(57)【要約】【課題】  エキシマレーザ等の紫外パルスレーザを光源に用いた透過率測定に関して、蛍石結晶等の光学部材の有する複屈折特性の影響を受けることなく、透過率を高精度に測定することができる透過率測定装置の提供を目的とする。【解決手段】  エキシマレーザ等の紫外パルスレーザを光源として用いた透過率測定装置であり、光源の偏光状態変動を補正する光束分割手段、被検測定物の有する複屈折特性の影響を補正する補正光学系、参照光束と被検光束の光量を検出する光量検出手段により構成される。【選択図】        図２
2005114606.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、該光源からの信号光を参照光束と被検光束の２光束に分割する光束分割手段と、該被検光束上に配置した被検測定物を挿脱可能に設けた挿脱手段と、該被検測定物の有する複屈折による影響を補正する補正光学系と、該参照光束を検出する第１光量検出手段と、該被検光束を検出する第２光量検出手段とを有し、
該光量検出手段により検出される光信号に基づいて、該被検測定物の透過率を測定することを特徴とする透過率測定装置。
【請求項２】
光源と、該光源からの信号光を参照光束と被検光束の２光束に分割する光束分割手段と、該被検光束上に配置した被検測定物を挿脱可能に設けた挿脱手段と、該被検測定物の有する複屈折による影響を補正する補正光学系と、該光源の偏光状態変動の影響を補正する補正手段と、該参照光束を検出する第１光量検出手段と、該被検光束を検出する第２光量検出手段とを有し、
該光量検出手段により検出される光信号に基づいて、該被検測定物の透過率を測定することを特徴とする請求項１記載の透過率測定装置。
【請求項３】
前記補正光学系は、前記被測定物から射出される光束の偏光状態を保存した状態で、且つ回転変換させた状態で、被検測定物に再び入射させることを特徴とする請求項１又は２記載の透過率測定装置。
【請求項４】
前記補正光学系は、前記被検測定物から射出される光束の偏光状態において位相を９０度変換した状態で、被検測定物に再び入射させることを特徴とする請求項３記載の透過率測定装置。
【請求項５】
前記補正光学系は、複数の平行平板から構成されることを特徴とする請求項４記載の透過率測定装置。
【請求項６】
前記補正光学系は、複数のプリズムから構成されることを特徴とする請求項５記載の透過率測定装置。
【請求項７】
前記補正手段は、複数の平行平板から構成され、前記光束分割手段及び該補正手段に対して、各々反射及び透過する際の偏光特性が直交していることを特徴とする請求項６記載の透過率測定装置。
【請求項８】
光源と、該光源からの信号光に対して偏光状態を補正する補正光学系と、参照光束と被検光束の２光束に分割する光束分割手段と、該被検光束上に配置した被検測定物を挿脱可能に設けた挿脱手段と、該参照光束を検出する第１光量検出手段と、該被検光束を検出する第２光量検出手段とを有し、
該光量検出手段により検出される光信号に基づいて、該被検測定物の透過率を測定することを特徴とする透過率測定装置。
【請求項９】
前記補正光学系は、入射光束を少なくとも２つの分割光束に分割する光束分割手段と、該分割光束を合成する光束合成手段から構成され、該光束分割手段により分割された一方の分割光束の偏光状態に対して、もう一方の分割光束の偏光状態において位相を９０度変換し、該光束合成手段により該分割光束を合成して被検測定物に入射させることを特徴とする請求項８記載の透過率測定装置。
【請求項１０】
前記補正光学系は、複数の平行平板から構成されることを特徴とする請求項９記載の透過率測定装置。
【請求項１１】
前記補正光学系は、複数のプリズムから構成されることを特徴とする請求項１０記載の透過率測定装置。
【請求項１２】
前記補正光学系は、入射光束を少なくとも２つの分割光束に分割する少なくとも１つの光束分割手段と、該分割光束を合成する少なくとも１つの光束合成手段と、少なくとも１つの位相素子から構成され、該分割光束の偏光状態を該位相素子により変換し、該光束合成手段により合成することで合成光束の偏光状態を無偏光化させることを特徴とする請求項８記載の透過率測定装置。
【請求項１３】
前記光束分割手段は、入射光束の偏光状態を保存した状態で少なくとも２つの光束に分割することを特徴とする請求項８乃至１２いずれか記載の複屈折測定装置。
