(57)【要約】【課題】投影光学系の光学特性を高速且つ高精度に計測する機能を備えた露光装置を提供する。【解決手段】露光装置は、照明系１０から出射される偏光を使って投影光学系１の収差情報をもった干渉縞を形成する干渉計と、干渉計によって形成される干渉縞に基づいて投影光学系１の光学特性を算出する処理部１８とを備える。照明系は、偏光状態が互いに異なる少なくとも３種類の偏光を順次生成する偏光制御部１４を含む。処理部１８は、偏光制御部１４によって順次生成される少なくとも３種類の偏光を使って干渉計によって順次形成される干渉パターンに基づいて投影光学系１の光学特性を算出する。光学特性は、投影光学系１に入射する光の偏光状態に依存しない無偏光収差と、投影光学系１に入射する光の偏光状態に依存する偏光収差とを含む。【選択図】図１
2008098604.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原版を照明する照明系と、前記照明系によって照明された原版のパターンを基板に投影する投影光学系を有する露光装置であって、
前記照明系から出射される偏光を使って前記投影光学系の収差情報をもった干渉パターンを形成する干渉計と、
前記干渉計によって形成される干渉パターンに基づいて前記投影光学系の光学特性を算出する処理部とを備え、
前記照明系は、偏光状態が互いに異なる少なくとも３種類の偏光を順次に生成する偏光制御部を含み、
前記処理部は、前記偏光制御部によって順次に生成される少なくとも３種類の偏光を使って前記干渉計によって順次に形成される干渉パターンに基づいて前記投影光学系の光学特性を算出し、前記光学特性は、前記投影光学系に入射する光の偏光状態に依存しない無偏光収差と、前記投影光学系に入射する光の偏光状態に依存する偏光収差とを含む、
ことを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記干渉計はコモンパス干渉計であることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記少なくとも３種類の偏光は、直線偏光を含むことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項４】
前記少なくとも３種類の偏光は、偏光方向が９０度異なる２つの直線偏光、又は、右回り円偏光と左回り円偏光の２つの円偏光、を含むことを特徴とする請求項１に記載の露光装置
【請求項５】
前記少なくとも３種類の偏光は、偏光方向が４５度ずつ異なる３種類の直線偏光を含むことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項６】
前記少なくとも３種類の偏光は、偏光方向が４５度ずつ異なる４種類の直線偏光を含むことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項７】
前記コモンパス干渉計は、ラジアルシア干渉計（ＲＳＩ）、ラテラルシアリング干渉計（ＬＳＩ）、ポイントディフラクション干渉計（ＰＤＩ）ラインディフラクション干渉計（ＬＤＩ）、クロスグレーティングラテラルシアリング干渉計（ＣＧＬＳＩ）のいずれかであることを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
【請求項８】
原版を照明する照明系と、前記照明系によって照明された原版のパターンを基板に投影する投影光学系を有する露光装置であって、
前記照明系から出射される偏光を使って前記投影光学系の収差情報をもった干渉パターンを形成する干渉計と、
前記干渉計によって形成される干渉パターンに基づいて前記投影光学系の光学特性を算出する処理部とを備え、
前記照明系は、偏光状態が互いに異なる少なくとも２種類の偏光を順次に生成する偏光制御部を含み、
前記干渉計は、前記投影光学系を透過した光のうち所定の偏光を透過させる偏光子を備え、
前記処理部は、前記偏光制御部によって順次に生成される少なくとも２種類の偏光を使って、偏光子を回転させ、前記干渉計によって順次に形成される少なくとも４つの干渉パターンに基づいて前記投影光学系の光学特性を算出する、
ことを特徴とする露光装置。
【請求項９】
前記偏光子の回転角は直交する２つの回転角であることを特徴とする請求項８記載の露光装置。
【請求項１０】
前記偏光子の回転角は、直交する２つの回転角であり、入射偏光の角度と直交していないことを特徴とした請求項９記載の露光装置。
【請求項１１】
前記偏光子の回転角は、直交する２つの回転角であり、入射偏光の角度と同じか、あるいは±４５度だけ異なること特徴とする請求項９記載の露光装置。
【請求項１２】
前記干渉計を構成するための回折格子は、振幅格子あるいは位相格子であることを特徴とした請求項１または８記載の露光装置。
【請求項１３】
前記照明系を調整するための照明系制御部又は前記投影光学系を調整するための投影系制御部を備え、
前記処理部によって算出された前記無偏光収差および前記偏光収差に基いて、前記照明系または前記投影光学系を調整することを特徴とする請求項１または８に記載の露光装置。
【請求項１４】
デバイス製造方法であって、請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の露光装置によって、感光剤が塗布された基板をパターンで露光する工程と、
パターンが露光された基板を現像する工程と、
を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置及びデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス等のデバイスを製造するためのリソグラフィー工程において、レチクル（原版）のパターンをレジストが塗布されたウエハ（基板）に転写するために、露光装置が使用される。集積回路の高密度化及び高集積化のために、露光装置には高い解像度が求められ、そのために露光光の短波長化が進んでいる。具体的には、露光装置の光源として、水銀ランプに代わって、ＫｒＦエキシマレーザ（波長：２４８ｎｍ）やＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）が用いられるようになってきた。
【０００３】
一方、露光装置の投影光学系の開口数（ＮＡ）を大きくすることでも解像度を向上させることができる。そこで、投影光学系とウエハとの間の空間を屈折率が１よりも大きい液体で満たして開口数（ＮＡ）を増大させる液浸露光装置も提案されている。
【０００４】
露光装置の高解像度化に伴って、露光装置の投影光学系の収差測定とその補正には厳しい要求がなされている。例えば、露光装置を輸送している時に発生するレンズ位置の僅かな変化や、露光中の熱による光学特性の変化の影響についても、これらを正確に把握して調整することが求められる。そのため、露光装置本体に投影光学系を搭載した後に、その光学特性を露光装置において測定し、最適な状態に調整することが不可欠となっている。この光学特性は、後述する偏光には依存せず、従来の波面収差と同じであることから、以下では無偏光収差として説明する。
【０００５】
更に、開口数（ＮＡ）の増大に伴って、偏光の影響も重要視されており、露光光の偏光を制御する手法も検討されている。しかし、仮に所望の偏光状態になるよう照明系で制御した場合でも、レンズ保持やレンズ内の熱による歪み、蛍石など複屈折のある材料の使用などに起因して、投影光学系内で偏光状態が変化する可能性がある。そこで、投影光学系での偏光変化を正確に把握する必要性も高まっている。投影光学系の複屈折に起因した光学特性は、入射光線の偏光に依存することから、以下では偏光収差として説明する。また、偏光収差には、複屈折によるリタデーションとその方位がある。偏光収差の表現方法としては、リタデーションと方位以外にも、ストークスパラメータやジョーンズ行列、ミュラー行列など様々なものがある。
【０００６】
このように、露光装置の性能の向上に伴って、投影光学系の光学特性として、偏光に依存しない無偏光収差と、偏光に依存する偏光収差を高速且つ高精度に測定する必要性が高まっている。
【０００７】
光学系の無偏光収差や偏光収差を測定する方法として、特許文献１、２、３では、測定専用の干渉計を用いることが提案されている。特許文献４では、無偏光収差の測定のための収差計測用ユニットと、偏光収差の測定のための偏光変換ユニットと用いることが提案されている。特許文献５では、露光装置のミュラーマトリクスの測定方法が提案されている。
【特許文献１】特開２００２−７１５１５号公報
【特許文献２】特開２００４−２５７８５４号公報
【特許文献３】特開平２−１１６７３２号公報
【特許文献４】再公表ＷＯ２００３／０２８０７３
【特許文献５】特開２００５−１１６７３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記の方式には種々の課題がある。特許文献１、２、３では、測定専用の干渉計を提案するものであり、この測定専用の干渉計を露光装置本体上での計測に適用することは困難である。なぜなら、いずれの干渉計もマッハツェンダーなどのように、参照面を参照しながら被検面の波面を測定する構成であるからである。具体的には、このような方式では、光路が長く複雑で、コモンパスでないため振動の影響も無視できないことに加えて、一般に露光光源はコヒーレント長が非常に短いため露光装置上での測定には不向きである。その上、露光装置に干渉計を搭載する場合には、ステージ上に検出器である撮像装置を配置することになるため、軽量化も重要である。
【０００９】
つまり、露光装置に搭載するためには、レンズの測定が可能であって、振動に強く、小型、軽量、高精度な干渉計が必要である。露光光源からの露光光を使って計測する場合には、短いコヒーレント長の光を用いて計測可能な干渉計であることも重要である。
【００１０】
具体的な課題について以下に述べる。特許文献１、２では、直交する２つの偏光での計測結果から、偏光に依存する波面と偏光に依存しない波面とを分離して算出することを提案している。しかし、直交する２つの入射偏光の計測だけでは、偏光に依存する波面変化しか分からず、光学系の複屈折情報であるリタデーションと方位とを同時に正確に測定することはできないという課題がある。偏光による収差として、複屈折のリタデーションと方位を正確に求めることが必要なため、前記の手法では不十分である。更に、いずれの方式も長いコヒーレント長の計測光が必要なため、露光光を計測光とすることはできない。 
