(57)【要約】【課題】  簡素な構成にしたがって被検光学系の偏光特性を計測することのできる偏光特性計測装置。【解決手段】  被検光学系（ＰＬ）の偏光特性を計測する本発明の偏光特性計測装置は、ほぼ平行光束を供給する平行光束供給部（１〜８）と、平行光束供給部からのほぼ平行光束から所定の偏光状態の光を選択的に射出する偏光子（１１ｂ）と、偏光子を介したほぼ平行光束を所定の発散角の光束に変換する光束発散手段（１１ｃ）と、偏光子、光束発散手段および被検光学系を介した光束の偏光状態を測定する偏光状態測定部（９）とを備えている。【選択図】  図２
2007214163.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検光学系の偏光特性を計測する偏光特性計測装置において、
ほぼ平行光束を供給する平行光束供給部と、
前記平行光束供給部からのほぼ平行光束から所定の偏光状態の光を選択的に射出する偏光子と、
前記偏光子を介したほぼ平行光束を所定の発散角の光束に変換する光束発散手段と、
前記偏光子、前記光束発散手段および前記被検光学系を介した光束の偏光状態を測定する偏光状態測定部とを備えていることを特徴とする偏光特性計測装置。
【請求項２】
前記偏光子は、前記被検光学系の物体面またはその近傍、あるいは前記物体面と共役な位置またはその近傍に配置され、
前記偏光状態測定部は、前記被検光学系の像面または該像面と共役な位置に達する光の偏光状態を測定することを特徴とする請求項１に記載の偏光特性計測装置。
【請求項３】
前記光束発散手段は、前記被検光学系の物体側最大開口数とほぼ等しい発散角または該物体側最大開口数を超える発散角の光束に変換することを特徴とする請求項２に記載の偏光特性計測装置。
【請求項４】
前記偏光状態測定部は、回転移相子法を用いて光の偏光状態を測定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の偏光特性計測装置。
【請求項５】
光学系へ入射する光の偏光特性を計測する偏光特性計測装置において、
光束を供給する光束供給部と、
前記光束供給部からの前記光束の光路中に挿脱自在に設けられて、前記光束から所定の偏光状態の光を選択的に射出する偏光子と、
前記偏光子および前記光学系を介した光と、前記偏光子を介さずに前記光学系から射出された光とを検出する光検出器とを備えていることを特徴とする偏光特性計測装置。
【請求項６】
前記偏光子は、前記光学系の物体面またはその近傍、あるいは前記物体面と共役な位置またはその近傍に配置され、
前記光検出器は、前記光学系の像面または該像面と共役な位置に達する光を検出することを特徴とする請求項５に記載の偏光特性計測装置。
【請求項７】
前記偏光子を介した光束を所定の発散角の光束に変換する光束発散手段をさらに備えていることを特徴とする請求項６に記載の偏光特性計測装置。
【請求項８】
被検光学系の偏光特性を計測する偏光特性計測方法において、
ほぼ平行光束である光を偏光子へ供給する平行光束供給工程と、
前記偏光子を用いて前記ほぼ平行光束から所定の偏光状態の光を選択する偏光選択工程と、
前記偏光子を介したほぼ平行光束を所定の発散角の光束に変換する光束発散工程と、
発散された前記光束を前記被検光学系へ導入する光束導入工程と、
前記被検光学系を介した光束の偏光状態を測定する偏光状態測定工程とを含むことを特徴とする偏光特性計測方法。
【請求項９】
前記偏光子を前記被検光学系の物体面またはその近傍、あるいは前記物体面と共役な位置またはその近傍に配置する偏光子配置工程をさらに含み、
前記偏光状態測定工程では、前記被検光学系の像面または該像面と共役な位置に達する光の偏光状態を測定することを特徴とする請求項８に記載の偏光特性計測方法。
【請求項１０】
前記光束発散工程では、前記被検光学系の物体側最大開口数とほぼ等しい発散角または該物体側最大開口数を超える発散角の光束に変換することを特徴とする請求項９に記載の偏光特性計測方法。
【請求項１１】
前記偏光状態測定工程では、回転移相子法を用いて光の偏光状態を測定することを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の偏光特性計測方法。
【請求項１２】
光学系へ入射する光の偏光特性を計測する偏光特性計測方法において、
光束を供給する光束供給工程と、
前記光束から所定の偏光状態の光を選択的に射出する偏光子を、前記光束供給部からの前記光束の光路中に挿入する偏光子挿入工程と、
前記偏光子および前記光学系を介した光を検出する第１光検出工程と、
前記光束供給部からの前記光束の光路中から前記偏光子を退避させる偏光子退避工程と、
前記偏光子を介さずに前記光学系から射出された光を検出する第２光検出工程とを含むことを特徴とする偏光特性計測方法。