【請求項１４】
前記挿脱手段は、前記被測定体を保持すると共に、前記被測定体を前記光源から射出される光束に対して移動可能にするステージを更に有することを特徴とする請求項１乃至１３いずれか記載記載の透過率測定装置。
【請求項１５】
前記光源は、パルス光源であることを特徴とする請求項項１４記載の記載の透過率測定装置。
【請求項１６】
前記光源は、エキシマレーザであることを特徴とする請求項１５記載の透過率測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般には、透過率測定装置に係り、特に、光リソグラフィに用いる光学素子或いは光学系の透過率を測定するための透過率測定方法及び透過率測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子機器の小型化及び薄型化の要請から電子機器に搭載される半導体素子の微細化への要求はますます高くなっており、かかる要求を満足するために露光解像度を高める提案が様々なされている。
【０００３】
露光光源の波長を短くすることは、解像度の向上に有効な一手段であるため、近年では、露光光源は、ｇ線（波長約４３６ｎｍ）、ｉ線（波長約３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ（波長約２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（波長約１９３ｎｍ）と進み、今後は、Ｆ２レーザ（波長約１５７ｎｍ）の使用が有望視されている。
【０００４】
ｉ線までの波長域では、光学系に従来の光学素子を使用することが可能であったが、ＫｒＦエキシマレーザ、ＡｒＦエキシマレーザ及びＦ２レーザの波長域では、透過率が低く、従来の光学ガラスを使用することは不可能である。このため、エキシマレーザを光源とする露光装置の光学系には、短波長光の透過率が高い石英ガラス（ＳｉＯ２）又は蛍石結晶（ＣａＦ２）を材料とした光学素子を使用することが一般的になっており、特に、Ｆ２レーザを光源とする露光装置においては、蛍石結晶を材料とした光学素子を使用することが必須とされている。
【０００５】
露光装置の投影光学系及び照明光学系を構成する光学素子に要求される光学特性としては、光源の紫外光に対する高い透過特性と、且つ長時間の露光に対する高い耐紫外線性が要求されている。特に露光装置の透過特性を保証するためには、投影光学系・照明光学系各部に応じたレーザ照度にて透過率および各照度に対する透過率劣化量を評価することが必須である。
【０００６】
紫外線パルスレーザ光に対する光学部材等の透過率測定方法としては、以下のような方法が従来からある。図１は従来方法の構成を示す概略図である。図１において、透過率測定装置は、光源１０１、チャンバー１０２、開口絞り１０３、減光手段１０４、ハーフミラー１０５、１０８、被検測定物１０６、試料ステージ１０７、光量検出手段１０９、１１０、光量検出手段１１１、制御部１１２により構成される。被検測定物１０６の前に設置したハーフミラー１０５で入射光を参照光束と被検光束とに分割し、レーザ光が被検測定物１０６を透過した場合の参照光束と被検光束との強度比Ｉと、光束中から被測定物を退避させた場合の参照光束と被検光束との強度比Ｉ０を測定し、透過率Ｔ＝Ｉ／Ｉ０を算出するという方法が用いられていた（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平１１−８３６７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の透過率測定方法において、被検測定物である蛍石結晶を光軸周りに設置角度を変えて測定した場合、同一サンプルでありながら設置角度の違いにより透過率測定結果が異なるという問題が生じた。
【０００８】
この原因は以下の理由から説明できる。
【０００９】
一般に、蛍石結晶は硝材内部に残存している残留応力に起因する応力複屈折（Ｓｔｒｅｓｓ  ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）を有すると同時に、結晶構造に起因する真性複屈折（Ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ  Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）を有している。
