(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
微小周期構造を備えた微小周期構造物に対し斜め方向から測定光を投影する測定光投影手段と、
前記微小周期構造を評価するための周期構造評価用参照光を前記測定光に基づき生成する周期構造評価用参照光生成手段と、
前記測定光が前記微小構造物で回折して生じた周期構造評価用物体光と前記周期構造評価用参照光との干渉により生じる干渉縞の情報を取得する微小周期構造評価用干渉縞情報取得手段と、
該干渉縞の情報に基づき前記微小周期構造物の周期情報を演算する演算手段とを備えた微小周期構造評価装置。
【請求項２】
前記微小周期構造物の微小周期構造が形成される基板の面形状を評価するための面評価用参照光を前記測定光に基づき生成する面評価用参照光生成手段と、
前記測定光が前記微小周期構造物で反射して生じた面評価用物体光と前記面評価用参照光とを干渉させて生じる干渉縞の情報を取得する面評価用干渉縞情報取得手段とを備え、
前記演算手段は、前記面評価用干渉縞情報取得手段からの情報に基づき前記基板部分の面形状を演算する請求項１に記載の微小周期構造評価装置。
【請求項３】
前記周期構造評価用物体光と前記周期構造評価用参照光とを干渉させた光の偏光状態を制御するため、光軸回りに回転可能に配置された偏光板を備えた請求項１に記載の微小構造評価装置。
【請求項４】
前記面評価用物体光と前記面評価用参照光とを干渉させた光の偏光状態を制御するため、光軸回りに回転可能に配置された偏光板を供えた請求項２又は３に記載の微小構造評価装置。
【請求項５】
前記演算手段は、前記面形状の情報に基づき前記周期情報を補正するようにした請求項２に記載の微小周期構造評価装置。
【請求項６】
前記周期構造評価用参照光及び前記面評価用参照光の位相を変化させて前記干渉縞を走査する位相走査器を備えた請求項２乃至５のいずれか１項に記載の微小周期構造評価装置。
【請求項７】
前記周期構造評価用参照光生成手段及び前記面評価用参照光生成手段は、前記微小周期構造物と前記測定光投影手段との間に設けられて前記測定光を回折させる基準回折格子であり、該基準回折格子で前記測定光が回折して生じた回折光を前記周期構造評価用参照光とするとともに、該基準回折格子で前記測定光が反射して生じた反射光を前記面評価用参照光とする請求項２乃至６のいずれか１項に記載の微小周期構造評価装置。
【請求項８】
前記基準回折格子をその格子の延びる方向に関し移動させる移動手段を備えた請求項７に記載の微小周期構造評価装置。
【請求項９】
前記面評価用物体光と前記面評価用参照光を合成するための合成部を備えた請求項２乃至８のいずれか1項に記載の微小周期構造評価装置。
【請求項１０】
微小周期構造を備えた微小周期構造物に対し斜め方向から測定光を投影する測定光投影ステップと、
前記微小周期構造を評価するための周期構造評価用参照光を前記測定光に基づき生成する周期構造評価用参照光生成ステップと、
前記測定光が前記微小構造物で回折して生じた周期構造評価用物体光と前記周期構造評価用参照光との干渉により生じる干渉縞の情報を取得する微小周期構造評価用干渉縞情報取得ステップと、
該干渉縞の情報に基づき前記微小周期構造物の周期情報を演算する演算ステップとを備えた微小周期構造評価方法。
【請求項１１】
前記微小周期構造物の微小周期構造が形成される基板の面形状を評価するための面評価用参照光を前記測定光に基づき生成する面評価用参照光生成ステップと、
前記測定光が前記微小構造物で反射して生じた面評価用物体光と前記面評価用参照光とを干渉させて生じる干渉縞の情報を取得する面評価用干渉縞情報取得ステップとを備え、
前記演算ステップは、前記面評価用干渉縞情報取得手段からの情報に基づき前記基板部分の面形状を演算する請求項１０に記載の微小周期構造評価方法。
【請求項１２】
