JP2005114400A - 光学特性の計測方法、反射防止膜、光学系及び投影露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 計測の補助手段として反射防止膜を用いた準平行平板の光特性の計測において、高精度な計測の要求を満たす屈折率値をコントロールし、被計測物の表面状態を変えずに計測後に反射防止膜を除去することが可能である反射防止膜を用いた光学特性計測方法を提供することを課題とする。
【解決手段】 被計測物の計測に使用する入射光１３の波長に対して反射防止機能を有し、かつ、前記被計測物の表面を研磨することなく除去可能な反射防止膜１２を、前記被計測物の表面に成膜した後に、前記被計測物の光学特性を計測する。
【選択図】図１

Description

本発明は、干渉計計測の補助手段として用いられる反射防止膜を用いて実施する計測方法、光学部品の反射を防止する反射防止膜、この計測方法により計測されたレンズ、プリズム、反射鏡等の光学素子を備えた光学系、及びこの光学系を備えた投影露光装置に関する。

光学部品は一般的に研磨、もしくはプレスにより所望の形に加工され、その形状が設計精度内に入っていることを確認して使用される。特に精密な光学系に用いられる光学部品の場合、加工技術と同じくらい計測精度の良否が光学系の性能に影響を与えるため、特許文献１に示すように、より精度の高い計測技術が求められてきた。

ところが、準平行平面板のような形状の被計測物を評価する場合、光入射面と光出射面との間で、光が何度も反射を繰り返す多重反射により、干渉計の観察像に必要な情報以外の縞が発生するという問題が存在した。ここでいう、準平行平面板とは、２つの光学研磨面の双方、又はどちらか一方に微妙なパワーを持ったものを含む平行平面形状の光学基板を意味する。以下、ＰＰ板（Ｐｌａｎｅ Ｐａｒａｌｌｅｌ）と略す。

図７は、反射波面計測時の概念図である。以下、基板面１０ａを参照面１１ａ側に設置した場合を例に説明する。図７に示すように、ＰＰ板１０を干渉計で観察すると、ＰＰ板１０の基板面１０ａからの反射光２２、裏面１０ｂからの反射光２２の他に多重反射光２３が参照面１１ａに到達する。そのため、様々な干渉縞が現れる。

このような多重反射光２３等による干渉縞は、本来計測したい情報に重なるため、ノイズとなってしまい、これまでＰＰ板１０の計測評価の大きな障害となっていた。この問題を回避するため、これまでは、例えば、目視評価によって多重干渉の影響を推定により除去していたが、必要な情報とノイズとを完全に分離することは難しく、ＰＰ板１０に対して高精度な計測を行うことは実質不可能であった。

図８は、透過波面計測時の概念図である。図８に示すように、透過波面計測では、基板を透過した透過光２１が、反射ミラー１４で折り返されてきた光の波面のみを求める必要がある。しかし、実際にはＰＰ板１０の基板面１０ａでの反射光２２と裏面１０ｂでの反射光２２、また、基板面１０ａと裏面１０ｂと反射ミラー１４間での多重反射光２３も参照面１１ａに到達する。

これらのうち、ＰＰ板１０の基板面１０ａでの反射光２２と裏面１０ｂでの反射光２２については、ＰＰ板１０を微少角傾けて測定することによって参照面１１ａでの干渉計測を回避する方法が考えられる。すなわち、ＰＰ板１０を１°以下の角度傾けると、基板面１０ａでの反射光２２と裏面１０ｂでの反射光２２は、干渉計の分解能を越えるため、測定値に影響を与えず反射光２２のノイズを無視することができる。この処方によって、反射光２２の影響を排除する事が考えられる。

しかし、多重反射光２３に関しては、上記のように単にＰＰ板１０を傾けただけでは、無視することはできない。そのため、測定データに多重反射光２３の情報が重なってしまい、正確な波面計測を行うことができない。そこで、上記反射波面計測で記述したのと同様に、反射防止膜を用いて多重反射光２３を計測に問題ないレベルまで低減することによって、透過光２１ａを計測する必要がある。

ところで、この反射防止膜の膜厚や屈折率の均一性が良好であれば、被計測物表面に反射防止膜が存在しても透過波面計測時に計測結果に影響は与えない。具体的には両面コートでの透過率が９８％以上あれば、計測に用いることができる。

