(57)【要約】【課題】  例えば露光装置に使用される光学系の光学特性を高速かつ高精度に計測する計測装置を提供する。【解決手段】  本発明は、被検物の光学特性を計測する計測装置である、計測装置は、偏光制御部２と、波面分割部５と、偏光素子部６，７と、検出器８と、処理部１３と、第１駆動部と備える。偏光制御部２は被検物に照射する光の偏光を制御し、波面分割部５は被検物を透過した光の波面を分割し、偏光素子部６，７は被検物を透過した光を偏光させる。検出器８は波面分割部５及び偏光素子部６，７の少なくともいずれかを通過した光を検出する。第１駆動部は、波面分割部５を検出器８に対して移動させ、被検物から検出器８に至る光路の中又は外に配置する。処理部１３は、波面分割部５が光路の中に配置されたときの検出器８の検出結果と、波面分割部５が光路の外に配置されたときの検出器８の検出結果とを用いて、被検物の光学特性を算出する。【選択図】図１
2009004711.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検物の光学特性を計測する計測装置であって、
被検物に照射する光の偏光を制御する偏光制御部と、
前記被検物を透過した光の波面を分割する波面分割部と、
前記被検物を透過した光を偏光させる偏光素子部と、
前記波面分割部及び前記偏光素子部の少なくともいずれかを通過した光を検出する検出器と、
前記検出器の検出結果に基づいて前記被検物の光学特性を算出する処理部と、
前記波面分割部を前記検出器に対して移動させ、前記被検物から前記検出器に至る光路の中又は外に配置する第１駆動部と、備え、
前記処理部は、前記波面分割部が前記光路の中に配置されたときの検出結果と、前記波面分割部が前記光路の外に配置されたときの検出結果とを用いて、前記被検物の光学特性を算出することを特徴とする計測装置。
【請求項２】
前記偏光素子部を前記検出器に対して移動させ、前記光路の中又は外に配置する第２駆動部と、
前記第１駆動部が前記波面分割部を前記光路の中に配置するとき前記第２駆動部が前記偏光素子部を前記光路の外に配置し、前記第１駆動部が前記波面分割部を前記光路の外に配置するとき前記第２駆動部が前記偏光素子部を前記光路の中に配置するように、前記第１駆動部と前記第２駆動部とを制御する制御部と、をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載される計測装置。
【請求項３】
前記波面分割部は、回折格子、平行平板、半透明反射基板又はプリズムを含み、
前記偏光素子部は、位相子及び、偏光子又は偏光ビームスプリッタを含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の計測装置。
【請求項４】
前記偏光素子部は回転可能であり、
前記検出器は、前記波面分割部が前記光路の中に配置されたとき干渉縞を検出し、前記波面分割部を前記光路の外に配置させたとき前記偏光素子部の回転による光強度分布の変化を検出し、
前記処理部は、前記検出された干渉縞に基づいて前記被検物による収差の差分データを算出し、前記検出された光強度分布の変化に基づいて前記被検物の複屈折のデータを算出することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の計測装置。
【請求項５】
前記波面分割部は、回折格子を含み、
前記回折格子によって回折される波面のうち所定の次数のみを選択する次数選択窓をさらに備え、
その次数選択窓は、前記波面分割部と同時に前記光路の中又は外に配置されることを特徴とした請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の計測装置。
【請求項６】
原版を照明する照明系と、前記照明系によって照明された原版のパターンを基板に投影する投影光学系と、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の計測装置とを有する露光装置であって、
前記被検物は前記投影光学系であり、
前記偏光制御部は前記照明系に配置され、
前記波面分割部及び前記偏光素子部は前記投影光学系と前記検出器との間に配置されることを特徴とする露光装置。
【請求項７】
原版を照明する照明系と、前記照明系によって照明された原版のパターンを基板に投影する投影光学系と、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の計測装置を有する露光装置であって、
前記被検物は前記投影光学系であり、
前記偏光制御部は前記照明系に配置され、
前記波面分割部は前記照明系と前記投影光学系との間に配置され、
前記偏光素子部は前記投影光学系と前記検出器との間に配置されることを特徴とする露光装置。
【請求項８】
前記投影光学系を透過した光を反射させる反射鏡をさらに備え、
前記検出器は、前記反射鏡により反射され前記投影光学系を再度透過した光を検出するように配置されることを特徴とする請求項６記載の露光装置。
【請求項９】
前記投影光学系を透過した光を反射させる反射鏡をさらに備え、
前記検出器は、前記反射鏡により反射され前記投影光学系を再度透過した光を検出するように配置されることを特徴とする請求項７記載の露光装置。
【請求項１０】
原版を照明する照明系と、前記照明系によって照明された原版のパターンを基板に投影する投影光学系と、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の計測装置を有する露光装置であって、
前記被検物は前記照明系であることを特徴とする露光装置。
【請求項１１】
前記処理部の算出した結果に基づいて、前記照明系及び前記投影光学系の少なくともいずれかを制御する制御部をさらに備えることを特徴とする請求項６乃至請求項１０のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項１２】
請求項６乃至請求項１１のいずれか１項に記載の露光装置によって、感光剤が塗布された基板にパターンを転写する工程と、
パターンが転写された基板を現像する工程と、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、計測装置、露光装置及びデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス等のデバイスを製造するためのリソグラフィー工程において、レチクル（原版）のパターンをレジストが塗布されたウエハ（基板）に転写するために、露光装置が使用される。集積回路の高密度化及び高集積化のために、露光装置には高い解像度が求められ、そのために露光光の短波長化が進んでいる。具体的には、露光装置の光源として、水銀ランプに代わって、ＫｒＦエキシマレーザ（波長：２４８ｎｍ）やＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）が用いられるようになってきた。
【０００３】
一方、露光装置の投影光学系の開口数（ＮＡ）を大きくすることでも解像度を向上させることができる。そこで、投影光学系とウエハとの間の空間を屈折率が１よりも大きい液体で満たして開口数（ＮＡ）を増大させる液浸露光装置も提案されている。
【０００４】
