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課題・解決手段

光学素子(5)の製造方法は、検査された光学素子(5)の副開口部のみを照明する測定光ビーム(13)を発生させる干渉計光学系(1)を用いて光学素子(5)を検査する工程を含む。干渉計光学系(1)は、ホログラムを備えている。副開口部測定の結果が組み合わされ、光学素子(5)の表面全体に関する測定結果が得られる。さらに、干渉計光学系(1)を較正する方法は、干渉計光学系(1)によって発生した測定光のビーム(13)の全断面の副開口部のみをカバーするホログラムを有する較正光学系を用いた干渉測定を行う工程と、干渉計光学系(1)の全断面を示す結果を得るために、副開口部測定値を組み合わせる工程とを含む。

概要

背景

光学面を有する光学素子は、例えば、天文学において用いられる望遠鏡などの光学系、及び、リソグラフ法において、マスクレチクル上に形成された構造体などの構造体を、レジストなどの放射線感応基板上に結像するために用いられる光学系において使用される、光学レンズ光学ミラーなどの光学部品である。このような光学系の合否は、光学系の設計者によって決定された目標とする形状となるように、光学面をいかに精度良く機械加工又は製造できるかによって実質的に決まる。このような製造においては、機械加工された光学面の形状を目標とする形状と比較し、機械加工された面と目標とする面との差を決定する必要がある。そして、光学面は、機械加工された面と目標とする面との差が、例えば、所定の閾値を超える部分において、さらに機械加工されてもよい。

光学面の高精度測定においては、一般的に干渉装置が用いられる。このような装置は、例えば、米国特許第4,732,483号明細書(特許文献1)、米国特許第4,340,306号明細書(特許文献2)、米国特許第5,473,434号明細書(特許文献3)、米国特許第5,777,741号明細書(特許文献4)、米国特許第5,488,477号明細書(特許文献5)に開示されている。これらの文献の全内容を本願に引用して援用する。

球面状の光学面を測定する従来の干渉計装置は、一般に、測定光の波面が、検査される表面の位置において、検査中の表面の目標とする形状と同一の形状となるように、十分に可干渉性を有する光の光源と、検査される表面に入射する測定光のビームを発生させる干渉計光学系とを含む。このような状況において、測定光のビームは、検査中の表面に直角に入射し、その表面で反射して干渉計光学系へと戻る。その後、検査中の表面で反射した測定ビームの光は、基準面で反射した光と重ね合わされ、その結果生じる干渉縞から、検査中の表面の形状と目標とする形状とのずれが決定される。

球面状の光学面を検査するための球面状の波面は、従来の干渉計光学系によって比較的高精度で生成することができるが、光が検査中の非球面の各位置に直角に入射するように非球面状の波面を有する測定光のビームを発生させるためには、補償器ヌルレンズ配置、又はK−システムとも称される、より改良された光学系が必要とされる。ヌルレンズ配置又は補償器に関する背景情報は、例えば、ダニエルマラカラ(Daniel Malacara)のテキストブック「光学工場試験(Optical Shop Testing)」、第2版、ジョン ワイリアンドサンズ(John Wiley &Sons)株式会社、1992年、第12章(非特許文献1)から入手可能である。 様々な種類の光学非球面を検査するためには、検査中の非球面の径に対応する径の1つ以上のレンズを有する、ヌルレンズ系又は補償器を備える必要がある。特に、凸状の非球面に対しては、補償器のレンズの径が、非球面レンズの径よりも大きくなければならないであろう。

径が大きい高精度のレンズを有するヌルレンズ系の製造は、かなり困難であり、高いコストを必要とするだけではない。M. Brayによる論文"Stitching interferometer for large optics: Recent Developments of a System for Laser Megajoule Components", Lawrence Livermore Nat. Lab.,CEA. in Proc. SPIE- Int. Soc. Opt. Eng.(USA), USA: SPIE - Int. Soc. Opt. Eng., vol.3492, pt.1-2[+suppl.], 1999, pages 946-956(非特許文献2)により、検査される光学面の複数の重なり合う部分又は副開口部(sub-aperture)において干渉検査を行うことによって球面形状を有する大きなミラーを検査する方法が知られている。それぞれの部分は、検査される表面よりも小さい径を有している。それぞれの部分の測定された表面データが組み合わされ、検査されたミラーの表面形状のマップを表わす表面データが生成される。様々なデータ部を組み合わせるためのデータ処理には、隣接した、重なり合う部分の間のピストンタームの大きさ(magnitudes of a piston term)、チルト、横方向の移動を決定することが含まれる。これは、以下の理由により可能である。すなわち、ミラーは、表面全体のそれぞれの測定される部分が球面全体小さな部分を表わし、例えば、ピストン、チルト及び横方向の移動など、上記のそれぞれのパラメータのみを決定することにより、すべての部分が互いに組み合わされて、全体の球面が表されるような球面形状を有しているからである。

干渉法を組み合わせる方法は、倍率(diameter)のより小さい干渉計光学系を使用することにより、大きな光学球面を測定するのに有用である一方、ヌルレンズ系又は倍率の小さい補償器を用い、干渉法の組み合わせを大きな非球面の検査に適用することにより、満足のいく結果が得られたことは、過去にはなかった。
米国特許第4,732,483号明細書
米国特許第4,340,306号明細書
米国特許第5,473,434号明細書
米国特許第5,777,741号明細書
米国特許第5,488,477号明細書
ダニエルマラカラ(Daniel Malacara)のテキストブック「光学工場試験(Optical Shop Testing)」、第2版、ジョン ワイリーアンドサンズ(John Wiley &Sons)株式会社、1992年、第12章
M. Brayによる論文"Stitching interferometer for large optics: Recent Developments of a System for Laser Megajoule Components", Lawrence Livermore Nat. Lab.,CEA. in Proc. SPIE- Int. Soc. Opt. Eng.(USA), USA: SPIE - Int. Soc. Opt. Eng., vol.3492, pt.1-2[+suppl.], 1999, pages 946-956

概要

光学素子(5)の製造方法は、検査された光学素子(5)の副開口部のみを照明する測定光のビーム(13)を発生させる干渉計光学系(1)を用いて光学素子(5)を検査する工程を含む。干渉計光学系(1)は、ホログラムを備えている。副開口部測定の結果が組み合わされ、光学素子(5)の表面全体に関する測定結果が得られる。さらに、干渉計光学系(1)を較正する方法は、干渉計光学系(1)によって発生した測定光のビーム(13)の全断面の副開口部のみをカバーするホログラムを有する較正光学系を用いた干渉測定を行う工程と、干渉計光学系(1)の全断面を示す結果を得るために、副開口部測定値を組み合わせる工程とを含む。

目的

従って、本発明の目的は、比較的大きな径を有する光学面を、検査し、製造する方法を提供することにある。さらに、本発明の目的は、特に、比較的大きな径を有する光学非球面の、改良された検査方法及び製造方法を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
3件
牽制数
4件