しかし、従来の蒸着法やスパッタ法により形成された反射防止膜は、計測終了後に、被計測物から膜を除去するのに再研磨が必要であり、計測後に被計測物の表面形状を変化させてしまうことになる。これでは、計測を実施した意味がないため、計測のための反射防止膜には、被計測物の形状や光学特性を変化させることなく除去できることが要求される。さらに、たとえ容易に膜を除去できたとしても、反射防止膜が単層膜の場合、単に膜厚を対象波長λの１／４にしただけでは残存反射を０％近くまで下げることはできない。

一般に、単層膜の屈折率をｎ_ｆｉｌｍ、媒質の屈折率をｎ、被計測物の屈折率をｎ_ｓｕｂ とすると、反射０％での屈折率は下記の関係で表される。

ｎ_ｆｉｌｍ ^２ ＝ ｎ×ｎ_ｓｕｂ （１）

媒質が空気の場合に、単層膜で直射入射光１３の残存反射を０％にするためには、膜の屈折率ｎ_film が以下に示す条件を満たすことが必要条件となる。

ｎ_ｆｉｌｍ ≒（ｎ_ｓｕｂ）^１／２ （２）

多くの光学基板の屈折率の典型的な値は、１．４〜１．５であるので、単層膜の屈折率は、１．２５以下となる。ところが、一般的に知られている光学薄膜の屈折率は、可視領域で１．３５以上であり、上記単層膜に求められる条件を満たす膜を得ることは非常に困難であった。

溶液から出発し、溶液−ゾル−ゲルの変化に基づいて、ゲル、ガラス、セラミックス、有機−無機複合材料、ナノコンポジットなどの材料を合成する方法でゾルゲル法がある。ゾルゲル法により作製される製品は、バルク、粉体、薄膜と多岐に渡るが、これらのうち薄膜については、低温で大面積に安価に成膜を行う方法として、ゾルゲル法が利用される。

また、ゾルゲル法により形成される薄膜の他の特徴として、微細構造の制御により屈折率を任意に変更できることが挙げられる。発明者らは、既に超低屈折率薄膜の作製法と、それを利用した高性能反射防止膜について、特許文献２、特許文献３で報告している。薄膜の屈折率を変更出来るのは以下の原理に基づいている。

一般に薄膜は、複数の微小孔が固体物質で隔てられている構造体としてモデル化できるので、薄膜の充填密度と屈折率の関係は、非特許文献１及び非特許文献２で記載されているように、次のように表すことができる。

ｎ_ｆ ^２＝ｐ（ｎ_０ ^２−１）＋１ （３）
ここで、ｎ_ｆは薄膜の見かけの屈折率（充填密度に依存する）、ｎ_０は薄膜層を構成する固体物質の屈折率、ｐは薄膜の空間充填率である。さらに、空間充填率は以下のように定義される。

ｐ＝（膜の固体部分の体積）／（膜の総体積） （４）
ここで、膜の総体積は膜の固体部分の体積と膜の微小孔部分の体積の総和である。式（３）及び式（４）より、膜の微細構造を変更することにより、空間充填率ｐを変化させ、したがって、膜の屈折率を制御することができる。
特開２０００−３５６５０８ 特開２００２−５２３６４６ 特開２００１−８２３９１４ 金原 粲、藤原英夫：薄膜（応用物理学選書 裳華房 Ｐ．１９９） 高橋康隆、他：ゾル−ゲル法による薄膜コーティング（技術情報協会 ｐ．３２７）

本発明は、被計測物の光入射面、その裏面の双方又はどちらか一方に、計測に使用する光の波長において反射防止効果を有する光学薄膜を形成することを課題とする。

これにより、多重反射の原因となる光学基板／媒質界面の反射がほぼ無くなり、多重反射を計測に問題ないレベルまで低減することができる、被計測物の計測面に反射防止膜を設ける方法を提供することを課題とする。

すなわち、本発明は、計測の補助手段として反射防止膜を用いた被計測物の光特性の計測において、高精度な計測の要求を満たす屈折率値をコントロールし、被計測物の表面状態を変えずに計測後に反射防止膜を除去することが可能である反射防止膜を用いた光学特性計測方法を提供することを課題とする。

