(57)【要約】【課題】  光量の確保が容易で且つ高いＳ／Ｎレベルを実現することのできる、スナップショット撮像タイプの偏光測定装置。【解決手段】  干渉計は、被検物を経た測定光を分割して第１光束および第２光束を射出する分割部材と、第１光束を第１光路に沿って導くと共に、第２光束を第１光路とは異なる第２光路に沿って導き、第１および第２光束を所定面に向けて射出する光学系とを備え、第１光路および第２光路に沿って２つの分散プリズム群が配置され、該２つの分散プリズム群は、所定面に達する第１光束と第２光束との間に光の波長に比例する横ずらし量を付与するように構成されている。偏光測定装置は、干渉計と、第１光束と第２光束とが所定面に形成する干渉縞画像を検出する撮像素子とを備えている。【選択図】  図１
2017072527.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検物を経た測定光を分割して第１光束および第２光束を射出する分割部材と、
前記第１光束を第１光路に沿って導くと共に、前記第２光束を前記第１光路とは異なる第２光路に沿って導き、前記第１および第２光束を所定面に向けて射出する光学系とを備え、
前記第１光路および前記第２光路に沿って２つの分散プリズム群が配置され、該２つの分散プリズム群は、前記所定面に達する前記第１光束と前記第２光束との間に光の波長に比例する横ずらし量を付与するように構成されていることを特徴とする干渉計。
【請求項２】
前記光学系は、前記第１光路に沿って進行する前記第１光束を前記分割部材へ導くと共に、前記第２光路に沿って進行する前記第２光束を前記分割部材へ導くことを特徴とする請求項１に記載の干渉計。
【請求項３】
前記分割部材は、分割面を備えるビームスプリッタを有し、
前記光学系は、前記第１光路に配置されると共に前記第２光路に配置される第１分散プリズム群と、前記第１光路に配置されると共に前記第２光路に配置される第２分散プリズム群とを有し、
前記分割面を透過した前記第１光束は、前記第１分散プリズム群および前記第２分散プリズム群を順に経て前記分割面に戻り、
前記分割面で反射された前記第２光束は、前記第２分散プリズム群および前記第１分散プリズム群を順に経て前記分割面に戻ることを特徴とする請求項２に記載の干渉計。
【請求項４】
前記第１分散プリズム群および前記第２分散プリズム群は、互いに同じ構成を有し、前記所定面で受光される所定の波長範囲において光の波長と線形関係を有する屈折角度を入射した光に付与して射出することを特徴とする請求項３に記載の干渉計。
【請求項５】
前記第１分散プリズム群は、互いに異なる光学材料により形成された複数のプリズムを有することを特徴とする請求項４に記載の干渉計。
【請求項６】
前記光学系は、前記第１分散プリズム群と前記第２分散プリズム群との間の光路中に配置された偶数枚のミラーを有することを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載の干渉計。
【請求項７】
前記偶数枚のミラーの位置および角度は、前記第１分散プリズム群および前記第２分散プリズム群との組み合わせにより前記横ずらし量が光の波長に比例するように設定されていることを特徴とする請求項６に記載の干渉計。
【請求項８】
前記ビームスプリッタは、偏光ビームスプリッタを有することを特徴とする請求項３乃至７のいずれか１項に記載の干渉計。
【請求項９】
前記偏光ビームスプリッタと前記被検物との間の前側光路および前記偏光ビームスプリッタと前記所定面との間の後側光路の少なくとも一方に配置され、入射した光を互いに直交する偏光成分を有する第１の光および第２の光に分離し、且つ前記第１の光および前記第２の光を互いに異なる経路に沿って射出する偏光分離部材を備えていることを特徴とする請求項８に記載の干渉計。
【請求項１０】
前記偏光分離部材は、前記前側光路および前記後側光路のいずれか一方に配置され、前記第１の光および前記第２の光を互いに平行に射出することを特徴とする請求項９に記載の干渉計。
【請求項１１】
前記偏光分離部材は、前記前側光路および前記後側光路に配置され、前記第１の光および前記第２の光を互いに異なる向きに射出することを特徴とする請求項９に記載の干渉計。
【請求項１２】
前記ビームスプリッタと前記所定面との間に配置された直線偏光子を備えていることを特徴とする請求項３乃至１１のいずれか１項に記載の干渉計。
【請求項１３】
前記ビームスプリッタと前記所定面との間に配置された第２のビームスプリッタと、
前記第２のビームスプリッタの分割面を透過した第３光束を前記所定面に向かって導く第３光学系と、
前記第２のビームスプリッタの前記分割面で反射された第４光束を前記所定面に向かって導く第４光学系とを備え、
前記第３光学系および前記第４光学系は、２つの分散プリズム群をそれぞれ有し、前記所定面に達する前記第３光束と前記第４光束との間に光の波長に比例する横ずらし量を付与するように構成され、
前記第１光束と前記第２光束との間に付与される横ずらし方向と、前記第３光束と前記第４光束との間に付与される横ずらし方向とは４５度の角度をなしていることを特徴とする請求項３乃至１２のいずれか１項に記載の干渉計。
【請求項１４】
光の偏光状態を測定する偏光測定装置において、
請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の干渉計と、
前記第１光束と前記第２光束とが前記所定面に形成する干渉縞画像を検出する撮像素子とを備えていることを特徴とする偏光測定装置。
【請求項１５】
所定のパターンの像を基板上に形成する投影光学系と、該投影光学系を経た光の偏光状態を測定する請求項１４に記載の偏光測定装置とを備えていることを特徴とする露光装置。
【請求項１６】
部材を検査する検査装置において、
前記部材に照明光を照射する照射光学系と、
前記部材を経た照明光の偏光状態を測定する請求項１４に記載の偏光測定装置とを備えている、検査装置。
【請求項１７】
前記部材は、所定のパターンが形成された基板であり、
前記偏光測定装置は、前記所定のパターンを経た光の偏光状態を測定する、請求項１６に記載の検査装置。
【請求項１８】
請求項１５に記載の露光装置を用いて、前記所定のパターンを前記基板に露光することと、
前記所定のパターンが転写された前記基板を現像し、前記所定のパターンに対応する形状のマスク層を前記基板の表面に形成することと、
前記マスク層を介して前記基板の表面を加工することと、を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項１９】
所定のパターンを基板に露光することと、
前記所定のパターンが転写された前記基板を現像し、前記所定のパターンに対応する形状のマスク層を前記基板の表面に形成することと、
前記マスク層を介して前記基板の表面を加工することと、
請求項１７に記載の検査装置を用いて前記基板を検査することと、
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】
干渉計、偏光測定装置、検査装置、露光装置、およびデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