この技術が所属する分野

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請求項1

回転対称軸を有する、目標とする非球面形状光学面を備えた光学素子の製造方法であって、ホログラムを有する少なくとも1つの基板を備えた干渉計光学系であって、測定光ビームの少なくとも1つの部分が、前記ホログラムを有する前記少なくとも1つの基板を横切り、前記基板を横切る前記部分が、前記光学面の一部分のみを照明し、前記光学面上の前記照明される部分の面積が、前記光学面の総面積の約80%未満である干渉計光学系を用いて、前記測定光のビームを前記光学面上へ導く工程と、前記光学面の前記目標とする形状の前記回転対称軸と略一致する回転軸を中心とした複数の回転位置に前記光学面の位置決めを行い、参照光と、前記光学面上の前記照明された部分と相互作用した前記測定光とを重ね合わせることにより、前記光学素子の前記複数の回転位置のそれぞれにおいて、少なくとも1つの第1の干渉測定を行う工程と、前記光学素子の前記複数の回転位置において行われた、前記第1の干渉測定に基づいて、前記光学面の、その目標とする形状からのずれを決定する工程と、前記決定されたずれに基づいて、前記光学素子の前記光学面を加工する工程とを含むことを特徴とする方法。

請求項2

前記光学面の前記照明される部分が、前記回転対称軸を中心とした領域を含む請求項1に記載の方法。

請求項3

前記干渉計光学系が、前記測定光のビームによって横切られ、かつ、前記測定光のビームにおける前記ホログラムの上流に配置された、少なくとも1つの第1のレンズをさらに備え、前記少なくとも1つの第1のレンズが、光軸に対して回転対称な形状を有する請求項1又は2に記載の方法。

請求項4

前記基板が、前記少なくとも1つの第1のレンズの前記光軸に対して90°とは異なる角度で方向づけられた平面内で広がる、略平坦な基板である請求項3に記載の方法。

請求項5

前記回転軸が、前記光軸に平行である請求項3又は4に記載の方法。

請求項6

前記干渉計光学系が、前記測定光のビームによって横切られ、かつ、前記測定光のビームにおける前記ホログラムの下流に配置された、少なくとも1つの第2のレンズをさらに備えた請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。

請求項7

それぞれがホログラムを有する複数の基板が、それぞれの基板が前記測定光のビームの別々の部分によって横切られるように、互いに隣り合って配置される請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。

請求項8

回転対称軸を有する、目標とする非球面形状の光学面を備えた光学素子の製造方法であって、ホログラムを有する少なくとも1つの基板を備えた較正光学系であって、測定光のビームの一部分のみが、前記少なくとも1つの基板に入射し、前記基板の面積が、前記基板の位置における前記測定光のビームの断面積の約80%未満である前記較正光学系に、干渉計光学系を用いて前記測定光のビームを導く工程と、回転軸を中心とした複数の回転位置に前記較正光学系の位置決めを行い、参照光と、前記較正光学系と相互作用した前記測定光とを重ね合わせることにより、前記光学素子の前記複数の回転位置のそれぞれにおいて、少なくとも1つの第2の干渉測定を行う工程と、前記較正光学系が前記測定光のビームから取り外されている間、前記測定光のビームを前記光学面上へ導き、前記参照光と、前記光学面と相互作用した前記測定光とを重ね合わせることにより、少なくとも1つの第1の干渉測定を行う工程と、前記較正光学系の前記複数の回転位置において行われた、前記第2の干渉測定と、前記少なくとも1つの第1の干渉測定とに基づいて、前記光学面の、その目標とする形状からのずれを決定する工程と、前記決定されたずれに基づいて、前記光学素子の前記光学面を加工する工程とを含むことを特徴とする方法。

請求項9

前記回転軸が、前記少なくとも1つの基板と交差する請求項8に記載の方法。

請求項10

前記較正光学系が、前記ホログラムを有する前記基板からある距離を置いて配置されたミラーをさらに備えた請求項8又は9に記載の方法。

請求項11

前記ミラーが凸面鏡である請求項10に記載の方法。

請求項12

前記干渉計光学系が、前記測定光のビームによって横切られる、少なくとも1つの第1のレンズをさらに備え、前記少なくとも1つの第1のレンズが、光軸に対して回転対称な形状を有する請求項8〜11のいずれか1項に記載の方法。

請求項13

前記回転軸が、前記少なくとも1つの第1のレンズの前記光軸に平行である請求項12に記載の方法。

請求項14

前記較正光学系が複数の基板を備え、前記複数の基板のそれぞれがホログラムを有し、かつ、前記複数の基板が、前記測定光のビームの別々の部分がそれぞれの基板に入射するように、互いに隣り合って配置される請求項8〜13のいずれか1項に記載の方法。

請求項15

前記測定光のビームが、前記光学面で反射される請求項1〜14のいずれか1項に記載の方法。

請求項16

前記測定光のビームが、前記光学面を横切る請求項1〜15のいずれか1項に記載の方法。

請求項17

前記干渉計光学系が、前記参照光が反射し、前記測定光ビームによって横切られる、フィゾー面を備えた請求項1〜16のいずれか1項に記載の方法。

請求項18

前記光学素子の前記光学面の前記加工が、ミリング研削ルースアブラシブ研削、研磨イオンビーム面出し磁気レオロジー面出し、反応性イオンビームエッチング、及び、前記光学素子の前記光学面の仕上げ加工のうちの、少なくとも1つを含む請求項1〜17のいずれか1項に記載の方法。

請求項19

前記仕上げ加工が、前記光学面にコーティングを塗布することを含む請求項18に記載の方法。

請求項20

前記コーティングが、反射コーティング反射防止コーティング及び保護コーティングのうちの、少なくとも1つを含む請求項19に記載の方法。

技術分野

0001

本発明は、光学素子の製造方法に関する。特に、本発明は、回転対称性を有する光学非球面を備えた光学素子の製造方法に関する。

背景技術

0002

光学面を有する光学素子は、例えば、天文学において用いられる望遠鏡などの光学系、及び、リソグラフ法において、マスクレチクル上に形成された構造体などの構造体を、レジストなどの放射線感応基板上に結像するために用いられる光学系において使用される、光学レンズ光学ミラーなどの光学部品である。このような光学系の合否は、光学系の設計者によって決定された目標とする形状となるように、光学面をいかに精度良く機械加工又は製造できるかによって実質的に決まる。このような製造においては、機械加工された光学面の形状を目標とする形状と比較し、機械加工された面と目標とする面との差を決定する必要がある。そして、光学面は、機械加工された面と目標とする面との差が、例えば、所定の閾値を超える部分において、さらに機械加工されてもよい。

0003

光学面の高精度測定においては、一般的に干渉装置が用いられる。このような装置は、例えば、米国特許第4,732,483号明細書(特許文献1)、米国特許第4,340,306号明細書(特許文献2)、米国特許第5,473,434号明細書(特許文献3)、米国特許第5,777,741号明細書(特許文献4)、米国特許第5,488,477号明細書(特許文献5)に開示されている。これらの文献の全内容を本願に引用して援用する。

