JP2003302205A

JP2003302205A - シアリング干渉測定方法及びシアリング干渉計、投影光学系の製造方法、投影光学系、及び投影露光装置

Info

Publication number: JP2003302205A
Application number: JP2002221765A
Authority: JP
Inventors: Shikyo Ryu; 志強劉
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2002-02-07
Filing date: 2002-07-30
Publication date: 2003-10-24
Also published as: WO2003067182A1; AU2003244344A1

Abstract

(57)【要約】【課題】光源側の外乱や収差の影響を受けずに測定す
ることの可能なシアリング干渉測定方法を提供する。【解決手段】光源から射出した測定光束（Ｌ）をに分
割して互いに波面のずれた２光束（Ｌ１，Ｌ２）を生成
すると共に、それら２光束（Ｌ１，Ｌ２）をその波面の
ずれた状態で被検物（ＰＬ）に投光し、被検物（ＰＬ）
を経由した２光束（Ｌ１，Ｌ２）の波面が重なり合う位
置（３）に生起する干渉縞を検出する。光束Ｌ１の波面
に重畳されているノイズ波面と光束Ｌ２の波面に重畳さ
れているノイズ波面とは丁度重なり合うが、光束Ｌ１に
重畳されている信号波面と光束Ｌ２に重畳されている信
号波面とはずれる。よって、光源側の外乱や収差の影響
を受けない測定が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シアリング干渉測
定方法及びシアリング干渉計、投影光学系の製造方法、
投影光学系、及び投影露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】投影レンズなどの高精度な光学系の検査
に、シアリング干渉計を適用することが提案された。図
１４は、従来のシアリング干渉計を示す図である。図１
４（ａ）は、被検物（ここでは、投影光学系ＰＬ）の透
過波面を測定するシアリング干渉計を示し、図１４
（ｂ）は、被検物からの戻り光の波面（ここでは、被検
面４の反射波面）を測定するシアリング干渉計を示す。

【０００３】図１４（ａ）に示すシアリング干渉計は、
被検光学系ＰＬに対し測定光束Ｌ（物体面であるレチク
ル面Ｒの１点から発散する球面波である。）を入射させ
ると共に、被検光学系ＰＬから射出したその測定光束Ｌ
を、回折光学素子２によって互いに波面のずれた２つの
光束Ｌ１，Ｌ２に分割し、それら光束Ｌ１，Ｌ２による
干渉縞をＣＣＤカメラ３などにより観測するものであ
る。この干渉縞から、被検光学系ＰＬの透過波面の形状
が求められる。

【０００４】一方、図１４（ｂ）に示すシアリング干渉
計は、被検面４に対し測定光束Ｌ（被検面４に略垂直に
入射する光束である。）を入射させると共に、被検面４
において反射した測定光束ＬをハーフミラーＨＭ２など
により、不図示の互いに波面のずれた２つの光束Ｌ１，
Ｌ２に分割し、それら光束Ｌ１，Ｌ２による干渉縞をＣ
ＣＤカメラ３などにより観測するものである。この干渉
縞から、被検面４の反射波面の形状が求められる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
従来のシアリング干渉計は、フィゾー型などの他の干渉
計と比較すると、その測定精度が、干渉計の光源側の外
乱や収差に大きく影響されるという原理的な問題があ
る。なぜなら、他の干渉測定では、同一光源から分岐し
た２光束は波面をずらさずに干渉するので、２光束の波
面にそれぞれ重畳された光源側の外乱や収差を示す波面
（以下、「ノイズ波面」という。）同士が丁度重なり、
それら２光束の波面の位相差分布に応じて生じる干渉縞
は、ノイズ波面の影響を受けない。それに対し、シアリ
ング干渉計では、同一光源から分岐した２光束（図１４
では、光束Ｌ１，Ｌ２）は波面をずらして干渉するの
で、２光束のノイズ波面同士がずれて位相差分布を生じ
させ、干渉縞に影響を与える。

【０００６】そこで本発明は、光源側の外乱や収差の影
響を受けずに測定することの可能なシアリング干渉測定
方法及びシアリング干渉計を提供することを目的とす
る。また、本発明は、そのシアリング干渉測定方法を適
用することにより高性能な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。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載のシアリ
ング干渉測定方法は、光源から射出した測定光束を分割
して互いに波面のずれた２光束を生成すると共に、それ
ら２光束をその波面のずれた状態で被検物に投光し、前
記被検物を経由した前記２光束の波面が重なり合う位置
に生起する干渉縞を検出することを特徴とする。

【０００８】請求項２に記載のシアリング干渉測定方法
は、請求項１に記載のシアリング干渉測定方法におい
て、前記２光束の位相をシフトさせつつ前記干渉縞を複
数回検出する位相シフト干渉法を適用することを特徴と
する。請求項３に記載のシアリング干渉計は、光源から
射出した測定光束の光路中に配置され、かつその測定光
束を分割して互いに波面のずれた２光束を生成すると共
に、それら２光束をその波面のずれた状態で被検物に投
光する分割光学系と、前記被検物を透過した前記２光束
の波面が重なり合う位置に配置された検出器とを備えた
ことを特徴とする。

【０００９】請求項４に記載のシアリング干渉計は、請
求項３に記載のシアリング干渉計において、前記検出器
の配置位置は、前記分割光学系の分割面と共役な位置で
あることを特徴とする。請求項５に記載のシアリング干
渉計は、請求項３に記載のシアリング干渉測定方法にお
いて、前記被検物を透過し前記検出器に入射する前記２
光束の光路には、前記２光束を再分割してそれら２光束
の波面を前記検出器上に重ね合わせる分割光学系が配置
されることを特徴とする。

【００１０】請求項６に記載のシアリング干渉計は、請
求項５に記載のシアリング干渉計において、前記測定光
束を分割する分割光学系と、前記２光束を再分割する分
割光学系とは、共役関係にあることを特徴とする。請求
項７に記載のシアリング干渉計は、請求項３〜請求項６
の何れか一項に記載のシアリング干渉計において、前記
２光束の光路に、前記検出器上で波面が重なり合う前記
２光束以外の光をカットするマスクが配置されることを
特徴とする。

【００１１】請求項８に記載のシアリング干渉計は、請
求項３〜請求項７の何れか一項に記載のシアリング干渉
計において、前記分割光学系は、回折光学素子からなる
ことを特徴とする。請求項９に記載のシアリング干渉計
は、光源から射出した測定光束の光路中に配置され、か
つその測定光束を分割して互いに波面のずれた２光束を
生成すると共に、それら２光束をその波面のずれた状態
で被検物に投光する分割光学系と、前記被検物から前記
分割光学系に戻った前記２光束の波面が重なり合う位置
に配置された検出器とを備えたことを特徴とする。

【００１２】請求項１０に記載のシアリング干渉計は、
請求項９に記載のシアリング干渉計において、前記分割
光学系は、前記測定光束を透過光束と反射光束との２光
束に分割するビームスプリッタと、前記ビームスプリッ
タにて分割された前記２光束を、互いに波面のずれた状
態で被検物に投光する偏向光学系とを備えることを特徴
とする。

【００１３】請求項１１に記載のシアリング干渉計は、
請求項１０に記載のシアリング干渉計において、前記ビ
ームスプリッタには、偏光ビームスプリッタが使用さ
れ、前記分割光学系と前記検出器との間の前記２光束の
光路には、偏光板が配置されることを特徴とする。請求
項１２に記載のシアリング干渉計は、請求項９又は請求
項１０に記載のシアリング干渉計において、前記検出器
の配置位置は、前記被検物の被検面と共役な位置である
ことを特徴とする。

