(57)【要約】【課題】２つの光学系を通過した照明光を検出して、その２つの光学系のそれぞれの偏光特性を計測する。【解決手段】照明光学系ＩＬＳ及び投影光学系ＰＬの偏光特性を計測する方法において、照明光学系ＩＬＳ及び投影光学系ＰＬを通過した照明光ＩＬの第１の偏光特性を計測する工程と、照明光学系ＩＬＳと投影光学系ＰＬとの間にプリズム部２２Ａを配置する工程と、照明光学系ＩＬＳ、プリズム部２２Ａ、及び投影光学系ＰＬを通過した照明光ＩＬの第２の偏光特性を計測する工程と、その第１及び第２の偏光特性に基づいて照明光学系ＩＬＳ及び投影光学系ＰＬの各偏光特性を求める工程と、を含む。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１光学系及び前記第１光学系を通過した照明光が入射する第２光学系の偏光特性を計測する方法において、
前記第１光学系に所定の偏光状態の照明光を供給し、前記第１光学系を介して前記第２光学系から射出される前記照明光の第１の偏光特性を計測する工程と、
前記第１光学系と前記第２光学系との間に、前記照明光を偏向する光路偏向部材を配置する工程と、
前記第１光学系に前記所定の偏光状態の照明光を供給し、前記第１光学系を介して前記第２光学系から射出される前記照明光の第２の偏光特性を計測する工程と、
前記第１及び第２の偏光特性に基づいて前記第１光学系及び前記第２光学系の偏光特性を求める工程と、
を含むことを特徴とする偏光計測方法。
【請求項２】
前記偏光特性を求める工程は、
前記第１及び第２の偏光特性の差分から前記第１光学系の偏光特性を求める工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の偏光計測方法。
【請求項３】
前記第１及び第２の偏光特性はそれぞれストークスパラメータで表されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の偏光計測方法。
【請求項４】
照明光学系からの照明光でパターンを照明し、前記照明光で前記パターン及び投影光学系を介して物体を露光する露光方法において、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の偏光計測方法を用いて前記照明光学系及び前記投影光学系の偏光特性を求めることを特徴とする露光方法。
【請求項５】
第１光学系及び前記第１光学系を通過した照明光が入射する第２光学系の偏光特性を計測する装置において、
前記第１光学系に所定の偏光状態の照明光を供給する光源装置と、
前記第１光学系を介して前記第２光学系から射出される前記照明光の偏光特性を計測する偏光特性計測装置と、
前記第１光学系と前記第２光学系との間に出し入れ可能に配置されて、前記照明光を偏向する光路偏向部材と、
前記偏光特性計測装置で計測される、前記第１光学系を介して前記第２光学系から射出される前記照明光の第１の偏光特性と、前記第１光学系及び前記光路偏光部材を介して前記第２光学系から射出される前記照明光の第２の偏光特性とに基づいて、前記第１光学系及び前記第２光学系の偏光特性を求める演算装置と、
を備えることを特徴とする偏光計測装置。
【請求項６】
前記光路偏向部材はプリズムまたはフレネルレンズであることを特徴とする請求項５に記載の偏光計測装置。
【請求項７】
前記偏光特性計測装置は、前記第２光学系の瞳面と実質的に共役な計測面を形成する集光系と、前記計測面上の光量分布を計測する撮像素子とを有することを特徴とする請求項５または請求項６に記載の偏光計測装置。
【請求項８】
前記演算装置は、
前記第１及び第２の偏光特性の差分から前記第１光学系の偏光特性を求めることを特徴とする請求項５から請求項７のいずれか一項に記載の偏光計測装置。
【請求項９】
照明光学系からの照明光でパターンを照明し、前記照明光で前記パターン及び投影光学系を介して物体を露光する露光装置において、
前記照明光学系及び前記投影光学系の偏光特性を求めるために、請求項５から請求項８のいずれか一項に記載の偏光計測装置を用いることを特徴とする露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つの光学系を通過した照明光を検出してその２つの光学系のそれぞれの偏光特性を計測する偏光計測技術、及びこの偏光計測技術を用いる露光技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体デバイス又は液晶表示素子等のマイクロデバイス（電子デバイス）を製造するためのリソグラフィ工程中で使用されるステッパー等の一括露光型の投影露光装置、又はスキャニングステッパー等の走査露光型の投影露光装置等の露光装置においては、解像度を高めるために投影光学系の開口数が増大し、露光波長が短波長化して来ている。