JP2004532990A - 非球面光学面および波面を測定するための装置および方法 - Google Patents

Abstract

非球面表面および伝達された波面を正確に計測するための干渉方法および装置。干渉計が、隣接するテスト光学素子に配置される少なくとも１つの非球面基準面に提供される。計測されるべきテスト光学素子およびテスト光学素子を所定の距離だけ密接して隣接して配置された少なくとも１つの非球面基準面を位置合わせするステップと、所定の波面の一部が、基準波面として機能するために基準非球面表面から反射され、一部がテスト光学素子上に衝突する継続的非球面波面として伝達され、テスト光学素子上で衝突し、かつ基準非球面表面に向かって再度進行する計測波面として表面から戻る継続的非球面波面として伝達されるように、少なくとも１つの基準非球面表面を、照射するステップと、テスト光学素子によって生成された波面の形状を示す位相情報を含む干渉図形を形成するために基準および計測波面を組み合わせるステップとを包含する。
【選択図】図１

Description

【技術分野】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は、一般的に、干渉法の分野に関し、特に、光の干渉を用いて非球面光学面および波面の高精度な計測のための装置および１つ以上の方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
単一の非球面光学面は、光学系内のいくつかの従来の球面または平面光学面またはエレメントと置換するために使用され得、例えば、光学収差を減少することによっておよび光伝達を増加させることによって系の光学性能を改善する。リソグラフィーツールでは、集積回路を作製するためにより短い波長が使用される場合、この用途に対してこれまで増加している性能要求を達成するために、屈折光エレメントは、屈折および反射非球面光学面の使用を必要とさせ得る。例えば、１３．６ｎｍの波長で動作する超紫外線（ＥＵＶ）リソグラフィーツールに対して必要とされた光学面の表面誤差は、反射非球面表面に対して０．１ｎｍ未満でなければならない。計測精度に対する許容差が増加しているだけではなく、基準球からの非球面偏差の大きさもまた、例えばいくつかの用途では、ほぼ１０００マイクロメータまで増加している。集積回路ライン幅が縮小されるため、光学素子のサイズ（直径）は、ほぼ５００ｍｍに増加している。
【０００３】
非球面表面および波面の測定は、非常に困難であった。なぜなら、最も適合した基準球からの大きい偏差があり、それにより、非常に密接な間隔の多くの縞を有する干渉図形を生成するためである。従来技術は、この問題を軽減するための非球面ヌルの内のいくつかが使用された。あるいは、フリンジ当たり少なくとも２つのピクセルを必要とするナイキスト条件もまた、利用可能な２−Ｄカメラを用いて計測され得るものに関して厳しい制限を課す。フリンジ空間密度が非球面表面または波面の傾斜に比例するために、弱い非球面表面および波面であっても、ナイキスト条件を満たさない。典型的には、従来技術の系は、非球面偏差の１０〜２０以下の波を有する表面に限定されない。
【０００４】
さらに、多くの従来技術に対して、干渉図形において計測された波面差は、単にテスト波面と基準波面との間の差ではない。非球面計測系は、全ての干渉計の光学素子を含む全体の干渉計計測系が、テスト下で非球面表面に対して光線トレースされることを必要とする。この要求は、計測系の較正を理解可能に複雑化し、そしてさらに計測の精度を低減する。
【０００５】