【００１４】請求項１３に記載のシアリング干渉計は、
請求項１２に記載のシアリング干渉計において、前記２
光束の光路に、記検出器上で波面が重なり合う前記２光
束以外の光をカットするマスクが配置されることを特徴
とする。請求項１４に記載の投影光学系の製造方法は、
請求項１又は請求項２に記載のシアリング干渉測定方法
により投影光学系の一部又は全部を検査する手順を含む
ことを特徴とする。

【００１５】請求項１５に記載の投影光学系は、請求項
１４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。請求項１６に記載の投影露光装置は、
請求項１５に記載の投影光学系を含むことを特徴とす
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施形態について説明する。

【００１７】［第１実施形態］図１に基づいて本発明の
第１実施形態について説明する。本実施形態では、被検
物の透過波面を測定するタイプの本発明のシアリング干
渉計、及びそのシアリング干渉方法を説明する。図１
（ａ）は、本実施形態のシアリング干渉計の構成図であ
る。

【００１８】なお、ここでは、被検物が投影露光装置の
投影光学系ＰＬ（例えば、ＥＵＶＬ）であるとの前提で
説明するが、本発明は他の被検物にも適用できる。シア
リング干渉計において、投影光学系ＰＬには、レチクル
面Ｒ側から測定光束Ｌ（以下、そのレチクル面Ｒの一点
から発散する球面波とする。）が入射される。また、投
影光学系ＰＬのウエハ面Ｗ側に、ＣＣＤカメラ３などの
検出器が配置される。

【００１９】なお、測定光束Ｌは、不図示の光源から出
射された光束を、レチクル面Ｒ上に集光させることなど
で生成される。ここで、本実施形態のシアリング干渉計
においては、レチクル面Ｒ側の測定光束Ｌ中に分割光学
素子（例えば、回折光学素子Ｇ１１である。以下、回折
光学素子Ｇ１１とする。）が挿入される。

【００２０】なお、ここでは、回折光学素子Ｇ１１の挿
入位置を、測定光束Ｌの集束位置（レチクル面Ｒ）より
も光源側とする。この回折光学素子Ｇ１１は、測定光束
Ｌを分割して互いに波面のずれた２つの光束Ｌ１，光束
Ｌ２を生成する。例えば、回折光学素子Ｇ１１において
生起する０次回折光及び１次回折光が、それぞれ光束Ｌ
１及び光束Ｌ２として使用される。

【００２１】なお、図１（ａ）では、光束Ｌ１の波面と
光束Ｌ２の波面とが横方向（物体高方向）にずれてお
り、両光束の集光位置がレチクル面Ｒ上の互いにずれた
位置となった様子を示した。ここで、回折光学素子Ｇ１
１においては、光束Ｌ１，Ｌ２以外の余分な光も発生し
ている。そこで、本実施形態では、回折光学素子Ｇ１１
の射出側にその余分な光をカットするマスクＭ１１が配
置されることが好ましい。因みに、最も効率良くカット
できるのは、集光点の近傍（ここでは、レチクル面Ｒの
近傍）に配置された場合である。

【００２２】図１（ａ）の下部に示すように、このマス
クＭ１１は、光束Ｌ１の集光点と光束Ｌ２の集光点とに
それぞれ開口部を有し、それ以外の部分が遮光部となっ
たマスクである。マスクＭ１１を透過し、その後投影光
学系ＰＬを透過した光束Ｌ１と光束Ｌ２とは、何れもウ
エハ面Ｗ上（の互いにずれた位置）に集光する。また、
図１（ａ）に示すように、本実施形態のＣＣＤカメラ３
の撮像面は、投影光学系ＰＬに関し回折光学素子Ｇ１１
（の回折面）と共役な位置に配置される。

【００２３】本実施形態のシアリング干渉測定では、こ
のＣＣＤカメラ３の出力と、測定光束Ｌから光束Ｌ１，
Ｌ２へのシア方向及びシア量とに基づいて、投影光学系
ＰＬの収差に相当する透過波面を算出する。なお、シア
量及びシア方向は、シアリング干渉計の設計データや、
シアリング干渉計から実測されたデータから求まる。さ
て、以上の構成のシアリング干渉計においても、測定光
束Ｌの波面には、光源側の外乱や収差によるノイズ波面
が重畳されている。よって、この測定光束Ｌを分割して
なる光束Ｌ１の波面と光束Ｌ２の波面とにも、それぞれ
同じノイズ波面が重畳される。

【００２４】しかし、このシアリング干渉計において、
投影光学系ＰＬに関して回折光学素子Ｇ１１と共役な位
置（ここではＣＣＤカメラ３の撮像面）では、光束Ｌ１
の波面に重畳されているノイズ波面と、光束Ｌ２の波面
に重畳されているノイズ波面とが丁度重なり合い、ノイ
ズ波面同士の位相差はほぼ０となる。その一方で、光束
Ｌ１と光束Ｌ２とは、互いに波面のずれた状態で投影光
学系ＰＬに入射するので、光束Ｌ１に重畳されている、
投影光学系ＰＬの収差情報に相当する透過波面（信号波
面）と、光束Ｌ２に重畳されているその信号波面とは、
その位置では互いにずれて位相差分布が生じる。

【００２５】その結果、その位置に配置されたＣＣＤカ
メラ３の撮像面上に光束Ｌ１と光束Ｌ２とが成す干渉縞
は、投影光学系ＰＬの収差に相当する透過波面（信号波
面）の影響を受ける一方で、ノイズ波面の影響を受けな
い。よって、そのＣＣＤカメラ３の出力に基づけば、光
源側の外乱や収差の影響を受けない測定が可能となる。
次に、本実施形態において、回折光学素子Ｇ１１とＣＣ
Ｄカメラ３との間の共役関係を確保するためのアライメ
ント方法について説明する。

【００２６】図１（ｂ）は、本実施形態のシアリング干
渉計のアライメント方法を説明する図である。このアラ
イメントでは、共役関係が設定されているか否かを、光
束Ｌ１と光束Ｌ２とがＣＣＤカメラ３の撮像面上でほぼ
重なっているか否かにより検知する。

【００２７】アライメント時には、先ず、回折光学素子
Ｇ１１に入射する測定光束Ｌ中に、その測定光束Ｌを部
分的に遮るターゲットＴを配置すると共に、光束Ｌ１，
光束Ｌ２の一方を遮光するべくマスクＭ１１の開口部の
一方を遮光する。なお、このターゲットＴの配置箇所
は、回折光学素子Ｇ１１になるべく近接した箇所である
ことが好ましい。

【００２８】また、光束Ｌ１と光束Ｌ２の一方を遮光す
るために、光束Ｌ１と光束Ｌ２との一方の集光点にのみ
マスクＭ１１の開口部が配置され、かつ他方の集光点に
はマスクＭ１１の遮光部が配置されるよう、マスクＭ１
１をレチクル面Ｒ面内でずらしてもよい。この状態で
は、ＣＣＤカメラ３の撮像面には、光束Ｌ１，光束Ｌ２
のうち一方のみによるターゲットＴの像が形成されてい
る。

【００２９】このときのＣＣＤカメラ３の出力から、撮
像面におけるターゲットＴの像の形成位置を記憶する。
さらに、ターゲットＴを同じ位置に配置したまま、光束
Ｌ１，光束Ｌ２のうち他方を遮光した状態でＣＣＤカメ
ラ３の出力を参照し、撮像面におけるターゲットＴの形
成位置が前記記憶した形成位置と同じになるよう、回折
光学素子Ｇ１１やＣＣＤカメラ３の位置を調整する。