スナップショット（snapshot）撮像偏光計では、回転位相子法による偏光計におけるような光学素子の駆動（波長板や偏光子の回転駆動等）を一切必要とせず、且つ取得した１つの干渉縞画像だけを用いてフルストークスパラメータ（full Stokes parameter）Ｓ０〜Ｓ３の計測（ひいては偏光状態の計測）を行うことができる。しかしながら、偏光状態の計測に際して、所要の干渉縞を得るために波長幅が数ｎｍ以下に狭帯化された光を用いる必要があり、光量の確保やスペックルノイズの抑制に関しては不利であった。
【０００３】
そこで、回折光学素子の回折角が光の波長に比例する点を利用し、波長幅が可視域の全体に及ぶような光を用いても干渉縞が消失することがなく、狭帯化された光を用いる場合と同様な形でスナップショット撮像偏光計を実現する手法が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００４】
しかしながら、回折光学素子を用いるスナップショット撮像偏光計では、意図しない回折光の発生を完全に抑制することは極めて困難であり、撮像偏光計として十分に高いＳ／Ｎレベルを実現することが困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開２０１３／００２７７１３Ａ１号明細書
【非特許文献１】K. Oka and T. Kaneko「Compact complete imaging polarimeter using birefringen wedge prisms」, Opt. Express, vol.11, p.1510 (2003)
【非特許文献２】Jay S. Van Delden「Ortho-Babinet polarization-interrogating filter: an interferometric approach to polarization measurement」, Opt. Lett., vol.28, p.1173 (2003)
【発明の概要】
【０００６】
第１形態では、被検物を経た測定光を分割して第１光束および第２光束を射出する分割部材と、
前記第１光束を第１光路に沿って導くと共に、前記第２光束を前記第１光路とは異なる第２光路に沿って導き、前記第１および第２光束を所定面に向けて射出する光学系とを備え、
前記第１光路および前記第２光路に沿って２つの分散プリズム群が配置され、該２つの分散プリズム群は、前記所定面に達する前記第１光束と前記第２光束との間に光の波長に比例する横ずらし量を付与するように構成されていることを特徴とする干渉計を提供する。
【０００７】
第２形態では、光の偏光状態を測定する偏光測定装置において、
第１形態の干渉計と、
前記第１光束と前記第２光束とが前記所定面に形成する干渉縞画像を検出する撮像素子とを備えていることを特徴とする偏光測定装置を提供する。
【０００８】
第３形態では、所定のパターンの像を基板上に形成する投影光学系と、該投影光学系を経た光の偏光状態を測定する第２形態の偏光測定装置とを備えていることを特徴とする露光装置を提供する。
【０００９】
第４形態では、部材を検査する検査装置において、
前記部材に照明光を照射する照射光学系と、
前記部材を経た照明光の偏光状態を測定する第２形態の偏光測定装置とを備えている、検査装置を提供する。
【００１０】
第５形態では、第３形態の露光装置を用いて、前記所定のパターンを前記基板に露光することと、
前記所定のパターンが転写された前記基板を現像し、前記所定のパターンに対応する形状のマスク層を前記基板の表面に形成することと、
前記マスク層を介して前記基板の表面を加工することと、を含むことを特徴とするデバイス製造方法を提供する。
【００１１】
第６形態では、所定のパターンを基板に露光することと、
前記所定のパターンが転写された前記基板を現像し、前記所定のパターンに対応する形状のマスク層を前記基板の表面に形成することと、
前記マスク層を介して前記基板の表面を加工することと、
第４形態の検査装置を用いて前記基板を検査することと、
を含むことを特徴とするデバイス製造方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態にかかる偏光測定装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】実施形態の作用効果を説明するための図である。
【図３】３つのプリズムにより分散プリズム群を構成した変形例を概略的に示す図である。
【図４】単一のプリズムにより分散プリズム群を構成した変形例を概略的に示す図である。
【図５】変形サバール板を追加した変形例を概略的に示す図である。
【図６】図５の変形例の作用効果を説明するための図である。
【図７】一対のウォラストンプリズムを追加した変形例を概略的に示す図である。
【図８】分割部材としてビームスプリッタを用いた変形例を概略的に示す図である。
【図９】横ずらし量を二方向に付与する変形例を概略的に示す第１の図である。
【図１０】横ずらし量を二方向に付与する変形例を概略的に示す第２の図である。
【図１１】第１光束と第２光束とを異なる光路に導く変形例を概略的に示す図である。
【図１２】偏光測定装置を備えた露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図１３】投影光学系を経た光の偏光状態を測定する様子を示す図である。
【図１４】半導体デバイスの製造工程を示すフローチャートである。
【図１５】液晶表示素子等の液晶デバイスの製造工程を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、実施形態を、添付図面に基づいて説明する。図１は、実施形態にかかる偏光測定装置の構成を概略的に示す図である。図１では、説明の理解を容易にするために、図１の紙面において鉛直方向にＸ軸を、図１の紙面において水平方向にＹ軸を、図１の紙面に垂直にＺ軸を設定している。
【００１４】
図１では、照射光学系４１からＹ方向に射出された照明光が、直線偏光子４２を介して、被検物５０に照射される。直線偏光子４２は、その透過軸がＸ方向およびＺ方向に対して４５度をなすように設定されている。被検物５０は、光学系（屈折光学系、反射光学系）、光学部品（透過部品、反射部品）などである。被検物５０を経た測定光は、第１リレーレンズ１を介して、偏光ビームスプリッタ２に入射する。
【００１５】
偏光ビームスプリッタ２の分割面（偏光分離面）２ａを透過したｐ偏光の光は、２つのプリズム３ａ，３ｂからなる第１分散プリズム群３を経て、第１ミラー４に入射する。第１ミラー４で反射されたｐ偏光の光は、第２ミラー５で反射された後、２つのプリズム６ａ，６ｂからなる第２分散プリズム群６を経て、分割面２ａへ戻る。すなわち、分割面２ａを透過したｐ偏光の光は、第１分散プリズム群３のプリズム３ａ、第１分散プリズム群３のプリズム３ｂ、第１ミラー４、第２ミラー５、第２分散プリズム群６のプリズム６ｂ、第２分散プリズム群６のプリズム６ａを順に経て、分割面２ａへ戻る。
【００１６】