【請求項１３】
前記偏光子挿入工程では、前記光学系の物体面またはその近傍、あるいは前記物体面と共役な位置またはその近傍に前記偏光子を配置し、
前記第１光検出工程および前記第２光検出工程では、前記光学系の像面または該像面と共役な位置に達する光を検出することを特徴とする請求項１２に記載の偏光特性計測方法。
【請求項１４】
前記偏光子を介した光束を所定の発散角の光束に変換する光束発散工程をさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の偏光特性計測方法。
【請求項１５】
所定のパターンを感光性基板に投影露光するための投影光学系として、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の偏光特性計測装置または請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の偏光特性計測方法を用いて偏光特性が計測された光学系を備えていることを特徴とする露光装置。
【請求項１６】
マスクステージに載置されるマスク上のパターンを感光性基板上に投影する投影光学系の偏光特性を計測するための計測用部材であって、
前記マスクステージに載置可能な支持基板と、
前記支持基板により保持されて、入射光から所定の偏光状態の光を選択的に射出する偏光子と、
前記支持基板に取り付けられて、前記偏光子を介した前記所定の偏光状態の光を発散させるための光束発散部材とを備えていることを特徴とする計測用部材。
【請求項１７】
マスク上のパターンを感光性基板上に投影する投影光学系の偏光特性を計測する偏光特性計測方法において、
請求項１６に記載の計測用部材を、前記マスクを載置するためのマスクステージ上に載置する計測用部材載置工程と、
前記計測用部材の前記偏光子、前記光束発散部材および前記投影光学系を介した光束の偏光状態を測定する偏光状態測定工程とを含むことを特徴とする偏光特性計測方法。
【請求項１８】
マスクステージに載置されるマスクを照明する照明光の偏光特性を計測するための計測用部材であって、
前記マスクステージに載置可能な支持基板と、
前記支持基板により保持されて、入射光から所定の偏光状態の光を選択的に射出する偏光子とを備え、
入射光の偏光状態を維持しつつ射出させる光通過部を、前記支持基板の前記偏光子とは異なる位置に設けたことを特徴とする計測用部材。
【請求項１９】
前記支持基板に取り付けられて、前記偏光子を介した前記所定の偏光状態の光を発散させるための光束発散部材をさらに備えていることを特徴とする請求項１８に記載の計測用部材。
【請求項２０】
マスクを照明する照明光の偏光特性を計測する偏光特性計測方法において、
請求項１８または１９に記載の計測用部材を、前記マスクを載置するためのマスクステージ上に載置する計測用部材載置工程と、
前記計測用部材の前記偏光子を介した光を検出する第１光検出工程と、
前記計測用部材の前記光通過部を介した光を検出する第２光検出工程とを含むことを特徴とする偏光特性計測方法。
【請求項２１】
所定のパターンを有するマスクを照明するための照明系と、前記パターンの像を感光性基板上に投影する投影光学系とを備えた露光装置において、
前記投影光学系は、請求項１７に記載の偏光特性計測方法を用いて計測された投影光学系であることを特徴とする露光装置。
【請求項２２】
所定のパターンを有するマスクを照明するための照明系と、前記パターンの像を感光性基板上に投影する投影光学系とを備えた露光装置において、
前記照明系は、請求項２０に記載の偏光特性計測方法を用いて計測された照明光学系を有することを特徴とする露光装置。
【請求項２３】
請求項１５、２１または２２に記載の露光装置を用いて前記所定のパターンを前記感光性基板に露光する露光工程と、
前記露光工程を経た前記感光性基板を現像する現像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、偏光特性計測装置、偏光特性計測方法、露光装置、計測用部材、およびデバイス製造方法に関し、特に半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等のデバイスをリソグラフィー工程で製造するために使用される露光装置に搭載される投影光学系の偏光特性の計測に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の典型的な露光装置においては、光源から射出された光束が、オプティカルインテグレータとしてのフライアイレンズ（またはマイクロレンズアレイなど）を介して、多数の光源からなる実質的な面光源としての二次光源を形成する。二次光源からの光束は、コンデンサーレンズにより集光された後、所定のパターンが形成されたマスクを重畳的に照明する。マスクのパターンを透過した光は、投影光学系を介してウェハ（感光性基板）上に結像する。