前記演算ステップは、前記面形状の情報に基づき前記周期情報を補正するようにした請求項１１に記載の微小周期構造評価方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回折格子、半導体集積回路の回路パターンなど、微小な周期構造を有する微小周期構造物の該微小周期構造を評価する微小周期構造評価装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路や、半導体製造装置に利用されるスケールなど、微細加工を要求される微小周期構造物を低価格で提供するには、形成される微小周期構造が所期通りのピッチ、線幅となっているか否かを迅速かつ正確に検査することが必要である。例えば、露光装置などに搭載されるリニアエンコーダに利用されるスケールには、サブミクロンオーダーのピッチで回折格子が形成される。こうした回折格子を完全に等間隔に形成し、均一なピッチ形状を形成することは困難であり、わずかな構造ムラや周期ムラを含むことは避けられない。
このため、スケールでは、この構造ムラや周期ムラの大きさを計測し評価することが一般化されている。
【０００３】
こうしたスケールの評価方法としては、被検対象としてのスケール上にレーザスポットをスキャンし、スケールのエッジで散乱されたエッジ散乱光を利用する方法が知られている。この方法は、レーザ光の短波長化や光学系の高ＮＡ化が必要であり、また、検出部の高精度なアライメントが必要となるという不都合がある。類似の方法として、レーザ光をスリット光束としてスケール上に投影する方法もあるが、スポット光を投影する場合と同様の不都合がある。
【０００４】
他の方法として、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）や原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）によりスケールのピッチの拡大像を得て、この拡大像に基づきピッチを計測することも提案されている。しかし、この方法では広範囲の計測が困難であり、スケールをクリーンルーム内の真空チャンバ内にセットしなければならず計測に手間と時間を要する。
【０００５】
また、その他の方法として、偏光制御されたレーザスポットを、回折格子を有するスケール（測定対象物）に入射させ、リトロー回折する光が検出器に入射されるように検出光学系を回転調整し、その回折角に基づきスケールのピッチを演算するものも知られている（詳細は特願２００１−２２１０４２号の図６を参照）。
しかし、この方法も、測定対象物を回転させる機構等が複雑となり、また回転調整に時間を要することから測定に多大な時間がかかるという問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる問題点に鑑みなされたもので、広範囲に微細な周期構造を有する回折格子の格子周期を短時間で正確に計測することができる微小周期構造評価装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的の達成のため、本出願の第1の発明に係る微小周期構造評価装置は、微小周期構造を備えた微小周期構造物に対し斜め方向から測定光を投影する測定光投影手段と、前記微小周期構造を評価するための周期構造評価用参照光を前記測定光に基づき生成する周期構造評価用参照光生成手段と、前記測定光が前記微小構造物で回折して生じた周期構造評価用物体光と前記周期構造評価用参照光との干渉により生じる干渉縞の情報を取得する微小周期構造評価用干渉縞情報取得手段と、該干渉縞の情報に基づき前記微小周期構造物の周期情報を演算する演算手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
この第１の発明によれば、測定光が前記微小構造物で回折して周期構造評価用物体光が生じる。この周期構造評価用物体光には微小周期構造に関する情報が含まれている。この情報が、周期構造評価用物体光と周期構造評価用参照光とが干渉することにより生じる干渉縞により、干渉縞情報取得手段及び演算手段により取得され、微小周期構造物の周期情報が得られる。
【０００９】
この第１の発明において、前記微小周期構造物の微小周期構造が形成される基板の面形状を評価するための面評価用参照光を前記測定光に基づき生成する面評価用参照光生成手段と、前記測定光が前記微小構造物で反射して生じた面評価用物体光と前記面評価用参照光とを干渉させて生じる干渉縞の情報を取得する面評価用干渉縞情報取得手段とを更に備え、前記演算手段は、前記面評価用干渉縞情報取得手段からの情報に基づき前記基板部分の面形状を演算するようにすることができる。また、前記演算手段は、前記面形状の情報に基づき前記周期情報を補正するように構成することもできる。