【００３０】このようにすれば、簡単にアライメントを
することができる。（第１実施形態の変形例）図２は、第１実施形態のシア
リング干渉計の変形例を示す図である。上記説明では、
回折光学素子Ｇ１１の配置される位置を、レチクル面Ｒ
よりも光源側としたが（図１参照）、この変形例では、
図２に示すように、回折光学素子の位置をレチクル面Ｒ
よりも投影光学系ＰＬ側とする。図２中符号Ｇ１１’で
示すのが、本変形例の回折光学素子である。

【００３１】この回折光学素子Ｇ１１’において発生し
た余分な光をカットするためのマスクＭ１１’について
は、図２に示すようにウエハ面Ｗの近傍に配置すればよ
い。なお、この場合も、ＣＣＤカメラ３は、投影光学系
ＰＬに関し回折光学素子Ｇ１１’（の回折面）と共役な
位置に配置される。［第２実施形態］図３に基づいて本発明の第２実施形態
について説明する。

【００３２】本実施形態においても、第１実施形態と同
様、被検物の透過波面を測定するタイプの本発明のシア
リング干渉計、及びそのシアリング干渉方法を説明す
る。なお、ここでは、第１実施形態との相違点について
のみ説明し、その他の部分については説明を省略する。
図３（ａ）は、本実施形態のシアリング干渉計の構成図
である。

【００３３】図１に示す第１実施形態のシアリング干渉
計との構成の相違点は、分割光学素子としての回折光学
素子が、投影光学系ＰＬのレチクル面Ｒ側だけでなく、
ウエハ面Ｗ側にも配置される点にある。これは、図１４
（ａ）に示した従来のシアリング干渉計の構成におい
て、分割光学素子としての回折光学素子を投影光学系Ｐ
Ｌのレチクル面Ｒ側に追加配置した構成でもある。

【００３４】すなわち、本実施形態のシアリング干渉計
には、レチクル面Ｒ側、ウエハ面Ｗ側にそれぞれ回折光
学素子Ｇ２１、Ｇ２２が配置される。回折光学素子Ｇ２
１は、第１実施形態の回折光学素子Ｇ１１と同様、互い
に波面のずれた２つの光束Ｌ１，光束Ｌ２を生成する。
例えば、回折光学素子Ｇ２１において生起する０次回折
光及び１次回折光が、それぞれ光束Ｌ１，光束Ｌ２とし
て使用される。

【００３５】一方、回折光学素子Ｇ２２は、投影光学系
ＰＬから射出する２つの光束Ｌ１，光束Ｌ２を、回折光
学素子Ｇ２１と等価なずれ量で統合し、１つの光束にす
る（逆シアする）ものである。このような回折光学素子
Ｇ２２は、回折光学素子Ｇ１１の回折パターン、投影光
学系ＰＬの倍率、使用波長などに応じて予め設計され
る。

【００３６】このシアリング干渉計においては、回折光
学素子Ｇ２１、投影光学系ＰＬ、及び回折光学素子Ｇ２
２の相互作用により、光束Ｌ１の波面に重畳されている
ノイズ波面と、光束Ｌ２の波面に重畳されているノイズ
波面とが丁度重なり合い、ノイズ波面同士の位相差はほ
ぼ０となる。よって、その位置に光束Ｌ１と光束Ｌ２と
が成す干渉縞は、投影光学系ＰＬの収差に相当する透過
波面（信号波面）の影響を受ける一方で、ノイズ波面の
影響を受けない。

【００３７】さらに、本実施形態のシアリング干渉計に
おいては、回折光学素子Ｇ２２（の回折面）を、投影光
学系ＰＬに関し回折光学素子Ｇ２１（の回折面）と共役
な位置に配置すれば、光束Ｌ１の集光点と光束Ｌ２の集
光点とがウエハ面Ｗ上で一致し、それら光束Ｌ１の波面
と光束Ｌ２の波面とを同方向に進行させることができる
ので、干渉縞を略ワンカラーにすることができる。な
お、一般にワンカラーに近くなる、すなわち干渉縞の縞
間隔が大きくなるほど、ＣＣＤカメラ３による縞の検出
精度は高くなるので、測定精度が向上する。

【００３８】また、このとき、回折光学素子Ｇ２２を射
出後の光束Ｌ１の波面と光束Ｌ２の波面とは常に重なり
ながら進行するので、ＣＣＤカメラ３の光軸方向の位置
に自由度が与えられる。よって、ＣＣＤカメラ３の撮像
面を例えば投影光学系ＰＬの瞳と共役な位置に配置して
おき、観測された干渉縞に基づく投影光学系ＰＬの評価
を容易にすることもできる。

【００３９】なお、本実施形態においても、余分な光を
カットするために、マスクを使用することが好ましい。
本実施形態では、回折光学素子が２つ使用されるので、
マスクも２つ使用されることが好ましい。すなわち、図
３（ａ）に示すように、回折光学素子Ｇ２１で発生する
余分な光については、レチクル面Ｒ面に配置されたマス
クＭ２１がカットし、回折光学素子Ｇ２２で発生する余
分な光については、ウエハ面Ｗ面に配置されたマスクＭ
２２がカットする。なお、上記した回折光学素子Ｇ２２
から射出する光束Ｌ１及び光束Ｌ２は同一の点に集光す
るので、マスクＭ２２の開口部は、１つでよい。

【００４０】次に、本実施形態において、上記した（回
折光学素子Ｇ２１と回折光学素子Ｇ２２との）共役関係
を確保するためのアライメント方法を説明する。図３
（ｂ）は、本実施形態のシアリング干渉計のアライメン
ト方法を説明する図である。このアライメント方法も、
位置調整の対象が回折光学素子Ｇ２１や回折光学素子Ｇ
２２となるだけで、第１実施形態のシアリング干渉計の
アライメント方法と同じである。

【００４１】すなわち、本実施形態のアライメントで
も、先ず、回折光学素子Ｇ２１に入射する測定光束Ｌ中
にその測定光束Ｌを部分的に遮るターゲットＴを配置す
ると共に、光束Ｌ１，光束Ｌ２の一方を遮光するべくマ
スクＭ２１の開口部の一方を遮光する。なお、このター
ゲットＴの配置箇所は、回折光学素子Ｇ２１になるべく
近接した箇所であることが好ましい。

【００４２】また、光束Ｌ１と光束Ｌ２の一方を遮光す
るために、光束Ｌ１と光束Ｌ２との一方の集光点にのみ
マスクＭ２１の開口部が配置され、かつ他方の集光点に
はマスクＭ２１の遮光部が配置されるよう、マスクＭ２
１をレチクル面Ｒ面内でずらしてもよい。この状態で
は、ＣＣＤカメラ３の撮像面には、光束Ｌ１，光束Ｌ２
のうち一方のみによるターゲットＴの像が形成されてい
る。

【００４３】よって、このときのＣＣＤカメラ３の出力
から、撮像面におけるターゲットＴの像の形成位置を記
憶する。さらに、ターゲットＴを同じ位置に配置したま
ま、光束Ｌ１，光束Ｌ２のうち他方を遮光した状態で、
ＣＣＤカメラ３の出力を参照し、撮像面におけるターゲ
ットＴの形成位置が前記記憶した形成位置と同じになる
よう、回折光学素子Ｇ２１や回折光学素子Ｇ２２の位置
を調整する。

