JP2007263897A - Calibration method and device for polarization meter, the polarization meter and exposure device equipped with the polarization meter, and measuring method of phase delay amount and wavelength plate - Google Patents

Calibration method and device for polarization meter, the polarization meter and exposure device equipped with the polarization meter, and measuring method of phase delay amount and wavelength plate Download PDF

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JP2007263897A JP2006092589A JP2006092589A JP2007263897A JP 2007263897 A JP2007263897 A JP 2007263897A JP 2006092589 A JP2006092589 A JP 2006092589A JP 2006092589 A JP2006092589 A JP 2006092589A JP 2007263897 A JP2007263897 A JP 2007263897A
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JP2006092589A
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Toru Fujii
Hisanori Kita
Yasushi Mizuno
尚憲 北
恭志 水野
藤井  透
Original Assignee
Nikon Corp
株式会社ニコン
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a calibration device which performs calibration of a polarization meter with high accuracy. <P>SOLUTION: The calibration device which performs calibration of the polarization meter 9 comprises a light source 21 which generates a linear polarized laser beam, a half-wave plate 24 which rotates the polarization direction of the laser beam, two polarization beam splitters 25A, 25B, and a polarization system 25 capable of rotation by a rotation mechanism 41. The rotation angle of the polarization system 25 is adjusted by the rotation mechanism 41, and the laser beam of a known polarization state which is emitted from the polarization system 25 is supplied to the polarization meter 9; and the known polarization state and the measured result of the polarization meter 9 are compared; and a parameter inside the polarization meter 9 is adjusted, according to the comparison results. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、入射光の偏光状態を計測するための偏光計測技術、偏光計測技術を用いる露光技術、偏光計測装置の校正技術、及び偏光計測装置の校正で使用される波長板の位相遅れ量の計測技術に関する。 The present invention, polarization measurement techniques for measuring the polarization state of the incident light, exposure technology using a polarization measurement techniques, calibration techniques, and the phase delay amount of wave plate used in the calibration of the polarimeter of polarization measurement device on measurement technology.

例えば半導体デバイスを製造するためのリソグラフィ工程中で、レチクル(又はフォトマスク等)のパターンを投影光学系を介してレジストが塗布されたウエハ(又はガラスプレート等)の各ショット領域に転写するために、ステッパー又はスキャニングステッパー等の露光装置が使用されている。 For example, in a lithography process for manufacturing semiconductor devices, in order to transfer to each shot area of ​​the reticle (or photomask, etc.) wafer pattern through the projection optical system resist is applied (or glass plate) the exposure apparatus such as a stepper or scanning stepper is used. これらの露光装置においては、解像度を高めるために露光波長が次第に短波長化して来ており、現状では露光用の照明光として主にKrFエキシマレーザ(波長247nm)、ArFエキシマレーザ(波長193nm)等のエキシマレーザ光が使用されている。 In these exposure apparatuses are coming increasingly shorter wavelength exposure wavelengths in order to increase the resolution, mainly KrF excimer laser (wavelength 247 nm) as illumination light for exposure at present, ArF excimer laser (wavelength 193 nm), etc. excimer laser light is used for.

最近では、さらに解像度や焦点深度等の結像性能を改善するために、所定の偏光状態に制御された照明光を用いる偏光照明も提案されている。 Recently, is further to improve the imaging performance of such resolution and depth of focus, it is also proposed polarized illumination using illumination light which has been controlled to a predetermined polarization state. エキシマレーザ光は光源から射出される段階ではほぼ直線偏光であるため、例えば照明光学系中で所定の波長板等を用いて偏光方向を回転することによって、容易に偏光状態を制御することができる。 Excimer laser beam because a step that is emitted from the light source is substantially linearly polarized light, for example, by rotating the polarization direction by using a predetermined wavelength plate or the like in the illumination optical system, it is possible to easily control the polarization state .

露光装置において偏光照明を用いるためには、実際に照明光の偏光状態を目標とする状態に設定できるかどうかを確認しておく必要がある。 In order to use the polarized illumination in the exposure apparatus, it is necessary to check if actually do the polarization state of the illumination light can be set to the state of the target. そのためには、必要に応じて露光装置のウエハステージ等に、偏光計測装置を設置して、照明光の偏光状態(偏光度等)を計測することが望ましい。 For this purpose, the wafer stage or the like of the exposure apparatus as required, by installing a polarization measurement device to measure the polarization state of the illumination light (polarization degree, etc.) it is desirable. この場合、偏光計測装置の計測結果の信頼性を高めるためには、例えば定期的に偏光計測装置の校正(キャリブレーション)を行うことが望ましい。 In this case, in order to increase the reliability of the measurement result of the polarization measurement device, for example, it is desirable to perform regular calibration of the polarization measurement device (calibration).

また、偏光計測装置には、1/4波長板等の波長板(移相板)を備え、この波長板の既知のリターデーション量(位相遅れ量)を用いて入射光の偏光状態を計算するタイプがある。 Further, the polarization measurement device, comprising a wavelength plate such as 1/4-wavelength plate (phase plate), to calculate the polarization state of the incident light using known retardation of the wave plate (phase delay) there is a type. このタイプの計測装置で計測精度を高めるためには、その波長板のリターデーション量を高精度に計測しておく必要がある。 To increase the measurement accuracy in this type of measurement apparatus, it is necessary to measure the retardation amount of the wavelength plate with high accuracy.
本発明は、このような課題に鑑み、偏光計測装置の計測精度を高めるための校正技術を提供することを目的とする。 In view of the above problems, and an object thereof is to provide a calibration technique for enhancing the measurement accuracy of the polarization measurement device.

さらに本発明は、偏光計測装置の計測精度を高めるために、偏光計測装置等で使用される波長板の位相遅れ量を高精度に計測する計測技術を提供することを目的とする。 The present invention, in order to improve the measurement accuracy of the polarization measurement device, and an object thereof is to provide a measurement technique for measuring a phase delay of a wavelength plate used in the polarized light measuring apparatus and the like with high accuracy.
また、本発明は、その校正技術で校正された偏光計測装置、この偏光計測装置を備えた露光装置、及びその位相遅れ量の計測技術で計測された波長板を提供することをも目的とする。 Further, the present invention has a polarization measurement device that is calibrated by the calibration technique, exposure apparatus provided with the polarization measurement device, and an object of the present invention is to provide a wavelength plate which is measured by the phase delay amount measurement technology .

本発明による偏光計測装置の校正方法は、入射光の偏光状態を計測する偏光計測装置(9)の校正方法において、その偏光計測装置に少なくとも1つの偏光子(25A)を介して偏光状態が既知の光束を供給する第1工程と、その偏光計測装置でその光束の偏光状態を計測する第2工程と、その第2工程の計測結果とその光束の既知の偏光状態とを比較する第3工程とを有するものである。 Calibration method for polarization measurement apparatus according to the present invention is a method for calibrating a polarization measurement device (9) for measuring the polarization state of the incident light, the polarization state through at least one polarizer (25A) to the polarization measurement device known a third step of comparing the a first step of supplying a light beam, a second step of measuring a polarization state of the light beam in the polarization measurement device, the measurement result of the second step and the known polarization state of the light beam and it has a door. 本発明によれば、偏光状態が既知の光束を用いることで、その偏光計測装置を校正できる。 According to the present invention, the polarization state by using a known light flux can be calibrated its polarization measuring device.

また、本発明による偏光計測装置の校正装置は、入射光の偏光状態を計測する偏光計測装置(9)の校正装置において、光束を発生する光源(21)と、少なくとも1つの偏光子(25A)を有し、その光源から発生した光束の偏光状態を所定状態に設定してその偏光計測装置に供給する偏光光学系(25)とを備えたものである。 Further, the calibration device of the polarimetry apparatus according to the present invention, the calibration device of the polarization measuring device for measuring the polarization state of the incident light (9), a light source (21) for generating a light beam, at least one polarizer (25A) the a, in which a set a polarization state of the light beam generated from the light source to a predetermined state polarization optical system configured to supply to the polarization measurement device (25). 本発明によって、本発明の偏光計測装置の校正方法を使用できる。 The present invention can be used to calibrate the method of polarimeter of the present invention.

