(57)【要約】【課題】  たとえば光学系や光学部品の透過波面の微小なうねり成分を高精度に測定することのできる光学特性測定装置。【解決手段】  被検物（１３）を介した光束から、第１の光束と、第１の光束に対して光路長が異なる第２の光束とを生成し、第１の光束と第２の光束とを干渉させる干渉系（１，２，３，４）と、第１の光束と第２の光束との干渉により形成された干渉縞に基づいて、被検物の光学特性（透過波面、屈折率分布など）を検出するための検出系（５，１５）とを備えている。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検物を介した光束から、第１の光束と、前記第１の光束に対して光路長が異なる第２の光束とを生成し、前記第１の光束と前記第２の光束とを干渉させる干渉系と、
前記第１の光束と前記第２の光束との干渉により形成された干渉縞に基づいて、前記被検物の光学特性を検出するための検出系とを備えることを特徴とする光学特性測定装置。
【請求項２】
前記干渉系は、前記第１の光束の光路長に対し、前記第２の光束の光路長を変化させる光路長可変部を有することを特徴とする請求項１に記載の光学特性測定装置。
【請求項３】
前記被検物と前記干渉系との間に配置され、前記被検物を介した光束の径を縮小する縮小光学系を有することを特徴とする請求項１または２に記載の光学特性測定装置。
【請求項４】
前記被検物を介さない光束から生成した第３の光束と、前記第３の光束に対して光路長が異なる第４の光束との干渉により形成された干渉縞の位相分布を記億する記憶部を有し、
前記検出系は、前記記憶部に記憶された前記干渉縞の位相分布と、前記第１の光束と前記第２の光束との干渉により形成された前記干渉縞の位相分布との比較データに基づいて、前記被検物の光学特性を検出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光学特性測定装置。
【請求項５】
前記被検物に所定の波面形状を有する光束を照射する照射系と、前記被検物と前記干渉系との間に配置される所定パターンとを有し、
前記干渉系は、前記所定パターンを介した光束から前記第１の光束と前記第２の光束とを生成することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光学特性測定装置。
【請求項６】
前記所定パターンを介さない光束から生成した第３の光束と、前記第３の光束に対して光路長が異なる第４の光束との干渉により形成された干渉縞の位相分布を記憶する記憶部を有し、
前記検出系は、前記記憶部に記憶された前記干渉縞の位相分布と、前記第１の光束と前記第２の光束との干渉により形成された前記干渉縞の位相分布との比較データに基づいて、前記被検物の光学特性を検出することを特徴とする請求項５に記載の光学特性測定装置。
【請求項７】
被検物を介した光束から、第１の光束と、前記第１の光束に対して光路長が異なる第２の光束とを生成し、前記第１の光束と前記第２の光束とを干渉させ、
前記第１の光束と前記第２の光束との干渉により形成された干渉縞に基づいて、前記被検物の光学特性を検出することを特徴とする光学特性測定方法。
【請求項８】
前記第１の光束の光路長に対し、前記第２の光束の光路長を変化させることを特徴とする請求項７に記載の光学特性測定方法。
【請求項９】
前記光学特性は、前記被検物の透過波面に関する情報及び前記被検物の屈折率分布に関する情報のうちの少なくとも一方であることを特徴とする請求項７または８に記載の光学特性測定方法。
【請求項１０】
前記第１の光束の光路長と前記第２の光束の光路長との光路長差は、前記透過波面に関する情報及び前記屈折率分布に関する情報のうちの少なくとも一方の測定すべき空間周波数成分に応じて設定されることを特徴とする請求項９に記載の光学特性測定方法。
【請求項１１】
前記被検物の光学特性は、前記第１の光束の光路長と前記第２の光束の光路長との光路長差に対応して予め用意されている検出感度で補正されていることを特徴とする請求項１０に記載の光学特性測定方法。
【請求項１２】
所定のパターンの像を感光性基板上に形成する投影光学系を備えた露光装置において、
前記投影光学系の透過波面に関する情報を検出するための請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光学特性測定装置を備えていることを特徴とする露光装置。