【００１０】
従って、被検測定物である蛍石結晶の有する複屈折特性の影響により、被検測定物に入射する入射光束の偏光状態は、蛍石結晶の有する複屈折特性（複屈折量、進相軸方位）により変化し、入射光束と出射光束の偏光状態は異なる偏光状態となる。
【００１１】
例えば、透過率測定装置の光源１０１の偏光状態が楕円偏光を有している場合、被検測定物１０６を被検光束上から退避させて測定される光量検出手段１０９、及び光量検出手段１１０の出力Ａ０、Ｂ０は、光源の偏光状態に対して、ビームスプリッタ１０５、及びビームスプリッタ１０８での反射した光量が受光される。
【００１２】
一方、被検測定物１０６が挿入された場合、前述の通り、光源の偏光状態は蛍石結晶の有する複屈折特性により、出射光束の偏光状態は光源の偏光状態に対して変化する。従って、測定される光量検出手段１０９、及び光量検出手段１１０の出力Ａｓ、Ｂｓはサンプルを被検光束から退避させて測定した時と異なる偏光状態で、ビームスプリッタ１０５、及びビームスプリッタ１０８での反射した光量が受光される。即ち、蛍石結晶の有する複屈折特性に起因する被検光束の偏光状態の変化によってビームスプリッタ１０５、及びビームスプリッタ１０８におけるＰ成分とＳ成分の反射率が異なるため、同一サンプルの透過率測定結果に対して、蛍石結晶の光軸周りの設置角度の違いによる透過率変化が生じる。
【００１３】
本発明は、以上の点に着目して成されたもので、エキシマレーザ等の紫外パルスレーザを光源に用いた透過率測定に関して、蛍石結晶等の光学部材の有する複屈折特性の影響を受けることなく、透過率を高精度に測定することができる透過率測定装置および複屈折測定装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の一側面としての透過率測定装置は、光源と、該光源からの信号光を参照光束と被検光束の２光束に分割する光束分割手段と、該被検光束上に配置した被検測定物を挿脱可能に設けた挿脱手段と、該被検測定物の有する複屈折による影響を補正する補正光学系と、該参照光束を検出する第１光量検出手段と、該被検光束を検出する第２光量検出手段とを有し、該光量検出手段により検出される光信号に基づいて、該被検測定物の透過率を測定することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の別の一側面としての透過率測定装置は、光源と、該光源からの信号光に対して偏光状態を補正する補正光学系と、参照光束と被検光束の２光束に分割する光束分割手段と、該被検光束上に配置した被検測定物を挿脱可能に設けた挿脱手段と、該参照光束を検出する第１光量検出手段と、該被検光束を検出する第２光量検出手段とを有し、該光量検出手段により検出される光信号に基づいて、該被検測定物の透過率を測定することを特徴とする。
【００１６】
すなわち、本発明の技術内容は以下の構成を備えることにより前記課題を解決できた。
【００１７】
（１）光源と、該光源からの信号光を参照光束と被検光束の２光束に分割する光束分割手段と、該被検光束上に配置した被検測定物を挿脱可能に設けた挿脱手段と、該被検測定物の有する複屈折による影響を補正する補正光学系と、該参照光束を検出する第１光量検出手段と、該被検光束を検出する第２光量検出手段とを有し、該光量検出手段により検出される光信号に基づいて、該被検測定物の透過率を測定することを特徴とする透過率測定装置。
【００１８】
（２）光源と、該光源からの信号光を参照光束と被検光束の２光束に分割する光束分割手段と、該被検光束上に配置した被検測定物を挿脱可能に設けた挿脱手段と、該被検測定物の有する複屈折による影響を補正する補正光学系と、該光源の偏光状態変動の影響を補正する補正手段と、該参照光束を検出する第１光量検出手段と、該被検光束を検出する第２光量検出手段とを有し、該光量検出手段により検出される光信号に基づいて、該被検測定物の透過率を測定することを特徴とする前記（１）記載の透過率測定装置。
【００１９】
（３）前記補正光学系は、前記被測定物から射出される光束の偏光状態を保存した状態で、且つ回転変換させた状態で、被検測定物に再び入射させることを特徴とする前記（１）又は（２）記載の透過率測定装置。