特許文献３では、４つの直線偏光を使うことを開示している。しかし、特許文献３では、マッハツェンダー干渉計を用いるので、光束は平行光であり、更に光路を分岐し、参照波面と被検面との干渉を行うため、振動に敏感であり、長いコヒーレント長が必要なる。従って、このような干渉計構成を露光装置上に構成することは非常に難しい。しかし、それ以外の干渉計に関する開示はなく、少なくとも４つの直線偏光が必要とされている。
【００１１】
特許文献４の方式では、収差計測のために２つの直線偏光を用いることが開示されている。前述したように、２つの直線偏光だけでは、複屈折のリタデーションと方位を正確に算出することが出来ない。さらに、特許文献４には、波長板と偏光子の組み合わせで複屈折だけを別途測定する方法も開示されている。この場合は、複屈折のリタデーションと方位を算出することは出来るが、波面収差の算出はできない。したがって、無偏光収差と偏光収差をそれぞれ別のユニットで算出することになり、ユニットを駆動する時間・測定時間が増大し、高速に計測することができない。また、２つのユニットは光軸に対してアライメントされる必要があるが、そのアライメント精度によって、両者の収差の対応にずれが生じ、誤差を増大させる可能性がある。
【００１２】
特許文献５の方式では、偏光収差としてミュラーマトリックスを正確に算出できるものの、無偏光収差は別途測定する必要があり、その手法は開示されていない。
【００１３】
以上のような先行技術は、無偏光収差と偏光収差との同時計測を目的とした本発明とは、目的が異なる。
【００１４】
更に、特許文献１、３、４、５の方式では、いずれも平行光で計測することが前提である。なぜなら、特許文献１、４、５では受光部の前に位相子や偏光子などを配置しており、この位相子や偏光子は入射角度によって特性が異なるため、平行光での測定にしか用いることができない。また、特許文献３では、マッハツェンダー干渉計であるため、平行光が前提である。したがって、特許文献１、３、４、５では、平行光以外の測定に適用することはできない。
【００１５】
以上のように、従来の手法では、露光装置上で投影光学系の光学特性である無偏光収差と偏光収差（複屈折のリタデーションと方位）とを同時に高速かつ高精度に測定することができない。
【００１６】
本発明は、上記の課題認識を契機としてなされたものであり、例えば、投影光学系の光学特性を高速且つ高精度に計測する機能を備えた露光装置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】
【００１７】
本発明の第１の側面に係る露光装置は、原版を照明する照明系と、前記照明系によって照明された原版のパターンを基板に投影する投影光学系を有する露光装置に関する。前記露光装置は、前記照明系から出射される偏光を使って前記投影光学系の収差情報をもった干渉パターンを形成する干渉計と、前記干渉計によって形成される干渉パターンに基づいて前記投影光学系の光学特性を算出する処理部とを備える。前記照明系は、偏光状態が互いに異なる少なくとも３種類の偏光を順次に生成する偏光制御部を含む。前記処理部は、前記偏光制御部によって順次に生成される少なくとも３種類の偏光を使って前記干渉計によって順次に形成される干渉パターンに基づいて前記投影光学系の光学特性を算出し、ここで、前記光学特性は、前記投影光学系に入射する光の偏光状態に依存しない無偏光収差と、前記投影光学系に入射する光の偏光状態に依存する偏光収差とを含む。
【００１８】
本発明の第２の側面に係る露光装置は、原版を照明する照明系と、前記照明系によって照明された原版のパターンを基板に投影する投影光学系を有する露光装置に関する。前記露光装置は、前記照明系から出射される偏光を使って前記投影光学系の収差情報をもった干渉パターンを形成する干渉計と、前記干渉計によって形成される干渉パターンに基づいて前記投影光学系の光学特性を算出する処理部とを備える。前記照明系は、偏光状態が互いに異なる少なくとも２種類の偏光を順次に生成する偏光制御部を含み、前記干渉計に、前記投影光学系を透過した光のうち所定の偏光を透過させる偏向子を備え、前記処理部は、前記偏光制御部によって順次に生成される少なくとも２種類の偏光を使って、偏光子を回転させ、前記干渉計によって順次に形成される少なくとも４つの干渉パターンに基づいて前記投影光学系の光学特性を算出する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、例えば、投影光学系の光学特性を高速且つ高精度に計測する機能を備えた露光装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明する。
【００２１】
［第１実施形態］
図１を参照しながら本発明の第１実施形態の露光装置について説明する。第１実施形態は、投影光学系の光学特性である無偏光収差と偏光収差とをラジアルシア干渉計（ＲＳＩ）で計測する機能を備える露光装置を提供する。ここでは、光学特性のうち、偏光に依存しない収差を無偏光収差、偏光に依存する偏光収差とし、偏光収差として複屈折のリタデーションと方位を計測する例を説明する。
【００２２】
通常の露光時は、照明系から提供される光で露光用レチクル（原版）を照明し、そのパターンを投影光学系を通してウエハ基準位置に置かれたウエハ（基板）に投影する。ウエハ基準位置は、投影光学系１の焦点位置と同じである。
【００２３】
一方、投影光学系１の光学特性の測定時は、照明系１０内に備えられた偏光制御部１４で偏光状態が互いに異なる複数種類の偏光を生成し、その偏光を用いたラジアルシア干渉計が構成される。ラジアルシア干渉計の構成のためには、露光用レチクルを計測用レチクル（第１計測用部材）２に交換し、計測用レチクル２の下面近傍に計測用基板（第２計測用部材）３を挿入する。
【００２４】
この実施形態のラジアルシア干渉計は、レチクル側には計測用レチクル２と計測用基板３を挿入するだけで、ＮＡの大きいウエハ側には何も光学素子を配置せずに干渉計を構成することができる。また、このラジアルシア干渉計は、干渉縞を形成させるための２つの光線が共通の光路を通るコモンパス干渉計であるので、光路や構成が単純で、露光装置の振動による影響を受け難い。
【００２５】
従来、偏光を測定するためには、位相子や偏光子を使うことが必須であると考えられてきた。しかし、これらの光学素子は、入射角度で特性が変わるため、平行光でしか使うことができない。この実施形態では、投影光学系（被検光学系）１を出て検出器である撮像素子（例えば、ＣＣＤ）２０に入射する光束は発散光のままである。よって、位相子や偏光子を配置しなくとも、無偏光収差、偏光収差であるリタデーションと方位を測定することができる。以下に、具体的な構成と処理方法について説明する。
【００２６】
無偏光収差と偏光収差（リタデーションと方位）を測定するために、偏光制御部１４によって所望の偏光を生成する。偏光制御部１４は、種々の構成で実現しうる。例えば、照明系１０が露光光として直線偏光を発生する場合には、例えば、１／２λ板を回転させることでその直線偏光の偏光方向を変化させることができる。或いは、照明系１０が露光光として円偏光も発生する場合には、１／２λ板及び１／４λ板を配置して、それらの組み合わせで所望の入射角の直線偏光と円偏光を発生することができる。
【００２７】
計測用レチクル２にはピンホール２ａが配置されうる。ピンホール２ａは、照明光の波面を理想波面に整形する。ピンホール２ａから出た理想波面は、計測用基板３によって、計測用基板３を透過する透過光７の波面と、計測用基板の上面で反射する反射光８の波面とに分割される。
【００２８】
透過光７の波面は、投影光学系１を通過することで、投影光学系１の収差の情報をもった波面へと変化する。一方、反射光８の光路は、計測用基板３の上面及び計測用レチクル２の下面で反射されることで投影光学系１の光軸を中心とした半径方向に拡大して投影光学系１を通過する。投影光学系１を通過した透過光７及び反射光８は、投影光学系１の像面（ウエハ基準位置）又はその近傍に集光する。
【００２９】
そして、透過光７と反射光８との干渉によって形成される同心円上の干渉縞（干渉パターン）を撮像素子２０で観察する。撮像素子２０は、ウエハ基準位置より上に配置してもよいし、ウエハ基準位置より下に配置してもよい。撮像素子２０としては、例えば、ＣＣＤのような二次元イメージセンサが好適である。
透過光７と反射光８とのシア比（２つの波面のずれの比率）は、計測用基板３の反射面と計測用レチクル２の反射面との距離（反射面間距離）で決まる。ただし、反射面間距離を大きくするとシア比は増加するが、その一方で干渉縞のピッチが小さくなるため、シア比と干渉縞のピッチの双方を考慮して反射面間距離を最適化すべきである。シア比は、好ましくは１〜１０％になるようにすることが望ましい。
【００３０】
計測用基板３は、露光光を反射するだけでなく、露光光を透過する必要がある。したがって、計測用基板３の材料は、露光光を透過する材料に限定される。また、不要光を減少させるために、計測用基板３の下面に反射防止膜を付加して、計測用基板３の裏面における反射を減少させることが好ましい。
【００３１】
更に、反射光８は、計測用基板３の上面及び計測用レチクル２の下面での反射によって生成される。そのため、両者の反射率が高すぎると、反射光強度は強くなる反面、多重反射光の影響によって干渉縞のビジビリティーが悪化し、高精度の波面測定ができなくなる場合もある。
【００３２】
この多重反射の影響を軽減し、高精度で測定を行うために、計測用基板３の上面及び計測用レチクル２の下面の反射率は、干渉縞のビジビリティーが例えば０．３〜０．４程度になるように最適化することが妥当と言える。
【００３３】
このラジアルシア干渉計では、計測用基板３を光軸方向へ駆動することにより、位相シフトを行うことが可能である。位相シフトした複数の干渉縞を用いることで、高精度に投影光学系１の位相を算出することができる。計測用基板３の駆動には、例えば、ピエゾ素子などを用いることができる。
