JP4058337B2

JP4058337B2 - 複屈折測定装置

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Publication number: JP4058337B2
Application number: JP2002380014A
Authority: JP
Inventors: 康宏岸川; 誠二竹内
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-12-27
Filing date: 2002-12-27
Publication date: 2008-03-05
Anticipated expiration: 2022-12-27
Also published as: JP2004212125A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般には、複屈折測定装置に係り、特に、光リソグラフィーに用いる光学素子の複屈折量を測定するための複屈折測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の電子機器の小型化及び薄型化の要請から電子機器に搭載される半導体素子の微細化への要求はますます高くなっており、かかる要求を満足するために露光解像度を高める提案が様々なされている。
【０００３】
露光光源の波長を短くすることは、解像度の向上に有効な一手段であるため、近年では、露光光源は、ｇ線（波長約４３６ｎｍ）、ｉ線（波長約３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザー（波長約２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザー（波長約１９３ｎｍ）と進み、今後は、Ｆ_２レーザー（波長約１５７ｎｍ）の使用が有望視されている。
【０００４】
ｉ線までの波長域では、光学系に従来の光学素子を使用することが可能であったが、ＫｒＦエキシマレーザー、ＡｒＦエキシマレーザー及びＦ_２レーザーの波長域では、透過率が低く、従来の光学ガラスを使用することは不可能である。このため、エキシマレーザーを光源とする露光装置の光学系には、短波長光の透過率が高い石英ガラス（ＳｉＯ_２）又はフッ化カルシウム（ＣａＦ_２）を材料とした光学素子を使用することが一般的になっており、特に、Ｆ_２レーザーを光源とする露光装置においては、フッ化カルシウムを材料とした光学素子を使用することが必須とされている。
【０００５】
フッ化カルシウム単結晶は、従来から、（「ブリッジマン法」としても知られる）坩堝降下法によって製造されている。かかる方法は、化学合成された高純度原料を坩堝に入れ育成装置内で熔融した後、坩堝を徐々に引き下げ、坩堝の下部から結晶化させる。この育成過程の熱履歴によりフッ化カルシウム結晶内には応力が残留する。フッ化カルシウムは応力に対して複屈折性を示し、残留応力（歪量）があると光学性能が悪化する。従って、存在する残留応力（歪量）に起因する複屈折量が極力少ないことが望まれ、残留応力を低減させるために、従来から熱処理による光学素子の除歪が行われている。
【０００６】
除歪方法は、光学素子が構造的に粘性流動を起こして構造変化する粘性流動領域内の設定温度まで所望の条件で光学素子を過熱及び昇温して、設定温度で所定時間保持して永久歪や急速昇温による一時歪を緩和した後、歪が緩和された状態を維持できる徐冷条件のもとで構造変化が生じなくなる温度まで除冷し、自然放冷する。かかる昇温条件、徐冷条件、設定保持温度及び保持時間等の熱処理条件は、光学素子の種類や目標残留歪量等によって異なるため、各光学素子に対して条件を段階的に変えるなどして条件出しを行っている。
【０００７】
なお、除歪においては、光学素子に残存する複屈折量を測定することが不可欠であり、複屈折測定方法として、例えば、回転検光子法、バビネ補償子等を用いる位相補償法、４分の１波長板を用いるセナルモン法、光弾性変調素子を用いる位相変調法、ゼーマンレーザー等を光源に用いる光へテロダイン法がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年の光学系の高精度化及び半導体素子の高密度化が進むにつれて、用いられる光学素子の残留応力に対する要求もますます厳しくなってきており、従来の複屈折方法では光学素子に残存する複屈折量を十分な精度で測定することが困難である。
【０００９】
また、光学素子の熱処理条件を確立するためには長時間の研究開発時間が必要であり、更に、光学素子の残留応力を小さくするためには長時間の熱処理時間を必要とするため、光学素子の生産性は非常に悪く、生産コストを高める一因となっている。
【００１０】
そこで、本発明は、光学素子の複屈折量（結晶構造に起因する真性複屈折量や残留応力に起因する複屈折量等）を簡便且つ高精度に測定することができる複屈折測定装置を提供することを例示的目的とする。
【００１１】
また、本発明は、光学素子に残存する複屈折を除去するための熱処理時間を短縮化すると共に、複屈折量を制御することができる除歪装置を提供することを他の例示的目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての複屈折測定装置は、被測定体に存在する複屈折量を測定する複屈折測定装置であって、前記被測定体に対して特定の偏光状態を有する光束を射出する光源部と、回転機構により、前記被測定体を経た光束の偏光状態を任意に回転変換させる偏光素子と、前記偏光素子から射出された光束を、偏光状態を保存した状態で第１の被検光束と第２の披検光束とに分割する光束分割手段と、前記第１の被検光束の第１偏光方向の光束を抽出する第１直線偏光子と、前記第１直線偏光子で抽出された光束の光量を検出する第１光量検出手段と、前記第２の被検光束の第２偏光方向の光束を抽出する第２直線偏光子と、前記第２直線偏光子で抽出された光束の光量を検出する第２光量検出手段と、前記第１及び第２光量検出手段により検出される前記被検光束の光量に基づいて、前記被測定体の複屈折量を算出する制御部と、を有し、前記光束分割手段は、前記偏光素子から射出された光束を透過光束と反射光束とに分割する第１の平行平板と、該第１の平行平板での反射光束を透過光束と反射光束とに分割する第２の平行平板と、前記第１の平行平板での透過光束を透過光束と反射光束とに分割する第３の平行平板とを備える第１の光束分割部を有し、前記第２の平行平板は、前記第１の平行平板で反射されるｐ偏光成分が前記第２の平行平板でｓ偏光成分として反射するように設置され、前記第３の平行平板は、前記第１の平行平板を透過するｐ偏光成分が前記第３の平行平板でｓ偏光成分として透過するように設置されると共に、前記第１被検光束と第２被検光束には、前記第２の平行平板での反射光束と前記第３の平行平板での透過光束とを用いることを特徴とする。
本発明の別の一側面としての除歪装置は、上述の複屈折測定装置と、前記複屈折装置が測定した前記被測定体に存在する複屈折量を低減するための熱処理を施す熱処理部とを有することを特徴とする。
【００１３】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の一側面としての複屈折測定装置、除歪装置及び偏光状態測定装置について説明する。なお、各図において同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。ここで、図１は、本発明の一側面としての複屈折測定装置１００の例示的一形態を示す概略構成図である。図１において、光源１１２から射出される光束の進行方向をＺ軸、光源１１２の設置面においてＺ軸に対する垂直方向をＸ軸、光源１１２の設置面に対する法線方向をＹ軸とする。
【００１５】
複屈折測定装置１００は、被測定体ＳＴに存在する複屈折量を測定する装置であって、図１に示すように、光源部１１０と、測定部１２０と、光束分割手段１３０と、検出部１４０ａ及び１４０ｂと、制御部１５０とを有する。
【００１６】
光源部１１０は、被測定体ＳＴに対して特定の偏光状態を有する光束を射出する。光源部１１０は、本実施形態では、光源１１２と、直線偏光素子１１４と、４分の１波長板１１６とにより構成される。
【００１７】
光源１１２は、被測定体ＳＴに所定の光束を射出する光源であって、例えば、出力安定化Ｈｅ−Ｎｅレーザー等の可視域連続レーザーにより構成される。本発明の複屈折測定装置１００は、可視域連続レーザーを光源１１２に用いた被測定体ＳＴの複屈折測定を行う際に好適であるが、光源１１２に、例えば、紫外線パルスレーザー等、その他の種類の光源を適用してもよい。
【００１８】
光源１１２から射出される直線偏光又は楕円偏光を、光軸方向に直交する面内の光軸を中心として予め設定された基準方位（例えば、光源１１２の設置面の平行方向）に対して透過軸方位が０度となるように配置される直線偏光子１１４と、かかる直線偏光素子１１４の射出側に基準方位に対して進相軸方位が４５度となるように配置される４分の１波長板１１６を介して円偏光Ｌ_０に変換して被測定体ＳＴに入射させる。
【００１９】
ここで、直線偏光素子１１４は、グラントムソンプリズム、ローションプリズム、セナルモンプリズム、ウォラストンプリズム又は誘電体多層膜等で形成した偏光ビームスプリッタなど直交する偏光成分を分離し、直線偏光成分を取り出すことが可能な光学素子であれば何を用いてもよい。
【００２０】
本実施形態では、光源１１２から射出される任意の偏光状態を有する光束を、直線偏光素子１１４及び４分の１波長板１１６によって円偏光に変換することにより、被測定体ＳＴの進相軸方向に対して不感方向を持たず、何れの方向においても安定した偏光状態の出力が可能となり、測定精度を高めることが可能となる。
【００２１】
測定部１２０は、被測定体ＳＴを保持するステージ１２２と、回転機構を有する２分の１波長板１２４とから構成されている。
【００２２】
ステージ１２２は、例えば、ＸＹステージからなり、被測定体ＳＴの測定位置を光軸方向に直交する面内での互いに直交する２方向に沿って手動又は自動で可変制御できるようになっている。ステージ１２２により被測定体ＳＴの測定範囲を変えることで複数の位置での複屈折測定を行うことが可能となる。換言すれば、ステージ１２２により被測定体ＳＴの位置を制御することで測定面内における２次元複屈折分布測定ができる。
【００２３】
ここで、光源部１１０からの円偏光Ｌ_０が被測定体ＳＴを透過する場合を考えると、円偏光Ｌ_０は被測定体ＳＴが有する２つの主軸間（即ち、進相軸及び遅相軸）の屈折率差に起因して生じる位相ずれにより楕円偏光Ｌ_ｓに変換される。楕円偏光Ｌ_ｓは、被測定体ＳＴの持つ複屈折位相差（複屈折量）及びその主軸の方位（複屈折の方向）の複屈折情報を反映した光信号として２分の１波長板１２４に入射する。
【００２４】
２分の１波長板１２４は、回転機構を有し、図示しないステッピングモーター等によって光軸を中心として回転駆動される。ステッピングモーターは、後述する制御部１５０によって制御され、基準方位に対して進相軸方位を０度から１８０度の回転が複屈折測定の１サイクルとなる。
【００２５】
２分の１波長板１２４は、入射光束の偏光状態を保存した状態で光軸を中心として回転変換する機能を有する。本実施形態において、２分の１波長板１２４がθ回転したとき、被測定体ＳＴからの楕円偏光Ｌ_ｓはその偏光状態を保った状態で２θ回転変換されて、光束分割手段１３０に入射する。換言すれば、２分の１波長板１２４を回転させることにより、被測定体ＳＴの複屈折情報を有する楕円偏光Ｌ_ｓの偏光状態を保存した状態の光束Ｌ_ｓθに回転変換させることができる。
【００２６】
光束分割手段１３０は、図２に示すように、それぞれ光束が４５度の入射角で入射するように設置された３枚の平行平板、即ち、第１の平行平板１３２ａ、第２の平行平板１３２ｂ及び第３の平行平板１３２ｃを有する光束分割部１３２から構成され、入射した光束の偏光状態を保存した状態で２光束に分割する機能を有する。本実施形態においては、光束分割手段１３０は、被測定体ＳＴの複屈折情報を有する光束Ｌ_ｓθの偏光状態を保存した状態で第１の光束（反射光束）Ｌ_１と第２の光束（透過光束）Ｌ_２に分割する。ここで、図２は、図１に示す光束分割手段１３０の例示的一形態を示す概略構成図である。
【００２７】
第１の光束Ｌ_１は、第１の平行平板１３２ａ及び第２の平行平板１３２ｂによって２回反射する光束である。第２の光束Ｌ_２は、第１の平行平板１３２ａ及び第３の平行平板１３２ｃを両方透過する光束である。なお、第１の平行平板１３２ａにより反射され、第２の平行平板１３２ｂを透過する光束Ｌ_１´及び第１の平行平板１３２ａを透過し、第３の平行平板１３２ｃにより反射された光束Ｌ_２´は、複屈折測定には用いない不要光であるため図示しないダンパーによって吸収される。
【００２８】
第１の平行平板１３２ａ及び第２の平行平板１３２ｂは、第１の平行平板で反射されるｐ偏光成分が第２の平行平板１３２ｂではｓ偏光成分として反射するように配置されている。かかる構成によれば、第１の平行平板１３２ａにおいてｓ偏光で反射する偏光成分は、第２の平行平板１３２ｂではｐ偏光成分として反射する。
【００２９】
一方、第３の平行平板１３２ｃは、第１の平行平板１３２ａを透過するｐ偏光成分が第３の平行平板１３２ｃではｓ偏光成分として透過するように設置されている。かかる構成によれば、第１の平行平板１３２ａをｓ偏光で透過する偏光成分は、第３の平行平板１３２ｃではｐ偏光成分として透過する。
【００３０】
以下、光束分割手段１３０が入射光束と同じ偏光状態を有する２光束に分割する原理について説明する。なお、ここでは説明を簡略化するために平行平板の裏面での反射は無視する。
【００３１】
入射光束が完全偏光であれば、その電界ベクトルは以下に示す数式１で表され、第１の平行平板１３２ａの反射の際に、ｐ偏光成分となる直線偏光成分Ｅ_ｐとｓ偏光成分となる直線偏光成分Ｅ_ｓとに分解して計算することが可能である。入射光束が部分偏光や非偏光のときも、これらは複数の完全偏光の集まりであると考えられるので、各々の完全偏光が保存されればよい。
【００３２】
【数１】

