形態で生じる。しかしながら、この場合のコントラストは、約１１％の値まで低下し、したがって図３に示す本発明による実施形態により得ることができる値よりもはるかに低くなる。図１３に（ｂ）で示す強度分布からの中心照明ディスクをさらに大きくした場合、瞳全体の照明に関して図１３に（ａ）で示したさらに別の比較例のように、コントラストは例えば４％の値までさらに低下する。

図５は、照明モジュール１６の瞳面２８での本発明による強度分布Ｉ_Ｐ（ｕ，ｖ）のさらに別の実施形態を示す。この強度分布は、図２に明示した経路長差分布ΔＯＰ（ｕ，ｖ）の等高線に沿って延びる複数の弧状縞３８−１を有する。ここで、この実施形態では、弧状縞３８−１が整数波長差を有する各等高線に割り当てられる。さらに他の変形実施形態によれば、図５に示す弧状縞３８−１は、それぞれが、図３に基づいて説明した弧状縞３８−１に関して上記した特徴を有し得る。瞳３１の照明は、図５に示す強度分布では約６０％であり、その結果として、欠陥抑制がこの場合も図３に示す実施形態に対して大幅に改善される。ここで、マルチフリンジインターフェログラム６６の中心領域の強度曲線のコントラストは、約６２％でわずかに低下しているだけである。

図６は、照明モジュール１６の瞳面２８での本発明による強度分布Ｉ_Ｐ（ｕ，ｖ）のさらに別の実施形態を示す。これは、約２０％の照明が生じるように弧状縞がより狭い実施形態を有するという点で、図５に示す強度分布とは異なる。結果として、マルチフリンジインターフェログラム６６の中心領域の強度プロファイルのコントラストは、大幅に、正確には約９０％に増加し得る。

図７は、照明モジュール１６の瞳面での本発明による強度分布Ｉ_Ｐ（ｕ，ｖ）のさらに別の実施形態を示す。図７に示す強度分布Ｉ_Ｐ（ｕ，ｖ）は、ジグザグ状縞３８−２の形態の空間的に分離された連続面領域３８を有する。ジグザグ状縞３８−２は、２つの立ち上がり部分及び２つの立ち下がり部分を有する。さらに、図７は、ジグザグ状縞３８−２にフィットする最小限の面積を有する矩形７４を示す。図３に示す矩形７４と同様に、矩形７４は、長さＬ_Ｂｅｌ及び幅ｄ_Ｂｅｌを有する。比Ｌ_Ｂｅｌ／ｄ_Ｂｅｌにより規定された図７に示す矩形７４のアスペクト比は、図示の場合は約３：１であり、したがって１．５：１を超える。ジグザグ状縞３８−２は、これに割り当てられた矩形７４の長辺方向の対称軸が図２に明示した経路長差分布ΔＯＰ（ｕ，ｖ）の等高線の平均方向と実質的に平行に延びるように配置される。

図８は、照明モジュール１６の瞳面での本発明による強度分布Ｉ_Ｐ（ｕ，ｖ）のさらに別の実施形態を示す。図８に示す強度分布Ｉ_Ｐ（ｕ，ｖ）は、直線縞３８−３すなわち直線形状を有する縞の形態の空間的に分離された連続面領域３８を有する。直線縞３８−３にフィットする最小限の面積を有する矩形は、縞３８−３自体に対応する。縞３８−３又は矩形は、長さＬ_Ｂｅｌ及び幅ｄ_Ｂｅｌを有する。比Ｌ_Ｂｅｌ／ｄ_Ｂｅｌにより規定された図８に示す直線縞３８−３のアスペクト比は、図示の場合は約３．５：１であり、したがって１．５：１を超える。直線縞３８−３は、その長辺が図２に明示した経路長差分布ΔＯＰ（ｕ，ｖ）の等高線の平均方向と実質的に平行に延びるように配置される。図示の実施形態では、直線縞３８−３の長辺は、瞳縁３１Ｒを横断する向きにある。ここで、図示の実施形態の直線縞３８−３は、瞳３１の直径の約３０〜４０％の長さ領域にわたって瞳３１での中央に延びる。他の実施形態では、直線縞は、それよりも小さな又は大きな瞳３１の領域にわたって、特に瞳３１全体にわたって、すなわち瞳縁３１Ｒの領域から瞳縁３１Ｒの反対側の領域まで延びることもできる。