請求項１に記載の発明は、被計測物の計測に使用する計測光の波長に対して反射防止機能を有し、かつ、前記被計測物の表面を研磨することなく除去可能な反射防止膜を、前記被計測物の表面に成膜した後に、前記被計測物の光学特性を計測することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１の構成に加えて、前記反射防止膜は、ゾルゲル法により形成することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２の構成に加えて、前記反射防止膜は、粒径１００ｎｍ以下のフッ化物粒子により構成されることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか一つの構成に加えて、前記反射防止膜は、ふき取りなどの物理的手段で除去することが可能であることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか一つの構成に加えて、前記反射防止膜は、溶媒による洗浄などの化学的手段で除去することが可能な反射防止膜であることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか一つの構成に加えて、前記被計測物の光学特性を計測する際の基準となる参照面が前記被計測物の一方の側に設けられ、前記反射防止膜が前記被計測物の一方の側に成膜され、前記被計測物に前記参照面側から前記計測光を入射させることによって、前記被計測物の反射波面を計測することを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか一つの構成に加えて、反射ミラーが前記被計測物の一方の側に設けられ、前記参照面が前記被計測物の他方の側に設けられ、前記反射防止膜が前記反射ミラー側に成膜され、前記被計測物に前記参照面側から前記計測光を入射させることによって、前記被計測物の透過波面を計測することを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項１乃至７のいずれか一つの構成に加えて、前記被計測物は、計測光が透過する方向の厚みが１ｃｍ以下の準平行平板であり、前記反射防止膜の透過率は９８％以上、屈折率は１．４０以下であることを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、フッ化物溶液を用いてゾルゲル法によって作製した調製液を対象物に塗布後乾燥させることによって成膜され、所定の光の波長に対して反射防止機能を有し、かつ、前記対象物の表面を研磨することなく除去可能であることを特徴とする。

請求項１０に記載の発明は、前記請求項１乃至８のいずれか一つに記載の測定方法により評価され、所定値以上の精度を有する少なくとも二つ以上の光学素子を具えたことを特徴とする。

請求項１１に記載の発明は、請求項１０の構成に加えて、前記光学素子は、Ｎ．Ａ．＞０．８０であることを特徴とする。

請求項１２に記載の発明は、投影光学系を用いてマスクのパターン像を基板上に投影露光する装置であって、紫外線を露光光としてマスクを照明する照明光学系と、請求項１０又は１１に記載の光学系を含み、前記マスクのパターン像を基板上に形成する投影光学系とを備えたことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、被計測物の計測に使用する計測光の波長に対して反射防止機能を有し、かつ、前記被計測物の表面を研磨することなく除去可能な反射防止膜を、前記被計測物の表面に成膜した後に、前記被計測物の光学特性を計測する。したがって、反射防止膜除去後に被計測物の表面状態を変えないので、信頼度が高く、かつ高精度な光学測定を行うことができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１の効果に加えて、前記反射防止膜は、ゾルゲル法により形成するので、屈折率を制御でき、かつ良質な反射防止膜を提供できる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２の効果に加えて、前記反射防止膜は、粒径１００ｎｍ以下のフッ化物粒子により構成されるので、散乱損失を抑えることができ、精度の高い計測を行うことができる。

請求項４〜５に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか一つの効果に加えて、前記反射防止膜は、ふき取りなどの物理的手段又は溶媒による洗浄などの化学的手段で除去することが可能なので、計測後に被計測物の表面状態を損ねることなく平易に被計測物から反射防止膜を除去できる。

請求項６に記載の発明によれば、請求項１乃至５のいずれか一つの効果に加えて、前記被計測物の光学特性を計測する際の基準となる参照面が前記被計測物の一方の側に設けられ、前記反射防止膜が前記被計測物の一方の側に成膜され、前記被計測物に前記参照面側から前記計測光を入射させることによって、前記被計測物の反射波面を計測するので、信頼性の高い、反射波面測定を行うことができる。

請求項７に記載の発明によれば、請求項１乃至５のいずれか一つの効果に加えて、反射ミラーが前記被計測物の一方の側に設けられ、前記参照面が前記被計測物の他方の側に設けられ、前記反射防止膜が前記反射ミラー側に成膜され、前記被計測物に前記参照面側から前記計測光を入射させることによって、前記被計測物の透過波面を計測するので、信頼性の高い、透過波面測定を行うことができる。

請求項８に記載の発明によれば、請求項１乃至７のいずれか一つの効果に加えて、前記被計測物は、計測光が透過する方向の厚みが１ｃｍ以下の準平行平板であり、前記反射防止膜の透過率は９８％以上、屈折率は１．４０以下であるので、反射防止膜の屈折率を制御することができるので、透過率の高い、したがって、高品質の反射防止膜を提供できる。さらに、ゾルゲル法により形成された多孔質膜を計測の補助手段として用いることにより、従来は計測できなかった測定面とそれに向かい合う裏面とがほぼ平行であるような基板に対しても、従来仕様の干渉計での計測が可能とる。