最近では、さらに解像度や焦点深度等の結像特性を改善するために、所定の偏光状態に制御された照明光を用いる偏光照明も提案されている。このように偏光照明を用いるような場合に、投影光学系から射出される照明光の偏光特性は、ストークスパラメータで表される。そこで、露光装置においてオンボディで高精度に投影光学系に関するストークスパラメータを計測するために、投影光学系の像面側を移動するステージに組み込むことが可能な測定装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１７９６６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の測定装置は、露光装置の照明光学系から射出され、さらに投影光学系を通過した照明光を検出しているため、実際に測定されるストークスパラメータには、投影光学系の偏光特性の他に照明光学系の偏光特性も含まれているという問題があった。また、照明光学系のみの偏光特性を計測するには、ストークスパラメータの測定装置を投影光学系の物体面側（例えばレチクルステージ）に移動すればよいが、露光装置は通常は環境チャンバ内に収納されているため、計測装置を投影光学系の像面側と物体面側との間で移動するのは困難である。
【０００５】
本発明は、このような課題に鑑み、２つの光学系を通過した照明光を検出して、その２つの光学系のそれぞれの偏光特性を計測できる偏光特性計測技術、及びその偏光特性計測技術を用いる露光技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による偏光特性計測方法は、第１光学系及びその第１光学系を通過した照明光が入射する第２光学系の偏光特性を計測する方法において、その第１光学系に所定の偏光状態の照明光を供給し、その第１光学系を介してその第２光学系から射出されるその照明光の第１の偏光特性を計測する工程と、その第１光学系とその第２光学系との間に、その照明光を偏向する光路偏向部材を配置する工程と、その第１光学系にその所定の偏光状態の照明光を供給し、その第１光学系を介してその第２光学系から射出されるその照明光の第２の偏光特性を計測する工程と、その第１及び第２の偏光特性に基づいてその第１光学系及びその第２光学系の偏光特性を求める工程と、を含むものである。
【０００７】
また、本発明による露光方法は、照明光学系からの照明光でパターンを照明し、その照明光でそのパターン及び投影光学系を介して物体を露光する露光方法において、本発明の偏光計測方法を用いてその照明光学系及びその投影光学系の偏光特性を求めるものである。
また、本発明による偏光測定装置は、第１光学系及びその第１光学系を通過した照明光が入射する第２光学系の偏光特性を計測する装置において、その第１光学系に所定の偏光状態の照明光を供給する光源装置と、その第１光学系を介してその第２光学系から射出されるその照明光の偏光特性を計測する偏光特性計測装置と、その第１光学系とその第２光学系との間に出し入れ可能に配置されて、その照明光を偏向する光路偏向部材と、その偏光特性計測装置で計測される、その第１光学系を介してその第２光学系から射出されるその照明光の第１の偏光特性と、その第１光学系及びその光路偏光部材を介してその第２光学系から射出されるその照明光の第２の偏光特性とに基づいて、その第１光学系及びその第２光学系の偏光特性を求める演算装置と、を備えるものである。
【０００８】
また、本発明による露光装置は、照明光学系からの照明光でパターンを照明し、その照明光でそのパターン及び投影光学系を介して物体を露光する露光装置において、その照明光学系及びその投影光学系の偏光特性を求めるために、本発明の偏光計測装置を用いるものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、第１光学系と第２光学系との間に光路偏向部材がない場合とある場合とで、第１光学系を通過した照明光と第２光学系との相対位置が変化することを利用して、第１及び第２の偏光特性から第１光学系及び第２光学系の偏光特性を分離して求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】（Ａ）は実施形態の一例の露光装置の概略構成を示す一部を切り欠いた図、（Ｂ）は図１（Ａ）のテストレチクルを示す斜視図である。
【図２】図１（Ａ）中の偏光測定ユニット１６の構成を示す図である。
【図３】照明光学系及び投影光学系の各偏光特性を計測する方法の一例を示すフローチャートである。