【００２０】
（４）前記補正光学系は、前記被検測定物から射出される光束の偏光状態において位相を９０度変換した状態で、被検測定物に再び入射させることを特徴とする前記（３）記載の透過率測定装置。
【００２１】
（５）前記補正光学系は、複数の平行平板から構成されることを特徴とする前記（４）記載の透過率測定装置。
【００２２】
（６）前記補正光学系は、複数のプリズムから構成されることを特徴とする前記（５）記載の透過率測定装置。
【００２３】
（７）前記補正手段は、複数の平行平板から構成され、前記光束分割手段及び該補正手段に対して、各々反射及び透過する際の偏光特性が直交していることを特徴とする前記（６）記載の透過率測定装置。
【００２４】
（８）光源と、該光源からの信号光に対して偏光状態を補正する補正光学系と、参照光束と被検光束の２光束に分割する光束分割手段と、該被検光束上に配置した被検測定物を挿脱可能に設けた挿脱手段と、該参照光束を検出する第１光量検出手段と、該被検光束を検出する第２光量検出手段とを有し、該光量検出手段により検出される光信号に基づいて、該被検測定物の透過率を測定することを特徴とする透過率測定装置。
【００２５】
（９）前記補正光学系は、入射光束を少なくとも２つの分割光束に分割する光束分割手段と、該分割光束を合成する光束合成手段から構成され、該光束分割手段により分割された一方の分割光束の偏光状態に対して、もう一方の分割光束の偏光状態において位相を９０度変換し、該光束合成手段により該分割光束を合成して被検測定物に入射させることを特徴とする前記（８）記載の透過率測定装置。
【００２６】
（１０）前記補正光学系は、複数の平行平板から構成されることを特徴とする前記（９）記載の透過率測定装置。
【００２７】
（１１）前記補正光学系は、複数のプリズムから構成されることを特徴とする前記（１０）記載の透過率測定装置。
【００２８】
（１２）前記補正光学系は、入射光束を少なくとも２つの分割光束に分割する少なくとも１つの光束分割手段と、該分割光束を合成する少なくとも１つの光束合成手段と、少なくとも１つの位相素子から構成され、該分割光束の偏光状態を該位相素子により変換し、該光束合成手段により合成することで合成光束の偏光状態を無偏光化させることを特徴とする前記（８）記載の透過率測定装置。
【００２９】
（１３）前記光束分割手段は、入射光束の偏光状態を保存した状態で少なくとも２つの光束に分割することを特徴とする前記（８）乃至（１２）いずれか記載の複屈折測定装置。
【００３０】
（１４）前記挿脱手段は、前記被測定体を保持すると共に、前記被測定体を前記光源から射出される光束に対して移動可能にするステージを更に有することを特徴とする前記（１）乃至（１３）いずれか記載記載の透過率測定装置。
【００３１】
（１５）前記光源は、パルス光源であることを特徴とする前記（１４）記載の記載の透過率測定装置。
【００３２】
（１６）前記光源は、エキシマレーザであることを特徴とする前記（１５）記載の透過率測定装置。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、蛍石結晶等の光学部材が有する複屈折特性を補正することで、その透過特性を高精度に測定することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。
【実施例１】
【００３５】
図２は本発明の実施例１にかかる透過率測定装置の構成を示す概略図である。図３は実施例１にかかる補正光学系の構成を示す概略図である。以下、図２及び図３を参照にしながら実施例１にかかる透過率測定装置を説明する。
【００３６】
図２において、光源２０１から射出される光束の進行方向をＺ軸、光源２０１の設置面においてＺ軸に対する垂直方向をＸ軸、光源２０１の設置面に対する法線方向をＹ軸とする。
【００３７】
図２において、実施例１にかかる透過率測定装置は、光源２０１、チャンバー２０２、開口絞り２０３、減光手段２０４、光束分割手段２０５、被検測定物２０６、試料ステージ２０７、補正光学系２０８、光量検出手段２０９，２１０、２１１、制御部２１２により構成される。
【００３８】