【００３４】
具体的には、例えば３バケットの場合、位相を１／４λごとに変化させるために、計測用基板３をその半分である１／８λごとに３つの位置に駆動して、各位置で干渉縞を得る。
【００３５】
そして、（１）式にしたがって投影光学系１の位相Φ（ｘ，ｙ）を算出する。この位相は、透過光７の波面と反射光８の波面との差分の位相である。例えば、位相シフトを０±αとして計測する３バケット法を用いた場合、位相Φ（ｘ，ｙ）は（１）式にしたがって算出することができる。
【００３６】
【数１】
2008098604.tif 000003
・・・（１）
【００３７】
位相シフトした数だけ干渉縞を計測することができるため、位相シフト数が多いと計測位相の算出精度が向上する。位相シフトのバケット数としては、例えば、３ステップ、４ステップ、５ステップ、７ステップ、９ステップ、１３ステップなどがある。
【００３８】
また、上記位相の算出において、位相シフト法ではなく、電子モアレ法やフーリエ変換法などを用いて、１枚の画像から波面を算出する手法を採用してもよい。一般的には、位相シフト法よりも電子モアレ法やフーリエ変換法は若干精度が悪いと言われているが、その一方で１枚の撮影画像だけで処理ができるという利点がある。振動・位相シフト誤差などを考慮し、トータルの計測精度の観点から好ましい方法を選択すればよい。
【００３９】
電子モアレ法では、干渉計でキャリア縞がのった投影光学系１の干渉縞を形成し、検出器である撮像素子２０によって観察する。一方、計算機において、その縞画像と同一周波数を持ち所定量だけ位相をシフトさせた３枚以上の参照格子パターン信号を生成し、それらを当該縞画像の信号にそれぞれ乗算する。乗算して得られた信号から低周波数成分を抽出して得られる３枚以上のモアレ縞画像から位相分布が求められる。
【００４０】
フーリエ変換法では、まず、干渉縞を２次元フーリエ変換する。周波数空間において、Ｘ、Ｙ方向それぞれのシア波面に対応する干渉スペクトルを抽出する。その周波数分布を逆フーリエ変換すると、Ｘ方向の差分波面、Ｙ方向の差分波面の２つが得られる。この２つの差分波面を合成することで、位相情報が得られる。
【００４１】
電子モアレ法も位相シフト法も１枚の縞画像から位相を計算することができるので、計測用基板３の駆動を必要とせず、耐振動性に優れ、高速処理が可能である。
【００４２】
この透過光７の波面と反射光８の波面は、理想波面が投影光学系１の光学特性によって変化した波面であり、投影光学系１の収差情報を持ち半径方向に若干ずれた２つの波面になっている。上記位相シフトによって得られる波面は、透過光の波面と反射光の波面との差分の位相である。
【００４３】
ここで、計測したい投影光学系１の収差情報には、レンズの位置ずれなどに起因し、偏光には依存しない無偏光収差と、レンズ保持や熱による歪みなどに起因し、偏光に依存する偏光収差との２つの収差がある。この透過光の波面も反射光の波面も、無偏光収差と偏光収差とが混ざった波面であるため、１つの入射光から得られる波面情報では、無偏光収差と偏光収差とを分離することができない。
【００４４】
そこで、無偏光収差と偏光収差とを分離して得るために、照明系１０の偏光制御部１４を使って、４つの直線偏光（例えば、０°、９０°、４５°、−４５°）を生成し、各直線偏光を投影光学系１に入射させて４つの波面情報を計測する。
【００４５】
具体的には、まず、照明系１０で０°方向の直線偏光を生成し、前述のラジアルシア干渉計を用いて、投影光学系１の波面情報を得る。このときは、０°直線偏光での無偏光収差と偏光収差が混ざった波面が得られる。同様に、照明系１０で９０°、４５°、−４５°方向の直線偏光を生成し、各方向について同様の測定を繰り返す。これにより、合計で４つの波面情報を得ることができる。この例では、偏光方向が４５ずつ度異なる４種類の直線偏光が使用されると言える。
【００４６】
１つの方向の偏光を使って計測した波面情報には、偏光に依存しない無偏光収差と偏光に依存する偏光収差が混ざっている。無偏光収差は、偏光に対する依存がないので、どの方向の偏光で計測しても変化しない。一方、偏光収差は、偏光の方向に依存して変化する。そのため、無偏光収差と偏光収差とは、（２）式のように表すことができる。
【００４７】
０°偏光波面＝無偏光収差＋偏光収差（０°）
９０°偏光波面＝無偏光収差＋偏光収差（９０°）
４５°偏光波面＝無偏光収差＋偏光収差（４５°）
−４５°偏光波面＝無偏光収差＋偏光収差（−４５°）    ・・・（２）
偏光収差である複屈折の方位に関して、進相軸と遅相軸は直交する関係になっている。仮に進相軸が０°方向である場合には、遅相軸は９０°である。同様に、進相軸が４５°である場合、遅相軸は−４５°である。
【００４８】
仮に投影光学系１の複屈折の進相軸が０°方向である場合、０°の直線偏光を投影光学系１に入射させると、進相軸と入射偏光が一致するため、波面は無偏光収差から全体的にリタデーションの量だけ進む。一方、９０°の直線偏光を投影光学系１に入射させると、遅相軸と入射偏光と一致するため、波面は無偏光収差から全体的にリタデーションの量だけ遅れる。波面が進んだときを＋、波面が遅れたときを−とすると、（３）式のように、偏光収差の符号が反転する関係になっていると言える。４５°と−４５°の入射偏光の関係も同様と考えられる。
【００４９】
偏光収差（０°）＝  −偏光収差（９０°）
偏光収差（４５°）＝  −偏光収差（４５°）
・・・（３）
これより、（２）式を（４）式４のように変形することができる。
【００５０】
０°入射波面＝無偏光収差＋偏光収差（０°）
９０°入射波面＝無偏光収差−偏光収差（０°）
４５°入射波面＝無偏光収差＋偏光収差（４５°）
−４５°入射波面＝無偏光収差−偏光収差（４５°）
・・・（４）
（４）式より、無偏光収差と偏光収差とを（５）式のように分離することができる。
【００５１】
無偏光収差＝（０°入射波面＋９０°入射波面）／２
＝（４５°入射波面＋（−４５°入射波面））／２
＝（０°入射波面＋９０°入射波面＋４５°入射波面＋（−４５°入射波面））／４
偏光収差０°＝（０°入射波面−９０°入射波面）／２
偏光収差４５°＝（４５°入射波面−（−４５°入射波面））／２
・・・（５）
以上のように、式を変形していくと、偏光状態（方向）の異なる複数種類の偏光を用いることが重要であることが分かる。０°と９０°、あるいは４５°と−４５°の直線偏光を用いて計測した波面があれば、（４）式から偏光収差と無偏光収差とを分離することができる。しかし、偏光収差の中にはリタデーションと方位の２つの変数があるため、それらを分離するためには、偏光収差０°と偏光収差４５°の２つが必要である。
【００５２】
つまり、無偏光収差と偏光収差との分離には、偏光方向が９０度異なる(直交する)２つの直線偏光を、二組使う必要がある。なお、この偏光方向が９０度異なる(直交する)２つの直線偏光の代わりに、右回り円偏光と左回り円偏光の２つの円偏光を使ってもよい。
【００５３】
ここでは、理解を容易にするために、４つの入射偏光を用いる場合で説明したが、式（４）からも明らかなように、−４５°入射波面は、０°入射波面・９０°入射波面・４５°入射波面の３つの波面から算出することができる。したがって、０・９０・４５の３つの入射偏光を用いて波面を計測することで、無偏光収差と偏光収差とを分離して算出することができる。
【００５４】
以上の説明のように、少なくとも３つの入射偏光を用いて計測した３つの波面を用いることで、無偏光収差・偏光収差を分離して算出することができる。
【００５５】
第１実施形態で述べた干渉計はラジアルシア干渉計であって、透過光の波面と反射光の波面との差を検出する干渉計である。したがって、偏光に依存しない無偏光収差も偏光に依存する偏光収差も、それぞれの収差成分の差分の波面がラジアルシア干渉計によって得られる。最終的に必要な無偏光収差と偏光収差（複屈折のリタデーションと方位）は、これら差分波面を積分することで算出することができる。
【００５６】
前述したように、４つの入射偏光(少なくとも３つ)を用いて干渉縞を形成し、この干渉縞から無偏光収差・偏光収差を算出する場合、４種類の波面の関係を把握しておかなくてはならない。本実施形態のラジアルシア方式では、光軸を基準に半径方向にずれた２つの波面の干渉が計測でき、光軸を中心にした同心円状の干渉縞が得られる。ここで、光軸上の点(同心円干渉縞の中心の点でかつ波面の中心の点)は、２つの波面の基準になっており、シアされていない(シア比ゼロ)。つまり、計測される差分波面は中心においてゼロである。そこで、４種類の波面の関係（例えばピストン）は、のシア比がゼロの中央の点で把握することができる。処理部１８は、４種類の偏光の波面の関係をシア比がゼロの中央点の情報に基づいて算出し、（２）式〜（５）式を用いて、投影光学系１の無偏光収差と偏光収差（リタデーションと方位）を算出する。
【００５７】
シア比がゼロの中央点は、差分波面を積分し、投影光学系のリタデーションと方位を算出する際にも重要な情報となる。積分する際には、基準点が必要であり、その基準点としてシア比がゼロの中心点を用いることができる。
【００５８】
無偏光収差は、（５）式から分かるように、０°と９０°の２つの直線偏光を使って計測された波面の平均、又は、４５°と−４５°の２つの直線偏光を使って計測された波面の平均、又は、４つの直線偏光を使って計測された波面の平均で与えられる。この実施形態では、０°、９０°、±４５°の直線偏光の場合を説明している。しかしながら、無偏光収差は、偏光方向が９０度異なる(直交する)２つの直線偏光で計測した波面の平均、又は、右回り円偏光と左回り円偏光の２つの円偏光で計測した波面の平均でも得られる。
【００５９】
更に、無偏光収差に関しては、干渉縞強度の平均からも算出できることが分かっている。しかし、強度では誤差成分が多くなるため、波面（位相）情報に基づいて無偏光収差を求めることが好ましい。
【００６０】
以上のように、この実施形態では、偏光制御部１４によって０°、９０°、４５°、−４５°（順番は任意）の４種類の方向の偏光が順次に生成され、それぞれの偏光によって順次に生成される４つの干渉縞が撮像素子２０で撮像される。撮像素子２０で撮像された干渉縞の画像は、処理部１８に提供される。処理部１８では、順次に得られる４つの干渉縞の画像からそれぞれ波面情報を生成し、生成した４つの波面情報に基づいて投影光学系１の無偏光収差と偏光収差（複屈折のリタデーションと方位）を算出する。