【請求項１３】
投影光学系を介して所定のパターンを感光性基板に露光する露光方法において、
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光学特性測定装置または請求項７乃至１１のいずれか１項に記載の光学特性測定方法を用いて前記投影光学系の透過波面に関する情報を検出する情報検出工程を含むことを特徴とする露光方法。
【請求項１４】
前記情報検出工程で得られた前記投影光学系の透過波面に関する情報に応じて設計されたパターンを有するマスクを準備するマスク準備工程を含むことを特徴とする請求項１３に記載の露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学特性測定装置、光学特性測定方法、露光装置、および露光方法に関し、特に光学材料の屈折率分布や光学系の透過波面を測定するための装置および方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、投影光学系に対してマスク（レチクル）およびウェハ（感光性基板）を静止させた状態でウェハの各ショット領域へのマスクパターンの一括露光を繰り返すステップ・アンド・リピート型の露光装置や、投影光学系に対してマスクとウェハとを同期的に移動させつつウェハの各ショット領域に対してマスクパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン型の露光装置が知られている。また、例えば５〜２０ｎｍ程度の波長を有するＥＵＶ（Extreme UltraViolet：極紫外線）光を露光光として用いるＥＵＶＬ（Extreme UltraViolet Lithography：極紫外リソグラフィ）露光装置が知られている。
【０００３】
近年、この種の露光装置に搭載される投影光学系においては、フレアー成分の影響が重要視され、その原因となる透過波面のうねり成分の低減が求められている。そのため、投影光学系の透過波面やその構成要素である光学部品の透過波面について、高い空間周波数のうねり成分を高精度に測定する必要が出てきている。なお、高周波成分の良否判定基準として、パワースペクトラルデンシティー（Power Spectral Density；以下、単に「ＰＳＤ」という）が広く用いられるようになっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、高い空間周波数のうねり成分の測定に要求される精度は非常に高くなってきており、通常の位相シフト干渉法の位相分解能では十分でない。また、検出したいうねり成分がノイズに埋もれてしまい、高精度な測定が困難になってきている。
【０００５】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、たとえば光学系や光学部品の透過波面の微小なうねり成分を高精度に測定することのできる光学特性測定装置および光学特性測定方法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】
前記課題を解決するために、本発明の第１形態では、被検物を介した光束から、第１の光束と、前記第１の光束に対して光路長が異なる第２の光束とを生成し、前記第１の光束と前記第２の光束とを干渉させる干渉系と、
前記第１の光束と前記第２の光束との干渉により形成された干渉縞に基づいて、前記被検物の光学特性を検出するための検出系とを備えることを特徴とする光学特性測定装置を提供する。
【０００７】
本発明の第２形態では、被検物を介した光束から、第１の光束と、前記第１の光束に対して光路長が異なる第２の光束とを生成し、前記第１の光束と前記第２の光束とを干渉させ、
前記第１の光束と前記第２の光束との干渉により形成された干渉縞に基づいて、前記被検物の光学特性を検出することを特徴とする光学特性測定方法を提供する。
【０００８】
本発明の第３形態では、所定のパターンの像を感光性基板上に形成する投影光学系を備えた露光装置において、
前記投影光学系の透過波面に関する情報を検出するための第１形態の光学特性測定装置を備えていることを特徴とする露光装置を提供する。
【０００９】