0004

球面状の光学面を測定する従来の干渉計装置は、一般に、測定光の波面が、検査される表面の位置において、検査中の表面の目標とする形状と同一の形状となるように、十分に可干渉性を有する光の光源と、検査される表面に入射する測定光のビームを発生させる干渉計光学系とを含む。このような状況において、測定光のビームは、検査中の表面に直角に入射し、その表面で反射して干渉計光学系へと戻る。その後、検査中の表面で反射した測定ビームの光は、基準面で反射した光と重ね合わされ、その結果生じる干渉縞から、検査中の表面の形状と目標とする形状とのずれが決定される。

0005

球面状の光学面を検査するための球面状の波面は、従来の干渉計光学系によって比較的高精度で生成することができるが、光が検査中の非球面の各位置に直角に入射するように非球面状の波面を有する測定光のビームを発生させるためには、補償器ヌルレンズ配置、又はK−システムとも称される、より改良された光学系が必要とされる。ヌルレンズ配置又は補償器に関する背景情報は、例えば、ダニエルマラカラ(Daniel Malacara)のテキストブック「光学工場試験(Optical Shop Testing)」、第2版、ジョン ワイリアンドサンズ(John Wiley &Sons)株式会社、1992年、第12章(非特許文献1)から入手可能である。 様々な種類の光学非球面を検査するためには、検査中の非球面の径に対応する径の1つ以上のレンズを有する、ヌルレンズ系又は補償器を備える必要がある。特に、凸状の非球面に対しては、補償器のレンズの径が、非球面レンズの径よりも大きくなければならないであろう。

0006

径が大きい高精度のレンズを有するヌルレンズ系の製造は、かなり困難であり、高いコストを必要とするだけではない。M. Brayによる論文"Stitching interferometer for large optics: Recent Developments of a System for Laser Megajoule Components", Lawrence Livermore Nat. Lab.,CEA. in Proc. SPIE- Int. Soc. Opt. Eng.(USA), USA: SPIE - Int. Soc. Opt. Eng., vol.3492, pt.1-2[+suppl.], 1999, pages 946-956(非特許文献2)により、検査される光学面の複数の重なり合う部分又は副開口部(sub-aperture)において干渉検査を行うことによって球面形状を有する大きなミラーを検査する方法が知られている。それぞれの部分は、検査される表面よりも小さい径を有している。それぞれの部分の測定された表面データが組み合わされ、検査されたミラーの表面形状のマップを表わす表面データが生成される。様々なデータ部を組み合わせるためのデータ処理には、隣接した、重なり合う部分の間のピストンタームの大きさ(magnitudes of a piston term)、チルト、横方向の移動を決定することが含まれる。これは、以下の理由により可能である。すなわち、ミラーは、表面全体のそれぞれの測定される部分が球面全体小さな部分を表わし、例えば、ピストン、チルト及び横方向の移動など、上記のそれぞれのパラメータのみを決定することにより、すべての部分が互いに組み合わされて、全体の球面が表されるような球面形状を有しているからである。

0007

干渉法を組み合わせる方法は、倍率(diameter)のより小さい干渉計光学系を使用することにより、大きな光学球面を測定するのに有用である一方、ヌルレンズ系又は倍率の小さい補償器を用い、干渉法の組み合わせを大きな非球面の検査に適用することにより、満足のいく結果が得られたことは、過去にはなかった。
米国特許第4,732,483号明細書
米国特許第4,340,306号明細書
米国特許第5,473,434号明細書
米国特許第5,777,741号明細書
米国特許第5,488,477号明細書
ダニエルマラカラ(Daniel Malacara)のテキストブック「光学工場試験(Optical Shop Testing)」、第2版、ジョン ワイリーアンドサンズ(John Wiley &Sons)株式会社、1992年、第12章
M. Brayによる論文"Stitching interferometer for large optics: Recent Developments of a System for Laser Megajoule Components", Lawrence Livermore Nat. Lab.,CEA. in Proc. SPIE- Int. Soc. Opt. Eng.(USA), USA: SPIE - Int. Soc. Opt. Eng., vol.3492, pt.1-2[+suppl.], 1999, pages 946-956

発明が解決しようとする課題

0008

本発明は、上記の問題を考慮してなされたものである。

0009

従って、本発明の目的は、比較的大きな径を有する光学面を、検査し、製造する方法を提供することにある。さらに、本発明の目的は、特に、比較的大きな径を有する光学非球面の、改良された検査方法及び製造方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

0010

上記目的は、測定光のビームがホログラムを横切ることによって形成され、前記測定光のビームが、特定の時間において、前記光学面の測定される部分にのみ入射し、それぞれの部分と関連する測定結果が組み合わされることにより、前記光学面の大部分の表面形状が決定され、目標とする形状の回転対称軸と略一致する軸を中心として前記光学面を回転させることにより、前記測定光のビームに対する、前記光学面の横方向のずれのみが生じることを特徴とする、非球面の回転対称な目標とする形状の光学面を有する光学素子を検査する干渉方法を提供することによって達成される。

0011

組み合わされた干渉法を非球面に適用する際の1つの問題点は、前記非球面の形状が不均一な表面形状であり、前記非球面形状の特定の部分を検査することによって生じる干渉縞を十分に分析できないほど、前記非球面の隣り合う部分の形状が大きく異なるという事実に依る。しかし、本発明者らは、回転対称非球面の回転軸を中心として円周方向に互いに配置された、隣り合う部分が、略同一の形状を有しており、即座に分析されるであろう個々の部分からの干渉縞を得ることが可能であれば、対称軸を中心として円周方向に配置された多数の部分が、個々の部分を検査することによって生じた複数の干渉縞の分析に基づいて、表面形状について分析されるであろうことを見出した。このためには、前記光学面の検査される部分に入射する測定光のビームであって、前記光が、前記照明される部分のそれぞれの位置において直角に入射するように、照明される部分の位置において、非球面の形状に略対応する波面を有する測定光のビームを、発生させる必要がある。一般に、このような表面形状や波面形状は、それぞれ、球面形状とは異なるであろう。特に、このような波面形状は、前記光学素子の前記照明される部分に入射する測定光のビームの断面全体において、回転対称軸を持たない。また、従来のヌルレンズ配置又は補償器が、1つ又は複数の回転対称なレンズを含むため、このような種類の波面を発生させるためのヌルレンズ配置又は補償器を設計することは容易ではなかった。

0012

本発明者らは、所望の非球面の部分の形状に対応する形状の波面を発生させるための、ヌルレンズ系又は補償器を設計するために、ホログラム又は光学格子が好適に用いられるであろうことを見出した。従って、前記測定光のビームを発生させるための、適切に設計されたホログラム又は光学格子を用いることにより、かつ、前記光学面の個々の測定部分の間にある、検査中の前記光学面を、前記非球面の前記対称軸を中心として円周方向に移動させることにより、干渉法を組み合わせる方法を非球面レンズの検査に適用させることが可能であった。

0013

特定の実施の形態によれば、干渉法の組み合わせには、照明される部分又は副開口部の面積が、前記光学面の総面積又は全開口部(full aperture)の約80%未満もしくは約50%未満となるような、表面全体の一部分のみ又は副開口部、もしくは、同時に検査される前記表面の全開口部の干渉検査が含まれる。

0014

一実施の形態によれば、前記光学面とその目標とする形状とのずれは、副開口部の前記複数の干渉測定に基づいて決定され、前記光学素子の前記光学面は、前記決定されたずれに基づいて機械加工され、これによって、前記光学素子の目標とする形状により対応する光学素子の表面形状が得られる。