また、本発明の位相遅れ量の計測方法は、被検光学素子(35)の位相遅れ量の計測方法において、直線偏光の光束を少なくとも1つの偏光子(37A)を含む偏光光学系(37)を介して光電検出器(38)に入射させ、その光電検出器の出力が最小又は最大になるようにその光束とその偏光光学系とを相対回転する第1工程と、その光束をその被検光学素子を介してその偏光光学系に入射させ、その光電検出器の出力が最小又は最大になるときのその被検光学素子の基準回転角を求める第2工程と、その被検光学素子をその基準回転角に対して所定角度回転させ、その光束をその被検光学素子及びその偏光光学系を介してその光電検出器に供給し、その光電検出器の出力が最小又は最大になるときのその偏光光学系の回転角を求める第3 Further, the measurement method of the phase delay of the present invention is a method of measuring the phase delay of the test optical element (35), the polarization optical system including at least one polarizer the light beam of the linearly polarized light (37A) (37) via is incident on the photoelectric detector (38), the light beam such that the output is a minimum or maximum of the photoelectric detector and the first step of relatively rotating its polarization optical system, the subject of the light beam through optical element is incident on the polarization optical system, a second step of obtaining a reference rotation angle of the test optical element when the output of the photoelectric detector is minimum or maximum, the target optical element that rotated by a predetermined angle with respect to the reference rotation angle, the the light beam through the target optical device and a polarization optical system is supplied to the photoelectric detector, when the output of the photoelectric detector is minimum or maximum third obtaining the rotation angle of the polarization optical system 程と、その第3工程で求めた回転角に基づいてその被検光学素子の位相遅れ量を求める第4工程とを有するものである。 Degree and, in which a fourth step of obtaining the phase delay of the test optical element based on the rotation angle determined in the third step. 本発明によれば、その被検光学素子の位相遅れ量を高精度に計測できる。 According to the present invention can measure the phase delay of the tested optical element with high accuracy.

次に、本発明による偏光計測装置は、本発明の偏光計測値の校正方法で校正されたものである。 Next, polarization measurement apparatus according to the present invention has been calibrated in the calibration method of the polarization measurements of the present invention. また、本発明による露光装置は、露光ビームでパターン(M)を照明し、そのパターンを投影光学系(PL)を介して感光体(W)上に転写する露光装置において、その露光ビームの偏光状態を計測するために、本発明の校正済みの偏光計測装置(9)を備えたものである。 The exposure apparatus according to the present invention, an exposure illuminating the pattern (M) in the beam, in an exposure apparatus for transferring onto the photosensitive member (W) through the pattern projection optical system (PL), the polarization in the exposure beam to measure the state, in which with a calibrated polarimeter of the present invention (9). また、本発明による波長板は、本発明の位相遅れ量の計測方法で位相遅れ量が計測されたものである。 The wavelength plate according to the present invention is the phase delay amount is measured by the phase delay of the measuring method of the present invention.

なお、以上の本発明の所定要素に付した括弧付き符号は、本発明の一実施形態を示す図面中の部材に対応しているが、各符号は本発明を分かり易くするために本発明の要素を例示したに過ぎず、本発明をその実施形態の構成に限定するものではない。 Incidentally, parenthesized reference numerals affixed to predetermined elements of the present invention described above is corresponds to the member in the drawings showing an embodiment of the present invention, each symbol of the present invention in order to facilitate understanding of the present invention merely illustrate elements and are not intended to limit the invention to the construction of that embodiment.

以下、本発明の好ましい実施形態の一例につき図1〜図6を参照して説明する。 Hereinafter, it will be described with reference to FIGS. 1 to 6 per example of a preferred embodiment of the present invention.
図1は本例の露光装置の概略構成を示し、この図1において、露光用の光源1として、発振波長が狭帯化されたArFエキシマレーザ光源(波長193nm)が使用されているが、その他にKrFエキシマレーザ光源(波長247nm)、F 2レーザ光源(波長157nm)等も使用できる。 Figure 1 shows a schematic arrangement of an exposure apparatus of the present embodiment. In FIG. 1, as the light source 1 for exposure, although the ArF excimer laser light source whose oscillation wavelength is narrowed (wavelength 193 nm) is used, other KrF excimer laser light source (wavelength 247 nm), F 2 laser light source (wavelength 157 nm), etc. can also be used. 光源1から射出される照明光IL(露光ビーム)は、偏光度Vが例えば0.95以上の直線偏光のレーザビームである。 Illumination light IL emitted from the light source 1 (exposure beam) is a laser beam of the polarization degree V, for example, 0.95 or more linearly polarized. 偏光度Vは、光束の全強度を示すS 0 、水平方向の直線偏光成分の強度から鉛直方向の直線偏光成分の強度を差し引いた差分強度を示すS 1 、水平方向に対して45°傾斜した方向の直線偏光成分の強度からそれに直交する方向の直線偏光成分の強度を差し引いた差分強度を示すS 2 、及び右回りの円偏光成分の強度から左回りの円偏光成分の強度を差し引いた差分強度を示すS 3よりなるストークスパラメータS 0 〜S 3を用いて、次式で表すことができる。 Polarization degree V is, S 0 indicating the total intensity of the light beam, S 1 indicating the difference intensity obtained by subtracting the intensities of linearly polarized light component in the vertical direction from the intensity of the horizontal direction of the linearly polarized light component, inclined by 45 ° with respect to the horizontal direction S 2 indicating the difference intensity obtained by subtracting the intensity of the linear polarized light component in a direction orthogonal to the intensity of the linearly polarized light component in the direction, and the difference from the intensity of the circularly polarized component of right-handed minus the intensity of the circularly polarized component of the counterclockwise using Stokes parameters S 0 to S 3 consisting of S 3 indicating the intensity, it can be expressed by the following equation.

V=(S 1 2 +S 2 2 +S 3 21/2 /S 0 …(1) V = (S 1 2 + S 2 2 + S 3 2) 1/2 / S 0 ... (1)
光源1から射出された照明光ILは、周知のビーム送光系2を介して偏光状態可変部3に入射する。 Illumination light IL emitted from the light source 1 is incident on the polarization state varying part 3 via the optical system 2 transmission known beam. 偏光状態可変部3は、後述のマスク(又はレチクル)M、ひいてはウエハWに対する照明光ILの偏光状態を変化させる機能を有する。 Polarization state varying part 3 has described the mask (or reticle) M, the function of changing the polarization state of the illumination light IL for thus the wafer W. 偏光状態可変部3は、一例として回転可能な1/2波長板又は1/4波長板を含み、1/2波長板を回転することで、照明光ILの偏光方向を任意の方向に設定することができ、その代わりに用いる1/4波長板の回転角を調整することで、照明光ILを円偏光や楕円偏光にすることができる。 Polarization state varying part 3 comprises a half-wave plate or quarter-wave plate rotatable as one example, by rotating the 1/2-wavelength plate, to set the polarization direction of the illumination light IL in any direction it can, by adjusting the rotation angle of the quarter wave plate used instead, it is possible to illumination light IL into circularly polarized light or elliptically-polarized light.

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照明光ILは、光束の断面形状を変化させるためのズーム光学系等を含むビーム形状可変部4を介して、マイクロフライアイレンズ(又はフライアイレンズ)5に入射する。 Converted illumination light IL polarization state as needed by the polarization state varying part 3 via a beam form variable part 4 including a zoom optical system or the like for changing the cross-sectional shape of a light beam, the micro fly's eye lens ( or enters the fly-eye lens) 5. マイクロフライアイレンズ5を構成する多数の正屈折力からなる微小レンズによってその射出面(照明光学系の瞳面)に多数の二次光源からなる面光源が形成され、その面光源からの照明光ILを重畳することで照明光ILの照度分布が均一化される。 Numerous multiple surface light source comprising a secondary light source on the exit surface thereof (the pupil plane of the illumination optical system) by micro lens consisting of a positive refractive power is formed constituting the micro fly's eye lens 5, the illumination light from the surface light source the illuminance distribution of the illumination light IL by superimposing the IL is made uniform. なお、マイクロフライアイレンズ5の代わりに、回折光学素子やロッドインテグレータ(内面反射型インテグレータ)等のオプティカル・インテグレータ(ホモジナイザ)を使用しても良い。 Instead of the micro fly's eye lens 5, it may be used diffractive optical element and a rod integrator (internal reflection type integrator), or the like optical integrator of (homogenizer). また、その照明光学系の瞳面には、通常照明、輪帯照明、2極照明、変形照明等の種々の照明方式用の開口絞りを切り替えて設定するための可変開口絞り部(不図示)が設置されている。 Further, in the pupil plane of the illumination optical system, normal illumination, annular illumination, dipole illumination, the variable aperture stop unit for setting switching the aperture stop for various lighting schemes modified illumination (not shown) such as There has been installed.