高精度非球面光学面が作製するのに困難かつ高価であり、それによりその使用が限定されてきたが、その非球面光学面をより普及させる非球面表面の製造における改良がなされてきた。例えば、磁気流体力学加工（ｍａｇｎｅｔｏ−ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｆｉｎｉｓｈｉｎｇ）、イオン仕上（ｉｏｎ ｆｉｇｕｒｉｎｇ）、およびコンピュータ制御研磨における製造改良を用いて、例えば、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、および１３．６ ｎｍの波長で動作するステッパーおよびスキャナ等の集積回路リソグラフィーツールの要求を満たす必要がある非球面光学表面を誤差マップが生成することを可能にするように、これらの製造方法のための誤差マップを提供する改良された非球面計測方法および装置に対する同時必要性が存在する。
【０００６】
非球面光学面を計測するために、従来技術の多くの方法および装置が存在する。例えば、１．プロファイラに基づくスタイラスを接触および非接触すること、２．座標計測機に基づく接触および非接触スタイラス、３．球面波面干渉計、４．横方向および放射状シヤリング干渉計、５．計測経路内にヌルレンズを有する干渉計、６．球面波干渉計をスキャンすること、７．白色光干渉計をスキャンすること、８．サブアパーチャスティッチング（Ｓｕｂ−ａｐｅｒｔｕｒｅ ｓｔｉｔｃｈｉｎｇ）干渉計、９．コンピュータによって生成されたホログラムＣＧＨを用いる干渉計、１０．点回折干渉計ＰＤＩ、１１．より長い波長干渉計、および１２．２つの波長の干渉計である。これらの技術は、多くの用途に対して有用性を有するが、これらの技術は、今日の関連するリソグラフィー用途に対する必要性と比較した動作能力または精度において限定されない。
【０００７】
プロファイラに基づく接触および非接触スタイラスは、テスト下で非球面表面を機械的にスキャンするため遅い。なぜなら、それらは一度に数データのみを計測するためである。遅い技術は、計測の間の温度変動による計測誤差を非常に受けやすい。同じ制限が座標測定機に基づく接触および非接触スタイラスに与えられる。
【０００８】
球面波面干渉計は、通常、球面波面を生成するエレメントと非球面表面との間の空間を必要とし、それにより、テスト下での全体の表面に対する計測時間を増加させ、それにより、空間がスキャンされる場合、適応する種々の領域からデータを接続するために、スティッチングとして通常公知の別の計測デバイスおよび手段によって通常測定されなければならない別のパラメータを導入する。
【０００９】
白色光干渉計をスキャンすることは、球面波面干渉計として多くの同じ制限を有する。横方向および放射状シヤリング干渉計は、通常、テスト下で表面の勾配を計測し、それにより、勾配の統合によって、テスト下で表面の再構成の間に計測誤差を導入する。制限のこの後者のタイプは、同様にプロファイリング技術を同様に適用する。
【００１０】
サブアパーチャスティッチング干渉計は、スティッチングプロセスにおいて重大な計測誤差を導入する。コンピュータによって生成されたホログラムを用いる干渉計は、ＣＧＨおよびストレイモアレパターンによって導入された誤差の影響を受けやすい。較正すること（すなわち、ＣＧＨの較正を知ること）もまた困難である。点屈折干渉計は、球面は面干渉計のクラスであり、従って、多くの同じ制限、および低い横方向空間解像度を有する。
【００１１】
従来技術のアプローチは、全体的に満足できない。なぜなら、従来技術の各々は、測定装置および方法の設計に関して長い準備時間を配置するトレードオフを含むため、さらなる製造を必要とし、計測装置の使用および較正の困難性を増加し、正確度および精度を低減し、そして非球面光学エレメントのコストおよび送り時間を大幅に増加させる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１２】
その結果、本発明の主目的は、非球面光学表面および波面の高正確度のための方法および装置を提供することである。
【００１３】
本発明の別の目的は、大きい非球面偏差および表面勾配を有する表面および波面を正確に計測するための方法および装置を提供することである。
【００１４】
本発明のさらに別の目的は、非球面表面および大きい直径（開口部）を有する波面を正確に計測するための方法および装置を提供することである。
