JP2006245152A - 偏光測定装置、偏光測定方法、露光装置、および露光方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 移相子や偏光子の光学特性に関する誤差の影響を抑えて、光の偏光状態を高精度で測定することのできる偏光測定装置。
【解決手段】 光軸廻りに回転可能に設けられて入射光の偏光状態を変化させるための移相子（９４）と、所定の偏光成分を選択的に透過させるための偏光子（９５）と、移相子の光軸廻りの回転角度を変化させるための駆動部（９７）と、移相子および偏光子を介した光を検出するための光検出器（９６）と、光検出器の検出結果に基づいて光の偏光状態を測定する測定部（９８）とを備えている。偏光子の透過軸方向は、入射光の偏光状態に応じて、光軸廻りの所定の角度範囲内に設定されている。
【選択図】 図４

Description

本発明は、偏光測定装置、偏光測定方法、露光装置、および露光方法に関する。さらに詳細には、本発明は、半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等のマイクロ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おける露光光の偏光状態の測定に関するものである。

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（またはマイクロフライアイレンズなど）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。マスクを透過した光は、投影光学系を介してウェハ上に結像する。

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。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。現在、露光光源として、波長が約２４８ｎｍの光を供給するＫｒＦエキシマレーザ光源や、波長が約１９３ｎｍの光を供給するＡｒＦエキシマレーザ光源などが用いられている。

露光装置では、これらのエキシマレーザ光源から供給される直線偏光の光を非偏光の光に変換し、非偏光状態の光でマスク（ひいてはウェハ）を照明するのが通常である。ただし、マスクパターンの方向性によっては、直線偏光の光でマスク（ひいてはウェハ）を照明することも考えられる。そこで、本出願人は、マスクまたはウェハに対する照明光（露光光）が所望の偏光状態（非偏光状態を含む）であることを確認するために、回転移相法を利用して光の偏光状態を測定する偏光測定装置を提案している（たとえば特許文献１を参照）。

特開２００５−５５２１号公報

回転移相法を利用する偏光測定装置では、移相子や偏光子（検光子）のような偏光素子が用いられるが、エキシマレーザ光のような短波長光に対して設計通りの所望の光学特性（偏光特性）を有する偏光素子を製造することは困難である。従来の偏光測定装置では、移相子や偏光子の製造に際して光学特性の誤差（実際の光学特性と設計上の所望の光学特性との差）が不可避的に発生するので、光の偏光状態を高精度で測定することが困難である。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、移相子や偏光子の光学特性に関する誤差の影響を抑えて、光の偏光状態を高精度で測定することのできる偏光測定装置および偏光測定方法を提供することを目的とする。また、本発明は、光の偏光状態を高精度で測定する偏光測定装置または偏光測定方法を用いて、所望の偏光状態の光でマスクおよび感光性基板を照明し、適切な照明条件のもとで良好な露光を行うことのできる露光装置および露光方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の第１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、
光軸廻りに回転可能に設けられて入射光の偏光状態を変化させるための移相子と、
所定の偏光成分を選択的に透過させるための偏光子と、
前記移相子の光軸廻りの回転角度を変化させるための駆動部と、
前記移相子および前記偏光子を介した光を検出するための光検出器と、
前記光検出器の検出結果に基づいて光の偏光状態を測定する測定部とを備え、
前記偏光子の透過軸方向は、前記入射光の偏光状態に応じて、光軸廻りの所定の角度範囲内に設定されていることを特徴とする偏光測定装置を提供する。

本発明の第２形態では、光の偏光状態を測定する偏光測定方法において、
光軸廻りに回転可能で且つ入射光の偏光状態を変化させるための移相子と所定の偏光成分を選択的に透過させるための偏光子とを介した光を検出する光検出工程と、
前記光検出工程の検出結果に基づいて光の偏光状態を測定する測定工程とを含み、
前記光検出工程では、前記入射光の偏光状態に応じて、前記偏光子の透過軸方向を光軸廻りの所定の角度範囲内に設定することを特徴とする偏光測定方法を提供する。

本発明の第３形態では、マスクに形成されたパターンを感光性基板に露光する露光装置において、
前記マスクおよび前記感光性基板のうちの少なくとも一方に対する照明光の偏光状態を測定するための第１形態の偏光測定装置を備えていることを特徴とする露光装置を提供する。

本発明の第４形態では、マスクに形成されたパターンを感光性基板に露光する露光方法において、
第１形態の偏光測定装置を用いて、前記マスクおよび前記感光性基板のうちの少なくとも一方に対する照明光の偏光状態を測定する偏光測定工程を含むことを特徴とする露光方法を提供する。

本発明の第５形態では、マスクに形成されたパターンを感光性基板に露光する露光方法において、
第２形態の偏光測定方法を用いて、前記マスクおよび前記感光性基板のうちの少なくとも一方に対する照明光の偏光状態を測定する偏光測定工程を含むことを特徴とする露光方法を提供する。

本発明の偏光測定装置および偏光測定方法では、偏光子の透過軸方向を入射光の偏光状態に応じて光軸廻りの適切な角度位置に設定した状態で、固定偏光子回転移相子法に基づいて光の偏光状態を測定する。その結果、移相子や偏光子の光学特性に関する誤差の影響を抑えて、光の偏光状態を高精度で測定することができる。本発明の露光装置および露光方法では、光の偏光状態を高精度で測定する偏光測定装置または偏光測定方法を用いているので、所望の偏光状態の光でマスクおよび感光性基板を照明し、適切な照明条件のもとで良好な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。

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。偏光度Ｖは、ストークスパラメータＳ₀〜Ｓ₃を用いて次の式（ａ）により表わされる。式（ａ）において、Ｓ₀は全強度を、Ｓ₁は水平直線偏光強度マイナス垂直直線偏光強度を、Ｓ₂は４５度直線偏光強度マイナス１３５度直線偏光強度を、Ｓ₃は右まわり円偏光強度マイナス左まわり円偏光強度をそれぞれ表わしている。
Ｖ＝（Ｓ₁ ²＋Ｓ₂ ²＋Ｓ₃ ²）^1/2／Ｓ₀ （ａ）