本発明の第４形態では、投影光学系を介して所定のパターンを感光性基板に露光する露光方法において、
第１形態の光学特性測定装置または第２形態の光学特性測定方法を用いて前記投影光学系の透過波面に関する情報を検出する情報検出工程を含むことを特徴とする露光方法を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、被検物を介した光束から光路長の互いに異なる第１の光束と第２の光束とを生成し、第１の光束と第２の光束との干渉により形成された干渉縞に基づいて、被検物の光学特性（屈折率分布、透過波面など）を検出する。すなわち、本発明では、被検物の光学特性の測定すべき空間周波数成分に応じて２つの光束に付与する光路長差を設定することにより、感度の高い測定すなわち高分解能でＳ／Ｎの良好な測定を実現することができ、ひいては屈折率分布や透過波面の微小なうねり成分を高精度に測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の具体的な実施形態の説明に先立って、図１および図２を参照して本発明の原理を説明する。図１では、図示を省略した被検物を透過した被検波面の光束が、ハーフミラー１を透過した後に、ハーフミラー２に入射する。ハーフミラー２で反射された光は、第１の光束としてハーフミラー１へ入射する。一方、ハーフミラー２を透過した光は、反射ミラー３で反射され、ハーフミラー２を透過した後に、第２の光束としてハーフミラー１へ入射する。
【００１２】
ハーフミラー２の分割面は例えば反射ミラー３側の面に形成され、反射ミラー３の反射面は例えばハーフミラー２側の面に形成されている。また、反射ミラー３は、例えば不図示のピエゾ素子の作用により光軸方向に移動可能に構成されている。ハーフミラー２により分割され且つハーフミラー２の分割面と反射ミラー３の反射面との距離に応じた光路長差が付与されてハーフミラー１へ入射した２つの光束は、ハーフミラー１で反射された後に、結像レンズ４を介して、例えばＣＣＤのような画像検出器５の検出面に干渉縞を形成する。結像レンズ４は、光軸方向に移動可能な少なくとも１つのレンズ成分を有し、画像検出器５の検出面と被検物の直後の光路位置とを光学的に共役に配置している。
【００１３】
画像検出器５の検出面に達する２つの光束の間に光路長差がない場合、２つの光束の波面形状は互いに一致し、検出面に形成される干渉縞の位相分布に凹凸は見られない。しかしながら、画像検出器５の検出面に達する２つの光束の光路長差が増大するにしたがって、２つの光束の波面形状が異なってくるため、検出面に形成される干渉縞の位相分布に凹凸が現れる。後述するように、この干渉縞の位相分布に基づいて、被検物を透過した被検波面すなわち被検物の透過波面が測定される。
【００１４】
図２は、図１において干渉する２つの光束の光路長差とＰＳＤ検出率と空間周波数との関係を示す図である。図２において、横軸は空間周波数（ｍｍ-1）を、縦軸はＰＳＤ検出率（％）を、参照符号Ａは１００ｍｍの光路長差を、参照符号Ｂは１５０ｍｍの光路長差を、参照符号Ｃは２００ｍｍの光路長差を、参照符号Ｄは３００ｍｍの光路長差をそれぞれ示している。図２に示すように、互いに干渉する２つの光束の光路長差が小さいときには高い空間周波数のうねり成分にＰＳＤ検出率のピークを持ち、光路長差が大きくなるにつれてＰＳＤ検出率のピークが低周波側にシフトする。
【００１５】
具体的に、光路長差が１００ｍｍのときには空間周波数が４ｍｍ-1の成分にＰＳＤ検出率のピークがあるが、光路長差が３００ｍｍになるとＰＳＤ検出率のピークは空間周波数が約２．３ｍｍ-1の成分にシフトする。ここで、ＰＳＤ検出率は、被検物直後の被検波面形状のＰＳＤに対する、画像検出器５での検出位相分布のＰＳＤの比率である。測定したい空間周波数の成分に応じて２つの光束に付与する光路長差を設定することにより、最大で４００％の高感度でＰＳＤを検出することができる。
【００１６】
本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。図３は、本発明の第１実施形態にかかる光学特性測定装置の構成を概略的に示す図である。第１実施形態の光学特性測定装置は、図３に示すように、レーザ光源１１と、このレーザ光源１１から射出された光束の径を拡大（一般には変換）して被検物１３へ導くためのビームエキスパンダ１２とを備えている。被検物１３は、レンズに加工する前のディスク状（すなわち平行平面板状）の形態を有し、一対の平行平面板１４ａと１４ｂとにより挟まれている。平行平面板１４ａ，１４ｂは、被検物１３の屈折率とほぼ同じ屈折率を有する。被検物１３の後側には、図１に示す光学系が設けられている。