【０００３】
こうして、ウェハ上には、マスクパターンが投影露光（転写）される。なお、マスクに形成されたパターンは高集積化されており、この微細パターンをウェハ上に正確に転写するにはウェハ上において均一な照度分布を得ることが不可欠である。従来、マスクパターンの特性に応じて、この種の光源から供給される光を所望の直線偏光状態の光に変換してマスクを照明する技術が知られている（たとえば特許文献１を参照）。
【０００４】
【特許文献１】国際公開第ＷＯ２００４／０５１７１７号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
マスクパターンの特性に応じて特定の直線偏光状態の光を用いて投影露光を行うこと、さらに一般的にはマスクパターンの特性に応じて特定の偏光状態の光を用いて投影露光を行うことは、投影光学系の解像度や焦点深度などの向上に有効である。しかしながら、所望の偏光状態の光でマスクを照明しても、投影光学系中に光の偏光状態を変化させる光学素子が存在すると、感光性基板上において所望の偏光状態で結像しなくなり、ひいては結像性能が悪化する可能性がある。
【０００６】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、簡素な構成にしたがって被検光学系の偏光特性を計測することのできる偏光特性計測装置を提供することを目的とする。また、本発明の偏光特性計測装置により偏光特性が計測された投影光学系を介して、感光性基板上において所望の偏光状態で結像させて良好な投影露光を行うことのできる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】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明の第１形態では、被検光学系の偏光特性を計測する偏光特性計測装置において、ほぼ平行光束を供給する平行光束供給部と、前記平行光束供給部からのほぼ平行光束から所定の偏光状態の光を選択的に射出する偏光子と、前記偏光子を介したほぼ平行光束を所定の発散角の光束に変換する光束発散手段と、前記偏光子、前記光束発散手段および前記被検光学系を介した光束の偏光状態を測定する偏光状態測定部とを備えていることを特徴とする偏光特性計測装置を提供する。
【０００８】
本発明の第２形態では、光学系へ入射する光の偏光特性を計測する偏光特性計測装置において、光束を供給する光束供給部と、前記光束供給部からの前記光束の光路中に挿脱自在に設けられて、前記光束から所定の偏光状態の光を選択的に射出する偏光子と、前記偏光子および前記光学系を介した光と、前記偏光子を介さずに前記光学系から射出された光とを検出する光検出器とを備えていることを特徴とする偏光特性計測装置を提供する。
【０００９】
本発明の第３形態では、被検光学系の偏光特性を計測する偏光特性計測方法において、ほぼ平行光束である光を偏光子へ供給する平行光束供給工程と、前記偏光子を用いて前記ほぼ平行光束から所定の偏光状態の光を選択する偏光選択工程と、前記偏光子を介したほぼ平行光束を所定の発散角の光束に変換する光束発散工程と、発散された前記光束を前記被検光学系へ導入する光束導入工程と、前記被検光学系を介した光束の偏光状態を測定する偏光状態測定工程とを含むことを特徴とする偏光特性計測方法を提供する。
【００１０】
本発明の第４形態では、光学系へ入射する光の偏光特性を計測する偏光特性計測方法において、光束を供給する光束供給工程と、前記光束から所定の偏光状態の光を選択的に射出する偏光子を、前記光束供給部からの前記光束の光路中に挿入する偏光子挿入工程と、前記偏光子および前記光学系を介した光を検出する第１光検出工程と、前記光束供給部からの前記光束の光路中から前記偏光子を退避させる偏光子退避工程と、前記偏光子を介さずに前記光学系から射出された光を検出する第２光検出工程とを含むことを特徴とする偏光特性計測方法を提供する。
【００１１】
本発明の第５形態では、所定のパターンを感光性基板に投影露光するための投影光学系として、第１形態の偏光特性計測装置または第３形態の偏光特性計測方法を用いて偏光特性が計測された光学系を備えていることを特徴とする露光装置を提供する。
【００１２】
本発明の第６形態では、マスクステージに載置されるマスク上のパターンを感光性基板上に投影する投影光学系の偏光特性を計測するための計測用部材であって、前記マスクステージに載置可能な支持基板と、前記支持基板により保持されて、入射光から所定の偏光状態の光を選択的に射出する偏光子と、前記支持基板に取り付けられて、前記偏光子を介した前記所定の偏光状態の光を発散させるための光束発散部材とを備えていることを特徴とする計測用部材を提供する。