0015

本発明の一実施の形態によれば、前記光学面の前記照明される部分又は副開口部は、前記回転軸を中心とした領域を含む。従って、それぞれの副開口部の測定には、前記光学面の共通の領域が含まれ、また、前記光学面の表面全体の測定された形状を形づくるために、測定された表面形状の組み合わせが、より良い精度で行われるであろう。

0016

本発明の例示的な一実施の形態によれば、干渉計光学系は、前記測定光のビームによって横切られる、少なくとも1つの第1のレンズをさらに備え、この第1のレンズは、前記測定光のビームにおける、前記ホログラムの上流又は下流に配置され、前記少なくとも1つの第1のレンズが回転対称軸を有する。これによれば、前記測定光のビームを形成又は成形するために必要なパワーの実質的な量を、前記ホログラムの回折力ではなく、前記第1のレンズの屈折力によって与えることが可能となる。

0017

ここで、さらなる一実施の形態によれば、前記ホログラムは、前記測定光のビームにおける、前記少なくとも1つの第1のレンズの下流に配置され、前記光軸に対して90°とは異なる角度で方向づけられた平面内で広がる、略平坦基板上に設けられる。そして、前記ホログラムは、前記ホログラムを横切ることによって前記測定光のビームの実質的な偏向をもたらす搬送周波数を含み、本実施の形態は、前記測定光のビームの波面に所望の効果をもたらすように、前記ホログラムを製造する精度を改善できる点で有利である。

0018

ここで、例示的な一実施の形態によれば、前記回転軸は、前記少なくとも1つの第1のレンズの前記光軸に平行に配置され、これは、構成要素が互いに対して正確に配列できるという点で有利である。

0019

例示的な一実施の形態によれば、前記干渉計光学系は、それぞれがホログラムを備え、前記測定光のビームにおいて互いに隣り合って配置された、複数の基板を含んでいる。

0020

さらなる例示的な一実施の形態によれば、前記干渉計光学系は、それぞれがホログラムを備えた複数の基板を含み、前記複数の基板は、それぞれの基板が前記測定光の別々のビームによって横切られるように、互いに隣り合って配置され、前記測定光のそれぞれのビームは、別々の干渉計装置によって発生される。

0021

これにより、前記光学面の全開口部の2つ以上の副開口部における干渉測定を同時に行うことが可能となる。このことは、光軸を中心とする複数の必要な回転位置において前記光学素子の全開口部を検査するために必要な時間をさらに短縮すること、達成可能な測定精度をさらに改善すること、及び、より小型化された個々のホログラムの使用を可能にすることのうち、少なくとも1つにおいて有利であろう。

0022

さらなる局面によれば、本発明は、較正される干渉計光学系によって発生した測定光のビームの一部分のみに配置された基板上に設けられた少なくとも1つのホログラムを用いて、干渉法を組み合わせる原理較正測定に適用することにより、干渉計光学系を較正する方法を提供する。前記ホログラムによって干渉した測定光は、参照光と重ね合わされて、干渉縞を生成し、前記ホログラムを備えた基板は、回転軸を中心として回転する。

0023

例示的な一実施の形態によれば、製造される光学素子の光学面は、このような較正された干渉計光学系によって検査され、前記光学面とその目標とする形状とのずれは、前記較正光学系の前記複数の回転位置における複数の測定、及び、前記光学面の前記少なくとも1つの干渉測定に基づいて決定される。

0024

例示的な一実施の形態によれば、前記較正光学系は、さらに、前記ホログラムを有する前記基板からある距離を置いて配置されたミラーを備えている。この構成は、前記測定光のビームが、前記ホログラムのある偏向力によって偏向され、前記ミラーによって反射される点で有利であろう。もしくは、前記ホログラムは、前記ホログラムのみとの干渉により、前記測定光のビームがある角度で反射及び偏向されるように設計されていてもよい。ミラーを用いた実施の形態と比較して、後者の形態では、ホログラムの強い偏向力が必要とされる。

0025

ここで、例示的な一実施の形態によれば、前記ミラーは凸面鏡であり、前記測定光のビームの必要な偏向のうちのいくつかは、前記ホログラムではなく前記ミラーによって与えられる。

0026

さらなる例示的な一実施の形態によれば、前記較正光学系が複数の基板を備え、前記複数の基板のそれぞれがホログラムを有し、かつ、前記複数の基板が、前記測定光のビーム内で互いに隣り合って配置されている。これによれば、干渉計光学系を較正する精度を高めること、及び/又は、前記回転軸を中心とする前記較正光学系の前記複数の必要な回転位置において較正測定を行うために必要な時間を短縮すること、及び/又は、より小型化された個々のホログラムを使用することが可能となる。

0027

本発明の両特徴における(under both aspects)、例示的な一実施の形態によれば、前記測定光のビームが前記光学面で反射されるように、前記光学面の干渉測定が行われる。他の実施の形態によれば、前記光学面は、前記光学面及び前記光学素子を横切る前記測定光のビームによって検査される。

0028

さらなる例示的な一実施の形態によれば、製造される前記光学面は、非球面である。つまり、製造される前記光学面は、球面形状との実質的なずれを有している。従って、球面を検査するのに適した干渉法により、前記光学面の表面プロファイルを十分正確に決定づけることは不可能である。本願の文脈中においては、非球面とその最も球面に近い形状との差が所定の基準よりも大きい場合に、光学面を非球面とみなすことができる。このような基準の1つは、非球面とその最も球面に近い形状との差の勾配に基づき、このような勾配が、6(mを光学面の有効径で割った値を超える場合に、光学面は非球面とみなされる。

0029

前記光学面の機械加工は、ミリング研削ルースアブラシブ研削、研磨イオンビーム面出し磁気レオロジー面出し、反応性イオンビームエッチング、及び、前記光学素子の前記光学面の仕上げ加工などの機械加工を含むであろう。

0030

一実施の形態によれば、前記仕上げ加工は、前記光学面にコーティングを塗布することを含む。前記コーティングは、反射コーティング反射防止コーティング及び保護コーティングなどのコーティングを含むであろう。

発明を実施するための最良の形態

0031

本発明の上記及びその他の有利な特徴は、添付の図面を参照した以下の本発明の典型的な実施の形態の詳細な説明から、より明らかになるであろう。

0032

以下に記載する例示的な実施の形態において、機能及び構造が等しい構成要素は、可能な限り同じ参照符号で示す。従って、特定の実施の形態の個々の構成要素の特徴を理解するために、他の実施の形態の説明及び課題を解決するための手段を参照されたい。

0033

以下に記載する方法の例示的な実施の形態には、干渉計装置によって与えられる測定光の入射ビームが、測定される表面で反射されることによって発生する波面を、干渉計を用いて測定する工程が含まれる。このような測定の基礎として、複数の従来の干渉法が使用される。このような干渉法は、例えば、米国特許第5,361,312号明細書、米国特許第5,982,490号明細書及び米国特許出願公開第2002/0063867号明細書に開示されている。これらの全開示を参照により本明細書に援用する。

