JP2005116732A - 露光装置及び露光装置の光学系のミュラー行列を測定する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】露光装置を分解することなく装置内部に含まれる光学系のミュラー行列を測定する。
【解決手段】 光源装置１からの光束を、第１偏光変換装置２により、ポワンカレ球上で直交する関係にある複数の偏光光に順次変換して出力する。投影光学系６等にこの偏光光を通過させ、光検出部８で光強度を検出する。第２偏光変換装置７内の直線偏光子の方位角を４５×ｎ°（ｎは整数）に設定し、１／４波長板の挿脱を切り替えて、複数の光強度の検出を行なう。得られた複数の光強度のデータに基づき投影光学系６等による変換後の偏光光のストークスパラメータを演算し、さらに投影光学系６のミュラー行列（Ｍ）を演算する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、露光装置及び露光装置の光学系のミュラー行列を測定する方法に関する。

半導体集積回路の微細化の要求に伴い、露光装置の露光波長も短波長化が要求されており、現在では、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）やＦ２レーザ（１５７ｎｍ）等も実用化段階に入ってきている。このような短波長の露光光を使用する場合、光学系を構成する光学部材（レンズ等）の材料には、良好な透過率を考慮して、フッ化カルシウム結晶（蛍石）が用いられることが多くなっている。しかし、蛍石は複屈折性が大きく、また、入射された光の偏光方向によって波面収差が発生したり、或いは波面を***させ、光の干渉性を低下させたりするという難点がある。このため、収差の小さい光学系を設計するためには、光学系の複屈折の大きさを数値的に把握しておく必要がある。

平面的な光学部材の複屈折の大きさを示すには、複屈折の方向（方位角）θと位相差Δとを同定することが一般的に行なわれている。この方法は、曲面を有する光学部材（レンズ等）を複数有する光学系の複屈折性を表現するのには適当でない。このため、複屈折性を有する光学系の特性を示すには、一般的にジョーンズ行列やミュラー行列が使用される。

ジョーンズ行列は、ジョーンズベクトルで表現され得る完全偏光を通過させる光学素子の光学特性を表現する２行２列の行列である。ジョーンズベクトルは、電場ベクトル（Ｅ）＝（Ｅ_ｘ、Ｅ_ｙ）を、振幅ａ_ｘ、ａ_ｙ及び位相差δにより、次のように表現するものである。

このようなジョーンズベクトルで表現され得る完全偏光の光が、光学素子を通過して何らかの変換を受ける場合において、その光学素子の特性を表したものがジョーンズ行列である。例えば、方位角θ＝０°の偏光子のジョーンズ行列は、次のように表現される。

ジョーンズ行列は、完全偏光（非偏光成分を含まない光）のみを取り扱うことができ、非偏光成分を含む部分偏光を取り扱うことができない。このため、非偏光成分の発生が不可避な蛍石レンズを含む光学系の複屈折特性の表現には、非偏光成分をも取り扱うことができるミュラー行列が適している。ミュラー行列は、ストークスパラメータで表現された部分偏光が通過する光学素子の光学特性を表現する４行４列の行列である。
ストークスパラメータは、ｓ_０を光の全強度、ｓ_１を０°直線偏光成分の強度、ｓ_２を４５°直線偏光成分の強度、ｓ_３を右回り円偏光成分の強度として、次のように表し、特に完全偏光に対しては次のように表わされる。

このストークスパラメータでは、（ｓ_０ ^２−（ｓ_１ ^２＋ｓ_２ ^２＋ｓ_３ ^２））^１／２は非偏光成分を表している。すなわち、ストークスパラメータによれば、非偏光成分を含む部分偏光をも表現することができる。
このようなストークスパラメータで表現される部分偏光の光が、光学素子を通過して何らかの変換を受ける場合において、その光学素子の特性を表したものがミュラー行列である。例えば、方位角θ＝０°の偏光子のミュラー行列（Ｐ_０）は、次のように表現される。なお、以下では、方位角θのミュラー行列を、記号（Ｐ_θ）と表わすこととする。

このミュラー行列が測定できれば、あらゆる偏光の光に対して、光学素子がどのように偏光状態を変換するのかを簡単に計算することが可能になる。ミュラー行列を、単一の光学部材について測定する装置としては、例えば特許文献１等に記載されたミュラー偏光解析計などが知られている。
特表２０００−５０２４６１号公報（第１９〜２２頁、図１〜４等）

