(57)【要約】【課題】偏光計測装置の校正を高精度に行う校正装置を提供する。【解決手段】偏光計測装置９の校正を行う校正装置であって、直線偏光のレーザビームを発生する光源２１と、そのレーザビームの偏光方向を回転する１／２波長板２４と、２つの偏光ビームスプリッタ２５Ａ，２５Ｂを有し、回転機構４１によって回転可能な偏光系２５とを備えている。回転機構４１で偏光系２５の回転角を調整して、偏光系２５から射出される既知の偏光状態のレーザビームを偏光計測装置９に供給して、その既知の偏光状態と偏光計測装置９の計測結果とを比較し、比較結果に応じて偏光計測装置９内のパラメータを補正する。【選択図】図３
2007263897.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光の偏光状態を計測する偏光計測装置の校正方法において、
前記偏光計測装置に少なくとも１つの偏光子を介して偏光状態が既知の光束を供給する第１工程と、
前記偏光計測装置で前記光束の偏光状態を計測する第２工程と、
前記第２工程の計測結果と前記光束の既知の偏光状態とを比較する第３工程とを有することを特徴とする偏光計測装置の校正方法。
【請求項２】
前記第３工程の比較結果に応じて前記偏光計測装置を校正する第４工程をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の偏光計測装置の校正方法。
【請求項３】
請求項２に記載の偏光計測値の校正方法で校正されたことを特徴とする偏光計測装置。
【請求項４】
露光ビームでパターンを照明し、前記パターンを投影光学系を介して感光体上に転写する露光装置において、
前記露光ビームの偏光状態を計測するために、請求項３に記載の校正済みの偏光計測装置を備えたことを特徴とする露光装置。
【請求項５】
入射光の偏光状態を計測する偏光計測装置の校正装置において、
光束を発生する光源と、
少なくとも１つの偏光子を有し、前記光源から発生した光束の偏光状態を所定状態に設定して前記偏光計測装置に供給する偏光光学系とを備えたことを特徴とする偏光計測装置の校正装置。
【請求項６】
前記光源からの光束の一部を分岐するビームスプリッタと、
前記ビームスプリッタによって分岐された光束の光量を検出する光量モニタとをさらに備えたことを特徴とする請求項５に記載の偏光計測装置の校正装置。
【請求項７】
前記光源は、直線偏光のレーザ光を発生するレーザ光源であり、
前記レーザ光源と前記偏光光学系との間に回転可能な状態で配置された１／２波長板をさらに備えたことを特徴とする請求項５又は６に記載の偏光計測装置の校正装置。
【請求項８】
前記偏光光学系を回転する回転機構をさらに備えたことを特徴とする請求項５から７のいずれか一項に記載の偏光計測装置の校正装置。
【請求項９】
前記偏光光学系と前記偏光計測装置との間に
前記光束を複数の方向に回折する回折光学素子と、前記複数の方向に回折された光束を集光する対物光学系とを配置したことを特徴とする請求項５から８のいずれか一項に記載の偏光計測装置の校正装置。
【請求項１０】
前記対物光学系と前記偏光計測装置との間に液体を供給する液体供給機構をさらに備えたことを特徴とする請求項９に記載の偏光計測装置の校正装置。
【請求項１１】
被検光学素子の位相遅れ量の計測方法において、
直線偏光の光束を少なくとも１つの偏光子を含む偏光光学系を介して光電検出器に入射させ、前記光電検出器の出力が最小又は最大になるように前記光束と前記偏光光学系とを相対回転する第１工程と、
前記光束を前記被検光学素子を介して前記偏光光学系に入射させ、前記光電検出器の出力が最小又は最大になるときの前記被検光学素子の基準回転角を求める第２工程と、
前記被検光学素子を前記基準回転角に対して所定角度回転させ、前記光束を前記被検光学素子及び前記偏光光学系を介して前記光電検出器に供給し、前記光電検出器の出力が最小又は最大になるときの前記偏光光学系の回転角を求める第３工程と、
前記第３工程で求めた回転角に基づいて前記被検光学素子の位相遅れ量を求める第４工程とを有することを特徴とする位相遅れ量の計測方法。
【請求項１２】
前記偏光光学系の回転角と前記偏光光学系の直線偏光の入射光に対する透過率との関係を予め求めて記憶しておき、
前記第１工程及び前記第３工程において、前記関係及び前記偏光光学系の回転角とに基づいて前記光電検出器の出力を補正することを特徴とする請求項１１に記載の位相遅れ量の計測方法。
【請求項１３】