【００４４】なお、図４は、本実施形態のシアリング干
渉計において、回折光学素子Ｇ２１と回折光学素子Ｇ２
２とは非共役であり、その代わりに、ＣＣＤカメラ３の
撮像面と回折光学素子Ｇ２１（の回折面）とを共役関係
に設定した場合を示す図である。回折光学素子Ｇ２１と
回折光学素子Ｇ２２とが共役関係に設定されなくとも、
このようにＣＣＤカメラ３の撮像面と回折光学素子Ｇ２
１（の回折面）とが共役関係に設定されれば、光束Ｌ１
の波面に重畳されるノイズ波面と、光束Ｌ２の波面に重
畳されるノイズ波面とがＣＣＤカメラ３の撮像面上で重
なる。よって、第１実施形態と同様の効果が得られる。

【００４５】また、このときのアライメントは、上記ア
ライメント方法（図３（ｂ）参照）において位置調整の
対象を回折光学素子Ｇ２１やＣＣＤカメラ３とすればよ
い。（第２実施形態の変形例）図５は、第２実施形態のシア
リング干渉計の変形例を示す図である。なお、ここで
は、第２実施形態のシアリング干渉計との相違点につい
てのみ説明し、その他の部分については説明を省略す
る。また、以下に説明する変形例と同様に、第１実施形
態のシアリング干渉計を変形することも可能である。

【００４６】上記第２実施形態では、光束Ｌ１の波面と
光束Ｌ２の波面とのずれ方向が「横方向」（物体高方
向）とされているが、本変形例では、図５内に太い矢印
で示すように、「波面方向」（波面に沿う方向）とす
る。そのため、回折光学素子Ｇ２１とレチクル面Ｒとの
間、回折光学素子Ｇ２２とウエハ面Ｗとの間のそれぞれ
に回折光学素子Ｇ２１’、及び回折光学素子Ｇ２２’が
挿入される。

【００４７】回折光学素子Ｇ２１’は、回折光学素子Ｇ
２１から射出した光束Ｌ１及び光束Ｌ２の集光点を一致
させるよう予め設計されている。回折光学素子Ｇ２２’
は、回折光学素子Ｇ２２から射出した光束Ｌ１及び光束
Ｌ２の集光点を一致させるよう予め設計されている。な
お、集光点が一致するので、本実施形態のシアリング干
渉計でレチクル面Ｒに配置されるマスク３１の開口部
は、図５にも示すように１つでよい。

【００４８】［第１実施形態及び第２実施形態の補足］
なお、上記各実施形態においては、波面の分割方向と同
方向に、回折光学素子の少なくとも１つをシフトさせつ
つ前記干渉縞の検出を行えば（すなわち、位相シフト干
渉法を適用すれば）、測定精度をさらに高めることがで
きる。また、例えばＥＵＶＬのように特殊な波長（短波
長）を使用する被検物の検査では、シアリング干渉計の
光学素子として屈折部材を使用することは難しいので
（なぜなら特殊な波長を透過させる屈折部材の入手は困
難だから。）、上記各実施形態では分割光学素子として
回折光学素子を使用したが、屈折部材を使用できるよう
な被検物については、分割光学素子の一部又は全部にレ
ンズを使用してもよい。

【００４９】また、上記各実施形態では、光束Ｌ１，Ｌ
２の分割の方向を「横方向」又は「波面方向」とした
が、光軸方向（縦方向）とすることもできる。［第３実施形態］図６、図７、図８に基づいて本発明の
第３実施形態について説明する。本実施形態は、被検物
からの戻り光の波面（被検面４の反射波面）を測定する
タイプの本発明のシアリング干渉計、及びそのシアリン
グ干渉方法を説明する。

【００５０】図６（ａ）は、本実施形態のシアリング干
渉計の構成図である。図６（ｂ）は、このシアリング干
渉計の光束Ｌ１，Ｌ２の光路Ｒ１，Ｒ２を示す図であ
る。このシアリング干渉計には、被検面４に入射させる
べき測定光束Ｌを出射するレーザなどの光源５、その測
定光束Ｌを被検面４に入射する前に分割して波面のずれ
た２光束Ｌ１，Ｌ２を生成すると共にそれらを波面のず
れた状態で被検面４に投光する分割光学系３４、被検面
４にて反射した後に分割光学系３４に戻った光束Ｌ１，
Ｌ２による干渉縞を検出するＣＣＤカメラ３などが備え
られる。

【００５１】なお、符号６は、光源５を射出した測定光
束Ｌを平行光束に変換するビームエキスパンダ、符号Ｈ
Ｍ３３は、分割光学系３４を往復した光束Ｌ１，Ｌ２を
ＣＣＤカメラ３の方向へ導くハーフミラー、符号７は、
ＣＣＤカメラ３に入射する光束（光束Ｌ１，Ｌ２）を結
像する結像光学系を示す。ここで、被検面４とＣＣＤカ
メラ３の撮像面とは、分割光学系３４、ハーフミラーＨ
Ｍ３３、結像光学系７を介して共役関係にある。なお、
後述する他の実施形態においても、被検面４とＣＣＤカ
メラ３の撮像面とは、その間に配置された光学系を介し
て共役関係にある。

【００５２】先ず、分割光学系３４は、２つのビームス
プリッタＰ３４−１、Ｐ３４−２、及びミラーＭ３４−
１，３４−２からなる。測定光束Ｌは、ビームスプリッ
タＰ３４−２にて透過光束と反射光束と（以下、透過光
束を光束Ｌ１，反射光束を光束Ｌ２とする。）に分割さ
れる。光束Ｌ１は、ミラーＭ３４−１により反射してビ
ームスプリッタＰ３４−１に入射し、光束Ｌ２は、ミラ
ーＭ３４−２により反射してビームスプリッタＰ３４−
１に入射する。

【００５３】ビームスプリッタＰ３４−１は、光束Ｌ１
を透過して被検面４に投光すると共に、光束Ｌ２を反射
して被検面４に投光する。また、ミラーＭ３４−２やビ
ームスプリッタＰ３４−１の位置は、これら光束Ｌ１と
光束Ｌ２とが互いに波面のずれた状態で（光軸をシフト
させた状態で）被検面４に入射するよう調整されてい
る。

【００５４】さらに、分割光学系３４から被検面４へ投
光され、かつ被検面４において反射した光束Ｌ１，Ｌ２
は、分割光学系３４を逆方向に進行した後、ハーフミラ
ーＨＭ３３においてＣＣＤカメラ３の方向に偏向し、Ｃ
ＣＤカメラ３の撮像面上に干渉縞を形成する。

【００５５】本実施形態のシアリング干渉測定では、こ
のＣＣＤカメラ３の出力と、測定光束Ｌから光束Ｌ１，
Ｌ２へのシア方向及びシア量とに基づいて、被検面４の
凹凸に相当する反射波面を算出する。なお、シア量及び
シア方向は、シアリング干渉計の設計データや、シアリ
ング干渉計から実測されたデータから求まる。ここで、
以上の構成のシアリング干渉計においても、測定光束Ｌ
の波面には、光源側（ビームエキスパンダ６、光源５）
の外乱や収差によるノイズ波面が重畳されている。よっ
て、この測定光束Ｌを分割してなる光束Ｌ１の波面と光
束Ｌ２の波面とにも、それぞれ同じノイズ波面が重畳さ
れる。