【００１５】
本発明のさらに別の目的は、干渉計（計測）共振器における屈折光学機器のない非球面表面および波面を正確に計測するための干渉計方法および装置を提供することである。
【００１６】
本発明のさらに別の目的は、温度変化に対して低減された感度を有する非球面表面および波面を正確に計測するための方法および装置を提供することである。
【００１７】
本発明のさらに別の目的は、干渉計（計測）共振器におけるガスの乱流に対して低減された感度を有する非球面表面および波面を正確に計測するための方法および装置を提供することである。
【００１８】
本発明のさらに別の目的は、高速を有する非球面表面および波面を正確に計測するための方法および装置を提供することである。
【００１９】
本発明のさらに別の目的は、最も挑戦的な用途に対するナイキスト条件を満たしつつ、非球面表面および波面を正確に計測するための方法および装置を提供することである。
【００２０】
そして、本発明の別の目的は、非球面表面および波面を正確に計測するために高空間データ密度の方法および装置を提供することである。
【００２１】
本発明の別の目的は、計測データが集められる非球面表面上の位置に対する緩和された許容差を有する一方で、非球面表面を正確に測定するための方法および装置を提供することである。
【００２２】
本発明のさらに別の目的は、干渉計の光学系を光線トレーシングするために緩和された許容差を有する一方で、非球面表面および波面を正確に計測するための方法および装置を提供することである。
【００２３】
本発明のさらに別の目的は、非球面光学表面およびレンズ系へのアセンブリの生成において使用される誤差マップを提供する一方で、非球面表面および波面を正確に計測するための方法および装置を提供することである。
【００２４】
本発明のさらに別の目的は、非球面波面を計測するための方法および装置を提供することである。
【００２５】
本発明のさらに別の目的は、非球面光学表面およびレンズ系へのアセンブリの大量生産において非球面表面を正確に計測するための方法および装置を提供することである。
【００２６】
本発明の他の目的は、以下の詳細な説明が添付図面と共に読まれる場合、以後部分的に明確になり、部分的に明らかになる。
【００２７】
（発明の要旨）
本発明は、非球面表面および波面の正確な計測のための干渉方法論に関する。本発明の１つ以上の方法および装置は、大きい直径であり得、そして実質的な非球面偏差を含む非球面光学表面および波面を計測するために提供される。一局面において本発明の装置は、光学系の上流に配置された屈折または回折光学素子のいずれかによって生成された入射非球面波面によって示される非球面基準面を含む光学系を有する干渉計（好ましくはＦｉｚｅａｕ干渉計）を含む。入射非球面波面は、非球面基準面に対して垂直である。非球面基準面は、干渉計に対してビームスプリッタおよび基準面の両方として作用する。非球面基準面は、入射非球面波面の一部を基準波面に反射し、入射非球面波面の一部を非球面計測波面に伝達する。テスト下の非球面基準面および非球面表面は、環境的に導入される計測誤差およびノイズを最小にするように、好ましくは小さい距離ｄによって分離される。非球面計測波面は、テスト下の非球面表面に垂直に伝搬され、非球面表面によって反射される。反射された非球面計測波面は、基準非球面波面と再結合され、テスト下で非球面表面の形状を示す干渉図形を形成する。本目的のために任意の周知の技術を用いて、例えば波長変調によって、その結果生成した干渉図形の位相が変調される。即時的な発明では、テスト下での非球面表面の非球面基準面への角度および位置合わせは、干渉図形の解析によってなされる。次いで、テスト下での非球面表面は、手動またはコンピュータ制御のいずれかであり得る粗いおよび精密なポジショニングアクチュエータを用いて機械的に位置合わせされ得る。最終的な干渉図形の解析は、任意の残りの誤位置合わせの値を提供する。
【００２８】