【００１７】
したがって、第１実施形態の光学特性測定装置において、レーザ光源１１から射出された光束は、ビームエキスパンダ１２により径が拡大された後に、一対の平行平面板１４ａと１４ｂとにより挟まれた被検物１３を透過する。被検物１３を透過した被検光束は、ハーフミラー１を透過してハーフミラー２に入射し、ハーフミラー２により透過光と反射光との２つの光束に分割される。ハーフミラー２での反射光は、第１の光束として、ハーフミラー１および結像レンズ４を介して、画像検出器５に達する。一方、ハーフミラー２の透過光は、第２の光束として、反射ミラー３で反射された後に、ハーフミラー２、ハーフミラー１および結像レンズ４を介して、画像検出器５に達する。
【００１８】
こうして、ハーフミラー２の分割面と反射ミラー３の反射面との距離に応じた光路長差が付与された２つの光束は、画像検出器５の検出面に干渉縞を形成する。第１実施形態の光学特性測定装置は、画像検出器５の出力に基づいて干渉縞の解析を行うための信号処理部１５を備えている。なお、画像検出器５の検出面において干渉する２つの光束の強度が互いにほぼ等しくなるように、ハーフミラー２の反射率および透過率並びに反射ミラー３の反射率を設定することが望ましい。具体的には、ハーフミラー２および反射ミラー３として、例えば４％程度の反射率を有する通常のガラス基板などを用いることができる。
【００１９】
第１実施形態の光学特性測定装置では、測定に際して、被検物１３の無い状態で形成される干渉縞の位相分布を取得する。すなわち、被検物１３の無い状態で、薄い液体層を挟んで一対の平行平面板１４ａと１４ｂとを密着させる。このとき、一対の平行平面板１４ａと１４ｂとの間に介在する液体は、被検物１３の屈折率とほぼ同じ屈折率、ひいては平行平面板１４ａ，１４ｂの屈折率とほぼ同じ屈折率を有することが望ましい。こうして、被検物１３を介さない光束から生成された光路長の互いに異なる２つの光束が、画像検出器５の検出面において干渉する。信号処理部１５は、画像検出器５からの出力に基づいて、干渉により形成された干渉縞の位相分布を周知の位相シフト干渉法を用いて高精度に求め、干渉縞の位相分布に関する情報を内蔵する（あるいは外部に設けられた）記憶部１６に記億させる。
【００２０】
次いで、被検物１３の有る状態で形成される干渉縞の位相分布を取得する。すなわち、一対の平行平面板１４ａと１４ｂとにより被検物１３を挟み、被検物１３と平行平面板１４ａ，１４ｂとの隙間を上述の液体により満たす。こうして、被検物１３を介した光束から生成された光路長の互いに異なる２つの光束が、画像検出器５の検出面において干渉する。信号処理部１５は、画像検出器５からの出力に基づいて、干渉により形成された干渉縞の位相分布を高精度に求め、干渉縞の位相分布に関する情報を記憶部１６に記億させる。そして、信号処理部１５では、被検物１３の無い状態で形成された干渉縞の位相分布と、被検物１３の有る状態で形成された干渉縞の位相分布との差分データ（比較データ）に基づいて、被検物１３を形成する光学材料の屈折率分布を検出する。
【００２１】
具体的に、信号処理部１５では、位相分布の差分データに対してＰＳＤ解析を実施し、２つの光束の光路長差に対応して予め用意されている検出感度（図２を参照）でＰＳＤ解析の結果を補正し、被検物１３の透過波面形状のＰＳＤ情報を算出し、ひいては被検物１３を形成する光学材料の屈折率分布あるいは被検物１３の透過波面を算出する。上述のように、被検物１３の無い状態では薄い液体層を挟んで一対の平行平面板１４ａと１４ｂとを密着させ、被検物１３の有る状態では一対の平行平面板１４ａと１４ｂとにより被検物１３を挟んでその隙間を屈折率のほぼ等しい液体で満たすことにより、被検物１３の両面の面形状誤差が測定結果に及ぼす影響を実質的に除去することができる。
【００２２】