【００５６】しかし、図６（ｂ）に示した光路Ｒ１を辿
る光束Ｌ１と、光路Ｒ２を辿る光束Ｌ２とは、分割光学
系３４内の特定の光路を往復するので、互いの波面のず
れ（光軸のシフト）が吸収され、往復後には波面は重な
り合う（なお、光路Ｒ１は、ハーフミラーＨＭ３３→ビ
ームスプリッタＰ３４−２→ミラーＭ３４−１→ビーム
スプリッタＰ３４−１→被検面４→ビームスプリッタＰ
３４−１→ミラーＭ３４−１→ビームスプリッタＰ３４
−２→ハーフミラーＨＭ３３の光路であり、光路Ｒ２
は、ハーフミラーＨＭ３３→ビームスプリッタＰ３４−
２→ミラーＭ３４−２→ビームスプリッタＰ３４−１→
被検面４→ビームスプリッタＰ３４−１→ミラーＭ３４
−２→ビームスプリッタＰ３４−２→ハーフミラーＨＭ
３３の光路である。）。

【００５７】よって、ＣＣＤカメラ３の撮像面上では、
光束Ｌ１の波面に重畳されているノイズ波面と、光束Ｌ
２の波面に重畳されているノイズ波面とは、重なり合
い、干渉縞を生起させることはない。その一方で、光路
Ｒ１を辿る光束Ｌ１と、光路Ｒ２を辿る光束Ｌ２とは、
被検面４に入射する時点では互いの波面をずらしている
ので、光束Ｌ１の波面に重畳される、被検面４の凹凸に
相当する反射波面（信号波面）と、光束Ｌ２の波面に重
畳されるその信号波面とは、光束Ｌ１の波面と光束Ｌ２
の波面とが重なったときには互いにずれる。

【００５８】よって、ＣＣＤカメラ３の撮像面上では、
光束Ｌ１の波面に重畳されている、被検面４の凹凸に相
当する反射波面（信号波面）と、光束Ｌ２の波面に重畳
されているその信号波面とは、重なり合わず、干渉縞を
生起させる。その結果、ＣＣＤカメラ３の撮像面上に前
記光束Ｌ１と光束Ｌ２とが成す干渉縞は、被検面４の凹
凸に相当する反射波面（信号波面）の影響を受ける一方
で、ノイズ波面の影響を受けない。よって、ＣＣＤカメ
ラ３の出力に基づけば、光源側の外乱や収差の影響を受
けない測定が可能である。

【００５９】なお、本実施形態では、光路Ｒ１を経由す
る光束Ｌ１，光路Ｒ２を経由する光束Ｌ２の光量を上げ
て干渉縞の検出精度を高めるために、ビームスプリッタ
Ｐ３４−１又はビームスプリッタＰ３４−２に偏光ビー
ムスプリッタを使用し、かつ、ＣＣＤカメラ３の前段
（例えば、結像光学系７とハーフミラーＨＭ３３との
間）に偏光板３５を挿入する。

【００６０】例えば、ビームスプリッタＰ３４−１とし
て偏光ビームスプリッタを使用すると、ビームスプリッ
タＰ３４−２を透過した光束Ｌ１のうちＰ偏光の光は、
被検面４における反射後に光路Ｒ１の方向に確実に戻
り、ビームスプリッタＰ３４−２を反射した光束Ｌ２の
Ｓ偏光の光は、被検面４における反射後に光路Ｒ２の方
向に確実に戻る。

【００６１】また、さらに検出精度を高めるために、ビ
ームスプリッタＰ３４−１とビームスプリッタＰ３４−
２との双方に偏光ビームスプリッタが使用されることが
好ましい。このようにすれば、測定光束ＬのうちＰ偏光
の成分を、確実に光路Ｒ１を経由する光束Ｌ１とし、測
定光束ＬのうちＳ偏光の成分を、確実に光路Ｒ２を経由
する光束Ｌ２とすることができるので、光量の損失が抑
えられる。また、２つの偏光ビームスプリッタを併用す
れば、各偏光ビームスプリッタの消光比の悪化分は、互
いに補われる。

【００６２】さらに、以上のシアリング干渉測定に、公
知の位相シフト干渉法を適用すれば、測定精度をさらに
高めることができる。図６（ａ）に示すこのシアリング
干渉計において位相シフトを行うには、例えば、ミラー
Ｍ３４−１、ミラーＭ３４−２の一方又は双方を微小移
動させればよい。移動方向は、光束Ｌ１，光束Ｌ２の光
路長Ｒ１，Ｒ２の差が変化する方向（例えば、図６
（ａ）中矢印で示す方向）である。この位相シフト中
に、ＣＣＤカメラ３の出力データ（干渉縞の輝度分布デ
ータ）を複数回サンプリングする。計算方法は、例え
ば、次のとおりである。

【００６３】撮像面上に生起する干渉縞の輝度分布Ｉ
は、Ｉ＝Ｉ₀＋Ａcos［Ｔ−Ｔ（ｓ）＋２δ］＋ΣＢ_icos（Ｎ
_i＋δ）で表される。但し、Ｉ₀は干渉縞の輝度分布の直流成
分、Ａは光束Ｌ１，Ｌ２の振幅、Ｂ_iは諸ノイズの振
幅、ｉは諸ノイズによる各干渉縞の番号、Ｎ_iは各ノイ
ズによる干渉縞の位相分布、δは各干渉縞の位相シフト
による位相変調、Ｔは被検面４の凹凸に相当する反射波
面（信号波面）の形状（単位：位相）、Ｔ（ｓ）は測定
光束Ｌから光束Ｌ１又は光束Ｌ２にシアされたことによ
る波面の形状変化（単位：位相）である。Σｆ（ｉ）
は、ｆの各ｉについての和である。

【００６４】例えば、位相シフトとして位相をπ／２ず
つ徐々にずらしつつ８つの輝度分布データＩ₁，・・・
Ｉ₈をサンプリングしたとき、各輝度分布データＩ₁，・
・・Ｉ₈は、次のように表される。Ｉ₁＝Ｉ₀＋Ａcos［Ｔ−Ｔ（ｓ）］＋ΣＢ_icos（Ｎ_i）Ｉ₂＝Ｉ₀＋Ａcos［Ｔ−Ｔ（ｓ）＋π／２］＋ΣＢ_icos
（Ｎ_i＋π／４）Ｉ₃＝Ｉ₀＋Ａcos［Ｔ−Ｔ（ｓ）＋π］＋ΣＢ_icos（Ｎ_i
＋π／２）Ｉ₄＝Ｉ₀＋Ａcos［Ｔ−Ｔ（ｓ）＋３π／２］＋ΣＢ_ico
s（Ｎ_i＋３π／４）Ｉ₅＝Ｉ₀＋Ａcos［Ｔ−Ｔ（ｓ）＋２π］＋ΣＢ_icos
（Ｎ_i＋π）Ｉ₆＝Ｉ₀＋Ａcos［Ｔ−Ｔ（ｓ）＋π／２］＋ΣＢ_icos
（Ｎ_i＋５π／４）Ｉ₇＝Ｉ₀＋Ａcos［Ｔ−Ｔ（ｓ）＋π］＋ΣＢ_icos（Ｎ_i
＋３π／２）Ｉ₈＝Ｉ₀＋Ａcos［Ｔ−Ｔ（ｓ）＋３π／２］＋ΣＢ_ico
s（Ｎ_i＋７π／４）よって例えば、Ｉ₁＋Ｉ₅＝２Ｉ₀＋２Ａcos［Ｔ−Ｔ（ｓ）］Ｉ₂＋Ｉ₆＝２Ｉ₀＋２Ａcos［Ｔ−Ｔ（ｓ）＋π／２］Ｉ₃＋Ｉ₇＝２Ｉ₀＋２Ａcos［Ｔ−Ｔ（ｓ）＋π］Ｉ₄＋Ｉ₈＝２Ｉ₀＋２Ａcos［Ｔ−Ｔ（ｓ）＋３π／２］のように輝度分布データＩ₁，・・・Ｉ₈を加減演算すれ
ば、諸ノイズの影響をキャンセルして、上記した光束Ｌ
１，Ｌ２による干渉縞の位相分布（Ｔ−Ｔ（ｓ））を正
確に求めることができる。