請求項９に記載の発明によれば、フッ化物溶液を用いてゾルゲル法によって作製した調製液を対象物に塗布後乾燥させることによって成膜され、所定の光の波長に対して反射防止機能を有し、かつ、前記対象物の表面を研磨することなく除去可能であるので、計測後に被計測物の表面状態を損ねることなく平易に被計測物から反射防止膜を除去できる。

請求項１０に記載の発明によれば、前記請求項１乃至８のいずれか一つに記載の測定方法により評価され、所定値以上の精度を有する光学素子を具えているので、光学系に組み込む前に予め性能の悪い素子を排除可能であり、光学系を組み立てた後に光学素子の性能未達による光学系の性能未達により、別の光学素子を再度作製しなくてはならないというトラブルを防止することができ、光学系製品の製造コストを抑えることができる。

請求項１１に記載の発明によれば、請求項１０の構成に加えて、前記光学素子は、Ｎ．Ａ．＞０．８０であるので、高解像度の結像が可能となる。

請求項１２に記載の発明によれば、投影光学系を用いてマスクのパターン像を基板上に投影露光する装置であって、紫外線を露光光としてマスクを照明する照明光学系と、請求項１０又は１１に記載の光学系を含み、前記マスクのパターン像を基板上に形成する投影光学系とを備えているので、投影露光装置として組み立てる前に、予め性能の悪い照明光学系又は投影光学系を排除できるので、投影露光装置に照明光学系又は投影光学系を組み立て工程後に照明光学系又は投影光学系の性能評価後、性能未達の際には別の照明光学系又は投影光学系を再度組み立てるというトラブルを防止することができ、投影露光装置の製造コストを抑えることができる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。
［発明の実施の形態１］

以下、本発明の実施の形態１について、図１及び図９を用いて説明する。

図１は、本発明の実施の形態１に係る反射防止膜を用いたＰＰ板の基板面の反射波面計測時の概念図である。

まず構成を説明する。計測対象となるＰＰ板１０は、光学特性を計測する際の基準となる参照面１１ａがＰＰ板１０の基板面１０ａ側に位置するように設けられ、反射防止膜１２がＰＰ板１０の裏面１０ｂに成膜されている。

図１に示すように、ＰＰ板１０に参照面１１ａ側から計測のための入射光１３を入射させると、基板面１０ａで反射した反射光２２は、参照面１１ａで参照光１１と干渉を起こし、干渉縞として計測可能となる。一方、裏面１０ｂに到達した入射光１３は、反射防止膜１２によって反射を阻止され透過光２１として透過する。したがって、図７で示した、ＰＰ板１０の裏面１０ｂからの反射光２２及び多重反射光２３を排除することができ、ＰＰ板１０の基板面１０ａの反射波面測定を高精度に行うことができる。

図９は、本発明の実施の形態１に係る投影露光装置の全体構成を概略図である。図に示すように、投影露光装置１は、光源２、照明光学系３、マスク部４、投影光学系６、ウエハ部７から構成される。反射防止膜１２で評価されたＰＰ板１０は、光学素子として、光学系全般、あるいは、照明光学系３や投影光学系６に組み込まれ使用される。

次に、屈折率１．２５程度、ＰＰ板１０に成膜計測後、表面状態を変えずに除去できる反射防止膜１２を形成する方法として、ゾルゲル法が好適であることを見出したので、以下に説明する。

以下、実施例に本発明による計測方法を開示する。これら実施例は実例によって説明されているが、本発明はこれらに限定されるものではない。
［実施例１］

本発明の実施の形態１を実施した例を実施例１として、以下に示す。

ここでは、ＰＰ板１０として、合成石英ガラス基板を用い、その基板面１０ａについて、反射波面計測を実施した例を示す。

最初に、反射防止膜１２の作製方法を示す。得られる液のフッ化マグネシウム濃度が１．０％となるよう、酢酸マグネシウムのメタノール溶液にフッ酸のメタノール希釈液を十分撹拌しながら添加した。この液をポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製のセルに入れ、さらにステンレス製の圧力容器に入れて、１３５℃で２４時間加熱・加圧処理した。冷却後、液を取り出し、エバポレーターで３．０ｗｔ％まで濃縮し、塗布液とした。次いで、被計測物の基板をスピンコーターにセットし、直径８０ｍｍ、厚さ４ｍｍの円板状の基板の裏面１０ｂに塗布液を滴下後、液が乾くまで１５００ｒ．ｐ．ｍ．で回転して成膜を行った。得られた膜の６３３ｎｍでの屈折率は１．２９０、透過率は９９．９８％であった。