【００１３】
本発明の第７形態では、マスク上のパターンを感光性基板上に投影する投影光学系の偏光特性を計測する偏光特性計測方法において、第６形態の計測用部材を、前記マスクを載置するためのマスクステージ上に載置する計測用部材載置工程と、前記計測用部材の前記偏光子、前記光束発散部材および前記投影光学系を介した光束の偏光状態を測定する偏光状態測定工程とを含むことを特徴とする偏光特性計測方法を提供する。
【００１４】
本発明の第８形態では、マスクステージに載置されるマスクを照明する照明光の偏光特性を計測するための計測用部材であって、前記マスクステージに載置可能な支持基板と、前記支持基板により保持されて、入射光から所定の偏光状態の光を選択的に射出する偏光子とを備え、入射光の偏光状態を維持しつつ射出させる光通過部を、前記支持基板の前記偏光子とは異なる位置に設けたことを特徴とする計測用部材を提供する。
【００１５】
本発明の第９形態では、マスクを照明する照明光の偏光特性を計測する偏光特性計測方法において、第８形態の計測用部材を、前記マスクを載置するためのマスクステージ上に載置する計測用部材載置工程と、前記計測用部材の前記偏光子を介した光を検出する第１光検出工程と、前記計測用部材の前記光通過部を介した光を検出する第２光検出工程とを含むことを特徴とする偏光特性計測方法を提供する。
【００１６】
本発明の第１０形態では、所定のパターンを有するマスクを照明するための照明系と、前記パターンの像を感光性基板上に投影する投影光学系とを備えた露光装置において、前記投影光学系は、第７形態の偏光特性計測方法を用いて計測された投影光学系であることを特徴とする露光装置を提供する。
【００１７】
本発明の第１１形態では、所定のパターンを有するマスクを照明するための照明系と、前記パターンの像を感光性基板上に投影する投影光学系とを備えた露光装置において、前記照明系は、第９形態の偏光特性計測方法を用いて計測された照明光学系を有することを特徴とする露光装置を提供する。
【００１８】
本発明の第１２形態では、第５形態、第１０形態または第１１形態の露光装置を用いて前記所定のパターンを前記感光性基板に露光する露光工程と、前記露光工程を経た前記感光性基板を現像する現像工程とを含むことを特徴とするデバイス製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の偏光特性計測装置では、偏光子によりほぼ平行光束から選択された所定の偏光状態の光が、光束発散手段を介して所定の発散角の光束に変換されて被検光学系へ導かれ、被検光学系を介した光束の偏光状態が偏光状態測定部において測定される。その結果、偏光子により選択される所定の直線偏光状態と、偏光状態測定部により測定される偏光状態との差に基づいて、被検光学系の偏光特性が計測される。
【００２０】
このように、本発明の偏光特性計測装置では、簡素な構成にしたがって、たとえば露光装置の投影光学系のような被検光学系の偏光特性を計測することができる。また、本発明の露光装置では、本発明の偏光特性計測装置により偏光特性が計測された投影光学系を介して、感光性基板上において所望の偏光状態で結像させて良好な投影露光を行うことができ、ひいては良好なデバイスを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。図１を参照すると、本実施形態の露光装置は、露光光（照明光）を供給するための光源１を備えている。光源１として、たとえば約１９３ｎｍの波長を有する光を供給するＡｒＦエキシマレーザ光源や約２４８ｎｍの波長を有する光を供給するＫｒＦエキシマレーザ光源を用いることができる。すなわち、光源１は、たとえば偏光度が０．９５以上の光を供給するための狭帯化エキシマレーザ光源であり、その射出光束の９５％以上が一方向に沿って振動方向を有する直線偏光である。
【００２２】
光源１から射出されたほぼ平行な光束は、周知の構成を有するビーム送光系２を介して所定の矩形状の断面を有する光束に整形された後、偏光状態可変部３に入射する。ビーム送光系２は、入射光束を適切な大きさおよび形状の断面を有する光束に変換しつつ偏光状態可変部３へ導くとともに、後段の偏光状態可変部３へ入射する光束の位置変動および角度変動をアクティブに補正する機能を有する。偏光状態可変部３は、後述のマスクＭ（ひいてはウェハＷ）に対する照明光の偏光状態を変化させる機能を有する。具体的に、偏光状態可変部３は、光源側から順に、たとえば水晶により形成された１／２波長板と、水晶により形成された偏角プリズムすなわち水晶プリズムと、石英ガラスにより形成された偏角プリズムすなわち石英プリズムとにより構成されている。