請求項１１又は１２に記載の位相遅れ量の計測方法で位相遅れ量が計測されたことを特徴とする波長板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入射光の偏光状態を計測するための偏光計測技術、偏光計測技術を用いる露光技術、偏光計測装置の校正技術、及び偏光計測装置の校正で使用される波長板の位相遅れ量の計測技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体デバイスを製造するためのリソグラフィ工程中で、レチクル（又はフォトマスク等）のパターンを投影光学系を介してレジストが塗布されたウエハ（又はガラスプレート等）の各ショット領域に転写するために、ステッパー又はスキャニングステッパー等の露光装置が使用されている。これらの露光装置においては、解像度を高めるために露光波長が次第に短波長化して来ており、現状では露光用の照明光として主にＫｒＦエキシマレーザ（波長２４７ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）等のエキシマレーザ光が使用されている。
【０００３】
最近では、さらに解像度や焦点深度等の結像性能を改善するために、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。エキシマレーザ光は光源から射出される段階ではほぼ直線偏光であるため、例えば照明光学系中で所定の波長板等を用いて偏光方向を回転することによって、容易に偏光状態を制御することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
露光装置において偏光照明を用いるためには、実際に照明光の偏光状態を目標とする状態に設定できるかどうかを確認しておく必要がある。そのためには、必要に応じて露光装置のウエハステージ等に、偏光計測装置を設置して、照明光の偏光状態（偏光度等）を計測することが望ましい。この場合、偏光計測装置の計測結果の信頼性を高めるためには、例えば定期的に偏光計測装置の校正（キャリブレーション）を行うことが望ましい。
【０００５】
また、偏光計測装置には、１／４波長板等の波長板（移相板）を備え、この波長板の既知のリターデーション量（位相遅れ量）を用いて入射光の偏光状態を計算するタイプがある。このタイプの計測装置で計測精度を高めるためには、その波長板のリターデーション量を高精度に計測しておく必要がある。
本発明は、このような課題に鑑み、偏光計測装置の計測精度を高めるための校正技術を提供することを目的とする。
【０００６】
さらに本発明は、偏光計測装置の計測精度を高めるために、偏光計測装置等で使用される波長板の位相遅れ量を高精度に計測する計測技術を提供することを目的とする。
また、本発明は、その校正技術で校正された偏光計測装置、この偏光計測装置を備えた露光装置、及びその位相遅れ量の計測技術で計測された波長板を提供することをも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による偏光計測装置の校正方法は、入射光の偏光状態を計測する偏光計測装置（９）の校正方法において、その偏光計測装置に少なくとも１つの偏光子（２５Ａ）を介して偏光状態が既知の光束を供給する第１工程と、その偏光計測装置でその光束の偏光状態を計測する第２工程と、その第２工程の計測結果とその光束の既知の偏光状態とを比較する第３工程とを有するものである。本発明によれば、偏光状態が既知の光束を用いることで、その偏光計測装置を校正できる。
【０００８】
また、本発明による偏光計測装置の校正装置は、入射光の偏光状態を計測する偏光計測装置（９）の校正装置において、光束を発生する光源（２１）と、少なくとも１つの偏光子（２５Ａ）を有し、その光源から発生した光束の偏光状態を所定状態に設定してその偏光計測装置に供給する偏光光学系（２５）とを備えたものである。本発明によって、本発明の偏光計測装置の校正方法を使用できる。
【０００９】