0034

図1に、本発明の一実施の形態における干渉計システム1が図示されている。干渉計システム1は、ミラー5の非球面鏡面3を検査するために使用される。ミラー5は、回転軸9を中心として回転可能な試験片ホルダー7に搭載される。非球面鏡面3は、対称軸に対して回転対称な形状を有し、ミラー5は、非球面鏡面3の対称軸が試験片ホルダー7の回転軸9に略一致するように、試験片ホルダー7上に配置及び搭載される。

0035

干渉計システム1は、測定光のビーム13を発生させるための光源11を備えている。光源11は、レーザビーム17を出射するヘリウムネオンレーザ15を備えている。コヒーレント光発散ビーム18がピンホール絞りから発生するように、レーザビーム17は、集束レンズ19によって、空間フィルタ20の前記ピンホール絞り上に集束される。発散ビーム18の波面は、実質的に球状の波面である。発散ビーム18は、実質的に平坦な波面を有する測定光の平行ビーム13を形成するために、レンズ群21によって平行にされる。干渉計光学系15によって供給され光学面(非球面鏡面)3に入射するビーム13'が、それぞれの位置において光学面3の目標とする形状に対応する形状の波面を有するように、測定光のビーム13は、当該測定光のビーム13を変形し成形する干渉計光学系15を横切る。従って、光学面3が、その表面形状が目標とする形状に対応するように機械加工される場合、ビーム13'の光は、それぞれの位置において、光学面3上に直角に入射する。その後、光学面3で反射された光は、光学面3に入射した際と略同一の経路を逆向きに進み、干渉計光学系15を横切って、その一部分が、測定光のビーム13の前記部分内に配置されたビームスプリッタ31で反射される。ここで、ビーム13は、平坦な波面を有する平行ビームである。ビームスプリッタ31で反射されたビーム29は、カメラ34の対物レンズ系35を通って、カメラチップ39の感光面37上に結像され、その結果、光学面3がカメラチップ39上に結像される。

0036

干渉計光学系15は、基板17を横切った測定光の平行ビーム13に対して直角に向けられた、平面19を有するくさび形基板17を備えている。平面19は、測定光のビーム13の一部が反射する、干渉計システム1のフィゾー面を形成する。測定光のビーム13の反射された部分は、干渉法のための参照光を形成する。平面(フィゾー面)19で逆方向に反射された参照光は、平面19に入射した際と同一の経路を逆向きに進むため、光学面3で反射された測定光と重ね合わされる。また、参照光は、ビームスプリッタ31によって偏向され、カメラチップ39の感光面37上に結像され、その結果、光学面3で反射された波面と、フィゾー面19で逆方向に反射された波面とが重ね合わされることによって発生した干渉縞が、カメラチップ39によって検出されてもよい。

0037

上記のとおり、干渉計光学系15は、光学面3の位置において、平行な波面を有する測定光の入射ビーム13を、非球面の波面を有する測定光のビーム13'に変形するように、設計されている。このために、干渉計光学系15は、光学面3の向かい側の1つの面25がホログラムを備えた、2つの平行な平面を有する基板23を含んでいる。ホログラムは、平坦な波面を有するビーム13を正確に偏向し、光学面3の位置におけるビーム13'の波面が、光学面3の目標とする形状に略対応する形状を有するように設計された、コンピュータ生成ホログラムCGH)である。ホログラムは、写真乾板を、参照光と、目標とする形状に対応する表面を有する光学面で高精度に反射された光とに露光することによって得ることができる。もしくは、ホログラムは、光線追跡などの方法を含む、コンピュータを用いて対応する格子を計算し、かつ、計算された格子を基板23の面25上にプロットすることによって得ることもできる。格子は、例えば、リソグラフ法によって形成することができる。干渉法において用いられるホログラムに関する背景情報は、上記したダニエルマラカラのテキストブックの第15章により入手可能であろう。

0038

任意の所望の大型のホログラム25の製造は、不可能であり、今日の商業上の技術において、ホログラムを備えた基板は、6インチ×6インチの正方形の基板に限られる。その結果、必要な周辺部(peripheral portion)が設けられたときに使用されるホログラムの径は、約140mm未満に限られる。

0039

光学面3の径は、ホログラムの径よりも大きく、ホログラムから出射するときの測定光のビーム13'の径よりも大きい。特に、光学面3の径は、ホログラムの径の約1.8倍である。測定光のビーム13'は、光学面3の部分27のみを同時に照明する。光学面3が「全」開口部("full" aperture)であるとき、部分27は、光学面3の一部分を形づくる副開口部(sub-aperture)である。

0040

光学面3を検査するための干渉法は、図1に図示される副開口部27の干渉測定を行う工程と、試験片ホルダー7とその上に固定された光学面3とを、軸9を中心として約30°の角度だけ回転させる工程と、測定光の入射ビーム13'によって照明される副開口部1に対して、次の干渉測定を行う工程とを含む。光学面3をこのように回転させる工程と、照明された副開口部の干渉測定を行う工程とを繰り返すことにより、光学面3上の略全ての位置について、一回又は複数回検査することが可能である。

0041

図2は、連続して検査された、ミラー5の光学面3上の副開口部27、271 、・・・、2711の配列を示している。

0042

副開口部27、271 、・・・、2711におけるそれぞれの干渉測定から導き出された測定データは、全開口部表面3の全体の表面形状が計算されるように、処理される。このように繰り返された、副開口部の干渉検査、測定された光学面の移動、及び測定データの処理は、M.Brayの論文を参照して既に述べたように、干渉法の組み合わせとして言及されている。

0043

しかし、上記実施の形態によれば、全開口部表面全体の副開口部に対応する適切な形状の波面を発生させるためのホログラムを使用することにより、かつ、次の干渉測定との間に、光学面を、横方向にずらすか、対称軸を中心として回転させることにより、干渉法を組み合わせる方法を非球面の検査に適用することが可能となる。

0044

図1の実施の形態において、測定光のビーム13'は、それぞれ、回転軸9と光学面3の対称軸とに一致する、光学面3上の中央部分を照明する。従って、光学面3の中央部分は、データ処理の結果の正確な検証を可能にする、副開口部27、271 、・・・、2711のうちの1つのそれぞれの測定により、測定される。しかし、複数の副開口部27、271 、・・・、2711が、光学面3のリング多層重複部分(ring shaped multi-overlapped portion)をカバーするように、副開口部27、271 、・・・、2711を、回転軸(対称軸)9からある距離を置いて配置することも可能である。

0045

図3は、回転軸9aを中心として回転可能な試験片ホルダーに搭載された光学非球面3aを検査するための、さらなる干渉計システム1aの一部分を図示している。光源、カメラ、試験片ホルダーなどの構成要素の詳細は、図示簡略化のため、図3には示されていない。略平坦な波面を有する測定光の平行ビーム13aは、光学非球面3a上の照明されたそれぞれの位置において、直角に入射するように、干渉計光学系15aを横切る。特に、ビーム13aは、フィゾー面19aを横切り、基板23aの表面上に設けられたホログラム25aによって偏向される。その後、ホログラム25aから出射されたビーム13a'は、レンズ51から出射されたビーム13a''が、光学面3aの副開口部27aに入射する前に、正の屈折力の2つの球面52、53を有するレンズ51を横切る。ホログラム25a及びレンズ51は、それぞれ、回折光強度屈折光強度(diffractive and refractive optical power)とを有し、その結果、ビーム13a''の光は、それぞれの位置において、光学非球面3aに直角に入射する。