図２において、エキシマレーザ等の紫外線パルスレーザ光を照射する光源２０１からの光束は、開口絞り２０３により所定のビーム径に整形され、ＮＤフィルタ等の減光手段２０４により所定の光量に減光される。減光手段２０４を射出した光束は光束分割手段２０５により反射光束と透過光束の２つの光束に分割される。光束分割手段２０５により分割された参照光束としての反射光束は、光量検出手段２０９に入射する。光束分割手段２０５により分割された被検光束としての透過光束は、試料ステージ２０７上に保持された被検測定物２０６を透過し、補正光学系２０８に入射する。
【００３９】
図２に示す補正光学系２０８の概略図を図３に示す。補正光学系２０８は、例として図３に示すように４枚の平行平板により構成される。被検測定物２０６を透過した光束Ｌ１は、平行平板３０１、平行平板３０２、平行平板３０３、及び平行平板３０４で反射されることにより光束Ｌ１の偏光状態に対して位相が９０度変換された状態である光束Ｌ２として被検測定物２０６に再び入射される。ここで、平行平板３０１、平行平板３０２、平行平板３０３、及び平行平板３０４の配置は、入射光束の偏光状態に対して射出光束の偏光状態の位相が９０度変換されるように配置される。平行平板の枚数も限定されない。平行平板３０１、及び平行平板３０４を透過した光束Ｌ３は光量検出手段２１１に入射される。
【００４０】
補正光学系２０８により入射光束Ｌ１の偏光状態に対して射出光束の偏光状態の位相が９０度変換された光束Ｌ２は再び被検測定物２０６に入射し、その透過光束は光束分割手段２０５により反射され、光量検出手段２１０に入射される。
【００４１】
光量検出手段２０９及び光量検出手段２１０で検出された参照光束及び被検光束の信号光から、強度比Ｒ（＝被検光電圧平均値／参照光電圧平均値）が算出される。被検測定物２０６を被検光束中に設置して測定した強度比Ｉと、被測定物２０６を光路中から取り除いて測定した強度比Ｉ０とから、被検測定物２０６の紫外線パルスレーザ光に対する透過率Ｔ＝Ｉ／Ｉ０が算出される。
【００４２】
又、光量検出手段２１１で検出された信号光を常時モニタすることにより、光源２０１の光量変動をモニタすることも可能である。
【００４３】
本発明の透過率測定装置の実施例１により、光量検出手段２０９で検出される光量と光量検出手段２１０で検出される光量との比Ｒは、被検測定物２０６に対して、相互に偏光状態を直交させた光束を透過させているため、被検測定物２０６の有する複屈折特性の影響をキャンセルさせる作用を有する。即ち、被検測定物２０６である蛍石結晶を光軸周りに設置角度を変えて測定した場合に、設置角度の違いによる透過率測定結果が異なるという問題が解決され、より高精度、且つ信頼性の高い計測が可能となる。
【００４４】
又、本発明の透過率測定装置は、被検測定物２０６を２回透過させて、透過率を測定するため、従来方法と比較して、光量検出のＳ／Ｎ比が高く、より高精度な計測が可能となる。
【００４５】
又、本装置に使用される平行平板の透過率変動や測定器内部の雰囲気によるレーザ光の吸収等による測定誤差要因を除去するために、試料ステージ２０７は定期的に被検測定物２０６を被検光束から出し入れするための挿脱手段として使用し、定期的に被検測定物２０６を被検光束中から取り出した状態での、光量検出手段２０９及び光量検出手段２１０からの出力比率の変動をモニタすることで、被検測定物２０６に対するレーザ光を照射しない場合のオフセットをキャンセルする。
【００４６】
以上のように本実施例は、エキシマレーザ等の紫外線パルスレーザ光を光源とした透過率測定装置であり、光源２０１と光源２０１からの信号光の形状を整形する開口絞り２０３と、信号光を所望の光量に減光する減光手段２０４と、信号光を参照光束と被検光束に分割する光束分割手段２０５と、参照光束を検出する光量検出手段２０９と、被検光束を被検測定物２０６に照射し、透過した光束の偏光状態に対して位相を９０度変換させる補正光学系２０８と、補正光学系２０８により再び被検測定物に入射させた被検光束を検出する光量検出手段２１０と、被検測定物２０６を挿脱可能に設けた挿脱手段とを有し、光量検出手段２０９で検出する光量と光量検出手段２１０で検出する光量との比により被検測定物２０６の透過率を測定する透過率測定装置である。被検測定物２０６の複屈折特性の影響を補正するために、被検光束中に補正光学系２０８を設けることを特徴とする。この補正光学系２０８によって、被検測定物２０６の複屈折特性の影響を受けることなく、被検測定物２０６の透過率を高精度に測定することが可能となる。