次に、この基板面１０ａについて、反射波計測を実施した例を示す。

裏面１０ｂに反射防止膜１２を成膜する。次に、図１に示すように、参照面１１ａ側に基板面１０ａが来るように、参照面１１ａに対してほぼ平行に基板面１０ａを設置する。そして、基板面１０ａを参照面１１ａに合わせて基板面１０ａの反射光２２計測する。最後に、反射防止膜１２を拭き取り除去或いは洗浄除去する。

本発明のゾルゲル膜は、熱処理（ベーキング）を施さないので膜強度が低い。よって、膜強度を上げずにゾルゲル膜を計測の補助手段として利用し、不要となった際には、簡単な方法で膜を除去することを考えた。上記屈折率の必要条件を満たす膜は多孔質となるため、もともと膜強度が低く、むしろ後で除去するには好適である。また、本発明による計測手段は、従来よりレンズ等の計測に用いられていた干渉計がそのまま利用できるため、計測装置そのものへの新たな投資が不要となるという利点も兼ね備えている。
［比較例１］

比較例１として、図２ａは、本発明の実施の形態１に係る、図１で示した反射防止膜を用いた場合の反射波面計測時の干渉縞図、図２ｂは、図７で示した反射防止膜無しの場合の反射波面計測時の干渉縞図を示す。

図２ｂに示すように、反射防止膜１２を形成しない場合、基板面１０ａ、裏面１０ｂ両方からの反射光２２が参照面１１ａに到達するため、中心に同心円状の多重干渉縞となる。それに対して、図２ａに示すように、反射防止膜１２により、裏面１０ｂに到達した計測光は、反射防止膜１２の機能により透過していく。その結果、裏面１０ｂからの反射光２２及び多重反射光２３は、参照面１１ａに到達しないため、基板面１０ａからの干渉縞のみが得られる。

なお、今回作製した反射防止膜１２の透過率は、９９．９８％であったので、反射は０．０２％の割合で起こるが、参照面１１ａでの分解能を越える値であるので、干渉縞には現れず、基板面１０ａからの反射波と参照光１１による干渉縞のみが得られる。
［発明の実施の形態２］

以下、本発明の実施の形態２について、図３を用いて説明する。

図３は、本発明の実施の形態２に係る反射防止膜を用いたＰＰ板の裏面の反射波面計測時の概念図である。

まず構成を説明する。計測対象となるＰＰ板１０は、参照面１１ａがＰＰ板１０の基板面１０ａ側に位置するように設けられ、反射防止膜１２がＰＰ板１０の基板面１０ａに成膜されている。

図３に示すように、ＰＰ板１０に参照面１１ａ側から計測のための入射光１３を入射させると、裏面１０ｂで反射した反射光２２は、参照面１１ａで参照光１１と干渉を起こし、干渉縞として計測可能となる。一方、基板面１０ａに到達した入射光１３は、反射防止膜１２によって反射を阻止され透過光２１として透過する。したがって、図７で示した、ＰＰ板１０の基板面１０ａからの反射光２２を排除することができ、ＰＰ板１０の基板面１０ａの反射波面測定を高精度に行うことができる。

図１に示すように、ＰＰ板１０に参照面１１ａ側から計測のための入射光１３を入射させると、基板面１０ａで反射した反射光２２は、参照面１１ａで参照光１１と干渉を起こし、干渉縞として計測可能となる。一方、裏面１０ｂに到達した入射光１３は、反射防止膜１２によって反射を阻止され透過光２１として透過する。したがって、図７で示した、ＰＰ板１０の裏面１０ｂからの反射光２２及び多重反射光２３を排除することができ、ＰＰ板１０の基板面１０ａの反射波面測定を高精度に行うことができる。

なお、同一の構成及び作用は、本発明の実施の形態１と同様であるので、同一の構成には同一の符号を付して、その説明を省略する。
［実施例２］

本発明の実施の形態２を実施した例を実施例２として、以下に示す。

ここでは、ＰＰ板１０として、実施例１と同様に合成ガラス基板を用い、基板の裏面１０ｂについて、反射波面計測を実施した例を示す。

実施例１で示した方法と同様の方法で、反射防止液を作製する。次に、直径８０ｍｍ、厚さ４ｍｍの円板状の合成石英ガラス基板面１０ａに塗布液を滴下後、液が乾くまで１５００ｒ．ｐ．ｍ．で回転して基板面１０ａに成膜を行った。