【００６１】
更に、この実施形態では、計測して得られた無偏光波面と偏光波面情報に基づいて、照明系制御部１２で照明系１０を、投影系制御部１６で投影光学系１を調整する。無偏光収差はレンズの形状や面間隔に依存し、偏光収差は光学系の保持や熱で変化する。そこで、投影系制御部１６は、例えば、投影光学系１を構成するレンズの間隔やレンズの保持状態を変化させたり、投影光学系１の偏光収差を考慮して照明光が最適な状態でウエハ上に伝播されるように瞳上の照明光分布を変えたりする。このように、測定・補正を繰り返すフィードバック系を持つことで、最適な状態で露光を行うことができる。
【００６２】
ここまで投影光学系１の光学特性を測定する方法について説明したが、別途、照明系１０の光学特性を測定するシステムを具備し、投影光学系と照明系との双方を最適化してももちろんよい。
【００６３】
以降、計測結果に応じて照明系１０や投影光学系１を制御する照明系制御部や投影系制御部に関しては図示していないが、すべての実施形態においてそれらを設置することが可能である。
【００６４】
ここまでは、投影光学系を固定し、直線偏光の方向が４５°ずつ異なる４種類の偏光を用いて無偏光収差と偏光収差を算出する場合を示したが、偏光の方向を固定し、投影光学系１を４５°ごとに回転させても同様の情報が得られる。
【００６５】
また、この実施形態では、投影光学系１に入射させる４つの偏光の方向を０°、９０°、４５°、−４５°として説明したが、これに限ったものではない。２組の直交する２つの直線偏光でも同様の効果が得られる。例えば、第１組の偏光をＸ°方向の直線偏光と、それに直交する方向、すなわち、Ｘ°＋９０°方向の直線偏光とする。そして、第２組の偏光を、第１組の２つの偏光をそれぞれ４５°回転させた偏光、すなわち、Ｘ°＋４５°、Ｘ°＋１３５°（又は、Ｘ°−４５°）方向の直線偏光とすることができる。当然ながら、直交する２組の直線偏光のなす角は４５°に限ったものではない。
【００６６】
投影光学系１に入射させる偏光の方向は、４つに限ったことではなく、少なくとも３つの方向の偏光を使えば、無偏光収差と偏光収差とを同時に計測することができる。以下に、一例として、０°、４５°、９０°と３つの直線偏光（偏光方向が４５ずつ異なる３種類の直線偏光）を用いた場合を説明する。
【００６７】
３つの入射偏光の場合は、（６）式にしたがって投影光学系の無偏光収差と偏光収差を算出することができる。
【００６８】
０°入射波面＝無偏光収差＋偏光収差（０°）
４５°入射波面＝無偏光収差＋偏光収差（４５°）
９０°入射波面＝無偏光収差＋偏光収差（９０°）
無偏光収差＝（０°入射波面＋９０°入射波面）／２
偏光収差０°＝（０°入射波面−９０°入射波面）／２
偏光収差４５°＝４５°入射波面−無偏光収差＝４５°入射波面−（０°入射波面＋９０°入射波面）／２
・・・（６）
上記のように、３つ以上の偏光を使って計測された情報があれば、投影光学系の無偏光収差と偏光収差とを同時に計測することが可能となる。ここでは、投影光学系１に入射させる偏光の方向を０°、４５°、９０°として説明したが、この方向はどのような方向であってもよい。
【００６９】
また、使用する偏光の方向が直交していれば計算が簡便であるが、直交していない任意の３つの角度でも、入射波面の比率を考慮して上記式を応用することで、同じように投影光学系の無偏光収差と偏光収差とを得ることができる。
【００７０】
例えば、０°、３０°、６０°の３つの直線偏光を使って計測する場合、（７）式にしたがって投影光学系の無偏光収差と偏光収差を算出することができる。
【００７１】
０°入射波面＝無偏光収差＋偏光収差(０°)
３０°入射波面＝無偏光収差＋偏光収差(３０°)
６０°入射波面＝無偏光収差＋偏光収差(６０°)
無偏光収差＝０°入射波面＋３０°入射波面―６０°入射波面
偏光収差０°＝３０°入射波面―６０°入射波面
偏光収差４５°＝−２／√３＊（０°入射波面）＋３／√３＊（３０°入射波面）―１／√３＊（６０°入射波面）
このように本実施形態では、少なくとも３つの入射偏光によって計測した干渉縞から、投影光学系の無偏光収差と偏光収差とを分離して算出することができる。
【００７２】
近年、露光装置では投影光学系の開口数が増大し、撮像側には液浸材が使われるなど、撮像側に光学素子を配置しづらくなっている。特に偏光状態を測定する上で良く使われる位相子、偏光子は、平行光近傍で使われるため、撮像側に配置するには制約が大きい場合が多い。
【００７３】
このように、本実施形態のように、撮像側に光学素子を配置することなく、入射偏光を少なくとも３種類変化させるだけで、無偏光収差と偏光収差とを算出できることは、大きな効果を与えるものである。
【００７４】
ただし、使用する偏光の方向の数が多いほど、位相情報が多くなるので、計測精度が向上するといえる。その一方で、使用する偏光の数が少ない場合は、入射偏光を変えることで発生する誤差要因は減少する。前述したように、原理的には、３つ以上の方向の偏光であれば算出可能であるため、実際の入射偏光数は、装置上の誤差見積もりによって最適な入射偏光数を決めるとよい。
【００７５】
また、多くの方向の偏光を使って測定された波面情報があれば、フーリエ変換を行って周波数特性を把握することで、偏光収差であるリタデーションと方位を求めることもできる。
【００７６】
更に、偏光収差としては、複屈折のリタデーションと方位に限定されず、当然ながら、Ｊｏｎｅｓマトリクスを算出してもよい。
【００７７】
更に、直線偏光に加え、左右どちらかの円偏光を投影光学系１に入射させることで、投影光学系１の偏光情報として、ストークスパラメータやミュラー行列を算出することもできる。円偏光を投影光学系に入射させるためには、照明系１０の偏光制御部１４に１／２λ板だけでなく１／４λ板を配置するなどの構成にすればよい。
【００７８】
更に、投影光学系１に入射させる偏光が目標とする偏光状態になっているかどうかを確認するために偏光状態を計測する計測センサを配置することが好ましい。このような計測センサを具備することで、投影光学系１に入射させる偏光の偏光状態を確認することができるので、高精度の測定が可能になる。このような計測センサは、例えば、図１５に示すように、照明光計測用レチクル１５０を含んで構成できる。レチクルは、一般的に約６ｍｍの厚さであり、そのレチクルの下面から約６ｍｍの位置にペリクルがあり、合わせると約１２ｍｍの厚さを有する。
【００７９】
この１２ｍｍの範囲内で収まるように、レンズやミラーを配置すると、投影光学系１を動かすことなく、投影光学系１に入射する光の偏光状態をレチクル側位置で計測することが可能となる。照明光をレンズ１５１で平行光にし、ミラー１５２、位相子１５３、偏光素子１５４、受光素子１５５の組み合わせで計測する。レンズ１５１やミラー１５２の配置は、図示の例に限ったものではなく、レンズ１５１がミラー１５２のあとにあってもよい。また、偏光素子１５４のかわりに、ブリュースター角に配置したミラーやＰＢＳなどを用いてもよい。また、受光のために、アライメントスコープを用いてもよい。
【００８０】
本実施形態で説明した照明系１０は、露光装置での照明系の場合を説明しているが、測定専用の照明系を用いてもよい。測定専用の照明系を用いた場合でも、投影光学系の光学特性の測定結果をもとに、露光時の照明系や投影光学系を最適化すると良い。
【００８１】
以上のように、本発明の第１実施形態では、投影光学系１の無偏光収差と偏光収差（リタデーションと方位）を算出するために、レチクルと投影光学系との間に計測用基板を挿入するラジアルシア干渉計を用いる場合について説明した。
【００８２】
しかし、本発明の１つの特徴は、少なくとも３つ、好ましくは４つの方向の偏光を用いて得られた波面情報に基づいて無偏光収差と偏光収差を算出することである。したがって、波面情報を得るための干渉計の構成は、第１実施形態のラジアルシア干渉計に限ったものではなく、種々の干渉計を使った例に適用され、同様の効果を得ることができる。
【００８３】
［第２実施形態］
図２を参照しながら本発明の第２実施形態の露光装置について説明する。
【００８４】
本発明の第２実施形態は、投影光学系の光学特性である無偏光収差と偏光収差（リタデーションと方位）をラジアルシア干渉計で計測する機能を有する露光装置の他の構成例を提供する。なお、照明系制御部１２、投影系制御部１６、処理部１８については、第１実施形態と同様である。
【００８５】
本発明の第２実施形態では、投影光学系１の波面の計測時には、ピンホール２ａを有する計測用レチクル２をレチクル位置に配置し、投影光学系１と撮像素子２０との間に第１、第２計測用基板２１、２２を配置する。
【００８６】
計測用レチクル２のピンホール２ａからは、照明系１０の収差がない理想波面が得られ、その理想波面は、投影光学系１を透過することで、投影光学系１の収差情報をもった波面へと変化する。そして、２枚の計測用基板２１、２２を透過した透過光７の波面と、２枚の計測用基板２１、２２の間で反射した反射光８の波面とが干渉し、同心円の干渉縞（干渉パターン）が得られる。
【００８７】
第１、第２計測用基板２１、２２の少なくとも一方を光軸方向に駆動することで、投影光学系１から出射される光の位相をシフトさせることができ、位相シフトした複数の干渉縞から投影光学系の波面情報を高精度に得ることができる。
【００８８】
干渉縞から得られる情報は、第１実施形態と同様に、透過光７の波面と反射光８の波面との差である差分波面である。
【００８９】
このようなラジアルシア干渉計を用いた場合も、第１実施形態と同様に、照明系１０の偏光制御部１４において、０°、９０°、±４５°の４種類の直線偏光を順次に生成して投影光学系１に入射させる。これによって、４種類の異なる偏光によって順次に干渉縞が形成され、４つの波面情報を得ることができる。これらの波面情報に基づいて、第１実施形態と同様に、投影光学系１の無偏光収差と偏光収差（リタデーションと方位）とを算出することができる。
【００９０】