第１実施形態の光学特性測定装置では、被検物１３の屈折率分布または透過波面の測定すべき空間周波数成分に応じて２つの光束に付与する光路長差（すなわちハーフミラー２の分割面と反射ミラー３の反射面との距離）を設定することにより感度の高い状態での測定が可能になるので、屈折率分布や透過波面の微小なうねり成分を高精度に測定することができる。広い帯域で屈折率分布（屈折率ムラ）や透過波面を測定する場合、周波数帯域を分割し、分割した帯域毎に２つの光束に付与する光路長差を変えて測定を行うことにより、感度の高い状態での測定が可能になる。この場合、被検物１３の透過波面のＰＳＤ情報から、空間周波数帯域毎の屈折率分布や透過波面のｒｍｓ（root mean square；自乗平均平方根あるいは平方自乗平均）値などを算出することができる。なお、被検物１３への入射光の偏光状態は、所定の方向に偏光方向を有する直線偏光状態であっても、円偏光状態であっても、楕円偏光状態であっても良く、用途に応じて入射光の偏光状態を適宜使い分けることができる。
【００２３】
図４は、本発明の第２実施形態にかかる光学特性測定装置の構成を概略的に示す図である。第２実施形態は、第１実施形態と類似の構成を有するが、第２平行平面板１４ｂとハーフミラー１との間の光路中に被検物１３を介した光束の径を縮小する縮小光学系２１を付設している点が第１実施形態と相違している。以下、第１実施形態との相違点に着目して第２実施形態を説明する。第２実施形態の光学特性測定装置では、被検物１３の直後に縮小光学系２１を配置し、この縮小光学系２１の作用によりハーフミラー１に入射する光束の径を縮小している。
【００２４】
以下、簡単のために、ハーフミラー１に入射する光束の径を第１実施形態に比して１／５に縮小しているものとして説明する。ハーフミラー１に入射する光束の径、ひいてはハーフミラー２に入射する光束の径を１／５に縮小したときの光路長差とＰＳＤ検出率と空間周波数との関係を図５に示す。図５の表記は、関連する図２の表記と同様である。ただし、図５において、参照符号Ｅは４ｍｍの光路長差を、参照符号Ｆは６ｍｍの光路長差を、参照符号Ｇは８ｍｍの光路長差を、参照符号Ｈは１２ｍｍの光路長差をそれぞれ示している。
【００２５】
図５を参照すると、ハーフミラー１に入射する光束の径を１／５に縮小することにより、ハーフミラー２で分割される２つの光束に付与すべき光路長差を１／２５（一般には光束径の縮小倍率の二乗）に小さくできることがわかる。その結果、第２実施形態では、第１実施形態と同様に被検物１３の屈折率分布または透過波面の微小なうねり成分を高精度に測定することができるだけでなく、反射ミラー３の移動ストロークを１／２５に短くすること（一般的にはハーフミラー２と反射ミラー３との間隔の変化量を小さくすること）ができ、ひいては装置のコンパクト化を図ることができる。
【００２６】
図６は、本発明の第３実施形態にかかる光学特性測定装置の構成を概略的に示す図である。第３実施形態は、第１実施形態と類似の構成を有するが、レーザ光源１１とハーフミラー１との間の光路中に、光源側から順に、集光レンズ３１、ピンホール部材３２、被検光学系３３、校正用ピンホール部材３４およびコリメータレンズ３５を付設している点が第１実施形態と相違している。以下、第１実施形態との相違点に着目して第３実施形態を説明する。
【００２７】
第３実施形態の光学特性測定装置では、レーザ光源１１から射出された円偏光状態の光束が、集光レンズ３１を介して、被検光学系３３の物体面位置に配置されたピンホール部材３２のピンホール（点回折光源）に集光する。ピンホール部材３２のピンホールでの回折により生成された基準球面波（一般には所定の波面形状）の光束は、被検光学系３３を透過し、光路に対して挿脱自在な校正用ピンホール部材３４のピンホールに集光する。被検光学系３３の像面位置に配置されたピンホール部材３４のピンホールを通過した光は、コリメータレンズ３５を介して略平行光に変換され、ハーフミラー１に入射する。
【００２８】
第３実施形態の光学特性測定装置では、測定に際して、校正用ピンホール部材３４を光路中に設定しない状態で形成される干渉縞の位相分布を取得する。すなわち、校正用ピンホール部材３４のピンホール（一般には所定のパターン）を介さない光束から生成された光路長の互いに異なる２つの光束を、画像検出器５の検出面において干渉させる。信号処理部１５は、画像検出器５からの出力に基づいて、干渉により形成された干渉縞の位相分布を周知の位相シフト干渉法を用いて高精度に求め、干渉縞の位相分布に関する情報を記憶部１６に記億させる。