また、本発明の位相遅れ量の計測方法は、被検光学素子（３５）の位相遅れ量の計測方法において、直線偏光の光束を少なくとも１つの偏光子（３７Ａ）を含む偏光光学系（３７）を介して光電検出器（３８）に入射させ、その光電検出器の出力が最小又は最大になるようにその光束とその偏光光学系とを相対回転する第１工程と、その光束をその被検光学素子を介してその偏光光学系に入射させ、その光電検出器の出力が最小又は最大になるときのその被検光学素子の基準回転角を求める第２工程と、その被検光学素子をその基準回転角に対して所定角度回転させ、その光束をその被検光学素子及びその偏光光学系を介してその光電検出器に供給し、その光電検出器の出力が最小又は最大になるときのその偏光光学系の回転角を求める第３工程と、その第３工程で求めた回転角に基づいてその被検光学素子の位相遅れ量を求める第４工程とを有するものである。本発明によれば、その被検光学素子の位相遅れ量を高精度に計測できる。
【００１０】
次に、本発明による偏光計測装置は、本発明の偏光計測値の校正方法で校正されたものである。また、本発明による露光装置は、露光ビームでパターン（Ｍ）を照明し、そのパターンを投影光学系（ＰＬ）を介して感光体（Ｗ）上に転写する露光装置において、その露光ビームの偏光状態を計測するために、本発明の校正済みの偏光計測装置（９）を備えたものである。また、本発明による波長板は、本発明の位相遅れ量の計測方法で位相遅れ量が計測されたものである。
【００１１】
なお、以上の本発明の所定要素に付した括弧付き符号は、本発明の一実施形態を示す図面中の部材に対応しているが、各符号は本発明を分かり易くするために本発明の要素を例示したに過ぎず、本発明をその実施形態の構成に限定するものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の好ましい実施形態の一例につき図１〜図６を参照して説明する。
図１は本例の露光装置の概略構成を示し、この図１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２４７ｎｍ）、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ＩＬ（露光ビーム）は、偏光度Ｖが例えば０．９５以上の直線偏光のレーザビームである。偏光度Ｖは、光束の全強度を示すＳ0、水平方向の直線偏光成分の強度から鉛直方向の直線偏光成分の強度を差し引いた差分強度を示すＳ1、水平方向に対して４５°傾斜した方向の直線偏光成分の強度からそれに直交する方向の直線偏光成分の強度を差し引いた差分強度を示すＳ2、及び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を示すＳ3よりなるストークスパラメータＳ0〜Ｓ3を用いて、次式で表すことができる。
【００１３】
Ｖ＝（Ｓ12＋Ｓ22＋Ｓ32）1/2／Ｓ0  …（１）
光源１から射出された照明光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、後述のマスク（又はレチクル）Ｍ、ひいてはウエハＷ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波長板又は１／４波長板を含み、１／２波長板を回転することで、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、その代わりに用いる１／４波長板の回転角を調整することで、照明光ＩＬを円偏光や楕円偏光にすることができる。
【００１４】
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明光ＩＬの照度分布が均一化される。なお、マイクロフライアイレンズ５の代わりに、回折光学素子や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。
【００１５】
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、コンデンサー光学系６を介して、マスクＭ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マスクブラインド７を照明する。マスクブラインド７の開口部を通過した照明光ＩＬは、結像光学系８及び光路折り曲げ用のミラーを介して、転写用のパターンが形成されたマスクＭを均一な照度分布で照明する。ビーム送光系２から結像光学系８までの部材を含んで照明光学系が構成されている。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によって制御されている。さらに、例えばマイクロフライアイレンズ５とコンデンサー光学系６との間に配置されたビームスプリッタ（不図示）で分岐された照明光が光電検出器よりなるインテグレータセンサ１０で受光され、インテグレータセンサ１０の検出信号が主制御系１１に供給されている。主制御系１１はその検出信号に基づいて照明光ＩＬの光量を制御する。