しかし、特許文献１等に記載のミュラー偏光解析計では、単一の光学部材を測定対象とするものであり、例えば露光装置等に組み込み済みの、複数の光学部材からなる光学系等を測定対象にするものではない。
近年、露光装置においては、投影するパターンのコントラストを高める等の目的のため、特定の偏光方向の露光光を投影することが行なわれている。しかし、投影光学系で生じる複屈折や非偏光成分が無視できない場合、この複屈折の大きさや非偏光成分を定量的に評価し、これを考慮に入れた露光光の偏光方向を選択しなければ、露光光の偏光方向が所望の通りにならないことが生じ得る。また、露光装置の投影光学系等の特性は、経年変化や汚れの付着等により変化し得る。従って、露光装置の投影光学系等のミュラー行列を、露光装置を分解することなく測定することが望まれていた。
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、露光装置を分解することなく装置内部に含まれる光学系のミュラー行列を測定することができる方法、及びそのような露光装置を提供することを目的とする。

上記目的達成のため、本発明に係る露光装置は、光束を発する光源と、被露光体上に形成するマスクパターンを備えたフォトマスクと、前記光束を前記フォトマスクに導く照明光学系と、前記マスクパターンの像を前記被露光体上に投影するための投影光学系とを備えた露光装置において、前記光束をポワンカレ球上で直交する関係にある複数の偏光光のいずれかに順次変換して出力する第１の偏光変換装置と、前記投影光学系による前記マスクパターンの像の結像位置の近傍に載置され前記偏光光が前記照明光学系と前記フォトマスクと前記投影光学系とを通過した後の変換偏光光の光強度を検出する光強度検出部と、直線偏光子及び直線移相子を含み前記変換偏光光の光路に挿入される第２の偏光変換装置と、前記直線偏光子の方位角及び前記直線移相子の挿脱又は方位角を切り替えることにより前記光強度検出部で検出される前記光強度の複数のデータを取得して、得られた複数の光強度のデータに基づき前記変換偏光光のストークスパラメータを演算するパラメータ演算部と、演算された前記変換偏光光のストークスパラメータ及び前記第１偏光変換装置から出力された前記偏光光のストークスパラメータとに基づいて前記第２偏光変換装置が挿入された位置の手前に存在する光学系のミュラー行列を演算するミュラー行列演算部とを備えたことを特徴とする。

このとき、前記直線偏光子は、方位角を４５×ｎ°（ｎは整数）に設定可能とすることができる。また、パラメータ演算部は、前記直線移相子を離脱させるか又は前記直線偏光子と方位角を一致させると共に前記直線偏光子の方位角を０°、９０°、４５°及び−４５°に設定してそれぞれの方位角において前記光強度検出部で検出された光強度のデータを取得し、前記直線移相子を前記直線偏光子の方位角と異なる所定の方位角で挿入すると共に前記直線偏光子の方位角を０°及び９０°の間、又は４５°及び−４５°の間で切り替えて、この切り替えの前後において前記光強度検出部で検出された光強度のデータを取得し、これらの光強度のデータに基いて、前記変換偏光光のストークスパラメータを演算するように構成することができる。あるいは、前記パラメータ演算部は、前記直線移相子を離脱させるか又は前記直線偏光子と方位角を一致させると共に前記直線偏光子の方位角を０°及び９０°に設定してそれぞれの方位角において前記光強度検出部で検出された光強度のデータを取得し、これらの光強度のデータに基いて、前記変換偏光光のストークスパラメータ（ｓ_０’、ｓ_１’、ｓ_２’、ｓ_３’）のｓ_０’及びｓ_１’を演算し、前記直線移相子を離脱させるか又は前記直線偏光子と方位角を一致させると共に前記直線偏光子の方位角を４５°及び−４５°に設定してそれぞれの方位角において前記光強度検出部で検出された光強度のデータを取得し、これらの光強度のデータに基いて、前記変換偏光光のストークスパラメータ（ｓ_０’、ｓ_１’、ｓ_２’、ｓ_３’）のｓ_０’及びｓ_２’を演算し、前記直線移相子を前記直線偏光子の方位角と異なる所定の方位角で挿入すると共に前記直線偏光子の方位角を０°及び９０°の間、又は４５°及び−４５°の間で切り替えて、この切り替えの前後において前記光強度検出部で検出された光強度のデータを取得し、これらの光強度のデータに基づいて、前記変換偏光光のストークスパラメータ（ｓ_０’、ｓ_１’、ｓ_２’、ｓ_３’）のｓ_０’及びｓ_３’を演算するように構成することもできる。