一方、偏光ビームスプリッタ２の分割面２ａで反射されたｓ偏光の光は、第２分散プリズム群６のプリズム６ａ、第２分散プリズム群６のプリズム６ｂ、第２ミラー５、第１ミラー４、第１分散プリズム群３のプリズム３ｂ、第１分散プリズム群３のプリズム３ａを順に経て、分割面２ａへ戻る。第１分散プリズム群３と第２分散プリズム群６とは、互いに同じ構成を有する。具体的に、プリズム３ａとプリズム６ａとは互いに同じ構成を有し、プリズム３ｂとプリズム６ｂとは互いに同じ構成を有する。２つの分散プリズム群３，６および２つのミラー４，５の具体的な構成、配置、作用などについては後述する。
【００１７】
第２分散プリズム群６を経て偏光ビームスプリッタ２へ戻ったｐ偏光の光は、分割面２ａを透過し、Ｘ方向に沿って第２リレーレンズ７に入射する。第１分散プリズム群３を経て偏光ビームスプリッタ２へ戻ったｓ偏光の光は、分割面２ａで反射され、分割面２ａを透過したｐ偏光の光と同じ光路に沿って、第２リレーレンズ７に入射する。第２リレーレンズ７を経たｐ偏光の光およびｓ偏光の光は、直線偏光子８を介して、撮像素子３１の撮像面（受光面）３１ａに入射する。
【００１８】
直線偏光子８は、その透過軸がＹ方向およびＺ方向に対して４５度をなすように設定されている。撮像素子３１として、ＣＣＤセンサ、ＣＭＯＳセンサのようなイメージセンサを用いることができる。被検物５０と撮像面３１ａとは、第１リレーレンズ１と第２リレーレンズ７とにより光学的に共役に配置されている。直線偏光子８を経た光は、撮像素子３１の撮像面３１ａに干渉縞（チルト縞）を形成する。撮像素子３１は、撮像面３１ａに形成された干渉縞画像を検出する。
【００１９】
撮像素子３１により検出された干渉縞画像の情報は、信号処理部３２に供給される。信号処理部３２では、撮像素子３１により検出された干渉縞画像をフーリエ解析することにより、ストークスパラメータＳ２およびＳ３を求めて、被検物５０を経た測定光の偏光状態（ひいては被検物５０の偏光特性）を測定する。また、被検物５０の射出側に１／４波長板を配置しても良い。このときには、ストークスパラメータＳ１およびＳ３を求めて、被検物５０を経た測定光の偏光状態（ひいては被検物５０の偏光特性）を測定するができる。撮像面３１ａに形成された干渉縞の解析方法については、米国特許出願公開第２００６／２３８７５９Ａ１号明細書、米国特許第７３３６３６０Ｂ２号明細書、米国特許第７６２３２３６Ｂ２号明細書などを参照することができる。
【００２０】
次に、図２を参照して、実施形態の作用効果を説明する。図２（ａ）を参照すると、被検物５０からの測定光のうち、分割部材としての偏光ビームスプリッタ２の分割面２ａを経たｐ偏光の光（第１光束）が、第１分散プリズム群３に入射する。第１分散プリズム群３は、撮像面３１ａで受光される所定の波長範囲（λ１≦λ≦λ２）において、光の波長λとほぼ線形関係を有する屈折角度を、入射した光に付与して射出するように構成されている。
【００２１】
以下、説明の理解を容易にするために、所定の波長範囲（λ１≦λ≦λ２）に制限された測定光が、偏光ビームスプリッタ２の分割面２ａに入射するものとする。この場合、照射光学系４１から射出される照明光の波長が所要の範囲に制限されていても良いし、照射光学系４１と偏光ビームスプリッタ２との間の光路中に配置された波長フィルタなどにより測定光の波長が所要の範囲に制限されていても良い。
【００２２】
図２（ａ）では、一例として、第１分散プリズム群３へ入射したｐ偏光の光のうち、最も短い波長λ１を有する光線Ｌ１１には最も大きい屈折角度が付与され、最も長い波長λ２を有する光線Ｌ１２には最も小さい屈折角度が付与される様子が示されている。第１分散プリズム群３では、後述するように、制限される波長範囲（λ１≦λ≦λ２）を広く設定し、ひいては光量の確保を容易にするために、プリズム３ａと３ｂとを互いに異なる光学材料で形成している。
【００２３】
第１分散プリズム群３により光の波長とほぼ線形関係を有する屈折角度が付与されたｐ偏光の光は、ミラー４，５を順次経た後に、第１分散プリズム群３と同じ構成を有する第２分散プリズム群６に入射する。具体的に、プリズム３ａとプリズム６ａとは互いに同じ光学材料により互いに同じ形状に形成され、プリズム３ｂとプリズム６ｂとは互いに同じ光学材料により互いに同じ形状に形成されている。したがって、第２分散プリズム群６も、第１分散プリズム群３と同様に、光の波長とほぼ線形関係を有する屈折角度を入射した光に付与して射出する。
【００２４】
そして、第１分散プリズム群３、第２分散プリズム群６およびミラー４，５の協働作用により、第２分散プリズム群６を経たｐ偏光の光は、図１におけるＸ方向（図２（ａ）の紙面における水平方向）に沿って分割面２ａへ戻る。こうして、分割面２ａを再び経たｐ偏光の光のうち、最も短い波長λ１を有する光線Ｌ１１には最も小さいシフト量ｄ１が付与され、最も長い波長λ２を有する光線Ｌ１２には最も大きいシフト量ｄ２が付与される。シフト量ｄ１，ｄ２は、図２（ａ）において２つの分散プリズム群３，６および２つのミラー４，５が介在しないときの光の経路に対するシフト量である。
【００２５】
同様に、図２（ｂ）を参照すると、被検物５０からの測定光のうち、偏光ビームスプリッタ２の分割面２ａを経たｓ偏光の光（第２光束）が、第２分散プリズム群６に入射する。第２分散プリズム群６は、光の波長とほぼ線形関係を有する屈折角度を入射した光に付与して射出する。図２（ｂ）では、第２分散プリズム群６へ入射したｓ偏光の光のうち、最も短い波長λ１を有する光線Ｌ２１には最も大きい屈折角度が付与され、最も長い波長λ２を有する光線Ｌ２２には最も小さい屈折角度が付与される様子が示されている。
【００２６】
第２分散プリズム群６により光の波長とほぼ線形関係を有する屈折角度が付与されたｓ偏光の光は、ミラー５，４を順次経た後に、第１分散プリズム群３に入射する。第１分散プリズム群３は、光の波長とほぼ線形関係を有する屈折角度を入射した光に付与して射出する。そして、第２分散プリズム群６、第１分散プリズム群３およびミラー５，４の協働作用により、第１分散プリズム群３を経たｓ偏光の光は、図１におけるＹ方向（図２（ｂ）の紙面における水平方向）に沿って分割面２ａへ戻る。こうして、分割面２ａを再び経たｓ偏光の光のうち、最も短い波長λ１を有する光線Ｌ２１には最も小さいシフト量ｄ１が付与され、最も長い波長λ２を有する光線Ｌ２２には最も大きいシフト量ｄ２が付与される。
【００２７】
このように、分割面２ａを透過し、図１において右廻りの光路に沿って第１分散プリズム群３および第２分散プリズム群６を順に経て、分割面２ａを再び透過したｐ偏光の光（第１光束）と、分割面２ａで反射され、図１において左廻りの光路に沿って第２分散プリズム群６および第１分散プリズム群３を順に経て、分割面２ａで再び反射されたｓ偏光の光（第２光束）との間には、横ずらし量Ｓが付与される。本実施形態では、２つのミラー４，５の位置および角度が、第１分散プリズム群３および第２分散プリズム群６との組み合わせにより、横ずらし量Ｓが光の波長λにほぼ比例するように設定されている。
【００２８】
その結果、最も短い波長λ１を有する光線に付与される横ずらし量Ｓ（λ１）は２×ｄ１であり、最も長い波長λ２を有する光線に付与される横ずらし量Ｓ（λ２）は２×ｄ２である。そして、シフト量ｄ１，ｄ２と波長λ１，λ２との間には、次の式（ａ）で示す関係が成立している。