【００１０】
本出願の第２の発明に係る微小周期構造評価方法は、微小周期構造を備えた微小周期構造物に対し斜め方向から測定光を投影する測定光投影ステップと、前記微小周期構造を評価するための周期構造評価用参照光を前記測定光に基づき生成する周期構造評価用参照光生成ステップと、前記測定光が前記微小構造物で回折して生じた周期構造評価用物体光と前記周期構造評価用用参照光との干渉により生じる干渉縞の情報を取得する微小周期構造評価用干渉縞情報取得ステップと、該干渉縞の情報に基づき前記微小周期構造物の周期情報を演算する演算ステップとを備えたことを特徴とする。
【００１１】
この第２の発明において、前記微小周期構造物の微小周期構造が形成される基板の面形状を評価するための面評価用参照光を前記測定光に基づき生成する面評価用参照光生成ステップと、前記測定光が前記微小構造物で反射して生じた面評価用物体光と前記面評価用参照光とを干渉させて生じる干渉縞の情報を取得する面評価用干渉縞情報取得ステップとを更に備え、前記演算ステップは、前記面評価用干渉縞情報取得手段からの情報に基づき前記基板部分の面形状を演算するようにするのが好適である。また、前記演算ステップは、前記面形状の情報に基づき前記周期情報を補正するようにしてもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施形態について詳細に説明する。
［第1の実施の形態］
図１は、本発明の第1の実施の形態による微小周期構造評価装置の全体構造を示すものである。図１に示すように、本実施の形態に係る微小周期構造評価装置１は、投影光学系２、微小周期構造評価用参照光生成系３、反射光光学系４、面評価用参照光生成系５、干渉縞観察装置６、７、移動ステージ８、レーザ測長干渉計９、コンピュータ１０等から大略構成されている。
【００１３】
投影光学系２は、被測定対象としての回折格子Ｇに対し測定光としてのレーザ光を投影するためのものであり、波長安定化Ｈｅ−Ｎｅレーザ光源２１（以下レーザ２１という）、光アイソレータ２２、ハーフミラー２３、ミラー２４、１／２波長板ＨＷ、コリメートレンズ２５、ハーフミラー２６、偏光ビームスプリッタ２７と１／４波長板２８を備えている。この投影光学系２の投影角θは、レーザ２１の発振波長λと、想定される回折格子Ｇの格子ピッチＰを考慮して、いわゆるリトロー角（littrow's  angle）となるように調整されている。すなわち、λ、Ｐ、θの関係は、θ＝ｓｉｎ-1（λ／２Ｐ）と表される。これにより、回折格子Ｇで生じた１次回折光（物体光Ｌｇ）は測定光の光路に戻ることになる。回折格子Gに投影される光束の幅は、格子サイズに比べて十分に広い範囲でよく、例えば格子ピッチＰの１０００−２０００倍、具体的には１−２ｍｍ程度でよい。
【００１４】
微小周期構造評価用参照光生成系３は、偏光ビームスプリッタ２７、１／４波長板３１、位相走査器３２、基準ミラー３３、偏光板３４により構成され、物体光Ｌｇと干渉させるための参照光Ｌｒ１を生成する。なお、位相走査器３２は、この参照光Ｌｒ１の光路長を変化させ、これにより干渉縞観察装置６のスクリーン６ａに形成される干渉縞を走査するためのものである。位相走査器３２は、位相走査駆動部６０により駆動される。
【００１５】
反射光光学系４は、ミラー４１、１／４波長板４２及び偏光ビームスプリッタ４３から構成され、回折格子Ｇで反射（０次回折）した反射光Ｌｏを干渉縞観察装置７のスクリーン７ａに投影する機能を有する。
一方、面評価用参照光生成系５は、ミラー２６、１／４波長板ＱＷ１、位相走査器５１、１／４波長板ＱＷ２、偏光ビームスプリッタ４３及び偏光板５２とから構成され、前述の反射光Ｌｏと干渉させるための参照光Ｌｒ２を生成する。
なお、位相走査器５１は、位相走査器３２と同様に面評価用参照光生成系５の光路差を変化させ、これにより、干渉縞観察装置７のスクリーン７ａに形成される干渉縞を走査するためのものであり、位相走査駆動部６０により駆動される。位相駆動部６０とは別個の位相走査駆動部により位相走査器５１を駆動するようにしてもよい。