【００６５】そして、Ｔ（ｓ）の値をシアリング干渉計
から求めれば、被検面４の凹凸に相当する反射波面（信
号波面）の形状Ｔのみを取得することができる。（第３実施形態の応用例及び変形例）図７は、本実施形
態のシアリング干渉計の応用例を示す図である。図６に
示すシアリング干渉計では測定対象が平面の被検面４と
なっているが、図７中Ａに示すように波面変換素子３８
を用いれば、曲面の被検面４’を測定することもでき
る。また、図７中Ｂに示すように折り返し反射面３９を
用いれば、被検面４の反射波面だけでなく、被検物（投
影光学系ＰＬなど）４”の透過波面を測定することもで
きる。

【００６６】図８は、本実施形態のシアリング干渉計の
変形例を示す図である。図６に示したシアリング干渉計
において、ビームスプリッタＰ３４−２として、ハーフ
ミラーを使用する場合には、図８に示すように変形でき
る。図８に示す構成では、分割光学系３４’は一方のビ
ームスプリッタＰ３４−２の代わりにハーフミラーＨＭ
３３を使用している。

【００６７】この場合、偏光ビームスプリッタを使用し
た場合よりも測定精度は低下するが、ハーフミラーＨＭ
３３を兼用できるので、シアリング干渉計の部品点数が
抑えられる。

【００６８】［第４実施形態］図９、図１０に基づいて
本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態
は、被検物からの戻り光の波面（被検面４の反射波面）
を測定するタイプの本発明のシアリング干渉計を説明す
る。なお、ここでは、第３実施形態のシアリング干渉計
との相違点についてのみ説明し、その他の部分について
は説明を省略する。

【００６９】図９（ａ）は、本実施形態のシアリング干
渉計の構成図である。図９（ｂ）はこのシアリング干渉
計の光束Ｌ１，Ｌ２の光路Ｒ１，Ｒ２を示す図である。
このシアリング干渉計の分割光学系４４は、単一のビー
ムスプリッタＰ４４、及び単一のミラーＭ４４からな
る。ミラーＭ４４の反射面は、このビームスプリッタＰ
４４の反射／透過面に平行に配置される。

【００７０】測定光束Ｌは、ビームスプリッタＰ４４に
て透過光束と反射光束と（以下、透過光束を光束Ｌ１，
反射光束をＬ２とする。）に分割される。光束Ｌ２は、
そのまま被検面４に投光される。光束Ｌ１は、ミラーＭ
４４により反射した後に再びビームスプリッタＰ４４に
入射し、そのビームスプリッタＰ４４を透過して被検面
４に投光される。

【００７１】また、ミラーＭ４４及びビームスプリッタ
Ｐ４４の位置は、これら光束Ｌ１とＬ２とが互いに波面
のずれた状態で（光軸をシフトさせた状態で）被検面４
に入射するよう調整されている。また、分割光学系４４
から被検面４へ投光され、かつ被検面４において反射し
た光束Ｌ１，Ｌ２は、分割光学系４４を逆方向に進行し
た後、ハーフミラーＨＭ３３においてＣＣＤカメラ３の
方向に偏向し、ＣＣＤカメラ３の撮像面上に干渉縞を形
成する。

【００７２】このシアリング干渉計においても、図９
（ｂ）に示した光路Ｒ１を辿る光束Ｌ１と、光路Ｒ２を
辿る光束Ｌ２とは、分割光学系３４内の特定の光路を往
復するので、互いの波面のずれ（光軸のシフト）が吸収
され、往復後には互いの波面は重なり合う（なお、光路
Ｒ１は、ビームスプリッタＰ４４→ミラーＭ４４→ビー
ムスプリッタＰ４４→被検面４→ビームスプリッタＰ４
４→ミラーＭ４４→ビームスプリッタＰ４４→ハーフミ
ラーＨＭ３３の光路であり、光路Ｒ２は、ビームスプリ
ッタＰ４４→被検面４→ビームスプリッタＰ４４→ハー
フミラーＨＭ３３の光路である。）。

【００７３】その結果、第３実施形態において述べたの
と同じ理由で、ＣＣＤカメラ３の撮像面上に上記光束Ｌ
１と光束Ｌ２とが成す干渉縞は、被検面４の凹凸に相当
する反射波面（信号波面）の影響を受ける一方で、光源
側（ビームエキスパンダ６、光源５）の外乱や収差によ
るノイズ波面の影響を受けることが無い。よって、ＣＣ
Ｄカメラ３の出力に基づけば、光源側の外乱や収差の影
響を受けない測定が可能となる。

【００７４】なお、本実施形態でも、光路Ｒ１を経由す
る光束Ｌ１，光路Ｒ２を経由する光束Ｌ２の光量を上げ
て干渉縞の検出精度を高めるために、ビームスプリッタ
Ｐ４４として偏光ビームスプリッタを使用し、かつ、Ｃ
ＣＤカメラ３の前段（例えば、結像光学系７とハーフミ
ラーＨＭ３３との間）に偏光板３５を挿入する。このよ
うにすれば、測定光束ＬのうちＰ偏光の成分を、確実に
光路Ｒ１を経由する光束Ｌ１とし、測定光束ＬのうちＳ
偏光の成分を、確実に光路Ｒ２を経由する光束Ｌ２とす
ることができるので、光量の損失が抑えられる。

【００７５】さらに、本実施形態のシアリング干渉測定
に、公知の位相シフト干渉法（例えば、第３実施形態に
おいて説明した方法など。）を適用すれば、測定精度を
さらに高めることができる。図９（ａ）に示すこのシア
リング干渉計において位相シフトを行うには、例えば、
ミラーＭ４４、ビームスプリッタＰ４４の一方又は双方
を微小移動させればよい。移動方向は、光束Ｌ１，Ｌ２
の光路長Ｒ１，Ｒ２の差が変化する方向である。

【００７６】（第４実施形態の変形例及び応用例）ま
た、ビームスプリッタＰ４４が偏光ビームスプリッタで
あるときには、図９に示したシアリング干渉計を、図１
０のように変形した上で、別の方法で位相シフトを行っ
てもよい（なお、以下に説明する位相シフト方法は、第
３実施形態、第５実施形態、第６実施形態にも同様にし
て適用できる。）。

【００７７】図１０に示すシアリング干渉計は、偏光板
３５の入射側に１／４波長板４５を挿入し、かつ、偏光
板３５を光軸の回りに回動可能にしたものである。ま
た、その１／４波長板４５の主軸は、光束Ｌ１，Ｌ２の
Ｐ又はＳの偏光方向と４５°となるよう設定される。こ
の１／４波長板４５に入射した光束Ｌ１（Ｐの直線偏
光），光束Ｌ２（Ｓの直線偏光）は、互いにその方向が
反対の円偏光に変換される。