【００２９】
次いで、校正用ピンホール部材３４を光路中に設定した状態で形成される干渉縞の位相分布を取得する。すなわち、校正用ピンホール部材３４のピンホールを介した光束から生成された光路長の互いに異なる２つの光束を、画像検出器５の検出面において干渉させる。信号処理部１５は、画像検出器５からの出力に基づいて、干渉により形成された干渉縞の位相分布を高精度に求め、干渉縞の位相分布に関する情報を記憶部１６に記億させる。そして、信号処理部１５では、校正用ピンホール部材３４を光路中に設定しない状態で形成された干渉縞の位相分布と、校正用ピンホール部材３４を光路中に設定した状態で形成された干渉縞の位相分布との差分データ（比較データ）に基づいて、被検光学系３３の透過波面を検出する。
【００３０】
具体的に、信号処理部１５では、位相分布の差分データに対してＰＳＤ解析を実施し、２つの光束の光路長差に対応して予め用意されている検出感度でＰＳＤ解析の結果を補正し、被検光学系３３の透過波面形状のＰＳＤ情報を算出し、ひいては被検光学系３３の透過波面を算出する。上述のように、校正用ピンホール部材３４を光路中に設定しない状態で形成された干渉縞の位相分布と、校正用ピンホール部材３４を光路中に設定した状態で形成された干渉縞の位相分布との差分データを用いることにより、被検光学系３３以外で発生する波面誤差が測定結果に及ぼす影響を実質的に除去することができる。
【００３１】
第３実施形態の光学特性測定装置では、被検光学系３３の透過波面の測定すべき空間周波数成分に応じて２つの光束に付与する光路長差を設定することにより感度の高い状態での測定が可能になるので、透過波面の微小なうねり成分を高精度に測定することができる。なお、被検光学系３３への入射光の偏光状態は、円偏光状態に限定されることなく、所定の方向に偏光方向を有する直線偏光状態であっても、楕円偏光状態であっても良く、用途に応じて入射光の偏光状態を適宜使い分けることができる。
【００３２】
図７は、本発明の第４実施形態にかかる光学特性測定装置の構成を概略的に示す図である。第４実施形態は、第３実施形態と類似の構成を有するが、ハーフミラー１に代えて偏光ビームスプリッター４１を用いている点、並びにレーザ光源１１と集光レンズ３１との間、コリメータレンズ３５と偏光ビームスプリッター４１との間、および偏光ビームスプリッター４１とハーフミラー２との間に１／４波長板４２ａ，４２ｂ，４２ｃをそれぞれ付設している点が第３実施形態と相違している。以下、第３実施形態との相違点に着目して第４実施形態を説明する。
【００３３】
第４実施形態の光学特性測定装置では、レーザ光源１１から射出された直線偏光状態の光束が、第１の１／４波長板４２ａにより円偏光状態になり、集光レンズ３１を介して、ピンホール部材３２のピンホールに集光する。ピンホール部材３２のピンホールでの回折により生成された基準球面波の光束は、被検光学系３３、校正用ピンホール部材３４のピンホールおよびコリメータレンズ３５を通過し、第２の１／４波長板４２ｂにより再び直線偏光状態になり、偏光ビームスプリッター４１に入射する。このとき、偏光ビームスプリッター４１に入射する光束は、偏光ビームスプリッター４１の偏光分割面に対してＰ偏光状態で入射するように設計されている。
【００３４】
偏光ビームスプリッター４１に入射したＰ偏光状態の光束は、偏光ビームスプリッター４１を透過し、第３の１／４波長板４２ｃにより円偏光状態になり、ハーフミラー２に入射して透過光と反射光との２つの光束に分割される。ハーフミラー２で反射された円偏光状態の光束（第１の光束）は、第３の１／４波長板４２ｃによりＳ偏光状態になり、偏光ビームスプリッター４１で反射され、結像レンズ４を介して画像検出器５に達する。
【００３５】
一方、ハーフミラー２を透過した円偏光状態の光束（第２の光束）は、反射ミラー３で反射され、ハーフミラー２を透過し、第３の１／４波長板４２ｃによりＳ偏光状態になり、偏光ビームスプリッター４１で反射され、結像レンズ４を介して画像検出器５に達する。このように、第４実施形態では、第３実施形態と同様に被検光学系３３の透過波面の微小なうねり成分を高精度に測定することができるだけでなく、レーザ光源１１からの射出光の光量損失を良好に抑えた測定を行うことができる。
【００３６】