【００３３】
第１の平行平板１３２ａ、第２の平行平板１３２ｂ及び第３の平行平板１３２ｃに同一の材質を用いた場合、第１の平行平板１３２ａ、第２の平行平板１３２ｂ及び第３の平行平板１３２ｃのｐ偏光及びｓ偏光の複素振幅反射率ｒ_ｐ及びｒ_ｓは等しいため、入射光束のうち、第１の平行平板１３２ａの反射の際にｐ偏光成分となる直線偏光成分の複素振幅をＥ_ｐ、ｓ偏光成分となる直線偏光成分の複素振幅をＥ_ｓとすると、平行平板を２回反射して得られる第１の光束Ｌ_１の第１偏光成分の複素振幅Ｅ_１１は以下に示す数式２となる。
【００３４】
【数２】

【００３５】
一方、第２偏光成分の複素振幅Ｅ_１２は以下に示す数式３となる。
【００３６】
【数３】

【００３７】
これらの足し合わせである第１の光束Ｌ_１の複素振幅Ｅ_１は以下に示す数式４となり、入射光束に対して定数ｒ_ｓｒ_ｐがかかっただけの光束となるため、第１の光束Ｌ_１は偏光状態が入射光束の偏光状態と同じ光束である。
【００３８】
【数４】

【００３９】
平行平板を２回透過して得られる第２の光束Ｌ_２の第１偏光成分の複素振幅Ｅ_２１は以下に示す数式５となる。
【００４０】
【数５】

【００４１】
一方、第２偏光成分の複素振幅Ｅ_２２は以下に示す数式６となる。
【００４２】
【数６】

【００４３】
これらの足し合わせである第２の光束Ｌ_２の複素振幅Ｅ_２は以下に示す数式７となり、入射光束に対して定数ｔ_ｓｔ_ｐがかかっただけの光束となるため、第２の光束Ｌ_２は偏光状態が入射光束の偏光状態と同じ光束である。
【００４４】
【数７】

【００４５】
なお、本実施形態では、第１の平行平板１３２ａ、第２の平行平板１３２ｂ及び第３の平行平板１３２に対して光束は４５度の入射角度で入射するとしたが、第１の平行平板１３２ａ、第２の平行平板１３２ｂ及び第３の平行平板１３２の入射角度が同じであれば４５度である必要はない。
【００４６】
また、グレーティング、ビームスプリッタなど光束を分割可能な素子で、且つ、素子の偏光に対する反射特性及び透過特性などの分割特性が同じものを３つ用いれば、同様の効果を得ることができる。定数ｒ_ｐ、ｒ_ｓ、ｔ_ｐ及びｔ_ｓなどは、単なる実数定数であるとは限らず、被膜したスプリッタなどを用いる場合には、位相の変化を示す複素数定数となることもある。定数ｒ_ｐ、ｒ_ｓ、ｔ_ｐ及びｔ_ｓは予め計算又は測定により求めておくことで、かかる定数分の補正演算を行う。
【００４７】
検出部１４０ａ及び１４０ｂは、直線偏光素子１４２ａ及び１４２ｂと、光量検出手段１４４ａ及び１４４ｂとから構成される。直線偏光素子１４２ａ及び１４２ｂは、基準方位に対して、透過偏光方位が０度となるように配置される。第１の光束Ｌ_１及び第２の光束Ｌ_２は、直線偏光素子１４２ａ及び１４２ｂを介して、被測定体ＳＴの複屈折情報（複屈折量及び主軸の方位）を含む光信号として光量検出手段１４４ａ及び１４４ｂに射出される。光量検出手段１４４ａ及び光量検出手段１４４ｂは、かかる光信号を検出し、光信号の光強度に相当する検出信号を制御部１５０に出力する。
【００４８】
制御部１５０は、図示しないＣＰＵ及びメモリを格納し、光源１１２、ステージ１２２及び２分の１波長板１２４などの複屈折測定装置１００の各部の動作を制御する。また、制御部１５０は、光量検出手段１４４ａ及び１４４ｂで検出された検出信号に基づいて、予め設定された演算アルゴリズムを実行することにより、被測定体ＳＴの複屈折位相差及び進相軸方位を算出する。なお、制御部１５０は、図示しない出力装置に複屈折測定の算出結果を出力してもよい。
【００４９】
以下、複屈折測定装置１００を利用した複屈折測定方法について説明する。光源部１１０において、光源１１２から射出される直線偏光又は楕円偏光を、基準方位に対して透過軸方位が０度となるように配置された直線偏光素子１１４により水平直線偏光Ｅ_０に変換される。水平直線偏光Ｅ_０の偏光状態をジョーンズベクトルで表すと以下に示す数式８で表される。
【００５０】
【数８】

【００５１】
水平直線偏光Ｅ_０を、直線偏光素子１１４の射出側に基準方位に対して進相軸方位が４５度となるように配置された４分の１波長板１１６を介して、円偏光Ｌ_０に変換して被測定体ＳＴに入射させる。４分の１波長板１１６のジョーンズ行列Ｑは、以下に示す数式９で表される。
【００５２】
【数９】

【００５３】
また、４分の１波長板１１６を基準方位に対して透過軸方位が４５度の位置に回転変換するジョーンズ行列Ｒ_π／４は、以下に示す数式１０で表される。
【００５４】
【数１０】

【００５５】
円偏光Ｌ_０の偏光状態をジョーンズベクトルで表すと以下に示す数式１１で表される。
【００５６】
【数１１】

【００５７】
円偏光Ｌ_０は、被測定体ＳＴを透過し、被測定体ＳＴが有する２つの主軸間（即ち、進相軸及び遅相軸）の屈折率差に起因して生じる位相ずれにより楕円偏光Ｌ_ｓに変換される。
【００５８】
被測定体ＳＴの複屈折位相差をΔ、その主軸の方位をφとすると、被測定体ＳＴのジョーンズ行列Ｓは以下に示す数式１２で表され、楕円偏光Ｌ_ｓの偏光状態をジョーンズベクトルで表すと以下に示す数式１３で表される。
【００５９】
【数１２】

【００６０】
【数１３】

【００６１】
被測定体ＳＴの複屈折情報を有する楕円偏光Ｌ_ｓは、２分の１波長板１２４に入射し、２分の１波長板１２４を回転させることにより偏光状態を保存した状態で回転される。
【００６２】
２分の１波長板１２４のジョーンズ行列Ｈは、以下に示す数式１４で表される。
【００６３】
【数１４】