【００１６】
レーザ測長干渉計９は、ハーフミラー２３から分岐した光を更に図示しないビームスプリッタにより２つの光束に分岐させるように構成されている。分岐２光束の一方は、移動ステージ８に取り付けられたコーナキューブ８ａで反射してビームスプリッタに戻り、他方の光と干渉させられる。この干渉信号により、移動ステージ８の移動量が演算される。
【００１７】
コンピュータ１０は、ＣＣＤカメラ６ｂの画像情報に基づき、回折格子Ｇの格子の状態を評価するとともに、ＣＣＤカメラ７ｂの画像情報に基づき、回折格子Ｇの基板の形態（基板の面の歪み等）を評価する。また、コンピュータ１０は、移動ステージ８を駆動制御するためのステージコントローラ８ｂに向けて、駆動信号を出力する。
【００１８】
次に、この第１の実施の形態に係る微小周期構造評価装置の作用を説明する。レーザ２１から発した測定光（ここでは直線偏光とする）は、光アイソレータ２２、ハーフミラー２３、ミラー２４により１／２波長板ＨＷに入射させられる。測定光はこの１／２波長板ＨＷにより偏光方向を変化させられた後、コリメートレンズ２５に導かれ、コリメートレンズ２５により平行光束とされる。その後、測定光はハーフミラー２６に到達し、その一部Ｌｒ２はハーフミラー２６で反射して面評価用参照光生成系５に入射し、残りは偏光ビームスプリッタ２７に入射する。
【００１９】
この偏光ビームスプリッタ２７では、ｐ偏光成分は偏光ビームスプリッタ２７を透過して回折格子Ｇに向かい、ｓ偏光成分は反射して微小周期構造評価用参照光生成系３に向かう。
偏光ビームスプリッタ２７を透過したｐ偏光成分は、１／４波長板２８により円偏光に変えられ、回折格子Ｇに投影される。回折格子Ｇにてリトロー回折した物体光Ｌｇ（円偏光）は、再び１／４波長板２８に入射してｓ偏光に変えられ、ビームスプリッタ２７で反射され、後述するように微小周期構造評価用参照光生成系３により生成された参照光Ｌｒ１と干渉してスクリーン６ａ上に干渉縞を形成させる。
【００２０】
偏光ビームスプリッタ２７で反射されたｓ偏光成分は、１／4波長板３１で円偏光に変えられた後、位相走査器３２を通って基準ミラー３３で反射される。反射された光は、再び位相走査器３２を通って１／４波長板３１でｐ偏光に変えられた後ビームスプリッタ２７を通過して参照光Ｌｒ１となり、偏光板３４で偏光方向の制御を受けた後、干渉縞観察装置６のスクリーン６ａに投影される。前述したように、この参照光Ｌｒ１が物体光Ｌｇと干渉させられる。スクリーン６ａには、干渉縞が形成され、これがＣＣＤカメラ６ｂにより撮像され、コンピュータ１０のディスプレイ上に表示される。
【００２１】
一方、回折格子Ｇで反射（０次回折）した反射光（円偏光）は、ミラー４１で反射された後、１／４波長板４２で直線偏光に変えられて偏光ビームスプリッタ４３に入射する。偏光ビームスプリッタ４３では、ｓ偏光成分のみが反射されスクリーン７ａ上に投影される。
【００２２】
また、ミラー２６で分岐した光は、1／4波長板ＱＷ１、位相走査器５１、1／4波長板ＱＷ2を通過し、偏光ビームスプリッタ４３においてｐ偏光のみが透過して、その後偏光板５２で偏光方向の制御を受けた後スクリーン７ａ上に投影される。このｐ偏光成分が反射光光学系４からのｓ偏光成分と干渉させられ、スクリーン７ａ上に干渉縞が形成され、これがＣＣＤカメラ７ｂにより撮像され、コンピュータ１０のディスプレイ上に表示される。
【００２３】
コンピュータ１０は、ＣＣＤカメラ６ｂの画像情報に基づき、回折格子Ｇの格子の状態を評価するとともに、ＣＣＤカメラ７ｂの画像情報に基づき、回折格子Ｇの基板の面形状（基板の面の歪み等）を評価する。すなわち、位相走査器３２，５１により干渉縞を走査して、干渉縞の強度変動と位相変動を測定する。ＣＣＤカメラ６ｂにより撮像される干渉縞の強度変動に基づいて回折格子Ｇの構造ムラが測定され、位相変動に基づき回折格子Ｇの格子の周期ムラが測定される。同様に、ＣＣＤカメラ７ｂにより撮像される干渉縞の強度変動、位相変動に基づいて、回折格子Ｇの基板の状態が評価され得る。
【００２４】