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（偏光設定部）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。

一方、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（照明光の偏光状態を所定の偏光状態に設定する機能）を有する。具体的には、偏光状態可変部３は、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。なお、偏光状態可変部３の詳細な構成および作用については後述する。

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。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。

一方、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。ここで、マイクロフライアイレンズを構成する各微小レンズは、フライアイレンズを構成する各レンズエレメントよりも微小である。

また、マイクロフライアイレンズは、互いに隔絶されたレンズエレメントからなるフライアイレンズとは異なり、多数の微小レンズ（微小屈折面）が互いに隔絶されることなく一体的に形成されている。しかしながら、レンズ要素が縦横に配置されている点でマイクロフライアイレンズはフライアイレンズと同じ波面分割型のオプティカルインテグレータである。なお、マイクロフライアイレンズ５に代えて、回折光学素子や角柱状のロッド型インテグレータのようなオプティカルインテグレータを用いることもできる。

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。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。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。すなわち、結像光学系８は、マスクブラインド７の矩形状開口部の像をマスクＭ上に形成することになる。

マスクステージ（不図示）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（不図示）上に保持された感光性基板としてのウェハ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と直交する平面内においてウェハ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のパターンが逐次露光される。

本実施形態の露光装置は、ウェハＷに対する照明光の偏光状態を測定するための偏光測定装置９と、たとえばコンデンサー光学系６の光路からビームスプリッター（不図示）を介して取り出された光に基づいて照明光（露光光）の光量（光強度）を検出するための周知の構成を有する光量検出部１０とを備えている。なお、偏光測定装置９の詳細な構成および作用については後述する。また、光量検出部１０では、コンデンサー光学系６の光路に限定されることなく、他の適当な光路から取り出された光に基づいて光量を検出することもできる。

偏光測定装置９の測定結果および光量検出部１０の検出結果は、制御部１１に供給される。制御部１１は、偏光測定装置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、光量検出部１０の検出結果に基づいて光源１の出力を制御する。また、制御部１１は、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する。

図２は、図１の偏光状態可変部の内部構成を概略的に示す図である。また、図３は、図１の偏光状態可変部の作用を説明する図である。図２を参照すると、偏光状態可変部３は、光源側から順に、水晶により形成された１／２波長板３１と、水晶により形成された偏角プリズム（くさび状のプリズム）すなわち水晶プリズム３２ａ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３２ｂとにより構成されている。

１／２波長板３１、水晶プリズム３２ａおよび石英プリズム３２ｂ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。こうして、１／２波長板３１は移相子を構成し、水晶プリズム３２ａと石英プリズム３２ｂとは偏光解消素子３２を構成している。ここで、水晶プリズム３２ａは偏光解消作用を有し、石英プリズム３２ｂは水晶プリズム３２ａ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。

図３（ａ）を参照すると、縦方向（図３中の鉛直方向）の直線偏光の入射光に対して、１／２波長板３１の結晶光学軸３１ａが縦方向に対して４５度の角度をなすように設定されているので、１／２波長板３１からの射出光は横方向の直線偏光に変換される。そして、横方向の直線偏光の入射光に対して、偏光解消素子３２を構成する水晶プリズム３２ａの結晶光学軸３２ｃが横方向に設定されているので、偏光解消素子３２からの射出光は偏光解消作用を受けることなく横方向の直線偏光のままである。すなわち、図３（ａ）の状態では、偏光状態可変部３に入射した縦方向の直線偏光の光は、横方向の直線偏光の光に変換されてビーム形状可変部４へ導かれる。

図３（ｂ）を参照すると、縦方向の直線偏光の入射光に対して、１／２波長板３１の結晶光学軸３１ａが縦方向に設定されているので、１／２波長板３１からの射出光は移相作用を受けることなく縦方向の直線偏光のままである。そして、縦方向の直線偏光の入射光に対して、水晶プリズム３２ａの結晶光学軸３２ｃが縦方向に対して４５度の角度をなすように設定されているので、偏光解消素子３２からの射出光は偏光解消作用を受けて非偏光に変換される。すなわち、図３（ｂ）の状態では、偏光状態可変部３に入射した縦方向の直線偏光の光は、非偏光状態の光に変換されてビーム形状可変部４へ導かれる。

図３（ｃ）を参照すると、縦方向の直線偏光の入射光に対して、１／２波長板３１の結晶光学軸３１ａが縦方向に設定されているので、１／２波長板３１からの射出光は移相作用を受けることなく縦方向の直線偏光のままである。そして、縦方向の直線偏光の入射光に対して、水晶プリズム３２ａの結晶光学軸３２ｃが縦方向に設定されているので、偏光解消素子３２からの射出光は偏光解消作用を受けることなく縦方向の直線偏光のままである。すなわち、図３（ｃ）の状態では、偏光状態可変部３に入射した縦方向の直線偏光の光は、偏光状態の変化を受けることなく縦方向の直線偏光のままビーム形状可変部４へ導かれる。

図４は、図１の偏光測定装置の内部構成を概略的に示す図である。図４を参照すると、偏光測定装置９は、ウェハＷの位置またはその近傍に位置決め可能なピンホール部材９０を備えている。ピンホール部材９０のピンホール９０ａを通過した光は、コリメートレンズ９１を介してほぼ平行な光束になり、反射鏡９２で反射された後、リレーレンズ系９３に入射する。なお、コリメートレンズ９１、反射鏡９２およびリレーレンズ系９３を１つの対物レンズで置換することもできる。