【００７８】このとき、偏光板３５を回動させれば、光
束Ｌ１と光束Ｌ２との位相が変化する。よって、このシ
アリング干渉計によれば、位相シフトを、この偏光板３
５の回動により行うことができる。また、この位相シフ
トを適用する場合、分割光学系４４のミラーＭ４４とビ
ームスプリッタＰ４４とを相対移動させる必要が無くな
るので、図１０中点線で示すようにミラーＭ４４とビー
ムスプリッタＰ４４とを固定してなる単一の分割光学素
子４４’を、分割光学系４４の代わりに使用することも
できる。

【００７９】なお、図９又は図１０に示すシアリング干
渉計も、図７中Ａに示したように波面変換素子３８を用
いれば曲面の被検面４’を測定することもできる。ま
た、図７中Ｂに示したように折り返し反射面３９を用い
れば、被検面４の反射波面だけでなく、被検物（投影光
学系ＰＬなど）４”の透過波面を測定することもでき
る。［第５実施形態］図１１に基づいて本発明の第５実施形
態について説明する。

【００８０】第３実施形態のシアリング干渉計、第４実
施形態のシアリング干渉計は、シア方向が横方向である
タイプであったが、本実施形態では、シア方向が径方向
であるものを説明する。なお、ここでは、図８に示した
シアリング干渉計との相違点についてのみ説明し、その
他の部分については説明を省略する。

【００８１】図１１は、本実施形態のシアリング干渉計
の構成図である。このシアリング干渉計の分割光学系５
４は、ビームスプリッタＰ３４−１、ビームスプリッタ
（ここでは、ハーフミラー）ＨＭ３３、ミラーＭ３４−
１、ミラーＭ３４−２、及び、互いに倍率の異なるビー
ムエキスパンダＲ５４−１，Ｒ５４−２からなる。

【００８２】測定光束Ｌは、ハーフミラーＨＭ３３にて
透過光束と反射光束と（以下、透過光束を光束Ｌ１，反
射光束を光束Ｌ２とする。）に分割される。光束Ｌ１
は、ミラーＭ３４−１により反射した後、ビームエキス
パンダＲ５４−１を介してビームスプリッタＰ３４−１
に入射し、光束Ｌ２は、ハーフミラーＨＭ３３において
反射した後、ビームエキスパンダＲ５４−２を介してミ
ラーＭ３４−２に入射し、そのミラーＭ３４−２にて反
射してビームスプリッタＰ３４−１に入射する。

【００８３】ビームスプリッタＰ３４−１は、光束Ｌ１
を透過して被検面４に投光すると共に、光束Ｌ２を反射
して被検面４に投光する。この分割光学系５４におい
て、被検面４に入射する光束Ｌ１と光束Ｌ２とは、互い
の光軸が一致しているが、ビームエキスパンダＲ５４−
１，Ｒ５４−２の倍率が異なるので、その光束径がずれ
ている。

【００８４】ビームエキスパンダＲ５４−１を往復する
光束Ｌ１と、ビームエキスパンダＲ５４−２を往復する
光束Ｌ２とは、その往復により互いの波面のずれ（光束
径のずれ）が吸収され、その往復後には。互いの波面は
重なり合う。その結果、第３実施形態において述べたの
と同じ理由で、ＣＣＤカメラ３の撮像面上に上記光束Ｌ
１と光束Ｌ２とが成す干渉縞は、被検面４の凹凸に相当
する反射波面（信号波面）の影響を受ける一方で、光源
側（ビームエキスパンダ６、光源５）の外乱や収差によ
るノイズ波面の影響を受けることが無い。よって、ＣＣ
Ｄカメラ３の出力に基づけば、光源側の外乱や収差の影
響を受けない測定が可能となる。

【００８５】［第６実施形態］図１２に基づいて本発明
の第６実施形態について説明する。第３実施形態のシア
リング干渉計、第４実施形態のシアリング干渉計は、シ
アのさせ方が光軸をシフトさせるものであったが、光軸
を傾斜させるタイプのシアリング干渉計を説明する。

【００８６】なお、ここでは、図８に示したシアリング
干渉計との相違点についてのみ説明し、その他の部分に
ついては説明を省略する。図１２は、本実施形態のシア
リング干渉計の構成図である。このシアリング干渉計の
分割光学系６４は、図８に示した分割光学系３４’と同
様、ビームスプリッタ（ここでは、ハーフミラー）ＨＭ
６４、ビームスプリッタ（ここでは、ハーフミラー）Ｈ
Ｍ３３、ミラーＭ３４−１、ミラーＭ３４−２を配置し
ている。

【００８７】但し、ミラーＭ３４−２やハーフミラーＨ
Ｍ６４の姿勢は、これら光束Ｌ１と光束Ｌ２とが互いの
光軸をθだけ傾斜させた状態で被検面４に入射するよう
調整されている。また、本実施形態では、ハーフミラー
ＨＭ６４の位置に偏光ビームスプリッタを使用する必要
は無い（なお、図８のシアリング干渉計の場合、光束Ｌ
１と光束Ｌ２とを分離するために偏光ビームスプリッタ
を使用した。）。これに伴い、図８に示した偏光板３５
は不要である。

【００８８】被検面４に入射した光束Ｌ１と光束Ｌ２と
は、光軸を傾斜させたまま分割光学系６４内の別の光路
をそれぞれ戻り、結像光学系７、ＣＣＤカメラ３に順に
入射する。本実施形態のシアリング干渉計においては、
被検面４に入射する時点における光束Ｌ１と光束Ｌ２と
の光軸の傾斜は分割光学系６４を往復しても吸収されな
いが、撮像面上では、光束Ｌ１の波面に重畳されている
ノイズ波面と光束Ｌ２の波面に重畳されているノイズ波
面とが丁度重なり合い、光束Ｌ１に重畳されている、被
検面４の凹凸に相当する反射波面（信号波面）と、光束
Ｌ２に重畳されているその信号波面とは互いにずれる。

【００８９】したがって、その撮像面上にそれら光束Ｌ
１と光束Ｌ２とが成す干渉縞は、被検面４の凹凸に相当
する反射波面（信号波面）の影響を受ける一方でノイズ
波面の影響を受けることが無い。よって、ＣＣＤカメラ
３の出力に基づけば、光源側の外乱や収差の影響を受け
ない測定が可能となる。また、このシアリング干渉計で
は、その結像光学系７の焦点面にマスクＭ６１が配置さ
れることが望ましい。

【００９０】マスクＭ６１には、２つの開口が設けら
れ、２つの開口の間隔ｄは、ｄ＝２ｆθに設定される
（ｆは、結像光学系７の焦点距離）。また、２つの開口
の並ぶ方向は、前記した光軸の傾斜方向に対応するよう
設定される。このようにすれば、前記した光束Ｌ１，光
束Ｌ２は、２つの開口の一方及び他方を個別に透過して
ＣＣＤカメラ３の撮像面上に干渉縞を形成する。よっ
て、光束Ｌ１と光束Ｌ２とによる干渉縞は、他の光の影
響を受けることなく高精度に検出される。

【００９１】［各実施形態の補足］上記各実施形態にお
いて、投影光学系ＰＬ又は被検面４を正確に評価するた
めには、干渉縞の検出が、波面分割の方向を変更した上
で少なくとももう１回行われる必要がある。なお、第１
実施形態又は第２実施形態において分割の方向を変更す
るには、分割光学素子（回折光学素子）とマスク（開口
部を２つ有している方のマスク）とをそれぞれ光軸の回
りに等角度だけ回転させればよい。

【００９２】［第７実施形態］図１３に基づいて本発明
の第７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１３は、本実施形態の投影露光装置の概
略構成図である。