なお、第３実施形態および第４実施形態において測定可能な限界周波数は被検光学系３３の瞳領域に対応するＣＣＤ画素数（画像検出器５の検出画素数）で決まることになるので、被検光学系３３の瞳内で数百うねりの高周波成分まで測定可能である。半導体露光装置に搭載される投影光学系の場合、瞳内で数百うねりの高周波成分は結像性能に影響を及ぼすフレアーの原因となる成分である。
【００３７】
そこで、図８に示すように、第３実施形態または第４実施形態にかかる光学特性測定装置を露光装置に搭載し、露光装置の投影光学系ＰＬの透過波面をコンパクトな構成で測定することができる。なお、図８では、第３実施形態または第４実施形態にかかる光学特性測定装置のうち、被検光学系３３よりも後段の部分だけを装置８１として図示し、被検光学系３３よりも前段の部分の図示を省略している。図８に示す露光装置は、所定のパターンが形成されたマスク（レチクル）Ｍを照明する照明系ＩＬと、感光性基板であるウェハＷ上にマスクＭのパターン像を形成する投影光学系ＰＬとを備えている。
【００３８】
マスクＭはマスクステージＭＳ上に保持され、ウェハＷはウェハステージＷＳ上に保持されている。そして、投影光学系ＰＬの光軸と直交する平面内においてウェハＷを二次元的に駆動制御しながら一括露光を行うことにより、いわゆるステップ・アンド・リピート方式にしたがって、ウェハＷのショット領域にマスクＭのパターンを逐次露光する。あるいは、投影光学系ＰＬの光軸と直交する平面内においてマスクＭおよびウェハＷを投影光学系ＰＬに対して相対移動させながら、いわゆるステップ・アンド・スキャン方式にしたがって、ウェハＷの各露光領域にマスクＭのパターンをスキャン露光する。
【００３９】
図示の露光装置では、搭載された光学特性測定装置を用いて投影光学系ＰＬの透過波面に関する情報を適時検出し、その検出情報に応じて設計されたパターンを有するマスクＭを用いて露光を行う。具体的には、例えばＯＰＣ（Optical Proximity Correction：光学近接効果補正）と呼ばれる手法により投影光学系ＰＬの透過波面のうねり成分を考慮して設計されたパターンのマスクＭを用いることにより、投影光学系ＰＬの透過波面のうねり成分がパターン結像に及ぼす影響を良好に抑えることができる。
【００４０】
なお、上述の説明では、露光装置に搭載した光学特性測定装置を用いて投影光学系ＰＬの透過波面を測定しているが、露光装置とは別体の光学特性測定装置を用いて投影光学系ＰＬの透過波面を測定し、その測定結果に応じて設計されたパターンを有するマスクＭを用いて露光を行うこともできる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の原理を説明する図である。
【図２】図１において干渉する２つの光束の光路長差とＰＳＤ検出率と空間周波数との関係を示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態にかかる光学特性測定装置の構成を概略的に示す図である。
【図４】本発明の第２実施形態にかかる光学特性測定装置の構成を概略的に示す図である。
【図５】図４において干渉する２つの光束の光路長差とＰＳＤ検出率と空間周波数との関係を示す図である。
【図６】本発明の第３実施形態にかかる光学特性測定装置の構成を概略的に示す図である。
【図７】本発明の第４実施形態にかかる光学特性測定装置の構成を概略的に示す図である。
【図８】第３実施形態または第４実施形態にかかる光学特性測定装置を搭載した露光装置の構成を概略的に示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１，２  ハーフミラー
３  反射ミラー
４  結像レンズ
５  画像検出器
１１  レーザ光源
１２  ビームエキスパンダ
１３  被検物
１４ａ，１４ｂ  平行平面板
１５  信号処理部
１６  記憶部
２１  縮小光学系
３１  集光レンズ
３２，３４  ピンホール部材
３５  コリメータレンズ
３３  被検光学系
４１  偏光ビームスプリッター
４２  １／４波長板
【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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