この発明に係る露光装置の光学系のミュラー行列を測定する方法は、光源からの光束を照明光学系によりフォトマスクに導き、このフォトマスクに形成されたマスクパターンを投影光学系を介して被露光体に露光する露光装置の光学系のミュラー行列を測定する方法であって、前記光束をポワンカレ球上で直交する関係にある複数の偏光光に順次変換して出力する偏光変換ステップと、前記偏光光を前記照明光学系、前記フォトマスク又は前記投影光学系に入射させて前記光学系が有するミュラー行列に基づく変換を行なって変換偏光光を得るステップと、直線偏光子を前記変換偏光光の光路に挿入し、その方位角を適宜切り替えると共に、この直線偏光子に加えて直線移相子を前記変換偏光光の光路において所定の方位角で適宜挿入する切り替えステップと、前記切り替えステップによる切り替え状態毎に前記変換偏光光の光強度を前記マスクパターンの像の結像位置の近傍において測定する光強度測定ステップと、得られた複数の光強度に基づき前記変換偏光光のストークスパラメータを演算するパラメータ演算ステップと、演算された前記変換偏光光のストークスパラメータ及び前記偏光変換ステップによる前記偏光光のストークスパラメータとに基づいて前記直線偏光子又は前記直線移相子よりも上流にある光学系のミュラー行列を演算するミュラー行列演算ステップとを備えたことを特徴とする。

本発明に係る露光装置によれば、ポワンカレ球上で直交する関係にある複数の偏光光が、順次照明光学系、フォトマスク、及び投影光学系を通過して変換偏光光に変換され、この変換偏光光の光強度が光強度検出部により検出される。
変換偏光光のストークスパラメータは、第２偏光変換装置の直線偏光子の方位角及び直線移相子の挿脱又は方位角を切り替えることにより光強度検出部で得られる複数の光強度データに基づき、パラメータ演算部において演算される。演算された変換偏光光のストークスパラメータ及び前記第１偏光変換装置から出力された前記偏光光のストークスパラメータとに基づいて、前記第２偏光変換装置が挿入された位置の手前に存在する光学系のミュラー行列が演算される。従って、本願発明によれば、露光装置内部に組み込まれた光学系のミュラー行列を、装置を分解等することなく測定することができ、これにより、投影光の偏光方向を、測定されたミュラー行列に合わせて選択することが可能となり、露光装置の性能の向上に寄与することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態が適用される露光装置１００の構成を示す。
図１に示すように、この露光装置１００は、光源装置１、第１偏光変換装置２、照明光学系３、フォトマスク５、投影光学系６、第２偏光変換装置７、光検出器８、演算制御部１１、ドライバ１２、ドライバ１３及びＡ／Ｄ変換器１４とを備えている。図１において、１０はウェーハなどの被露光体が載置される結像面である。光源装置１は、所定の波長を有し所定の方向に偏光された露光光を出射する、例えばレーザ光源装置であり、ここでは、水平方向すなわち０°方向の直線偏光の露光光を出射するものとする。照明光学系３、フォトマスク５及び投影光学系６は、公知のものと同様であるので、詳細な説明は省略する。

第１偏光変換装置２及び第２偏光変換装置７は、投影光学系６等のミュラー行列を測定するため、通過する光束の偏光状態に変化を与える機能を有するものである。従って、第１偏光変換装置２及び第２偏光変換装置７は、投影光学系６等のミュラー行列の測定時にのみ露光装置１００の光学系中に挿入され、通常時（例えば露光動作時）には光路外へ離脱される。光路外に離脱させる代わりに、通過する光束の偏光状態の変化がゼロになるように設定することも可能である。

第１偏光変換装置２は、光源装置１からの出射された露光光の偏光方向を変換するためのものであり、図２に示すように、１／２波長板２１と、１／４波長板２２とを備えている。１／２波長板２１は、照明光学系３の光軸Ｏ周りに回転可能に保持され、これにより、その方位角が２２．５度刻みで変更することができるようになっている。なお、１／２波長板２１の代わりに、偏光解消板と方位角を変更可能な直線偏光子の組合せを利用してもよい。１／４波長板２２も同様に、照明光学系３の光軸Ｏ周りに回転可能に保持され、これにより、その方位角が４５度刻みで変更することができるようになっている。具体的には、１／２波長板２１の方位角と１／４波長板２２の方位角とを次に示す〔表１〕の左側のように設定すると、この第１偏光変換装置２を通過した偏光光（Ｓ^（ｉ））（ｉ＝１〜６）の偏光方向を〔表１〕の右側のように変換することができる。 １／４波長板２２は、円偏光を第１偏光変換装置２から出射させる場合に、直線偏光子２１を通過した光束の偏光方向に対し方位角が４５°となるようにして挿入され、それ以外の場合には、直線偏光子２１を通過した光束の偏光方向と方位角が一致するようにして挿入される。なお、１／２波長板２１及び１／４波長板２２の回転の制御は、演算制御部１１からの制御信号に基づき、ドライバ１２が行う。また、１／２波長板２１と、１／４波長板２２とは、光源装置１への戻り光の発生を防止するため、僅かに光軸に対し傾けたハの字型に配置される。