反射光の波面は、２枚の計測用基板２１、２２のうち、投影光学系側（上側）の計測用基板２１の下面と、撮像素子側（下側）の計測用基板２２の上面で反射することで生成される。それ以外の面には、不要光を除去するための反射防止膜を設けることが好ましい。また、２つの反射面の反射率は、第１実施形態において例示したように、多重反射と干渉縞のビジビリティーの関係から最適化されることが望ましい。
【００９１】
第２実施形態では、第１実施形態と同様に、被検レンズである投影光学系１と撮像素子２０との間に偏光子や位相子を配置することなく、発散光のままであっても無偏光収差と偏光収差（リタデーションと方位）を算出することができる。更に、第２実施形態では、ピンホールを用いても、中心部の情報が欠落することがないという利点がある上、投影光学系１を透過したあとに透過波面と反射波面とに分離して干渉縞を形成できることから、より精度の高い測定ができるという利点もある。
【００９２】
投影光学系１に入射させる偏光の方向は４つに限ったことではなく、第１実施形態で述べたように、少なくとも３つの方向の偏光を使えば、無偏光収差と偏光収差とを同時に計測することができる。また、偏光の方向は、任意に選択しうる。
【００９３】
［第３実施形態］
図３を参照しながら本発明の第３実施形態の露光装置について説明する。
【００９４】
本発明の第３実施形態は、投影光学系の光学特性である無偏光収差と偏光収差（リタデーションと方位）をラテラルシアリング干渉計（ＬＳＩ）で計測する構成例を提供する。このラテラルシアリング干渉計は、コモンパス干渉計であるので、光路や構成が単純で、露光装置の振動による影響を受け難い。なお、照明系制御部１２、投影系制御部１６、処理部１８については、第１実施形態と同様である。
【００９５】
本発明の第３実施形態では、投影光学系１の波面の計測時には、ピンホール２ａのある計測用レチクル２をレチクル位置に配置し、投影光学系１の下面と投影光学系１の結像点であるウエハ基準位置との間に２次元回折格子３１を配置する。そして、ウエハ基準位置には、回折光を限定する次数選択フィルターを配置する。
【００９６】
回折格子として直交したエッジが２次元に並ぶ回折格子(クロス回折格子)を使うラテラルシアリング干渉計は、クロスグレーティングラテラルシアリング干渉計（ＣＧＬＳＩ）と呼ばれる。
【００９７】
計測用レチクル２のピンホール２ａからは、照明系１０の収差がない理想波面を有する光が得られ、その理想波面は、投影光学系１を透過することで、投影光学系１の収差情報をもった波面へと変化する。そして、２次元回折格子３１で波面が分割され、次数選択フィルター３２で選択された次数の回折光の干渉縞を得ることができる。例えば、−１次光と１次光だけを取り出すような次数選択フィルター配置にすることで、−１次光と１次光の干渉縞を得ることができるのである。この干渉縞から得られる情報は、−１次光と１次光との差分波面である。
【００９８】
回折格子３１を光軸と直交方向に駆動することで位相をシフトさせて、位相をシフトさせた複数の干渉縞から投影光学系の波面情報を高精度に得ることができる。しかしながら、この構成では、第１実施形態で述べた電子モアレ法やフーリエ変換法などを使って１枚の干渉縞画像から差分位相を算出する方法を採用することが好ましく、簡易な計測が可能になる。
【００９９】
このようなラテラルシア干渉計を用いた場合も、第１実施形態と同様に、照明系１０の偏光制御部１４において、０°、９０°、±４５°の４種類の直線偏光を順次に生成して投影光学系１に入射させる。これによって、４種類の異なる偏光によって順次に干渉縞が形成され、４つの波面情報を得ることができる。これらの波面情報に基づいて、第１実施形態と同様に、投影光学系１の無偏光収差と偏光収差（リタデーションと方位）とを算出することができる。
【０１００】
回折格子３１のピッチは、光線の開口数や計測される干渉縞のピッチなどに応じて最適化されうる。更に、回折格子によって偏光状態が変化すると、投影光学系の光学特性を高精度に測定することができなくなる。したがって、回折格子のピッチは、偏光特性が回折格子で変わらないように、例えば、波長の２倍以上のように、十分大きくすることが好ましい。
【０１０１】
ここでの回折格子は振幅格子でもよいし、位相格子でもよい。図２２に２次元回折格子の一例を示した。図２２（ａ）のような縦横の格子や、（ｂ）に示した明暗が市松に並んだ市松格子、（ｃ）に示した（ｂ）を４５度回転させた格子などがある。４５度回転だけでなく、回転角度はいかなるものでも同様の効果がある。回転角度に関しては、ＣＣＤの画素並びと回折格子で発生する回折光との方向は重ならない方が、ＣＣＤ画素で発生する誤差要因を除去し、波面を精度良く算出することができる。  特に、（ｂ）、（ｃ）に示した回折格子パターンで、白と黒の位相差１８０度の市松型位相格子を使うと、原理的には０次光がなくなり、±１次光に光が集まるため、光を効率よく利用することができる。
【０１０２】
上記の例では、ウエハ基準位置に次数選択フィルター３２を配置し、投影光学系１と次数選択フィルター３２との間に２次元回折格子３１を配置している。しかしながら、２次元回折格子の位置はここに限ったものではなく、図４のように、ウエハ基準位置より下に配置しても同様の効果が得られる。このような、回折格子をウエハ基準位置より下に配置する構成にすることで、次数選択フィルターを配置できないものの、別途システムエラーを精度良く計測できるという利点がある。システムエラーの計測のためには、レチクル側にはピンホールを配置せず、ウエハ基準位置だけにピンホールを配置し、照明系と投影光学系の収差のない理想波面を生成する。そして、この理想波面が回折格子によって回折光に分けられ、その回折光による干渉縞を撮像素子で得ることができる。
【０１０３】
この干渉縞から得られるシステムエラー波面情報は、照明系と投影光学系の収差情報は消されており、回折格子で発生する収差成分である。前述したように、計測用レチクルにあるピンホールを用いて投影光学系の光学特性を計測した場合、厳密には、投影光学系の収差と回折格子で発生する収差が混ざったものが得られると言える。したがって、あらかじめウエハ基準位置に配置されたピンホールによって、回折格子によって発生する収差情報を把握し、その情報をもとに補正を行うことで、より精度良く投影光学系の収差のみを計測することができる。
【０１０４】
この実施形態に限らず、ウエハ側に光学部品が入っている場合は、投影光学系の収差特性と、光学部品の特性とが混じった波面しか得られない。そのため、第３実施形態に限らず、投影光学系と撮像素子との間に光学部品を配置する場合は、上記のようにウエハ基準位置にピンホールを配置して、投影光学系以外の収差特性を別途把握することが好ましい。これにより、投影光学系の光学特性の計測精度を向上することができる。
【０１０５】
以上の説明では、図５（ａ）のように、計測用レチクルにピンホール、ウエハ側計測用パターンに２次元回折格子を用いる。これに代えて、図５（ｂ）のように、ピンホールと直線回折格子、図５（ｃ）のように、スリットと回折格子の組み合わせを採用することも有効である。図５（ｃ）の例では、０°方向のスリットと回折格子を用いて４つの入射偏光での波面を計測し、同様に、９０°方向のスリットと回折格子を用いて４つの入射偏光での波面を計測する必要がある。図５（ｂ）の例では、計測時間や誤差要因が増えるものの、スリットを使うことで光量を増やすことができる利点がある。
【０１０６】
以上のように、方向性のある回折格子やスリットを用いる場合であれば、位相シフト法を効果的に使うことができる。回折格子を光軸と垂直に駆動し、複数の縞画像から位相を算出することで、より位相の計測精度を向上させることができる。
【０１０７】
ただし、ピンホールの代わりにスリットを使う場合は別の観点で注意が必要である。回折格子を使う場合と同様に、スリットでの偏光透過特性に注意する必要がある。ピンホールでは、いずれの直線偏光も同じように透過するが、スリットでは０°と９０°の直線偏光の透過特性が異なるからである。
【０１０８】
このように、スリット形状による直線偏光の透過特性が問題になる場合は、図１６（ｂ）のように、スリットをピンホール列で形成することが好ましい。
【０１０９】
図６は、スリットの断面図をモデル化した図である。スリット幅ｄを小さくすると透過率が減少する。また、スリットの幅ｄと遮光材の高さｔとのアスペクト比も透過率や偏光特性に影響する。計測条件に合わせて最適なものを選択するとよい。
【０１１０】
当然ながら、スリットや回折格子だけでなく、ピンホールの形状も、光量、波面、精度の関係に応じて最適化されうる。投影光学系１に入射させる偏光の方向は４つに限ったことではなく、第１実施形態で述べたように、少なくとも３つの方向の偏光を使えば、無偏光収差と偏光収差とを同時に計測することができる。また、偏光の方向は、任意に選択しうる。
【０１１１】
［第４実施形態］
図７を参照しながら本発明の第４実施形態の露光装置について説明する。
【０１１２】
本発明の第４実施形態は、投影光学系の光学特性である無偏光収差と偏光収差（リタデーションと方位）をラテラルシアリング干渉計で計測する機能を有する露光装置の他の構成例を提供する。このラテラルシアリング干渉計は、コモンパス干渉計であるので、光路や構成が単純で、露光装置の振動による影響を受け難い。第３実施形態と同様に、回折格子として直交したエッジが２次元に並ぶ回折格子(クロス回折格子)を使うラテラルシアリング干渉計は、クロスグレーティングラテラルシアリング（ＣＧＬＳＩ）干渉計と呼ばれる。なお、照明系制御部１２、投影系制御部１６、処理部１８については、第１実施形態と同様である。
【０１１３】
本発明の第４実施形態では、投影光学系１の波面の計測時には、ピンホール２ａを有する計測用レチクル２をレチクル位置に配置し、レチクル位置と投影光学系１の間に２次元回折格子７１を配置する。
【０１１４】
計測用レチクル２のピンホール２ａからは、照明系１０の収差がない理想波面を有する光が得られ、その理想波面は、投影光学系１を透過することで、投影光学系１の収差情報をもった波面へと変化する。そして、２次元回折格子７１で波面が分割され、回折光同士の干渉縞を得ることができる。
【０１１５】