なお、干渉縞の評価は、評価装置１内の光学系の歪みの影響を除去するため、基準干渉縞情報を取得しておき、この基準干渉縞を、回折格子Ｇを測定して得られた干渉縞と比較することにより行う。基準干渉縞は、図４（ａ）に示すように、投影光学系２の光路に垂直に配置された校正用ミラーＣＭ１を配置した場合に生じる基準干渉縞の画像を取得し、この干渉縞を、回折格子Ｇに測定光を投影してＣＣＤカメラ６ｂで撮像された干渉縞と比較する。これにより、投影光学系２および微小周期構造評価用参照光生成系３の歪みの影響が除去される。この点は次に説明する第２、第３の実施の形態でも同様である。
【００２５】
また、図４（ｂ）に示すように、回折格子Ｇを配置する位置に校正用ミラーＣＭ２を配置して、同様に基準干渉縞をＣＣＤカメラ７ｂで撮像する。この基準干渉縞を、回折格子Ｇに測定光を投影して得られたＣＣＤカメラ７ｂの干渉縞と比較する。これにより、反射光光学系４および面評価用参照光生成系５の歪みの影響が除去される。
また、レーザ測長干渉計９からの情報に基づき回折格子Ｇの位置情報を取得し、得られた干渉縞画像が回折格子Ｇ上のどの位置のものなのかを演算する。
【００２６】
また、ＣＣＤカメラ６ｂにより得られた干渉縞情報には、回折格子Ｇの格子の面形状に関する情報だけでなく格子Ｇの基板の状態に関する情報も含まれていると考えられる。このため、ＣＣＤカメラ６ｂの干渉縞により得られた情報をＣＣＤカメラ７ｂの干渉縞により得られた情報に基づき補正することにより、より正確な格子状態の評価を行うことができる。
なお、上記実施の形態において、位相走査器３２、５１による位相走査に代えて、例えば基準ミラー３３にＰＺＴ素子を取り付け、基準ミラー３３の微小変位により位相走査を行うようにしてもよい。又はアクティブ複屈折素子等による光路長変化によって位相走査を行うようにしてもよい。
【００２７】
また、スクリーン６ａの干渉縞情報に基づき、回折格子Ｇの格子ピッチを計測するようにすることもできる。ピッチ計測の際には、回折格子Ｇ上のある位置に測定光を投影して干渉縞をＣＣＤカメラ６ｂで撮像した後、ステージコントローラ８ｂを駆動して測定光の投影領域の連続性が確保できる移動量だけ移動ステージ８を移動させる。そして、その移動後の位置において再度干渉縞観測を行う。この移動の前後での干渉縞計測における位相変動情報、及びレーザ測長干渉計９で測定されたステージ８の移動量とに基づき、回折格子Ｇの格子ピッチが計測される。
【００２８】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。図２は、本実施の形態に係る微細周期構造評価装置の全体図である。第1の実施の形態と共通する部分については同一の番号を付しており、以下ではそれらの詳細な説明は省略する。なお、図２中、ＨＷ１は１／２波長板である。本実施の形態の微細周期構造評価装置１は、被測定対象としての回折格子Ｇの上に配置された透過型の基準回折格子８２と、この基準回折格子８２の上方に配置された基準ミラー８１と、１／２波長板８３を備え、これにより微小周期構造評価用参照光生成系３、面評価用参照光生成系５を構成している点で、第１の実施の形態と異なる。レーザ２１からの測定光はこの基準回折格子８２を介して投影される。
【００２９】
この基準回折格子８２は、測定光が投影される側にのみ格子８２ｇを有し、測定光の回折格子Ｇでの反射光（０次回折光）Ｌｏが通過する部分に関しては単なる平面ガラス部８２ｐとされている。格子８２ｇの格子ピッチは、回折格子Ｇの格子ピッチと等しくされている。この基準回折格子８２は、ＰＺＴ素子８５により左右方向に振動させられ、これによりスクリーン６ａ上に形成される干渉縞を走査している。すなわち、本実施の形態では、この基準回折格子８２とＰＺＴ素子８５とが、第１の実施の形態の位相走査器３２及び位相走査器駆動部６０の役割を果たしている。
【００３０】
また、基準ミラー８１も、図示しないＰＺＴ素子により上下方向に振動させられ、これによりスクリーン７ａ上に形成される干渉縞を走査している。なお、ＰＺＴ素子は、ＰＺＴコントローラ８６により制御され、その制御量はコンピュータ１０からの入力により決定される。
【００３１】