【００６４】
２分の１波長板１２４は、制御部１５０により光軸を中心として回転駆動されるため、基準方位に対して進相軸方位が０度の位置を原点として、原点からの回転角度をθとすると、かかる回転変換のジョーンズ行列Ｒ_θは、以下に示す数式１５で表される。
【００６５】
【数１５】

【００６６】
２分の１波長板１２４により複屈折情報を有する楕円偏光Ｌ_ｓは、偏光状態を保存した状態で光束Ｌ_ｓθに回転変換され、光束Ｌ_ｓθの偏光状態はジョーンズベクトルにより以下に示す数式１６で表される。
【００６７】
【数１６】

【００６８】
被測定体ＳＴの複屈折情報を有する光束Ｌ_ｓθは、光束分割手段１３０の光束分割部１３２により偏光状態を保存した状態で第１の光束Ｌ_１と第２の光束Ｌ_２に分割される。第１の光束Ｌ_１及び第２の光束Ｌ_２は、基準方位に対して透過偏光方位が０度となるように配置された直線偏光素子１４２ａ及び基準方位に対して透過偏光方位が９０度となるように配置された直線偏光素子１４２ｂを介して、光量検出手段１４４ａ及び１４４ｂに射出される。
【００６９】
直線偏光素子１４２ａのジョーンズ行列Ａ_Ｈ及び直線偏光素子１４２ｂのジョーンズ行列Ａ_ｖは以下に示す数式１７及び数式１８で表される。
【００７０】
【数１７】

【００７１】
【数１８】

【００７２】
光量検出手段１４４ａ及び光量検出手段１４４ｂで受光する第１の光束Ｌ_１及び第２の光束Ｌ_２の偏光状態をジョーンズベクトルで表すと以下に示す数式１９及び数式２０で表される。
【００７３】
【数１９】

【００７４】
【数２０】

【００７５】
光量検出手段１４４ａ及び光量検出手段１４４ｂは、かかる光信号を検出し、光信号の光強度に相当する検出信号を制御部１５０に出力する。光量検出手段１４４ａ及び光量検出手段１４４ｂで受光する光強度Ｉ_１及びＩ_２は、以下に示す数式２１及び数式２２で表される。
【００７６】
ここで、ｒ_ｐ、ｒ_ｓ、ｔ_ｐ及びｔ_ｓは光束分割手段１３０における平行平板のｐ偏光とｓ偏光に対する複素振幅反射率及び複素振幅透過率であり、予め計算又は測定によって求めておくことで、かかる定数分を制御部１５０において補正演算することができる。また、添え字＊は複素共役な関係を示す。
【００７７】
【数２１】

【００７８】
【数２２】

【００７９】
光量検出手段１４４ａ及び１４４ｂで受光する光強度Ｉ_１及びＩ_２は、２分の１波長板１２４の回転角度θに対して正弦的に変化する。かかる光強度Ｉ１及びＩ２の変化に基づいて複屈折による正弦的変化曲線を算出し、正弦的変化曲線の振幅及び位相から被測定体ＳＴの複屈折量及び進相軸方位を算出する。
【００８０】
２分の１波長板１２４の回転角度θに対する光強度Ｉ_１及びＩ_２の正弦的変化曲線の一例のグラフを図３及び図４に示す。図３及び図４は、縦軸に光強度Ｉ_１及びＩ_２を採用し、横軸に２分の１波長板１２４の回転角度θを採用した。図３及び図４を参照するに、被測定体ＳＴの複屈折位相差Δは、光強度Ｉ_１又はＩ_２の最大値Ｉ_ｍａｘと最小値Ｉ_ｍｉｎの比から以下に示す数式２３により算出される。
【００８１】
【数２３】

【００８２】
被測定体ＳＴの進相軸の方位φは、光強度Ｉ_１が最初に最小値Ｉ_ｍｉｎを示したとき又は光強度Ｉ２が最初に最大値Ｉ_ｍａｘを示したときの２分の１波長板１２４の回転角度θ_１、或いは、光強度Ｉ_１が最初に最大値Ｉ_ｍａｘを示したとき又は光強度Ｉ_２が最初に最小値Ｉ_ｍｉｎを示したときの２分の１波長板１２４の回転角度θ_２から以下に示す数式２４により算出される。
【００８３】
【数２４】

【００８４】
複屈折測定装置１００は、回転駆動する光学素子が２分の１波長板１２４の一つであり、例えば従来のヘテロダイン法による複屈折測定のように二つの光学素子の回転駆動周期を同期させる必要がないため同期ずれ等の測定誤差の影響を受けることなく高精度な複屈折測定が可能である。更に、被測定体ＳＴの複屈折情報を含む楕円偏光の偏光状態を保存する光束分割手段１３０により二つ以上の光量検出手段で光量検出を行うため高精度な複屈折測定が可能である。
【００８５】
次に、図５乃至図８を参照して、図１に示す複屈折測定装置１００の変形例である複屈折測定装置１００Ａについて説明する。図５は、図１に示す複屈折測定装置１００の変形例である複屈折測定装置１００Ａの例示的一形態を示す概略構成図である。複屈折測定装置１００Ａは、図１に示す複屈折測定装置１００と同様であるが、光束分割手段１３０Ａの構成が異なる。
【００８６】
図５を参照するに、複屈折測定装置１００Ａは、図１に示した複屈折測定装置１００において光束分割手段１３０として用いる光束分割部１３２を３つ組み合わせた構成である光束分割手段１３０Ａを用いている。
【００８７】
３枚の平行平板から構成される光束分割部１３２、１３４及び１３６は、入射する光束の偏光状態を保存した状態で反射光束と透過光束とに分割する機能を有し、光束分割手段１３０Ａは、被測定体ＳＴの複屈折情報を有する光束Ｌ_ｓθの偏光状態を保存した状態で第１の光束（反射光束）Ｌ_１と第２の光束（透過光束）Ｌ_２に分割し、更に、第１の光束Ｌ_１と第２の光束Ｌ_２の光量を等しくする特徴を有する。
【００８８】
第１の光束Ｌ_１は、光束分割部１３２及び１３４を構成する平行平板で２回反射され、且つ、光束分割部１３２及び１３４を構成する平行平板を２回透過することにより光束Ｌ_ｓθの偏光状態を保存した状態で９０度回転変換されて検出部１４０ａに入射する。第２の光束Ｌ_２は、光束分割部１３２及び１３６を構成する平行平板で２回反射され、且つ、光束分割部１３２及び１３６を構成する平行平板を２回透過することにより光束Ｌｓθの偏光状態を保存した状態で９０度回転変換されて検出部１４０ｂに入射する。ここで、光束分割部１３４は、第１の光束Ｌ_１と第２の光束Ｌ_２の光量を等しくするための補正手段として分割した光束のうち透過光束のみを用いる。
【００８９】
検出部１４０ａ及び１４０ｂは、直線偏光素子１４２ａ及び１４２ｂと、光量検出手段１４４ａ及び１４４ｂとから構成される。直線偏光素子１４２ａは、基準方位に対して、透過偏光方位が０度となるように配置される。直線偏光素子１４２ｂは、基準方位に対して、透過偏光方位が９０度となるように配置される。
【００９０】
第１の光束Ｌ_１及び第２の光束Ｌ_２は、直線偏光素子１４２ａ及び１４２ｂを介して、被測定体ＳＴの複屈折情報（複屈折量及び主軸の方位）を含む光信号として光量検出手段１４４ａ及び１４４ｂに射出される。
【００９１】
光量検出手段１４４ａ及び光量検出手段１４４ｂで受光する第１の光束Ｌ_１及び第２の光束Ｌ_２の偏光状態をジョーンズベクトルで表すと以下に示す数式２５及び数式２６で表される。
【００９２】
【数２５】

【００９３】
【数２６】

【００９４】
光量検出手段１４４ａ及び光量検出手段１４４ｂは、かかる光信号を検出し、光信号の光強度に相当する検出信号を制御部１５０に出力する。光量検出手段１４４ａ及び光量検出手段１４４ｂで受光する光強度Ｉ_１及びＩ_２は、以下に示す数式２７及び数式２８で表される。
【００９５】
ここで、ｒ_ｐ、ｒ_ｓ、ｔ_ｐ及びｔ_ｓは光束分割手段１３０における平行平板のｐ偏光とｓ偏光に対する複素振幅反射率及び複素振幅透過率であり、予め計算又は測定によって求めておくことで、かかる定数分を制御部１５０において補正演算することができる。また、添え字＊は複素共役な関係を示す。
【００９６】
【数２７】

【００９７】
【数２８】

【００９８】
２分の１波長板１２４の回転角度θに対する光強度Ｉ_１及びＩ_２の正弦的変化曲線の一例のグラフを図６及び図７に示す。図６及び図７は、縦軸に光強度Ｉ_１及びＩ_２を採用し、横軸に２分の１波長板１２４の回転角度θを採用した。図６及び図７を参照するに、被測定体ＳＴの複屈折位相差Δは、光強度Ｉ_１又はＩ_２の最大値Ｉ_ｍａｘと最小値Ｉ_ｍｉｎの比から数式２３により算出される。
【００９９】
更に、複屈折測定装置１００Ａの場合、第１の光束Ｌ_１と第２の光束Ｌ_２の光量が等しいため、光量検出手段１４４ａ及び光量検出手段１４４ｂで受光する光強度Ｉ_１及びＩ_２の比を出力することが可能である。２分の１波長板１２４の回転角度θに対する光強度比Ｉ_１／Ｉ_２の変化曲線の一例のグラフを図８に示す。図８は、縦軸に光強度比Ｉ_１／Ｉ_２を採用し、横軸に２分の１波長板１２４の回転角度θを採用した。図８を参照するに、被測定体ＳＴの複屈折位相差Δは、光強度比Ｉ_１／Ｉ_２の最小値（Ｉ_１／Ｉ_２）_ｍｉｎ又は最大値（Ｉ_１／Ｉ_２）_ｍａｘから以下に示す数式２９により算出される。
【０１００】
【数２９】