0046

光学面3aの全体を検査するために、上記したように、副開口部の干渉測定を繰り返し行い、光学面3aを回転させる方法が実施される。

0047

図4は、図3に示す実施の形態に類似した、干渉計システム1bの一部分のさらなる実施の形態を示している。しかし、図4に示す干渉計システム1bの実施の形態において、平面53bと軸外球面52bとを有するレンズ51bは、ホログラム25bを有する基板23bの上流にある、測定光のビーム13b'の一部分内に配置されている。ホログラム25bとレンズ51bとは、ホログラム25bから出射されたビーム13b''が、照明された部分又は副開口部27b内におけるそれぞれの位置において、光学非球面3bに直角に入射するように、設計されている。

0048

他の実施の形態において、レンズ51bは、一般的な意味において、その一方又は両方の面が、球面又は非球面形状の軸外面であるような、軸外レンズであろう。

0049

図5に図示された干渉計システム1cの一部分は、略平坦な波面を持つ測定光のビーム13cによって横切られるフィゾー面19cを有する干渉計光学系15cと、平行ビーム13cを、図5において線57によって示された略球面波面を持つ発散ビーム13c'に変換する、2つの凹状の球面52c、53cを有するレンズ51cとを備えている。2つの基板23c1 及び23c2 は、ビーム13c'のビーム経路内において、互いに隣り合って固定して配置されており、基板23c1 及び23c2 は、それぞれ、ホログラム25c1 及び25c2 を備えている。ビーム13c1 ''及び13c2 ''のそれぞれが、副開口部27c1 及び27c2 内のそれぞれの位置において、検査される非球面3cに直角に入射するように、ホログラム25c1 及び25c2 は、それぞれ、ビーム13c'の一部分を、非球面波面を持つビーム13c1 ''及び13c2 ''に変換する。

0050

従って、図5に示す干渉計システム1cの構成によれば、2つの副開口部27c1 及び27c2 の干渉計測定データを同時に得ることができる。光学面3cの回転軸(対称軸)9cを中心とした複数の回転位置において、このようなデータを得ることにより、かつ、測定結果を組み合わせることにより、比較的小さな径のホログラム25c1及び25c2 を用いて、大きい光学面3cの形状を得ることができる。

0051

図6に図示された干渉計システム1dは、図1に示したものと同様の構成を有する干渉計光学系15dを備えている。平坦な波面を有するビーム13dは、フィゾー面19dを横切り、かつ、基板23dに設けられたホログラム25dにより、非球面波面を有し検査されるレンズ5dに入射する、ビーム13d'に変換される。レンズ5dは、ホログラム25dを備えた基板23dの向かい側の光学面3dと、光学面4dとを有している。図1に示す実施の形態と別の実施の形態において、干渉測定において用いられる測定光のビーム13d'は、ホログラム25dの向かい側の光学面3dで反射されない。また、ビーム13d'は、レンズ5dを横切り、測定光のビーム13d'のビーム経路におけるレンズ5dの下流に配置されたミラー58で反射される。ホログラムは、レンズ5dを横切るビーム13d'に対するレンズ5dの効果を補うように、また、ミラー58に入射するビーム13d'の光が、それぞれの位置において直角に入射するように設計されている。繰り返すが、測定光のビーム13d'は、光学面3d全体の一部分又は副開口部27dのみに入射する。レンズ5dが搭載された試験片ホルダー7dの回転軸9dを中心としてレンズ5dを回転させることにより、複数の副開口部27dに対する干渉測定データが得られる。回転軸9dを中心とする複数の回転位置において得られた干渉測定データは、互いに組み合わされ、レンズ5dがレンズ5dを横切るビーム13d'に対して有する効果を表わす測定データが得られる。このような効果は、レンズ5dの面3d及び4dの形状により、また、レンズ5dの材質屈折率及び不均質性により、決定される。このようなレンズ5dの光学的効果の決定に基づいて、面3d及び4dのさらなる機械加工が行われる。

0052

図7は、光学素子5eの光学面3eを検査するための干渉計システム1eの一部分を示している。光学面3eの目標とする形状は、軸9eに対して回転対称である。干渉計光学系15eは、フィゾー面19eと、軸9eに対して回転対称でもある球面を有する2つのレンズ51e及び53とを備えている。レンズ51e及び53は、略平坦な波面を有する測定光のビーム13eを、非球面波面を有するビーム13e'に変換し、それらを、表面において光学面3eの目標とする形状に略対応させる(つまり、ビーム13e'の光を、それぞれの位置において光学面3eに直角に入射させる)。測定光のビーム13e'は、光学面3eの全開口部を照明する。図7に示す干渉計光学系15eは、ホログラムを備えておらず、また、ビーム13e'の非球面波面は、レンズ51e及び53の効果によってのみ発生する。従って、測定光のビーム13e'は大きな径を有することが可能であり、その径は、レンズ51e及び53の径のみによって制限され、大きな径のホログラムが入手可能か否かには依らない。従って、比較的大きな光学面3eでも、干渉法の組み合わせ方法を使用する必要なしに、検査され得る。上記に示される限りでは、干渉計光学系15eは、基本的に従来の干渉法に対応する。

0053

しかし、非球面波面を発生させるためのヌルレンズ系又は補償器を含む、このような干渉計光学系における根本的な問題は、所望の形状の非球面波面を発生させるという点に鑑みて、光学系の所望の正確な性能を容易に検証できないことにある。

0054

図8は、干渉計光学系15cを較正するための配置を示している。このために、検査される光学素子5eは、ビーム13e'のビーム経路から取り外され、較正光学系61が、その中に配置される。較正光学系61は、平坦な表面のうちの1つにホログラム65を有する基板63を備えている。ホログラム65の面積は、基板63が配置される位置におけるビーム13eの断面積よりも小さい。従って、ビーム13e'の一部分のみがホログラム65に入射し、もしくは、ホログラム65がビーム13e'の全開口部の副開口部のみをカバーする。非球面波面を有するビーム13e'の前記部分は、ホログラム65によって、球面波面を有するビーム13e''に変換され、その後、ビーム13e''は、球面ミラー67に直角に入射する。ミラー67は、高精度で検査され、製造される。ビーム13e''は、ミラー67で反射され、ホログラム65と基板63を逆方向に通過し、ビーム13e'の前記部分がホログラム65に入射した際と同じビーム経路を通って、干渉計光学系15eに入射する。このため、光学素子5eが図7に示すようにビーム13e'内に配置された場合に、光学素子5eの光学面3eがビーム13e'の前記部分に対して有するであろう効果と同一の効果を、較正光学系61がビーム13e'の前記部分に対して有するように、ホログラム65及びミラー67の配置が計算及び設計される。