【００１６】
照明光ＩＬのもとで、マスクＭ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（感光体）上に転写露光される。マスクＭは不図示のマスクステージ上に保持され、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はウエハベースＷＢ上の投影光学系ＰＬ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フォーカス・レベリングステージも組み込まれている。
【００１７】
露光時には、主制御系１１の制御のもとで不図示のアライメント系によってマスクＭ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、マスクＭ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を繰り返すことによって、ウエハＷ上の全部のショット領域にマスクＭのパターンが転写される。また、本例の露光装置が国際公開第９９／４９５０４号パンフレットに示す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、このように偏光照明を用いる場合、照明光ＩＬの偏光状態が目標とする状態に設定されているかどうかを計測するために、一例としてウエハステージＷＳＴに対して着脱自在に偏光計測装置９が備えられている。なお、偏光計測装置９をマスクステージ（不図示）に設置して、照明光学系からの照明光ＩＬの偏光状態を計測してもよい。投影光学系ＰＬを介した照明光ＩＬの偏光状態を計測する際には、ウエハステージＷＳＴを駆動することによって、投影光学系ＰＬの露光領域に偏光計測装置９の入射面が移動する。
なお、ウエハステージＷＳＴに偏光計測装置９を常設してもよい。あるいは、例えばウエハステージＷＳＴとは別にアライメント用の基準マーク及び投影光学系ＰＬの結像特性計測用の計測ユニット等が設けられた計測ステージを独立して配置するような場合には、その計測ステージに偏光計測装置９を固定してもよい。
【００１９】
図２は、図１の偏光計測装置９の構成を示し、この図２において、図１の投影光学系ＰＬからの照明光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）、偏光ビームスプリッタ（以下、ＰＢＳと言う。）９５を介して２次元ＣＣＤよりなる撮像素子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までの部材を含んで偏光計測装置９が構成されている。
【００２０】
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９８に供給される。計測部９８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、その計測結果を主制御系１１に供給する。回転移相子法は、例えば鶴田著：光の鉛筆−光技術者のための応用光学（株式会社新技術コミニュケーションズ）に詳しく記載されている。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、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。
【００２１】
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。この計測値を（１）式に代入することで、照明光ＩＬの偏光状態としての偏光度Ｖを求めることができる。偏光度Ｖの情報は計測部９８から主制御系１１に供給される。なお、ストークスパラメータＳ0〜Ｓ3自体を偏光状態とみなして、主制御系１１に供給してもよい。
【００２２】
【数１】
2007263897.tif 000003
【００２３】
偏光度Ｖの計算式から分かるように、偏光度Ｖの計測結果に影響するパラメータは、１／４波長板９４（移相子）のリターデーション量Γ、１／４波長板９４の進相軸の方向（回転方位）、ＰＢＳ９５の平行透過率ｔｘ及び垂直透過率ｔｙ、並びにＰＢＳ９５の回転方位（例えば入射光とビームスプリッタ面で反射される光束とを含む面の回転角）であり、偏光計測装置９の校正時の補正対象はこれらのパラメータの値である。
【００２４】