【０１０１】
被測定体ＳＴの進相軸の方位φは光強度比Ｉ_１／Ｉ_２が最初に最小値（Ｉ_１／Ｉ_２）_ｍｉｎを示したときの２分の１波長板１２４の回転角度θ_１、或いは、光強度Ｉ_１／Ｉ_２が最初に最大値（Ｉ_１／Ｉ_２）_ｍａｘを示したときの２分の１波長板１２４の回転角度θ_２から数式２４により算出される。
【０１０２】
複屈折測定装置１００Ａは、回転駆動する光学素子が２分の１波長板１２４の一つであり、例えば従来のヘテロダイン法による複屈折測定のように二つの光学素子の回転駆動周期を同期させる必要がないため同期ずれ等の測定誤差の影響を受けることなく高精度な複屈折測定が可能である。
【０１０３】
更に、光束分割手段１３０Ａにおいて分割された第１の光束Ｌ_１と第２の光束Ｌ_２の光量が等しいため、２つの光量検出手段１４４ａ及び１４４ｂに対して同じ光量レンジで光量検出を行うことができる。従って、光量検出のＳ／Ｎ比が高く、より高精度な計測が可能となる。また、２分の波長板１２４の回転角度θに対して、同時に光量比を出力することにより測定時間の短縮化も可能となる。
【０１０４】
次に、図９乃至図１１を参照して、別の複屈折測定装置２００を説明する。図９は、本発明の別の複屈折測定装置２００の例示的一形態を示す概略構成図である。図９において、光源２１２から射出される光束の進行方向をＺ軸、光源２１２の設置面においてＺ軸に対する垂直方向をＸ軸、光源２１２の設置面に対する法線方向をＹ軸とする。
【０１０５】
複屈折測定装置２００は、被測定体ＳＴに存在する複屈折量を測定する装置であって、図９に示すように、光源部２１０と、測定部２２０と、光束分割手段２３０と、検出部２４０ａ及び２４０ｂと、制御部２５０とを有する。
【０１０６】
光源部２１０は、被測定体ＳＴに対して円偏光の偏光状態を有する光束を射出する。光源部２１０は、光源２１２と、直線偏光素子２１４と、４分の１波長板２１６とにより構成される。
【０１０７】
光源２１２は、被測定体ＳＴに所定の光束を射出する光源であって、例えば、出力安定化Ｈｅ−Ｎｅレーザー等の可視域連続レーザー、紫外線パルスレーザー等により構成される。
【０１０８】
直線偏光素子２１４は、光軸方向に直交するＸＹ面内において予め設定された基準方位に対して透過軸方位が０度となるように配置される。直線偏光素子２１４は、例えば、グラムトムソンプリズム、ローションプリズム、セナルモンプリズム、ウォラストンプリズム又は誘電体多層膜等で形成した偏光ビームスプリッタなど直交する偏光成分を分離し、直線偏光成分を取り出すことが可能な光学素子である。
【０１０９】
４分の１波長板２１６は、基準方位に対して透過軸方位が４５度となるように配置され、直線偏光素子２１４と共同して、光源２１２から射出される光束の偏光状態を円偏光Ｌ_０に変換して被測定体ＳＴに入射させる。
【０１１０】
測定部２２０は、被測定体ＳＴを保持するステージ２２２と、２分の１波長板２２４とから構成されている。
【０１１１】
ステージ２２２は、ＸＹステージ等から成り、被測定体ＳＴの光軸方向に直交する面内での測定位置を手動又は自動で可変制御できるようになっている。従って、ステージ２２２により被測定体ＳＴの測定位置を制御することで測定面上における２次元複屈折分布測定が可能となる。被測定体ＳＴを透過した円偏光Ｌ_０は、被測定体ＳＴの複屈折情報を有する楕円偏光Ｌｓに変換される。
【０１１２】
２分の１波長板２２４は、回転機構を有し、図示しないステッピングモーター等によって光軸を中心として回転駆動される。ステッピングモーターは、後述する制御部２５０によって制御され、基準方位に対して進相軸方位を０度から１８０度の回転が複屈折測定の１サイクルとなる。
【０１１３】
２分の１波長板２２４は、入射光束の偏光状態を保持した状態で光軸を中心として回転変換する機能を有する。被測定体ＳＴの複屈折情報を有する楕円偏光Ｌ_ｓの偏光状態は、２分の１波長板２２４を回転制御することにより、楕円偏光Ｌ_ｓの偏光状態を保存した状態で光束Ｌ_ｓθに回転変換される。
【０１１４】
光束分割手段２３０は、上述した光束分割手段１３０と同じであり、ここでの詳細な説明は省略する。
【０１１５】
検出部２４０ａは、直線偏光素子２４２ａと、光量検出手段２４４ａとから構成され、第１の光束Ｌ_１が入射する。直線偏光素子２４２ａは、基準方位に対して透過軸方位が０度となるように配置される。第１の光束Ｌ_１は、直線偏光素子２４２ａを介して、被測定体ＳＴの複屈折情報（複屈折量及び主軸の方位）を含む光信号として光量検出手段２４４ａに射出される。光量検出手段２４４ａは、かかる光信号を検出し、光信号の光強度に相当する検出信号を制御部２５０に出力する。
【０１１６】
検出部２４０ｂは、４分の１波長板２４１ｂと、直線偏光素子２４２ｂと、光量検出手段２４４ｂとから構成され、第２の光束Ｌ_２が入射する。４分の１波長板２４１ｂ及び直線偏光素子２４２ｂは、基準方位に対して透過軸方位が４５度となるように配置される。第２の光束Ｌ２は、４分の１波長板２４１ｂ及び直線偏光素子２４２ｂを介して、被測定体ＳＴの複屈折情報（複屈折量及び主軸の方位）を含む光信号として光量検出手段２４４ｂに射出される。光量検出手段２４４ｂは、かかる光信号を検出し、光信号の光強度に相当する検出信号を制御部２５０に出力する。
【０１１７】
制御部２５０は、図示しないＣＰＵ及びメモリを格納し、光源２１２、ステージ２２２及び２分の１波長板２２４などの複屈折測定装置２００の各部の動作を制御する。また、制御部２５０は、光量検出手段２４４ａ及び２４４ｂで検出された検出信号に基づいて、予め設定された演算アルゴリズムを実行することにより、被測定体ＳＴの複屈折位相差及び進相軸方位を算出する。なお、制御部２５０は、図示しない出力装置に複屈折測定の算出結果を出力してもよい。
【０１１８】
以下、複屈折測定装置２００を利用した複屈折測定方法について説明する。光源２１２から射出される光束は、基準方位に対して透過軸方位が０度となるように配置された直線偏光素子２１４及び基準方位に対して透過軸方位が４５度となるように配置された４分の１波長板２１６を介して、円偏光Ｌ_０に変換される。直線偏光素子２１４のジョーンズ行列Ａ_Ｈ及び４分の１波長板２１６のジョーンズ行列Ｑは数式１７及び数式９で表される。
【０１１９】
また、４分の１波長板２１６を基準方位に対して透過軸方位が４５度の位置に回転変換するジョーンズ行列Ｒ_π／４は数式１０で表される。
【０１２０】
光源２１２から射出される光束Ｅ_０の偏光状態は、ジョーンズベクトルにより以下に示す数式３０で表され、４分の１波長板２１６から射出される円偏光Ｌ_０の偏光状態は、ジョーンズベクトルにより以下に示す数式３１で表される。
【０１２１】
【数３０】

【０１２２】
【数３１】

【０１２３】
円偏光Ｌ_０は、被測定体ＳＴを透過し、被測定体ＳＴが有する２つの主軸間（即ち、進相軸及び遅相軸）の屈折率差に起因して生じる位相ずれにより楕円偏光Ｌ_ｓに変換される。被測定体ＳＴの複屈折位相差をΔ、その主軸の方位をφとすると、被測定体ＳＴのジョーンズ行列Ｓは数式１２で表され、楕円偏光Ｌ_ｓの偏光状態はジョーンズベクトルにより数式１３で表される。
【０１２４】
２分の１波長板２２４のジョーンズ行列Ｈは数式１４で表される。
【０１２５】
２分の１波長板２２４は、制御部２５０により光軸を中心として回転駆動されるため、基準方位に対して進相軸方位が０度の位置を原点として、原点からの回転角度をθとすると、かかる回転変換のジョーンズ行列Ｒ_θは数式１５で表される。
【０１２６】
２分の１波長板２２４により複屈折情報を有する楕円偏光Ｌｓは、偏光状態を保存した状態で光束Ｌ_ｓθに回転変換され、光束Ｌ_ｓθの偏光状態はジョーンズベクトルにより数式１６で表される。
【０１２７】
光束分割手段２３０により被測定体ＳＴの複屈折情報を有する光束Ｌ_ｓθは、偏光状態を保存した状態で第１の光束Ｌ_１と第２の光束Ｌ_２とに分割され、第１の光束Ｌ_１及び第２の光束Ｌ_２の偏光状態は、ジョーンズベクトルにより以下に示す数式３２及び数式３３で表される。
【０１２８】
【数３２】

【０１２９】
【数３３】

【０１３０】
ここで、ｒ_ｐ、ｒ_ｓ、ｔ_ｐ及びｔ_ｓは光束分割手段２３０における平行平板のｐ偏光とｓ偏光に対する複素振幅反射率及び複素振幅透過率であり、予め計算又は測定によって求めておくことで、かかる定数分を制御部２５０において補正演算することができる。
【０１３１】
第１の光束Ｌ_１は、基準方位に対して透過軸方位が０度となるように配置された直線偏光素子２４２ａを介して光量検出手段２４４ａに入射する。また、第２の光束Ｌ_２は、基準方位に対して透過軸方位が４５度となるように配置された４分の１波長板２４１ｂ及び直線偏光素子２４２ｂを介して光量検出手段２４４ｂに入射する。
【０１３２】
光量検出手段２４４ａ及び光量検出手段２４４ｂで受光する第１の光束Ｌ_１及び第２の光束Ｌ_２の偏光状態は、ジョーンズベクトルにより数式１９及び以下に示す数式３４で表される。
【０１３３】
【数３４】