【図４】（Ａ）はプリズム部２２Ａを介することなく照明光学系及び投影光学系を通過した照明光を検出する偏光測定ユニット１６を示す図、（Ｂ）はプリズム部２２Ａを介して照明光学系及び投影光学系を通過した照明光を検出する偏光測定ユニット１６を示す図である。
【図５】（Ａ）は１回目に計測されるストークスパラメータの一部を示す図、（Ｂ）は２回目に計測されるストークスパラメータの一部を示す図、（Ｃ）は１回目の計測結果と２回目の計測結果との差分の一部を示す図である。
【図６】テストレチクルに形成されるフレネルレンズ部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態の一例につき図１〜図５を参照して説明する。
図１（Ａ）は本実施形態の露光装置の概略構成を示す。図１（Ａ）において、露光用の光源１として、発振波長が狭帯化されたＡｒＦエキシマレーザ光源（波長１９３ｎｍ）が使用されているが、その他にＫｒＦエキシマレーザ光源（波長２４８ｎｍ）、Ｆ2 レーザ光源（波長１５７ｎｍ）等も使用できる。光源１から射出される照明光（露光光）ＩＬは、偏光度ＶＰが例えば０．９５以上の直線偏光のレーザビームである。光束の偏光度ＶＰは、その光束の次式で定義されるストークス(Stokes)パラメータＳ0，Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3を用いて、次のように表すことができる。
【００１２】
ＶＰ＝（Ｓ12＋Ｓ22＋Ｓ32）1/2／Ｓ0      …（Ａ１）
Ｓ0:光束の全強度                     …（Ａ２）
Ｓ1:光軸に垂直な面内の互いに直交する軸をＸ軸及びＹ軸として、Ｘ方向の直線偏光成分（横偏光）の強度からＹ方向の直線偏光成分（縦偏光）の強度を差し引いた差分強度
…（Ａ３）
Ｓ2:Ｘ方向に対して４５°傾斜した方向の直線偏光成分（４５°偏光）の強度からそれに直交する方向の直線偏光成分（１３５°偏光）の強度を差し引いた差分強度
…（Ａ４）
Ｓ3:右回りの円偏光成分の強度から左回りの円偏光成分の強度を差し引いた差分強度
…（Ａ５）
光源１から射出されたほぼ平行光束からなり所定の矩形状の断面を持つ照明光ＩＬは、周知のビーム送光系２を介して偏光状態可変部３に入射する。偏光状態可変部３は、後述のレチクルＲ（マスク）、ひいてはウエハＷ（基板）に対する照明光ＩＬの偏光状態を変化させる機能を有する。偏光状態可変部３は、一例として回転可能な１／２波長板（不図示）と、回転可能な１／４波長板（不図示）と、結晶光学軸に直交する方向で厚さが次第に増大する水晶板とその厚さの変化を相殺する形状の石英板とからなり一体的に回転可能な偏光解消板（不図示）とを交換可能に備えている。
【００１３】
この場合、偏光状態可変部３を用いることで、射出される照明光ＩＬの偏光方向を任意の方向に設定することができる。さらに、偏光状態可変部３において偏光解消板を用いることで、射出される照明光ＩＬを非偏光（ランダム偏光）に設定できる。
偏光状態可変部３により必要に応じて偏光状態の変換された照明光ＩＬは、光束の断面形状を変化させるためのズーム光学系等を含むビーム形状可変部４を介して、マイクロフライアイレンズ（又はフライアイレンズ）５に入射する。マイクロフライアイレンズ５を構成する多数の正屈折力からなる微小レンズからの光束によってその射出面（照明光学系の瞳面）に多数の二次光源からなる面光源が形成され、その面光源からの照明光ＩＬを重畳することで照度分布が均一化される。なお、その面光源の形状を規定するために回折光学素子等を用いてもよい。さらに、マイクロフライアイレンズ５の代わりに、ロッドインテグレータ（内面反射型インテグレータ）等のオプティカル・インテグレータ（ホモジナイザ）を使用しても良い。また、その照明光学系の瞳面には、通常照明、輪帯照明、２極照明、変形照明等の種々の照明方式用の開口絞りを切り替えて設定するための可変開口絞り部（不図示）が設置されている。
【００１４】
マイクロフライアイレンズ５から射出された照明光ＩＬは、第１リレー光学系６を介して、レチクルＲ上の照明領域の形状を規定するための開口部が形成されたレチクルブラインド７を照明する。レチクルブラインド７の開口部を通過した照明光ＩＬは、第２リレー光学系８Ａ、コンデンサ光学系８Ｂ、及び光路折り曲げ用のミラー９を介して、転写用のパターンが形成されたレチクルＲを均一な照度分布で照明する。ビーム送光系２からコンデンサ光学系８Ｂ及びミラー９までの部材を含んで照明光学系ＩＬＳが構成されている。また、光源１、偏光状態可変部３、及びビーム形状可変部４の動作は、コンピュータよりなり装置全体の動作を統括制御する主制御系１１内の照明系制御部によって制御されている。
【００１５】