リレーレンズ系９３を介したほぼ平行な光束は、１／４波長板９４および偏光ビームスプリッター９５を介した後、二次元ＣＣＤ９６の検出面９６ａに達する。ここで、１／４波長板９４は、駆動部９７の作用により光軸を中心として回転可能であり、入射光の偏光状態を変化させるための移相子を構成している。また、偏光ビームスプリッター９５は、同じく駆動部９７の作用により光軸を中心として回転可能であり、所定の偏光成分を選択的に透過させるための偏光子、さらに詳細には所定の直線偏光成分だけを選択的に透過させるための直線偏光子を構成している。

駆動部９７からの１／４波長板９４の回転角に関する情報、および二次元ＣＣＤ９６からの検出結果は、測定部９８に供給される。ウェハＷに対する照明光の偏光度が０でない場合には、駆動部９７を介して１／４波長板９４を光軸廻りに回転させることにより二次元ＣＣＤ９６の検出面９６ａにおける光強度分布が変化する。偏光測定装置９では、駆動部９７を用いて１／４波長板９４を光軸廻りに回転させながら検出面９６ａにおける光強度分布の変化を検出する。

具体的に、偏光測定装置９では、移相子としての１／４波長板９４を回転させると、二次元的な検出面９６ａの各画素（投影光学系ＰＬの瞳上の微小領域に対応）において検出される光強度が所定の周期関数にしたがって変化する。固定偏光子回転移相子法では、この周期関数を解析することにより、入射光の偏光状態を定量的に推測することが可能である。

こうして、測定部９８は、駆動部９７からの回転角情報および二次元ＣＣＤ９６からの光強度分布の変化情報に基づいて、固定偏光子回転移相子法により照明光の偏光状態（偏光度；光に関するストークスパラメータＳ₀，Ｓ₁，Ｓ₂，Ｓ₃）を測定する。測定部９８の測定結果は、上述したように制御部１１に供給される。なお、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。

実際には、ピンホール部材９０（ひいてはピンホール９０ａ；投影光学系ＰＬの像面上の微小領域に対応）をウェハ面に沿って二次元的に移動させつつ、ウェハ面内の複数の位置における照明光の偏光状態を測定する。このとき、偏光測定装置９では、二次元的な検出面９６ａにおける光強度分布の変化を検出するので、この検出分布情報に基づいて照明光の瞳内における偏光状態の分布を測定することができる。こうして、偏光測定装置９を用いてウェハＷに対する照明光の瞳内における偏光状態を測定し、照明光が瞳内において適切な偏光状態になっているか否かが判定される。

偏光測定装置９では、反射鏡９２の偏光特性により光の偏光状態が変化してしまう場合がある。この場合、反射鏡９２の偏光特性は予めわかっているので、所要の計算によって反射鏡９２の偏光特性の偏光状態への影響に基づいて偏光測定装置９の測定結果を補正し、照明光の偏光状態を正確に測定することができる。また、反射鏡に限らず、レンズなどの他の光学部品に起因して偏光状態が変化してしまう場合でも同様に測定結果を補正し、照明光の偏光状態を正確に測定することができる。

前述したように、偏光測定装置９では、移相子としての１／４波長板９４や偏光子としての偏光ビームスプリッター９５のような偏光素子が用いられているが、エキシマレーザ光のような短波長光に対して設計通りの所望の光学特性（偏光特性）を有する偏光素子（９４，９５）を製造することは困難である。具体的に、移相子としての１／４波長板９４の製造に際して、リターデーション量の誤差（実際のリターデーション量と設計上の所望のリターデーション量（９０度）との差）や、結晶光学軸方向の誤差（実際の結晶光学軸方向と設計製作上の結晶光学軸方向との差）などが発生する。

一方、偏光子としての偏光ビームスプリッター９５の製造に際して、透過軸方向の誤差（実際の透過軸方向と設計製作上の透過軸方向との差）や、透過軸方向に平行な方向に振動する直線偏光成分の透過率の誤差（当該平行直線偏光成分の実際の透過率と設計上の所望の透過率（１００％）との差）や、透過軸方向に垂直な方向に振動する直線偏光成分の透過率の誤差（当該垂直直線偏光成分の実際の透過率と設計上の所望の透過率（０％）との差）などが発生する。

このように、移相子としての１／４波長板９４や偏光子としての偏光ビームスプリッター９５の製造に際して、光学特性の誤差（実際の光学特性と所望の光学特性との差）が不可避的に発生する。本発明者は、移相子や偏光子の光学特性の誤差が測定精度に及ぼす影響を解明すべく、理論式の展開およびデータ解析による熟考試作を重ね、要因となるパラメータを絞り、更にシミュレーションを鋭意行った結果、偏光子の姿勢に依存して測定誤差の発生量が変化することを発見した。以下、この点について説明する。

図５は、第１偏光状態の光が偏光測定装置に入射したときに検出面の一画素において検出される信号波形を示す図である。図５において、横軸は１／４波長板９４の光軸廻りの回転角度位置（度）を示し、縦軸は光強度を示している。第１偏光状態の入射光は、そのストークスパラメータ比Ｓ₁／Ｓ₀＝０．８，Ｓ₂／Ｓ₀＝０，Ｓ₃／Ｓ₀＝０であり、ひいては偏光度Ｖ＝０．８である。すなわち、第１偏光状態の入射光は直線偏光である。

図５（ａ）は、偏光ビームスプリッター９５の透過軸方向を入射光の偏光方向（一般に入射光の楕円偏光の長軸方向）と直交する光軸廻りの角度位置に設定した状態、すなわち偏光ビームスプリッター９５を消光位置に設定した状態で、１／４波長板９４を光軸廻りに３６０度回転させたときに得られる光強度の変化を示している。