マイクロフライアイレンズ5から射出された照明光ILは、コンデンサー光学系6を介して、マスクM上の照明領域の形状を規定するための開口部が形成されたマスクブラインド7を照明する。 Micro fly's eye lens illumination light IL emitted from 5 through a condenser optical system 6, to illuminate the mask blind 7 having an opening formed for defining the shape of the illumination region on the mask M. マスクブラインド7の開口部を通過した照明光ILは、結像光学系8及び光路折り曲げ用のミラーを介して、転写用のパターンが形成されたマスクMを均一な照度分布で照明する。 Illumination light IL that has passed through the aperture of the mask blind 7, via a mirror for folding the image-forming optical system 8 and the optical path, to illuminate the mask M on which a pattern to be transferred is formed with a uniform illuminance distribution. ビーム送光系2から結像光学系8までの部材を含んで照明光学系が構成されている。 The illumination optical system is configured to include a member from the beam light transmitting system 2 to the image-forming optical system 8. また、光源1、偏光状態可変部3、及びビーム形状可変部4の動作は、コンピュータよりなり装置全体の動作を統括制御する主制御系11によって制御されている。 The light source 1, the polarization state varying part 3, and the operation of the beam shape varying unit 4 is controlled by the main control system 11 that controls the overall operation of it from the computer apparatus. さらに、例えばマイクロフライアイレンズ5とコンデンサー光学系6との間に配置されたビームスプリッタ(不図示)で分岐された照明光が光電検出器よりなるインテグレータセンサ10で受光され、インテグレータセンサ10の検出信号が主制御系11に供給されている。 Furthermore, for example, is received by an integrator sensor 10 which illumination light branched in the arrangement beam splitter between the micro fly's eye lens 5 and the condenser optical system 6 (not shown) is made of a photoelectric detector, the detection of the integrator sensor 10 signal is supplied to the main control system 11. 主制御系11はその検出信号に基づいて照明光ILの光量を制御する。 The main control system 11 controls the light amount of the illumination light IL on the basis of the detection signal.

照明光ILのもとで、マスクMのパターンは投影光学系PLを介してレジストが塗布されたウエハW(感光体)上に転写露光される。 Under the illumination light IL, the pattern of the mask M is transferred and exposed onto the wafer W with a resist through the projection optical system PL is applied (photosensitive member). マスクMは不図示のマスクステージ上に保持され、ウエハWはウエハステージWSTに保持され、ウエハステージWSTはウエハベースWB上の投影光学系PLの光軸AXに垂直な平面内で連続移動及びステップ移動を行う。 The mask M is held on a mask stage (not shown), the wafer W is held by the wafer stage WST, wafer stage WST moves continuously and step in a plane perpendicular to the optical axis AX of the projection optical system PL on the wafer base WB to move. また、ウエハステージWSTには、不図示のオートフォーカスセンサの計測値に基づいて、ウエハWの表面を投影光学系PLの像面に合焦させるために、ウエハWのフォーカス位置(光軸AX方向の位置)及び傾斜角を制御するフォーカス・レベリングステージも組み込まれている。 Further, the wafer stage WST, based on the measurement values ​​of the autofocus sensor (not shown), the surface of the wafer W to thereby focus the image plane of projection optical system PL, the focus position of the wafer W (the optical axis AX direction also incorporated focus leveling stage for controlling the position) and inclination angle.

露光時には、主制御系11の制御のもとで不図示のアライメント系によってマスクMとウエハWとのアライメントが行われた後、偏光状態可変部3によって照明光ILの偏光状態が所定状態に設定される。 During exposure, after alignment of the mask M and the wafer W is performed by the main control system 11 alignment system based in not shown control, set to a polarization state given the state of the illumination light IL by the polarization state varying part 3 It is. その後、光源1の発光を開始して、マスクMのパターンを一括露光方式又は走査露光方式で投影光学系PLを介してウエハW上の1つのショット領域に転写する動作と、光源1の発光を停止して、ウエハWをステップ移動する動作とを繰り返すことによって、ウエハW上の全部のショット領域にマスクMのパターンが転写される。 Then, to start the light emission of the light source 1, the operation and to be transferred to one shot area on the wafer W via the projection optical system PL the pattern of the mask M in the bundle exposure or scanning exposure method, the light emission of the light source 1 It stopped, the wafer W by repeating the operation of moving step, the pattern of the mask M is transferred to all of the shot areas on the wafer W. また、本例の露光装置が国際公開第99/49504号パンフレットに示すような液浸型である場合には、投影光学系PLとウエハWとの間に不図示の液体供給機構から純水等の液体が供給される。 Further, when the exposure apparatus of this embodiment is a liquid immersion type as shown in WO 99/49504, the pure water or the like from the liquid supply mechanism (not shown) between the projection optical system PL and the wafer W is a liquid is supplied.

さて、このように偏光照明を用いる場合、照明光ILの偏光状態が目標とする状態に設定されているかどうかを計測するために、一例としてウエハステージWSTに対して着脱自在に偏光計測装置9が備えられている。 Now, the case of using the polarization illumination, since the polarization state of the illumination light IL is measured whether it is set in a state of a target, freely polarization measurement device 9 detachable from the wafer stage WST as an example It is provided. なお、偏光計測装置9をマスクステージ(不図示)に設置して、照明光学系からの照明光ILの偏光状態を計測してもよい。 Incidentally, by installing a polarization measurement device 9 to the mask stage (not shown), the polarization state of the illumination light IL from the illumination optical system may be measured. 投影光学系PLを介した照明光ILの偏光状態を計測する際には、ウエハステージWSTを駆動することによって、投影光学系PLの露光領域に偏光計測装置9の入射面が移動する。 When measuring the polarization state of the illumination light IL via projection optical system PL, by driving the wafer stage WST, the incident surface of the polarization measurement device 9 is moved to the exposure area of ​​the projection optical system PL.
なお、ウエハステージWSTに偏光計測装置9を常設してもよい。 It is also possible to permanently polarization measurement device 9 to the wafer stage WST. あるいは、例えばウエハステージWSTとは別にアライメント用の基準マーク及び投影光学系PLの結像特性計測用の計測ユニット等が設けられた計測ステージを独立して配置するような場合には、その計測ステージに偏光計測装置9を固定してもよい。 Alternatively, for example, when the wafer stage WST for placement independently separately reference marks and the measurement stage of the measuring unit or the like for imaging characteristics measurement is provided in the projection optical system PL for alignment, the measuring stage it may be fixed polarization measuring device 9.

図2は、図1の偏光計測装置9の構成を示し、この図2において、図1の投影光学系PLからの照明光ILの偏光状態の計測時に、照明光ILはピンホール部材90のピンホール90aを通過する。 Figure 2 shows the structure of the polarization measurement device 9 of FIG. 1, in FIG. 2, when the measurement of the polarization state of the illumination light IL from the projection optical system PL in FIG. 1, the illumination light IL pin of the pinhole member 90 It passes through the hole 90a. ピンホール90aを通過した照明光ILは、コリメータレンズ91を介してほぼ平行光束に変換され、ミラー92で反射された後、リレーレンズ系93、1/4波長板94(移相子)、偏光ビームスプリッタ(以下、PBSと言う。)95を介して2次元CCDよりなる撮像素子96の検出面96aに入射する。 Illumination light IL that has passed through the pinhole 90a via the collimating lens 91 is converted into a substantially parallel light beam, after being reflected by the mirror 92, a relay lens system 93,1 / 4-wave plate 94 (phase shifter), polarization a beam splitter (hereinafter, referred to as PBS.) is incident on the detection surface 96a of the imaging element 96 consisting of two-dimensional CCD through 95. 1/4波長板94は、駆動部97によって光軸を中心として回転可能である。 Quarter-wave plate 94 is rotatable around the optical axis by the drive unit 97. PBS95は、所定の偏光成分(ここではP偏光成分)を選択的に透過させるための偏光子を構成している。 PBS95 (here P-polarized light component) predetermined polarized component constituting a polarizer for selectively transmitting. ピンホール部材90から撮像素子96までの部材を含んで偏光計測装置9が構成されている。 Polarization measurement device 9 include a member from the pin hole member 90 to the imaging element 96 has been configured.

駆動部97からの1/4波長板94の回転角に関する情報及び撮像素子96の検出信号(光量分布情報)は計測部98に供給される。 Detection signals of the information and the image pickup device 96 about the rotation angle of the quarter-wave plate 94 from the driving unit 97 (the light amount distribution information) is supplied to the measuring unit 98. 計測部98は、その回転角に関する情報及び光量分布情報に基づいて、例えば回転移相子法により照明光ILの偏光状態を示すストークスパラメータS 0 〜S 3を求め、その計測結果を主制御系11に供給する。 Measuring unit 98 on the basis of the information and the light amount distribution information on the rotation angle, for example, round transition retarder seek Stokes parameters S 0 to S 3 showing a polarization state of illumination light IL by method, the main control system and the measurement result It supplies it to the 11. 回転移相子法は、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ニュケーションズ)に詳しく記載されている。 Rotation retarder, for example Tsuruta Author: pencil light - are described in detail in Applied Optics for Optical Engineers (Ltd. New Technology Kominyukeshonzu). 具体的に、1/4波長板94の進相軸に対する遅相軸の照明光のリターデーション量(位相遅れ量)の実測値をΓ、撮像素子96の1つの画素に入射するP偏光の照明光に関するPBS95の透過率(平行透過率)の実測値をtx、当該画素に入射するS偏光の照明光に関するPBS95の透過率(垂直透過率)の実測値をtyとする。 Specifically, 1/4 retardation amount of the illumination light of the slow axis with respect to the fast axis of the waveplate 94 the measured values ​​of (phase delay) gamma, lighting P polarized light incident on one pixel of the image sensor 96 to transmittance of PBS95 to optical actual values ​​of (parallel transmittance) tx, transmission of PBS95 regarding illumination light S-polarized light incident on the pixel measured values ​​(vertical transmission) and ty. この場合、平行透過率txは0.9程度であり、垂直透過率tyは0.01程度である。 In this case, parallel transmittance tx is about 0.9, the vertical permeability ty is about 0.01. また、ストークスパラメータのうちで、全強度を示すパラメータS 0を1/4波長板94の回転角θに関してフーリエ変換したときの0次の係数をa 0 /2、sin2θの係数をb 2 、cos4θの係数をa 4 、sin4θの係数をb 4とする。 Further, among the Stokes parameters, the parameter S 0 to 1/4 a 0/2 0 order coefficient when the Fourier transform with respect to the rotation angle θ of the wave plate 94 showing the total intensity, b 2 coefficients of sin2θ, cos4θ the coefficient a 4, the coefficients of sin4θ and b 4.