本発明の別の局面では、１つ以上の屈折エレメントからの非球面波面は、予測された波面と比較して伝達された波面の逸脱を決定するために計測される。
【００２９】
本発明のさらに別の局面では、非球面基準面と非球面基準面を照射する非球面波面とを位置合わせするための装置および方法が提供される。
【００３０】
本発明の他の目的および利点と共に、本発明の構造、動作、および方法論が図面と共に詳細な説明を読むことによって最良に理解され得る。この図面では、各部分は、その部分が種々の図面において現れる度にその部分を識別する割り当てられた参照符号を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
（発明の詳細な説明）
ここで、非球面表面（特に、スペクトルの紫外線領域および超紫外線領域において動作するリソグラフィック用途における使用に対して必要とされたタイプ）を正確に計測するための本発明の干渉計装置を示す図１への参照がなされる。図１において理解されるように、本発明の干渉計装置は、概して５で示された干渉計系として表わされる。系５の主要なコンポーネントは、出力ビーム１２を生成するための光源１０と、出力ビーム１２を受け取り、そして出力ビーム２２を生成するための投光器１５と、ビームスプリッタ２４と、エレメント３１、３２、および必要な場合、非球面基準面である前表面３５を有するエレメント３４の部分と、２次元光検出系５２、一般的に４０として示されたテスト下のコンポーネントの位置および高さを精密に制御するための多自由度搭載システム６０とを含む。汎用コンピュータ５６および専用マイクロプロセッサは、解析タスク、一般的なハウスキーピング、システムにコマンドを発行するために、オペレータのためのインターフェースを実行するために提供され、それにより、汎用コンピュータ５６および専用マイクロプロセッサは、規則的な態様でその機能を実行し得る。
【００３２】
光源１０は、好ましくは、テスト下で表面の反射率に基づいて選択される出力波長を有するレーザであり、ｃｗまたはパルスのいずれかであり得る。光源１０のコヒーレント長さは、少なくとも２ｄ以上であるように選択される。説明される実施形態の用途に対して、コヒーレント長は、好ましくは、５ｍｍ〜１０ｍｍのオーダーである。
【００３３】
投光器１５は、ピンホール１６上にビーム１４をフォーカスする収束レンズ１４を含み、そのピンホール１６を越えて、このフォーカスされたビームは、実質的に平面波面を有するコリメートされたビーム２２を供給するためにコリメータレンズ上に衝突するように広がる。投光器１５は、好ましくは、 例えば、２００１年５月３日に出願された、「ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ（Ｓ） ＦＯＲ ＲＥＤＵＣＩＮＧ ＴＨＥ ＥＦＦＥＣＴＳ ＯＦ ＡＲＴＩＦＡＣＴＳ ＩＮ ＡＮ ＩＮＴＥＲＦＥＲＯＭＥＴＥＲ」と題され、その内容は、その出願全体において参考として本明細書中で援用される、米国特許出願第０９／８４８，０５５号に記載された光源の態様でアーティファクトがなく、系の他のコンポーネントが、コリメータレンズ２０の後のその他のコリメーとされた空間における平面波以外の使用に適応する場合、ピンホールを必要とし得ない。
【００３４】
ビームスプリッタ２４は、コリメータレンズ２０と収束レンズ３１との間のコリメートされた空間に配置され、以後の使用のためにコリメートされたビーム２６を上流に伝達し、かつ光検出系５２に向かって戻りビームを反射するように構成される。
【００３５】
エレメント３４は、図２においてＺ_Ｒ（ｒ）として示された非球面基準面３５をその前表面として有し、テストエレメント４０は、図２においてＺ_ａ（ｒ）として示された非球面基準面４２をその後表面として有する。Ｚ_ａ（ｒ）は、テスト下で非球面表面４２の等式であり、その公称形状および許容差は、光学設計から公知である。Ｚ_ａ（ｒ）の勾配は、以下の式のように微分によって取得される。
【００３６】
【数９】