一方、図５（ｂ）は、偏光ビームスプリッター９５の透過軸方向を入射光の偏光方向と平行な光軸廻りの角度位置に設定した状態、すなわち偏光ビームスプリッター９５を透過位置に設定した状態で、１／４波長板９４を光軸廻りに３６０度回転させたときに得られる光強度の変化を示している。図５を参照すると、偏光ビームスプリッター９５を消光位置に設定した状態で計測される信号波形のオフセット（ＤＣ成分）の方が、偏光ビームスプリッター９５を透過位置に設定した状態で計測される信号波形のオフセットよりもかなり小さいことがわかる。

図６は、第１偏光状態の光が偏光測定装置に入射したときに１／４波長板のリターデーション量の誤差に応じてストークスパラメータ比Ｓ₁／Ｓ₀の測定誤差が発生する様子を示す図である。図６において、横軸は１／４波長板９４のリターデーション量（度）を示し、縦軸はストークスパラメータ比Ｓ₁／Ｓ₀の測定値を示している。また、図６において、実線は偏光ビームスプリッター９５が消光位置に設定された状態でのストークスパラメータ比Ｓ₁／Ｓ₀の測定値を示し、破線は偏光ビームスプリッター９５が透過位置に設定された状態でのストークスパラメータ比Ｓ₁／Ｓ₀の測定値を示している。

偏光測定装置９では、ストークスパラメータ比Ｓ₁／Ｓ₀以外に、ストークスパラメータ比Ｓ₂／Ｓ₀，Ｓ₃／Ｓ₀、および偏光度Ｖの測定値が得られる。しかしながら、後述するようにＶ偏光照明やＨ偏光照明などを行う露光装置の場合には、ストークスパラメータ比Ｓ₁／Ｓ₀を高精度で測定することが重要である。したがって、以下の説明では、特にストークスパラメータ比Ｓ₁／Ｓ₀の測定精度に着目する。

図６を参照すると、１／４波長板９４のリターデーション量が９０度で誤差がない場合、偏光ビームスプリッター９５が消光位置に設定されていても透過位置に設定されていても（一般的には偏光ビームスプリッター９５の回転角度位置に依存することなく）、ストークスパラメータ比Ｓ₁／Ｓ₀の測定値は正しく０．８であり測定誤差は発生しない。しかしながら、１／４波長板９４にリターデーション誤差があると、ストークスパラメータ比Ｓ₁／Ｓ₀の値について測定誤差が発生する。

具体的には、１／４波長板９４のリターデーション量の誤差が同じであっても、偏光ビームスプリッター９５を消光位置に設定した状態よりも透過位置に設定した状態の方が、ストークスパラメータ比Ｓ₁／Ｓ₀の値について大きな測定誤差が発生する。換言すれば、１／４波長板９４のリターデーション量の誤差が同じである場合、偏光ビームスプリッター９５を透過位置に設定するよりも消光位置に設定する方が、ストークスパラメータ比Ｓ₁／Ｓ₀の値を高精度で測定することができる。

図７は、第２偏光状態の光が偏光測定装置に入射したときに検出面の一画素において検出される信号波形を示す図である。図７において、横軸は１／４波長板９４の光軸廻りの回転角度位置（度）を示し、縦軸は光強度を示している。第２偏光状態の入射光は、そのストークスパラメータ比Ｓ₁／Ｓ₀＝０．８，Ｓ₂／Ｓ₀＝０．２，Ｓ₃／Ｓ₀＝−０．２であり、ひいては偏光度Ｖ＝０．８４９である。すなわち、第２偏光状態の入射光には、偏光方向の異なる直線偏光成分、円偏光成分、非偏光成分が混在する。

図７（ａ）および（ｂ）は、偏光ビームスプリッター９５を消光位置および透過位置に設定した状態で１／４波長板９４を光軸廻りに３６０度回転させたときに得られる光強度の変化をそれぞれ示している。図７を参照すると、第２偏光状態の場合も第１偏光状態の場合と同様に、偏光ビームスプリッター９５を消光位置よりも透過位置に設定した方が、計測される信号波形のオフセットが小さいことがわかる。

図８は、第２偏光状態の光が偏光測定装置に入射したときに１／４波長板のリターデーション量の誤差に応じてストークスパラメータ比Ｓ₁／Ｓ₀の測定誤差が発生する様子を示す図である。図８において、横軸は１／４波長板９４のリターデーション量（度）を示し、縦軸はストークスパラメータ比Ｓ₁／Ｓ₀の測定値を示している。図８を参照すると、第２偏光状態の場合も第１偏光状態の場合と同様に、１／４波長板９４のリターデーション量の誤差が同じ場合、偏光ビームスプリッター９５を透過位置よりも消光位置に設定する方が、ストークスパラメータ比Ｓ₁／Ｓ₀の値を高精度で測定することができることがわかる。

図９は、第２偏光状態の光が偏光測定装置に入射したときに１／４波長板の結晶光学軸方向の誤差に応じてストークスパラメータ比Ｓ₁／Ｓ₀の測定誤差が発生する様子を示す図である。図９において、横軸は１／４波長板９４の結晶光学軸方向の誤差、すなわち角度ずれ量（度）を示し、縦軸はストークスパラメータ比Ｓ₁／Ｓ₀の測定値を示している。図９を参照すると、１／４波長板９４のリターデーション誤差の場合と同様に、１／４波長板９４の結晶光学軸方向の誤差が同じ場合、偏光ビームスプリッター９５を透過位置よりも消光位置に設定する方が、ストークスパラメータ比Ｓ₁／Ｓ₀の値を高精度で測定できることがわかる。