すなわち、この実施の形態で第１偏光偏光装置２から射出される偏光光（Ｓ^（１））、（Ｓ^（２））、（Ｓ^（３））、（Ｓ^（４））、（Ｓ^（５））、（Ｓ^（６））は、図３に示すように、ポワンカレ球ＰＢ上で、ポワンカレ球ＰＢと座標軸Ｘ、Ｙ、Ｚとの６つの交点により表現される。これらの偏光光（Ｓ^（１））、（Ｓ^（２））、（Ｓ^（３）、（Ｓ^（４））、（Ｓ^（５））、（Ｓ^（６））は、ストークスベクトルにより、次の［数５］のように表現される。

ただし、偏光光（Ｓ^（１））、（Ｓ^（２））、（Ｓ^（３））、（Ｓ^（４））、（Ｓ^（５））、（Ｓ^（６））は、必ずしも図３に示すような組合せである必要はなく、ポワンカレ球ＰＢ上で互いに直交する関係にある光、及びそれらと原点対称である光の組合せであればよい。例えば、楕円偏光の光を利用しても構わない。

また、第２偏光変換装置７は、図４に示すように、１／４波長板７１と、直線偏光子７２とを備えている。１／４波長板７１は、その方位角が−４５°に固定されると共に、図５に示すように、光路内に挿脱自在に保持されている。また、直線偏光子７２は、光軸Ｏを中心として回転自在に保持され、その方位角が４５°刻みで変更できるようにされている。また、第２偏光変換装置７は、それ自体露光装置１００の光路から挿脱可能とされ、測定対象とする光学系等の位置に応じてその挿入位置を変更可能にされている。なお、１／４波長板７１の挿脱の制御及び直線偏光子７２の回転の制御は、演算制御部１１からの制御信号に基づき、ドライバ１３が行う。

ここで、この第２の偏光変換装置７が無いとした場合に、上記の偏光光（Ｓ^（１））、（Ｓ^（２））、（Ｓ^（３））、（Ｓ^（４））、（Ｓ^（５））及び（Ｓ^（６））が投影光学系６を通過して変換を受けた後の偏光光（変換偏光光）を、それぞれ（Ｓ^（１）’）、（Ｓ^（２）’）、（Ｓ^（３）’）、（Ｓ^（４）’）、（Ｓ^（５）’）及び（Ｓ^（６）’）とする。
本実施の形態では、１／４波長板７１の挿入及び離脱、及び直線偏光子７２の方位角の変更を後述のように行なうことにより、変換偏光光（Ｓ^（１）’）、（Ｓ^（２）’）、（Ｓ^（３）’）、（Ｓ^（４）’）、（Ｓ^（５）’）及び（Ｓ^（６）’）の光検出器８上での受光状態を変化させる。光検出器８は、図１に示すように、投影光学系６によるマスクパターン５の像の形成位置である結像面１０の近傍に配置されている。この受光状態の変化に基づき、後述するように変換偏光光（Ｓ^（１）’）、（Ｓ^（２）’）、（Ｓ^（３）’）、（Ｓ^（４）’）、（Ｓ^（５）’）及び（Ｓ^（６）’）の偏光状態をストークスベクトルとして検出する。光検出器８の検出信号は、Ａ／Ｄ変換器１４により演算制御部１１に入力される。演算制御部１１は、この検出信号と、その際の第１偏光変換装置２及び第２偏光変換装置７の制御状態とに基づき、変換偏光光（Ｓ’）のストークスパラメータを演算すると共に、投影光学系６等のミュラー行列を決定する。

偏光光（Ｓ）と、変換偏光光（Ｓ’）との関係は、投影光学系６の光学特性を示すミュラー行列（Ｍ）により、次のように表現され得る。

従って、偏光光（Ｓ^（１）’）、（Ｓ^（２）’）、（Ｓ^（３）’）、（Ｓ^（４）’）、（Ｓ^（５）’）及び（Ｓ^（６）’）がストークスベクトルとして検出されると、ミュラー行列（Ｍ）の各列の各列の要素は、次の［数７］〜［数１０］のようにして演算することができる。