【実施例２】
【００４７】
図４は本発明の実施例２にかかる透過率測定装置の構成の一部分である光束分割手段を示す概略図である。以下、図４を参照にしながら実施例２にかかる透過率測定装置を説明する。
【００４８】
尚、本実施例は上述の実施例１において、光束分割手段２０５として、平行平板４０１、平行平板４０２、平行平板４０３、及び平行平板４０４で構成される光束分割手段を付加したほかは実施例１と同一の構成を有するため、以下の説明では共通する部分については詳細説明を省略し、実施例１と異なる部分を中心に説明する。
【００４９】
図４において、図示しない光源からの光束Ｌ１は、平行平板４０１により反射光束Ｌ２と透過光束Ｌ３の２つの光束に分割される。平行平板４０１により分割された参照光束としての反射光束Ｌ２は、平行平板４０２により反射されて、図示しない光量検出手段に入射する。
【００５０】
ここで平行平板４０１及び平行平板４０２は、第１の平行平板４０１を反射するｐ偏光成分が第２の平行平板４０２ではｓ偏光成分として反射するように設置されている。この構成によると第１の平行平板４０１をｓ偏光で反射する偏光成分は第２の平行平板４０２ではｐ偏光成分として反射する。
【００５１】
平行平板４０１により分割された被検光束としての透過光束Ｌ３は、図示しない被検測定物、及び補正光学系に入射され、入射光束の偏光状態に対して位相を９０度変換されて再び被検測定物を透過し、平行平板４０１、及び平行平板４０３を反射し、平行平板４０４を透過して、図示しない光量検出手段に入射する。
【００５２】
ここで平行平板４０１及び平行平板４０３は、第１の平行平板４０１を反射するｐ偏光成分が第２の平行平板４０３ではｓ偏光成分として反射するように設置されている。この構成によると第１の平行平板４０１をｓ偏光で反射する偏光成分は第２の平行平板４０３ではｐ偏光成分として反射する。又、平行平板４０１及び平行平板４０４は、第１の平行平板４０１を透過するｐ偏光成分が第２の平行平板４０４ではｓ偏光成分として透過するように設置されている。この構成によると第１の平行平板４０１をｓ偏光で透過する偏光成分は第２の平行平板４０４ではｐ偏光成分として透過する。
【００５３】
この時、図示しない光量検出手段により受光される参照光束Ｌ２及び被検光束Ｌ３の２光束は、光束分割手段及び補正手段として用いる平行平板４０２、平行平板４０３、及び平行平板４０４に対して、２光束が各々反射及び透過する際の偏光特性が直交している。平行平板４０１、平行平板４０２、平行平板４０３、及び平行平板４０４の設置角度は、光量検出手段で検出する光量比が光源の偏光状態の変動によらず一定となるように、レーザ光の光軸に対して入射面の法線方向を適当な角度に傾けて設置される。その設置角度は好ましくは各軸に対して４５°とする。
【００５４】
本発明の透過率測定装置の実施例２により、参照光束Ｌ２と被検光束Ｌ３は、図示しない光源から射出される光束Ｌ１の偏光状態を保存した状態で分割されるため、光源の偏光ゆらぎの影響を受けることなく、参照光束の光量と被検光束の光量の比を高精度に計測することが可能となる。
【実施例３】
【００５５】
図５は本発明の実施例３にかかる透過率測定装置の構成を示す概略図である。図６は実施例３にかかる補正光学系の構成を示す概略図である。図７は実施例３にかかる光束分割手段の構成を示す概略図である。以下、図５、図６及び図７を参照にしながら実施例３にかかる透過率測定装置を説明する。
【００５６】
尚、本実施例は上述の実施例１、及び実施例２において、補正光学系５０５、及び光束分割手段５０６、５０９を付加したほかは実施例１、及び実施例２と基本的に同一の構成を有するため、以下の説明では共通する部分については詳細説明を省略し、実施例１、及び実施例２と異なる部分を中心に説明する。
【００５７】
図５において、実施例３にかかる透過率測定装置は、光源５０１、チャンバー５０２、開口絞り５０３、減光手段５０４、補正光学系５０５、光束分割手段５０６、５０９、被検測定物５０７、試料ステージ５０８、光量検出手段５１０，５１１、５１２、制御部５１３により構成される。
【００５８】