図１０は、第２偏光状態の光が偏光測定装置に入射したときに偏光ビームスプリッターの透過軸方向の誤差に応じてストークスパラメータ比Ｓ₁／Ｓ₀の測定誤差が発生する様子を示す図である。図１０において、横軸は偏光ビームスプリッター９５の透過軸方向の誤差、すなわち角度ずれ量（度）を示し、縦軸はストークスパラメータ比Ｓ₁／Ｓ₀の測定値を示している。図１０を参照すると、１／４波長板９４のリターデーション量の誤差や結晶光学軸方向の誤差の場合と同様に、偏光ビームスプリッター９５の透過軸方向の誤差が同じ場合、偏光ビームスプリッター９５を透過位置よりも消光位置に設定する方が、ストークスパラメータ比Ｓ₁／Ｓ₀の値を高精度で測定できることがわかる。特に、偏光ビームスプリッター９５を消光位置に設定する場合、偏光ビームスプリッター９５に透過軸方向の誤差がある程度あっても、ストークスパラメータ比Ｓ₁／Ｓ₀の値の測定誤差がほとんど発生しないことがわかる。

こうして、本実施形態の偏光測定装置９では、偏光ビームスプリッター９５をほぼ消光位置に設定した状態で、すなわち偏光ビームスプリッター９５の透過軸方向を入射光の偏光方向とほぼ直交する方向に設定した状態で、１／４波長板９４を光軸廻りに回転させながら検出面９６ａにおける光強度分布の変化を検出することにより、移相子としての１／４波長板９４や偏光子としての偏光ビームスプリッター９５の光学特性に関する誤差の影響を抑えて、光の偏光状態（特にストークスパラメータ比Ｓ₁／Ｓ₀）を高精度で測定することができる。また、偏光ビームスプリッター９５の透過軸方向を入射光の偏光方向とほぼ直交する方向に設定しなくても、たとえば入射光の偏光方向と直交する方向を挟んだ所定の角度範囲内に設定することにより、移相子や偏光子の光学特性に関する誤差の影響を抑えて光の偏光状態の測定精度を高める効果を得ることができる。

以下、本実施形態の露光装置において偏光測定装置９を用いて偏光状態を測定する方法について具体的に説明する。本実施形態の露光装置では、たとえばマスクＭ上において縦方向に細長く延びるパターンが支配的である場合、いわゆるＶ偏光照明を行う。Ｖ偏光照明では、図１１（ａ）に示すように、ビーム形状可変部４の作用により瞳面（マイクロフライアイレンズ５の後側焦点面、ひいては投影光学系ＰＬの瞳面）に形成される光強度分布（瞳強度分布）の形状を例えば光軸ＡＸを中心とした円形状に設定し、偏光状態可変部３の作用により円形状の瞳強度分布を通過する光束の偏光状態を、パターンの細長く延びる縦方向に偏光方向を有する縦偏光（Ｖ偏光）状態に設定する。

一方、たとえばマスクＭ上において横方向に細長く延びるパターンが支配的である場合、いわゆるＨ偏光照明を行う。Ｈ偏光照明では、図１１（ｂ）に示すように、ビーム形状可変部４の作用により瞳強度分布の形状を例えば光軸ＡＸを中心とした円形状に設定し、偏光状態可変部３の作用により円形状の瞳強度分布を通過する光束の偏光状態を、パターンの細長く延びる横方向に偏光方向を有する横偏光（Ｈ偏光）状態に設定する。

したがって、本実施形態の偏光測定装置９では、Ｖ偏光照明時とＨ偏光照明時とで、偏光ビームスプリッター９５の光軸廻りの角度位置を約９０度切り換えて測定を行うことになる。すなわち、Ｖ偏光照明時には縦偏光状態の入射光の偏光方向とほぼ直交する方向に偏光ビームスプリッター９５の透過軸方向を設定した状態で、Ｈ偏光照明時には横偏光状態の入射光の偏光方向とほぼ直交する方向に偏光ビームスプリッター９５の透過軸方向を設定した状態で測定を行う。

また、たとえばマスクＭ上において縦方向に細長く延びるパターンと横方向に細長く延びるパターンとが混在する場合、いわゆるＶ／Ｈ偏光混在型の４極照明または輪帯照明を行う。Ｖ／Ｈ偏光混在型の４極照明では、図１１（ｃ）に示すように、ビーム形状可変部４の作用により瞳強度分布の形状を、例えば光軸ＡＸを中心として十字状に対称配置された４つの円形状領域５１〜５４からなる４極状に設定する。そして、たとえば偏光状態可変部３と偏光変換素子（不図示）との協働作用により、縦方向に間隔を隔てた２つの円形状領域５１，５３を通過する光束の偏光状態を横偏光状態に設定し、横方向に間隔を隔てた２つの円形状領域５２，５４を通過する光束の偏光状態を縦偏光状態に設定する。

なお、偏光状態可変部３を経て入射する直線偏光をＶ／Ｈ偏光混在状態または後述の周方向偏光状態に変換するための偏光変換素子の構成および作用については、国際出願ＰＣＴ／ＪＰ２００５／０００４０７などを参照することができる。一方、Ｖ／Ｈ偏光混在型の輪帯照明では、図１１（ｄ）に示すように、ビーム形状可変部４の作用により瞳強度分布の形状を、例えば光軸ＡＸを中心とした輪帯状に設定する。そして、たとえば偏光状態可変部３と上述の偏光変換素子との協働作用により、縦方向に間隔を隔てた２つの円弧状領域６１，６３を通過する光束の偏光状態を横偏光状態に設定し、横方向に間隔を隔てた２つの円弧状領域６２，６４を通過する光束の偏光状態を縦偏光状態に設定する。

したがって、Ｖ／Ｈ偏光混在型の４極照明時または輪帯照明時には、偏光ビームスプリッター９５の光軸廻りの角度位置を約９０度切り換えて２回の測定を行うことになる。すなわち、縦偏光状態の入射光の偏光方向とほぼ直交する方向に偏光ビームスプリッター９５の透過軸方向を設定した状態で１回目の測定を行い、横偏光状態の入射光の偏光方向とほぼ直交する方向に偏光ビームスプリッター９５の透過軸方向を設定した状態で２回目の測定を行う。あるいは、縦偏光状態の入射光の偏光方向と直交する方向と横偏光状態の入射光の偏光方向と直交する方向とのほぼ中間方向に偏光ビームスプリッター９５の透過軸方向を設定した状態で測定を１回だけ行っても、移相子や偏光子の光学特性に関する誤差の影響を抑えて光の偏光状態の測定精度を高める効果を得ることができる。