0055

図8に示す配置での、検出された干渉縞は、干渉計光学系15eによって発生した波面と、この波面の所望の形状とのずれを表わす。しかし、このようなずれは、測定光のビーム13e'全体の一部分又は副開口部を表わすに過ぎない。ビーム13eの全開口部をカバーする干渉計光学系15eによって発生した波面の歪みに関する全データを得るために、較正光学系61が、軸9eを中心として回転可能であるように、図8に示されていない適切なマウントに搭載される。図8に示すように、ビーム13e'の副開口部の干渉測定を行った後、較正光学系61を軸9eを中心として例えば30°ずつ繰り返し回転させ、較正光学系61のそれぞれの回転位置において干渉測定が行われる。そして、その測定値(measurement)が組み合わされ、ビーム13e'の断面全体における波面と、この波面の所望の形状とのずれを表わすマップが作られる。これらの波面のずれは、図7に示すような配置において光学面3eが測定されるとき、光学素子5eの光学面3eの干渉測定を評価する際に考慮される。例えば、その波面のずれは、光学面3eの形状の測定結果から減算されてもよい。

0056

上記方法は、干渉法の組み合わせを、干渉計光学系15eを較正するために適用する。そして、上記方法によれば、実質的により小型のホログラム65を用いて、大きな径のレンズ51e及び53を有する干渉計光学系15eを較正することができる。

0057

図7に示す実施の形態において、干渉計光学系は、レンズ51e及び53のみを含んでいる。しかし、他の実施の形態の干渉計光学系は、非球面波面を有する測定光のビーム13e'を発生させるためのホログラムを含んでいてもよい。

0058

非球面3eを高精度に製造する方法について、図9に示すフローチャートを参照しながら説明する。処理手順を開始した後、ステップ101において、較正光学系61がビーム13e'のビーム経路内に配置され、ステップ103において、カウンタnがゼロに設定される。ステップ105において、カウンタnを増加させ、ステップ107において、第1の干渉測定U1 が行われる。その後、ステップ109において、較正光学系61が軸9eを中心として30°だけ回転され、必要な較正測定が全て行われたかどうかを決定するための決定111が行われる。カウンタnが12よりも小さい場合には、さらなる干渉測定Un (ステップ107)と、較正光学系のさらなる回転(ステップ109)とを繰り返し行うために、ステップ105から処理が続けられる。決定ステップ111においてカウンタnの値が12になって、較正測定が完了した後、ステップ113において、干渉計ビーム経路から較正光学系を取り外し、また、ステップ115において、干渉計光学系15eによって発生したビーム13e'内で検査される、非球面(光学面)3eを有する光学素子5eを搭載することにより、前記処理が続けられる。ステップ117において、非球面(光学面)3eの干渉測定Vが行われ、ステップ119において、光学面3eの表面マップが決定される。この表面マップの決定は、光学面3eの干渉測定Vと、較正測定U1、・・・U12とに基づいて行われる。このため、ビーム13e'の断面全体のずれUを決定するために、較正測定U1、・・・U12が最初に処理され、その後、表面マップを決定するために、結果Uが干渉測定Vと共に処理されてもよい。しかし、測定U1、・・・U12と測定Vとを1つの操作で処理し、光学面の表面マップを決定することも可能である。

0059

ステップ121において、ステップ119で決定された表面マップに基づき、測定された非球面の形状とその目標とする形状との差が計算される。ステップ123において、検査された非球面が、完成した光学面3eの仕様と対応しているかどうかが決定される。その差が、適切に選択された閾値よりも小さい場合、光学面(非球面)3eに対して仕上げステップ125が行われる。仕上げ工程は、光学面3eの仕上げ磨き工程や、スパッタリングのような適切な方法によって光学面3eに塗布される、反射コーティング、反射防止コーティング及び保護コーティング等の、適切なコーティングを堆積する工程を含んでいてもよい。反射コーティングは、例えば、複数層(例えば、酸化モリブデン酸化シリコンといった誘電体材料が交互に並んだ10層)を含んでいてもよい。このような層の厚みは、約5nmとすることができ、反射率が実質的に高くなるように、光学面3eで反射される波長適合される。最後に、反射コーティングを皮膜で保護するための保護キャップ層によって当該反射コーティングを被覆してもよい。保護キャップ層は、ルテニウムのような材料を堆積することによって形成される層を含んでいてもよい。レンズ素子などの光学素子の光学面における放射線の反射を低減させることを目的とする反射防止コーティングは、フッ化マグネシウム酸化ランタン及び他の適切な材料などの材料を含んでいてもよい。また、反射防止コーティングは、保護キャップ層によって保護されていてもよい。

0060

ステップ123において、決定された差が閾値未満である場合には、光学面を加工するステップ129において処理手順が継続される。このために、光学素子5eは、干渉計光学系1eのビーム経路から取り外され、決定された表面形状と目標とする形状との差が閾値を超える光学面3eの表面部分を取り除くために適切な機械工具(machine tool)に搭載される。その後、ステップ115において処理手順が継続され、光学素子が再び干渉計システム1eにおける測定光のビーム13e'中に搭載され、光学面3eの表面形状が測定され、目標とする形状との差を決定する工程と、機械加工工程とが、その差が前記閾値よりも小さくなるまで繰り返される。

0061

機械加工は、ミリング、研削、ルース・アブラシブ研削、研磨、イオンビーム面出し及び磁気レオロジー面出しなどの動作を含み得る。

0062

ステップ125において光学面3eが仕上げられた後、ステップ127において、光学素子が送出されて光学系に組み込まれる。その後、ステップ115において、次の検査される光学素子5eが干渉計ビーム経路内に搭載され、この次の表面が仕様を満たすまで、この次の表面を測定する工程と機械加工工程とが繰り返し行われる。

0063

従って、干渉計光学系115eは、一度だけ較正され、その後、複数の光学素子を検査するために用いられる。

0064

上記閾値は、光学系に合わせて設計された光学面の光学系における用途に依存するであろう。例えば、光学面が、波長λ=193nmの放射線によってレチクル構造をレジスト上に結像するための対物レンズにおけるレンズ面である場合、このような閾値は、約1nm〜10nmの範囲とすることができ、光学面が、波長λ=13.5nmのEUV(超紫外線)を用いた結像対物レンズにおける鏡面として使用される場合、閾値は、約0.1nm〜1.0nmの範囲となるであろう。尚、上記閾値は、光学面の全体にわたって一定である必要はない。閾値は、例えば、光学面の中心からの距離や他のいくつかのパラメータに依存することもあり得る。特に、測定された表面とその目標とする形状との差の、異なる範囲の空間周波数のそれぞれに対して複数の閾値を定義してもよい。

0065

光学素子の製造方法については、ホログラムを有する光学系を較正する副開口部を用いて干渉計光学系の較正を行う工程を含む実施の形態に関して、図7図9を参照しながら説明した。図9のフローチャートのステップ115〜129は、上記図1図6を参照しながら説明された実施の形態において検査される光学面の製造に適用してもよい。ここで、干渉測定V(図9のステップ117)は、光学素子の複数の回転位置において複数の干渉測定を行う工程を含み、表面マップの決定(図9のステップ119)は、このような複数の干渉測定に基づくであろう。図9に示す実施の形態に関して上述した機械加工の詳細は、光学素子の複数の回転位置における副開口部干渉測定によって検査されるレンズの製造にも適用される。