次に、本実施の形態において、投影光学系６のミュラー行列（Ｍ）を測定する手順を説明する。
まず、第１偏光変換装置２の１／２波長板２１及び１／４波長板２２の方位角を調整して、偏光光（Ｓ^（ｉ））（ｉ＝１〜６）を射出させ、ミュラー行列（Ｍ）が未知である投影光学系６を通過させて変換偏光光（Ｓ^（ｉ）’）に変換させた後、光検出器８で受光する。第２偏光変換装置７は、図１に示す通り、測定対象である投影光学系６の直後に配置する。
この状態において、まず、第２偏光変換装置７の１／４波長板７１は光路から離脱させ、直線偏光子７２の方位角を０°と９０°に設定し、それぞれの方位角において光検出器８の出力信号を得る。方位角０°の直線偏光子のミュラー行列（Ｐ_０）及び方位角９０°の直線偏光子のミュラー行列（Ｐ_９０）は、それぞれ上述の［数４］、次の［数１１］のように表現される。

従って、直線偏光子７２の方位角を０°と９０°に設定した場合の光検出器８上での偏光光（Ｐ_０Ｓ’）及び（Ｐ_９０Ｓ’）のストークスパラメータは、次の［数１２］、［数１３］のように表わされる。

このとき光検出器８で測定される光強度は、それぞれ、次に示す［数１４］及び［数１５］のようになる。

従って、ｓ_０’、ｓ_１’は、次のように決定できる。

同様に、ｓ_２’、ｓ_０’は、第２偏光変換装置７の１／４波長板７１は光路から離脱させ、直線偏光子７１の方位角を４５°と−４５°（又は１３５°）に設定し、それぞれの方位角において光検出器８の出力信号を得ることにより演算できる。なお、方位角４５°の直線偏光子のミュラー行列（Ｐ_４５）及び方位角−４５°の直線偏光子のミュラー行列（Ｐ_−４５）は、それぞれ次の［数１８］、次の［数１９］のように表現される。

従って、ｓ_１’、ｓ_０’を求めるのと同様の手法により、ｓ_２’、ｓ_０’を次の式により求めることができる。

次に、ｓ_３’を測定するため、第２偏光変換装置７において、方位角−４５°の１／４波長板７１を挿入すると共に、直線偏光子７１の方位角を０°と９０°の間で切り替え、それぞれの方位角において光検出器８で受光される光の光強度を測定する。
ここで、方位角θの１／４波長板のミュラー行列（Ｑ_θ）は、

と表わされる。従って、露光光（Ｓ’）が、方位角−４５°の１／４波長板７１と、方位角が０°又は９０°の直線偏光子７２とを通過して生成される露光光（Ｐ_０Ｑ_−４５Ｓ’）及び（Ｐ_９０Ｑ_−４５Ｓ’）のストークスパラメータは、次の［数２３］、［数２４］のように表わされる。

ｓ_３’とｓ_０’とは、以下のようにして決定される。

このようにして、変換偏光光（Ｓ’）のストークスパラメータの要素ｓ_０’〜ｓ_３’が求まると、上記［数７］〜［数１０］により、投影光学系６のミュラー行列（Ｍ）の各列の要素が求められる。
なお、この第１の実施の形態では、第１偏光変換装置２において１／２波長板２１と１／４波長板２２を使用し、１／２波長板２１は照明光学系３の光軸Ｏ周りにその方位角を２２．５度刻みで変更することで、光源装置１からの出射光を所望の偏光状態に変換したが、これに変えて、第１偏光変換装置２は方位角が４５度刻みで変更可能な旋光子と１／４波長板で構成されていても良い。
また、この第１の実施の形態では、第２偏光変換装置７において１／４波長板７１を使用しているが、これは一例であり、一般的には２つの直交する電気ベクトルに位相差Δを与える直線移相子が使用し得る。
また、この第１の実施の形態では、ｓ_３’を測定するため、第２偏光変換装置７において、方位角−４５°の１／４波長板７１を挿入すると共に、直線偏光子７１の方位角を０°と９０°の間で切り替えていたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、方位角９０°の１／４波長板７１を挿入すると共に、直線偏光子７１の方位角を４５°と−４５°の間で切り替えるようにしてもよい。
また、第１の実施の形態では、１／４波長板７１が不要な場合は光路から離脱させていたが、離脱させる代わりに直線偏光子７２と方位角を一致させるだけとしてもよい。
また、直線偏光子７２の方位角を切り替えると共に１／４波長板７１の挿脱又は方位角を切り替える代わりに、直線偏光子７２の方位角は例えば０°に固定し、１／４波長板７１の方位角を変更しつつ、光強度を測定するようにしてもよい。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。
第１の実施の形態では、光軸Ｏに沿った投影光学系６のミュラー行列を測定する。これに対し第２の実施の形態では、周期や方向を変えた回折格子パターンを備えたフォトマスク５を用いて投影光学系６の瞳内の様々な方向に光を飛ばし、これにより、投影光学系５の瞳内でのミュラー行列の分布を測定する。