ｄ１／ｄ２≒λ１／λ２        （ａ）
【００２９】
分散プリズム群３，６は、光の波長とほぼ線形関係を有する屈折角度を入射した光に付与して射出する。すなわち、分散プリズム群３，６では、光の波長λに依存する屈折角度の変化Δα（λ）と、光の波長λの変化Δλとの間に、次の式（１）に示す関係が成立している。式（１）において、Ｃ１は定数である。
Δα（λ）／Δλ≒Ｃ１          （１）
【００３０】
２つのミラー４，５の位置および角度は、第１分散プリズム群３および第２分散プリズム群６との組み合わせにより、右廻りの光路に沿って導かれて分割面２ａを再び透過したｐ偏光の光（第１光束）と、左廻りの光路に沿って導かれて分割面２ａで再び反射されたｓ偏光の光（第２光束）との間に、ひいては撮像面３１ａに達する第１光束と第２光束との間に、光の波長λにほぼ比例する横ずらし量Ｓ（λ）を付与するように設定されている。具体的に、光の偏光状態の測定に必要な干渉縞の本数をＮとすると、横ずらし量Ｓ（λ）は次の式（２）に示す条件を満足している。式（２）において、Ｃ２は定数である。
｛（Ｎ−１）／Ｎ｝×Ｃ２×λ＜Ｓ（λ）＜｛（Ｎ＋１）／Ｎ｝×Ｃ２×λ    （２）
【００３１】
互いに異なる光学材料により形成された２つのプリズム３ａ，３ｂ（６ａ，６ｂ）を組み合わせて２次の色分散を低減した分散プリズム群３（６）を構成することにより、式（１）および（２）を満たす波長範囲（λ１≦λ≦λ２）を広く確保することができる。２次の色分散を低減するには、部分分散比が同じ材料を選択することが望ましいが、実在する材料は限られているため、部分分散比の近い材料を選択すれば良い。加えて、２種類の材料の分散の差が大きい程、楔角の大きさに対する屈折角度の変化Δαが大きくなるため、分散プリズム群の間の距離を短くすることができる。
【００３２】
例えば可視光を用いる場合、秋田県湯沢市の光ガラス株式会社から入手可能なJ-SF2（ｎｅ＝１．６５２２３２，σＦ−Ｃ＝０．０１９２０５，σｅ−Ｃ／Ｆ−Ｃ＝０．５２８５）と、同じく光ガラス株式会社から入手可能なJ-LASF08（ｎｅ＝１．８８８１６２，σＦ−Ｃ＝０．０２１７１８，σｅ−Ｃ／Ｆ−Ｃ＝０．５３４９）とを組み合わせればよい。
【００３３】
式（１）および（２）は、分散プリズム群３，６とミラー４，５との組合せによって、従来技術のスナップショット撮像偏光計において回折光学素子が担っていた機能を実現するための条件を表している。とりわけ、式（２）を満足することにより、波長幅が比較的広い光を用いても、撮像面３１ａにおいて干渉縞を確実に形成することが可能になる。なお、例えば中心波長（λ＝（λ１＋λ２）／２）の光がほぼ直進するように分散プリズム群３，６を構成することにより、歪みの小さい干渉縞を得ることができ、ひいては精度の良い測定を行うことができる。
【００３４】
本実施形態において、第１リレーレンズ１、偏光ビームスプリッタ２、２つの分散プリズム群３，６、２つのミラー４，５、第２リレーレンズ７、および直線偏光子８は、同じ経路に沿って互いに逆向きに導かれた２つの光束の間に光の波長にほぼ比例する横ずらし量を付与して干渉させる、サニャック（Sagnac）タイプの干渉計を構成している。また、干渉計（１〜８）、撮像素子３１、および信号処理部３２は、被検物５０を経た測定光の偏光状態を測定する、スナップショット撮像タイプの偏光測定装置を構成している。
【００３５】
実施形態にかかる偏光測定装置では、従来技術のスナップショット撮像偏光計において回折光学素子が担っていた機能を、分散プリズム群３，６とミラー４，５との組合せによって実現している。その結果、波長幅の比較的広い光を用いても干渉縞が消失することなく、回折光学素子に起因するＳ／Ｎレベルの低下を回避しつつ、取得した１つの干渉縞画像だけを用いて光の偏光状態を測定することができる。すなわち、実施形態にかかるスナップショット撮像タイプの偏光測定装置では、波長幅の比較的広い光を用いているので光量の確保が容易であり、且つ回折光学素子に代えて分散プリズム群３，６およびミラー４，５を用いているので高いＳ／Ｎレベルを実現することができる。
【００３６】
上述の実施形態では、直線偏光子８の透過軸が、Ｙ方向およびＺ方向に対して４５度をなすように設定されている。しかしながら、これに限定されることなく、測定光の偏光度に応じて、直線偏光子８の透過軸の方位を変えることができる。なお、基準の偏光度を設定する必要のない場合は、直線偏光子８を省略してもよい。また、分散プリズム群３と６との間の光路長差に応じて、干渉縞の密度を変化させることができる。
【００３７】
上述の実施形態では、分割部材としての偏光ビームスプリッタ２を経て分割された２つの光束が互いに逆向きに導かれる光路中において、分散プリズム群３と６との間に２つのミラー４，５を配置している。しかしながら、これに限定されることなく、２つの分散プリズム群の間に、４枚以上の偶数枚のミラーを配置することもできる。また、上述の実施形態では、例えば紫外線から近赤外線（波長０．１８μｍ〜２．５μｍ）までの光を用いることができる。
【００３８】
上述の実施形態では、所定の波長範囲（λ１≦λ≦λ２）に制限された測定光が、偏光ビームスプリッタ２の分割面２ａに入射するものとしている。しかしながら、これに限定されることなく、分割部材としての偏光ビームスプリッタ２を経て分割された２つの光束が互いに逆向きに導かれる光路中に配置された波長フィルタなどにより光の波長を所要の範囲に制限しても良い。あるいは、偏光ビームスプリッタ２と撮像面３１ａとの間の光路中に配置された波長フィルタなどにより光の波長を所要の範囲に制限しても良い。あるいは、撮像面３１ａにおいて所定の波長範囲（λ１≦λ≦λ２）の光だけを受光するように撮像素子３１を構成しても良い。
【００３９】
上述の実施形態では、第１分散プリズム群３が２つのプリズム３ａ，３ｂにより構成され、第２分散プリズム群６が２つのプリズム６ａ，６ｂにより構成されている。しかしながら、これに限定されることなく、分散プリズム群を構成するプリズムの数については様々な変形例が可能である。図３に示すように、３つのプリズム３ｃ，３ｄ，３ｅにより第１分散プリズム群３Ａを構成し、３つのプリズム６ｃ，６ｄ，６ｅにより第２分散プリズム群６Ａを構成しても良い。
【００４０】
図３の変形例では、３つのプリズム３ｃ〜３ｅ（６ｃ〜６ｅ）を、互いに異なる光学材料により形成することができる。そして、プリズム３ｃとプリズム６ｃ、プリズム３ｄとプリズム６ｄ、プリズム３ｅとプリズム６ｅとを、互いに同じ光学材料により互いに同じ形状に形成することができる。この場合、式（１）および（２）を満たす波長範囲（λ１≦λ≦λ２）を、図１の実施形態の場合よりも広くすることができ、ひいては光量の確保がさらに容易になる。
【００４１】
図３の変形例においても、測定光の偏光度に応じて、直線偏光子８の透過軸の方位を変えることができる。なお、基準の偏光度を設定する必要のない場合は、直線偏光子８を省略してもよい。また、例えば中心波長（λ＝（λ１＋λ２）／２）の光がほぼ直進するように分散プリズム群３Ａ，６Ａを構成することにより、歪みの小さい干渉縞を得ることができる。また、分散プリズム群３Ａと６Ａとの間の光路長差に応じて、干渉縞の密度を変化させることができる。