この基準回折格子８２の移動量は、レーザ測長干渉計９´により計測される。すなわち、ハーフミラー２３から分岐されたレーザ光がハーフミラー９１、レンズ９２、光ファイバ９３によりレーザ測長干渉計９´に導かれる。なお、第１の実施の形態と同様のレーザ測長干渉計９には、ハーフミラー９１、ミラー９１´、レンズ９２´、光ファイバ９３´を介してレーザ光が伝搬される。レーザ測長干渉計９´に導かれたレーザ光は図示しないビームスプリッタにより物体光と参照光に分けられ、物体光の方は基準回折格子８２の側部に取り付けられたコーナキューブ８２ａに入射する。コーナキューブ８２ａで反射してレーザ測長干渉計９´に戻った光は参照光と干渉させられ、この干渉信号に基づき基準回折格子８２の移動量がコンピュータ１０により演算される。なお、図２には図示していないが、基準ミラー８１の移動量を同様のレーザ測長干渉計により測定するようにしてもよい。
【００３２】
次に、本実施の形態の作用を説明する。レーザ２１からの測定光が投影光学系２によりまず基準回折格子８２にリトロー角θで投影される。格子８２ｇでは測定光の一部がリトロー回折し、この回折光が回折格子Ｇの格子の状態を評価するのに使用する参照光Ｌｒ１とされる。すなわち、この参照光Ｌｒ１が回折格子Ｇでの測定光のリトロー回折光としての物体光Ｌｇと干渉させられ、その干渉縞がＣＣＤカメラ６ｂにより撮像される。この干渉縞の形状と、図４（ａ）に示すような校正用ミラーＣＭ１による基準干渉縞の形状、レーザ測長干渉計９、９´の測定結果とに基づき、第１の実施の形態と同様に回折格子Ｇの格子の情報が取得される。
【００３３】
また、格子８２ｇでの反射光（０次回折光）は基準ミラー８１で反射された後１／２波長板８３で偏光方向を変えられ、平面ガラス部８２ｐで再度反射されて、これが回折格子Ｇの基板の面形状を評価するのに使用する参照光Ｌｒ２とされる。
参照光Ｌｒ２は、反射光光学系４によりスクリーン７ａ上に投影される。一方、測定光が回折格子Ｇで反射（０次回折）して生じた物体光Ｌｇが、平面ガラス部８２ｂを透過し、反射光光学系４を通ってスクリーン７ａ上に投影されて、参照光Ｌｒ２と干渉させられる。スクリーン７ａ上には２つの光による干渉縞が生じる。この干渉縞の形状、図４（ｂ）に示すような校正用ミラーＣＭ２による基準干渉縞の形状、及びレーザ測長干渉計９，９´の測定結果に基づき、第１の実施の形態と同様に回折格子Ｇの基板の面形状に関する情報が取得される。
【００３４】
〔第３の実施の形態〕
次に、本発明の第３の実施の形態を、図３に基づいて説明する。第1の実施の形態と共通する部分については同一の番号を付しており、以下ではそれらの詳細な説明は省略する。なお、図３中、ＨＷ２は１／２波長板であり、１０１はハーフミラーである。
本実施の形態のスクリーン６ａの前方には、光軸回りに回転可能に配置された偏光板９８が設けられている。この偏光板９８は、測定対象としての回折格子Ｇで回折して発生する物体光Ｌｇと、基準回折格子８２で回折して発生する参照光Ｌｒ１の干渉光の偏光状態を判定するために設けられるものである。
【００３５】
また、反射光光学系４は、合波回折格子９５と、光軸回りに回転可能な偏光板９６を備えている。合波回折格子９５は、被測定対象としての回折格子Ｇの基板の面形状を評価するための反射光Ｌoと面評価用参照光Ｌｒ２を合成するためのものであり、合成された反射光Ｌｏと参照光Ｌｒ２を偏光板９６を通過させ、ミラー９７で反射させてスクリーン７ａに投影するように構成している。また、偏光板９６は、反射光Ｌｏと参照光Ｌｒ２の干渉光の偏光状態を判定するために設けられるものである。なお、本実施の形態においては、基準回折格子８２は、回折格子Ｇでの測定光の反射光（０次回折光）が通過する部分まで格子８２ｇを形成している。また、合波回折格子９５の格子のピッチは、基準回折格子８２の格子８２ｇの格子ピッチｐ１の２倍（２ｐ１）とされており、これにより、面評価用物体光と面評価用参照光が同一光路に向かうようにされる。
【００３６】
偏光板９６、９８の回転角度は、図示しないロータリーエンコーダにより取得される。偏光板９８の回転角度とＣＣＤカメラ６ｂに受光される光の光量との関係を解析することにより、回折格子Ｇの構造ムラ、周期ムラの程度（具体的にはムラの深さ、幅等）を演算することができる。また、偏光板９６の回転角度とＣＣＤカメラ７ｂに受光される光の光量との関係を解析することにより、回折格子Ｇの基板の状態を知ることができる。