図２から理解され得るように、基準面３５の形状は、以下の式によって与えられる。
【００３７】
【数１０】

基準非球面表面３５が、以前に説明された周知の計測学技術を用いて、またはその全内容が本明細書中で参考として援用される、米国仮特許出願番号（Ｆｒａｎｃｉｓ Ｊ．Ｃａｕｆｉｅｌｄの法律事務所の代理人事件番号０２２７／ＰＲＯＶ）に記載された技術を用いることによって、製造かつテストされ得る。
【００３８】
従って、系５は、非球面基準面３５を含む光学系を有する干渉計（好ましくは、Ｆｉｚｅａｕ干渉計）を含む。非球面基準面３５は、その上流に配置された光学素子（すなわち、レンズ３０、３１、およびエレメント３４の後表面２９の組み合わせ）によって生成された入射非球面波面３３によって照射される。レンズ３１は、コリメートされたビーム２６（平面波面）を収束するためにこのビームを動作させる。その後ビームは、発散する波面２８としてレンズ３０に向かって進む。レンズ３０は、波面２８を動作させ、レンズ３０から波面３２として出射するようにビームをさらに方向付ける。次いで、波面３２は、エレメント３４の後表面２９と遭遇し、次いで、非球面波面３３として基準面３５上で衝突する。この態様では、エレメントの上記組み合わせは、非球面基準面３５に垂直な入射非球面波面３３を提供するためにコリメートされたビーム２６を動作させるように設計される。
【００３９】
非球面基準面３５は、干渉計に対するビームスプリッタおよび基準面の両方として機能する。非球面基準面３５は、入射非球面波面３３の一部を基準波面３９に反射させ、入射非球面波面３３の一部を非球面計測波面３６に伝達する。
【００４０】
テスト４２下の非球面基準面３５および非球面表面は、好ましくは、表面３５に衝突する波面の非球面形状の誤差を生じる、環境的に導入された計測中の測定誤差およびノイズおよび高次誤差を最小化するように、小さい距離ｄによって分離される。非球面計測波面３６は、テスト４２下で非球面表面の形状を示す干渉図形を形成するように、基準非球面波面３９と組み合わせられる。この目的のために、２つの干渉ビームは、最大縞コントラストを提供するために、ほぼ同じ強度であるべきである。
【００４１】
組み合わせられた干渉波面は、エレメント３４の最初に内側にある多かれ少なかれ歪んだ波面であり、その後、エレメント３１を介して進む波面４４として進行し、エレメント３１から波面４６として出射する。波面４６は、波面４８としてビームスプリッタ２４によって下方向に反射され、その後、波面４８は、レンズ５０を介して最終的な干渉図形として光検出系５２上に結像される。光検出系５２は、好ましくは２次元（２次元感光アレイを有する）であり、シャッター付きのまたはシャッターなしの電子機器、ビデオ、またはＣＣＤを有する固体撮像カメラ（ｓｏｌｉｄ ｓｔａｔｅ ｃａｍｅｒａ）等の形態であり得る。ズームレンズもまた適切な条件下で使用され得、回転グランドガラスまたは同様な干渉性バスター（ｂｕｓｔｅｒ）は、カメラの前または光源の経路のいずれかにおいて使用され得る。光検出系５２の出力は、電気信号５４としてコンピュータ５６に供給される。
【００４２】