【００４２】
図４に示すように、単一のプリズム３ｆにより第１分散プリズム群３Ｂを構成し、単一のプリズム６ｆにより第２分散プリズム群６Ｂを構成しても良い。このように、分散プリズム群は、必ずしも複数のプリズムにより構成される場合に限定されることなく、単一のプリズムにより構成される場合も含む広い概念である。
【００４３】
図４の変形例では、プリズム３ｆとプリズム６ｆとを、互いに同じ光学材料により互いに同じ形状に形成することができる。ただし、単一のプリズム３ｆ（６ｆ）により分散プリズム群３Ｂ（６Ｂ）を構成する本例では、式（１）および（２）を満たす波長範囲（λ１≦λ≦λ２）は、図１の実施形態の場合よりも狭くなる。図４の変形例においても、測定光の偏光度に応じて、直線偏光子８の透過軸の方位を変えることができる。なお、基準の偏光度を設定する必要のない場合は、直線偏光子８を省略してもよい。また、分散プリズム群３Ｂと６Ｂとの間の光路長差に応じて、干渉縞の密度を変化させることができる。
【００４４】
上述の実施形態の変形例として、図５に示すように、第１リレーレンズ１と偏光ビームスプリッタ２との間の光路に変形サバール板９を追加する構成も可能である。変形サバール板９は、入射した光を互いに直交する偏光成分を有する２つの光、すなわち互いに直交する２つの直線偏光の光に分離し、且つ２つの直線偏光の光を互いに平行に射出する偏光分離部材である。したがって、図６に示すように、変形サバール板９から射出されたｐ偏光の光（図６（ａ）を参照）と、ｓ偏光の光（図６（ｂ）を参照）との間には、２×ｄ３の分離量が付与される。
【００４５】
図５の変形例では、２つのミラー４，５の位置および角度、並びに変形サバール板９による偏光分離量が、第１分散プリズム群３および第２分散プリズム群６との組み合わせにより、横ずらし量Ｓが光の波長λにほぼ比例するように設定される。その結果、２つのミラー４，５の位置および角度、並びに変形サバール板９による偏光分離量を決定する際に、設計の自由度が増大する。また、変形サバール板９では、高い消光比でｐ偏光の光とｓ偏光の光とに分離されるので、高いＳ／Ｎレベルを実現し、ひいては測定精度の向上を図ることができる。
【００４６】
ちなみに、偏光分離光学部材の消光比とは、偏光分離面に対するｐ偏光の透過率（Ｔｐ）と、偏光分離面に対するｓ偏光の透過率（Ｔｓ）との比で、Ｔｐ／Ｔｓで表される。この消光比が大きい（高い）ほど、優れた偏光分離光学部材と言える。図５の変形例においても、測定光の偏光度に応じて、直線偏光子８の透過軸の方位を変えることができる。なお、基準の偏光度を設定する必要のない場合は、直線偏光子８を省略してもよい。また、分散プリズム群３と６との間の光路長差に応じて、干渉縞の密度を変化させることができる。
【００４７】
なお、図５の変形例では、第１リレーレンズ１と偏光ビームスプリッタ２との間の光路に変形サバール板９を配置している。しかしながら、これに限定されることなく、偏光ビームスプリッタと被検物との間の前側光路および偏光ビームスプリッタと撮像面（受光面）との間の後側光路の少なくとも一方に、入射した光を互いに直交する偏光成分を有する第１の光および第２の光に分離し且つ第１の光および第２の光を互いに平行に射出する偏光分離部材を配置することができる。図３の変形例および図４の変形例においても、変形サバール板のような偏光分離部材の追加が可能である。
【００４８】
また、上述の実施形態の変形例として、図７に示すように、第１リレーレンズ１と偏光ビームスプリッタ２との間の光路および偏光ビームスプリッタ２と第２リレーレンズ７との間の光路にウォラストンプリズム１０を追加する構成も可能である。ウォラストンプリズム１０は、入射した光を互いに直交する偏光成分を有する２つの光、すなわち互いに直交する２つの直線偏光の光に分離し、且つ２つの直線偏光の光を互いに異なる向きに射出する偏光分離部材である。
【００４９】
図７の変形例では、２つのミラー４，５の位置および角度、並びにウォラストンプリズム１０による偏光分離角が、第１分散プリズム群３および第２分散プリズム群６との組み合わせにより、横ずらし量Ｓが光の波長λにほぼ比例するように設定される。その結果、２つのミラー４，５の位置および角度、並びにウォラストンプリズム１０による偏光分離角を決定する際に、設計の自由度が増大する。また、ウォラストンプリズム１０では、高い消光比でｐ偏光の光とｓ偏光の光とに分離されるので、高いＳ／Ｎレベルを実現し、ひいては測定精度の向上を図ることができる。図７の変形例においても、測定光の偏光度に応じて、直線偏光子８の透過軸の方位を変えることができる。なお、基準の偏光度を設定する必要のない場合は、直線偏光子８を省略してもよい。また、分散プリズム群３と６との間の光路長差に応じて、干渉縞の密度を変化させることができる。
【００５０】
なお、図７の変形例では、第１リレーレンズ１と偏光ビームスプリッタ２との間の光路および偏光ビームスプリッタ２と第２リレーレンズ７との間の光路に、ウォラストンプリズム１０を配置している。しかしながら、これに限定されることなく、偏光ビームスプリッタと被検物との間の前側光路および偏光ビームスプリッタと撮像面（受光面）との間の後側光路に、入射した光を互いに直交する偏光成分を有する第１の光および第２の光に分離し且つ第１の光および第２の光を互いに異なる向きに射出する偏光分離部材を配置することができる。図３の変形例および図４の変形例においても、ウォラストンプリズムのような偏光分離部材の追加が可能である。
【００５１】
上述の実施形態では、分割部材として偏光ビームスプリッタ２を用いている。しかしながら、これに限定されることなく、図８に示すように、分割部材として偏光分離機能を有しない分割面２ｂを備えたビームスプリッタ２Ａを用いることもできる。ただし、図８の変形例では、偏光特性を良好にするために、照射光学系４１と被検物５０との間に配置された直線偏光子４２の透過軸がＸ方向（またはＺ方向）に設定され、第２リレーレンズ７と撮像面３１ａとの間に配置された直線偏光子８の透過軸がＹ方向（またはＺ方向）に設定される。
【００５２】
図８の変形例では、ビームスプリッタ２Ａの分割面２ｂを透過した光は、第１分散プリズム群３、ミラー４，５、第２分散プリズム群６を順に経て、分割面２ｂへ戻る。分割面２ｂへ戻った透過光は、分割面２ｂを再び透過し、第２リレーレンズ７を介して、撮像面３１ａに入射する。ビームスプリッタ２Ａの分割面２ｂで反射された光は、第２分散プリズム群６、ミラー５，４、第１分散プリズム群３を順に経て、分割面２ｂへ戻る。分割面２ｂへ戻った反射光は、分割面２ｂで再び反射され、分割面２ｂの透過光と同じ光路に沿って第２リレーレンズ７を経た後に、撮像面３１ａに入射する。
【００５３】