照明光ＩＬのもとで、レチクルＲのパターンは投影光学系ＰＬを介してレジストが塗布されたウエハＷ上に転写露光される。以下、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内で図１（Ａ）の紙面に平行な方向にＸ軸を、図１（Ａ）の紙面に垂直な方向にＹ軸を取って説明する。
本実施形態の投影光学系ＰＬを構成する所定の光学部材、例えばレンズエレメント１４Ａ，１４Ｂは、不図示のレンズ枠及びＺ方向に伸縮可能な３箇所の駆動素子（例えばピエゾ素子）１３Ａ，１３Ｂを介して鏡筒に支持されている。主制御系１１内の結像特性制御部が、駆動系１２を介して駆動素子１３Ａ，１３Ｂを駆動することによって、レンズエレメント１４Ａ，１４ＢのＺ方向の位置、並びにＸ軸及びＹ軸の回りの傾斜角を制御できる。これによって、投影光学系ＰＬの結像特性が、一例として照明光ＩＬの積算照射量に応じて予測される変動量を補正するように制御される。なお、投影光学系ＰＬの結像特性を制御する際に、さらに後述の偏光測定ユニット１６を用いて計測される偏光特性を考慮してもよい。また、駆動可能なレンズエレメント１４Ａ，１４Ｂの位置及び個数は、制御対象の結像特性に応じて任意に設定可能である。
【００１６】
次に、レチクルＲはレチクルステージＲＳＴ上に保持され、レチクルステージＲＳＴはレーザ干渉計（不図示）の計測値に基づいて、レチクルベース（不図示）上の光軸ＡＸに垂直な平面内でレチクルＲの移動又は位置決めを行う。一方、ウエハＷはウエハステージＷＳＴに保持され、ウエハステージＷＳＴはレーザ干渉計（不図示）の計測値に基づいて、ウエハベースＷＢ上の光軸ＡＸに垂直な平面内で連続移動及びステップ移動を行う。また、ウエハステージＷＳＴには、不図示のオートフォーカスセンサの計測値に基づいて、ウエハＷの表面を投影光学系ＰＬの像面に合焦させるために、ウエハＷのフォーカス位置（光軸ＡＸ方向の位置）及び傾斜角を制御するＺステージ機構も組み込まれている。
【００１７】
露光時には、主制御系１１内の露光制御部の制御のもとで不図示のアライメント系によってレチクルＲとウエハＷとのアライメントが行われた後、偏光状態可変部３によって照明光ＩＬの偏光状態が所定状態に設定される。その後、光源１の発光を開始して、レチクルＲのパターンを一括露光方式又は走査露光方式で投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上の１つのショット領域に転写する動作と、光源１の発光を停止して、ウエハＷをステップ移動する動作とが繰り返される。これによって、ウエハＷ上の全部のショット領域にレチクルＲのパターンが転写される。また、本実施形態の露光装置が例えば米国特許出願公開第２００７／２４２２４７号明細書又は欧州特許出願公開第１４２０２９８号明細書等に開示されているような液浸型である場合には、投影光学系ＰＬとウエハＷとの間に不図示の液体供給機構から純水等の液体が供給される。
【００１８】
さて、このような露光に際しては、投影光学系ＰＬの結像特性が所定の状態に調整されている必要がある。そのためには、先ずその結像特性を高精度に計測する必要がある。そこで、ウエハベースＷＢ上にウエハステージＷＳＴと並列に計測ステージＭＳＴが移動可能に載置され、計測ステージＭＳＴには、入射光のストークスパラメータを計測するための偏光測定ユニット１６と、投影光学系ＰＬの波面収差を計測するための波面収差測定器（不図示）とが設置されている。なお、偏光測定ユニット１６は、計測ステージＭＳＴに着脱可能に設定されてもよい。また、計測ステージＭＳＴを省略し、ウエハステージＷＳＴに、偏光測定ユニット１６を設置してもよい。後述のように計測部１７が偏光測定ユニット１６の制御及び検出信号の処理を行って、上記の式（Ａ２）〜（Ａ５）で定義されるストークスパラメータＳ0〜Ｓ3を求め、さらに照明光学系ＩＬＳ及び投影光学系ＰＬの個別のストークスパラメータを求めて主制御系１１に供給する。
【００１９】
また、露光装置には、露光用のレチクルＲと交換してレチクルステージＲＳＴ上に随時ロード可能で、かつ照明光学系ＩＬＳ及び投影光学系ＰＬの偏光特性を計測する際に使用されるテストレチクルＲ１が備えられている。テストレチクルＲ１のパターン領域は完全な透過面（素通しの面）であるが、そのパターン領域の半面側の上面に、図１（Ｂ）に示すように、必要に応じて照明光学系ＩＬＳからの照明光ＩＬの光路を僅かに折り曲げる（偏向させる）ためのプリズム部２２Ａが形成されている。
【００２０】