次に、この基板面１０ａについて、反射波計測を実施した例を示す。

図３は、本発明の実施の形態１に係る反射防止膜を用いたＰＰ板の裏面１０ｂの反射波面計測時の概念図である。図３に示すように、参照面１１ａ側に基板面１０ａが来るように、参照面１１ａに対してほぼ平行に基板面１０ａを設置する。反射防止膜１２は、基板面１０ａ側に成膜されている。さらに、基板面１０ａを参照面１１ａに合わせて裏面１０ｂの反射光２２を計測する。最後に、反射防止膜１２を除去する。反射防止膜１２の除去方法は、実施例１と同様である。
［発明の実施の形態３］

以下、本発明の実施の形態３について、図４ａ、図４ｂ及び図５を用いて説明する。

図４ａは、本発明の実施の形態３に係る、反射防止膜が均一に成膜された場合の、ＰＰ板の両面に反射防止膜を成膜した場合の透過波面計測時の概念図である。図４ｂは、反射防止膜に膜厚ムラができた場合の透過波面計測時の概念図に対応する。

図５は、本発明の実施の形態３に係る、ＰＰ板の裏面に反射防止膜を成膜した場合の透過波面計測時の概念図である。

以下、図４ａ及び図５を用いて構成を説明する。

図４ａにおいて、反射ミラー１４と参照面１１ａとがＰＰ板１０を挟んで対向する位置になるように反射ミラー１４を設置する。参照面１１ａはＰＰ板１０の基板面１０ａ側に設けられ、ＰＰ板１０の基板面１０ａ及び裏面１０ｂの両面に反射防止膜１２が成膜されている。

図５において、図４ａで示した、ＰＰ板１０の基板面１０ａの反射防止膜１２が除去され、裏面１０ｂのみに反射防止膜１２が成膜されている。

図４及び図５において、参照面１１ａに対してＰＰ板１０を１°傾けて設置する。これによって、図５において、基板面１０ａからの反射光２２（不図示）を排除することができる。また、図４と図５の構成を用いて検証を行うので、図４も図５と同一条件にする必要があるため、１°傾けて測定を行っている。

ＰＰ板１０に参照面１１ａ側から計測のための入射光１３を入射させると、図４ａに示すように、裏面１０ｂに到達した光は、反射防止膜１２によって反射を阻止され、透過光２１として、参照面１１ａの反対側へと透過していく。その後、透過光２１は、反射ミラー１４で反射され、再び反射防止膜１２を透過し、参照面１１ａへ透過光２１ａとして到達する。こうしてＰＰ板１０の透過光２１ａと参照光１１の干渉縞を参照面１１ａにて得ることができる。

一方、図４ｂに示すように、反射防止膜１２自体に膜厚Ｈや屈折率のムラによって生じる光２４があると波面にそれらが反映され、結果として測定波面に偏りが生じる。したがって、偏りが十分小さいことを確認することによって、反射防止膜１２が膜厚ムラや屈折率ムラを起こさず、反射防止膜１２としての機能を有しているかを確認する必要がある。

図５に示すように、裏面１０ｂのみに反射防止膜１２を形成することで多重反射が完全に除去できているか否かも確認する必要がある。

以下に、本発明により透過波面計測を実施した例と同時に透過波面計測の確かさを検証した結果を示す。他の計測手法でＰＰ板１０の表面形状を変えずに透過波面計測が出来れば、その結果と本発明とによる方法とを比較することで、本発明の方法の確かさを確認できるが、本発明の方法以外で信頼性の高い計測手段がないため、以下のような推論を行った。
（推論）

１．多重反射は、ＰＰ板１０の表面の反射をなくせば消えるはずである。

２．透過波面測定において、反射防止膜１２を裏面１０ｂのみに成膜した場合に比べて両面に成膜した場合の方が多重反射は少ないはずである。

３．反射防止膜１２が無い場合の多重反射の影響は十分大きく、かつ、裏面１０ｂのみに反射防止膜１２を成膜したの場合の多重反射の影響が、両面共に反射防止膜１２を成膜した場合の多重反射の影響と同程度であれば、両面共に反射防止膜１２を成膜した場合の計測は、多重反射の影響が十分小さく、なおかつ、透過波面の測定結果に含まれる反射防止膜１２由来の誤差も小さいといえるはずである。

推論１及び２は、原理から明らかであるが、図２に示した反射防止膜１２が有りの場合と反射防止膜１２が無しの場合の測定結果を比較することにより、十分確からしいといえる。