こうして、同じ経路に沿って互いに逆向きに導かれた２つの光束の間に、光の波長にほぼ比例する横ずらし量が付与される。その結果、図１の実施形態の場合と同様に、光量の確保が容易であり、且つ高いＳ／Ｎレベルを実現することができる。測定光の偏光度に応じて、直線偏光子８の透過軸の方位を変えることができる。なお、基準の偏光度を設定する必要のない場合は、直線偏光子８を省略してもよい。分散プリズム群３と６との間の光路長差に応じて、干渉縞の密度を変化させることができる。図８の変形例においても、分割部材として偏光分離機能を有しないビームスプリッタを用いることができる。
【００５４】
上述の実施形態では、同じ経路に沿って互いに逆向きに導かれた２つの光束の間に、一方向（Ｙ方向）に沿って光の波長にほぼ比例する横ずらし量を付与している。しかしながら、図９および図１０に示すように、２つの光束が同じ経路に沿って互いに逆向きに導かれるユニットを２つ設けることにより、撮像面３１ａに達する２つの光束の間に例えば４５度の角度で交差する２つの方向に沿って光の波長にほぼ比例する横ずらし量を付与する変形例も可能である。
【００５５】
図９および図１０では、説明の理解を容易にするために、ＸＹ平面における同じ経路に沿って互いに逆向きに導かれた２つの光束の間に光の波長にほぼ比例する横ずらし量を付与する第１のユニットと、ＸＺ平面における同じ経路に沿って互いに逆向きに導かれた２つの光束の間に光の波長にほぼ比例する横ずらし量を付与する第２のユニットとを別々に図示している。図９を参照すると、被検物５０からの測定光が偏光ビームスプリッタ２により２つの光束に分割され、ＸＹ平面における同じ経路に沿って互いに逆向きに導かれた２つの光束の間に、Ｙ方向に沿って光の波長にほぼ比例する横ずらし量が付与される。この点は図１の実施形態と同様であり、詳細な説明を省略する。
【００５６】
図１０を参照すると、偏光ビームスプリッタ２からの光が、１／２波長板１１を介して、第２偏光ビームスプリッタ１２に入射する。第２偏光ビームスプリッタ１２の分割面（偏光分離面）１２ａを透過したｐ偏光の光は、２つのプリズム１３ａ，１３ｂからなる第３分散プリズム群１３を経て、第３ミラー１４に入射する。第３ミラー１４で反射されたｐ偏光の光は、第４ミラー１５で反射された後、２つのプリズム１６ａ，１６ｂからなる第４分散プリズム群１６を経て、分割面１２ａへ戻る。
【００５７】
すなわち、分割面１２ａを透過したｐ偏光の光は、第３分散プリズム群１３、第３ミラー１４、第４ミラー１５、第４分散プリズム群１６を順に経て、分割面１２ａへ戻る。第２偏光ビームスプリッタ１２の分割面１２ａで反射されたｓ偏光の光は、第４分散プリズム群１６、第４ミラー１５、第３ミラー１４、第３分散プリズム群１３を順に経て、分割面１２ａへ戻る。分散プリズム群１３，１６は、分散プリズム群３，６と同様の構成および作用を有する。
【００５８】
こうして、偏光ビームスプリッタ２からの光は第２偏光ビームスプリッタ１２により２つの光束に分割され、ＸＺ平面における同じ経路に沿って互いに逆向きに導かれた２つの光束の間に、Ｘ方向に沿って光の波長にほぼ比例する横ずらし量が付与される。第４分散プリズム群１６を経て第２偏光ビームスプリッタ１２へ戻ったｐ偏光の光は、分割面１２ａを再び透過し、Ｚ方向に沿って第２リレーレンズ７に入射する。第３分散プリズム群１３を経て第２偏光ビームスプリッタ１２へ戻ったｓ偏光の光は、分割面１２ａで再び反射され、分割面１２ａを透過したｐ偏光の光と同じ光路に沿って、第２リレーレンズ７に入射する。
【００５９】
第２リレーレンズ７を経たｐ偏光の光およびｓ偏光の光は、直線偏光子８を介して、撮像素子３１の撮像面（受光面）３１ａに入射する。偏光ビームスプリッタ２と１２との間に１／２波長板１１が介在しない場合、撮像面３１ａに達する２つの光束の間には、互いに直交する２つの方向（Ｘ方向およびＹ方向）に沿って光の波長にほぼ比例する横ずらし量が付与される。実際には、偏光ビームスプリッタ２と１２との間に直線偏光の偏光方向を４５度だけ回転させる１／２波長板１１が配置されているので、撮像面３１ａに達する２つの光束の間には、４５度の角度で交差する２つの方向（Ｘ方向およびＸ方向と４５度で交差する方向）に沿って光の波長にほぼ比例する横ずらし量が付与される。
【００６０】
信号処理部３２は、撮像素子３１により検出された干渉縞画像をフーリエ解析することにより、フルストークスパラメータＳ０〜Ｓ３を求め、被検物５０を経た測定光の偏光状態（ひいては被検物５０の偏光特性）を測定する。図９および図１０の変形例においても、図１の実施形態の場合と同様に、光量の確保が容易であり、且つ高いＳ／Ｎレベルを実現することができる。分散プリズム群３と６との間の光路長差、分散プリズム群１３と１６との間の光路長差に応じて、干渉縞の密度を変化させることができる。
【００６１】
図９および図１０の変形例では、２つの光束をＸＹ平面における同じ経路に沿って互いに逆向きに導く第１のユニット、および２つの光束をＸＺ平面における同じ経路に沿って互いに逆向きに導く第２のユニットの双方に対して、図１の実施形態の構成を適用している。しかしながら、これに限定されることなく、少なくとも一方のユニットに対して、各変形例の構成を適用することもできる。
【００６２】
また、図９および図１０の変形例では、偏光ビームスプリッタ２と１２との間に、直線偏光の偏光方向を４５度だけ回転させる１／２波長板１１を配置している。しかしながら、これに限定されることなく、１／２波長板１１の設置を省略するとともに、第２偏光ビームスプリッタ１２から直線偏光子８までの部分光学系を、図１０に示す状態から偏光ビームスプリッタ１２の中心を通りＸ軸と平行な軸線廻りに４５度だけ回転させた状態に設置しても良い。
【００６３】
上述の実施形態では、偏光測定装置のサニャックタイプの干渉計（１〜８）において、同じ経路に沿って互いに逆向きに導かれた２つの光束の間に光の波長にほぼ比例する横ずらし量を付与している。しかしながら、これに限定されることなく、図１１に示すように、マッハ・ツェンダー型の干渉計を備えた偏光測定装置において、分割部材２を経た第１光束を第１光路に沿って導くと共に、分割部材２を経た第２光束を第１光路とは経路の異なる第２光路に沿って導き、第１および第２光束を撮像面（受光面）に向けて射出する変形例も可能である。この場合も、第１光路および第２光路に沿って２つの分散プリズム群３Ａ，６Ａ、３Ｂ，６Ｂが配置され、該２つの分散プリズム群は、撮像面に達する第１光束と第２光束との間に光の波長にほぼ比例する横ずらし量を付与する。なお、図１１において、上述の実施形態並びに変形例と同じ機能を有する部材には同じ符号を付してある。
【００６４】
図１１を参照すると、分割部材とみなすことができる偏光ビームスプリッタ２の分割面（偏光分離面）２ａを透過したｐ偏光の光は、２つのプリズム３ａＡ，３ｂＡからなる第１分散プリズム群３Ａを経て、第１ミラー４に入射する。第１ミラー４で反射されたｐ偏光の光は、２つのプリズム６ａＡ，６ｂＡからなる第２分散プリズム群６を経て、合成部材と見なすことができる偏光ビームスプリッタ２２に入射する。すなわち、分割面２ａを透過したｐ偏光の光は、第１分散プリズム群３Ａのプリズム３ａＡ、第１分散プリズム群３Ａのプリズム３ｂＡ、第１ミラー４、第２分散プリズム群６Ａのプリズム６ｂＡ、第２分散プリズム群６Ａのプリズム６ａＡを順に経て、偏光ビームスプリッタ２２の光合成面２２ａに入射する。
【００６５】