【００２３】
１／２波長板、水晶プリズムおよび石英プリズムは、光軸ＡＸを中心としてそれぞれ回転可能に構成されている。水晶プリズムは偏光解消作用を有し、石英プリズムは水晶プリズムの偏角作用による光線の曲がりを補正する機能を有する。偏光状態可変部３では、１／２波長板の結晶光学軸の方向および水晶プリズムの結晶光学軸の方向を適宜設定することにより、入射した直線偏光の光を振動方向の異なる直線偏光に変換したり、入射した直線偏光の光を非偏光の光に変換したり、入射した直線偏光の光を変換することなくそのまま射出したりする。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光束は、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（またはフライアイレンズ）５に入射する。
【００２４】
ビーム形状可変部４は、たとえば回折光学素子や変倍光学系などを含み、マイクロフライアイレンズ５の入射面に形成される照野の大きさおよび形状を、ひいてはマイクロフライアイレンズ５の後側焦点面（照明瞳面）に形成される面光源の大きさおよび形状を変化させる機能を有する。マイクロフライアイレンズ５は、たとえば縦横に且つ稠密に配列された多数の正屈折力を有する微小レンズからなる光学素子であり、平行平面板にエッチング処理を施して微小レンズ群を形成することによって構成される。マイクロフライアイレンズ５に入射した光束は多数の微小レンズにより二次元的に分割され、光束が入射した各微小レンズの後側焦点面には光源がそれぞれ形成される。
【００２５】
こうして、マイクロフライアイレンズ５の後側焦点面には、多数の光源からなる実質的な面光源（以下、「二次光源」という）が形成される。マイクロフライアイレンズ５の後側焦点面に形成された二次光源からの光束は、コンデンサー光学系６を介した後、マスクブラインド７を重畳的に照明する。なお、マイクロフライアイレンズ５の後側または前側に開口絞りを配置して光束を制限することも可能である。こうして、照明視野絞りとしてのマスクブラインド７には、マイクロフライアイレンズ５を構成する各微小レンズの形状と焦点距離とに応じた矩形状の照野が形成される。
【００２６】
マスクブラインド７の矩形状の開口部（光透過部）を介した光束は、結像光学系８の集光作用を受けた後、所定のパターンが形成されたマスク（レチクル）Ｍを重畳的に照明する。マスクステージＭＳ上に保持されたマスクＭのパターンを透過した光束は、投影光学系ＰＬを介して、ウェハステージＷＳ上に保持されたウェハ（感光性基板）Ｗ上にマスクパターンの像を形成する。こうして、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと直交する平面（ＸＹ平面）内においてウェハステージＷＳを二次元的に駆動制御しながら、ひいてはウェハＷを二次元的に駆動制御しながら一括露光またはスキャン露光を行うことにより、ウェハＷの各露光領域にはマスクＭのパターンが順次露光される。
【００２７】
本実施形態の露光装置は、たとえばウェハステージＷＳの内部に収められた偏光状態測定部９を備えている。偏光状態測定部９は、たとえば回転移相子法を用いて、投影光学系ＰＬの像面（露光に際してウェハＷが設置される位置）に達する照明光の偏光状態を測定する機能を有する。回転移相子法については、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ュニケーションズなどに詳しく記載されている。また、偏光状態測定部９の詳細な構成および作用については、国際公開第ＷＯ２００４／１０４６５４号パンフレット、特開２００５−３３３００１号公報などを参照することができる。偏光状態測定部９の測定結果は、制御部１０に供給される。制御部１０は、偏光状態測定部９の測定結果に基づいて偏光状態可変部３の動作を制御したり、マスクＭのパターン特性（微細度、方向性など）に応じて偏光状態可変部３の動作およびビーム形状可変部４の動作をそれぞれ制御したりする。
【００２８】
前述したように、投影光学系ＰＬ中に光の偏光状態を変化させる光学素子が存在すると、ウェハ（感光性基板）Ｗ上において所望の偏光状態で結像しなくなり、ひいては結像性能が悪化する可能性がある。具体的に、たとえば投影光学系ＰＬ中の光透過部材（レンズ、平行平面板など）を形成する光学材料の固有複屈折性や、光学材料の内部歪みにより発生する複屈折性や、光学材料に加わる外部応力により発生する複屈折性などに起因して、投影光学系ＰＬを通過する光の偏光状態が変化する。そこで、本実施形態の露光装置は、投影光学系ＰＬの偏光特性を計測するための偏光特性計測装置を備えている。