露光装置の高解像度化に伴って、露光装置の投影光学系の収差測定とその補正には厳しい要求がなされている。例えば、露光装置を輸送している時に発生するレンズ位置の僅かな変化や、露光中の熱による光学特性の変化の影響についても、これらを正確に把握して調整することが求められる。そのため、露光装置本体に投影光学系を搭載した後に、その光学特性を露光装置において測定し、最適な状態に調整することが不可欠となっている。この光学特性は、後述する偏光には依存せず、従来の波面収差と同じように、理想状態との位相の差を示しており、以下では「無偏光収差」として説明する。
【０００５】
更に、開口数（ＮＡ）の増大に伴って、偏光の影響も重要視されており、露光光の偏光を制御する手法も検討されている。しかし、仮に所望の偏光状態になるよう照明系で制御した場合でも、レンズ保持やレンズ内の熱による歪み、蛍石等複屈折のある材料の使用、ミラーでの反射等に起因して、投影光学系内で偏光状態が変化することがある。そこで、投影光学系での偏光変化を正確に把握する必要性も高まっている。投影光学系の複屈折に起因した光学特性は、入射光線の偏光に依存することから、以下では「偏光収差」として説明する。偏光収差には、複屈折によるリタデーションとその方位がある。偏光収差の表現方法としては、リタデーションと方位以外にも、ストークスパラメータやジョーンズ行列、ジョーンズベクトル、ミュラー行列等様々なものがある。
【０００６】
このように、露光装置の性能の向上に伴って、投影光学系の光学特性として、偏光に依存しない無偏光収差と、偏光に依存する偏光収差を高速かつ高精度に測定する必要性が高まっている。
【０００７】
光学系の無偏光収差や偏光収差を測定する手法として、特許文献１〜３では、参照波面と被検波面との干渉を用いて測定する測定専用の干渉計が提案されている。特許文献４では、投影光学系の収差計測において、収差計測ユニットと、複屈折に伴う波面収差を概算するための偏光変換計測ユニットを用いることが提案されている。特許文献５では、投影光学系の偏光情報であるミュラー行列を算出する方法に関して提案されている。特許文献６、７では、干渉計を使って投影光学系の偏光収差を計測する手法に関して提案されている。
【特許文献１】特開平２−１１６７３２号公報
【特許文献２】特開２００２−７１５１５号公報
【特許文献３】特開２００４−２５７８５４号公報
【特許文献４】再公表ＷＯ２００３／０２８０７３号公報
【特許文献５】特開２００５−１１６７３２号公報
【特許文献６】特開２００４−６１５１５号公報
【特許文献７】特開２００６−２３７６１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した従来の手法には種々の問題がある。特許文献１〜３に開示される測定専用の干渉計は、光路が長く複雑で、コモンパスでないため振動の影響も無視できないことに加えて、露光光源はコヒーレント長が非常に短いため露光装置上での測定には不向きである。
【０００９】
特許文献４に開示の方式では、収差計測ユニットと偏光変換計測ユニットを用い、直交した２つの直線偏光を用いて計測することが提案されている。しかし直交した２つの直線偏光だけでは、投影光学系の偏光収差である複屈折のリタデーションと方位を正確に算出することはできない。また、特許文献４に開示の方法では、収差計測ユニットと偏光変換計測ユニットとが撮像素子としてのＣＣＤをそれぞれ有している。すなわちＣＣＤを２台必要とするため高いコストを要する。また、ＣＣＤも露光装置に対して出し入れされ露光光の光軸とＣＣＤとの位置が変動するため高精度に計測されないおそれがある。さらに、２つの計測用ユニットは、測定前にアライメントされる必要があり、そのアライメント精度によっては無偏光収差と偏光収差の対応関係にずれが生じる可能性があり、高精度位相計測ができないという課題もある。
【００１０】
特許文献５に開示の方式は、被検物を透過した後、位相子、偏光子、受光素子の順に配置し、位相子を回転させ強度変化を検出することで被検物の偏光状態を検出する一般的な方法を応用したものである。偏光収差としてミュラーマトリックスを正確に算出できるものの、無偏光収差を計測することについては開示されていない。
【００１１】
特許文献６、７に開示の手法では、干渉計を使って投影光学系の偏光収差を計測する手法に関して提案されており、シアリング干渉を用いた方式に関しても開示されている。しかし、特許文献６、７に開示の手法では、基準偏光収差を装置上で計測できるシステムになっていないため、基準偏光収差情報のリアルタイムな変化に対応できず、偏光収差情報を高速かつ高精度に検出することができない。仮に別途測定した基準偏光収差情報を使ったとしても、露光装置上に組み込んだ際の保持方法、自重変形、露光による熱変化等の影響で、装置上での基準偏光収差情報と異なっているため、高精度に偏光収差を算出することができない。
【００１２】
すなわち、従来の手法では、露光装置上で投影光学系の光学特性である無偏光収差と偏光収差（複屈折のリタデーションと方位）とを同時に計測し、リアルタイムに高速かつ高精度に測定することができない。
【００１３】
近年、露光することによって光学系が熱を持ち、無偏光収差及び偏光収差がリアルタイムに変化する収差（露光収差）が大きな課題になっている。また、微細化が進んでいることで、無偏光収差及び偏光収差の許容値も小さくなり、要求される計測精度もどんどん厳しくなっている。そのため、露光装置に組み込んだ状態で、無偏光収差及び偏光収差を高速(リアルタイム)にかつ高精度に計測し、計測結果に対応したリアルタイム補正を行っていくことが非常に重要なのである。
【００１４】
本発明は、例えば露光装置に使用される光学系の光学特性を高速かつ高精度に計測する計測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】
【００１５】
本発明は、被検物の光学特性を計測する計測装置であって、被検物に照射する光の偏光を制御する偏光制御部と、被検物を透過した光の波面を分割する波面分割部と、被検物を透過した光を偏光させる偏光素子部と、波面分割部及び偏光素子部の少なくともいずれかを通過した光を検出する検出器と、検出器の検出結果に基づいて被検物の光学特性を算出する処理部と、波面分割部を検出器に対して移動させ、被検物から検出器に至る光路の中又は外に配置する第１駆動部と、備え、処理部は、波面分割部が光路の中に配置されたときの検出結果と、波面分割部が光路の外に配置されたときの検出結果とを用いて、被検物の光学特性を算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、例えば露光装置に使用される光学系の光学特性を高速かつ高精度に計測する計測装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明する。
【００１８】
［第１実施形態］
図１、図２を参照しながら、本発明の第１実施形態の計測装置を組み込んだ露光装置について説明する。第１実施形態では、光学特性を計測される被検物は露光装置の投影光学系であり、波面分割部のみが着脱式である。計測装置は、照明光の偏光には依存せず従来の波面収差と同じである「無偏光収差」と、照明光の偏光によって変化する「偏光収差」として複屈折のリタデーション及び方位を計測する。
【００１９】
通常の露光時は、照明系１から提供される光で原版（露光用レチクル）を照明し、原版のパターンを、投影光学系３を通して基板基準位置に置かれた基板に投影する。基板基準位置は、投影光学系３の焦点位置と同じである。
【００２０】