さらに、たとえばマスクＭ上において縦方向に細長く延びるパターンと横方向に細長く延びるパターンと斜め方向に細長く延びるパターンとが混在する場合、いわゆる周方向偏光状態で輪帯照明を行う。周方向偏光輪帯照明では、図１１（ｅ）に示すように、ビーム形状可変部４の作用により瞳強度分布の形状を、例えば光軸ＡＸを中心とした輪帯状に設定する。そして、たとえば偏光状態可変部３と上述の偏光変換素子との協働作用により、縦方向に間隔を隔てた２つの円弧状領域７１，７５を通過する光束の偏光状態を横偏光状態に設定し、横方向に間隔を隔てた２つの円弧状領域７３，７７を通過する光束の偏光状態を縦偏光状態に設定し、＋４５度方向に間隔を隔てた２つの円弧状領域７４，７８を通過する光束の偏光状態を−４５度偏光状態に設定し、−４５度方向に間隔を隔てた２つの円弧状領域７２，７６を通過する光束の偏光状態を＋４５度偏光状態に設定する。

したがって、周方向偏光輪帯照明時には、偏光ビームスプリッター９５の光軸廻りの角度位置を約９０度づつ切り換えて４回の測定を行うことになる。すなわち、たとえば偏光ビームスプリッター９５の透過軸方向を縦偏光状態の入射光の偏光方向とほぼ直交する方向に設定した状態で１回目の測定を行い、＋４５度偏光状態の入射光の偏光方向とほぼ直交する方向に設定した状態で２回目の測定を行い、横偏光状態の入射光の偏光方向とほぼ直交する方向に設定した状態で３回目の測定を行い、−４５度偏光状態の入射光の偏光方向とほぼ直交する方向に設定した状態で４回目の測定を行う。

あるいは、たとえば縦偏光状態の入射光の偏光方向と直交する方向と＋４５度偏光状態の入射光の偏光方向と直交する方向とのほぼ中間方向に偏光ビームスプリッター９５の透過軸方向を設定した状態で１回目の測定を行い、横偏光状態の入射光の偏光方向と直交する方向と−４５度偏光状態の入射光の偏光方向と直交する方向とのほぼ中間方向に偏光ビームスプリッター９５の透過軸方向を設定した状態で２回目の測定を行っても、移相子や偏光子の光学特性に関する誤差の影響を抑えて光の偏光状態の測定精度を高める効果を得ることができる。

上述のように入射光の偏光方向がある程度わかっている場合には、入射光の設計上の偏光方向に応じて偏光ビームスプリッター９５の姿勢を設定した状態で測定を行えば良い。一方、入射光の偏光方向が不明な場合には、実際に測定した入射光の偏光方向とほぼ直交する方向に偏光ビームスプリッター９５の透過軸方向を設定することが好ましい。この場合、入射光の設計上の偏光方向とほぼ直交する方向に偏光ビームスプリッター９５の透過軸方向を設定した状態で入射光の偏光方向のラフ測定を行い、このラフ測定により得られた入射光の偏光方向とほぼ直交する方向に偏光ビームスプリッター９５の透過軸方向を再設定した状態で入射光の偏光状態を高精度で測定する。偏光ビームスプリッター９５の設定は、手動で行っても、駆動部９７を介して行ってもよい。

以上のように、本実施形態の偏光測定装置９では、移相子（１／４波長板９４）や偏光子（偏光ビームスプリッター９５）の光学特性に関する誤差の影響を抑えて、光の偏光状態を高精度で測定することができる。したがって、本実施形態の露光装置では、光の偏光状態を高精度で測定する偏光測定装置９を用いて、所望の偏光状態の光でマスクＭおよびウェハ（感光性基板）Ｗを照明し、適切な照明条件のもとで良好な露光を行うことができる。

すなわち、本実施形態では、偏光測定装置９を用いてウェハＷに対する照明光（ひいてはマスクＭに対する照明光）の偏光状態を測定し、照明光が適切な偏光状態になっているかどうかを判定することができる。ウェハＷへの照明光が適切な偏光状態になっていなければ、たとえば偏光状態可変部３における適切な光学調整により所望の偏光状態を実現することができる。その結果、所望の偏光状態の光でウェハＷを照明し、適切な照明条件のもとで良好な露光を行うことができる。

本実施形態の偏光測定装置９は、たとえば露光装置のウェハステージの側方に取り付け可能に設けられる。また、ウェハステージ内に偏光測定装置９を設けても良いし、ウェハステージとは別体に設けられてウェハ面内で移動可能な計測用ステージに偏光測定装置９を設けても良い。なお、このような計測用ステージには、投影光学系ＰＬを介して形成されたスリットマークの空間像を検出して投影光学系ＰＬの収差やフォーカス位置を検出する空間像検出器や、アライメント検出系の基準マーク、斜入射ＡＦ（オートフォーカス）系の基準反射面、投影光学系ＰＬの射出瞳に形成される光源像の形状や強度分布を計測する照明σ分布計測器、投影光学系ＰＬの波面収差を計測する波面収差計測器などが典型的に設けられる。

また、上述の実施形態の偏光測定装置９を露光装置に着脱可能に設けるには、たとえば特開２００２−７１５１４号公報において波面収差測定装置を露光装置に着脱可能に設ける場合と同じ機械的構成を利用することができる。また、本実施形態の偏光測定装置９を特開２００２−７１５１４号公報に開示の波面収差測定装置と一体化することもできる。また、上述の実施形態では、偏光状態可変部３を照明系中に設けているが、この偏光状態可変部３を投影系中に設けることも可能である。