【００２９】
図２は、投影光学系の偏光特性を計測する偏光特性計測装置の構成を概略的に示す図である。本実施形態の偏光特性計測装置は、照明系（１〜８）と、計測用部材１１と、偏光状態測定部９とを備えている。計測用部材１１は、マスクステージＭＳに載置可能な支持基板１１ａと、支持基板１１ａにより保持されて入射光から所定の直線偏光状態の光を選択的に射出する偏光子１１ｂと、支持基板１１ａに取り付けられて偏光子１１ｂを介した所定の直線偏光状態の光を発散させる光束発散部材１１ｃとを備えている。偏光子１１ｂとして、たとえばプリズム型の偏光ビームスプリッターを用いることができる。
【００３０】
あるいは、ＡｒＦエキシマレーザ光、ＫｒＦエキシマレーザ光のような真空紫外域の波長の光に対して使用可能な偏光子１１ｂとして、ワイヤ・グリッド偏光子やブリュースター角を利用した偏光子などを用いることができる。ワイヤ・グリッド偏光子は、米国特許第６，７８５，０５０号明細書、特開２００４−１４４８８４号公報、特開２００４−２７１５５８号公報などに開示されている。また、ブリュースター角を利用した偏光子は、米国特許第５，９３４，７８０号明細書、米国特許第６，１９０，０１６号明細書、米国特許第６，２９２，２９６号明細書、米国特許第６，３０７，６０９号明細書などに開示されている。
【００３１】
照明系（１〜８）は、投影光学系ＰＬの偏光特性の計測に際して、たとえばビーム形状可変部４の作用によりマイクロフライアイレンズ５の後側焦点面に小さい円形状の二次光源を形成し、ひいては発散角の十分に小さいほぼ平行光束を供給する。具体的に、偏光子１１ｂの消光比が悪化しないように、照明系（１〜８）は例えば発散角が±５度以内の光束を供給することが好ましい。また、投影光学系ＰＬ中において、光透過部材の中央領域を通過する光よりも周辺領域を通過する光の方が偏光状態の変化を受け易い。したがって、光束発散部材１１ｃは、偏光子１１ｂを介して入射したほぼ平行光束を、投影光学系ＰＬの物体側（入射側）最大開口数とほぼ等しい発散角または物体側最大開口数を超える発散角の光束に変換することが好ましい。
【００３２】
本実施形態では、投影光学系ＰＬの偏光特性の計測に際して、マスクステージＭＳ上に（すなわち投影光学系ＰＬの物体面に）計測用部材１１を載置し、平行光束供給部としての照明系（１〜８）から例えば非偏光状態のほぼ平行光束を計測用部材１１の偏光子１１ｂへ供給する。そして、偏光状態測定部９を用いて、偏光子１１ｂ、光束発散部材１１ｃおよび投影光学系ＰＬを介した光束の偏光状態を測定する。こうして、偏光子１１ｂにより非偏光状態のほぼ平行光束から選択された所定の直線偏光状態の光が、光束発散部材１１ｃを介して所定の発散角の光束に変換されて投影光学系ＰＬへ導かれ、投影光学系ＰＬを介した光束の偏光状態が偏光状態測定部９により測定される。
【００３３】
投影光学系ＰＬの偏光特性が理想的である場合、偏光子１１ｂにより選択される所定の直線偏光状態と、偏光状態測定部９により測定される偏光状態とは一致する。しかしながら、実際には、複屈折性などに起因する投影光学系ＰＬの偏光変調作用により、偏光状態測定部９により測定される偏光状態は、偏光子１１ｂにより選択される所定の直線偏光状態からある程度変化する。本実施形態では、偏光子１１ｂにより選択される所定の直線偏光状態と偏光状態測定部９により測定される偏光状態との差に基づき、簡素な構成にしたがって投影光学系ＰＬの偏光特性を計測することができる。
【００３４】
こうして、偏光特性計測装置により計測された投影光学系ＰＬの偏光特性を参照し、たとえば偏光状態可変部３の作用によりマスクＭを照明する光の偏光状態を所要の偏光状態に設定することにより、ウェハＷ上において所望の偏光状態で結像させることが可能になる。すなわち、本実施形態の露光装置では、偏光特性計測装置により偏光特性が計測された投影光学系ＰＬを介して、ウェハＷ上において所望の偏光状態で結像させて、良好な投影露光を行うことができる。
【００３５】
なお、上述の説明では、所定の直線偏光状態の光を選択的に射出する偏光子１１ｂを用いているが、直線偏光状態に限定されることなく、一般に所定の偏光状態の光を選択的に射出する偏光子を用いることができる。また、上述の説明では、回転移相子法を用いて光の偏光状態を測定する偏光状態測定部９を用いているが、この具体的な構成に限定されることなく、また回転移相子法に限定されることなく、偏光状態測定部の構成については様々な変形例が可能である。
【００３６】