投影光学系３の光学特性の測定時は、１例として図１のように光学系を配置する。被検物である投影光学系３に照射する光の偏光を制御する偏光制御部２が原版を照明する照明系１に配置されている。原版（露光用レチクル）の代わりに、ピンホールやスリットが配置された計測用レチクル１０を配置する。このピンホールやスリットによって、照明系１の収差が除去され、収差のない理想的な波面を得ることができる。コリメータレンズ４によって、投影光学系３を透過した光束は平行光になり、波面分割部５、位相子６、偏光子７を透過したあと、ＣＣＤ等の検出器８で波面分割部５、位相子６、偏光子７を通過した光を検出する。波面分割部５は、被検物である投影光学系３を透過した光の波面を分割する。位相子６及び偏光子７は、被検物である投影光学系３を透過した光を偏光させる偏光素子部を構成している。波面分割部５には、例えば回折格子(１次元・２次元)、平行平板、半透明反射基板、複数のミラー反射、プリズム等が配置され、この波面分割部によって分割された波面を干渉させる「シアリング干渉計」を構成できる構成になっている。検出器８による検出結果に基づいて被検物の光学特性が処理部１３によって算出される。偏光制御部２、計測用レチクル１０、コリメータレンズ４、波面分割部５、位相子６、偏光子７、検出器８及び処理部１３は、計測装置を構成している。
【００２１】
ここで最も重要なのは、この波面分割部５が着脱式になっていて、計測条件によって、被検物から検出器８に至る光路の中に配置したり光路の外に配置したりすることが可能な構成になっている点である。波面分割部５の検出器８に対する移動は図示しない第１駆動部によって行われる。波面分割部５を光路中に挿入した場合の構成が図１、波面分割部５を光路外に配置した場合の構成が図２である。図１では干渉計測、図２では強度による偏光収差計測を行うことができる。
【００２２】
図１の構成で干渉計測を行う場合についてもう少し詳しく説明する。照明系１に配置される偏光制御部２において、計測用の入射偏光を形成する。ピンホール９を透過することで得られた理想波面は、投影光学系３を透過し、投影光学系３の収差情報をもった波面へと変化する。その収差波面は波面分割部５によって波面が分割され、それらの波面を干渉させるシアリング干渉計を構成することができる。シアリング干渉計とは、図１９のように２つのずれた(シアされた)波面が重ねあわされ、その光路長差から干渉縞を得ることができる干渉計のことである。図１９に示した波面のシア量（ずれた量）Ｓによって、干渉縞の本数が変化する。
【００２３】
図１の波面分割部５で分割された２つの波面の光路長差によって得られた干渉縞を、検出器８で検出する。この干渉縞情報から、処理部１３において解析することによって、投影光学系３の収差の差分データである収差波面位相(位相)を得ることができる。ここで干渉縞情報から光学系の収差情報を算出する方法については、例えば位相シフト法、ＦＦＴ法、電子モアレ法等種々の方法があり、いずれの手法も用いることができる。
【００２４】
図１の構成を用いることによって、波面分割部５によってシアリング干渉計が構成され、干渉縞を解析することで位相情報が得られる。ここで、シアリング干渉計で計測された干渉縞から得られる位相情報は、分割された２つの波面の差分波面(差分の位相)であることに注意が必要である。
【００２５】
投影光学系３の透過後は、ピンホールで作られた理想波面に、投影光学系３の無偏光収差及び偏光収差が加わった収差波面になっているが、波面分割部５で構成されるシアリング干渉計によって無偏光収差及び偏光収差ともに差分位相情報として検出される。無偏光収差をＷ、偏光収差をＰとすると、シアリング干渉縞から得られる差分波面は、式１のようになる。実際の計測においては、照明系１にある偏光制御部２で作られた複数の入射偏光と、位相子６偏光子７の角度を変化させた複数の条件下での干渉縞を計測し、この複数の干渉縞から算出された複数の差分波面をもとに、演算にて算出する。
(式１)
投影光学系の収差波面＝無偏光収差(Ｗ)＋偏光収差(Ｐ)
Ｘ方向のシアリング干渉縞から得られる差分波面＝無偏光収差の差分波面(ΔＷｘ)＋偏光収差の差分波面(ΔＰｘ)
Ｙ方向のシアリング干渉縞から得られる差分波面＝無偏光収差の差分波面(ΔＷｙ)＋偏光収差の差分波面(ΔＰｙ)
ただし、
ΔＷｘ＝Ｗ（ｘ１）−Ｗ（ｘ２）、
ΔＷｙ＝Ｗ（ｙ１）−Ｗ（ｙ２）、
ΔＰｘ＝Ｐ（ｘ１）−Ｐ（ｘ２）、
ΔＰｙ＝Ｐ（ｙ１）−Ｐ（ｙ２）
投影光学系の収差として必要なのは無偏光収差Ｗ及び偏光収差Ｐであることから、干渉縞から得られる無偏光収差の差分波面ΔＷｘΔＷｙより無偏光収差Ｗを、偏光収差の差分波面ΔＰｘΔＰｙより偏光収差Ｐを式２のように算出する。式２から明らかなように、差分波面を積分することで投影光学系の収差を算出することができる。
(式２)
Ｗ＝∫∫ΔＷｄｘｄｙ＋ｃｏｎｓｔ（Ｗ）
Ｐ＝∫∫ΔＰｄｘｄｙ＋ｃｏｎｓｔ（Ｐ）
差分波面から積分によって無偏光収差を算出する場合、式２の通り定数項ｃｏｎｓｔ（Ｗ）があるが、波面全体のシフトを表すものであるため、無偏光収差に関しては、定数項が不明の場合も、精度良く算出することができる。一方、差分波面から積分によって偏光収差を算出する際、式２に示した定数項ｃｏｎｓｔ（Ｐ）がないと、偏光収差を完全に復元することができない。差分波面だけでは偏光収差の計測領域内の変位のみの情報しかなく、偏光収差の絶対値を求めることができないからである。したがって、差分波面から正確な偏光収差である複屈折のリタデーションと方位を算出するためには、計測領域内少なくとも１点の複屈折のデータ（「基準複屈折データ」と呼ぶ）が必要なのである。この基準複屈折データは、図２に示した強度偏光計測によって算出する。
【００２６】
そこで、図２の構成で強度偏光計測を行い、基準複屈折データを算出する場合について説明する。基準複屈折データを計測するためには、図２のように、着脱式の波面分割部５を光路から外す。波面分割部５を光路から外すことによって、投影光学系３を透過後はコリメータレンズ４、位相子６、偏光子７の構成になり、投影光学系３の強度偏光計測装置を構成することができる。強度偏光計測を行う場合、照明系１にある偏光制御部２において、計測用の入射直線偏光を形成する。入射直線偏光は投影光学系３を透過することで、投影光学系３の偏光収差によって楕円偏光になる。位相子６は回転可能な構成になっており、位相子６を少なくとも３回以上回転させ、各位相子角度における偏光子７を透過した光強度分布の変化を検出器８で検出する。このように、位相子６の回転と偏光子７を用いて、投影光学系３透過後の楕円偏光の偏光状態を解析することで、投影光学系３の偏光収差を得ることができるのである。
【００２７】
ピンホールが配置されている計測用レチクル１０も、着脱式の波面分割部５を光路から外すタイミングに合わせて、光路から取り外しても良い。あるいは、ピンホール径の大きなものにかえてもよい。強度偏光計測装置は、無偏光収差の影響は受けず、偏光収差のみを計測できることから、照明光の波面収差を取り除く必要がない。そのため、計測用レチクル１０を光路から外す、あるいはピンホール径が大きいものを使うことで光量を増大することができ、検出精度を向上させることも可能となる。強度偏光計測によって高精度に偏光収差を算出するためには、計測光を正確に制御し、照明系の偏光収差の影響を除くことや、照明系の偏光収差を別途計測し、投影光学系の光学特性と分離することなどの工夫をすると良い。
【００２８】
位相子６、偏光子７及び検出器８を使い、光強度変化を検出することによって偏光収差や楕円偏光状態を解析する手法には、位相子６の回転によって算出する方法以外にも、偏光子７も回転する方法、複数の入射直線偏光で計測する場合等、色々な方法がある。計測する対象物や精度、装置構成条件によって最適な方法を選択すればよい。