このとき、係数A(=(tx 2 +ty 2 )/2)及びB(=(tx 2 −ty 2 )/2)を用いると、照明光ILのストークスパラメータS 0 〜S 3の計測値は次のようになる。 In this case, the use of Factor A (= (tx 2 + ty 2) / 2) and B (= (tx 2 -ty 2 ) / 2), the measurement value of the Stokes parameter S 0 to S 3 of the illumination light IL is next become that way. この計測値を(1)式に代入することで、照明光ILの偏光状態としての偏光度Vを求めることができる。 By substituting the measured values ​​into the equation (1) can be obtained the degree of polarization V of the polarization state of the illumination light IL. 偏光度Vの情報は計測部98から主制御系11に供給される。 Information of polarization V is supplied to the main control system 11 from the measuring unit 98. なお、ストークスパラメータS 0 〜S 3自体を偏光状態とみなして、主制御系11に供給してもよい。 Note that the Stokes parameter S 0 to S 3 itself is regarded as the polarization state may be supplied to the main control system 11.

偏光度Vの計算式から分かるように、偏光度Vの計測結果に影響するパラメータは、1/4波長板94(移相子)のリターデーション量Γ、1/4波長板94の進相軸の方向(回転方位)、PBS95の平行透過率tx及び垂直透過率ty、並びにPBS95の回転方位(例えば入射光とビームスプリッタ面で反射される光束とを含む面の回転角)であり、偏光計測装置9の校正時の補正対象はこれらのパラメータの値である。 As can be seen from the formula degree of polarization V, parameters that affect the measurement result of the polarization degree V is retardation amount gamma, the fast axis of the 1/4-wave plate 94 of 1/4-wave plate 94 (retarder) direction (rotational direction), a parallel transmittance of PBS95 tx and vertical permeability ty, and rotational orientation of PBS95 (e.g. rotational angle of the plane including the light beam reflected by the incident light and the beam splitter surface), polarimetry corrected during calibration of the device 9 is the value of these parameters.

次に、偏光計測装置9の計測値の校正方法の一例につき説明する。 It will now be described an example of a method of calibrating the measurement value of the polarization measurement device 9. なお、本例の校正方法は、回転移相子法以外の偏光計測装置の校正にも使用できる。 Incidentally, the calibration method of the present example can be used to calibrate the polarization measurement device other than rotating-retarder.
図3は、偏光計測装置9の校正装置(キャリブレーション装置)の一例を示し、この図3において、校正装置は、図1の露光装置の光源1と同じ発振波長の光源21を備えている。 Figure 3 shows an example of a calibration device of the polarization measurement device 9 (calibration device), in this FIG. 3, the calibration device includes a light source 21 having the same oscillation wavelength as the light source 1 in the exposure apparatus of FIG. 従って、光源1がArFエキシマレーザ光源であれば、光源21もArFエキシマレーザ光源である。 Therefore, the light source 1 when the ArF excimer laser light source, the light source 21 is also ArF excimer laser light source. このため、図1の露光装置に装着された場合と同じ状態で偏光計測装置9の校正を行うことができる。 Therefore, it is possible to calibrate the polarization measurement device 9 in the same state as when it is mounted in the exposure apparatus of Figure 1. ただし、光源21と光源1とで発振波長が異なっていてもよく、光源21はレーザ光源以外の光源であってもよい。 However, may be different in oscillation wavelength and the light source 21 and the light source 1, light source 21 may be a light source other than the laser light source. 光源21からは、偏光度が0.95以上の直線偏光のほぼ平行光束からなるレーザビームLBが射出される。 From the light source 21, the laser beam LB polarization consists substantially parallel beam 0.95 or more linearly polarized light is emitted.

光源21から射出されたレーザビームLBは、透過率の大きいビームスプリッタ22及び不図示の回転機構に保持された1/2波長板24を介して偏光方向が回転されて、ビームスプリッタ面が互いに平行になるように直列配置された2つのPBS(偏光ビームスプリッタ)25A,25Bからなる偏光系25に入射する。 The laser beam LB emitted from the light source 21 is the polarization direction is rotated through a half-wave plate 24 held by the large beam splitter 22 and the rotation mechanism (not shown) of the transmission, the beam splitter surface is parallel arranged in series such that the two PBS (polarizing beam splitter) 25A, enters the polarizing system 25 consisting 25B. 偏光系25は、不図示のコラムに固定された固定部材41bと、固定部材41b内に回転自在に収納された回転部材41aとを含む回転機構41によって光軸の回りに回転自在に保持され、偏光系25を透過したレーザビームは偏光計測装置9に入射する。 Henhikarikei 25 includes a fixed member 41b which is fixed to the column (not shown) rotatably held around the optical axis by a rotating mechanism 41 including a rotary member 41a which is rotatably accommodated in the fixing member 41b, the laser beam transmitted through the Henhikarikei 25 is incident on the polarization measurement device 9. 偏光系25に入射する光束のうちで、PBS25A,25Bのビームスプリッタ面に対するP偏光成分が偏光系25を透過する。 Of the light beam incident on Henhikarikei 25, PBS25A, P-polarized light component with respect to the beam splitter surface of the 25B is transmitted through the polarizing system 25. 2つのPBS25A,25Bを直列に配置することで、偏光系25を透過する光束の偏光度を高めることができ、偏光計測装置9の校正をより高精度に行うことができる。 Two PBS25A, and 25B by placing in series, it is possible to increase the degree of polarization of the light beam transmitted through the Henhikarikei 25, it is possible to calibrate the polarization measurement device 9 with higher accuracy. ただし、偏光計測装置9で必要とされる計測精度が低い場合には、偏光系25を1つのPBS25Aのみから構成してもよい。 However, when the measurement accuracy required by the polarization measurement device 9 is low, may constitute Henhikarikei 25 from only one PBS25A. 逆に、計測精度をより高めたい場合には、3個以上のPBSを直列に配置してもよい。 Conversely, if you want more enhanced measurement accuracy may be disposed three or more PBS in series. また、PBS25A,25Bの代わりに偏光板等の他の偏光子を用いてもよい。 Further, PBS25A, may use other polarizer of the polarizing plate or the like in place of 25B.

一方、ビームスプリッタ22で反射(分岐)されたレーザビームは、フォトダイオード等の光量モニタ23で受光される。 On the other hand, the laser beam reflected (branch) by the beam splitter 22 is received by the light quantity monitor 23 such as a photodiode. 光量モニタ23の検出結果が所定レベルになるように光源21の出力を制御することで、偏光計測装置9にほぼ一定の光量のレーザビームを入射させることができる。 By the detection result of the light amount monitor 23 to control the output of the light source 21 to a predetermined level, it can be incident laser beam of substantially constant amount of light to the polarization measurement device 9. 光源1、ビームスプリッタ22、光量モニタ23、1/2波長板24、及び偏光系25を含んで校正装置が構成されている。 Light source 1, a beam splitter 22, the light quantity monitor 23,1 / 2 wavelength plate 24, and the calibration device includes a polarizing system 25 is constituted.