【０１３４】
光量検出手段２４４ａ及び光量検出手段２４４ｂは、第１の光束Ｌ_１及び第２の光束Ｌ_２の光信号を検出し、光強度に相当する検出信号を制御部２５０に出力する。光量検出手段２４４ａ及び光量検出手段２４４ｂで検出される補正後の光強度Ｉ_１及びＩ_２は、以下に示す数式３５及び数式３６で表される。但し、添え字＊は、複素共役な関係を示す。
【０１３５】
【数３５】

【０１３６】
【数３６】

【０１３７】
光量検出手段２４４ａ及び光量検出手段２４４ｂで検出する光強度Ｉ_１及びＩ_２は、２分の１波長板２２４の回転角度θに対して正弦的に変化する。制御部２５０において、２分の１波長板２２４の回転角度θに対する光強度Ｉ_１をモニタすることにより、被測定体ＳＴの複屈折情報を表す不屈折楕円体の楕円率を算出することが可能となる。また、２分の１波長板２２４の回転角度θに対する光強度Ｉ_２をモニタすることにより、被測定体ＳＴの複屈折情報を表す主軸の進相軸と遅相軸とを判別することが可能となる。
【０１３８】
２分の１波長板２２４の回転角度θに対する光強度Ｉ_１及びＩ_２の一例のグラフを図１０及び図１１に示す。計算条件は、波長６３３ｎｍにおいて、被測定体ＳＴ（厚みｄ＝３ｃｍ）の複屈折量Ｒｅ＝３ｎｍ／ｃｍ、進相軸角度Ａｚ＝３０ｄｅｇ．とした。
【０１３９】
図１０において、２分の１波長板２２４の回転角度θ（０＜２θ＜１８０）［ｄｅｇ．］に対する光強度Ｉ_１の最大値をＩ_１ｍａｘとし、最小値をＩ_１ｍｉｎとすると、被測定体ＳＴの複屈折位相差Δ［ｄｅｇ．］は、以下に示す数式３７で表される。
【０１４０】
【数３７】

【０１４１】
また、光源２１２の波長をλ［ｎｍ］、被測定体ＳＴの厚みをｄ［ｃｍ］とすると、被測定体ＳＴの複屈折量Ｒｅ［ｎｍ／ｃｍ］は、以下に示す数式３８で表される。
【０１４２】
【数３８】

【０１４３】
図１１において、２分の１波長板２２４の回転角度θ（０＜２θ＜１８０）［ｄｅｇ．］に対する光強度Ｉ_２の最大となる角度を２θ_ｍａｘ、光強度Ｉ_２の最小となる角度を２θ_ｍｉｎとすると、被測定体ＳＴの進相軸の方位φｆ［ｄｅｇ．］及び遅相軸の方位φｓ［ｄｅｇ．］は、以下に示す数式３９及び数式４０で表される。
【０１４４】
【数３９】

【０１４５】
【数４０】

【０１４６】
複屈折測定装置２００は、偏光状態を保存して光束を分割する光束分割手段２３０を用いることにより、被測定体ＳＴの複屈折情報を２つ以上の検出部で検出することができるため、簡易な装置構成が可能であり、且つ、被測定体ＳＴの複屈折量及び主軸方位を同時に測定することができる。
【０１４７】
更に、複屈折測定装置２００は、被測定体ＳＴの複屈折量及び主軸方位を測定するだけでなく、主軸方位の進相軸と遅相軸を判別することが可能である。
【０１４８】
また、複屈折測定装置２００は、回転駆動する光学素子が２分の１波長板２２４の一つであり、例えば従来のヘテロダイン法による複屈折測定のように二つの光学素子の回転駆動周期を同期させる必要がないため同期ずれ等の測定誤差の影響を受けることなく高精度な複屈折測定が可能である。
【０１４９】
次に、図１２乃至図１５を参照して、図９に示す複屈折測定装置２００の変形例である複屈折測定装置２００Ａについて説明する。図１２は、図９に示す複屈折測定装置２００の変形例である複屈折測定装置２００Ａの例示的一形態を示す概略構成図である。複屈折測定装置２００Ａは、図９に示す複屈折測定装置２００と同様であるが、光束分割手段２３０Ａの構成が異なり、検出部２４０ｃが付加されている。
【０１５０】
複屈折測定装置２００Ａは、図１２に示すように、光源部２１０と、測定部２２０と、光束分割手段２３０Ａと、検出部２４０ａ、２４０ｂ及び２４０ｃと、制御部２５０とを有する。
【０１５１】
光束分割手段２３０Ａは、それぞれ光束が４５度の入射角度で入射するように設置された３枚の平行平板を有する光束分割部２３２及び光束分割部２３４から構成され、入射した光束の偏光状態を保存した状態で２光束に分割する機能を有する。本実施形態においては、被測定体ＳＴの複屈折情報を有する光束Ｌ_ｓθは、光束分割部２３２及び光束分割部２３４により、光束Ｌ_ｓθの偏光状態を保存した状態で第１の光束Ｌ_１と、第２の光束Ｌ_２と、第３の光束Ｌ_３とに分割される。第１の光束Ｌ_１は検出部２４０ａに、第２の光束Ｌ_２は検出部２４０ｂに、第３の光束Ｌ_３は検出部２４０ｃに入射する。
【０１５２】
検出部２４０ｃは、直線偏光素子２４２ｃと、光量検出手段２４４ｃから構成される。直線偏光素子２４２ｃは、基準方位に対して透過軸方位が９０度となるように配置される。第３の光束Ｌ_３は、直線偏光素子２４２ｃを介して、被測定体ＳＴの複屈折情報（複屈折量及び主軸の方位）を含む光信号として光量検出手段２４４ｃに射出される。光量検出手段２４４ｃは、かかる信号を検出し、光信号の光強度に相当する検出信号を制御部２５０に出力する。
【０１５３】
制御部２５０は、光量検出手段２４４ａ、２４４ｂ及び２４４ｃで検出された検出信号に基づいて、予め設定された演算アルゴリズムを実行することにより、被測定体ＳＴの複屈折位相差及び進相軸方位を算出する。
【０１５４】
以下、複屈折測定装置２００Ａを利用した複屈折測定方法について、複屈折測定装置２００を利用した複屈折測定方法と異なる部分を説明する。
【０１５５】
光束分割手段２３０Ａの光束分割部２３２及び２３４により被測定体ＳＴの複屈折情報を有する光束Ｌ_ｓθは、偏光状態を保存した状態で第１の光束Ｌ_１と、第２の光束Ｌ_２と、第３の光束Ｌ_３とに分割される。ここで、第１の光束Ｌ_１と、第２の光束Ｌ_２は複屈折測定装置２００のときと同様であるので説明は省略する。
【０１５６】
第１の光束Ｌ_１、第２の光束Ｌ_２及び第３の光束Ｌ_３の偏光状態は、ジョーンズベクトルにより以下に示す数式４１、数式４２及び数式４３で表される。
【０１５７】
【数４１】

【０１５８】
【数４２】

【０１５９】
【数４３】

【０１６０】
ここで、ｒ_ｐ、ｒ_ｓ、ｔ_ｐ及びｔ_ｓは光束分割手段２３０Ａにおける平行平板のｐ偏光とｓ偏光に対する複素振幅反射率及び複素振幅透過率であり、予め計算又は測定によって求めておくことで、かかる定数分を制御部２５０において補正演算することができる。
【０１６１】
第１の光束Ｌ_１は、基準方位に対して透過軸方位が０度となるように配置された直線偏光素子２４２ａを介して光量検出手段２４４ａに入射する。また、第３の光束Ｌ_３は、基準方位に対して透過軸方位が９０度となるように配置された直線偏光素子２４２ｃを介して光量検出手段２４４ｃに入射する。更に、第２の光束Ｌ_２は、基準方位に対して透過軸方位が４５度となるように配置された４分の１波長板２４１ｂ及び直線偏光素子２４２ｂを介して光量検出手段２４４ｂに入射する。
【０１６２】
光量検出手段２４４ａ、光量検出手段２４４ｃ及び光量検出手段２４４ｂで受光する第１の光束_Ｌ１、第３の光束Ｌ_３及び第２の光束Ｌ_２の偏光状態は、ジョーンズベクトルにより以下に示す数式４４、数式４５及び数式４６で表される。
【０１６３】
【数４４】

【０１６４】
【数４５】

【０１６５】
【数４６】

【０１６６】
光量検出手段２４４ａ、光量検出手段２４４ｃ及び光量検出手段２４４ｂは、第１の光束Ｌ_１、第３の光束Ｌ_３及び第２の光束Ｌ_２の光信号を検出し、光強度に相当する検出信号を制御部２５０に出力する。光量検出手段２４４ａ、光量検出手段２４４ｃ及び光量検出手段２４４ｂで検出される補正後の光強度Ｉ_１、Ｉ_３及びＩ_２は、以下に示す数式４７、数式４８及び数式４９で表される。但し、添え字＊は、複素共役な関係を示す。
【０１６７】
【数４７】