【００２９】
前述したとおり、強度偏光計測は計測領域内の少なくとも１点の基準複屈折データを算出できればよいが、計測領域内の複数の点のデータを算出してもよい。計測領域全体の強度変化を計測することで、瞳全面の偏光収差情報も計測できる。
【００３０】
以上のように、この実施形態では、投影光学系３と検出器８との間すなわち基板側に着脱式の波面分割部５と偏光素子部としての位相子６及び偏光子７とを配置した。計測装置は、波面分割部５を光路の中に配置させた場合には干渉縞を計測するシアリング干渉計を構成し、波面分割部５を光路の外に配置させた場合には、位相子６を回転した際の光強度分布の変化を計測する強度偏光計測装置を構成する。処理部１３は、干渉計測での干渉縞から得た無偏光収差及び偏光収差の差分波面データと、強度偏光計測で検出された、計測領域内で少なくとも1点の基準複屈折データとを用いて、被検物の無偏光収差及び偏光収差(複屈折のリタデーションと方位)を算出する。
【００３１】
このように、着脱式の波面分割部５の駆動のみで干渉計測と強度偏光計測を実現できるため、構成が非常に簡単な上誤差にも強く、高精度に投影光学系３の光学特性を算出することができる。
【００３２】
より正確に投影光学系３の収差を計測するためには、コリメータレンズ４の収差（システム上の収差）を分離する必要がある。システム上の収差を計測するためには、基板基準位置に例えばピンホールを配置し、投影光学系３の収差情報を取り除いた状態で、上記と同様に干渉計測と強度偏光計測を行う。つまり、原版（レチクル）位置にピンホールを配置した場合と、基板位置にピンホールを配置した場合の両者において、波面分割部５を光路に挿入して干渉計測を行い、光路から外して強度偏光計測を行う。そして、原版（レチクル）位置にピンホールを配置した構成で計測された収差から、基板位置にピンホールを配置した構成で計測されたシステム収差を減算することで、投影光学系３の収差を正確に把握することができる。
【００３３】
更に、この実施形態では、処理部１３の算出した無偏光波面と偏光波面の情報に基づいて、照明系の制御部１１で照明系１を、投影系の制御部１２で投影光学系３を制御し、調整する。無偏光収差はレンズの形状や面間隔に依存することから、例えば、投影光学系の制御部１２では、計測した無偏光収差情報をもとに、投影光学系３を構成するレンズの間隔等を調整する。計測した偏光収差をもとに、投影光学系の制御部１２で偏光収差を小さくするように、例えばレンズ保持状態を変化させる、変形させる等の調整を行う。あるいは、計測した投影光学系３の偏光収差を考慮して、照明系の制御部１１で、照明光が基板面上に最適な状態で伝播されるよう、照明系１における面内偏光状態を制御する、照明分布を変化させる等の調整を行う。
【００３４】
最終的には基板面上で無偏光収差及び偏光収差が最も小さくなっていることが望ましい。そのため、投影光学系３の収差計測と投影光学系３及び照明系１の最適制御とを、計測→調整→計測→調整といったように複数回繰り返し、最も無偏光収差及び偏光収差が小さくなる状態に調整してもよい。
【００３５】
このように、着脱式の波面分割部５を光路に出し入れすることによって、干渉計測と強度偏光計測を同じ装置で行えるため、投影光学系３の光学特性算出を高精度に行うことができるが、干渉計測と強度偏光計測を必ずしも交互に計測する必要もない。最初に強度偏光計測を行い、あとは干渉計測をつづけて複数回繰り返す場合や、その日の最初と最後に強度偏光計測を行い、調整は干渉計測のみで行う等、２つの計測のタイミングは、必要な精度、装置構成、収差の敏感度の違い等に合わせて選択することができる。干渉計測及び強度計測を同じ装置で計測し、両方のデータを使って投影光学系３の光学特性を算出するところが、最も重要である。
【００３６】
更に、偏光収差としては、複屈折のリタデーション及び方位に限定されず、当然ながら、ストークスパラメータやジョーンズ行列、ジョーンズベクトル、ミュラー行列等を算出してもよい。
【００３７】
更に、投影光学系３に入射させる偏光が目標とする偏光状態になっているかどうかを確認するために偏光状態を計測する計測センサを配置してもよい。このような計測センサを具備することで、投影光学系３に入射させる偏光の偏光状態を確認することができるので、更なる高精度測定が可能になる。このような計測センサは、例えば、図１１に示すように、照明光計測用レチクル１０を含んで構成され得る。レチクル１０は、一般的に約６ｍｍの厚さであり、そのレチクル１０の下面から約６ｍｍの位置にペリクルがあり、合わせると約１２ｍｍの厚さを有する。この１２ｍｍの範囲内で収まるように、レンズやミラーを配置すると、投影光学系３を動かすことなく、投影光学系３に入射する光の偏光状態をレチクル側位置で計測することが可能となる。照明光をレンズで平行光にし、ミラー、位相子６、偏光子７、検出器８の組み合わせで計測する。レンズやミラーの配置は、図示の例に限ったものではなく、レンズがミラーの後にあってもよい。また、偏光子７のかわりに、ブリュースター角に配置したミラーや偏光ビームスプリッタ等を用いてもよい。また、受光のために、アライメントスコープを用いてもよい。更に、この照明光計測用レチクルを用いると、照明系の偏光収差（複屈折量や方位）も計測することができる。このように照明系の偏光収差を計測することによって、投影光学系の光学特性を精度良く算出することができる。
【００３８】
投影光学系３を測定して、投影光学系３、照明系１を最適化するだけでなく、図１１に示したように、別途、照明系１の光学特性を測定するシステムを具備し、投影光学系３と照明系１との双方を最適化してももちろんよい。また、本実施形態と同じ構成で、波面分割部を光路に挿入し、干渉計測によって無偏光収差を計測し、波面分割部を光路から取り除き、強度偏光計測によって計測領域全面の偏光収差を算出してももちろんよい。
【００３９】
更に、波面分割部の構成は、例えば図２１のような構成になっていてもよい。２１１は平行平板、２１２は波面分割部として使用する回折格子である。波面分割部２１２を光路に配置して干渉計測を行い、波面分割部の代わりに平行平板２１１を光路に配置して光を透過させて偏光収差計測を行うこともできる。特に、波面分割部を発散光・収束光に使用する場合には、回折格子の基板の材質や厚みに起因して、例えば焦点位置の変動や球面収差などの悪影響がでる。波面分割部である回折格子の代わりに、その回折格子と同じ材質や厚みの平行平板を光路に挿入することで、その悪影響を低減することができる。反射光を防止するため、反射防止膜を平行平板に付加すると良い。なお、その悪影響が許容範囲であるならば、平行平板２１１を配置せずに素抜けの窓としてもよい。
【００４０】
以上のように、本発明の第1実施形態では、投影光学系３の無偏光収差と偏光収差とを算出するために、基板側に着脱式の波面分割部５を具備し、干渉計測を強度偏光計測とを併用する場合について説明した。しかし、本発明の特徴は波面分割部５が着脱式であることによって、干渉計測と強度偏光計測とを併用することが可能なシステムであって、波面分割部５の構成、細かい光学系の配置等は、図示の例に限ったことではない。色々な構成に適用され同様の効果が得られる。
【００４１】
［第２実施形態］