0066

図10は、干渉計システム1fにおいて用いられる干渉計光学系15fを較正する、さらなる実施の形態を示しており、図10には、干渉計システム1fの一部分のみが示されている。図7及び図8を参照して図示された実施の形態と同様に、干渉計光学系15fは、フィゾー面19fと、略非球面波面を有する測定光のビーム13f'を発生させるための、2つのレンズ15f及び53fとを備えている。較正光学系61fは、ビーム13f'の一部分内に配置されている。較正光学系61f'は、軸9fを中心として回転可能である。較正光学系61fは、基板63f1 及び63f2 にそれぞれ備えられた、2つのホログラム65f1 及び65f2 を含んでいる。ビーム13f'の全断面の副開口部27f1 及び27f2 のみが、ホログラム65f1 及び65f2 に入射するように、ホログラム65f1 、65f2 のそれぞれは、ビーム13f'の全断面と比較して小型である。ホログラム65f1 、65f2 に入射するビーム13f'の前記部分は、ミラー67f1 及び67f2 のそれぞれに直角に入射する、略平坦な波面を有する平行ビームに変換される。副開口部27f1 及び27f2 の干渉測定は、図10に示すような構成において行われ、その後、較正光学系61fが、軸9fを中心として繰り返し回転されて、較正光学系61fのそれぞれの回転位置において干渉測定が行われる。

0067

ミラー67f1 及び67f2 で反射される副開口部ビームが、干渉計光学系15fに再入射する際、検査される光学素子が測定光のビーム13f'内に配置された場合にビームが有するであろう波面と略同一の形状の波面を有するように、ホログラム65f1 及び65f2 が設計及び計算される。

0068

測定光のビーム内に同時に搭載されないホログラム63f1 、63f2 及びミラー67f1 、67f2 を、別個の較正光学系に搭載することも可能である。そして、ホログラム63f1 及びミラー67f1 を用いた較正が、ホログラム63f2 及びミラー67f2 を用いた較正の後に行われてもよい。

0069

図5及び図10を参照した実施の形態においては、ホログラムを備えた基板が、互いにある距離を置いて配置されるように図示されている。基板が、互いに有限な距離を置いて配置されている間、円周方向において互いにオフセットされるが、回転軸に対して半径方向において重なり合うように、基板を配置することが可能である。このような配置によれば、より高い精度で副開口部測定を組み合わせることを可能とし、両ホログラムの副開口部測定によってカバーされた、重なり合う部分が、測定光のビーム内に存在する。さらに、図5及び図10に示す実施の形態においては、2つ以上のホログラムが用いられてもよい。

0070

上記実施の形態において、検査される光学面は、光学非球面である。しかし、図示された方法は、検査される球面又は平面に適用することもできる。球面は、特定のタイプの一般化された非球面として理解されるであろう。

0071

上記した実施の形態において、検査される光学面は回転対称な形状の面であり、光学素子も回転軸に対して回転対称である。しかし、本発明は、これに限定されるものではない。検査される光学素子は、軸外光学素子であり、それは、光学面が回転対称な形状の一部にすぎず、その形状の回転対称軸が、その上に配置される光学素子又は光学面の中心と一致しないことを意味している。特に、その形状の回転対称軸は、光学素子の外側に配置されていてもよい。

0072

上記した実施の形態において、干渉計システムは、フィゾー型のものである。しかし、本発明は、このような型の干渉計に限定されるものではない。他の型の干渉計、例えば、トワマングリーン型の干渉計(その例は、ダニエルマラカラにより編集されたテキストブック、光学工場試験、第2版、ワイリーインターサイエンスパブリケーション(Wiley Interscience Publication)(1992)の第2.1章に説明されている)、マイケルソン型の干渉計(その例は、ダニエル マラカラにより編集されたテキストブックの第2.1章に説明されている)、マッハツェンダー型の干渉計(その例は、ダニエル マラカラにより編集されたテキストブックの第2.6章に説明されている)、点回折型の干渉計(その例は、米国特許第5,548,403号明細書、及びパトリックP.ナウレアウ(Patrick P. Naulleau)らによる記事「超紫外線位相シフト点回折干渉計:サブオングストローム参照波精度を有する波面計測器具」、応用光学‐IP、第38巻、第35項、7252〜7263頁、1999年12月に説明されている)、及び他の適切な型の干渉計を用いてもよい。

0073

また、上記干渉法に関係する光学部品は、測定中重力の影響を受ける。そして、これにより、干渉計のビーム経路内に光学部品を配置するために適切なマウントに固定された、これらの光学部品の表面が変形する。図1図8及び図10において、光軸が水平方向を向いている場合であっても、光軸が重力場において垂直又は他のいかなる方向を向いている場合における測定と同様の測定を行うことが可能である。いずれにしても、重力場における光学部品の変形をシミュレートするための数学的方法を用いることが可能である。このような方法の1つとして、FEM有限要素法)が知られている。上記された全ての光学的特徴及びずれは、決定された結果を修正及び/又は改善するための、このような数学的方法の結果を考慮に入れて決定される。

0074

要約すると、光学素子の製造方法は、検査された光学素子の副開口部のみを照明する測定光のビームを発生させる干渉計光学系を用いて光学素子を検査する工程を含む。干渉計光学系は、ホログラムを備えている。副開口部測定の結果が組み合わされ、光学素子の表面全体に関する測定結果が得られる。さらに、干渉計光学系を較正する方法は、干渉計光学系によって発生した測定光のビームの全断面の副開口部のみをカバーするホログラムを有する較正光学系を用いた干渉測定を行う工程と、干渉計光学系の全断面を示す結果を得るために、副開口部測定値を組み合わせる工程とを含む。

0075

本発明についてその例示的な実施の形態を参照して説明してきたが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。当業者は、添付の特許請求の範囲に記載の本発明及びその均等の範囲から逸脱することなく、変形や改良を加えることが可能である。

図面の簡単な説明

0076

図1は、本発明の第1の実施の形態における、干渉法の組み合わせを用いて光学素子を検査するための干渉計システムを図示したものである。
図2は、図1に示された干渉計システムを用いて検査された光学素子の複数の副開口部を図示したものである。
図3は、本発明の第2の実施の形態における、光学素子を検査するための干渉計システムの一部分を概略的に図示したものである。
図4は、本発明の第3の実施の形態における、光学素子を検査するための干渉計システムの一部分を概略的に図示したものである。
図5は、本発明の第4の実施の形態における、光学素子を検査するための干渉計システムの一部分を概略的に図示したものである。
図6は、本発明の第5の実施の形態における、光学素子を検査するための干渉計システムの一部分を概略的に図示したものである。
図7は、光学面を検査するための干渉計システムの一部分を図示したものである。
図8は、本発明の第6の実施の形態における、図7に示した干渉計システムの干渉計光学系を較正する方法を図示したものである。
図9は、図7に示した光学素子の製造方法のフローチャートである。
図10は、本願の第7の実施の形態における、干渉計光学系を較正するさらなる方法を図示したものである。

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