一方、偏光ビームスプリッタ２の分割面２ａで反射されたｓ偏光の光は、第３分散プリズム群６Ｂのプリズム６ａＢ、第３分散プリズム群６Ｂのプリズム６ｂＢ、第２ミラー５、第４分散プリズム群３Ｂのプリズム３ｂＢ、第４分散プリズム群３Ｂのプリズム３ａＢを順に経て、光合成面２２ａに入射する。
【００６６】
ここで、第１分散プリズム群３Ａと第２分散プリズム群６Ａとは、互いに同じ構成を有し、第３分散プリズム群６Ｂと第４分散プリズム群３Ｂとは、互いに同じ構成を有する。具体的に、プリズム３ａＡとプリズム６ａＡとは互いに同じ構成を有し、プリズム３ｂＡとプリズム６ｂＡとは互いに同じ構成を有する。同様に、プリズム３ａＢとプリズム６ａＢとは互いに同じ構成を有し、プリズム３ｂＢとプリズム６ｂＢとは互いに同じ構成を有する。ここで、プリズム３ａＡおよびプリズム３ａＢは、上述したプリズム３ａと同じ構成であり、プリズム６ａＡおよびプリズム６ａＢは、上述したプリズム６ａと同じ構成である。
【００６７】
第２分散プリズム群６Ａを経て偏光ビームスプリッタ２２に入射したｐ偏光の光は、合成面２２ａで反射された後、Ｙ方向に沿って第２リレーレンズ７に入射する。第４分散プリズム群３Ｂを経て偏光ビームスプリッタ２２に入射したｓ偏光の光は、合成面２２ａを透過した後、分割面２２ａにて反射したｐ偏光の光と同じ光路に沿って、第２リレーレンズ７に入射する。第２リレーレンズ７を経たｐ偏光の光およびｓ偏光の光は、直線偏光子８を介して、撮像素子３１の撮像面（受光面）３１ａに入射する。
【００６８】
こうして、互いに異なる経路に沿って導かれた２つの光速の間に、光の波長にほぼ比例する横ずらし量が付与される。その結果、図１の実施形態の場合と同様に、光量の確保が容易であり、且つ高いＳ／Ｎレベルを実現することができる。この図１１の変形例においても、分割部材として偏光分離機能を有しないビームスプリッタを用いることができ、合成部材として偏光分離機能を有しないビームスプリッタを用いることができる。
【００６９】
また、図９および図１０の変形例と同様に、図１１の変形例を２つの方向に沿って光の波長にほぼ比例する横ずらし量を付与するように変形してもよい。
【００７０】
図１２は、実施形態にかかる偏光測定装置を備えた露光装置の構成を概略的に示す図である。図１２の露光装置は、光源ＬＳから射出された照明光（露光光）により、転写すべきパターンが形成されたマスク（レチクル）Ｍを照明する照明光学系ＩＬを備えている。照明光学系ＩＬは、偏光設定部６０、オプティカル・インテグレータ（ホモジナイザー）、視野絞り、コンデンサレンズ等を備えている。偏光設定部６０は、照明光学系ＩＬの瞳面、マスクＭのパターン面（被照射面）などにおける光の偏光状態を所望の状態に設定したり調整したりする機能を有する。偏光設定部の具体的な構成および作用については、例えば米国特許第７，４２３，７３１号公報などを参照することができる。
【００７１】
照明光学系ＩＬは、例えばマスクＭの矩形状のパターン領域全体、あるいはパターン領域全体のうちＹ方向に沿って細長いスリット状の領域（例えば矩形状の領域）を照明する。マスクＭのパターンからの光は、投影光学系ＰＬを介して、フォトレジストが塗布されたウェハ（感光性基板）Ｗの単位露光領域にマスクＭのパターン像を形成する。すなわち、マスクＭ上での照明領域に光学的に対応するように、ウェハＷの単位露光領域において、マスクＭのパターン領域全体と相似な矩形状の領域、あるいはＹ方向に細長い矩形状の領域（静止露光領域）にマスクパターン像が形成される。
【００７２】
マスクＭは、マスクステージＭＳ上においてＹＺ平面とほぼ平行に保持されている。マスクステージＭＳには、Ｙ方向、Ｚ方向、Ｘ軸廻りの回転方向などにマスクＭを移動させる機構が組み込まれている。ウェハＷは、ウェハステージＷＳ上においてＹＺ平面とほぼ平行に保持されている。ウェハステージＷＳには、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、Ｘ軸廻りの回転方向、Ｙ軸廻りの回転方向およびＺ軸廻りの回転方向に、ウェハステージＷＳ（ひいてはウェハＷ）を移動させる機構が組み込まれている。
【００７３】
ステップ・アンド・リピート方式では、ウェハＷ上に縦横に設定された複数の単位露光領域のうちの１つの単位露光領域に、マスクＭのパターン像を一括的に露光する。その後、制御系ＣＲが、ウェハステージＷＳをＹＺ平面に沿ってステップ移動させることにより、ウェハＷの別の単位露光領域を投影光学系ＰＬに対して位置決めする。こうして、マスクＭのパターン像をウェハＷの単位露光領域に一括露光する動作を繰り返す。
【００７４】
ステップ・アンド・スキャン方式では、制御系ＣＲは、投影光学系ＰＬの投影倍率に応じた速度比でマスクステージＭＳおよびウェハステージＷＳをＺ方向に移動させつつ、マスクＭのパターン像をウェハＷの１つの単位露光領域に走査露光する。その後、制御系ＣＲは、ウェハステージＷＳをＹＺ平面に沿ってステップ移動させることにより、ウェハＷの別の単位露光領域を投影光学系ＰＬに対して位置決めする。こうして、マスクＭのパターン像をウェハＷの単位露光領域に走査露光する動作を繰り返す。
【００７５】
すなわち、ステップ・アンド・スキャン方式では、矩形状（一般にはスリット状）の静止露光領域の短辺方向であるＺ方向に沿って、マスクステージＭＳとウェハステージＷＳとを、ひいてはマスクＭとウェハＷとを同期的に移動（走査）させることにより、ウェハＷ上には静止露光領域の長辺に等しい幅を有し且つウェハＷの走査量（移動量）に応じた長さを有する領域に対してマスクパターンが走査露光される。
【００７６】
露光装置は、たとえばウェハステージＷＳの内部に収められて投影光学系ＰＬを経た光の偏光状態を測定する偏光測定装置６１を備えている。偏光測定装置６１は、図１３に示すように、図１の実施形態にかかる偏光測定装置と同じ構成を有する。ただし、図１３では、図面の明瞭化のために、第１リレーレンズ１、偏光ビームスプリッタ２および信号処理部３２を除く他の構成要素の図示を省略している。
【００７７】
図１３に示すように、投影光学系ＰＬの偏光特性の測定に際して、投影光学系ＰＬの物体面（マスクＭのパターン面が位置決めされる面）には、ピンホール６２ａが設けられたテストマスク６２が設置される。また、照明光学系ＩＬは、偏光設定部６０の作用により、Ｙ方向およびＺ方向と４５度をなす方向に偏光した直線偏光の照明光をテストマスク６２に照射する。被検物としての投影光学系ＰＬを経た測定光は、対物レンズ６３およびミラー６４を介して、偏光測定装置６１の第１リレーレンズ１に入射する。
【００７８】
ミラー６４と第１リレーレンズ１の間には、対物レンズ６３の作用により、投影光学系ＰＬの瞳面と光学的に共役な面（図１３中破線で示す）６５が形成される。共役面６５の位置は、第１リレーレンズ１と第２リレーレンズ７とにより、撮像素子３１の撮像面３１ａの位置と光学的に共役になっている。偏光測定装置６１では、撮像素子３１が検出した１つの干渉縞画像だけを用いて、投影光学系ＰＬを経た光の偏光状態（ひいては投影光学系ＰＬの偏光特性）を測定することができる。具体的には、撮像素子１３の撮像面１３ａが投影光学系ＰＬの瞳面と光学的に共役な位置に配置されているので、投影光学系ＰＬの瞳面における光の偏光状態を測定することができる。