次に、偏光計測装置９の計測値の校正方法の一例につき説明する。なお、本例の校正方法は、回転移相子法以外の偏光計測装置の校正にも使用できる。
図３は、偏光計測装置９の校正装置（キャリブレーション装置）の一例を示し、この図３において、校正装置は、図１の露光装置の光源１と同じ発振波長の光源２１を備えている。従って、光源１がＡｒＦエキシマレーザ光源であれば、光源２１もＡｒＦエキシマレーザ光源である。このため、図１の露光装置に装着された場合と同じ状態で偏光計測装置９の校正を行うことができる。ただし、光源２１と光源１とで発振波長が異なっていてもよく、光源２１はレーザ光源以外の光源であってもよい。光源２１からは、偏光度が０．９５以上の直線偏光のほぼ平行光束からなるレーザビームＬＢが射出される。
【００２５】
光源２１から射出されたレーザビームＬＢは、透過率の大きいビームスプリッタ２２及び不図示の回転機構に保持された１／２波長板２４を介して偏光方向が回転されて、ビームスプリッタ面が互いに平行になるように直列配置された２つのＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）２５Ａ，２５Ｂからなる偏光系２５に入射する。偏光系２５は、不図示のコラムに固定された固定部材４１ｂと、固定部材４１ｂ内に回転自在に収納された回転部材４１ａとを含む回転機構４１によって光軸の回りに回転自在に保持され、偏光系２５を透過したレーザビームは偏光計測装置９に入射する。偏光系２５に入射する光束のうちで、ＰＢＳ２５Ａ，２５Ｂのビームスプリッタ面に対するＰ偏光成分が偏光系２５を透過する。２つのＰＢＳ２５Ａ，２５Ｂを直列に配置することで、偏光系２５を透過する光束の偏光度を高めることができ、偏光計測装置９の校正をより高精度に行うことができる。ただし、偏光計測装置９で必要とされる計測精度が低い場合には、偏光系２５を１つのＰＢＳ２５Ａのみから構成してもよい。逆に、計測精度をより高めたい場合には、３個以上のＰＢＳを直列に配置してもよい。また、ＰＢＳ２５Ａ，２５Ｂの代わりに偏光板等の他の偏光子を用いてもよい。
【００２６】
一方、ビームスプリッタ２２で反射（分岐）されたレーザビームは、フォトダイオード等の光量モニタ２３で受光される。光量モニタ２３の検出結果が所定レベルになるように光源２１の出力を制御することで、偏光計測装置９にほぼ一定の光量のレーザビームを入射させることができる。光源１、ビームスプリッタ２２、光量モニタ２３、１／２波長板２４、及び偏光系２５を含んで校正装置が構成されている。
【００２７】
図３の校正装置を用いて、一例として以下のように偏光計測装置９の校正が行われる。
第１工程：回転機構４１によって偏光系２５の回転角を所定角度に設定する。具体的に、光源２１から射出されるレーザビームＬＢの光軸が水平面に平行であるとして、偏光系２５を透過するレーザビームＬＢの偏光方向が水平方向、鉛直方向、水平方向から４５°傾斜した方向、又は水平方向から１３５°傾斜した方向等になるように、偏光系２５の回転角を設定する。その後、光源２１からのレーザビームＬＢをビームスプリッタ２２、１／２波長板２４、及び偏光系２５を介して偏光計測装置９に供給する。この場合、偏光計測装置９に供給されるレーザビームは偏光方向が既知の直線偏光であるため、（１）式からその偏光度Ｖ１を求めることができる。
【００２８】
第２工程：偏光計測装置９でその供給されたレーザビームの偏光度Ｖ１’を計測する。
第３工程：偏光計測装置９で計測されたレーザビームの偏光度Ｖ１’と、第１工程で偏光計測装置９に供給されるレーザビームの既知の偏光度Ｖ１とを比較して、その差分Δ１を求める。次に、差分Δ１を小さくするように、偏光計測装置９のパラメータである図２の１／４波長板９４のリターデーション量Γ、並びにＰＢＳ９５の平行透過率ｔｘ及び垂直透過率ｔｙ等のいずれかの値を補正する。これによって偏光計測装置９の校正が完了する。
【００２９】
第４工程：偏光計測装置９の計測部９８（図２参照）において、補正後のパラメータを用いて偏光度Ｖ１’を再計算することで、偏光計測装置９の計測結果を補正することができる。
なお、補正すべきパラメータは５個以上であるため、偏光系２５の回転角を５箇所以上に設定してそれぞれ上記の第１工程、第２工程を実行して、偏光度の差分Δ１〜Δ５等を求め、その第３工程ではそれらの差分Δ１〜Δ５等が全体として小さくなるように、最小自乗法等でリターデーション量Γ、及び透過率ｔｘ，ｔｙの値を補正してもよい。また、偏光系２５の射出面に１／４波長板を設置して円偏光の光束を偏光計測装置９に供給してもよい。これによって、偏光計測装置９の校正精度を高めることができる。