回折格子を光軸と直交方向に駆動することで位相をシフトさせて、位相をシフトさせた複数の干渉縞から投影光学系の波面情報を高精度に得ることができる。しかしながら、２次元回折格子を使用する場合には、第１実施形態で述べた電子モアレ法やフーリエ変換法などを使って１枚の干渉縞画像から差分位相を算出する方法を採用することが好ましく、簡易な計測が可能になる。
【０１１６】
このようなラテラルシア干渉計を用いた場合も、第１実施形態と同様に、照明系１０の偏光制御部１４において、０°、９０°、±４５°の４種類の直線偏光を順次に生成して投影光学系１に入射させる。これによって、４種類の異なる偏光によって順次に干渉縞が形成され、４つの波面情報を得ることができる。これらの波面情報に基づいて、第１実施形態と同様に、投影光学系１の無偏光収差と偏光収差（リタデーションと方位）とを算出することができる。
【０１１７】
以上では、図５（ａ）のように、計測用レチクルにピンホール、ウエハ側計測用パターンに２次元回折格子を用いる場合を説明した。これに代えて、図５（ｂ）のように、ピンホールと直線回折格子、図５（ｃ）のように、スリットと回折格子の組み合わせを採用することも有効である。
【０１１８】
図５（ｃ）の例では、０°方向のスリットと回折格子を用いて４つの入射偏光での波面を計測し、同様に、９０°方向のスリットと回折格子を用いて４つの入射偏光での波面を計測する必要がある。図５（ｂ）の場合はスリットの代わりにピンホールを用いたものである。
【０１１９】
スリットを使った図５(c)はピンホールより光量を増やすことができる利点がある。しかし、図５（ｂ）（ｃ）はともに回折格子に方向性があることから、２回の計測が必須で（a）の場合に比べて計測時間は増える。
【０１２０】
一方で、方向性のある回折格子やスリットを用いる場合であれば、位相シフト法を効果的に使うことができる。回折格子を光軸と垂直に駆動し、複数の縞画像から位相を算出することで、より位相の計測精度を向上させることができる。
【０１２１】
回折格子のピッチ、ピンホール、スリットサイズなどの具体的な寸法は、計測波面や媒質などに応じて最適化されうる。
【０１２２】
投影光学系１に入射させる偏光の方向は４つに限ったことではなく、第１実施形態で述べたように、少なくとも３つの方向の偏光を使えば、無偏光収差と偏光収差とを同時に計測することができる。また、偏光の方向は、任意に選択しうる。
【０１２３】
［第５実施形態］
図８を参照しながら本発明の第５実施形態の露光装置について説明する。
【０１２４】
本発明の第５実施形態は、投影光学系の光学特性である無偏光収差と偏光収差（リタデーションと方位）をラテラルシアリング干渉計で計測する機能を有する露光装置の他の構成例を提供する。このラテラルシアリング干渉計は、コモンパス干渉計であるので、光路や構成が単純で、露光装置の振動による影響を受け難い。なお、照明系制御部１２、投影系制御部１６、処理部１８については、第１実施形態と同様である。
【０１２５】
本発明の第５実施形態では、投影光学系１の波面の計測時には、スリット２ｂを有する計測用レチクル２をレチクル位置に配置し、照明系１０と計測用レチクル２との間に回折格子８１を配置する。基本的な構成は図７に示した第４実施形態と類似しているが、回折格子の位置が異なっている。
【０１２６】
ここで、回折格子８１の格子の方向と、計測用レチクル２の２列の平行なスリット２ｂの方向は一致させる必要がある。図８に示す例では、回折格子８１が８１Ａに示す方向に配置される場合には、計測用レチクル２は２Ａに示す方向に配置され、回折格子８１が８１Ｂに示す方向に配置される場合には、計測用レチクル２は２Ｂに示す方向に配置される。
【０１２７】
まず、回折格子８１と計測用レチクル２をそれぞれ８１Ａ、２Ａに示す方向に配置して計測を行う。照明系１０からの光は、回折格子８１によって０次光、±１次光に分けられる。そして、例えば、２列のスリットのうち、１つは０次光、もう１つは１次光を透過させる。回折格子は振幅格子でも位相格子でもよく、±１次光を透過させる構成でもよい。このように回折格子８１によって２つに分割された波面は、計測用レチクル２のスリット２ｂによって計測方向のみ理想波面へと変化する。ここで、計測方向というのは、スリットの長手方向（長い方向）と直交する方向となる。
【０１２８】
スリットによって理想波面になった２つの波面は、若干ずれて投影光学系１を透過する。そして、投影光学系１の収差情報をもった２つの波面へと変化する。そのずれた２つの波面が干渉することで干渉縞が形成される。この干渉縞は、撮像素子２０により観察することができる。
【０１２９】
次いで、回折格子８１と計測用レチクル２を９０°回転させて、それぞれ８１Ｂ、２Ｂに示す方向に配置にし、同様の計測を行う。この２つの波面を合成することで、投影光学系の収差変化である波面情報を得ることができる。
【０１３０】
この回折格子８１は波面分割するだけでなく、光源のコヒーレンシーを向上させる効果もある。この干渉縞から得られる情報は、２つの回折光の差分波面である。
【０１３１】
このようなラテラルシア干渉計を用いた場合も、第１実施形態と同様に、照明系１０の偏光制御部１４において、０°、９０°、±４５°の４種類の直線偏光を順次に生成して投影光学系１に入射させる。これによって、４種類の異なる偏光によって順次に干渉縞が形成され、４つの波面情報を得ることができる。これらの波面情報に基づいて、第１実施形態と同様に、投影光学系１の無偏光収差と偏光収差（リタデーションと方位）とを算出することができる。ただし、スリット方向が２方向あることから、４つの入射偏光での計測を、２つのスリット方向で計測し、計８回の計測を行うことが必要となる。
【０１３２】
図８では、理想波面をスリットで生成する構成を例示したが、他の実施形態と同様に、ピンホールパターンでも同様の効果が得られる。
【０１３３】
この実施形態では、計測回数は１つの入射偏光で０°スリット、９０°スリットとの２回計測が必要であり、ピンホールを用いても同様の計測回数が必要となることから、光量の点からはスリットを用いた方が望ましいといえる。
【０１３４】
回折格子のピッチ、スリットサイズ、ピンホールなどの具体的な寸法には、計測波面や媒質などに応じて最適化されうる。
【０１３５】
投影光学系１に入射させる偏光の方向は４つに限ったことではなく、第１実施形態で述べたように、少なくとも３つの方向の偏光を使えば、無偏光収差と偏光収差とを同時に計測することができる。また、偏光の方向は、任意に選択しうる。
【０１３６】
ラテラルシアリング干渉計の例として、実施形態３、４、５で説明したが、それ以外にも、色々な構成のバリエーションがある。
本発明は、少なくとも３つの偏光を使うことで、無偏光収差と偏光収差とを同時に計測することができることが目的であるため、種々の干渉方式に適応することが可能である。
【０１３７】
［第６実施形態］
図９を参照しながら本発明の第６実施形態の露光装置について説明する。
【０１３８】
本発明の第６実施形態は、投影光学系の光学特性である無偏光収差と偏光収差（リタデーションと方位）をポイントディフラクション干渉計（ＰＤＩ）で計測する機能を有する露光装置の構成例を提供する。このポイントディフラクション干渉計は、コモンパス干渉計であるので、光路や構成が単純で、露光装置の振動による影響を受け難い。なお、照明系制御部１２、投影系制御部１６、処理部１８については、第１実施形態と同様である。 
本発明の第６実施形態では、投影光学系１の波面の計測時には、ピンホール２ａを有する計測用レチクル２をレチクル位置に配置し、計測用レチクル２と投影光学系１との間に回折格子９１を配置する。そして、ピンホール９２ａと窓９２ｂとを有するウエハ側計測用パターン９２をウエハ基準位置付近に配置する。
【０１３９】
ここで、回折格子９１の格子の方向と、計測用パターン９２のピンホール９２ａと窓９２ｂの配置方向は一致させる必要がある。
【０１４０】
まず、回折格子９１と側計用パターン９２をそれぞれ９１Ａ、９２Ａに示す方向に配置して計測を行う。照明系１０からの光は、計測用レチクル２のピンホール２ａにおいて、照明系の収差のない理想波面へと変化する。理想波面は、回折格子９１によって２つに分割され、若干ずれた波面となって投影光学系１へ入射する。そして、２つの波面は投影光学系１の波面収差情報によって変化する。その２つの波面のうち、１つは計測用パターンのピンホール９２ａを透過し、再び理想波面となる。もう１つの波面は、大開口の窓９２ｂを透過する。大開口の窓９２ｂでは、波面はそのまま透過されるため、投影光学系１の収差情報をもった波面が得られる。このように、ピンホール９２ａからの理想波面と、窓９２ｂを透過した投影光学系１の収差情報をもった波面との２つの波面から、撮像素子２０の撮像面上で干渉縞を得ることができる。
【０１４１】
次いで、回折格子９１と計測用パターン９２を９０°回転させて、それぞれ９１Ｂ、９２Ｂに示す方向に配置にし、同様の計測を行う。この２つの波面を合成することで、投影光学系の収差変化である波面情報を得ることができる。
【０１４２】
９０度回転させた回折格子９１と計測用パターン９２を用いて同様の計測を行うことで、直交する２つの方向での波面を計測することができる。そして、この２つの波面情報を合成することで、投影光学系１の収差変化である波面情報を得ることができる。
【０１４３】
このようなＰＤＩ干渉計を用いた場合も、第１実施形態と同様に、照明系１０の偏光制御部１４において、０°、９０°、±４５°の４種類の直線偏光を順次に生成して投影光学系１に入射させる。これによって、４種類の異なる偏光によって順次に干渉縞が形成され、４つの波面情報を得ることができる。これらの波面情報に基づいて、第１実施形態と同様に、投影光学系１の無偏光収差と偏光収差（リタデーションと方位）とを算出することができる。ただし、スリット方向が２方向あることから、４つの入射偏光での計測を、２つのスリット方向で計測し、計８回の計測を行うことが必要となる。
【０１４４】
回折格子のピッチ、スリットサイズ、ピンホールなどの具体的な寸法には、計測波面や媒質などに応じて最適化されうる。
【０１４５】
投影光学系１に入射させる偏光の方向は、４つに限ったことではなく、第１実施形態で述べたように少なくとも３つの方向の偏光を使えば、無偏光収差と偏光収差とを同時に計測することができる。また、偏光の方向は、任意に選択しうる。
【０１４６】