図５を参照しながら本発明の第２実施形態の計測装置を組み込んだ露光装置について説明する。第２実施形態の計測装置は、投影光学系３の光学特性を計測するものであって、着脱式の波面分割部である回折格子５５を具備しており、回折格子５５を光路の中に挿入したり、光路から外したりすることができる。回折格子５５が光路中に入っている場合は干渉計測、回折格子が光路上にない場合は強度偏光計測が行える構成になっているところが最も特徴的なところである。
【００４２】
まず、回折格子５５を光路に挿入し、干渉計測を行う。照明系１に配置された偏光制御部２でつくられた入射偏光は、計測用レチクル１０に設けられた例えばピンホール９を透過することで理想波面になる。理想波面が投影光学系３を透過することで無偏光収差と偏光収差をもった波面になり、その波面が光路に挿入された回折格子５５によって分割され、所望の回転角に配置された位相子６、偏光子７を透過する。そして、波面の重ね合わせによって計測される干渉縞を検出器８で計測する。入射偏光や位相子６、偏光子７の角度の組み合わせで、複数の干渉縞を計測し、無偏光収差及び偏光収差の差分波面を算出する。
【００４３】
次に回折格子５５を光路から取り除き、強度偏光計測を行う。所望の入射偏光を作成し、位相子６を複数回回転させて強度変化を計測する。この計測で少なくとも計測領域１点の偏光収差情報を算出し、基準複屈折情報とする。そして、干渉計測から得られた差分波面と、強度偏光計測で得られた基準複屈折データから、投影光学系３の光学特性である無偏光収差及び偏光収差を算出することができる。
【００４４】
着脱式の波面分割部として配置した回折格子５５と検出器８の位置関係は、例えば式３に示したＴａｌｂｏｔ条件、あるいは式４のようにＴａｌｂｏｔ距離の半分範囲内に入る距離の範囲内になるようにするとよい。この式４は所定の干渉縞とその干渉縞の明暗が反転した干渉縞を含む。
(式３)
Ｚ＝ｍｐ２／λ
ここで、Ｚ：回折格子と検出器との距離、ｐ：回折格子のピッチ、λ：波長、ｍ：整数
(式４)ｍｐ２／λ−ｐ２／４λ≦Ｚ≦ｍｐ２／λ＋ｐ２／４λ
ここで、Ｚ：回折格子と検出器との距離、ｐ：回折格子のピッチ、λ：波長、ｍ：整数; 
着脱式の波面分割部５は、図５の構成に限ったものではなく、色々な場所に配置することができる。例えば、図６のように、位相子６、偏光子７を透過したあとに着脱式の波面分割部である回折格子６５を配置する構成も可能である。光路中に回折格子６５を配置した構成で干渉計測を行い、光路から回折格子６５を外した構成で強度偏光計測を行い、両者の情報から投影光学系３の光学特性を算出する。
【００４５】
例えば、図７のように、偏光素子部の許容入射角度以下になるよう、開口数を減少させる開口数減少レンズ７４を配置し、波面分割部に回折格子７５を配置する構成も可能である。光路中に回折格子７５を配置した構成で、干渉計測を行い、光路から回折格子７５を外した構成で、強度偏光計測を行い、両者の情報から投影光学系３の光学特性を算出する。
【００４６】
例えば、図８のように、照明系１と投影光学系３との間に着脱式の波面分割部である半透明反射基板８５を配置する構成も可能である。偏光素子部である位相子６及び偏光子７は、投影光学系３と検出器８との間に配置される。半透明反射基板８５は、図８に示したように、ピンホール９がある計測用レチクル１０と投影光学系３の間に配置してもよいし、計測用レチクル１０と照明系１の側に回折格子を配置し、計測用レチクルとして例えば２つのピンホールを使用する構成でも可能である。光路中に回折格子を配置した構成で、干渉計測を行い、光路中から回折格子を外した構成で、強度偏光計測を行い、両者の情報から投影光学系の光学特性を算出する。
【００４７】
図５〜図８で用いられる計測用レチクル１０と着脱式の波面分割部の構成例を図４に示した。図４(a)は、計測用レチクル１０にピンホール、着脱式の波面分割部に２次元回折格子を配置する場合を示している。この場合は、１枚の干渉縞でＸ方向Ｙ方向のシア干渉縞の情報を得ることができる。
【００４８】
他には例えば、図２０(a)に示したような透光部（図中の白の部分）と遮光部（図中の黒の部分）が市松模様状に並んだ２次元回折格子や、図２０(ｂ)に示した図２０(ａ)を４５度回転させた模様の２次元回折格子を用いることができる。なお、回転角度は４５度でなくてもよい。ＣＣＤの画素の並ぶ方向と回折格子で発生する回折光の並ぶ方向とが同じ方向にならないように、その回転角度を決定することで、ＣＣＤの画素で発生する誤差要因を除去し、波面を精度良く算出することができる。
【００４９】
図２０(a)や図２０（ｂ）では振幅格子を示したが、図中の白黒の部分をいずれも透光部として位相差を１８０度付加した位相格子も用いることができる。その位相格子では、原理的には０次光がなくなり、±１次光に光が集まるため、光を効率よく利用することができる。なお、図２０（ｃ）で示したような遮光部（図中の黒の部分）中に２次元状に並んだ透光部（図中の白の部分）を有する位相格子を用いることもできる。図示したように、隣り合う透光部の位相が互いに１８０度（π）ずれている。
【００５０】
図４(ｂ)は、計測用レチクル１０にピンホール、着脱式の波面分割部に１次元回折格子を配置する場合を示している。この場合は、１枚の回折格子を使ってＸ方向にシアした干渉縞を計測し、直交したもう１枚の回折格子を使ってＹ方向にシアした干渉縞を計測する。２つの方向のシア干渉縞を得るために、直交する２種類の格子を交換することになる。２次元格子と同様に、１次元回折格子に関しても、振幅格子でも位相格子でもよい。
【００５１】
図４(ｃ)は、図４(ｂ)と基本的な構成は同じだが、より光量を増やして計測精度を向上させるため、計測用レチクル１０にスリットを用いる場合を示している。このスリットの方向は、着脱式の波面分割部に配置される1次元回折格子の方向と合わせる。したがって、Ｘ方向のスリットと1次元回折格子を使ってＸ方向にシアした干渉縞を計測し、直交したＹ方向のスリットと1次元回折格子を使ってＹ方向にシアした干渉縞を計測する。２つのシア干渉縞を得るために、直交する２種類のスリットと格子を交換することになる。図４(ｄ)は、計測用レチクル１０にピンホール、着脱式の波面分割部に半透明反射基板を配置する場合を示している。この場合は、１枚の干渉縞で動径方向のシア情報を得ることができる。
【００５２】
着脱式の波面分割部５の構成は図４〜図８に限ったものではなく、回折格子(１次元・２次元)、平行平板、半透明反射基板、複数のミラー反射、プリズム等、色々な構成が考えられる
［第３実施形態］
図９を参照しながら本発明の第３実施形態の計測装置を組み込んだ露光装置について説明する。第３実施形態の計測装置は、原版（レチクル）側に着脱式の波面分割部９５、位相子６、偏光子７、検出器８を備える。
【００５３】
第３実施形態では、投影光学系３を透過した光を反射鏡９１４で反射させ、投影光学系３を再度透過させた波面を原版（レチクル）側に配置した検出器８で検出する。第１、２実施形態である基板側での計測に比べ、投影光学系を２回透過すことで収差量が２倍になること、開口数が小さいためコリメートしやすいこと、配置上の自由度があることなどの利点がある。第３実施形態は投影光学系３の光学特性を計測するものであり、着脱式の波面分割部である回折格子９５を具備しており、回折格子９５を光路中に挿入したり、光路から外したりすることができる。回折格子９５が光路中に入っている場合は干渉計測、回折格子９５が光路中にない場合は強度偏光計測が行える。
【００５４】