【００３０】
このように本例の校正装置によれば、偏光状態が既知のレーザビームを偏光計測装置９に供給することで、偏光計測装置９の計測結果を校正することができる。図１の露光装置に装着されている偏光計測装置９は、そのようにして校正が行われている。
なお、光源１の出力が安定しているような場合には、ビームスプリッタ２２及び光量モニタ２３は省略してもよい。また、１／２波長板２４を用いて偏光系２５に入射するレーザビームＬＢの偏光状態をほぼＰ偏光とすることによって、レーザビームＬＢの利用効率を高く維持できる。なお、レーザビームＬＢの利用効率が多少低下してもよい場合には、１／２波長板２４を省略してもよい。また、光源２１としては円偏光又はランダム偏光の光束を射出する光源を使用することも可能であり、この場合には、１／２波長板２４を省略することができる。さらに、偏光計測装置９に円偏光の光束を供給する場合には、偏光系２５と偏光計測装置９との間に１／４波長板を配置してもよい。
【００３１】
なお、図１の例のように投影光学系ＰＬを通過した照明光ＩＬの偏光状態を計測するための偏光計測装置９の校正を行うためには、図４に示すように、偏光系２５と偏光計測装置９との間にレンズ２７ａ，２７ｂよりなる対物レンズ系２７を配置してもよい。また、偏光計測装置９に円偏光の光束を供給するために、偏光系２５の射出面に点線で示すように１／４波長板２８を配置してもよい。
【００３２】
図３に対応する部分に同一符号を付した図４において、偏光系２５を透過したレーザビームＬＢは回折光学素子２６及び対物レンズ系２７を介して偏光計測装置９に供給される。この場合、対物レンズ系２７は、リターデーションの極めて小さいレンズを使用して構成されている。また、対物レンズ系２７の瞳面でのレーザビームＬＢの可干渉性を低くするために、回折光学素子２６が使用されている。図５は、図４中の回折光学素子２６から偏光計測装置９までの光路を示し、この図５において、レーザビームＬＢは回折光学素子２６によって少なくとも３つの方向に回折され、対物レンズ系２７の瞳面では、回折光学素子２６上の異なる部分からの３個以上の光が集まるため、可干渉性が低下する。なお、回折光学素子２６は省略することも可能である。
【００３３】
また、図４の例では、レンズ２７ｂと偏光計測装置９との間の空間を密閉するようにカバー部材４７が設けられ、カバー部材４７の内部に配管４８を介して液体供給装置４６から、図１の露光装置で液浸露光を行う際に投影光学系ＰＬとウエハＷとの間に供給されるのと同じ液体を供給できるように構成されている。本例では、レンズ２７ｂと偏光計測装置９との間にその液体を供給することで、液浸露光を行う場合と同じ条件で偏光計測装置９の校正を行うことができる。
【００３４】
なお、図４の例では回折光学素子２６を用いてレーザビームＬＢの可干渉性を低下させているが、図６に示すように、オプティカル・インテグレータを用いて可干渉性を抑制してもよい。
図６において、光源２１から射出されたレーザビームＬＢは、フライアイレンズ２９に入射し、フライアイレンズ２９から射出された光束はコリメータレンズ３０によって集光されて第１のピンホール板３１に照射され、このピンホール板３１のピンホール３１ａを通過した光束は、第２のピンホール板３２に照射される。なお、フライアイレンズ２９の代わりに、回折光学素子等の他のオプティカル・インテグレータ（ホモジナイザ）を使用してもよい。そのピンホール板３２のピンホール３２ａを通過した光束は、ミラー３３、ビームスプリッタ２２を経てビームエキスパンダ３４によって断面形状が拡大された後、１／２波長板２４、偏光系２５、及び対物レンズ系２７を介して偏光計測装置９に入射する。また、ビームスプリッタ２２で分岐した光束が光量モニタ２３で受光されている。
【００３５】
図６の校正装置では、フライアイレンズ２９を構成する多数の微小レンズからの光束を重畳した光束をピンホール板３１，３２を介して取り出し、この光束の断面形状を大きくした光束の偏光状態を制御して偏光計測装置９に供給している。従って、レーザビームＬＢの可干渉性の影響を低減させて、高精度に偏光計測装置９の校正を行うことができる。
次に、本発明の実施形態の他の例につき図７及び図８を参照して説明する。上記の実施形態では、偏光状態が既知の光束を入射することで図２の偏光計測装置９の計測値の校正を行っているが、本例では偏光計測装置９の計測精度を高めるために、図２の１／４波長板９４のリターデーション量（位相遅れ量）を予め高精度に計測するものとする。