【００７９】
また、図示を省略したが、投影光学系ＰＬの像面（ひいては物体面）と撮像素子１３の撮像面１３ａとが光学的に共役になるように構成して、投影光学系ＰＬを経た光の偏光状態を、ひいては投影光学系ＰＬの像面または物体面における光の偏光状態を測定することもできる。なお、被検物としての投影光学系ＰＬは、露光装置に搭載される前の投影光学系であっても良い。また、偏光測定装置６１に対して、各変形例にかかる構成を適用することができる。
【００８０】
上述の実施形態では、マスクの代わりに、所定の電子データに基づいて所定パターンを形成する可変パターン形成装置を用いることができる。なお、可変パターン形成装置としては、たとえば所定の電子データに基づいて駆動される複数の反射素子を含む空間光変調素子を用いることができる。空間光変調素子を用いた露光装置は、たとえば米国特許公開第２００７／０２９６９３６号公報に開示されている。また、上述のような非発光型の反射型空間光変調器以外に、透過型空間光変調器を用いても良く、自発光型の画像表示素子を用いても良い。
【００８１】
上述の実施形態の露光装置は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行っても良い。
【００８２】
次に、上述の実施形態にかかる露光装置を用いたデバイス製造方法について説明する。図１４は、半導体デバイスの製造工程を示すフローチャートである。図１４に示すように、半導体デバイスの製造工程では、半導体デバイスの基板となるウェハＷに金属膜を蒸着し（ステップＳ４０）、この蒸着した金属膜上に感光性材料であるフォトレジストを塗布する（ステップＳ４２）。つづいて、上述の実施形態の投影露光装置を用い、マスク（レチクル）Ｍに形成されたパターンをウェハＷ上の各ショット領域に転写し（ステップＳ４４：露光工程）、この転写が終了したウェハＷの現像、つまりパターンが転写されたフォトレジストの現像を行う（ステップＳ４６：現像工程）。
【００８３】
その後、ステップＳ４６によってウェハＷの表面に生成されたレジストパターンをマスクとし、ウェハＷの表面に対してエッチング等の加工を行う（ステップＳ４８：加工工程）。ここで、レジストパターンとは、上述の実施形態の投影露光装置によって転写されたパターンに対応する形状の凹凸が生成されたフォトレジスト層であって、その凹部がフォトレジスト層を貫通しているものである。ステップＳ４８では、このレジストパターンを介してウェハＷの表面の加工を行う。ステップＳ４８で行われる加工には、例えばウェハＷの表面のエッチングまたは金属膜等の成膜の少なくとも一方が含まれる。なお、ステップＳ４４では、上述の実施形態の投影露光装置は、フォトレジストが塗布されたウェハＷを感光性基板としてパターンの転写を行う。
【００８４】
図１５は、液晶表示素子等の液晶デバイスの製造工程を示すフローチャートである。図１５に示すように、液晶デバイスの製造工程では、パターン形成工程（ステップＳ５０）、カラーフィルタ形成工程（ステップＳ５２）、セル組立工程（ステップＳ５４）およびモジュール組立工程（ステップＳ５６）を順次行う。ステップＳ５０のパターン形成工程では、プレートＰとしてフォトレジストが塗布されたガラス基板上に、上述の実施形態の投影露光装置を用いて回路パターンおよび電極パターン等の所定のパターンを形成する。このパターン形成工程には、上述の実施形態の投影露光装置を用いてフォトレジスト層にパターンを転写する露光工程と、パターンが転写されたプレートＰの現像、つまりガラス基板上のフォトレジスト層の現像を行い、パターンに対応する形状のフォトレジスト層を生成する現像工程と、この現像されたフォトレジスト層を介してガラス基板の表面を加工する加工工程とが含まれている。
【００８５】
ステップＳ５２のカラーフィルタ形成工程では、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）に対応する３つのドットの組をマトリックス状に多数配列するか、またはＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルタの組を水平走査方向に複数配列したカラーフィルタを形成する。ステップＳ５４のセル組立工程では、ステップＳ５０によって所定パターンが形成されたガラス基板と、ステップＳ５２によって形成されたカラーフィルタとを用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。具体的には、例えばガラス基板とカラーフィルタとの間に液晶を注入することで液晶パネルを形成する。ステップＳ５６のモジュール組立工程では、ステップＳ５４によって組み立てられた液晶パネルに対し、この液晶パネルの表示動作を行わせる電気回路およびバックライト等の各種部品を取り付ける。
【００８６】
また、本実施形態は、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を製造するための露光装置にも広く適用できる。更に、本実施形態は、各種デバイスのマスクパターンが形成されたマスク（フォトマスク、レチクル等）をフォトリソグラフィ工程を用いて製造する際の、露光工程（露光装置）にも適用することができる。
【００８７】
なお、上述の実施形態では、露光装置の投影光学系の偏光特性を測定したが、測定対象は露光装置の投影光学系には限定されない。例えば、リソグラフィプロセスを監視するために、パターンを与えられた基板のパラメータ、例えば基板中または基板上に形成された連続する層間のオーバレイエラー（重ね誤差）や、パターンのクリティカルディメンジョン（ＣＤ）、パターンの幅、パターンの高さ、パターン側面（側壁）の角度等を測定しても良い。
【００８８】
なお、本発明は上述の実施形態には限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る。
【符号の説明】
【００８９】
１，７  リレーレンズ
２  偏光ビームスプリッタ
２ａ  分割面（偏光分離面）
３，６  分散プリズム群
４，５  ミラー
８，４２  直線偏光子
３１  撮像素子
３２  信号処理部
４１  照射光学系
５０  被検物
【図１】
2017072527.tif 000003
【図２】
2017072527.tif 000004
【図３】
2017072527.tif 000005
【図４】
2017072527.tif 000006
【図５】
2017072527.tif 000007
【図６】
2017072527.tif 000008
【図７】
2017072527.tif 000009
【図８】
2017072527.tif 000010
【図９】
2017072527.tif 000011
【図１０】
2017072527.tif 000012
【図１１】
2017072527.tif 000013
【図１２】
2017072527.tif 000014
【図１３】
2017072527.tif 000015
【図１４】
2017072527.tif 000016
【図１５】
2017072527.tif 000017