図９は、照明モジュール１６の瞳面での本発明による強度分布Ｉ_Ｐ（ｕ，ｖ）のさらに別の実施形態を示す。図９に示す強度分布Ｉ_Ｐ（ｕ，ｖ）は、複数の空間的に分離された連続面領域３８を有する。明示されている実施形態では、いずれも円形面領域３８−４の形態のこのような面領域が６個ある。

さらに、図９は、面領域３８−４全体にフィットする最小限の面積を有する矩形７４を示す。換言すれば、矩形７４は、面領域３８−４全体を完全に含む面積に関して最小の矩形である。矩形７４は、弧状縞３８の上記長さＬ_Ｂｅｌに対応する長さを有し、且つ幅ｄ_Ｂｅｌを有する。比Ｌ_Ｂｅｌ／ｄ_Ｂｅｌにより規定された矩形７４のアスペクト比は、図示の場合は約３：１であり、したがって１．５：１を超える。

さらに、図９は、面領域３８−４全体に形態が適合した弧状縞７６の形態の被覆面を示す。換言すれば、弧状縞７６は、面領域を覆い且つ面領域３８−４の配置の形状にフィットする面積に対応する。面領域３８−４の配置の形状は、特に外挿又は抽出された配置形態であり得る。この場合、形態に適合した被覆面により規定される弧状縞７６は、上述した図３に示す弧状縞３８−１に対応する。上記矩形７４も、弧状縞７６にフィットする最小限の面積を有する矩形であり、したがって図３に示す矩形７４に対応する。

図１０は、照明モジュール１６の瞳面での本発明による強度分布Ｉ_Ｐ（ｕ，ｖ）のさらに別の実施形態を示す。図１０に示す強度分布Ｉ_Ｐ（ｕ，ｖ）は、複数の空間的に分離された連続面領域３８を有する。明示されている実施形態では、いずれも円形面領域３８−４の形態のこのような面領域が２個ある。結果として、明示されている強度分布Ｉ_Ｐ（ｕ，ｖ）はダイポール形状である。

さらに、図１０は、面領域３８−４全体に形態が適合した直線縞７８の形態の被覆面を示す。換言すれば、直線縞７８は、面領域を覆い且つ面領域３８−４の配置の形状にフィットする面積に対応する。この場合、形態に適合した被覆面により規定される直線縞７８は、上述した図８に示す弧状縞３８−３に対応する。さらに、縞７８の周囲は、面領域３８−４全体にフィットする最小限の面積を有する矩形を形成する。図８に示す直線縞３８−３のように、直線縞７８は、比Ｌ_Ｂｅｌ／ｄ_Ｂｅｌにより規定された図示の場合は約３．５：１であるアスペクト比を有する。

図１１及び図１２は、図１に示す照明モジュールの代わりに用いることができる照明モジュール１６のさらに他の実施形態を示す。図１１に示す実施形態では、機械的照明絞り３０が、瞳面２８に対して共役な平面３６に配置される。平面３６は、４ｆ結像光学ユニット７０により、やはり瞳面２８に配置されている回転可能な拡散スクリーン３２に結像される。図１２に示す実施形態では、瞳３１での強度分布をもたらす目的で機械的絞りの代わりに空間光変調器６８が用いられる。図示の実施形態では、空間光変調器６８は、反射動作であり、このために、放射源２２により測定放射線２４で斜角で照射される。続いて、可変に反射された放射線は、２ｆ結像光学ユニットを通過し、それにより光変調器６８の表面が瞳面２８に配置された回転可能な拡散スクリーン３２に結像される。

上記の例示的な実施形態の説明は、例として示すと理解されたい。それにより行われる開示は、第１に当業者が本発明及びそれに関連する利点を理解できるようにし、第２に当業者の理解では自明でもある記載の構造及び方法の変更及び修正を包含する。したがって、添付の特許請求の範囲の記載に従って本発明の範囲内に入る限りの全てのそのような変更及び修正、並びに等価物は、特許請求の範囲の保護の対象となることが意図される。