推論３については、換言すると、反射防止膜１２が無しの場合の多重反射の影響と片面のみ反射防止膜１２の膜厚ムラ等による多重反射の影響の差の値の程度が、反射防止膜１２なしの場合の影響から両面反射防止膜１２の膜厚ムラ等による多重反射の影響に比較すると十分に大きく、かつ、両面に成膜した反射膜の影響と片面のみ反射膜の場合の影響の差がほぼ０であるということになる。そこで、この推論が正しいことを確認するため、実施例３に示すような検証実験を行った。
［実施例３］

本発明の実施の形態３を実施した例を実施例３として、以下に示す。

実施例１で示したのと同様の手順を用いて、フッ化物溶液を用いてゾルゲル法によって反射防止溶膜を作製する。

最初に、図４に示すように、基板面１０ａ、裏面１０ｂの両面に反射防止膜１２を成膜して透過波面を計測する。次に、図５に示すように、片面の反射防止膜１２を除去して、再度透過波面を計測する。最後に、この二つの透過波面データの差を求める。この差分が十分小さければ、上記の多重反射以外は無く、また、反射防止膜１２自体の膜厚ムラや屈折率ムラが小さいことが検証される。

図６に、透過波面計測時の検証実験の結果を示す。図６において、横軸はツェルニケ（Zernike）多項式で計測結果をフィッティングした際のフィッティング成分を表し、縦軸はフィッティングされた計測結果を自乗和平均（RMS：Root Mean Square）で表現したものである。このZernike多項式によるフィッティングとは、レンズの面形状や透過波面結果を表現するのによく利用されている方法である。光軸に対して回転対称な成分の項(０θ)と回転非対称な成分の項(EVEN、ODD)を、ゆるやかな成分(低次)〜(中次)〜細かい成分(高次)、フィッティングできなかった非常に細かい成分(残渣)に分けて表現する。

◆印は、ＰＰ板１０に成膜せず実施した透過波面計測結果とＰＰ板１０の片面のみに成膜して実施した透過波面計測結果の差を示す。□印は、ＰＰ板１０に成膜せず実施した透過波面計測結果とＰＰ板１０の両面に成膜して実施した透過波面計測結果の差を示す。図６に示すように、◆印と□印のＲＭＳ値は有意の値存在していることがわかる。また、各成分項での両者の値をそれぞれ比較すると、それらはほとんど変わらない。したがって、両面共に反射防止膜１２を成膜した場合の計測は、多重反射の影響が十分小さく、透過波面の測定結果に含まれる反射防止膜１２由来の誤差も小さいことがわかる。

△印は、両面に反射防止膜１２を成膜して実施した透過波面計測結果と片面の反射防止膜１２を除去後に実施した透過波面計測結果との差を示す。図６に示すように、ＲＭＳ値は、非常に小さいことがわかる。したがって、これらの結果から、膜厚ムラや屈折率ムラによる影響は十分低減されており、しかも反射防止膜１２自体による誤差も十分小さいことが推測される。

×印は、成膜前に実施した透過波面計測結果と成膜後に膜を除去した際の計測結果の差を示す。図６に示すように、波面、透過率ともに測定再現性レベルであり、光学性能に影響は与えていないことがわかる。

これらの結果から、透過波面計測において本発明による反射防止膜１２を利用することで、高精度な計測が可能となる。

以上述べた理由により、本発明に従いゾルゲル法により形成された多孔質膜を計測の補助手段として用いることにより、従来は計測できなかった測定面とそれに向かい合う裏面１０ｂとがほぼ平行であるような基板に対しても、従来仕様の干渉計での計測が可能とる。

さらに、反射防止膜１２を除去後に被計測物の表面状態を変えないので、信頼度の高い高精度な光学測定を行うことができる。

さらに、反射防止膜１２をゾルゲル法により形成するので、屈折率を制御でき、かつ良質な反射防止膜１２を提供できる。また、粒径１００ｎｍ以下のフッ化物粒子により構成されるので、散乱損失を抑えることができ、精度の高い計測を行うことができる。

さらに、ふき取りなどの物理的手段又は溶媒による洗浄などの化学的手段で除去することが可能な反射防止膜１２を用いるので、計測後に被計測物の表面状態を損ねることなく平易に被計測物から反射防止膜１２を除去できる。

さらに、本発明の測定方法により評価され、所定値以上の精度を有する光学素子を具えている光学製品に対しては、光学系に組み込む前に予め性能の悪い素子を排除できるので、光学系に組み込む前に予め性能の悪い素子を排除可能であり、光学系を組み立てた後に光学素子の性能未達による光学系の性能未達により、別の光学素子を再度作製しなくてはならないというトラブルを防止することができ、光学系製品の製造コストを抑えることができる。