図3の校正装置を用いて、一例として以下のように偏光計測装置9の校正が行われる。 Using calibration apparatus of FIG. 3, the calibration of the polarization measurement device 9 is performed as follows as an example.
第1工程:回転機構41によって偏光系25の回転角を所定角度に設定する。 First step: setting a rotation angle of the polarization system 25 at a predetermined angle by the rotation mechanism 41. 具体的に、光源21から射出されるレーザビームLBの光軸が水平面に平行であるとして、偏光系25を透過するレーザビームLBの偏光方向が水平方向、鉛直方向、水平方向から45°傾斜した方向、又は水平方向から135°傾斜した方向等になるように、偏光系25の回転角を設定する。 Specifically, as the optical axis of the laser beam LB emitted from the light source 21 is parallel to the horizontal plane, the polarization direction is horizontal direction of the laser beam LB passing through the Henhikarikei 25, the vertical direction, inclined by 45 ° from the horizontal direction direction, or so that the horizontal direction 135 ° tilted direction, and the like, to set the rotation angle of the Henhikarikei 25. その後、光源21からのレーザビームLBをビームスプリッタ22、1/2波長板24、及び偏光系25を介して偏光計測装置9に供給する。 Thereafter, and it supplies the polarization measurement device 9 with a laser beam LB from the light source 21 via the beam splitter 22, one / 2-wavelength plate 24 and the polarizing system 25,. この場合、偏光計測装置9に供給されるレーザビームは偏光方向が既知の直線偏光であるため、(1)式からその偏光度V1を求めることができる。 In this case, the laser beam supplied to the polarization measurement device 9 for the polarization directions are known linearly polarized light, it is possible to obtain the polarization V1 from equation (1).

第2工程:偏光計測装置9でその供給されたレーザビームの偏光度V1'を計測する。 Second step: measuring the degree of polarization V1 'of the supplied laser beam by the polarization measurement device 9.
第3工程:偏光計測装置9で計測されたレーザビームの偏光度V1'と、第1工程で偏光計測装置9に供給されるレーザビームの既知の偏光度V1とを比較して、その差分Δ1を求める。 Third Step: a laser beam of polarization V1 'measured by the polarization measurement unit 9 compares the known polarization V1 of the laser beam supplied to the polarization measurement device 9 in the first step, the difference Δ1 the seek. 次に、差分Δ1を小さくするように、偏光計測装置9のパラメータである図2の1/4波長板94のリターデーション量Γ、並びにPBS95の平行透過率tx及び垂直透過率ty等のいずれかの値を補正する。 Then, so as to reduce the difference .DELTA.1, any retardation amount gamma, and the like parallel transmittance tx and vertical permeability of PBS95 ty polarization measurement device quarter-wave plate 94 of FIG. 2 which is a parameter of 9 to correct the value. これによって偏光計測装置9の校正が完了する。 This calibration of the polarization measurement device 9 is completed.

第4工程:偏光計測装置9の計測部98(図2参照)において、補正後のパラメータを用いて偏光度V1'を再計算することで、偏光計測装置9の計測結果を補正することができる。 Step 4: In the measuring unit 98 of the polarization measurement device 9 (see FIG. 2), by recalculating the polarization V1 'using the parameters corrected, it is possible to correct the measurement result of the polarization measurement device 9 .
なお、補正すべきパラメータは5個以上であるため、偏光系25の回転角を5箇所以上に設定してそれぞれ上記の第1工程、第2工程を実行して、偏光度の差分Δ1〜Δ5等を求め、その第3工程ではそれらの差分Δ1〜Δ5等が全体として小さくなるように、最小自乗法等でリターデーション量Γ、及び透過率tx,tyの値を補正してもよい。 Since the parameter to be corrected is 5 or more, the first step each of the set rotation angle of the Henhikarikei 25 above five points, by executing the second step, the polarization difference Δ1~Δ5 It looks like, that in the third step so as to reduce the overall like the difference between these Δ1~Δ5 is, the retardation amount Γ least squares method or the like, and transmittance tx, may be corrected value of ty. また、偏光系25の射出面に1/4波長板を設置して円偏光の光束を偏光計測装置9に供給してもよい。 Further, the light beam by installing circularly polarized wave plate on the exit surface of the Henhikarikei 25 may be supplied to the polarization measurement device 9. これによって、偏光計測装置9の校正精度を高めることができる。 This can increase the calibration accuracy of the polarization measurement device 9.

このように本例の校正装置によれば、偏光状態が既知のレーザビームを偏光計測装置9に供給することで、偏光計測装置9の計測結果を校正することができる。 According to the calibration apparatus of the present embodiment, since the polarization state to supply a known laser beam to the polarization measurement device 9, it is possible to calibrate the measurement result of the polarization measurement device 9. 図1の露光装置に装着されている偏光計測装置9は、そのようにして校正が行われている。 Polarization measurement device 9 mounted on the exposure apparatus of Figure 1, the calibration is being performed in this way.
なお、光源1の出力が安定しているような場合には、ビームスプリッタ22及び光量モニタ23は省略してもよい。 Incidentally, when the output of the light source 1, such as stable, the beam splitter 22 and the light quantity monitor 23 may be omitted. また、1/2波長板24を用いて偏光系25に入射するレーザビームLBの偏光状態をほぼP偏光とすることによって、レーザビームLBの利用効率を高く維持できる。 Further, by substantially P-polarized light the polarization state of the laser beam LB incident on the polarizing system 25 using a 1/2-wavelength plate 24 can maintain a high utilization efficiency of the laser beam LB. なお、レーザビームLBの利用効率が多少低下してもよい場合には、1/2波長板24を省略してもよい。 In the case where the utilization efficiency of the laser beam LB may be slightly reduced it may omit 1/2-wave plate 24. また、光源21としては円偏光又はランダム偏光の光束を射出する光源を使用することも可能であり、この場合には、1/2波長板24を省略することができる。 Further, as the light source 21 is also possible to use a light source that emits a light beam of circularly polarized light or a random-polarized light, in this case, it may be omitted 1/2-wave plate 24. さらに、偏光計測装置9に円偏光の光束を供給する場合には、偏光系25と偏光計測装置9との間に1/4波長板を配置してもよい。 Further, when supplying a light beam polarization measurement device 9 circularly polarized light may be placed a quarter wave plate between the Henhikarikei 25 and the polarization measurement device 9.

なお、図1の例のように投影光学系PLを通過した照明光ILの偏光状態を計測するための偏光計測装置9の校正を行うためには、図4に示すように、偏光系25と偏光計測装置9との間にレンズ27a,27bよりなる対物レンズ系27を配置してもよい。 In order to calibrate the polarization measurement device 9 for measuring the polarization state of the illumination light IL that has passed through the projection optical system PL as in the example of FIG. 1, as shown in FIG. 4, the Henhikarikei 25 lenses 27a, may be arranged objective lens system 27 consisting 27b between the polarization measurement device 9. また、偏光計測装置9に円偏光の光束を供給するために、偏光系25の射出面に点線で示すように1/4波長板28を配置してもよい。 In order to supply the light beam of the polarization measurement device 9 circularly polarized light, it may be arranged a quarter wave plate 28 as indicated by the dotted lines on the exit surface of the Henhikarikei 25.

図3に対応する部分に同一符号を付した図4において、偏光系25を透過したレーザビームLBは回折光学素子26及び対物レンズ系27を介して偏光計測装置9に供給される。 In Figure 4 the same reference numerals to the corresponding parts in FIG. 3, the laser beam LB that has passed through the Henhikarikei 25 is supplied to the polarization measurement device 9 via the diffractive optical element 26 and the objective lens system 27. この場合、対物レンズ系27は、リターデーションの極めて小さいレンズを使用して構成されている。 In this case, the objective lens system 27 is constituted by using a very small lens retardation. また、対物レンズ系27の瞳面でのレーザビームLBの可干渉性を低くするために、回折光学素子26が使用されている。 Further, in order to lower the coherence of the laser beam LB on the pupil plane of the objective lens system 27, the diffractive optical element 26 is used. 図5は、図4中の回折光学素子26から偏光計測装置9までの光路を示し、この図5において、レーザビームLBは回折光学素子26によって少なくとも3つの方向に回折され、対物レンズ系27の瞳面では、回折光学素子26上の異なる部分からの3個以上の光が集まるため、可干渉性が低下する。 Figure 5 shows an optical path from the diffractive optical element 26 in FIG. 4 to the polarization measurement device 9, in this FIG. 5, the laser beam LB is diffracted into at least three directions the diffractive optical element 26, the objective lens system 27 in the pupil plane, since the three or more light from different portions on the diffractive optical element 26 gather, coherence is reduced. なお、回折光学素子26は省略することも可能である。 The diffraction optical element 26 is may be omitted.

また、図4の例では、レンズ27bと偏光計測装置9との間の空間を密閉するようにカバー部材47が設けられ、カバー部材47の内部に配管48を介して液体供給装置46から、図1の露光装置で液浸露光を行う際に投影光学系PLとウエハWとの間に供給されるのと同じ液体を供給できるように構成されている。 Further, in the example of FIG. 4, the cover member 47 is provided so as to seal the space between the lens 27b and the polarization measurement device 9, the liquid supply apparatus 46 via the internal pipe 48 of the cover member 47, FIG. and it is configured to supply the same liquid as that supplied between the projection optical system PL and the wafer W when performing liquid immersion exposure in the first exposure apparatus. 本例では、レンズ27bと偏光計測装置9との間にその液体を供給することで、液浸露光を行う場合と同じ条件で偏光計測装置9の校正を行うことができる。 In this embodiment, by supplying the liquid between the lens 27b and the polarization measurement device 9, it is possible to calibrate the polarization measurement device 9 under the same conditions as in the case of performing immersion exposure.