まず、回折格子９５を光路の中に挿入し、干渉計測を行う。照明系１にある偏光制御部２でつくられた入射偏光は、ピンホール９を透過することで理想波面になる。理想波面が投影光学系３を透過することで無偏光収差と偏光収差をもった波面になる。反射鏡９１４で反射され、再度投影光学系３を透過することで、収差量は２倍に拡大される。高精度化が進み、投影光学系の収差が小さくなり、検出精度も更なる高精度化が求められているため、収差量を拡大して検出できることは大きな利点である。拡大された収差を持った波面は、着脱式の波面分割部として光路に挿入された回折格子９５によって波面分割され、所望の回転角に配置された位相子６、偏光子７を透過する。そして、波面の重ね合わせによって計測される干渉縞を検出器８で計測する。入射偏光や位相子６、偏光子７の角度の組み合わせで、複数の干渉縞を計測し、無偏光収差及び偏光収差の差分波面を算出する。
【００５５】
次に回折格子９５を光路から取り除き、強度偏光計測を行う。所望の入射偏光を作成し、位相子６を複数回回転させて強度変化を検出する。この計測で少なくとも計測領域１点の偏光収差データを算出し、基準複屈折データとする。そして、干渉計測から得られた差分波面と、強度偏光計測で得られた基準複屈折データから、投影光学系３の光学特性である無偏光収差及び偏光収差を算出することができる。理想波面を形成する計測レチクルのパターンと着脱式の波面分割部は、例えば図４に示したような種々の構成が考えられる。
【００５６】
投影光学系３の収差を正確に計測するためには、投影光学系３の収差と、コリメータに使っている光学部品などのシステム上の収差とを分離する必要がある。システム上の収差を計測するためには、投影光学系３の前に反射鏡を配置し、投影光学系３を透過しない状態で上記と同様に干渉計測と強度偏光計測を行う。つまり、投影光学系３を透過する前に反射鏡を配置した場合と、投影光学系３の透過後に反射鏡を配置した場合の両者において、着脱式の波面分割部である回折格子９５を光路に挿入して干渉計測を行い、光路から外して強度偏光計測を行う。そして、投影光学系３を透過後に反射鏡を配置した構成で計測された収差から、投影光学系３を透過せず、投影光学系の前に反射鏡を配置した構成で計測されたシステム収差を減算することで、投影光学系の収差を正確に把握することができる。
【００５７】
原版（レチクル）側に波面分割部を配置する構成にも種々の例がある。例えば、図１０のように、原版（レチクル）側においても一度集光させる構成にして、集光点より前に着脱式の波面分割部として回折格子１０５を配置し、集光点には次数選択窓１０１５を配置する構成でもよい。この次数選択窓１０１５では、回折格子によって回折される波面のうち、計測に必要な次数のみを選択するものであって、例えば±１次光だけを取り出すような窓を配置する。この場合は、強い０次光を除去でき、計測に必要な回折次数のみを選択できるため、図９の構成よりさらに精度の高い計測が行える。
【００５８】
次数選択窓は回折格子が配置されている場合のみ使用し、強度計測には必要ない。そのため、波面分割部である回折格子が光路中に配置されている場合に、次数選択窓も同時に光路中に配置し、波面分割部を光路から取り除いて強度計測を行う場合には、次数選択窓も同時に光路から取り除くことが必要になる。
【００５９】
更に、図８に示したような照明系と投影光学系の間に半透明基板を配置する場合も、原版（レチクル）側に反射鏡を用いて反射させて原版（レチクル）側で受光する構成にしても、もちろんよい。更に、図１３に示したような照明系と投影光学系の間に回折格子を配置する場合も、原版（レチクル）側に反射鏡を用いて反射させて原版（レチクル）側で受光する構成にしても、もちろんよい。
【００６０】
［第４実施形態］
図２、図３を参照しながら本発明の第４実施形態の計測装置を組み込んだ露光装置について説明する。第４実施形態の計測装置は、基板側に着脱式の波面分割部５及び着脱式の偏光素子部を備える。本実施形態は、コリメートされた平行光はもちろんのこと、広がりのある光束にも対応できる露光装置を提供することができる。調整機構に関しては図示していないが、計測結果をもとに、最適状態に調整する機構があってももちろんよい。
【００６１】
第４実施形態の構成は、第１実施形態と類似している点もあるが、波面分割部５と、位相子６及び偏光子７を合わせた偏光素子部とが、ともに着脱式になっており、検出器８に対して移動させ、光路の中又は外に配置できる特徴がある。この実施形態では、偏光素子部を検出器８に対して移動させる不図示の第２駆動部が備えられる。さらに、波面分割部５と偏光素子部の配置方法にも特徴がある。干渉計測時には、図３のように波面分割部５のみを光路中に配置し、偏光素子部６，７は光路から外し、強度偏光計測時には、図２のように波面分割部５を光路から外し、偏光素子部６，７のみが光路中に配置する。
【００６２】
以下にもう少し詳しく説明する。干渉計測時には、図３のように波面分割部５のみを光路中に配置し、偏光素子部６，７は光路から外す。照明系１にある偏光制御部２で作られた入射偏光は、ピンホール９を透過することで理想波面になる。理想波面が投影光学系３を透過することで無偏光収差と偏光収差をもった波面になる。収差を持った波面は、波面分割部５において波面分割され、波面の重ね合わせによって計測される干渉縞を検出器８で計測する。偏光素子部６，７がないので、入射偏光を変えた複数の干渉縞(少なくとも３種)を計測し、無偏光収差及び偏光収差の差分波面を算出する。
【００６３】
強度偏光計測時には、図２のように波面分割部５を光路から外し、偏光素子部６，７のみが光路中に配置する。所望の入射偏光を作成し、位相子６を複数回回転させて強度変化を計測する。この計測で少なくとも計測領域１点の偏光収差情報を算出し、基準複屈折データとする。そして、干渉計測から得られた差分波面と、強度偏光計測で得られた基準複屈折データから、投影光学系３の光学特性である無偏光収差及び偏光収差を算出する。
【００６４】
［第５実施形態］
図１３を用いて第５実施形態の計測装置を組み込んだ露光装置を説明する。第５実施形態の計測装置は、第４実施形態を広がった光束(開口数を持った光束)へ応用した例である。例えば、図１３のように光束が広がっている場合で、着脱式の波面分割部として回折格子１３５を配置する場合がある。図１３では基板基準位置より前に回折格子１３５を配置し、基板基準位置に波面回復に必要な回折次数の光のみを選択することのできる次数選択窓１３１１を配置した例を示している。
【００６５】
位相子６や偏光子７等の偏光素子は入射角度特性があるため、できるだけ平行光で使いたい。図１３に示した構成においてはコリメータレンズがないため、投影光学系３の開口数に合わせて光束が広がっている。このように広がりのある光束の場合、偏光素子が使えない。そこで、干渉計測を行う場合に、図３に示した構成と同じように、着脱式の波面分割部として配置された回折格子１３５と次数選択窓１３１１を光路中に配置し、偏光素子部６，７は光路から外す。
【００６６】
照明系１にある偏光制御部２でつくられた入射偏光は、ピンホール９を透過することで理想波面になる。理想波面が投影光学系３を透過することで無偏光収差と偏光収差をもった波面になる。収差を持った波面は、波面分割部１３５において波面分割され、次数選択窓１３１１で干渉計測に必要な±１次光成分のみを透過し、波面の重ね合わせによって計測される干渉縞を検出器８で計測する。偏光素子を光路からのぞくことで、干渉縞を計測領域全面で計測することができるのである。そして、入射偏光を変えた複数の干渉縞(少なくとも３種)を計測し、計測領域全面における無偏光収差及び偏光収差の差分波面を算出する。