１０ 測定装置
１２ 光学面
１４ 試験対象物
１６ 照明モジュール
１８ 干渉計
２０ 評価ユニット
２２ 放射源
２４ 測定放射線
２６ 集束光学ユニット
２８ 瞳面
３０ 照明絞り
３１ 照明モジュールの瞳
３１Ｒ 瞳の縁
３２ 拡散スクリーン
３３ 回転軸
３４ 照明波
３６ 共役面
３８ 面領域
３８−１ 弧状縞
３８−１ｍ 中心部分
３８−２ ジグザグ状縞
３８−３ 直線縞
３８−４ 円形面領域
４０ ビームスプリッタ
４２ 適合光学ユニット
４４ 光軸
４４Ｎ 光軸に対する法平面
４６ 分割素子
４８ フィゾー面
５０ 試験波
５２ 参照波
５４ 検出モジュール
５６ 結像絞り
５８ カメラレンズ
６０ 検出器
６２ 検出面
６２ｐ 視野点
６４ 開口領域
６６ マルチフリンジ干渉パターン
６７ 等高線
６８ 空間光変調器
７０ ４ｆ結像光学ユニット
７２ ２ｆ結像光学ユニット
７４ 最小限の面積を有する矩形
７６ 弧状縞
７８ 直線縞

Claims (17)

1. 干渉法により試験対象物の光学面の形状を求める測定装置であって、
   照明波を生成する照明モジュールと、
   前記光学面に指向される試験波と参照波とに前記照明波を分割するよう構成された干渉計であり、前記試験波及び前記参照波は、該試験波及び前記参照波の重畳により干渉計の検出面でマルチフリンジ干渉パターンが生じるような相互間の傾斜を有する干渉計と
   を備え、前記照明モジュールは、前記検出面のフーリエ面に配置された瞳面を有し、前記照明モジュールは、前記瞳面での前記照明波の強度分布が１つの空間的に分離された連続面領域を含むように前記照明波を生成するよう構成され、前記面領域は、前記面領域にフィットする最小限の面積の矩形が少なくとも１．５：１のアスペクト比を有するように構成され、
   前記連続面領域は、縞として設計される測定装置。
2. 干渉法により試験対象物の光学面の形状を求める測定装置であって、
   照明波を生成する照明モジュールと、
   前記光学面に指向される試験波と参照波とに前記照明波を分割するよう構成された干渉計であり、前記試験波及び前記参照波は、該試験波及び前記参照波の重畳により干渉計の検出面でマルチフリンジ干渉パターンが生じるような相互間の傾斜を有する干渉計と
   を備え、前記照明モジュールは、前記検出面のフーリエ面に配置された瞳面を有し、前記照明モジュールは、前記瞳面での前記照明波の強度分布が複数の空間的に分離された連続面領域を含むように前記照明波を生成するよう構成され、前記面領域は、前記複数の面領域全体にフィットする最小限の面積の矩形が少なくとも１．５：１のアスペクト比を有するように構成され、
   前記複数の面領域全体に形態が適合した被覆面が、縞として設計される測定装置。
3. 請求項１又は２に記載の測定装置において、
   前記縞は弧状縞である測定装置。
4. 請求項３に記載の測定装置において、
   前記瞳面に割り当てられた前記照明モジュールの瞳が、環状縁により画定され、前記弧状縞は、面積の差が２０倍未満である２つの部分に前記瞳を細分する少なくとも１つの接線が前記縞に対してあるように構成される測定装置。
5. 請求項４に記載の測定装置において、
   全体で前記縞２０％以上を占める前記縞の少なくとも一部分に対する各接線は、いずれの場合も面積の差が２０倍未満の２つの部分に前記瞳を細分する測定装置。
6. 請求項１又は２に記載の測定装置において、
   前記縞は直線縞である測定装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の測定装置において、
   前記瞳面に割り当てられた前記照明モジュールの前記瞳は、環状縁により画定され、前記縞は、前記瞳の縁に対して横断方向に延びる測定装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の測定装置において、
   前記瞳面での前記強度分布は、複数の前記縞を含む測定装置。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の測定装置において、
   前記検出面の視野点に関する前記瞳面の瞳点の経路長差が、試験経路長と参照経路長との間の差により規定され、前記試験経路長は、前記瞳点から前記検出面の前記視野点まで前記試験波の放射線が通る経路長であり、前記参照経路長は、前記瞳点から前記検出面の前記視野点まで前記参照波の放射線が通る経路長であり、前記縞は、前記視野点の前記経路長差の等高線に沿って延びる測定装置。
10. 請求項９に記載の測定装置において、
    複数の前記縞が、前記視野点の前記経路長差の等高線に沿って前記瞳面に延び、前記等高線は、前記照明波の波長の整数倍の差がある測定装置。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の測定装置において、
    前記干渉計は、前記光学面との相互作用後の前記試験波と前記参照波と重畳ビーム経路で合成するよう構成され、その際に前記参照波は、β＞１００×λ／Ｄが成り立つ傾斜角βだけ前記試験波に対して傾斜し、式中、λは前記照明波の波長であり、Ｄは、前記試験波との前記重畳ビーム経路への合成場所における前記参照波のビーム径である測定装置。
12. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載の測定装置において、
    前記干渉計は、前記照明波を前記試験波及び前記参照波に分割する分割素子を含み、前記干渉計はさらに、前記光学面との相互作用後の前記試験波と前記参照波とを、該参照波を傾斜角βだけ前記試験波に対して傾斜させて重畳ビーム経路に合成するよう構成され、前記照明モジュールは、少なくとも１方向の前記瞳面での前記強度分布が、
    