【０１６８】
【数４８】

【０１６９】
【数４９】

【０１７０】
光量検出手段２４４ａ、光量検出手段２４４ｃ及び光量検出手段２４４ｂで検出する光強度Ｉ_１、Ｉ_３及びＩ_２は、２分の１波長板２２４の回転角度θに対して正弦的に変化する。制御部２５０において、２分の１波長板２２４の回転角度θに対する光強度Ｉ_１と光強度Ｉ_３の光強度比Ｉ_１／Ｉ_３をモニタすることにより、被測定体ＳＴの複屈折情報を表す不屈折楕円体の楕円率を算出することが可能となる。また、２分の１波長板２２４の回転角度θに対する光強度Ｉ_２をモニタすることにより、被測定体ＳＴの複屈折情報を表す主軸の進相軸と遅相軸とを判別することが可能となる。
【０１７１】
２分の１波長板２２４の回転角度θに対する光強度比Ｉ_１／Ｉ_３及び光強度Ｉ_２の一例のグラフを図１３及び図１５に示す。計算条件は、波長６３３ｎｍにおいて、被測定体ＳＴ（厚みｄ＝３ｃｍ）の複屈折量Ｒｅ＝３ｎｍ／ｃｍ、進相軸角度Ａｚ＝３０ｄｅｇ．とした。
【０１７２】
図１３において、２分の１波長板２２４の回転角度θ（０＜２θ＜１８０）［ｄｅｇ．］に対する光強度比Ｉ_１／Ｉ_３の最大値を光強度比（Ｉ_１／Ｉ_３）_ｍａｘとし、最小値を（Ｉ_１／Ｉ_３）_ｍｉｎとすると、被測定体ＳＴの複屈折位相差Δ［ｄｅｇ．］は、以下に示す数式５０又は数式５１で表される。
【０１７３】
【数５０】

【０１７４】
【数５１】

【０１７５】
また、光源２１２の波長をλ［ｎｍ］、被測定体ＳＴの厚みをｄ［ｃｍ］とすると、被測定体ＳＴの複屈折量Ｒｅ［ｎｍ／ｃｍ］は数式３８で表される。
【０１７６】
２分の１波長板２２４の回転角度θ（０＜２θ＜１８０）［ｄｅｇ．］に対する光強度比Ｉ_１／Ｉ_３を数式６０により複屈折量Ｒｅ［ｎｍ／ｃｍ］に変換したグラフを図１４に示す。
【０１７７】
図１５において、２分の１波長板２２４の回転角度θ（０＜２θ＜１８０）［ｄｅｇ．］に対する光強度Ｉ_２の最大となる角度を２θ_ｍａｘ、光強度Ｉ_２の最小となる角度を２θ_ｍｉｎとすると、被測定体ＳＴの進相軸の方位φｆ［ｄｅｇ．］及び遅相軸の方位φｓ［ｄｅｇ．］は数式３９及び数式４０で表される。
【０１７８】
複屈折測定装置２００Ａは、偏光状態を保存して光束を分割する光束分割手段２３０Ａを用いることにより、被測定体ＳＴの複屈折情報を２つ以上の検出部で検出することができるため、簡易な装置構成が可能であり、且つ、被測定体ＳＴの複屈折量及び主軸方位を同時に測定することが可能である。
【０１７９】
更に、複屈折測定装置２００Ａは、被測定体ＳＴの複屈折量及び主軸方位を測定するだけでなく、主軸方位の進相軸と遅相軸を判別することが可能である。
【０１８０】
更に、複屈折測定装置２００Ａは、被測定体ＳＴの複屈折情報を有する光束Ｌ_ｓθの最大量と最小量を光強度Ｉ_１と光強度Ｉ_３の比として同時に測定することが可能であり、光源２１２の光量変動等の影響を受けず、高精度な測定が可能である。
【０１８１】
また、複屈折測定装置２００Ａは、回転駆動する光学素子が２分の１波長板２２４の一つであり、例えば従来のヘテロダイン法による複屈折測定のように二つの光学素子の回転駆動周期を同期させる必要がないため同期ずれ等の測定誤差の影響を受けることなく高精度な複屈折測定が可能である。
【０１８２】
更に、複屈折測定装置２００Ａは、２分の１波長板２２４の回転に対して９０度間隔に算出される複数の複屈折量を平均化することで被測定体ＳＴとしての光学素子の有する製造誤差等による影響をキャンセルさせることが可能となる。また、複屈折量を制御部２５０にフィードバックし、回転角度範囲及び測定のサンプリング数を制御することで被測定体ＳＴの複屈折量に応じて局所的に精密測定が可能である。
【０１８３】
次に、図１６及び図１７を参照して、図９に示す複屈折測定装置２００の変形例である複屈折測定装置２００Ｂについて説明する。図１７は、図９に示す複屈折測定装置２００の変形例である複屈折測定装置２００Ｂの例示的一形態を示す概略構成図である。複屈折測定装置２００Ｂは、図９に示す複屈折測定装置２００と同様であるが、光束分割手段２３０及び検出部２４０ａが除かれている。
【０１８４】
複屈折測定装置２００Ｂは、図１６に示すように、光源部２１０と、測定部２２０と、検出部２４０ｂと、制御部２５０とを有する。
【０１８５】
光源２１２から射出した光束は、直線偏光素子２１４及び４分の１波長板２１６により円偏光Ｌ_０に変換される。円偏光Ｌ_０は、被測定体ＳＴに入射して複屈折情報を含む楕円偏光Ｌ_ｓとなり、回転駆動される２分の１波長板２２４によって楕円偏光Ｌ_ｓの偏光状態を保存した状態で光束Ｌ_ｓθに回転変換される。
【０１８６】
光束Ｌ_ｓθは、基準方位に対して透過軸方位が４５度となるように配置された４分の１波長板２４１ｂ及び直線偏光素子２４２ｂを介して、光量検出手段２４４ｂに入射する。
【０１８７】
以下、複屈折測定装置２００Ｂを利用した複屈折測定方法について、複屈折測定装置２００を利用した複屈折測定方法と異なる部分を説明する。
【０１８８】
光量検出手段２４４ｃで受光する光束Ｌ_ｓθの偏光状態は、ジョーンズベクトルにより以下に示す数式５２で表される。
【０１８９】
【数５２】

【０１９０】
光量検出手段２４４ｂは、光束Ｌ_ｓθの光信号を検出し、光強度に相当する検出信号を制御部２５０に出力する。光量検出手段２４４ｂで検出される光強度Ｉは、以下に示す数式５３で表される。但し、添え字＊は、複素共役な関係を示す。
【０１９１】
【数５３】

【０１９２】
光量検出手段２４４ｂで受光する光強度Ｉは、２分の１波長板２２４の回転角度θに対して正弦的に変化する。制御部２５０において、２分の１波長板２２４の回転角度θに対する光強度Ｉをモニタすることにより、被測定体ＳＴの複屈折情報を表す不屈折楕円体の楕円率を算出することが可能となり、更に、主軸の進相軸と遅相軸とを判別することが可能となる。
【０１９３】
２分の１波長板２２４の回転角度θに対する光強度Ｉの一例のグラフを図１７に示す。計算条件は、波長６３３ｎｍにおいて、被測定体ＳＴ（厚みｄ＝３ｃｍ）の複屈折量Ｒｅ＝３ｎｍ／ｃｍ、進相軸角度Ａｚ＝３０ｄｅｇ．とした。
【０１９４】
図１７において、２分の１波長板２２４の回転角度θ（０＜２θ＜１８０）［ｄｅｇ．］に対する光強度Ｉの最大値を光強度Ｉ_ｍａｘ、最小値を光強度Ｉ_ｍｉｎとし、そのときの２分の１波長板２２４の回転角度を２θ_ｍａｘ、２θ_ｍｉｎとすると、被測定体ＳＴの複屈折位相差Δ［ｄｅｇ．］は、以下に示す数式５４で表され、進相軸の方位φｆ［ｄｅｇ．］及び遅相軸の方位φｓ［ｄｅｇ．］は数式３９及び数式４０で表される。
【０１９５】
【数５４】