【００６７】
前述したとおり、干渉計測では差分波面（差分の収差情報）しか得られないため、少なくとも計測領域内の少なくとも１点の偏光収差である基準複屈折データが必要である。そこで、強度偏光計測を行う場合には、図２に示した構成の同じように、波面分割部として配置された回折格子１３５と、次数選択窓１３１１を光路から外し、偏光素子部６，７を光路に配置する。
【００６８】
図１３のように広がった光束の場合でも、中心付近は平行光になっているため、中心付近のみでは、偏光素子部６，７を使った計測も出来る。強度偏光計測は、計測領域全面で行う必要はなく、少なくとも計測領域内１点の情報さえ得られれば良いので、このように中心付近のほぼ平行光になっている領域のみ計測できれば良い。
【００６９】
このように、干渉計測から得られた計測領域全面における差分波面と、強度偏光計測で得られた中心付近の複屈折データを基準複屈折データとして用いることで、投影光学系３の光学特性である無偏光収差及び偏光収差を精度よく算出することができる。
【００７０】
本実施形態においては、コリメータレンズを使用する必要がないことから、構成も容易であって、コリメータレンズの収差と分離する必要もないため、高精度でより簡便な計測方法を提供することができる。
【００７１】
着脱式の波面分割部の構成は、図５の構成に限ったものではなく、色々な場所に配置することができる。例えば、図１４のように、着脱式の波面分割部である回折格子１４５を、基板基準位置より下に配置した構成でも同様の計測を行うことができる。この場合、次数選択窓は配置することができない。光路中に回折格子１４５を配置し、偏光素子部６，７を光路から外した構成で干渉計測を行い、光路中から回折格子１４５を外し、偏光素子部６，７を光路中に挿入した構成で強度偏光計測を行い、両者のデータから投影光学系３の光学特性を算出する。
【００７２】
例えば、図１５のように、着脱式の波面分割部である回折格子１５５を投影光学系３の前に配置した構成でも同様の計測を行うことができる。光路中に回折格子１５５を配置し、偏光素子部６，７を光路から外した構成で干渉計測を行い、光路中から回折格子１５５を外し、偏光素子部６，７を光路中に挿入した構成で強度偏光計測を行い、両者のデータから投影光学系３の光学特性を算出する。
【００７３】
例えば、図７のように、開口数を減少させる開口数減少レンズ７４を配置し、波面分割部に回折格子７５を配置する構成も可能である。第２実施形態では開口数を偏光素子の入射角度許容範囲になるように減少させた場合を説明したが、本実施形態では、開口数減少レンズ７４によって好ましくはＮＡ０．６程度まで減少させた場合でも、計測が可能になる。
【００７４】
高精度化に伴い、投影光学系の開口数が増大している。開口数が大きすぎると計測領域全面で干渉縞が得られない場合があるため、計測領域全面で干渉縞が得られる程度まで開口数を減少させるだけでよいのである。本発明者が特開２００６−２２８９３０号公報に示したように、開口数をＮＡ０．６以下にすれば、計測領域全面で計測に良好な干渉縞が得られることが分かっている。
【００７５】
完全な平行光あるいは、偏光素子の許容入射角になるまで開口数を減少させるより、ＮＡ０．６程度まで開口数を減少させるだけであれば、レンズの構成が非常に簡単になり、装置構成が簡便になる。
【００７６】
光路中に回折格子７５を配置し、偏光素子部６，７を光路から外した構成で干渉計測を行い、光路中から回折格子７５を外し、偏光素子部６，７を光路中に挿入した構成で強度偏光計測を行い、両者のデータから投影光学系３の光学特性を算出する。
【００７７】
図７、図１３、図１４、図１５で用いられる計測用レチクル１０と着脱式の波面分割部７５、１３５、１４５、１５５の構成例を図４に示した。着脱式の波面分割部は図４に示した構成に限ったものではなく、回折格子(１次元・２次元)、平行平板、半透明反射基板、複数のミラー反射、プリズム等、色々な構成が考えられる。回折格子としては、振幅格子および位相格子を使用することができ、例えば図２０（ａ）〜（ｃ）に示した回折格子を使用できる。
【００７８】
着脱式の波面分割部である回折格子１５５を投影光学系の前に配置した構成でも同様の計測を行うことができる。光路中に回折格子１５５を配置し、偏光素子部６，７を光路から外した構成で干渉計測を行い、光路中から回折格子１５５を外し、偏光素子部６，７を光路中に挿入した構成で強度偏光計測を行い、両者のデータから投影光学系３の光学特性を算出する。
【００７９】
位相子６、偏光子７を透過した後に着脱式の波面分割部である回折格子６５を配置する構成も可能である。光路中に回折格子を配置した構成で、干渉計測を行い、光路中から回折格子を外した構成で、強度偏光計測を行い、両者のデータから投影光学系３の光学特性を算出する。
【００８０】
［第６実施形態］
図１２を参照しながら本発明の第６実施形態の計測装置を組み込んだ露光装置について説明する。第６実施形態は、照明系の光学特性の計測に応用した例である。本実施形態は、投影光学系に入射する光束が偏光状態になっているかを確認する計測センサとしても使用できるし、露光時の照明系の無偏光収差と偏光収差の計測にも使用できる。
【００８１】
図１２は照明光計測用レチクルを含んで構成された例である。レチクルは、一般的に約６ｍｍの厚さであり、そのレチクルの下面から約６ｍｍの位置にペリクルがあり、合わせると約１２ｍｍの厚さを有する。この１２ｍｍの範囲内で収まるように、レンズやミラーを配置すると、投影光学系３を動かすことなく、投影光学系３に入射する光の偏光状態を原版（レチクル）側位置で計測することが可能となる。照明光をレンズで平行光にし、ミラー、着脱式の波面分割部として回折格子１２５、位相子６、偏光子７、検出器８の組み合わせで計測する。
【００８２】
この着脱式の波面分割部として配置された回折格子１２５は、光路中に挿入したり、光路から外したりすることができる。回折格子１２５が光路上に入っている場合は干渉計測、回折格子が光路上にない場合は強度偏光計測が行える構成になっている。
【００８３】
まず、回折格子１２５を光路に挿入し、干渉計測を行う。照明系１にある偏光制御部２でつくられた入射偏光は、ミラーとレンズを使って平行光にし、波面分割部である回折格子１２５で波面分割されたあと、所望の回転角に配置された位相子６、偏光子７を透過する。そして、波面の重ね合わせによって計測される干渉縞を検出器８で計測する。入射偏光や位相子偏光子の回転角度の組み合わせで、複数の干渉縞を計測し、無偏光収差及び偏光収差の差分波面を算出する。
【００８４】
次に回折格子１２５を光路から取り除き、強度偏光計測を行う。所望の入射偏光を作成し、位相子６を複数回回転させて強度変化を計測する。この計測で少なくとも計測領域１点の偏光収差データを算出し、基準複屈折データとする。そして、干渉計測から得られた差分波面と、強度偏光計測で得られた基準複屈折データから、照明系１の光学特性である無偏光収差及び偏光収差を算出することができる。
【００８５】
第４実施形態で説明したように、干渉計測の際は、回折格子１２５のみを光路中に配置し、偏光素子部６，７は光路から外し、強度偏光計測の際は、回折格子１２５を光路中から外し、偏光素子６，７を光路に配置する構成でもよい。
【００８６】
偏光収差のみが必要な場合は、図１１のように位相子６、偏光子７だけが配置された構成で計測することが可能である。調整機構に関しては図示していないが、計測結果をもとに、最適状態に調整する機構があってももちろんよい。