このため、１／４波長板７１に対しても変換偏光光（Ｓ’）が斜めに入射する。一般に１／４波長板では、入射光の入射角に応じてリタ−デーションが変化する。このため、１／４波長板７１に斜めに変換偏光光（Ｓ’）が入射する場合、１／４波長板７１は一般的な直線偏光子として取り扱われる必要がある。このため、本実施の形態では、変換偏光光（Ｓ’）のストークスパラメータの要素のうちｓ_３’を測定する場合、１／４波長板７１を方位角−４５°、４５°の２条件で測定し、それぞれの方位角において、更に直線偏光子７１の方位角を０°と９０°とで切り替える。これにより、１／４波長板７１のリタ−デーションが光の入射角により変化したとしても、ｓ_３’を高精度に測定することができる。
変換偏光光（Ｓ’）のストークスパラメータの要素ｓ_０’、ｓ_０’、ｓ_２’の測定については、第１の実施の形態と同様に、直線偏光子７２の方位角を適宜変更することにより、測定することが可能である。

本実施の形態におけるｓ_３’の測定手順を具体的に説明する。
まず、１／４波長板７１の方位角を４５°に設定して光路に挿入し、この状態において直線偏光子７２の方位角を０°に設定する。このとき、方位角が４５°に設定された１／４波長板７２に斜め方向から変換偏光光（Ｓ’）が入射する場合における１／４波長板７２のミュラー行列を（Ｒ_Δ４５）（リタ−ダンスΔ）とすると、第２偏光変換装置７を通過する光（Ｐ_０Ｒ_Δ４５Ｓ’）は、

と表現され、光検出器８で検出される光強度Ｉ（Ｐ_０Ｒ_Δ４５Ｓ’）は、次の［数２８］のように表現することができる。

同様に、１／４波長板７１の方位角を４５°、直線偏光子７２の方位角を９０°に設定した場合、第２偏光変換装置７を通過して光検出器８で検出される光Ｉ（Ｐ_９０Ｒ_Δ４５Ｓ’）は、次の［数３０］のように表現することができる。

また、１／４波長板７１を方位角−４５°に設定し、更に直線偏光子７１の方位角を０°と９０°とで切り替えて、次に示す［数３０］、［数３１］で表現される光強度を有する光を、光検出器８で検出する。ただし、（Ｒ_Δ-４５）は、方位角が−４５°に設定された１／４波長板７２に斜め方向から変換偏光光（Ｓ’）が入射する場合の、１／４波長板７１のミュラー行列である。

従って、例えば、［数３０］から［数２９］を減算して得られる［数３２］と、事前に第１の実施の形態と同様の方法で測定したｓ_１´とから１／４波長板７１の実際のリタ−ダンスΔが求められる。

さらに、［数２９］から［数３１］を減算して得られる［数３３］と、この求められたリタ−ダンスΔとに基づき、ｓ_３´を決定することができる。このようにして、１／４波長板のリタ−ダンスの入射角依存性を考慮することで、図６に示すような測定結果が期待できる。図６において、円は投影光学系６の開口数ＮＡを示している。

［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態を、図７に基づいて説明する。
第１及び第２の実施の形態では、フォトマスク５には偏光特性が無いことを前提に投影光学系６のミュラー行列を測定していた。しかし、フォトマスクは、研磨加工などの工程により複屈折を持つに至ることがあり、或いはフォトマスクを露光装置に固定する際に応力複屈折を生じたりすることがある。そこで、本実施の形態では、このような偏光特性を有するフォトマスク５を直線移相子とみなし、そのミュラー行列（Ｒ_Δθ）を投影光学系６とは別途演算する。

フォトマスク５のミュラー行列（Ｒ_Δθ）を演算するため、本実施の形態では、図７に示すように、直線偏光子１５をフォトマスク５の下流側、具体的にはフォトマスク５と投影光学系６の間に配置する。この直線偏光子１５は、２つの方位角で挿入可能にされており、ここでは、方位角が０°と４５°の２通りに設定され得るものとする。０°、４５°それぞれの方位角において、第１偏光変換装置２から、２通りの偏光光（ここでは、右回り円偏光（Ｓ^（３））、左回り円偏光（Ｓ^（６））とする）を出射させ、この４つの組合せから、光検出器８において４通りの光強度を検出し、この検出結果に基づき、ミュラー行列（Ｒ_Δθ）を演算する。なお、第２偏光変換装置７は、光路外に離脱されているのが好ましいが、光路内に挿入したままとしてもよい。