図２は、図１（Ａ）中の偏光測定ユニット１６の構成を示す。図２において、図１（Ａ）の投影光学系ＰＬを通過した照明光ＩＬの偏光状態の計測時に、照明光ＩＬはピンホール部材９０のピンホール９０ａを通過する。ピンホール９０ａを通過した照明光ＩＬは、コリメータレンズ９１を介してほぼ平行光束に変換され、ミラー９２で反射された後、リレーレンズ系９３、１／４波長板９４（移相子）、ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）９５を介して例えばＣＣＤよりなる２次元の撮像素子９６の検出面９６ａに入射する。１／４波長板９４は、駆動部９７によって光軸を中心として回転可能である。ＰＢＳ９５は、所定の偏光成分（ここではＰ偏光成分）を選択的に透過させるための偏光子を構成している。ピンホール部材９０から撮像素子９６までの部材及び駆動部９７を含んで偏光測定ユニット１６が構成されている。
【００２１】
駆動部９７からの１／４波長板９４の回転角に関する情報及び撮像素子９６の検出信号（光量分布情報）は計測部１７に供給される。計測部１７は、その回転角に関する情報及び光量分布情報に基づいて、例えば回転移相子法により照明光ＩＬの偏光状態を示すストークスパラメータＳ0〜Ｓ3を求める。具体的に、１／４波長板９４の進相軸に対する遅相軸の照明光のリターデーション量（位相遅れ量）の実測値をΓ（ほぼ９０°）、撮像素子９６の１つの画素に入射するＰ偏光の照明光に関するＰＢＳ９５の透過率（平行透過率）の実測値をｔｘ、当該画素に入射するＳ偏光の照明光に関するＰＢＳ９５の透過率（垂直透過率）の実測値をｔｙとする。この場合、平行透過率ｔｘは０．９程度であり、垂直透過率ｔｙは０．０１程度である。また、ストークスパラメータのうちで、全強度を示すパラメータＳ0を１／４波長板９４の回転角θに関してフーリエ変換したときの０次の係数をａ0／２、ｓｉｎ２θの係数をｂ2、ｃｏｓ４θの係数をａ4、ｓｉｎ４θの係数をｂ4とする。
【００２２】
このとき、係数Ａ（＝（ｔｘ2＋ｔｙ2）／２）及びＢ（＝（ｔｘ2−ｔｙ2）／２）を用いると、照明光ＩＬのストークスパラメータＳ0〜Ｓ3の計測値は次のようになる。
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【００２３】
図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、それぞれ図１（Ａ）のレチクルステージＲＳＴ上にテストレチクルＲ１をロードした状態で、照明光学系ＩＬＳからの照明光ＩＬをテストレチクルＲ１及び投影光学系ＰＬを介して計測ステージＭＳＴ上の偏光測定ユニット１６で受光する場合を示す。なお、照明光学系ＩＬＳ及び偏光測定ユニット１６は概略構成が示されている。図４（Ａ）及び図４（Ｂ）において、図２のピンホール部材９０から撮像素子９６までの光学系がまとめてコリメータレンズ９１Ｔで表されている。また、照明光学系ＩＬＳの瞳面ＰＩＬ（照明瞳面：レチクルＲ又はテストレチクルＲ１のパターン面に対する光学的なフーリエ変換面）と、投影光学系ＰＬの瞳面ＰＰＬ（射出瞳と共役な面）とは光学的に共役であり、さらに投影光学系ＰＬの瞳面ＰＰＬと撮像素子９６の検出面とは光学的に共役である。言い換えると、照明光学系ＩＬＳの瞳面ＰＩＬ上の例えば開口絞り（不図示）によって規定される領域２５の像２５Ｐが、投影光学系ＰＬの瞳面ＰＰＬ上の開口絞り（不図示）によって規定される領域２６上に形成され、その像２５Ｐ及び領域２６の像が撮像素子９６の検出面上に形成される。
【００２４】
従って、撮像素子９６の検出面上にＸ方向及びＹ方向に所定周期で配列された多数の画素について計測されるストークスパラメータＳ0〜Ｓ3の値は、それぞれ投影光学系ＰＬの瞳面ＰＰＬ上の領域２６内の対応する位置、及び照明光学系ＩＬＳの瞳面ＰＩＬ上の領域２５内の対応する位置を通過した照明光ＩＬのストークスパラメータである。そこで、以下では偏光測定ユニット１６を介して計測されるストークスパラメータは、投影光学系ＰＬの瞳面ＰＰＬ上の領域２６内の座標（Ｘ，Ｙ）の関数であるとして扱う。
【００２５】
なお、偏光測定ユニット１６によるストークスパラメータの詳細な計測方法、及び偏光測定ユニット１６における１／４波長板９４のリターデーション量（Γ）と、ＰＢＳ９５の透過率ｔｘ，ｔｙとの正確な計測方法等については、例えば特開２００６−１７９６６０号公報に開示されている。
次に、本実施形態の露光装置において、偏光測定ユニット１６による計測結果を用いて照明光学系ＩＬＳ及び投影光学系ＰＬのそれぞれの偏光特性（ストークスパラメータ）を計測する方法の一例につき図３のフローチャートを参照して説明する。この際の動作は主制御系１１によって制御される。
【００２６】