図５において、エキシマレーザ等の紫外線パルスレーザ光を照射する光源５０１からの光束は、開口絞り５０３により所定のビーム径に整形され、ＮＤフィルタ等の減光手段５０４により所定の光量に減光される。減光手段５０４を射出した光束は、補正光学系５０５に入射される。補正光学系５０５を射出した光束は、光束分割手段５０６により反射光束と透過光束の２つの光束に分割される。光束分割手段５０６により分割された参照光束としての反射光束は、光量検出手段５１０に入射する。光束分割手段５０６により分割された被検光束としての透過光束は、試料ステージ５０８上に保持された被検測定物５０７を透過し、光束分割手段５０９により反射されて、光量検出手段５１１に入射する。光束分割手段５０９を透過した透過光束は、光量検出手段５１２に入射する。
【００５９】
図５に示す補正光学系５０５の概略図を図６に示す。補正光学系５０５は、例として図６に示すように７枚の平行平板により構成される。図示しない光源から射出された光束Ｌ１は、平行平板６０１により反射光束Ｌ２１と透過光束Ｌ３１の２光束に分割される。反射光束Ｌ２１は、平行平板６０２、及び平行平板６０３で反射されることにより光束Ｌ１の偏光状態に対して位相が９０度変換された状態である光束Ｌ２として平行平板６０４入射される。又、透過光束Ｌ３１は、平行平板６０５、平行平板６０６、及び平行平板６０７で反射されることにより光束Ｌ１の偏光状態を保存した状態である光束Ｌ３として平行平板６０４入射される。ここで光束Ｌ２及び光束Ｌ３の偏光状態は互いに直交した状態にある。平行平板６０４に入射した光束Ｌ２及び光束Ｌ３は、平行平板６０４により、偏光状態を互いに直交した状態で合成され、被検光束Ｌ４として被検測定物６０７に入射する。
【００６０】
ここで、偏光状態を互いに直交した状態で合成された被検光束は、実施例１及び実施例２と同様に、被検測定物５０７の有する複屈折特性の影響をキャンセルさせる作用を有する。即ち、被検測定物５０７である蛍石結晶を光軸周りに設置角度を変えて測定した場合に、設置角度の違いによる透過率測定結果が異なるという問題が解決され、より高精度、且つ信頼性の高い計測が可能となる。
【００６１】
図５に示す光束分割手段５０６、５０９の概略図を図７に示す。光束分割手段５０６、５０９は、例として図７に示すように３枚の平行平板により構成される。
【００６２】
第１の平行平板７０１と第２の平行平板７０２は、第１の平行平板７０１を反射するｐ偏光成分が第２の平行平板７０２ではｓ偏光成分として反射するように設置されている。この構成によると第１の平行平板７０１をｓ偏光で反射する偏光成分は第２の平行平板７０２ではｐ偏光成分として反射する。
【００６３】
一方、第３の平行平板７０３は、第１の平行平板７０１を透過するｐ偏光成分が第３の平行平板７０３ではｓ偏光成分として透過するように設置されている。この構成によると第１の平行平板７０１をｓ偏光で透過する偏光成分は第３の平行平板７０３ではｐ偏光成分として透過する。
【００６４】
平行平板７０１、平行平板７０２、及び平行平板７０３の設置角度は、光量検出手段で検出する光量比が光源の偏光状態の変動によらず一定となるように、レーザ光の光軸に対して入射面の法線方向を適当な角度に傾けて設置される。その設置角度は好ましくは各軸に対して４５°とする。
【００６５】
光束分割手段５０６、５０９は、平行平板７０１、平行平板７０２、及び平行平板７０３に対して反射及び透過する回数が等しく、更に２光束が各々反射及び透過する際の偏光特性が直交しているため、入射光束Ｌ１の偏光状態を保存した状態で反射光束Ｌ２及び透過光束Ｌ３の２光束に分割する作用を有する。従って、光源の偏光ゆらぎの影響を受けることなく、参照光束の光量と被検光束の光量の比を高精度に計測することが可能となる。
【００６６】
本発明の透過率測定装置の実施例２により、参照光束Ｌ２と被検光束Ｌ３は、図示しない光源から射出される光束Ｌ１の偏光状態を保存した状態で分割されるため、光源の偏光ゆらぎの影響を受けることなく、参照光束の光量と被検光束の光量の比を高精度に計測することが可能となる。
【００６７】