フォトマスク５のミュラー行列（Ｒ_Δθ）を演算する具体的な手順を次に述べる。
まず、第１偏光変換装置２から右回り円偏光（Ｓ^（３））を出射し、また、直線偏光子１５の方位角を０°に設定する。投影光学系６のミュラー行列を（Ｍ）（ここでは、偏光特性を有するフォトマスク５を含まない、投影光学系６のみのミュラー行列を意味している）とすると、光検出部８に達する偏光変換光（ＭＰ_０Ｒ_ΔθＳ^（３））は、次の［数３４］により表現され、光検出部８で検出される光強度Ｉ_０、_ＣＷは、下記の［数３５］で表現される。

同様に、第１偏光変換装置２から左回り円偏光（Ｓ^（６））を出射し且つ直線偏光子１５の方位角を０°に設定した場合に光検出部８で検出される光強度Ｉ_{０、ＣＣＷ}は、下記の［数３６］で表現される。

同様に、第１偏光変換装置２から右回り円偏光（Ｓ^（３））を出射し且つ直線偏光子１５の方位角を４５°に設定した場合に光検出部８で検出される光強度Ｉ_{４５、ＣＷ}は、下記の［数３７］で表現される。

同様に、第１偏光変換装置２から左回り円偏光（Ｓ^（６））を出射し且つ直線偏光子１５の方位角を４５°に設定した場合に光検出部８で検出される光強度Ｉ_{４５、ＣＣＷ}は、下記の［数３８］で表現される。

この［数３５］〜［数３８］から、フォトマスク５を直線移相子とみなした場合の方位角θとリタ-ダンスΔが、投影光学系６のみのミュラー行列（Ｍ）とは独立に、次に示す［数３９］、［数４０］のように決定される。

［数４０］に示すリタ-ダンスΔの符号（＋、−）は、計算だけからは決定できない。しかし、フォトマスク５をクランプした際に生じる応力複屈折の符号は十分に予測可能であるため、これらの予測との比較から容易に符号を決定することができる。
こうして求められた方位角θとリタ-ダンスΔとから、フォトマスク５のミュラー行列（Ｒ_Δθ）を決定することができる。
フォトマスク５が偏光特性を有する場合、第１、第２の実施の形態に示す方法により測定されたミュラー行列（（Ｍ´）とする）は、実際の投影光学系６のみのミュラー行列（Ｍ）とは、以下の関係にある。

従って、実際の投影光学系６のみのミュラー行列（Ｍ）は、（Ｒ_Δθ）の逆行列（Ｒ_Δθ ^−１）を利用して、次のようにして決定することができる。

［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態を、図８に基づいて説明する。本実施の形態では、フォトマスク５だけでなく、照明光学系３にも偏光特性がある場合に、投影光学系６のミュラー行列を高精度に測定することを意図している。
またこの実施の形態では、照明光学系３とフォトマスク５とを１つの光学素子とみなし、そのミュラー行列を（Ｒ）とする。
照明光学系３が、第３の実施の形態におけるフォトマスク５と同様に直線移相子とみなせる場合、（Ｒ）は、

とおくことができる。任意のＲ_Δθを何回かけてもこの形で表現できるからである。この照明光学系３とフォトマスク５の合計のミュラー行列（Ｒ）を決定できれば、第３の実施の形態と同様に投影光学系６のみのミュラー行列（Ｍ）を決定することができる。
図８に示すように、フォトマスク５と投影光学系６との間には、直線偏光子１５´と１／４波長板１６との組合せからなる第３偏光変換装置９が配置される。この第３偏光変換装置９は、第２の偏光変換装置７と同様の構成を有しているので、第２偏光変換装置７を結像面１０からフォトマスク５と投影光学系６との間に移動させて、第３偏光変換装置として使用するようにしてもよい。勿論、第２偏光変換装置７はそのままとし、新たに第３偏光変換装置を設けることも可能である。

この第３偏光変換装置９の直線偏光子１５´は、方位角が０°と９０°との間の２通りに切り替え可能にされ、また、１／４波長板１６は、光路から離脱された状態（又は直線偏光子１５´と方位角が一致させられた状態）と、方位角−４５°で光路に挿入された状態とを切り替え可能にされている。
本実施の形態では、直線偏光子１５´の方位角を０°に設定し且つ１／４波長板１６を光路から離脱させた状態において、第１偏光変換装置２から０°直線偏光（Ｓ^（１））と９０°直線偏光（Ｓ^（４））を出射させることによりミュラー行列（Ｒ）の要素ｒ_１１を演算する。
まず、０°直線偏光（Ｓ^（１））を投影した場合、投影光学系６のみのミュラー行列を（Ｍ）であるとして、光検出器８に到達する変換偏光光は、