先ず、図３のステップ１０１において、図１（Ａ）のレチクルステージＲＳＴ上にテストレチクルＲ１をロードする。さらに、照明光学系ＩＬＳの偏光状態可変部３から射出される照明光ＩＬの偏光状態を例えば所定方向の直線偏光に設定する。次のステップ１０２において、図４（Ａ）に示すように、計測ステージＭＳＴを駆動して偏光測定ユニット１６を第１の計測位置に移動する。この第１の計測位置では、照明光学系ＩＬＳから射出されてテストレチクルＲ１の平板部を透過した照明光ＩＬが、投影光学系ＰＬを介して偏光測定ユニット１６のピンホール９０ａに入射する。この状態で、ステップ１０３において、照明光学系ＩＬＳからテストレチクルＲ１に照明光ＩＬを所定時間照射し、テストレチクルＲ１の平坦部及び投影光学系ＰＬを通過した照明光ＩＬを偏光測定ユニット１６の撮像素子９６で検出し、計測部１７において上述のように式（Ｂ１）〜（Ｂ４）に基づいて、投影光学系ＰＬの瞳面ＰＰＬ上の各座標（Ｘ，Ｙ）におけるストークスパラメータＳ0〜Ｓ3（以下、第１組のストークスパラメータＳＴ１（Ｘ，Ｙ）という）を求める。
【００２７】
なお、例えば露光装置が走査露光型である場合には、偏光測定ユニット１６のピンホール９０ａを投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ上に配置し、テストレチクルＲ１のプリズム部２２Ａを光軸ＡＸから離れた位置に移動し、ステップ１０３の計測を行うようにしてもよい。この場合には、第１及び第２の計測位置を同じ位置に設定し、この後の計測時には、レチクルステージＲＳＴを駆動してテストレチクルＲ１のプリズム部２２Ａを光軸ＡＸ上に移動すればよい。
【００２８】
次のステップ１０４において、図４（Ｂ）に示すように、計測ステージＭＳＴを駆動して偏光測定ユニット１６を第２の計測位置に移動する。この第２の計測位置では、照明光学系ＩＬＳから射出されてテストレチクルＲ１のプリズム部２２Ａを透過して僅かに＋Ｘ方向に偏向した照明光ＩＬが、投影光学系ＰＬを介して偏光測定ユニット１６のピンホール９０ａに入射する。この場合、プリズム部２２Ａによって照明光ＩＬが偏向されるため、投影光学系ＰＬの瞳面ＰＰＬ上において、照明光学系ＩＬＳの瞳面ＰＩＬ上の領域２５の像２５Ｐの位置が、図４（Ａ）の場合に比べてＸ方向に、プリズム部２２Ａによる平均的な偏向角及び投影光学系ＰＬの焦点距離によって定まる距離であるδＸだけ横ずれしている。
【００２９】
この状態で、ステップ１０５において、ステップ１０３と同様に、照明光学系ＩＬＳから所定時間照射される照明光ＩＬをテストレチクルＲ１のプリズム部２２Ａ及び投影光学系ＰＬを介して偏光測定ユニット１６の撮像素子９６で検出し、計測部１７において投影光学系ＰＬの瞳面ＰＰＬ上の各座標（Ｘ，Ｙ）におけるストークスパラメータＳ0〜Ｓ3（以下、第２組のストークスパラメータＳＴ２（Ｘ，Ｙ）という）を求める。次のステップ１０６において、計測部１７は、以下で説明するように第１組のストークスパラメータＳＴ１（Ｘ，Ｙ）と第２組のストークスパラメータＳＴ２（Ｘ，Ｙ）との差分から、照明光学系ＩＬＳのストークスパラメータを求める。
【００３０】
この場合、一例として、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）の投影光学系ＰＬの瞳面ＰＰＬ上の領域２６に間隔δＸで設定される複数の計測点を、それぞれ図５（Ａ）及び図５（Ｂ）の計測点Ｑ（ｊ）（ｊ＝１，２，…）とする。また、ステップ１０３で計測された第１組のストークスパラメータＳＴ１（Ｘ，Ｙ）のうちで図５（Ａ）の計測点Ｑ（ｊ）に関して計測される値をＳＴ１（ｊ）とする。また、計測点Ｑ（ｊ）を通過する照明光の偏光特性のうち、照明光学系ＩＬＳに起因する偏光特性（ここではストークスパラメータ）をｓｉ（ｊ）、投影光学系ＰＬに起因する偏光特性をｓｐ（ｊ）とすると、各計測点Ｑ（ｊ）に関して計測されるストークスパラメータＳＴ１（ｊ）は、次のようにその２つの偏光特性の和になる（図５（Ａ）参照）。
【００３１】
ＳＴ１（ｊ）＝ｓｐ（ｊ）＋ｓｉ（ｊ）  …（１）
さらに、ステップ１０５で計測された第２組のストークスパラメータＳＴ２（Ｘ，Ｙ）のうちで図５（Ｂ）の計測点Ｑ（ｊ）に関して計測される値をＳＴ２（ｊ）とする。この場合、図５（Ｂ）の計測点Ｑ（ｊ）に入射する照明光学系ＩＬＳからの照明光ＩＬは、図５（Ａ）では隣の計測点Ｑ（ｊ−１）に入射していた光と等価である。従って、図５（Ｂ）の各計測点Ｑ（ｊ）に関して計測されるストークスパラメータＳＴ２（ｊ）は、次のようにｓｐ（ｊ）とｓｉ（ｊ−１）との和になる。
【００３２】
ＳＴ２（ｊ）＝ｓｐ（ｊ）＋ｓｉ（ｊ−１）  …（２）
そこで、式（１）と式（２）との差分を求めると次のようになる（図５（Ｃ）参照）。
ＳＴ１（ｊ）−ＳＴ２（ｊ）＝ｓｉ（ｊ）−ｓｉ（ｊ−１）  （ｊ＝２，３，…）…（３）