つまり、少なくとも３つの入射偏光での計測を、２つのスリット方向で計測し、計６回の計測を行えば、無偏光収差と偏光収差とを同時に計測することが可能なのである。
【０１４７】
［第７実施形態］
図１０は、図９におけるＰＤＩ干渉計をラインディフラクション干渉計（ＬＤＩ）に代えた露光装置の構成例を示す図である。図９の計測用パターン９２（９２Ａ、９２Ｂ）のピンホール９２ａは、図１０の計測用パターン１０１（１０１Ａ、１０１Ｂ）では、スリット１０１ａに変更されている。ＬＤＩ干渉計では、使用するパターンの向きが２つあることから、測定回数はＰＤＩ干渉計と変わらないが、ピンホールがスリットになったことで、光量を増やすことができるという効果がある。
【０１４８】
ただし、第５実施形態の場合と同様に、スリット形状による直線偏光の透過特性が問題になる場合は、図１６（ｂ）のように、スリットをピンホール列で形成することが好ましい。
【０１４９】
ラインディフラクション干渉計においても、少なくとも３つの入射偏光での計測を、２つのスリット方向で計測し、計６回の計測を行えば、無偏光収差と偏光収差とを同時に計測することが可能なのである。
【０１５０】
［第８実施形態］
図１１、図１２、図１３、図１４を参照しながら、本発明の第８実施形態の露光装置について説明する。
【０１５１】
本発明の第８実施形態は、投影光学系の光学特性である無偏光収差と偏光収差(リタデーションと方位)を計測する露光装置において、コリメータレンズを具備する構成例を提供するものである。特に投影光学系を透過後の光束をコリメータレンズで平行光にし、投影光学系と撮像素子との間に、位相子・偏光子の配置が可能な露光装置の構成例を提供するものである。第１〜第７実施形態で説明したようなコモンパス干渉計に適用できるもので、照明系制御部１２、投影系制御部１６、処理部１８については第１実施形態と同様である。
【０１５２】
干渉計の一例として、図１１、１２では回折格子を用いたラテラルシアリング干渉計の例を示した。
【０１５３】
図１１は、図４に示した第３実施形態の応用例を示す図であり、投影光学系１と撮像素子２０との間に、投影光学系１側からコリメータレンズ１１０１、回折格子３１、位相子１１０２、偏光子１１０３の順に配置されている。
【０１５４】
図１２は、図１１の構成から位相子１１０２を削除した応用例を示す図であり、投影光学系１と撮像素子２０との間に、投影光学系１側からコリメータレンズ１１０１、回折格子３１、偏光子１１０３の順に配置されている。
【０１５５】
投影光学系１を透過後の光束をコリメータレンズ１１０１でほぼ平行光にし、回折格子３１で波面分割し、位相子１１０２（図１１の例）、偏光子１１０３を透過させる。そして、偏光子１１０３を透過し波面によって形成される干渉縞を撮像素子２０で観察する。
【０１５６】
このように位相子および偏光子を配置することが可能な構成では、計測の自由度が増える利点がある。また、偏光子を配置できることで、偏光子の軸の成分のみを分離して計測できるという利点もある。
【０１５７】
偏光収差が小さい場合は、位相子や偏光子を配置しても、少なくとも３つの入射偏光(例えば０°、９０°、４５°)を用いて計測した干渉縞を用いて、無偏光収差および偏光収差を算出することが可能である。しかし、精度良く偏光収差を算出するためには、偏光子を回転させて計測することが必要である。
【０１５８】
偏光子を使うことで、偏光子の透過軸方向の収差だけが計測されるため、高精度な計測を行うためには、少なくとも３つの入射偏光(例えば０°、９０°、４５°)を用いて、各入射偏光で偏光子を(０°、９０°)と回転させ、合計６枚の干渉縞を計測するとよい。
【０１５９】
もちろん、４種類の入射偏光(０、９０、±４５)の入射偏光×偏光子回転(０，９０°)の８枚の計測を行ってもよい。この場合、入射偏光０°、偏光子０°の計測波面と、入射偏光９０°、偏光９０°の計測波面は等しくなる、ことなどを利用するとよい。そうすると、８枚の計測波面のうち、入射偏光０°偏光子０°／入射偏光９０°偏光子９０°／入射偏光４５°偏光子０°／入射偏光−４５°偏光子９０°の４つの条件での計測波面があれば、無偏光収差と偏光収差とが得られる。
【０１６０】
また、入射偏光４５°偏光子０°／入射偏光４５°偏光子９０°／入射偏光―４５°偏光子０°／入射偏光−４５°偏光子９０°の４つの条件での計測波面からも、無偏光収差と偏光収差とが得られる。
【０１６１】
このように、少なくとも２つの入射偏光を用い、偏光子を回転させた少なくとも４つの波面から無偏光収差と偏光収差とを算出することができる。
【０１６２】
偏光子の角度は０°と９０°で説明したが、これに限ったものではなく、直交関係をもった２つの角度であれば良い。
【０１６３】
入射直線偏光の角度は、偏光子の角度と光量をもとに決めるとよい。実施形態と同様、偏光子を０°と９０°に回転させる場合、入射直線偏光の角度は、偏光子の角度と同じ０°、９０°でもよいし、偏光子の角度と異なる角度の（好ましくは±４５°）の直線偏光を使ってもよい。好ましい条件について、以下に説明する。
【０１６４】
例えば、偏光子が０°で入射偏光が０°の場合(平行ニコル)は、ほとんどの成分が透過するため光量が多く、精度の良い計測が可能である。次に、入射偏光はかえずに、偏光子を９０°回転させると、入射偏光の角度と偏光子の角度が直交するため(クロスニコル)、非常に光量が下がる。被検物の複屈折によって、入射直線偏光の軸と直交成分に漏れだした漏れ光成分だけが透過するからである。光量が弱いと精度の高い計測が行えないため、このように、偏光子の角度と入射直線偏光の角度が直交するような条件(クロスニコル)は、計測には適さない。
【０１６５】
別の例として、偏光子が０°で入射偏光４５°の場合は、入射偏光を変えずに偏光子を９０°に回転させてもほとんど光量が変わらない。同様に、偏光子が０°で入射偏光―４５°の場合も、入射偏光を変えずに偏光子を９０°に回転させても、ほとんど光量が変わらない。上記４枚の光量はほぼ等しくなる。このような計測条件では、高精度計測が可能である。
【０１６６】
したがって、入射偏光の角度は、光量の観点から、偏光子の角度と一致しているか、あるいは偏光子の角度とずれて (好ましくは±４５°)おり、偏光子の角度と直交する入射偏光は使わないことが望ましい。
【０１６７】
また、入射偏光の数が２つで、偏光子を回転させて測定した４つの計測を行う場合には、偏光子の透過軸の角度とずれた（好ましくは±４５°）入射偏光を使うことが望ましいともいえる。
【０１６８】
更に、位相子や偏光子の特性に関して、別途キャリブレーションするシステムを具備すると、より高精度に波面情報を得ることができる。
【０１６９】
また、投影光学系の収差による波面変化と、位相子、偏光子による波面変化とを分離するためには、第３実施形態で示したように、ウエハ基準位置にピンホールを配置して、位相子および偏光子だけの影響を受けた波面を計測するとよい。ウエハ基準位置にピンホールを配置することで、照明系と投影光学系の収差の影響はなくなり、位相子・偏光子からの収差のみを計測できるからである。そして、計測波面から、別途計測しておいた位相子および偏光子の収差情報をより除くことで、投影光学系の収差情報をより精度良く把握することができる。
【０１７０】
図１１、図１２は、回折格子をそれぞれ位相子、偏光子の前に配置した応用例であるが、回折格子を位相子および偏光子の後に配置しても同様の効果がある。また、偏光子を配置せずに位相子だけを配置してもよいし、位相子および偏光子の双方を配置しなくてもよい。位相子および偏光子の双方を配置しない場合は、第３実施形態と同じ構成になる。
【０１７１】
以上のように、位相子や偏光子を具備した干渉計においても、他の実施形態と同様、少なくとも２種類の入射偏光を用い、偏光子の回転の情報も利用することで、無偏光収差と偏光収差とを計測することができる。
【０１７２】
他の干渉計の例として、図１３では計測用基板を用いたラジアルシアリング干渉計の例を示した。これは図１に示した第１実施形態の応用例であり、投影光学系と撮像素子との間にコリメータレンズ・位相子・偏光子の順に配置されている。前述したとおり、また、偏光子を配置せずに位相子だけを配置してもよいし、位相子および偏光子の双方を配置しなくてもよい。位相子および偏光子の双方を配置しない場合は、第１実施形態と同じ構成になる。
【０１７３】
他の干渉計の例として、図１４ではピンホールで理想球面を作成して計測するＰＤＩ干渉計の例を示した。これは図９に示した第６実施形態の応用例であり、投影光学系１と撮像素子２０との間に、投影光学系１側からコリメータレンズ１１０１、位相子１１２０、偏光子１１０３の順に配置されている。また、位相子および偏光子のいずれか一方を配置してもよいし、位相子および偏光子の双方を配置しなくてもよい。位相子および偏光子の双方を配置しない場合は、第６実施形態と同じ構成になる。
【０１７４】
いずれの場合でも、位相子および偏光子を具備した干渉計において、他の実施形態と同様、少なくとも２つの入射偏光を用い、偏光子を回転させた少なくとも４つの波面から無偏光収差と偏光収差とを算出することができる。
【０１７５】
［第９実施形態］
図１７を参照しながら本発明の第９実施形態の露光装置について説明する。第９実施形態は、図４に示した第３実施形態に類似したもので、ウエハ基準位置と、回折格子との間にＮＡ減少手段としてのＮＡ減少レンズを配置した点が異なる。
微細化に伴い、露光装置の投影光学系の開口数（ＮＡ）はますます増大している。ＮＡが大きくなると、回折格子を光が透過する時に瞳の周辺からの光線がエバネッセント光になったり、回折できたとしても、回折角が大きいため、干渉縞のピッチが中心と周辺とで大きく変わったりする現象が生じる。そのように干渉縞のピッチが中心と周辺とで大きく変わる場合、投影光学系の瞳全体の波面を分割して測定する必要が生じる。
【０１７６】
このような現象を避けるため、投影光学系１を透過した光のＮＡを減少させるＮＡ減少レンズをウエハ基準位置と回折格子との間に挿入することによって、投影光学系の開口数（ＮＡ）減らすことができる。そうすることで、干渉縞を一度に計測することが可能になる。
【０１７７】