なお、上述の実施形態では、偏光測定装置９のピンホール部材９０をウェハＷの位置またはその近傍に位置決めしている。しかしながら、これに限定されることなく、偏光測定装置９のピンホール部材９０をマスクＷの位置またはその近傍に位置決めし、マスクＭに対する照明光の偏光状態を測定することもできる。また、たとえば照明視野絞りとしてのマスクブラインド７の位置またはその近傍に偏光測定装置９のピンホール部材９０を位置決めし、マスクＭの共役位置またはその近傍における照明光の偏光状態を測定することもできる。

さらに、図１２に示すように、偏光測定装置９のピンホール部材９０をマスクＷの位置またはその近傍に位置決めし、ピンホール部材９０とコリメートレンズ９１との間に投影光学系ＰＬが介在するような変形例も可能である。図１２の変形例では、ピンホール部材９０のピンホール９０ａおよび投影光学系ＰＬを介した光に基づいて、ウェハＷに対する照明光（ひいてはマスクＭに対する照明光）の偏光状態を測定することができる。

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、上述の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１３のフローチャートを参照して説明する。

先ず、図１３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、上述の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。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。

また、上述の実施形態の露光装置では、プレート（ガラス基板）上に所定のパターン（回路パターン、電極パターン等）を形成することによって、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。以下、図１４のフローチャートを参照して、このときの手法の一例につき説明する。図１４において、パターン形成工程４０１では、上述の実施形態の露光装置を用いてマスクのパターンを感光性基板（レジストが塗布されたガラス基板等）に転写露光する、所謂光リソグラフィー工程が実行される。この光リソグラフィー工程によって、感光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レジスト剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフィルター形成工程４０２へ移行する。

次に、カラーフィルター形成工程４０２では、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）に対応した３つのドットの組がマトリックス状に多数配列されたり、またはＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルターの組を複数水平走査線方向に配列したカラーフィルターを形成する。そして、カラーフィルター形成工程４０２の後に、セル組み立て工程４０３が実行される。セル組み立て工程４０３では、パターン形成工程４０１にて得られた所定パターンを有する基板、およびカラーフィルター形成工程４０２にて得られたカラーフィルター等を用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。

セル組み立て工程４０３では、例えば、パターン形成工程４０１にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルター形成工程４０２にて得られたカラーフィルターとの間に液晶を注入して、液晶パネル（液晶セル）を製造する。その後、モジュール組み立て工程４０４にて、組み立てられた液晶パネル（液晶セル）の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素子の製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する液晶表示素子をスループット良く得ることができる。

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、たとえば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。また、上述の実施形態にかかる偏光測定装置では、露光装置の投影光学系の像面に設置されるウェハに対する照明光の偏光状態を測定している。しかしながら、これに限定されることなく、一般に照明光学系の被照射面に入射する照明光の偏光状態を測定する偏光測定装置に対して本発明を適用することができることは明らかである。

また、上述の実施形態において、投影光学系と感光性基板との間の光路中を１．１よりも大きな屈折率を有する媒体（典型的には液体）で満たす手法、所謂液浸法を適用しても良い。この場合、投影光学系と感光性基板との間の光路中に液体を満たす手法としては、国際公開番号ＷＯ９９／４９５０４号公報に開示されているような局所的に液体を満たす手法や、特開平６−１２４８７３号公報に開示されているような露光対象の基板を保持したステージを液槽の中で移動させる手法や、特開平１０−３０３１１４号公報に開示されているようなステージ上に所定深さの液体槽を形成し、その中に基板を保持する手法などを採用することができる。

なお、液体としては、露光光に対する透過性があってできるだけ屈折率が高く、投影光学系や基板表面に塗布されているフォトレジストに対して安定なものを用いることが好ましく、たとえばＫｒＦエキシマレーザ光やＡｒＦエキシマレーザ光を露光光とする場合には、液体として純水、脱イオン水を用いることができる。また、露光光としてＦ₂レーザ光を用いる場合は、液体としてはＦ₂レーザ光を透過可能な例えばフッ素系オイルや過フッ化ポリエーテル（ＰＦＰＥ）等のフッ素系の液体を用いればよい。液浸型の投影光学系を用いる露光装置では開口数が非常に大きくなり、光の偏光状態の測定および調整に対してさらに高い精度が要求されるため、本発明の適用が特に望ましい。

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の偏光状態可変部の内部構成を概略的に示す図である。 図１の偏光状態可変部の作用を説明する図である。 図１の偏光測定装置の内部構成を概略的に示す図である。 第１偏光状態の光が偏光測定装置に入射したときに検出面の一画素において検出される信号波形を示す図である。 第１偏光状態の光が偏光測定装置に入射したときに１／４波長板のリターデーション量の誤差に応じてストークスパラメータ比Ｓ₁／Ｓ₀の測定誤差が発生する様子を示す図である。 第２偏光状態の光が偏光測定装置に入射したときに検出面の一画素において検出される信号波形を示す図である。 第２偏光状態の光が偏光測定装置に入射したときに１／４波長板のリターデーション量の誤差に応じてストークスパラメータ比Ｓ₁／Ｓ₀の測定誤差が発生する様子を示す図である。 第２偏光状態の光が偏光測定装置に入射したときに１／４波長板の結晶光学軸方向の誤差に応じてストークスパラメータ比Ｓ₁／Ｓ₀の測定誤差が発生する様子を示す図である。 第２偏光状態の光が偏光測定装置に入射したときに偏光ビームスプリッターの透過軸方向の誤差に応じてストークスパラメータ比Ｓ₁／Ｓ₀の測定誤差が発生する様子を示す図である。 露光装置において瞳面に形成される様々な瞳強度分布および偏光状態を示す図である。 変形例にかかる偏光測定装置の構成を概略的に示す図である。 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フローチャートである。 マイクロデバイスとしての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