結果として生じた干渉図形の位相が、本目的のための任意の周知の技術を用いて、好ましくは波長変調によって変調される。即時的な発明では、テスト下での非球面表面４２の非球面基準面３５への角度および位置合わせは、コンピュータ５６上に常駐する周知のアルゴリズムのコンピュータ命令としての使用によって干渉図形の解析によってなされる。テストエレメント４０の位置および高さは、好適には、コンピュータ５６の制御下の周知のポジショニングデバイス６０を介してなされ、例えば、エレメント４０（従ってテスト表面４２）の変換および角度配向を制御するための５〜６の自由度が提供される。この態様では、テスト下での非球面表面４２は、手動またはコンピュータ制御下であり得る粗く精密なポジショニングアクチュエータと機械的に位置合わせされ得る。最終的な干渉計の解析は、任意の残留する誤位置合わせの値を提供する。
【００４３】
ここで図３を参照すると、集積回路のためのリソグラフィックレンズにおいて見出されるようなエレメント等の屈折エレメントまたは屈折エレメントの群が計測され得る本発明の配置が示される。このような屈折系は、非球面表面を含んでも含まなくてもよく、入射非球面波面または緊急に伝達された非球面波面を有し得る。計測されるべき屈折エレメントは、７０において図解的に示され、基準エレメント３４と８０との間の周知のポジショニングデバイス６１上に取り付けられる。以前のように、ポジショニングデバイス６１は、コンピュータ５６の制御下にある。基準エレメント３４は、非球面基準面３５を有し、基準エレメント８０は、非球面基準面７６を有する。基準非球面表面３５および７６は、必ずしも同一であるとは限らない。以前のように、十分に規定された形状の非球面波面３６が提供され、テストエレメント７０を介して向けられる。その後その波面は、波面７２として出現する。波面７２は、波面７４として非球面基準面７６から反射される。表面７６は、波面７２が、その面全体にわたって垂直入射でその面に衝突するように構成される。波面７４は、波面３８としてエレメント７０から出現し、その波面は、以前のように寒暑図形を形成するために基準非球面波面と組み合わせられる。非球面波面３６、ならびに表面３５および７６の形状は、図３に示されたｄ_１およびｄ_２の間隔があるように、屈折エレメント７０の光学設計に基づいて取得される。干渉図形は、エレメント７０によって伝達された波面の形状およびその形状を理想的な形状を比較するために、図１と共に以前に説明されたような態様で結像かつ解析される。ポジショニングデバイス６０および６１は、位置合わせかつ計測目的のために一貫して使用され得る。
【００４４】
ここで、光源１０は、好ましくはテストされるべきコンポーネントの動作波長（典型的には、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、または１３．６ｎｍ）においてまたはその付近で出力波長を有するレーザであり、レーザは、ｃｗまたはパルスであり得る。
【００４５】
エレメント３４および８０を位置合わせするためには、マスターエレメント７０は、まず必要とされた位置合わせを行い、次いで、マスターは、計測ステーションに配置され、エレメント３４および８０は、所望された位置合わせに適切に調整される。その後、マスターは除去され、テストエレメントで置換される。
【００４６】
本発明の他の実施形態が当業者に想起される（例えば、非球面基準面Ｚ_Ｒ（ｒ））。Ｚ_ａ（ｒ）およびＺ_Ｒ（ｒ）は、回転対称である必要はなく、上記解析は、同様に非回転対称非球面表面等に適用され得る。非回転対称表面または波面の場合では、形状がＺ_ａ（ｘ，ｙ）によって与えられ、図２に関して対称的な場合に対して導かれた等式と類似の対応する式が以下に与えられる。
【００４７】
【数１１】