また、上述の説明では、露光装置に組み込まれて投影光学系ＰＬの偏光特性を計測する偏光特性計測装置に対して本発明を適用しているが、これに限定されることなく、一般に被検光学系の偏光特性を計測する偏光特性計測装置に対しても同様に本発明を適用することができる。この場合、偏光子は被検光学系の物体面またはその近傍（あるいは該物体面と共役な位置またはその近傍）に配置され、偏光状態測定部は被検光学系の像面（または該像面と共役な位置）に達する光の偏光状態を測定する。
【００３７】
ところで、上述の説明では、投影光学系中に光の偏光状態を変化させる光学素子が存在すると所望の偏光状態で結像しなくなることに着目して、投影光学系の偏光特性を計測している。しかしながら、同様の理由により照明光学系（２〜８）の光路中に光の偏光状態を変化させる光学素子が介在すると所望の偏光状態で結像しなくなるため、照明光学系（２〜８）の偏光特性を計測すること、すなわち投影光学系ＰＬへ入射する光の偏光特性を計測することも重要である。
【００３８】
図３は、照明光学系の偏光特性を計測する偏光特性計測装置の構成を概略的に示す図である。図３の偏光特性計測装置は図２に示す偏光特性計測装置と類似の構成を有するが、計測用部材１１に代えて計測用部材１２を用いている点、偏光状態測定部９に代えて光検出器１３を用いている点などが、図２に示す偏光特性計測装置と相違している。すなわち、図３の照明光学系用の偏光特性計測装置は、光源１と、計測用部材１２と、投影光学系ＰＬと、光検出器１３とを備えている。光検出器１３として、たとえばウェハステージＷＳの内部に収められて投影光学系ＰＬの像面における照度分布を測定するための光量センサを用いることができる。
【００３９】
計測用部材１２は、図２に示す計測用部材１１と類似の構成を有するが、偏光子１２ｂと異なる位置に光通過部１２ｃが設けられている点が計測用部材１１と相違している。すなわち、計測用部材１２は、マスクステージＭＳに載置可能な支持基板１２ａと、支持基板１２ａにより保持されて入射光から所定の直線偏光状態の光を選択的に射出する偏光子１２ｂと、入射光の偏光状態を維持しつつ射出させる光通過部１２ｃと、支持基板１２ａに取り付けられて偏光子１２ｂを介した光および光通過部１２ｃを介した光を発散させる光束発散部材１２ｄとを備えている。偏光子１２ｂとして、偏光子１１ｂと同様に、たとえばプリズム型の偏光ビームスプリッター、ワイヤ・グリッド偏光子、ブリュースター角を利用した偏光子などを用いることができる。光通過部１２ｃは、入射光の偏光状態を維持することのできる光学材料により形成された光透過部であるか、あるいは単なる開口部である。
【００４０】
本実施形態では、偏光特性の計測に際して、マスクステージＭＳ上に（すなわち投影光学系ＰＬの物体面に）計測用部材１２を載置するとともに、たとえば偏光状態可変部３の作用により所定の直線偏光状態の光で投影光学系ＰＬの物体面を照明するように照明光学系（２〜８）を設定する。そして、光束供給部としての光源１からの光が照明光学系（２〜８）を介して偏光子１２ｂを通過するように且つ偏光子１２ｂが上記所定の直線偏光状態の光だけを透過させる所要の姿勢になるように計測用部材１２を位置決めした第１状態で、偏光子１２ｂ、光束発散部材１２ｄおよび投影光学系ＰＬを介して投影光学系ＰＬの像面に達する光を光検出器１３により検出する。
【００４１】
次いで、光源１からの光が照明光学系（２〜８）を介して光通過部１２ｃを通過するように計測用部材１２を位置決めした第２状態で、光通過部１２ｃ、光束発散部材１２ｄおよび投影光学系ＰＬを介した光を光検出器１３により検出する。照明光学系（２〜８）の偏光特性が理想的である場合、第１状態における光検出器１３の検出結果と、第２状態における光検出器１３の検出結果とは一致する。しかしながら、実際には、複屈折性などに起因する照明光学系（２〜８）の偏光変調作用により、投影光学系ＰＬの物体面を照明する光の偏光状態が上記所定の直線偏光状態からある程度変化するため、第１状態における光検出器１３の検出光量は第２状態における光検出器１３の検出光量よりも小さくなる。
【００４２】
本実施形態では、第１状態における光検出器１３の検出光量と第２状態における光検出器１３の検出光量との差に基づき、簡素な構成にしたがって照明光学系（２〜８）の偏光特性を、ひいては投影光学系ＰＬへ入射する光の偏光特性を計測することができる。こうして、図３の偏光特性計測装置により計測された照明光学系（２〜８）の偏光特性を参照し、たとえば偏光状態可変部３の作用によりマスクＭを照明する光の偏光状態を所要の偏光状態に設定することにより、ウェハＷ上において所望の偏光状態で結像させることが可能になる。
【００４３】