【００３６】
図７（Ａ）は、本例のリターデーション量の計測装置を示し、この図３に対応する部分に同一符号を付した図７（Ａ）において、光源２１からのレーザビームＬＢは、ビームスプリッタ２２、１／２波長板２４、光源側の偏光系２５を介して被検光学素子３５に入射する。被検光学素子３５の一例は、図２の１／４波長板９４である。被検光学素子３５を透過したレーザビームＬＢは、計測用の１／４波長板３６を経て２つのＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）３７Ａ及び３７Ｂをビームスプリッタ面が平行になるように直列配置してなる計測用の偏光系３７を介してフォトダイオード等の光電センサ３８で受光され、光電センサ３８の検出信号が信号処理系４３に供給される。なお、偏光系３７も、１つのＰＢＳ３７Ａのみから構成してもよく、偏光板等の他の偏光子を用いて構成してもよい。
【００３７】
また、被検光学素子３５、１／４波長板３６、及び偏光系３７はそれぞれ光軸を中心としてこれらの部材を回転するための回転機構４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃに支持されている。さらに被検光学素子３５及び１／４波長板３６はそれぞれ不図示のＸＹステージによって必要に応じてレーザビームＬＢの光路外に待避できるように構成されている。回転機構４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃの回転角の情報も信号処理系４３に供給されている。
【００３８】
図７（Ａ）の計測装置によって被検光学素子３５のリターデーション量を計測する動作の一例につき説明する。
第１工程：被検光学素子３５及び１／４波長板３６を光路外に待避させた状態で、光源２１を発光させ、１／２波長板２４を回転して偏光系２５に対してほぼＰ偏光となるレーザビームＬＢを偏光系２５に供給する。この結果、偏光系２５から光量の大きい、かつ偏光度の高い直線偏光（Ｐ偏光）のレーザビームＬＢが偏光系３７に供給される。この状態で、入射するレーザビームＬＢが偏光系３７に対してＳ偏光となるように、即ち光電センサ３８の検出信号が最小となるように、回転機構４２Ｃを介して偏光系３７の回転角（レーザビームＬＢに対する相対回転角）を設定する。なお、入射するレーザビームＬＢが偏光系３７に対してＰ偏光となるように、即ち光電センサ３８の検出信号が最大となるように、偏光系３７の回転角を設定することも可能である（以下同様）。また、光源２１（レーザビームＬＢ）側を回転することも可能である。
【００３９】
第２工程：１／４波長板３６を光路上に設置して、１／４波長板３６の進相軸が入射するレーザビームＬＢの偏光方向に平行になるように、即ち光電センサ３８の検出信号が最小になるように回転機構４２Ｂによって１／４波長板３６の回転角を設定する。
次に、被検光学素子３５を光路上に設置して、被検光学素子３５の一つの結晶軸（例えば進相軸）が入射するレーザビームＬＢの偏光方向に平行になるときの、即ち光電センサ３８の検出信号が最小になるときの被検光学素子３５の回転角（基準回転角）を求める。
【００４０】
第３工程：被検光学素子３５をその基準回転角に対して４５°回転した状態で、１／４波長板３６を透過したレーザビームＬＢの偏光方向が偏光系３７に対してＳ偏光（消光方位）となるように、即ち光電センサ３８の検出信号が最小になるときの偏光系３７の回転角を求める。
第４工程：その第３工程で求めた偏光系３７の回転角を２倍することで被検光学素子３５のリターデーション量を求めることができる。
【００４１】
即ち、図７（Ｂ）に示すように、入射するレーザビームの偏光方向４４に対して、被検光学素子３５の進相軸３５ａは４５°回転している。また、図７（Ｃ）に示すように、１／４波長板３６の進相軸３６ａの方向は偏光方向４４に平行であるため、被検光学素子３５のリターデーション量をδとすると、１／４波長板３６を透過した後のレーザビームの偏光方向は進相軸３６ａの方向に対してδ／２だけ回転する。この角度δ／２がその第３工程で検出される偏光系３７の回転角であるため、それを２倍することで、セナルモン法によってリターデーション量δが高精度に求められる。
【００４２】