１ 光源
２ ビーム送光系
３ 偏光状態可変部（偏光設定部）
４ ビーム形状可変部
５ マイクロフライアイレンズ（フライアイレンズ）
６ コンデンサー光学系
７ マスクブラインド（照明視野絞り）
８ 結像光学系
９ 偏光測定装置
１０ 光量検出部
１１ 制御部
３１ １／２波長板
３２ 偏光解消素子
３２ａ 水晶プリズム
３２ｂ 石英プリズム
９０ ピンホール部材
９０ａ ピンホール
９４ １／４波長板（移相子）
９５ 偏光ビームスプリッター（偏光子）
９６ 二次元ＣＣＤ
９７ 駆動部
９８ 測定部
Ｍ マスク
ＰＬ 投影光学系
Ｗ ウェハ

Claims (18)

1. 光の偏光状態を測定する偏光測定装置において、
   光軸廻りに回転可能に設けられて入射光の偏光状態を変化させるための移相子と、
   所定の偏光成分を選択的に透過させるための偏光子と、
   前記移相子の光軸廻りの回転角度を変化させるための駆動部と、
   前記移相子および前記偏光子を介した光を検出するための光検出器と、
   前記光検出器の検出結果に基づいて光の偏光状態を測定する測定部とを備え、
   前記偏光子の透過軸方向は、前記入射光の偏光状態に応じて、光軸廻りの所定の角度範囲内に設定されていることを特徴とする偏光測定装置。
2. 前記偏光子の透過軸方向は、前記入射光の偏光方向とほぼ直交する方向に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の偏光測定装置。
3. 前記移相子は、互いに直交する方向に偏光方向を有する２つの直線偏光の間に所定の位相差を付与するための波長板を有することを特徴とする請求項１または２に記載の偏光測定装置。
4. 前記波長板は、１／４波長板であることを特徴とする請求項３に記載の偏光測定装置。
5. 前記偏光子は、所定の直線偏光成分だけを選択的に透過させるための直線偏光子を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の偏光測定装置。
6. 前記偏光測定装置は、照明光学系の被照射面に入射する照明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５のいずれか１項に記載の偏光測定装置。
7. 前記偏光測定装置は、前記被照射面内の複数の位置における前記照明光の偏光状態を測定することを特徴とする請求項６に記載の偏光測定装置。
8. 前記光検出器は、前記照明光学系の瞳内における前記照明光の偏光状態の分布を測定するために所定の位置に設定された二次元的な検出面を有することを特徴とする請求項６または７に記載の偏光測定装置。
9. 光の偏光状態を測定する偏光測定方法において、
   光軸廻りに回転可能で且つ入射光の偏光状態を変化させるための移相子と所定の偏光成分を選択的に透過させるための偏光子とを介した光を検出する光検出工程と、
   前記光検出工程の検出結果に基づいて光の偏光状態を測定する測定工程とを含み、
   前記光検出工程では、前記入射光の偏光状態に応じて、前記偏光子の透過軸方向を光軸廻りの所定の角度範囲内に設定することを特徴とする偏光測定方法。
10. 前記光検出工程では、前記入射光の偏光方向とほぼ直交する方向に前記偏光子の透過軸方向を設定することを特徴とする請求項９に記載の偏光測定方法。
11. 前記光検出工程では、前記入射光の設計上の偏光方向とほぼ直交する方向に前記偏光子の透過軸方向を設定することを特徴とする請求項１０に記載の偏光測定方法。
12. 前記入射光の設計上の偏光方向とほぼ直交する方向に前記偏光子の透過軸方向を設定した状態で前記入射光の偏光方向を測定する第１測定工程をさらに含み、
    前記光検出工程では、前記第１測定工程で測定された前記入射光の偏光方向に応じて前記偏光子の透過軸方向を再設定することを特徴とする請求項１０に記載の偏光測定方法。
13. マスクに形成されたパターンを感光性基板に露光する露光装置において、
    前記マスクおよび前記感光性基板のうちの少なくとも一方に対する照明光の偏光状態を測定するための請求項１乃至８のいずれか１項に記載の偏光測定装置を備えていることを特徴とする露光装置。
14. 光源と前記マスクとの間の光路中に配置されて前記マスクに達する光の偏光状態を所定の偏光状態に設定するための偏光設定部をさらに備え、
    前記偏光子の透過軸方向は、前記偏光設定部により設定された光の偏光状態に応じて、光軸廻りの所定の角度範囲内に設定されていることを特徴とする請求項１３に記載の露光装置。
15. マスクに形成されたパターンを感光性基板に露光する露光方法において、
    請求項１乃至８のいずれか１項に記載の偏光測定装置を用いて、前記マスクおよび前記感光性基板のうちの少なくとも一方に対する照明光の偏光状態を測定する偏光測定工程を含むことを特徴とする露光方法。
16. マスクに形成されたパターンを感光性基板に露光する露光方法において、
    請求項９乃至１２のいずれか１項に記載の偏光測定方法を用いて、前記マスクおよび前記感光性基板のうちの少なくとも一方に対する照明光の偏光状態を測定する偏光測定工程を含むことを特徴とする露光方法。
17. 前記マスクに達する光の偏光状態を所定の偏光状態に設定する偏光設定工程をさらに含み、
    前記光検出工程では、前記偏光設定工程により設定された光の偏光状態に応じて、前記偏光子の透過軸方向を光軸廻りの所定の角度範囲内に設定することを特徴とする請求項１６に記載の露光方法。
18. 前記光検出工程は、前記マスクを照明する照明光学系の瞳内の第１領域を通過する光束の第１偏光状態に応じて前記偏光子の透過軸方向を光軸廻りの第１角度位置に設定した状態で光を検出する第１光検出工程と、前記瞳内の第２領域を通過する光束の第２偏光状態に応じて前記偏光子の透過軸方向を光軸廻りの第２角度位置に設定した状態で光を検出する第２光検出工程とを含むことを特徴とする請求項１６または１７に記載の露光方法。

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