光学系は、Ｎ．Ａ．＞０．８０であるので、高解像度での結像が可能となる。

さらに、本発明によれば、投影露光装置１として組み立てる前に、予め性能の悪い照明光学系３を排除できるので、投影露光装置１に照明光学系３及び投影光学系６を組み立て工程後に照明光学系３及び投影光学系６の性能評価後、性能未達の際には別の照明光学系３及び投影光学系６を再度組み立てるというトラブルを防止することができ、投影露光装置１の製造コストを抑えることができる。

本発明の実施の形態１に係る反射防止膜を用いたＰＰ板の基板面の反射波面計測時の概念図である。 同実施の形態１に係る図１で示した反射防止膜を用いた場合の反射波面計測時の干渉縞図である。 図７で示した反射防止膜無しの場合の反射波面計測時の干渉縞図である。 本発明の形態２に係る反射防止膜を用いたＰＰ板の裏面の反射波面計測時の概念図である。 本発明の実施の形態３に係る、反射防止膜が均一に成膜された場合の、ＰＰ板の両面に反射防止膜を成膜した場合の透過波面計測時の概念図である。 反射防止膜に膜厚ムラができた場合の透過波面計測時の概念図である。 同実施の形態３に係る裏面反射防止膜を成膜した場合の透過波面計測時の概念図である。 同実施の形態３に係る透過波面計測時の検証実験の結果を示す図である。 従来の反射波面計測時の概念図である。 従来の透過波面計測時の概念図である。 投影露光装置の概念図である。

符号の説明

１０ ＰＰ板
１０ａ 基板面
１０ｂ 裏面
１１ 参照光
１１ａ 参照面
１２ 反射防止膜
１３ 入射光
１４ 反射ミラー
２１、２１ａ 透過光
２２ 反射光
２３ 多重反射光
２４ 屈折率のムラによって生じる光２４
Ｈ 膜厚

Claims (12)

1. 被計測物の計測に使用する計測光の波長に対して反射防止機能を有し、かつ、前記被計測物の表面を研磨することなく除去可能な反射防止膜を、前記被計測物の表面に成膜した後に、前記被計測物の光学特性を計測することを特徴とする光学特性の計測方法。
2. 前記反射防止膜は、ゾルゲル法により形成することを特徴とする請求項１に記載の光学特性の計測方法。
3. 前記反射防止膜は、粒径１００ｎｍ以下のフッ化物粒子により構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学特性の計測方法。
4. 前記反射防止膜は、ふき取りなどの物理的手段で除去することが可能であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の光学特性の計測方法。
5. 前記反射防止膜は、溶媒による洗浄などの化学的手段で除去することが可能であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の光学特性の計測方法。
6. 前記被計測物の光学特性を計測する際の基準となる参照面が前記被計測物の一方の側に設けられ、
   前記反射防止膜が前記被計測物の一方の側に成膜され、
   前記被計測物に前記参照面側から前記計測光を入射させることによって、
   前記被計測物の反射波面を計測することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一つに記載の光学特性の計測方法。
7. 反射ミラーが前記被計測物の一方の側に設けられ、
   前記参照面が前記被計測物の他方の側に設けられ、
   前記反射防止膜が前記反射ミラー側に成膜され、
   前記被計測物に前記参照面側から前記計測光を入射させることによって、
   前記被計測物の透過波面を計測することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一つに記載の光学特性の計測方法。
8. 前記被計測物は、計測光が透過する方向の厚みが１ｃｍ以下の準平行平板であり、前記反射防止膜の透過率は９８％以上、屈折率は１．４０以下であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一つに記載の光学特性の計測方法。
9. フッ化物溶液を用いてゾルゲル法によって作製した調製液を対象物に塗布後乾燥させることによって成膜され、所定の光の波長に対して反射防止機能を有し、かつ、前記対象物の表面を研磨することなく除去可能であることを特徴とする反射防止膜。
10. 前記請求項１乃至８のいずれか一つに記載の測定方法により評価され、所定値以上の精度を有する光学素子を具えたことを特徴とする光学系。
11. 前記光学素子は、Ｎ．Ａ．＞０．８０であることを特徴とする請求項１０に記載の光学系。
12. 投影光学系を用いてマスクのパターン像を基板上に投影露光する装置であって、紫外線を露光光としてマスクを照明する照明光学系と、請求項１０又は１１に記載の光学系を含み、前記マスクのパターン像を基板上に形成する投影光学系とを備えた投影露光装置。