なお、図4の例では回折光学素子26を用いてレーザビームLBの可干渉性を低下させているが、図6に示すように、オプティカル・インテグレータを用いて可干渉性を抑制してもよい。 Although in the example of FIG. 4 has reduced the coherence of the laser beam LB by using a diffractive optical element 26, as shown in FIG. 6, it may suppress the coherence using an optical integrator .
図6において、光源21から射出されたレーザビームLBは、フライアイレンズ29に入射し、フライアイレンズ29から射出された光束はコリメータレンズ30によって集光されて第1のピンホール板31に照射され、このピンホール板31のピンホール31aを通過した光束は、第2のピンホール板32に照射される。 6, laser beam LB emitted from the light source 21 is incident on the fly eye lens 29, the irradiation light beam emitted from the fly-eye lens 29 in the first pinhole plate 31 is condensed by the collimator lens 30 is, the light beam which has passed through the pinhole 31a of the pinhole plate 31 is irradiated to the second pinhole plate 32. なお、フライアイレンズ29の代わりに、回折光学素子等の他のオプティカル・インテグレータ(ホモジナイザ)を使用してもよい。 Instead of the fly-eye lens 29, it may use other optical integrator such as a diffraction optical element (homogenizer). そのピンホール板32のピンホール32aを通過した光束は、ミラー33、ビームスプリッタ22を経てビームエキスパンダ34によって断面形状が拡大された後、1/2波長板24、偏光系25、及び対物レンズ系27を介して偏光計測装置9に入射する。 The light beam which has passed through the pinhole 32a of the pinhole plate 32, a mirror 33, after which the cross section is expanded by the beam expander 34 through the beam splitter 22. 1/2-wavelength plate 24, Henhikarikei 25, and an objective lens It enters the polarization measurement device 9 through the system 27. また、ビームスプリッタ22で分岐した光束が光量モニタ23で受光されている。 Further, the light beam branched by the beam splitter 22 is received by the light quantity monitor 23.

図6の校正装置では、フライアイレンズ29を構成する多数の微小レンズからの光束を重畳した光束をピンホール板31,32を介して取り出し、この光束の断面形状を大きくした光束の偏光状態を制御して偏光計測装置9に供給している。 Calibration apparatus of FIG. 6, the light beam obtained by superimposing the light beams from the plurality of micro lenses of the fly's eye lens 29 is taken out through the pinhole plate 31, the polarization state of the light beam to increase the cross-sectional shape of the light beam controlled and is supplied to the polarization measurement device 9. 従って、レーザビームLBの可干渉性の影響を低減させて、高精度に偏光計測装置9の校正を行うことができる。 Therefore, it is possible to reduce the influence of the coherence of the laser beam LB, to calibrate the polarization measurement device 9 with high accuracy.
次に、本発明の実施形態の他の例につき図7及び図8を参照して説明する。 Next, will be explained with reference to FIGS. 7 and 8 in another example embodiment of the present invention. 上記の実施形態では、偏光状態が既知の光束を入射することで図2の偏光計測装置9の計測値の校正を行っているが、本例では偏光計測装置9の計測精度を高めるために、図2の1/4波長板94のリターデーション量(位相遅れ量)を予め高精度に計測するものとする。 In the above embodiments, for although the polarization state is performing calibration measurements of the polarization measurement device 9 in FIG. 2 by entering the known light flux, in the present embodiment to improve the measurement accuracy of the polarization measurement device 9, 1/4 retardation of wave plate 94 of FIG. 2 shall be measured in advance accurate (phase delay amount).

図7(A)は、本例のリターデーション量の計測装置を示し、この図3に対応する部分に同一符号を付した図7(A)において、光源21からのレーザビームLBは、ビームスプリッタ22、1/2波長板24、光源側の偏光系25を介して被検光学素子35に入射する。 Figure 7 (A) shows a measuring device retardation amount of the present embodiment, in FIG. 7 (A) denoted by the same reference numerals to portions corresponding to FIG. 3, the laser beam LB from the light source 21, the beam splitter 22, one / 2 wave plate 24, it is incident on the test optical element 35 via the light source side polarizing system 25. 被検光学素子35の一例は、図2の1/4波長板94である。 An example of the test optical element 35 is a quarter-wave plate 94 in FIG. 2. 被検光学素子35を透過したレーザビームLBは、計測用の1/4波長板36を経て2つのPBS(偏光ビームスプリッタ)37A及び37Bをビームスプリッタ面が平行になるように直列配置してなる計測用の偏光系37を介してフォトダイオード等の光電センサ38で受光され、光電センサ38の検出信号が信号処理系43に供給される。 The laser beam LB that has passed through the test optical element 35, a beam splitter surface two PBS (polarization beam splitter) 37A and 37B through the quarter-wave plate 36 is in series arranged in parallel for measurement through the polarizing system 37 for measurement is received by a photoelectric sensor 38 such as a photodiode, the detection signal of the photoelectric sensor 38 is supplied to the signal processing system 43. なお、偏光系37も、1つのPBS37Aのみから構成してもよく、偏光板等の他の偏光子を用いて構成してもよい。 Incidentally, Henhikarikei 37 also may be constructed of only one PBS37A, it may be configured using other polarizer such as a polarizing plate.

また、被検光学素子35、1/4波長板36、及び偏光系37はそれぞれ光軸を中心としてこれらの部材を回転するための回転機構42A,42B,42Cに支持されている。 Also, it is supported by the rotating mechanism 42A, 42B, 42C for rotating these members about the optical axis target optical element 35, / 4 wavelength plate 36, and the polarization system 37, respectively. さらに被検光学素子35及び1/4波長板36はそれぞれ不図示のXYステージによって必要に応じてレーザビームLBの光路外に待避できるように構成されている。 It is configured to be retracted outside the optical path of the laser beam LB as needed by more target optical element 35 and the quarter-wave plate 36 is an XY stage (not shown), respectively. 回転機構42A,42B,42Cの回転角の情報も信号処理系43に供給されている。 Rotating mechanism 42A, 42B, is also supplied to a signal processing system 43 information of the rotation angle of 42C.

図7(A)の計測装置によって被検光学素子35のリターデーション量を計測する動作の一例につき説明する。 The measuring device shown in FIG. 7 (A) will be described an example of the operation of measuring the retardation amount of the to-be-tested optical element 35.
第1工程:被検光学素子35及び1/4波長板36を光路外に待避させた状態で、光源21を発光させ、1/2波長板24を回転して偏光系25に対してほぼP偏光となるレーザビームLBを偏光系25に供給する。 First step: in a state in which the test optical element 35 and the quarter-wave plate 36 is retracted outside the optical path, the light source 21 to emit light, nearly P with respect to the polarization system 25 by rotating the 1/2-wavelength plate 24 and supplies to the polarizing system 25 a laser beam LB to be polarized. この結果、偏光系25から光量の大きい、かつ偏光度の高い直線偏光(P偏光)のレーザビームLBが偏光系37に供給される。 As a result, the amount of large from Henhikarikei 25, and the laser beam LB in the degree of polarization high linearly polarized light (P polarized light) is supplied to the polarizing system 37. この状態で、入射するレーザビームLBが偏光系37に対してS偏光となるように、即ち光電センサ38の検出信号が最小となるように、回転機構42Cを介して偏光系37の回転角(レーザビームLBに対する相対回転角)を設定する。 In this state, as the laser beam LB that enters becomes S polarized with respect to the polarization system 37, i.e., so that the detected signal of the photoelectric sensor 38 is minimized, the rotation angle of the polarization system 37 via a rotation mechanism 42C ( setting the relative rotation angle) with respect to the laser beam LB. なお、入射するレーザビームLBが偏光系37に対してP偏光となるように、即ち光電センサ38の検出信号が最大となるように、偏光系37の回転角を設定することも可能である(以下同様)。 Note that, as the laser beam LB that enters is P-polarized with respect to the polarization system 37, i.e., so that the detected signal of the photoelectric sensor 38 becomes maximum, it is possible to set the rotation angle of the Henhikarikei 37 ( hereinafter the same). また、光源21(レーザビームLB)側を回転することも可能である。 It is also possible to rotate the light source 21 (laser beam LB) side.