ここで、α_１およびα_２は、局所的な勾配および基準面の形状である。
【００４８】
【数１２】

ここで
【００４９】
【数１３】

および
【００５０】
【数１４】

である。
【００５１】
本発明を実施するための装置が説明されてきたが、その実施のための方法の形態で本発明の別の局面が、ここで説明され、本方法は、単にＦｉｚｅａｕタイプ以外の干渉計アーキテクチャで実行され得る。図４を参照すると、本発明を実施するための方法のいくつかのステップを示すフローチャートが存在する。ここで理解されるように、本方法は、テスト光学素子およびテスト光学素子に密接に隣接して配置された少なくとも１つの非球面表面基準面を所定の距離だけ位置合わせするセットを含む（ブロック１０２）。上記で説明されたように、テスト光学素子は、反射的または屈折であってもよいし、その設計の仕様に従って伝達された非球面波面を提供するために、例えば、集積回路等を製造するための複合リソグラフィックレンズとして集合的に作用する屈折エレメントの群であってもよい。
【００５２】
ブロック１０４に示されたように、これは、十分に規定された波面を有するビームを用いて基準非球面表面を照射することによって進み、その波面の形状は、好ましくは実質的に基準非球面表面の形状と同じである。発散するものとして以前に説明されたが、この十分に規定された波面は、発散または収束し得る。十分に規定された波面は、基準波面として機能する基準非球面表面から反射される波面の一部、およびテスト光学素子上に衝突する継続する波面として基準非球面表面を介して伝達される（場合によっては、反射または屈折的な）波面の一部を有する。その後、基準非球面表面に向かって再度進む計測波面として戻される。
【００５３】
次に、基準および計測波面は、テスト光学素子によって生成された波面の形状を示す位相情報を含む干渉図形を形成するように組み合わせられる（ブロック１０６）。屈せって機な場合、基準波面の一部は、テスト表面を介して進行し、別の基準表面から反射し、再度テスト表面を介して通過し、そして解析される非球面波面として出現する。
【００５４】
次いで、干渉図形の像が光検出器上で形成され、テスト光学素子によって生成された波面とその実際の性能との間の差に対応する位相情報を含む電気信号が生成される（ブロック１０８）。
【００５５】
その後、位相シフト干渉計または他の適切な解析干渉方法論が電気信号から位相情報を抽出し、そしてテスト光学素子性能およびその逸脱をその設計の仕様から計算するために実行される（ブロック１１０）。
【００５６】
次いで計算された情報は、英数字ハードコピーディスプレイフォームおよび／またはグラフィカルフォームとしてファイルに出力される（ブロック１１２）。
【００５７】
ここで図５への参照がなされる。図５は、非球面基準表面３５とその表面上に衝突する波面３３とを合わせるように構成される図１の装置を示す。ここで再度現われる図１の全てのエレメントは、図１におけるような同じ数値的な識別を有する。
【００５８】
図５における系５は、非球面表面を反射することを計測するために合わせられる好適な方法は、最初に、レトロレフレクタ９２をビーム２６の経路に挿入すること、およびその対応する波面をまず必要とする（示された両頭矢印を参照のこと）。次いで、平面ミラー９０（調整は示されない）は、９０および９２から反射された波面からの干渉パターンを用いて９２からの波長に位置合わせされる。これは、平面ミラー９０をビーム２６に対して垂直にする。
【００５９】
次に、レトロレフレクタ９２は、ビーム２６の経路から除去され、エレメント３４は、取付バスケット９４を介してポジショニングデバイス６０に取り付けられる。ポジショニングデバイス６０を用いて、反射された波面３９は、平面ミラー９０に位置合わせされる。この位置合わせ手順の結果は、非球面基準面３５がビーム２６の波面と位置合わせされ、それにより非球面を反射することが正確に測定される。系５は、「マスター」光学素子を用いて屈折光学素子を正確に測定するための系５が位置合わせされる方法は、以前に説明された。
【００６０】
本発明の他の改変は、その教示に基づいて当業者に想起される。例えば、基準非球面表面がそのホログラフィック等価物によって少なくとも部分的にシミュレートされ得る。従って、このような改変は、本発明の範囲内部にあることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】図１は、非球面表面を計測する示された本発明の概略的側面図である。
【図２】図２は、図１に現われる種々の表面間での性質および関係を示す概略図である。
【図３】図３は、１つ以上の屈折光学エレメントを介して伝達された波面を計測するための本発明の実施形態の部分を示す概略図である。
【図４】図４は、本発明を実施するための方法のフローチャートである。
【図５】図５は、図１の非球面基準面と非球面基準面を照射する非球面波面とを位置合わせするための方法を示す概略的上面図である。

Claims (15)

1. 回転的におよび非回転的に対称光学素子を計測するための干渉方法であって、該干渉方法は、
   計測されるべきテスト光学素子および該テスト光学素子を所定の距離だけ密接して隣接して配置された少なくとも１つの非球面基準面を位置合わせするステップと、
   該所定の波面の一部が、基準波面として機能するために該基準非球面表面から反射され、一部が該テスト光学素子上に衝突する継続的非球面波面として伝達され、該テスト光学素子上で衝突し、かつ該基準非球面表面に向かって再度進行する計測波面として該表面から戻る継続的非球面波面として伝達されるように、該少なくとも１つの基準非球面表面を、所定の波面を有するビームを用いて照射するステップと、
   該テスト光学素子によって生成された該波面の形状を示す位相情報を含む干渉図形を形成するために該基準および計測波面を組み合わせるステップと
   を包含する、干渉方法。
2. 前記干渉図形を光検出器上に結像するステップ、および該テスト光学素子によって生成された予測された波面の形状と該テスト光学素子の実際の性能との間の差に対応する位相情報を含む電気信号を生成するステップをさらに包含する、請求項１に記載の干渉方法。
3. 前記電気信号から前記位相情報を抽出し、前記テスト光学素子性能を計算するために位相シフト干渉法を実行するステップをさらに包含する、請求項２に記載の干渉方法。
4. 前記計算された情報をファイル、英数字ハードコピー、ディスプレイ、およびグラフィックの内の１つ以上に出力するステップをさらに包含する、請求項３に記載の干渉方法。
5. 前記テスト光学素子は、回転対称非球面反射表面であり、前記基準非球面表面は、
   

   