なお、上述の説明では、偏光子１２ｂを介した光および光通過部１２ｃを介した光を発散させる光束発散部材１２ｄが支持基板１２ａに取り付けられているが、光束発散部材１２ｄは必須の構成要素ではなくその設置を省略することもできる。また、上述の説明では、所定の直線偏光状態の光を選択的に射出する偏光子１２ｂを用いているが、直線偏光状態に限定されることなく、一般に所定の偏光状態の光を選択的に射出する偏光子を用いることができる。
【００４４】
また、上述の説明では、露光装置に組み込まれて照明光学系（２〜８）の偏光特性を計測する偏光特性計測装置に対して本発明を適用しているが、これに限定されることなく、一般に光学系へ入射する光の偏光特性を計測する偏光特性計測装置に対しても同様に本発明を適用することができる。この場合、偏光子は光学系の物体面またはその近傍（あるいは該物体面と共役な位置またはその近傍）に配置され、光検出器は光学系の像面（または該像面と共役な位置）に達する光を検出する。
【００４５】
上述の実施形態にかかる露光装置では、照明光学装置によってマスク（レチクル）を照明し（照明工程）、投影光学系を用いてマスクに形成された転写用のパターンを感光性基板に露光する（露光工程）ことにより、マイクロデバイス（半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等）を製造することができる。以下、本実施形態の露光装置を用いて感光性基板としてのウェハ等に所定の回路パターンを形成することによって、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一例につき図４のフローチャートを参照して説明する。
【００４６】
先ず、図４のステップ３０１において、１ロットのウェハ上に金属膜が蒸着される。次のステップ３０２において、その１ロットのウェハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。その後、ステップ３０３において、本実施形態の露光装置を用いて、マスク上のパターンの像がその投影光学系を介して、その１ロットのウェハ上の各ショット領域に順次露光転写される。その後、ステップ３０４において、その１ロットのウェハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップ３０５において、その１ロットのウェハ上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウェハ上の各ショット領域に形成される。
【００４７】
その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造される。上述の半導体デバイス製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスをスループット良く得ることができる。なお、ステップ３０１〜ステップ３０５では、ウェハ上に金属を蒸着し、その金属膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチングの各工程を行っているが、これらの工程に先立って、ウェハ上にシリコンの酸化膜を形成後、そのシリコンの酸化膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチング等の各工程を行っても良いことはいうまでもない。同様に、本実施形態の露光装置では、図５のフローチャートにしたがって、プレート（ガラス基板）上に所定のパターンを形成することにより、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得ることもできる。
【００４８】
なお、上述の実施形態では、光源としてＫｒＦエキシマレーザ光源またはＡｒＦエキシマレーザ光源を用いているが、これに限定されることなく、例えばＦ2レーザ光源のように偏光度を有する光を供給する他の適当な光源に対して本発明を適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】投影光学系の偏光特性を計測する装置の構成を示す図である。
【図３】照明光学系の偏光特性を計測する装置の構成を示す図である。
【図４】半導体デバイスを得る際の手法のフローチャートである。
【図５】液晶表示素子を得る際の手法のフローチャートである。
【符号の説明】
【００５０】
１  光源
３  偏光状態可変部
４  ビーム形状可変部
９  偏光状態測定部
１０制御部
１１，１２  計測用部材
１１ｂ，１２ｂ  偏光子
１１ｃ，１２ｄ  光束発散部材
１３  光検出器
Ｍ  マスク
ＰＬ  投影光学系
Ｗ  ウェハ
【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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