第2工程:1/4波長板36を光路上に設置して、1/4波長板36の進相軸が入射するレーザビームLBの偏光方向に平行になるように、即ち光電センサ38の検出信号が最小になるように回転機構42Bによって1/4波長板36の回転角を設定する。 Second step: a quarter-wave plate 36 is placed on the optical path, 1/4 as the fast axis of the waveplate 36 is parallel to the polarization direction of the laser beam LB incident, i.e. detection of the photoelectric sensor 38 signal sets the rotation angle of the quarter-wave plate 36 by the rotating mechanism 42B so as to minimize.
次に、被検光学素子35を光路上に設置して、被検光学素子35の一つの結晶軸(例えば進相軸)が入射するレーザビームLBの偏光方向に平行になるときの、即ち光電センサ38の検出信号が最小になるときの被検光学素子35の回転角(基準回転角)を求める。 Next, by installing a test optical element 35 on the optical path, when parallel to the polarization direction of the laser beam LB one crystal axis of the target optical element 35 (e.g., fast axis) is incident, i.e., the photoelectric rotation angle of the test optical element 35 when the detection signal of the sensor 38 is minimized (the reference rotation angle) determined.

第3工程:被検光学素子35をその基準回転角に対して45°回転した状態で、1/4波長板36を透過したレーザビームLBの偏光方向が偏光系37に対してS偏光(消光方位)となるように、即ち光電センサ38の検出信号が最小になるときの偏光系37の回転角を求める。 Third Step: In a state of being rotated 45 ° with respect to the reference rotation angle target optical element 35, 1/4 S-polarized light the polarization direction of the laser beam LB that has passed through the wavelength plate 36 relative to the polarization system 37 (extinction so that the azimuth), namely finding a rotation angle of the polarization system 37 when the detection signal of the photoelectric sensor 38 is minimized.
第4工程:その第3工程で求めた偏光系37の回転角を2倍することで被検光学素子35のリターデーション量を求めることができる。 Step 4: The rotation angle of the polarization system 37 obtained in the third step can be determined retardation amount of the to-be-tested optical element 35 in doubling.

即ち、図7(B)に示すように、入射するレーザビームの偏光方向44に対して、被検光学素子35の進相軸35aは45°回転している。 That is, as shown in FIG. 7 (B), with respect to the polarization direction 44 of the laser beam incident, fast axis 35a of the test optical element 35 is rotated 45 °. また、図7(C)に示すように、1/4波長板36の進相軸36aの方向は偏光方向44に平行であるため、被検光学素子35のリターデーション量をδとすると、1/4波長板36を透過した後のレーザビームの偏光方向は進相軸36aの方向に対してδ/2だけ回転する。 Further, as shown in FIG. 7 (C), since the direction of the fast axis 36a of 1/4-wave plate 36 is parallel to the polarization direction 44, when the retardation amount of the to-be-tested optical element 35 [delta], 1 / 4 polarization direction of the laser beam after passing through the wave plate 36 is rotated by [delta] / 2 with respect to the direction of the fast axis 36a. この角度δ/2がその第3工程で検出される偏光系37の回転角であるため、それを2倍することで、セナルモン法によってリターデーション量δが高精度に求められる。 Since the angle [delta] / 2 is the rotation angle of the polarization system 37 detected by the third step, it doubling retardation amount [delta] is calculated with high accuracy by Senarmont method.

その被検光学素子35として図2の1/4波長板94を配置し、上記の工程で高精度にリターデーション量が計測された1/4波長板94を図2の偏光計測装置9内で使用することによって、偏光計測装置9の偏光度の計測精度が向上する。 As the target optical element 35 is disposed a quarter-wave plate 94 in FIG. 2, a quarter wave plate 94 which retardation amount is measured with high accuracy in the above step in the polarization measurement device 9 of FIG. 2 the use, to improve the measurement accuracy of the polarization degree of the polarization measurement device 9.
なお、その第3工程における被検光学素子35の回転角は45°以外の所定角度であってもよい。 The rotation angle of the target optical element 35 at the third step may be a predetermined angle other than 45 °. ただし、この場合には、第3工程で求められる偏光系37の回転角と被検光学素子35のリターデーション量δとの間の変換係数が2とは異なる複雑な値になる。 However, in this case, the complex values ​​differ from transform coefficients and 2 between the retardation amount δ of the rotational angle and the tested optical element 35 of the polarizing system 37 obtained in the third step.

また、例えばその第1工程及び第3工程において、光電センサ38の検出信号から偏光系37の透過率(透過光量)を正確に求めるために、図8に示すように、偏光系37を構成するPBS37A(又は37B)の回転角(PBS角度)θ(deg)と直線偏光の光束の透過率t(θ)との関係を予め計測して記憶しておいてもよい。 Further, for example, in the first step and the third step, in order to obtain the detection signal of the photoelectric sensor 38 accurately the transmittance of the polarizing system 37 (the amount of transmitted light), as shown in FIG. 8, constituting the Henhikarikei 37 PBS37A (or 37B) rotation angle (PBS angle) θ (deg) and the relationship may be previously measured and stored with the linear polarization of the light beam transmittance t (theta). この場合、偏光系37の回転角θに対して線形に変化する関数f(θ)を用いて、その回転角θに応じて光電センサ38の検出信号にf(θ)/t(θ)を乗ずることで、リニアリティ補正が可能となる。 In this case, by using the function varies linearly f (theta) with respect to the rotation angle theta of Henhikarikei 37, the f (θ) / t (θ) to the detection signal of the photoelectric sensor 38 in accordance with the rotation angle theta by multiplying, it is possible to linearity correction. 即ち、特に回転角θが小さい範囲で、光電センサ38の検出信号から偏光系37の透過率を高精度に求めることができ、その結果、偏光系37を透過する光量が最小になるときの回転角を効率的に決定することができる。 That, in particular in the range rotation angle θ is small, can be obtained from the detection signal of the photoelectric sensor 38 a transmittance of the polarizing system 37 with high accuracy, the rotation of the result, when the quantity of light transmitted through the Henhikarikei 37 is minimized it is possible to determine the angular efficiently.

なお、図8の透過率の特性は、図2のPBS95の水平透過率及び垂直透過率を計測する際にも使用することができ、これによって、PBS95の透過率の計測精度が向上し、ひいては偏光計測装置9の計測精度が向上する。 The characteristic of the transmittance of the Figure 8, can also be used in measuring the horizontal permeability and vertical permeability of PBS95 in FIG 2, thereby, improve the measurement accuracy of the transmittance of the PBS95, thus measurement accuracy of the polarization measurement device 9 is enhanced.
また、上記の実施形態の露光装置を用いて半導体デバイスを製造する場合、この半導体デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、このステップに基づいてレチクルを製造するステップ、シリコン材料からウエハを形成するステップ、上記の実施形態の投影露光装置によりアライメントを行ってレチクルのパターンをウエハに露光するステップ、エッチング等の回路パターンを形成するステップ、デバイス組み立てステップ(ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む)、及び検査ステップ等を経て製造される。 In the production of a semiconductor device using the exposure apparatus of the above embodiment, the semiconductor device includes the steps of performing a function and performance design of the device, the step of manufacturing a reticle based on this step, the wafer from a silicon material forming, exposing a pattern of a reticle by performing alignment by the projection exposure apparatus of the above embodiment the wafer, forming a circuit pattern such as etching, a device assembly step (dicing, bonding, and packaging process It included), and an inspection step or the like.

なお、本発明は、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やマスク自体を製造するための露光装置にも広く適用できる。 The present invention Without being limited to the application to an exposure apparatus for manufacture of semiconductor devices, Ya prismatic crystal display element formed on a glass plate, or an exposure apparatus of a plasma display or the like for the display device , the imaging device (CCD etc.), micromachines, thin film magnetic heads, and can be widely applied to an exposure apparatus for manufacture of various devices and mask itself such as a DNA chip. このように本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得ることは勿論である。 Thus, the present invention is not limited to the embodiments described above, it may take various arrangements without departing from the gist of the invention.

本発明によって校正された偏光計測装置を用いることで、露光装置の偏光照明時の露光ビームの偏光状態を高精度に計測できる。 By using the polarization measurement device that is calibrated by the present invention, it can be measured polarization state of the exposure beam during the polarized illumination of the exposure apparatus with high accuracy. 従って、その結果に基づいて高精度に偏光照明を行うことが可能になり、微細パターンを高精度に製造できる。 Therefore, it becomes possible to perform the polarization illumination with high precision based on the results, it can be produced a fine pattern with high accuracy.