以上のように本実施例は、エキシマレーザ等の紫外線パルスレーザ光を光源とした透過率測定装置であり、光源５０１と光源５０１からの信号光の形状を整形する開口絞り５０３と、信号光を所望の光量に減光する減光手段５０４と、信号光を偏光状態が互いに直交する２光束に分割・合成する補正光学系５０５と、入射光束の偏光状態を保存した状態で参照光束と被検光束に分割する光分割手段５０６、５０９と、参照光束を検出する光量検出手段５１０と、被検光束を被検測定物５０７に照射し、被検光束を検出する光量検出手段５１１と、光源５０１の光量を常時モニタする光量検出手段５１２と、被検測定物５０７を挿脱可能に設けた挿脱手段とを有し、光量検出手段５１０で検出する光量と光量検出手段５１１で検出する光量との比により被検測定物５０７の透過率を測定する透過率測定装置である。被検測定物５０７の複屈折特性の影響を補正するために、被検光束中に補正光学系５０５を設けることを特徴とする。この補正光学系５０５によって、被検測定物５０７の複屈折特性の影響を受けることなく、被検測定物５０７の透過率を高精度に測定することが可能となる。更に、光源５０１の偏光状態の変動の影響を補正するために、光束分割手段として入射光束の偏光状態を保存した状態で２光束に分割する光束分割手段５０６，５０９を設けることを特徴とする。この光束分割手段５０６，５０９によって、光源５０１の偏光状態変動の影響を受けることなく、被検測定物５０７の透過率を高精度に測定することが可能となる。
【実施例４】
【００６８】
図８は本発明の実施例４にかかる透過率測定装置の構成を示す概略図である。図９は実施例４にかかる補正光学系の構成を示す概略図である。以下、図８、及び図９を参照にしながら実施例４にかかる透過率測定装置を説明する。
【００６９】
尚、本実施例は上述の実施例３において、補正光学系８０５を付加したほかは、基本的に実施例３と同一の構成を有するため、以下の説明では共通する部分については詳細説明を省略し、実施例１と異なる部分を中心に説明する。
【００７０】
図８において、実施例４にかかる透過率測定装置は、光源８０１、チャンバー８０２、開口絞り８０３、減光手段８０４、補正光学系８０５、光束分割手段８０６、８０９、被検測定物８０７、試料ステージ８０８、光量検出手段８１０、８１１、８１２、制御部８１３により構成される。
【００７１】
図８に示す補正光学系８０５の概略図を図９に示す。補正光学系８０５は、例として図９に示すように複数の平行平板と複数の位相差板により構成される。図９においては、８枚の平行平板、及び３枚の位相差板で構成されているが、各々の数量に関しては限定されないとする。
【００７２】
補正光学系の作用としては、光源８０１から射出された光束を補正光学系８０５により、予め多光束に分割して、各々の分割光束に対して位相差板等によりランダムに位相変換させた状態で合成して、補正光学系８０５を射出する光束の偏光状態を無偏光化させた状態で、被検測定物に入射させることで、実施例３と同様の効果を得る。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】従来例の概略図
【図２】実施例１の透過率測定装置の概略図
【図３】実施例１の補正光学系の概略図
【図４】実施例２の補正手段の概略図
【図５】実施例３の透過率測定装置の概略図
【図６】実施例３の補正光学系の概略図
【図７】実施例３の光束分割手段の概略図
【図８】実施例４の透過率測定装置の概略図
【図９】実施例４の補正光学系の概略図
【符号の説明】
【００７４】
１０１、２０１、５０１、８０１  光源
１０２、２０２、５０２、８０２  チャンバー
１０３、２０３、５０３、８０３  開口絞り
１０４、２０４、５０４、８０４  減光手段
１０５、１０８  ハーフミラー（ビームスプリッタ）
１０６、２０６、５０７、８０７  被検測定物
１０７、２０７、５０８、８０８  試料ステージ
１０９、１１０、１１１、２０９、２１０、２１１、５１０、５１１、５１２、８１０、８１１、８１２  光量検出手段
１１２、２１２、５１３、８１３  制御部
２０５、５０６、５０９、８０６、８０９  光束分割手段
２０８、５０５、８０５  補正光学系
３０１〜３０４、４０１〜４０４、６０１〜６０７、７０１〜７０３  平行手段
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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