【０１９６】
また、光源２１２の波長をλ［ｎｍ］、被測定体ＳＴの厚みをｄ［ｃｍ］とすると、被測定体ＳＴの複屈折量Ｒｅ［ｎｍ／ｃｍ］は数式３８で表される。
【０１９７】
複屈折測定装置２００Ｂは、被測定体ＳＴの複屈折量及び主軸方位を測定するだけでなく、主軸方位の進相軸と遅相軸を判別することが可能である。
【０１９８】
また、複屈折測定装置２００Ｂは、回転駆動する光学素子が２分の１波長板２２４の一つであり、例えば従来のヘテロダイン法による複屈折測定のように二つの光学素子の回転駆動周期を同期させる必要がないため同期ずれ等の測定誤差の影響を受けることなく高精度な複屈折測定が可能である。
【０１９９】
次に、図１８を参照して、本発明の一側面としての除歪装置３００について説明する。図１８は、本発明の一側面としての除歪装置３００について例示的一形態を示す概略構成図である。
【０２００】
除歪装置３００は、図１８に示すように、上述した複屈折測定装置１００Ａと、熱処理部３１０とを有し、被測定体ＳＴとしての光学素子に存在する複屈折量を除去する装置である。除歪装置３００は、本実施形態においては、例示的に複屈折測定装置１００Ａを適用しているが、複屈折測定装置１００、２００、２００Ａ及び２００Ｂ、その他の複屈折測定装置の適用を妨げるものではない。
【０２０１】
熱処理部３１０は、被測定体ＳＴに存在する複屈折量を除去するための熱処理を被測定体ＳＴに施す。熱処理部３１０は、複屈折測定装置１００Ａの測定部１２０に設けられ、被測定体ＳＴを収納する収納保持室３１２を有するステンレス容器３１４と、ステンレス容器３１４の外側周辺の側部、底部及び上部に配置され、それぞれ独立に温度制御が可能な加熱ヒーター等を内蔵する発熱体３１６ａ、３１６ｂ、３１６ｃ及び３１６ｄと、発熱体３１６ａ、３１６ｂ、３１６ｃ及び３１６ｄの周りを囲む断熱壁３１８とを有する。
【０２０２】
収納保持室３１２内の温度は、制御部１５０によって制御可能であり、ステンレス容器３１４の周囲に設置された発熱体３１６ａ、３１６ｂ、３１６ｃ及び３１６ｄをそれぞれ独立に温度制御することで、収納保持室３１２内の温度むらを低減して、ステンレス容器内３１４に収納された被測定体ＳＴをより均一に熱処理をすることができる。なお、制御部１５０は、被測定体ＳＴとしての光学素子の熱処理工程における複屈折変化をモニタし、かかる複屈折量が所望の範囲内になるように熱処理条件（温度、保持時間、昇温速度、冷却速度等）を制御する。但し、制御部１５０とは別に温度制御部を設けてもよい。
【０２０３】
また、熱処理部３１０には、光源部１１０から射出される円偏光Ｌ_０を収納保持室３１２内に導くための導光管体３２２と、被処理体ＳＴの透過光束Ｌ_ｓを収納保持室３１２外に射出するための導光管体３２４とが設けられている。
【０２０４】
導光管体３２２及び３２４には、収納保持室３１２内の雰囲気と外部とを遮断するための透明シャッター３２２ａ及び３２４ａと、透明石英又は蛍石から成る窓３２２ｂ及び３２４ｂとが設けられている。
【０２０５】
なお、光学素子としての被測定体ＳＴは、レーザー光の入射面及び射出面の両面が平行となるように光学研磨が施され、入射面及び射出面に対してレーザー光が垂直に入射及び射出するようにステージ１２２により保持される。
【０２０６】
除歪装置３００によれば、光学素子としての被測定体ＳＴの熱処理工程においける複屈折量の変化をリアルタイムに測定することができ、更に、かかる測定結果に基づいて、制御部１５０により熱処理条件をフィードバック制御することで被測定体ＳＴの複屈折量の除去及び熱処理時間の短縮化が可能となる。
【０２０７】
次に、図１９を参照して、本発明の一側面としての偏光測定装置４００について説明する。図１９は、本発明の一側面としての偏光測定装置４００の例示的一形態を示す概略構成図である。
【０２０８】
偏光測定装置４００は、例えば、露光装置の照明光束を被検光束として、かかる被検光束の光量及び偏光状態を測定する装置である。本実施形態においては、偏光測定装置４００は、光源部１１０及び測定部１２０のステージ１２２を除いた複屈折測定装置１００Ａが適用しているが、複屈折測定装置１００、２００、２００Ａ及び２００Ｂ、その他の複屈折測定装置の適用を妨げるものではない。
【０２０９】
偏光測定装置４００は、図１９に示すように、上述した光束分割部１３２等と同じ構成の光束分割部４１０及び４２０と、光束分割手段１３０Ａと、検出部１４０ａ及び１４０ｂと、光量検出手段４３０と、制御部１５０とを有する。
【０２１０】
偏光測定装置４００において、被検光束Ｌ_０は、被検光束Ｌ_０の光路中に配置した光束分割部４１０により被検光束Ｌ０の偏光状態を保存した光束Ｌ_ｓに分割される。更に、光束Ｌ_ｓは、光束分割部４２０により透過光束と、反射光束Ｌ_３とに分割される。光束分割部４２０により分割された透過光束は、回転機構を有する２分の１波長板１２４及び光束分割部１３２を介して光束Ｌ_１と光束Ｌ_２とに分割される。
【０２１１】
光束Ｌ_３は、被検光束Ｌ_０の光量変動を含む光信号として光量検出手段４３０に入射する。光量検出手段４３０は、かかる光信号を検出し、光信号の光強度に相当する検出信号を制御部１５０に出力する。
【０２１２】
制御部１５０は、図示しないＣＰＵ及びメモリを格納し、２分の１波長板１２４の動作を制御する。また、制御部１５０は、光量検出手段１４４ａ、１４４ｂ及び４３０で検出された検出信号に基づいて、被検光束Ｌ０の光量及び偏光状態を算出する。なお、制御部１５０は、図示しない出力装置に被検光束Ｌ０の光量及び偏光状態の算出結果を出力してもよい。
【０２１３】
従って、例えば、偏光測定装置４００を有する露光装置によれば、照明光学系の偏光特性の変化に関わらず、正確な露光量の検出を行うことができ、且つ、照明光学系の偏光状態も常時検出することが可能であるため、露光光量を高精度にフィードバック制御することが可能となる。かかる露光装置を使用することで、スループットを向上させるだけではなく、高品位なデバイスを提供することができる。
【０２１４】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【０２１５】
本出願は、更に以下の事項を開示する。
【０２１６】
〔実施態様１〕被測定体に存在する複屈折量を測定する測定装置であって、
前記被測定体に対して特定の偏光状態を有する光束を射出する光源部と、
前記被測定体を経た光束の偏光状態を保存した状態で回転変換させることを可能にする偏光素子と、
前記偏光素子から射出された光束を、偏光状態を保存した状態で少なくとも２つ以上の被検光束に分割する光束分割手段と、
前記被検光束の所定の偏光方向の光束を抽出する第１の光学系と、
前記第１の光学系からの前記被検光束の光量を検出する光量検出手段と、
前記光量検出手段により検出される前記被検光束の光量に基づいて、前記被測定体の複屈折量を算出する制御部とを有することを特徴とする複屈折測定装置。
【０２１７】
〔実施態様２〕前記制御部は、前記光量検出手段により検出される前記被検光束の光量に基づいて、前記被測定体の主軸の方位を算出することを特徴とする実施態様１記載の複屈折測定装置。
【０２１８】
〔実施態様３〕前記被検光束に対して偏光状態の位相を変換した状態で所定の偏光方向の光束を抽出する第２の光学系を更に有することを特徴とする実施態様１記載の複屈折測定装置。
【０２１９】
〔実施態様４〕前記制御部は、前記被測定体の主軸の進相軸と遅相軸とを判別することを特徴とする実施態様１記載の複屈折測定装置。
【０２２０】
〔実施態様５〕前記特定の偏光状態は、円偏光であることを特徴とする実施態様１記載の複屈折測定装置。
【０２２１】
〔実施態様６〕前記光源部は、
任意の偏光状態を有する光束を射出する光源と、
光軸方向に直交する面内の光軸を中心として予め設定された基準方位に対して透過軸方位が０度となるように配置された直線偏光子と、
前記直線偏光子の射出側に、前記基準方位に対して進相軸方位が４５度となるように配置された４分の１波長板とを有することを特徴とする実施態様１記載の複屈折測定装置。
【０２２２】
〔実施態様７〕前記光源は、パルス光源であることを特徴とする実施態様６記載の複屈折測定装置。
【０２２３】
〔実施態様８〕前記光源は、エキシマレーザーであることを特徴とする実施態様６記載の複屈折測定装置。
【０２２４】
〔実施態様９〕前記被測定体を保持すると共に、前記被測定体を前記光源部から射出される光束に対して移動可能にするステージを更に有することを特徴とする実施態様１記載の複屈折測定装置。
【０２２５】
〔実施態様１０〕前記偏光素子は、光軸に対して回転可能な２分の１波長板を有することを特徴とする実施態様１記載の複屈折測定装置。
【０２２６】
〔実施態様１１〕前記光束分割手段は、３枚の平行平板を有することを特徴とする実施態様１記載の複屈折測定装置。
【０２２７】
〔実施態様１２〕前記第１の光学系は、直線偏光子を有することを特徴とする実施態様１記載の複屈折測定装置。
【０２２８】
〔実施態様１３〕前記直線偏光子は、光軸方向に直交する面内の光軸を中心として予め設定された基準方位に対して透過軸方位が０度となるように配置されることを特徴とする実施態様１２記載の複屈折測定装置。
【０２２９】
〔実施態様１４〕前記光学系は、
光軸方向に直交する面内の光軸を中心として予め設定された基準方位に対して透過軸方位が０度となるように配置された第１の直線偏光子と、
前記第１の直線偏光子の透過軸方位に対して、透過軸方位が直交ニコルの状態となるように配置された第２の偏光子とを有することを特徴とする実施態様１記載の複屈折測定装置。
【０２３０】
〔実施態様１５〕前記第２の光学系は、前記被検光束に対して偏光状態の位相を９０度変換した状態で前記所定の偏光方向の光束を抽出することを特徴とする実施態様３記載の複屈折測定装置。
【０２３１】
〔実施態様１６〕前記第２の光学系は、
光軸方向に直交する面内の光軸を中心として予め設定された基準方位に対して透過方位が４５度となるように配置された４分の１波長板と、
前記基準方位に対して透過方位が４５度となるように配置された直線偏光子とを有することを特徴とする実施態様３記載の複屈折測定装置。
【０２３２】
〔実施態様１７〕被測定体に存在する複屈折量を測定する複屈折測定装置であって、
前記被測定体に対して円偏光を有する光束を射出する光源部と、
前記被測定体を経た光束の偏光状態を保存した状態で回転変換させることを可能にする偏光素子と、
前記偏光素子から射出される光束に対して位相を変換した状態で所定の偏光方向の光束を抽出する光学系と、
前記光学系を透過した光束の光量を検出する光量検出手段と、
前記光量検出手段により検出される前記光束の光量に基づいて、前記被測定体の複屈折量及び主軸方位を算出する制御部とを有することを特徴とする複屈折測定装置。
【０２３３】
〔実施態様１８〕前記制御部は、前記被測定体の主軸の進相軸と遅相軸とを判別することを特徴とする実施態様１７記載の複屈折測定装置。
【０２３４】
〔実施態様１９〕円偏光の偏光状態を有する光束を被測定体に入射させるステップと、
前記被測定体からの前記光束を、偏光状態を保存したまま第１の光束と第２の光束とに分割するステップと、
前記被測定体からの前記光束を回転変換した際の前記第１の光束及び前記第２の光束の光量の変化を検出するステップと、
前記第１の光束及び前記第２の光束の光量の変化を基に、前記被測定体の前記複屈折量及び主軸方位を算出するステップとを有することを特徴とする測定方法。
【０２３５】
〔実施態様２０〕前記算出ステップは、前記被測定体の前記複屈折量及び主軸方位を同時に算出することを特徴とする実施態様１９記載の測定方法。
【０２３６】
〔実施態様２１〕前記第１の光束又は前記第２の光束を回転変換するステップと、
前記被測定体の前記主軸の進相軸又は遅相軸を判断するステップを更に有することを特徴とする実施態様１９記載の測定方法。
【０２３７】
〔実施態様２２〕前記算出ステップは、前記第１の光束及び前記第２の光束の光量の振幅及び位相から前記複屈折量及び主軸方位を算出することを特徴とする実施態様１９記載の測定方法。
【０２３８】
〔実施態様２３〕請求項１乃至１８のうちいずれか一項記載の複屈折測定装置と、
前記複屈折装置が測定した前記被測定体に存在する複屈折量を低減するための熱処理を施す熱処理部とを有することを特徴とする除歪装置。
【０２３９】
〔実施態様２４〕前記被測定体の前記複屈折量が所望の範囲となるように、前記熱処理部を制御する制御部を更に有することを特徴とする実施態様２３記載の除歪装置。
【０２４０】
〔実施態様２５〕光束が有する偏光状態を測定する偏光状態測定装置であって、
前記光束の偏光状態を保存した状態で少なくとも２つ以上の被検光束に分割する光束分割手段と、
前記被検光束の所定の偏光方向の光束を抽出する光学系と、
前記光学系からの前記被検光束の光量を検出する光量検出手段と、
前記光量検出手段により検出される前記被検光束の光量に基づいて、前記光束の偏光状態を算出する制御部とを有することを特徴とする偏光測定装置。
【０２４１】
【発明の効果】
本発明によれば、光学素子の複屈折量を簡便且つ高精度に測定することができる複屈折測定装置を提供することができる。また、素子に残存する複屈折を除去するための熱処理時間を短縮化すると共に、複屈折量を制御することができる除歪装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一側面としての複屈折測定装置の例示的一形態を示す概略構成図である。
【図２】図１に示す光束分割手段の例示的一形態を示す概略構成図である。
【図３】２分の１波長板の回転角度に対する光強度Ｉ_１の正弦的変化曲線の一例のグラフである。
【図４】２分の１波長板の回転角度に対する光強度Ｉ_２の正弦的変化曲線の一例のグラフである。
【図５】図１に示す複屈折測定装置の変形例である複屈折測定装置の例示的一形態を示す概略構成図である。
【図６】２分の１波長板の回転角度に対する光強度Ｉ_１の正弦的変化曲線の一例のグラフである。
【図７】２分の１波長板の回転角度に対する光強度Ｉ_２の正弦的変化曲線の一例のグラフである。
【図８】２分の１波長板の回転角度に対する光強度比Ｉ_１／Ｉ_２の変化曲線の一例のグラフである。
【図９】本発明の別の複屈折測定装置の例示的一形態を示す概略構成図である。
【図１０】２分の１波長板の回転角度に対する光強度Ｉ_１の一例のグラフである。
【図１１】２分の１波長板の回転角度に対する光強度Ｉ_２の一例のグラフである。
【図１２】図９に示す複屈折測定装置の変形例である複屈折測定装置の例示的一形態を示す概略構成図である。
【図１３】２分の１波長板の回転角度に対する光強度比Ｉ_１／Ｉ_３の一例のグラフである。
【図１４】２分の１波長板の回転角度に対する光強度比Ｉ_１／Ｉ_３を複屈折量に変換したグラフである。
【図１５】２分の１波長板の回転角度に対する光強度Ｉ_２の一例のグラフである。
【図１６】図９に示す複屈折測定装置の変形例である複屈折測定装置の例示的一形態を示す概略構成図である。
【図１７】２分の１波長板の回転角度に対する光強度Ｉの一例のグラフである。
【図１８】本発明の一側面としての除歪装置の例示的一形態を示す概略構成図である。
【図１９】本発明の一側面としての偏光測定装置の例示的一形態を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１００、１００Ａ複屈折測定装置
１１０光源部
１１２光源
１１４直線偏光素子
１１６４分の１波長板
１２０測定部
１２２ステージ
１２４２分の１波長板
１３０、１３０Ａ光束分割手段
１３２、１３４、１３６光束分割部
１３２ａ第１の平行平板
１３２ｂ第２の平行平板
１３２ｃ第３の平行平板
１４０ａ、１４０ｂ検出部
１４２ａ、１４２ｂ直線偏光素子
１４４ａ、１４４ｂ光量検出手段
１５０制御部
２００、２００Ａ、２００Ｂ複屈折測定装置
２１０光源部
２１２光源
２１４直線偏光素子
２１６４分の１波長板
２２０測定部
２２２ステージ
２２４２分の１波長板
２３０、２３０Ａ光束分割手段
２３２、２３４光束分割部
２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃ検出部
２４１ｂ４分の１波長板
２４２ａ、２４２ｂ直線偏光素子
２４４ａ、２４４ｂ光量検出手段
２５０制御部
３００除歪装置
３１０熱処理部
３１２収納保持室
３１４ステンレス容器
３１６ａ乃至ｄ発熱体
３１８断熱壁
３２２、３２４導光管体
３２２ａ、３２４ａ透明シャッター
３２２ｂ、３２４ｂ窓
４００偏光測定装置
４１０、４２０光束分割部
４３０光量検出手段