【００３７】
以下、本実施の形態の作用を説明する。レーザ２１からの測定光が投影光学系２により回折格子Ｇに向けて斜め投影されると、その一部は基準回折格子８２を透過し回折格子Ｇでリトロー回折される物体光Ｌｇとなり、残りは基準回折格子８２でリトロー回折される参照光Ｌｒ１となる。
この物体光Ｌｇ及び参照光Ｌｒ１は、いずれもハーフミラー１０１で反射され、偏光板９８で偏光制御された後ミラー９９で反射してスクリーン６ａに投影される。２つのリトロー回折光による干渉縞がスクリーン６ａに形成され、これがＣＣＤカメラ６ｂにより撮像される。撮像された干渉縞画像は、コンピュータ１０により第１、第２の実施の形態と同様の手法で解析され、これにより回折格子Ｇの格子の情報が評価される。
【００３８】
また、レーザ２１から投影されて回折格子Ｇで反射（０次回折）されて生じる反射光Ｌｏは、基準回折格子８２により合波回折格子９５方向に回折される。
合波回折格子９５では、この物体光Ｌｏと、基準回折格子８２においてレーザ２１からの光が反射（０次回折）されて生じた参照光Ｌｒ２とが合成され、この合成波が偏光板９６により偏光制御された後、ミラー９７で反射してスクリーン７ａに投影される。反射光Ｌｏ、参照光Ｌｒ２による干渉縞がスクリーン７ａに形成され、これがＣＣＤカメラ７ｂにより撮像される。撮像された干渉縞画像は、コンピュータ１０により解析され、これにより回折格子Ｇの基板の面形状が評価される。
なお、上記第３の実施形態において、１／２波長板HW２に代えて１／４波長板を配置し、円偏光のレーザ光を回折格子Ｇ上に投影するようにしてもよい。
【００３９】
以上実施の形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。例えば、上記の実施の形態ではマイケルソン型の干渉計を用いたが、フィゾー型の干渉計を用いて微細周期構造評価装置を構成してもよい。また、投影光学系２はリトロー角でなくとも斜め投影するものであればよく、回折格子Ｇにおいて生じる回折光と反射光が分離できるようになっていればよい。
【００４０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明に係る微小周期構造評価装置によれば、広範囲に微細な周期構造を有する回折格子の格子周期を短時間で正確に評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施の形態に係る微小周期構造評価装置の構造を示す。
【図２】  本発明の第２の実施の形態に係る微小周期構造評価装置の構造を示す。
【図３】  本発明の第３の実施の形態に係る微小周期構造評価装置の構造を示す。
【図４】  本発明に係る微小周期構造評価装置の光学系の校正方法を説明する図である。
【符号の説明】
１・・・微小周期構造評価装置、  ２・・・投影光学系、  ３・・・測定用参照光生成  系、４・・・反射光光学系、  ５・・・面評価用参照光生成系、  ６、７・・・干渉  縞観察装置、  ８・・・移動ステージ、  ９、９´・・・レーザ測長干渉計、  １  ０・・・コンピュータ、  ２１・・・安定化レーザ、  ２２・・・光アイソレータ、    ２３、２６、９１、１０１・・・ハーフミラー、  ２４、４１、９１、９１´  、９７、９９・・・ミラー、  ８３、ＨＷ、ＨＷ１、ＨＷ２・・・１／２波長板、      ２５・・・コリメートレンズ、  ２７、２７´、４３・・・偏光ビームスプリ  ッタ、  ２８、３１、４２、ＱＷ1、ＱＷ２・・・1／4波長板、  ３２、５１・・  ・位相走査器、  ３３・・・基準ミラー、  ３４，５２、９６，９８・・・偏光板  、    ６０・・・位相走査器駆動部、  ８１・・・基準ミラー、  ８２・・・基準回  折格子、  ８４、９２，９２´・・・レンズ、  ８５・・・ＰＺＴ素子、  ８６・・  ・ＰＺＴコントローラ、  ８ｂ・・・ステージコントローラ、    ９３，９３´  ・・・光ファイバ、  ９５・・・合波回折格子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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