本発明の実施形態の一例の露光装置の概略構成を示す図である。 It is a diagram showing a schematic structure of an example of an exposure apparatus of an embodiment of the present invention. 図1中の偏光計測装置9の構成を示す図である。 It is a diagram showing a configuration of a polarization measurement device 9 in FIG. 偏光計測装置9の校正装置の一例を示す図である。 Is a diagram illustrating an example of a calibration device of the polarization measurement device 9. 図3の校正装置の変形例を示す図である。 It is a diagram showing a modified example of the calibration device of FIG. 図4中の回折光学素子26の作用の説明図である。 It is an explanatory view of the action of the diffractive optical element 26 in FIG. 図3の校正装置の別の変形例を示す図である。 It is a diagram showing another modification of the calibration apparatus of FIG. (A)はリターデーション量の計測装置の一例を示す図、(B)は被検光学素子35を示す図、(C)は1/4波長板36を示す図である。 (A) is a diagram showing FIG., (B) is a diagram showing a test optical element 35, the (C) is a quarter-wave plate 36 shown an example of a retardation amount of the measuring device. 偏光ビームスプリッタの回転角と透過率との関係の一例を示す図である。 Is a diagram showing an example of a relationship between the rotation angle and the transmittance of the polarization beam splitter.

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

9…偏光計測装置、94…1/4波長板、95…偏光ビームスプリッタ、21…光源、24…1/2波長板、25…偏光系、25A,25B…偏光ビームスプリッタ、26…回折光学素子、27…対物レンズ系、35…被検光学素子、36…1/4波長板、37…計測用の偏光系、41…回転機構 9 ... polarization measurement apparatus, 94 ... 1/4-wave plate, 95 ... polarizing beam splitter, 21 ... light source, 24 ... 1/2-wavelength plate, 25 ... Henhikarikei, 25A, 25B ... polarizing beam splitter, 26 ... diffractive optical element , 27 ... objective lens system, 35 ... target optical element, 36 ... 1/4-wave plate, 37 ... polarizing system for measurement, 41 ... rotary mechanism

Claims (13)

  1. 入射光の偏光状態を計測する偏光計測装置の校正方法において、 In the calibration method of the polarization measuring device for measuring the polarization state of the incident light,
    前記偏光計測装置に少なくとも1つの偏光子を介して偏光状態が既知の光束を供給する第1工程と、 Polarization state through at least one polarizer and a first step of supplying a known light beam to the polarization measurement device,
    前記偏光計測装置で前記光束の偏光状態を計測する第2工程と、 A second step of measuring a polarization state of the light beam by the polarization measurement device,
    前記第2工程の計測結果と前記光束の既知の偏光状態とを比較する第3工程とを有することを特徴とする偏光計測装置の校正方法。 Calibration method for polarization measurement apparatus characterized by a third step of comparing the known polarization state of the light beam and the measurement result of the second step.
  2. 前記第3工程の比較結果に応じて前記偏光計測装置を校正する第4工程をさらに有することを特徴とする請求項1に記載の偏光計測装置の校正方法。 Calibration method for polarization measurement apparatus according to claim 1, further comprising a fourth step of calibrating the polarization measurement device in accordance with the comparison result of the third step.
  3. 請求項2に記載の偏光計測値の校正方法で校正されたことを特徴とする偏光計測装置。 Polarization measurement apparatus, characterized in that calibrated by the calibration method of the polarization measurements of Claim 2.
  4. 露光ビームでパターンを照明し、前記パターンを投影光学系を介して感光体上に転写する露光装置において、 Illuminating the pattern with an exposure beam, an exposure apparatus for transferring onto the photosensitive member the pattern through the projection optical system,
    前記露光ビームの偏光状態を計測するために、請求項3に記載の校正済みの偏光計測装置を備えたことを特徴とする露光装置。 Wherein in order to measure the polarization state of the exposure beam, the exposure apparatus characterized by comprising a calibrated polarimeter of claim 3.
  5. 入射光の偏光状態を計測する偏光計測装置の校正装置において、 In the calibration apparatus of a polarization measuring device for measuring the polarization state of the incident light,
    光束を発生する光源と、 A light source for generating a light beam,
    少なくとも1つの偏光子を有し、前記光源から発生した光束の偏光状態を所定状態に設定して前記偏光計測装置に供給する偏光光学系とを備えたことを特徴とする偏光計測装置の校正装置。 At least one has a polarizer, the calibration device of the polarization measurement device, characterized in that the polarization state of the light beam generated from said light source and a polarization optical system supplied to the polarization measurement device is set to a predetermined state .
  6. 前記光源からの光束の一部を分岐するビームスプリッタと、 A beam splitter for branching part of the light beam from said light source,
    前記ビームスプリッタによって分岐された光束の光量を検出する光量モニタとをさらに備えたことを特徴とする請求項5に記載の偏光計測装置の校正装置。 Calibration apparatus polarimeter of claim 5, further comprising a light quantity monitor for detecting the amount of the light beam split by the beam splitter.
  7. 前記光源は、直線偏光のレーザ光を発生するレーザ光源であり、 Wherein the light source is a laser light source for generating a linearly polarized laser beam,
    前記レーザ光源と前記偏光光学系との間に回転可能な状態で配置された1/2波長板をさらに備えたことを特徴とする請求項5又は6に記載の偏光計測装置の校正装置。 Calibration apparatus polarimeter of claim 5 or 6, characterized in that further comprising the placed half-wave plate in a rotatable state between the laser light source and the polarization optical system.
  8. 前記偏光光学系を回転する回転機構をさらに備えたことを特徴とする請求項5から7のいずれか一項に記載の偏光計測装置の校正装置。 Calibration apparatus polarization measurement apparatus according to any one of claims 5 to 7, characterized in further comprising a rotation mechanism for rotating the polarization optical system.
  9. 前記偏光光学系と前記偏光計測装置との間に 前記光束を複数の方向に回折する回折光学素子と、前記複数の方向に回折された光束を集光する対物光学系とを配置したことを特徴とする請求項5から8のいずれか一項に記載の偏光計測装置の校正装置。 Characterized in that disposed diffractive optical element for diffracting the light beam in a plurality of directions, and an objective optical system for condensing the luminous flux diffracted in the plurality of directions between the polarizing optical system and the polarization measurement device calibration apparatus polarization measurement apparatus according to any one of claims 5 to 8,.
  10. 前記対物光学系と前記偏光計測装置との間に液体を供給する液体供給機構をさらに備えたことを特徴とする請求項9に記載の偏光計測装置の校正装置。 The calibration device of the polarization measurement device according to claim 9, further comprising a liquid supply mechanism supplies the liquid between the objective optical system and the polarization measurement device.
  11. 被検光学素子の位相遅れ量の計測方法において、 The measuring method of the phase delay of the test optical element,
    直線偏光の光束を少なくとも1つの偏光子を含む偏光光学系を介して光電検出器に入射させ、前記光電検出器の出力が最小又は最大になるように前記光束と前記偏光光学系とを相対回転する第1工程と、 Is incident on the photoelectric detector through the polarization optical system a light beam linearly polarized light including at least one polarizer, the relative rotation the light beam and said polarized optical system such that the output of the photoelectric detector is minimum or maximum a first step of,
    前記光束を前記被検光学素子を介して前記偏光光学系に入射させ、前記光電検出器の出力が最小又は最大になるときの前記被検光学素子の基準回転角を求める第2工程と、 The light beam is incident on the polarization optical system through the target optical element, a second step of obtaining a reference rotation angle of the target optical element when the output of the photoelectric detector is minimized or maximized,
    前記被検光学素子を前記基準回転角に対して所定角度回転させ、前記光束を前記被検光学素子及び前記偏光光学系を介して前記光電検出器に供給し、前記光電検出器の出力が最小又は最大になるときの前記偏光光学系の回転角を求める第3工程と、 The rotated by a predetermined angle with respect to the reference rotation angle target optical element, wherein the light beam through the target optical element and the polarization optical system is supplied to the photoelectric detector, the output of the photoelectric detector is minimal or a third step of obtaining the rotation angle of the polarization optical system when maximized,
    前記第3工程で求めた回転角に基づいて前記被検光学素子の位相遅れ量を求める第4工程とを有することを特徴とする位相遅れ量の計測方法。 Phase lag of measuring method characterized in that it comprises a fourth step of determining a phase lag amount of the target optical element based on the rotation angle determined in the third step.
  12. 前記偏光光学系の回転角と前記偏光光学系の直線偏光の入射光に対する透過率との関係を予め求めて記憶しておき、 Advance calculated and stored the relationship between the transmittance for the polarization optical system the polarization optical system linearly polarized light of the incident light and the rotation angle of,
    前記第1工程及び前記第3工程において、前記関係及び前記偏光光学系の回転角とに基づいて前記光電検出器の出力を補正することを特徴とする請求項11に記載の位相遅れ量の計測方法。 In the first step and the third step, the measurement of the phase delay according to claim 11, characterized in that for correcting the output of the photoelectric detector on the basis of the rotation angle of the relationship and the polarization optical system Method.
  13. 請求項11又は12に記載の位相遅れ量の計測方法で位相遅れ量が計測されたことを特徴とする波長板。 Wave plate, wherein a phase delay amount is measured by the claims 11 or phase delay of the measuring method described in 12.
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