【００８７】
本実施形態によって、投影光学系３の光学特性だけでなく、照明系１の光学特性も別途正確に測定することが可能になり、更なる高精度測定が可能になる。投影光学系３と照明系１の特性を個別に測定することができると、照明系を変化させた場合は照明系の特性のみを測定する、照明系、投影系の光学特性をシミュレーションに適用する等、種々の応用が可能になり、更なる高精度計測や計測時間の短縮なども可能になる。
【００８８】
［第７実施形態］
図１６を参照しながら本発明の第７実施形態の計測装置について説明する。第７実施形態は、被検物の光学特性を測定する計測装置を提供する。前述したとおり、着脱式の波面分割部を配置していることが特徴である。
【００８９】
まず、着脱式の波面分割部を光路に挿入し、干渉計測を行う。偏光制御部で形成された入射偏光は、被検物を透過することで被検物の光学特性を持った波面へと変化する。着脱式の波面分割部で波面が分割されたのち、所望の回転角に配置された位相子、偏光子を透過する。そして、波面の重ね合わせによって計測される干渉縞を受検出器で検出する。入射偏光や位相子偏光子の回転角度の組み合わせで、複数の干渉縞を計測し、無偏光収差及び偏光収差の差分波面を算出する。
【００９０】
次に着脱式の波面分割部を光路から取り除き、強度偏光計測を行う。所望の入射偏光を作成し、位相子を複数回回転させて強度変化を計測する。この計測で少なくとも計測領域１点の偏光収差データを算出し、基準複屈折データとする。そして、干渉計測から得られた差分波面と、強度偏光計測で得られた基準複屈折データとから、被検物の光学特性である無偏光収差及び偏光収差を算出する。
【００９１】
着脱式の波面分割部の配置場所は図１６に限ったものではなく、位相子、偏光子の後に配置してもよいし、被検物の前に配置してもよい。また、第４実施形態のように、干渉計測の時は波面分割部のみを光路中に配置し、強度偏光計測の時は、偏光素子部（位相子、偏光子）のみを光路中に配置する構成でもよい。また、強度偏光計測の手法は位相子の回転に限らず、入射偏光、位相子回転、偏光子回転の種々の組み合わせで計測することが可能である。
【００９２】
被検物は、露光装置に使用する照明系、投影光学系に限らず、レンズ等他の光学素子、光学系でも構わない。
【００９３】
［デバイス製造の実施形態］
次に、上述の露光装置を利用したデバイス製造方法を例示的に説明する。
【００９４】
図１７は、半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネルやＣＣＤ）の製造方法を示す。ステップ１（回路設計）では半導体装置の回路設計を行う。ステップ２（原版製作）では設計した回路パターンを形成した原版（レチクル）を製作する。一方、ステップ３（基板製造）ではシリコン等の材料を用いて基板を製造する。ステップ４（基板プロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意した原版（レチクル）と基板とを用いて、リソグラフィー技術によって基板上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４よって作成された基板を用いてチップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５で作成された半導体装置の動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経て半導体装置が完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００９５】
図１８は上記基板プロセスの詳細なフローを示す。ステップ１１（酸化）では基板の表面を酸化させる。ステップ１２では基板の表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では基板上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）では基板にイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）では基板に感光剤（レジスト）を塗布する。ステップ１６（露光）では上記投影露光装置によって原版（レチクル）の回路パタ−ンを基板に転写する。ステップ１７（現像）ではパターンが転写された基板を現像する。ステップ１８（エッチング）では現像したレジスト以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらステップを繰り返し行うことにより基板上に回路パタ−ンが形成される。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】第１実施形態の計測装置を組み込んだ露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】第１、４実施形態の計測装置を組み込んだ露光装置における強度偏光計測時の概略構成を示す図である。
【図３】第４実施形態の計測装置を組み込んだ露光装置の概略構成を示す図である。
【図４】計測用レチクルと着脱式の波面分割部の構成例を示す図である。
【図５】第２実施形態の計測装置を組み込んだ露光装置の概略構成例を示す図である。
【図６】第２実施形態の計測装置を組み込んだ露光装置の概略構成例を示す図である。
【図７】第２、５実施形態の計測装置を組み込んだ露光装置の概略構成例を示す図である。
【図８】第２実施形態の計測装置を組み込んだ露光装置の概略構成例を示す図である。
【図９】第３実施形態の計測装置を組み込んだ露光装置の概略構成例を示す図である。
【図１０】第３実施形態の計測装置を組み込んだ露光装置の概略構成例を示す図である。
【図１１】照明光の偏光計測を行う計測センサの例を示す図である。
【図１２】第６実施形態の計測装置を組み込んだ露光装置の概略構成例を示す図である。
【図１３】第５実施形態の計測装置を組み込んだ露光装置の概略構成例を示す図である。
【図１４】第５実施形態の計測装置を組み込んだ露光装置の概略構成例を示す図である。
【図１５】第５実施形態の計測装置を組み込んだ露光装置の概略構成例を示す図である。
【図１６】第７実施形態の計測装置の概略構成例を示す図である。
【図１７】デバイス製造方法を例示的に示す図である。
【図１８】基板プロセスを示す図である。
【図１９】シアリング波面を示した図である。
【図２０】２次元回折格子の構成例を示す図である。
【図２１】着脱式の波面分割部の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００９７】
１：照明系、２：偏光制御部、３：投影光学系、４：コリメータレンズ、５：波面分割部、６：位相子（偏光素子部）、７：偏光子（偏光素子部）、８：検出器、９：ピンホール、１０：計測用レチクル、１１：照明系の制御部、１２：投影光学系の制御部、１３：処理部、５５，６５，７５，９５，１０５，１２５，１３５，１４５，１５５，２１２：回折格子（波面分割部）、７４：開口数減少レンズ、８５：半透明反射基板（波面分割部）、１２０：照明光計測用レチクル、９１４：反射鏡、１０１５，１３１１：次数選択窓
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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