Claims

被測定体に存在する複屈折量を測定する複屈折測定装置であって、
前記被測定体に対して特定の偏光状態を有する光束を射出する光源部と、
回転機構により、前記被測定体を経た光束の偏光状態を任意に回転変換させる偏光素子と、
前記偏光素子から射出された光束を、偏光状態を保存した状態で第１の被検光束と第２の披検光束とに分割する光束分割手段と、
前記第１の被検光束の第１偏光方向の光束を抽出する第１直線偏光子と、
前記第１直線偏光子で抽出された光束の光量を検出する第１光量検出手段と、
前記第２の被検光束の第２偏光方向の光束を抽出する第２直線偏光子と、
前記第２直線偏光子で抽出された光束の光量を検出する第２光量検出手段と、
前記第１及び第２光量検出手段により検出される前記被検光束の光量に基づいて、前記被測定体の複屈折量を算出する制御部と、
を有し、
前記光束分割手段は、前記偏光素子から射出された光束を透過光束と反射光束とに分割する第１の平行平板と、該第１の平行平板での反射光束を透過光束と反射光束とに分割する第２の平行平板と、前記第１の平行平板での透過光束を透過光束と反射光束とに分割する第３の平行平板とを備える第１の光束分割部を有し、
前記第２の平行平板は、前記第１の平行平板で反射されるｐ偏光成分が前記第２の平行平板でｓ偏光成分として反射するように設置され、前記第３の平行平板は、前記第１の平行平板を透過するｐ偏光成分が前記第３の平行平板でｓ偏光成分として透過するように設置されると共に、
前記第１被検光束と第２被検光束には、前記第２の平行平板での反射光束と前記第３の平行平板での透過光束とを用いることを特徴とする複屈折測定装置。
前記制御部は、前記光量検出手段により検出される前記被検光束の光量に基づいて、前記被測定体の主軸の方位を算出することを特徴とする請求項１記載の複屈折測定装置。
前記光束分割手段と前記第２直線偏光子との間に配置された４分の１波長板を供えることを特徴とする請求項１記載の複屈折測定装置。
前記制御部は、前記被測定体の主軸の進相軸と遅相軸とを判別することを特徴とする請求項１記載の複屈折測定装置。
前記光源部は、
任意の偏光状態を有する光束を射出する光源と、
前記光源から射出された光束の偏光状態を特定の偏光状態に変換する偏光制御機構と、を有することを特長とする請求項１記載の複屈折測定装置。
前記特定の偏光状態は、円偏光であることを特徴とする請求項１記載の複屈折測定装置。
前記被測定体を保持すると共に、前記被測定体を前記光源部から射出される光束に対して測定位置を可変に制御にするステージを更に有することを特徴とする請求項１記載の複屈折測定装置。
前記第１の直線偏光子は、光軸方向に直交する面内の光軸を中心として予め設定された基準方位に対して透過軸方位が０度となるように配置されており、
前記第２の直線偏光子は、前記第１の直線偏光子の透過軸方位に対して、透過軸方位が直交ニコルの状態となるように配置された第２の直線偏光子とを有することを特徴とする請求項１記載の複屈折測定装置。
前記光束分割手段は、前記第２平行平板での反射光束を透過光束と反射光束とに分割する第４の平行平板と、該第４の平行平板での反射光束を透過光束と反射光束とに分割する第５の平行平板と、前記第４の平行平板での透過光束を透過光束と反射光束とに分割する第６の平行平板とを備える第２の光束分割部と、前記第３の平行平板での透過光束を透過光束と反射光束とに分割する第７の平行平板と、該第７の平行平板での反射光束を透過光束と反射光束とに分割する第８の平行平板と、前記第７の平行平板での透過光束を透過光束と反射光束とに分割する第９の平行平板とを備える第３の光束分割部とを有し、前記第５の平行平板は、前記第４の平行平板で反射されるｐ偏光成分が前記第５の平行平板でｓ偏光成分として反射するように設置され、前記第６の平行平板は、前記第４の平行平板を透過するｐ偏光成分が前記第６の平行平板でｓ偏光成分として透過するように設置され、前記第８の平行平板は、前記第７の平行平板で反射されるｐ偏光成分が前記第８の平行平板でｓ偏光成分として反射するように設置され、前記第９の平行平板は、前記第７の平行平板を透過するｐ偏光成分が前記第６の平行平板でｓ偏光成分として透過するように設置されると共に、
前記第１被検光束と第２被検光束は、前記第２の平行平板での反射光束を用いた前記第６の平行平板での透過光束と、前記第３の平行平板での透過光束を用いた前記第８の平行平板の反射光束であることを特徴とする請求項１記載の複屈折測定装置。
請求項１乃至９のうちいずれか一項記載の複屈折測定装置と、
前記複屈折装置が測定した前記被測定体に存在する複屈折量を低減するための熱処理を施す熱処理部とを有することを特徴とする除歪装置。
前記被測定体の前記複屈折量が所望の範囲となるように、前記熱処理部を制御する熱処理制御部を更に有することを特徴とする請求項１０記載の除歪装置。