本実施形態の特徴は、光束のＮＡを小さくするＮＡ減少レンズを用いる点である。理想的には、ＮＡ減少レンズではなく、コリメータレンズを配置して完全な平行光にすることが望ましいが、開口数が大きい場合、コリメータレンズの枚数が多くなり、配置上の問題が生じる場合もある。そのため、干渉縞を一度に計測できる程度まで開口数（ＮＡ）を減少させるレンズを使うのである。コリメータレンズと比べて、ＮＡ減少レンズの方がより簡易・小型化することが可能になる。
【０１７８】
干渉縞を一度に計測できる目安として、ＮＡ減少レンズにおいてＮＡを0.6以下にすることが望ましい。
【０１７９】
計測方法に関しては第３実施形態に説明したとおりである。少なくとも３種類の入射偏光を用いて計測した３種類の干渉縞より、無偏光収差と偏光収差とを計測することが可能である。
【０１８０】
ＮＡ減少手段としては、この実施形態のようなレンズを配置する方法以外にも種々の構成が考えられる。例えば、回折格子を屈折率の大きな液体に浸してもよい。
【０１８１】
［第１０実施形態］
図１８、図１９、図２０、図２１を参照しながら本発明の第１０実施形態の露光装置について説明する。第１〜第９実施形態では、ウエハ側に撮像素子を配置し、ウエハ側で干渉縞を計測するシステムを示した。図１０実施形態では、レチクル側に撮像素子を配置し、レチクル側で干渉縞を計測するシステムする場合について示す。
【０１８２】
露光光はコヒーレント長が非常に短いため、露光光を使って波面を計測する場合にはコモンパス干渉計しか用いることが出来ない。しかし、露光光源とは別に計測専用の光源を露光装置に搭載した場合には、図１８に示したようなフィゾー干渉計、図１９に示したトワイマングリーン干渉計の構成をとることも可能となる。
【０１８３】
露光光を計測光として使用する場合には、例えば図２０、図２１のような回折格子で波面を分割して計測するシアリング干渉計を構成することが可能となる。基本的な構成は第３実施形態と類似しており、第３実施形態の構成をレチクル側に応用した例である。図２１において、２１０１は次数選択窓、２００１は回折格子である。もちろん、計測専用光源を図２０，２１の構成に用いてもよい。
【０１８４】
位相子および偏光子がなくとも計測可能であるが、図２０のように平行光にできると位相子および偏光子を配置することも可能になる。図２１のように一度集光させ、所望の回折次数だけを透過する次数選択窓を配置すると、必要な次数の光束のみを効率よく取り出すことができる。この場合は、コントラストの高い干渉縞を得ることができ、精度の高い計測を行うことができるのである。図２０と同様に、撮像素子の直前でコリメートし、位相子や偏光子などの光学素子を配置する構成にしてもよい。ここで用いる回折格子は第３実施形態で述べた振幅格子や位相格子を用いる。
【０１８５】
本実施形態では、レチクル側から入射した光を反射鏡によって反射された反射波面を計測することになる。光束が投影光学系を往復するため、収差の量が倍になり、収差の量が小さい場合に検出がしやすくなるメリットがある。また、レチクル側は開口数がもともと小さいので、コリメートしやすいというメリットもある。
【０１８６】
レチクル側での計測においても、計測条件は、第１〜第９実施形態で述べたウエハ側の場合と同じである。露光装置の光源や測定専用光源からの光を、偏光制御部によって変化を所望の偏光に制御し、入射偏光の異なる複数の情報を使って、投影光学系の光学特性を算出する。
【０１８７】
具体的には、偏光子が光路中に配置されていない場合には、少なくとも３つの入射偏光を用いて測定した波面より、無偏光収差と偏光収差とを算出する。
【０１８８】
光路中に回転可能な偏光子が配置されている場合には、少なくとも２つの入射偏光を用い、偏光子を回転させて計測した少なくとも４つの計測波面より、無偏光収差と偏光収差とを算出する。
【０１８９】
以上のように、干渉計の構成例に対応して本発明の実施形態を説明したが、
本発明は、種々の干渉方式にも応用することが可能である。
【０１９０】
複数の入射偏光を用いて計測するかわりに、投影光学系を回転させるなども同様の効果がある。
【０１９１】
入射偏光の数や、偏光子の回転など、計測条件の数が増えると、より高精度な計測を行うことができる。精度と計測時間の関係から最適な条件を選択するとよい。
【０１９２】
［応用例］
次に、上述の露光装置を利用したデバイス製造方法を例示的に説明する。
図２３は、半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネルやＣＣＤ）の製造方法を示す。ステップ１（回路設計）では半導体装置の回路設計を行なう。ステップ２（レチクル製作）では設計した回路パターンを形成したレチクルを製作する。一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意したレチクルとウエハとを用いて、リソグラフィー技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４よって作成されたウエハを用いてチップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５で作成された半導体装置の動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体装置が完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【０１９３】
図２４は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ１２ではウエハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）ではウエハにレジスト（感光剤）を塗布する。ステップ１６（露光）では上記投影露光装置によってレチクルの回路パタ−ンの像でウエハを露光する。ステップ１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ１８（エッチング）では現像したレジスト以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらステップを繰り返し行なうことによりウエハ上に回路パタ−ンが形成される。
【図面の簡単な説明】
【０１９４】
【図１】本発明の第１実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の第２実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。
【図３】本発明の第３実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。
【図４】本発明の第３実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。
【図５】計測用レチクルと計測用ウエハ側計測用パターンの構成例を示す図である。
【図６】スリットの断面モデルを示す図である。
【図７】本発明の第４実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。
【図８】本発明の第５実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。
【図９】本発明の第６実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。
【図１０】本発明の第７実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。
【図１１】本発明の第８実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。
【図１２】本発明の第８実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。
【図１３】本発明の第８実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。
【図１４】本発明の第８実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。
【図１５】照明光計測用レチクルの例を示す図である。
【図１６】ピンホール列を示す図である。
【図１７】本発明の第９実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。
【図１８】本発明の第１０実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。
【図１９】本発明の第１０実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。
【図２０】本発明の第１０実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。
【図２１】本発明の第１０実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。
【図２２】2次元回折格子の一例を示す図である。
【図２３】デバイス製造方法を例示的に示す図である。
【図２４】ウエハプロセスを示す図である。
【符号の説明】
【０１９５】
１  投影光学系
２  計測用レチクル
２ａ  ピンホール
３  計測用基板
７  透過光
８  反射光
１０  照明系
１４  偏光制御部
１８  処理部
２０  撮像素子
【図１】
2008098604.tif 000004
【図２】
2008098604.tif 000005
【図３】
2008098604.tif 000006
【図４】
2008098604.tif 000007
【図５】
2008098604.tif 000008
【図６】
2008098604.tif 000009
【図７】
2008098604.tif 000010
【図８】
2008098604.tif 000011
【図９】
2008098604.tif 000012
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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