   の式の形状を有し、ここでｄは、該基準非球面表面および該テスト非球面表面を分離する距離であり、Ｚ_ａは、ｒの関数としてテスト非球面表面の形状であり、αは、垂直入射における基準およびテスト非球面表面の局所的な勾配であり、
   

   

   によって与えられる、請求項１に記載の干渉方法。
6. 前記テスト光学素子は、非回転対称非球面反射表面であり、該基準非球面表面は、
   

   

   の式を有し、ここでｄは、該基準非球面表面および該テスト非球面表面を分離する距離であり、Ｚ_ａは、ｒの関数として該テスト非球面表面の形状であり、α_１およびα_２は、垂直入射における該基準非球面表面および該テスト非球面表面の局所的な勾配であり、
   

   

   によって与えられる、請求項１に記載の干渉方法。
7. 前記テスト光学素子は屈折し、前記基準非球面表面は、少なくとも２つの非球面表面を含み、該非球面表面の各々１つは、前記屈折テスト光学素子のいずれかの面上に配置される、請求項１に記載の干渉方法。
8. 対称テスト光学素子を回転的におよび非回転的に計測するための干渉装置であって、
   該テスト光学素子が精密に位置合わせされる場合、該テスト光学素子が照射され得るように、計測されるテスト光学素子を取り付けるための手段と、
   計測される該テスト光学素子に位置合わせされ、隣接して接近して配置され、そして該テスト光学素子から所定の距離だけ間隔が開けられた少なくとも１つの基準非球面表面と、
   所定の波面を有するビームで少なくとも１つの基準非球面表面を照射するための手段であって、該波面の形状は、該基準非球面表面の形状と実質的に同じであり、それにより該所定の波面の一部が基準波面として機能する該基準非球面表面から反射され、一部は、該テスト光学素子上に衝突する継続する非球面波面として伝達され、該基準非球面表面に向かって再度進行する計測波面として該テスト光学素子から戻り、該基準および計測波面が組み合わせられて、該テスト光学素子によって生成された波面の形状を示す位相情報を含む干渉図形を形成する、手段と
   を含む、干渉計装置。
9. 前記干渉図形を光検出器に結像するため、および前記テスト光学素子によって生成された波面の予測された形状とその実際の性能との間の差に対応する位相情報を含む電気信号を生成するための手段をさらに含む、請求項８に記載の干渉計装置。
10. 前記電気信号からの前記位相情報を抽出するため、および前記テスト光学素子性能を計算するために、位相シフト干渉法を実行するための手段をさらに含む、請求項９に記載の干渉装置。
11. ファイル、英数字ハードコピー、ディスプレイ、およびグラフィックの内の１つ以上において前記計算された情報を出力するための手段をさらに含む、請求項１０に記載の干渉装置。
12. 前記テスト光学素子は、回転対称反射非球面表面であり、前記基準非球面表面は、
    

    

    の式の形状を有し、ここで、ｄは、前記基準非球面表面および前記テスト非球面表面を分離する距離であり、Ｚ_ａは、ｒの関数として該テスト非球面表面の形状であり、αは、垂直入射における該基準非球面表面および該テスト非球面表面の局所的な勾配であり、
    

    

    によって与えられる、請求項８に記載の干渉装置。
13. 前記テスト光学素子は、非回転対称非球面反射表面であり、該基準非球面表面は、
    

    

    の式の形状を有し、ここでｄは、該基準非球面表面および該テスト非球面表面を分離する距離であり、Ｚ_ａは、ｒの関数として該テスト非球面表面の形状であり、α_１およびα_２は、垂直入射における該基準非球面表面および該テスト非球面表面の局所的な勾配であり、
    

    

    によって与えられる、請求項８に記載の干渉装置。
14. 前記テスト光学素子は屈折的し、前記基準非球面表面は、少なくとも２つの基準非球面表面を含み、該非球面表面の各々１つは、該屈折テスト光学素子のいずれかの面上に配置される、請求項８の干渉装置。
15. 少なくともテスト反射非球面表面を計測する前に、前記基準非球面表面と前記照射している所定の波面とを位置合わせとするための手段をさらに含む、請求項１３の干渉装置。

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