    が成り立つ長さＬ_Ｂｅｌを有するように構成され、式中、λは前記照明波の波長であり、ｆは、前記照明モジュールの前記瞳面と前記照明波の波面を前記試験対象物の前記光学面の目標形態に適合させるための前記干渉計の適合光学ユニットとの間の距離であり、ｌは、前記分割素子と前記試験対象物の前記光学面との間の距離である測定装置。
13. 請求項１〜１２のいずれか１項に記載の測定装置において、
    前記瞳面での前記強度分布は、前記マルチフリンジ干渉パターンが少なくとも１つの領域で５０％以上のコントラストを有するように構成される測定装置。
14. 請求項１〜１３のいずれか１項に記載の測定装置において、前記強度分布は、前記瞳面に割り当てられた前記照明モジュールの前記瞳の７０％未満が照明されるように構成される測定装置。
15. 請求項１〜１４のいずれか１項に記載の測定装置において、前記照明モジュールは、前記瞳面での前記強度分布をもたらす空間光変調器を含む測定装置。
16. 干渉法により試験対象物の光学面の形状を求める方法であって、
    照明波を照明モジュールにより生成し、
    前記照明波を干渉計により前記光学面へ指向される試験波と参照波とに分割し、前記試験波及び前記参照波は、該試験波及び前記参照波の重畳により干渉計の検出面でマルチフリンジ干渉パターンが生じるように相互に対して傾斜させる方法において、
    前記照明波は、前記検出面のフーリエ面に配置された瞳面でのその強度分布が１つの空間的に分離された連続面領域を含むように生成され、前記面領域は、前記面領域にフィットする最小限の面積の矩形が少なくとも１．５：１のアスペクト比を有するように構成され、
    前記連続面領域は、縞として設計される方法。
17. 干渉法により試験対象物の光学面の形状を求める方法であって、
    照明波を照明モジュールにより生成し、
    前記照明波を干渉計により前記光学面へ指向される試験波と参照波とに分割し、前記試験波及び前記参照波は、該試験波及び前記参照波の重畳により干渉計の検出面でマルチフリンジ干渉パターンが生じるように相互に対して傾斜させる方法において、
    前記照明波は、前記検出面のフーリエ面に配置された瞳面でのその強度分布が複数の空間的に分離された連続面領域を含むように生成され、前記面領域は、前記複数の面領域全体にフィットする最小限の面積の矩形が少なくとも１．５：１のアスペクト比を有するように構成され、
    前記複数の面領域全体に形態が適合した被覆面が、縞として設計される方法。