ＳＴ１（１）−ＳＴ２（１）＝ｓｉ（１）  …（４）
従って、図５（Ａ）の状態で計測点Ｑ（１）と共役な照明光学系ＩＬＳの瞳面上の位置を通過する照明光のストークスパラメータｓｉ（１）を式（４）から求めることができる。さらに、ｓｉ（１）を式（３）に代入してｓｉ（２）を計算し、順次ｓｉ（ｊ−１）を式（４）に代入することによって、照明光学系ＩＬＳの瞳面上に間隔δＸに対応する間隔で設定される一連の計測点に関するストークスパラメータｓｉ（ｊ）を求めることができる。また、隣接する２つの計測点間の点のストークスパラメータは、その前後のストークスパラメータｓｉ（ｊ−１）及びｓｉ（ｊ）の補間によって求めてもよい。また、投影光学系ＰＬの瞳面ＰＰＬ上でＹ方向に配列された複数列の一連の計測点に関して上述の処理を行うことで、照明光学系ＩＬＳの瞳面の全面に分布する多数の計測点に関してストークスパラメータｓｉ（Ｘ，Ｙ）を求めることができる。
【００３３】
次のステップ１０７において、計測部１７は、ステップ１０３で求めた第１組のストークスパラメータＳＴ１（Ｘ，Ｙ）からステップ１０６で求めた照明光学系ＩＬＳのストークスパラメータｓｉ（Ｘ，Ｙ）を差し引くことによって、次のように各計測点Ｑ（ｊ）毎の投影光学系ＰＬのストークスパラメータｓｐ（Ｘ，Ｙ）を求める。
ｓｐ（Ｘ，Ｙ）＝ＳＴ１（Ｘ，Ｙ）−ｓｉ（Ｘ，Ｙ）  …（５）
このようにして求められた照明光学系ＩＬＳのストークスパラメータｓｉ（Ｘ，Ｙ）及び投影光学系ＰＬのストークスパラメータｓｐ（Ｘ，Ｙ）は主制御系１１に供給される。
【００３４】
本実施形態の作用効果等は以下の通りである。
（１）本実施形態の露光装置に備えられた偏光特性の計測装置は、照明光学系ＩＬＳ及び投影光学系ＰＬのストークスパラメータ（偏光特性）を計測する装置において、照明光学系ＩＬＳに直線偏光（所定の偏光状態）の照明光ＩＬを供給する光源１と、照明光学系ＩＬＳを介して投影光学系ＰＬから射出される照明光ＩＬのストークスパラメータを計測する偏光測定ユニット１６と、照明光学系ＩＬＳと投影光学系ＰＬとの間に出し入れ可能に配置されて、照明光ＩＬを偏向するプリズム部２２Ａと、偏光測定ユニット１６で計測される、照明光学系ＩＬＳ及び投影光学系ＰＬを通過した照明光ＩＬの第１組のストークスパラメータと、照明光学系ＩＬＳ、プリズム部２２Ａ、及び投影光学系ＰＬを通過した照明光ＩＬの第２組のストークスパラメータとに基づいて、照明光学系ＩＬＳ及び投影光学系ＰＬのストークスパラメータを求める計測部１７と、を備えるものである。
【００３５】
また、本実施形態の偏光特性の計測方法は、照明光学系ＩＬＳを介して投影光学系ＰＬから射出される照明光ＩＬの第１組のストークスパラメータを求めるステップ１０３と、実質的に照明光学系ＩＬＳと投影光学系ＰＬとの間にテストレチクルＲ１のプリズム部２２Ａを配置するステップ１０４と、照明光学系ＩＬＳ及びプリズム部２２Ａを介して投影光学系ＰＬから射出される照明光ＩＬの第２組のストークスパラメータを求めるステップ１０５と、その第１組及び第２組のストークスパラメータから照明光学系ＩＬＳ及び投影光学系ＰＬのストークスパラメータを求めるステップ１０６，１０７とを含んでいる。
【００３６】
本実施形態によれば、照明光学系ＩＬＳと投影光学系ＰＬとの間にプリズム部２２Ａがない場合に対して、プリズム部２２Ａがある場合には、照明光学系ＩＬＳの瞳面上の領域２５と投影光学系ＰＬの瞳面上の領域２６とが相対的に横ずれする。従って、例えばその第１組及び第２組のストークスパラメータの差分演算によって照明光学系ＩＬＳ及び投影光学系ＰＬのストークスパラメータを分離して求めることができる。
【００３７】
従って、照明光学系ＩＬＳの偏光特性及び投影光学系ＰＬの偏光特性をそれぞれ所望の状態に調整することが可能である。
（２）また、ステップ１０６において、第１組及び第２組のストークスパラメータの差分は、照明光学系ＩＬＳの瞳面上の隣接する計測点に関するストークスパラメータの差分となる。従って、その差分を積算することによって容易に照明光学系ＩＬＳの各計測点に関するストークスパラメータを求めることができる。
【００３８】
（３）また、本実施形態では、ステップ１０５において、照明光学系ＩＬＳからの照明光ＩＬをプリズム部２２Ａを介して投影光学系ＰＬに導いている。従って、簡単な構成で投影光学系ＰＬの物体面の近傍で照明光学系ＩＬＳからの照明光ＩＬを偏向できる。これによって、容易に照明光学系ＩＬＳの瞳面の像と投影光学系ＰＬの瞳面とを相対的に横ずれさせることができる。
【００３９】