【００９３】この投影露光装置に搭載された投影光学系
ＰＬの全部又は一部の光学系は、その製造時、上記各実
施形態の何れかの干渉測定によって検査されている。そ
して、投影光学系ＰＬの少なくとも何れかの面、及び／
又は投影露光装置の何れかの箇所は、その測定結果に応
じて調整されたとする。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、投影レンズ及び／又は投影露
光装置は高性能になる。

【００９４】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ＰＬとを含む。ここで、ウェハステージ
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、
ウェハステージ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、ウェハステージ１０８の表面１０８
ａに対して平行移動が可能であるレチクルステージ１０
５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。

【００９５】

【発明の効果】以上本発明によれば、光源側の外乱や収
差の影響を受けずに測定することの可能なシアリング干
渉測定方法及びシアリング干渉計が実現する。また、本
発明によれば、そのシアリング干渉測定方法を適用する
ことにより高性能な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】（ａ）は、第１実施形態のシアリング干渉計の
構成図、（ｂ）は、第１実施形態のシアリング干渉計の
アライメント方法を説明する図である。

【図２】第１実施形態のシアリング干渉計の変形例を示
す図である。

【図３】（ａ）は、第２実施形態のシアリング干渉計の
構成図、（ｂ）は、第２実施形態のシアリング干渉計の
アライメント方法を説明する図である。

【図４】第２実施形態のシアリング干渉計においてＣＣ
Ｄカメラ３の撮像面と回折光学素子Ｇ２１とが共役関係
にあるものを示す図である。

【図５】第２実施形態のシアリング干渉計の変形例を示
す図である。

【図６】（ａ）は、第３実施形態のシアリング干渉計の
構成図である。（ｂ）は、このシアリング干渉計の光束
Ｌ１，Ｌ２の光路Ｒ１，Ｒ２を示す図である。

【図７】第３実施形態のシアリング干渉計の応用例を示
す図である。

【図８】第３実施形態のシアリング干渉計の変形例を示
す図である。

【図９】（ａ）は、第４実施形態のシアリング干渉計の
構成図である。（ｂ）はこのシアリング干渉計の光束Ｌ
１，Ｌ２の光路Ｒ１，Ｒ２を示す図である。

【図１０】第４実施形態のシアリング干渉計の変形例を
示す図である。

【図１１】第５実施形態のシアリング干渉計の構成図で
ある。

【図１２】第６実施形態のシアリング干渉計の構成図で
ある。

【図１３】第７実施形態の投影露光装置の概略構成図で
ある。

【図１４】図１４は、従来のシアリング干渉計を示す図
である。

【符号の説明】

Ｌ測定光束Ｌ１，Ｌ２光束Ｇ１１，Ｇ１１’，Ｇ２１，Ｇ２２，Ｇ２１’，Ｇ２
２’ 回折光学素子Ｍ１１，Ｍ１１’，Ｍ２１，Ｍ２２，Ｍ３１マスク２回折光学素子３ＣＣＤカメラ４，，４’，４” 被検面５光源６，Ｒ５４−１，Ｒ５４−２ビームエキスパンダ７結像光学系ＨＭ３３，ＨＭ６４ハーフミラー３４，３４’，４４，５４，６４分割光学系Ｐ３４−１，Ｐ３４−２，Ｐ４４ビームスプリッタＭ３４−１，Ｍ３４−２，Ｍ４４ミラーＭ６１マスク３５偏光板３８波面変換素子３９折り返し反射面４４’分割光学素子４５１／４波長板Ｒレチクル面Ｗウエハ面ＰＬ投影光学系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ｗウエハｒレチクル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2F064 AA15 CC01 DD08 EE08 GG21 GG22 GG33 GG38 GG49 HH03 HH08 LL13 2G059 BB08 BB10 BB16 DD13 EE02 EE09 FF01 JJ05 JJ11 JJ13 JJ19 JJ20 JJ22 KK04 MM09 NN06 2G086 HH06 5F046 BA04 CB21 DA12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源から射出した測定光束を分割して互
いに波面のずれた２光束を生成すると共に、それら２光
束をその波面のずれた状態で被検物に投光し、前記被検物を経由した前記２光束の波面が重なり合う位
置に生起する干渉縞を検出することを特徴とするシアリ
ング干渉測定方法。
【請求項２】請求項１に記載のシアリング干渉測定方
法において、前記２光束の位相をシフトさせつつ前記干渉縞を複数回
検出する位相シフト干渉法を適用することを特徴とする
シアリング干渉測定方法。
【請求項３】光源から射出した測定光束の光路中に配
置され、かつその測定光束を分割して互いに波面のずれ
た２光束を生成すると共に、それら２光束をその波面の
ずれた状態で被検物に投光する分割光学系と、前記被検物を透過した前記２光束の波面が重なり合う位
置に配置された検出器とを備えたことを特徴とするシア
リング干渉計。
【請求項４】請求項３に記載のシアリング干渉計にお
いて、前記検出器の配置位置は、前記分割光学系の分割面と共役な位置であることを特徴
とするシアリング干渉計。
【請求項５】請求項３に記載のシアリング干渉測定方
法において、前記被検物を透過し前記検出器に入射する前記２光束の
光路には、前記２光束を再分割してそれら２光束の波面を前記検出
器上に重ね合わせる分割光学系が配置されることを特徴
とするシアリング干渉計。
【請求項６】請求項５に記載のシアリング干渉計にお
いて、前記測定光束を分割する分割光学系と、前記２光束を再
分割する分割光学系とは、共役関係にあることを特徴と
するシアリング干渉計。
【請求項７】請求項３〜請求項６の何れか一項に記載
のシアリング干渉計において、前記２光束の光路に、前記検出器上で波面が重なり合う前記２光束以外の光を
カットするマスクが配置されることを特徴とするシアリ
ング干渉計。
【請求項８】請求項３〜請求項７の何れか一項に記載
のシアリング干渉計において、前記分割光学系は、回折光学素子からなることを特徴とするシアリング干渉
計。
【請求項９】光源から射出した測定光束の光路中に配
置され、かつその測定光束を分割して互いに波面のずれ
た２光束を生成すると共に、それら２光束をその波面の
ずれた状態で被検物に投光する分割光学系と、前記被検物から前記分割光学系に戻った前記２光束の波
面が重なり合う位置に配置された検出器とを備えたこと
を特徴とするシアリング干渉計。
【請求項１０】請求項９に記載のシアリング干渉計に
おいて、前記分割光学系は、前記測定光束を透過光束と反射光束との２光束に分割す
るビームスプリッタと、前記ビームスプリッタにて分割された前記２光束を、互
いに波面のずれた状態で被検物に投光する偏向光学系と
を備えることを特徴とするシアリング干渉計。
【請求項１１】請求項１０に記載のシアリング干渉計
において、前記ビームスプリッタには、偏光ビームスプリッタが使用され、前記分割光学系と前記検出器との間の前記２光束の光路
には、偏光板が配置されることを特徴とするシアリング干渉
計。
【請求項１２】請求項９又は請求項１０に記載のシア
リング干渉計において、前記検出器の配置位置は、前記被検物の被検面と共役な位置であることを特徴とす
るシアリング干渉計。
【請求項１３】請求項１２に記載のシアリング干渉計
において、前記２光束の光路に、前記検出器上で波面が重なり合う前記２光束以外の光を
カットするマスクが配置されることを特徴とするシアリ
ング干渉計。
【請求項１４】請求項１又は請求項２に記載のシアリ
ング干渉測定方法により投影光学系の一部又は全部を検
査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１５】請求項１４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１６】請求項１５に記載の投影光学系を含む
ことを特徴とする投影露光装置。