その被検光学素子３５として図２の１／４波長板９４を配置し、上記の工程で高精度にリターデーション量が計測された１／４波長板９４を図２の偏光計測装置９内で使用することによって、偏光計測装置９の偏光度の計測精度が向上する。
なお、その第３工程における被検光学素子３５の回転角は４５°以外の所定角度であってもよい。ただし、この場合には、第３工程で求められる偏光系３７の回転角と被検光学素子３５のリターデーション量δとの間の変換係数が２とは異なる複雑な値になる。
【００４３】
また、例えばその第１工程及び第３工程において、光電センサ３８の検出信号から偏光系３７の透過率（透過光量）を正確に求めるために、図８に示すように、偏光系３７を構成するＰＢＳ３７Ａ（又は３７Ｂ）の回転角（ＰＢＳ角度）θ（ｄｅｇ）と直線偏光の光束の透過率ｔ（θ）との関係を予め計測して記憶しておいてもよい。この場合、偏光系３７の回転角θに対して線形に変化する関数ｆ（θ）を用いて、その回転角θに応じて光電センサ３８の検出信号にｆ（θ）／ｔ（θ）を乗ずることで、リニアリティ補正が可能となる。即ち、特に回転角θが小さい範囲で、光電センサ３８の検出信号から偏光系３７の透過率を高精度に求めることができ、その結果、偏光系３７を透過する光量が最小になるときの回転角を効率的に決定することができる。
【００４４】
なお、図８の透過率の特性は、図２のＰＢＳ９５の水平透過率及び垂直透過率を計測する際にも使用することができ、これによって、ＰＢＳ９５の透過率の計測精度が向上し、ひいては偏光計測装置９の計測精度が向上する。
また、上記の実施形態の露光装置を用いて半導体デバイスを製造する場合、この半導体デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、このステップに基づいてレチクルを製造するステップ、シリコン材料からウエハを形成するステップ、上記の実施形態の投影露光装置によりアライメントを行ってレチクルのパターンをウエハに露光するステップ、エッチング等の回路パターンを形成するステップ、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）、及び検査ステップ等を経て製造される。
【００４５】
なお、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。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ことは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明によって校正された偏光計測装置を用いることで、露光装置の偏光照明時の露光ビームの偏光状態を高精度に計測できる。従って、その結果に基づいて高精度に偏光照明を行うことが可能になり、微細パターンを高精度に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施形態の一例の露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１中の偏光計測装置９の構成を示す図である。
【図３】偏光計測装置９の校正装置の一例を示す図である。
【図４】図３の校正装置の変形例を示す図である。
【図５】図４中の回折光学素子２６の作用の説明図である。
【図６】図３の校正装置の別の変形例を示す図である。
【図７】（Ａ）はリターデーション量の計測装置の一例を示す図、（Ｂ）は被検光学素子３５を示す図、（Ｃ）は１／４波長板３６を示す図である。
【図８】偏光ビームスプリッタの回転角と透過率との関係の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
９…偏光計測装置、９４…１／４波長板、９５…偏光ビームスプリッタ、２１…光源、２４…１／２波長板、２５…偏光系、２５Ａ，２５Ｂ…偏光ビームスプリッタ、２６…回折光学素子、２７…対物レンズ系、３５…被検光学素子、３６…１／４波長板、３７…計測用の偏光系、４１…回転機構
【図１】
2007263897.tif 000004
【図２】
2007263897.tif 000005
【図３】
2007263897.tif 000006
【図４】
2007263897.tif 000007
【図５】
2007263897.tif 000008
【図６】
2007263897.tif 000009
【図７】
2007263897.tif 000010
【図８】
2007263897.tif 000011