（４）また、本実施形態の露光装置は、照明光学系ＩＬＳからの照明光ＩＬでレチクルＲを照明し、照明光ＩＬでレチクルＲ及び投影光学系ＰＬを介してウエハＷを露光する露光装置において、照明光学系ＩＬＳ及び投影光学系ＰＬの偏光特性を計測するために、本実施形態の偏光測定ユニット１６、テストレチクルＲ１、及び計測部１７を含む計測装置を備えている。
【００４０】
また、本実施形態の露光方法は、本実施形態の偏光特性の計測方法を用いて照明光学系ＩＬＳ及び投影光学系ＰＬの偏光特性を求めている。
従って、投影光学系ＰＬの偏光特性を高精度に調整することが可能であるため、偏光照明を行う場合にレチクルＲのパターンの像を高精度にウエハＷ上に露光できる。
なお、上記の実施形態については以下のような変形が可能である。
【００４１】
（１）偏光特性を計測する２つの光学系（上記の実施形態では照明光学系ＩＬＳ及び投影光学系ＰＬ）は連続して配置されている必要はなく、例えば計測対象の２つの光学系の間に計測対象でない第３の光学系（例えば偏光特性が既知の光学系）が配置されている場合にも本発明が適用できる。
（２）プリズム部２２ＡはテストレチクルＲ１の一部に形成されているが、特に露光装置が走査露光型である場合に、プリズム（又は他の光路偏向部材）をレチクルステージＲＳＴ上のレチクルＲに対して走査方向に隣接する位置に固定しておいてもよい。この場合には、照明光学系ＩＬＳと投影光学系ＰＬとの間にプリズムを配置するときには、レチクルステージＲＳＴを移動すればよい。
【００４２】
（３）また、プリズム部２２Ａの代わりに、光路偏向部材として図６に示すように、テストレチクルＲ１に形成されたフレネルレンズ部２２Ｂを使用してもよい。また、フレネルレンズ部２２Ｂの代わりに回折格子等を使用してもよい。
（４）また、上記の実施形態では照明光学系ＩＬＳ及び投影光学系ＰＬは屈折系又は反射屈折系であるが、照明光（露光光）として波長１００ｎｍ以下のＥＵＶ光（Extreme Ultraviolet Light:極端紫外光）を使用する場合には、照明光学系及び投影光学系は反射系となり、レチクルも反射型になる。このように光学系が反射系である場合に本発明を適用するときには、光路偏向部材として物体面の近傍に配置されたミラーを使用することも可能である。
【００４３】
（５）また、上記の実施形態では、偏光特性をストークスパラメータで表している。しかしながら、偏光特性をジョーンズ行列（Jones Matrix）等のジョーンズ標記で表す場合に本発明を適用してもよい。ジョーンズ標記は、例えば、参考文献「M.Totzeck, P.Graeupner, T.Heil, A.Goehnermeier, O.Dittmann, D.S.Kraehmer, V.Kamenov and D.G.Flagello: Proc. SPIE 5754, 23(2005)」に記載されているように、光学系の偏光特性を表すための、２行×２列の複素行列（偏光行列）よりなるジョーンズ行列と、当該光学系によって変換される偏光状態を表すための、２行の複素列ベクトルよりなるジョーンズベクトルとで記述される。
【００４４】
また、偏光特性をミューラ行列で表す場合に本発明を適用してもよい。ミューラ行列については、例えば参考文献「D. Goldstein, Polarized light, Marcel Dekker Inc., 2003）」に記載されている。
また、本発明は、半導体デバイス製造用の露光装置への適用に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに形成される液晶表示素子、若しくはプラズマディスプレイ等のディスプレイ装置用の露光装置や、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシーン、薄膜磁気ヘッド、及びＤＮＡチップ等の各種デバイスやマスク自体を製造するための露光装置にも広く適用できる。
【００４５】
なお、本発明は、露光装置の投影光学系及び照明光学系の偏光特性を計測する場合だけでなく、例えば画像処理型のセンサの照明系及び対物光学系の偏光特性を計測する場合、並びに加工装置、検査装置等の２つの光学系を測定対象にする場合等にも適用可能である。
このように本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る。
【符号の説明】
【００４６】
ＩＬＳ…照明光学系、ＰＬ…投影光学系、Ｒ…レチクル、Ｒ１…テストレチクル、Ｗ…ウエハ、３…偏光状態可変部、１１…主制御系、１６…偏光計測ユニット、１７…計測部、２２Ａ…プリズム部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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