と表現され、光検出器８で検出される変換偏光光の光強度は、

と表現される。次に、第１偏光変換装置２から出力される偏光光のみを０°直線偏光（Ｓ^（１））から９０°直線偏光（Ｓ^（４））に変更した場合、光検出器８で検出される変換偏光光の光強度は、

と表現される。この［数４５］、［数４６］とから、ｒ_１１を次の［数４７］のように演算することができる。

同様に、ｒ_１２は、直線偏光子１５´の方位角を０°に設定し且つ１／４波長板１６を光路から離脱させた状態において、第１偏光変換装置２から４５°直線偏光（Ｓ^（２））と−４５°直線偏光（Ｓ^（５））とを順次出射させることにより、次の［数４８］のように演算することができる。

同様に、ｒ_１３は、直線偏光子１５´の方位角を０°に設定し且つ１／４波長板１６を光路から離脱させた状態において、第１偏光変換装置２から右回り円偏光（Ｓ^（３））と左回り円偏光（Ｓ^（６））とを順次出射させることにより、次の［数４９］のように演算することができる。

また、ｒ_２１は、直線偏光子１５´の方位角を４５°に設定し且つ１／４波長板１６を光路から離脱させた状態において、第１偏光変換装置２から０°直線偏光（Ｓ^（１））と９０°直線偏光（Ｓ^（４））とを順次出射させることにより、次の［数５０］のように演算することができる。

またｒ_２２は、直線偏光子１５´の方位角を４５°に設定し且つ１／４波長板１６を光路から離脱させた状態において、第１偏光変換装置２から４５°直線偏光（Ｓ^（２））と−４５°直線偏光（Ｓ^（５））とを順次出射させることにより、次の［数５１］のように演算することができる。

同様に、ｒ_２３は、直線偏光子１５´の方位角を４５°に設定し且つ１／４波長板１６を光路から離脱させた状態において、第１偏光変換装置２から右回り円偏光（Ｓ^（３））と左回り円偏光（Ｓ^（６））とを順次出射させることにより、次の［数５２］のように演算することができる。

一方、ｒ_３１、ｒ_３２、ｒ_３３を演算する場合には、１／４波長板１６を、方位角−４５°で光路に挿入する。
まず、ｒ_３１は、直線偏光子１５´の方位角を０°に設定し且つ１／４波長板１６を方位角−４５°で光路に挿入した状態において、第１偏光変換装置２から０°直線偏光（Ｓ^（１））９０°直線偏光（Ｓ^（６））とを順次出射させることにより演算することができる。
０°直線偏光（Ｓ^（１））出射した場合には、光検出器８に到達する変換偏光光は、

と表現され、光検出器８で検出される変換偏光光の光強度は、

と表現される。第１偏光変換装置２から出力される偏光光を９０°直線偏光（Ｓ^（４））に変更した場合、光検出器８で検出される変換偏光光の光強度は、

となる。この［数５４］、［数５５］とから、ｒ_３１を次の［数５６］のように演算することができる。

同様に、ｒ_３２は、直線偏光子１５´の方位角を０°に設定し且つ１／４波長板１６を方位角−４５°で光路に挿入させた状態において、第１偏光変換装置２から４５°直線偏光（Ｓ^（２））と−４５°直線偏光（Ｓ^（５））とを順次出射させることにより、次の［数５７］のように演算することができる。

同様に、ｒ_３３は、直線偏光子１５´の方位角を０°に設定し且つ１／４波長板１６を方位角−４５°で光路に挿入させた状態において、第１偏光変換装置２から右回り円偏光（Ｓ^（３））と左回り円偏光（Ｓ^（６））を順次出射させることにより、次の［数５８］のように演算することができる。

このようにして、照明光学系３とフォトマスク５を１つの光学系とみなした場合のミュラー行列（Ｒ）が決定できるため、この（Ｒ）の逆行列を用いて補正することで、投影光学系６のみのミュラー行列（Ｍ）を、以下の［数５９］のようにして決定することができる。
なお、第３偏光変換装置９については、上記した第２偏光変換装置７に関する様々な変更と同様の変更が適用し得る。例えば、１／４波長板１６の代わりに、位相差Δを与える直線移相子が一般的に使用し得る。また、直線偏光子１５´の方位角を切り替えると共に１／４波長板１６の挿脱又は方位角を切り替える代わりに、直線偏光子１５´の方位角は例えば０°に固定し、１／４波長板１６の方位角を変更しつつ、光強度を測定するようにしてもよい。

［第５の実施の形態］
次に、本発明の第５の実施の形態を説明する。この実施の形態では、
照明光学系３とフォトマスク５とを１つの光学素子と見た場合に、それが任意の偏光素子、すなわちミュラー行列（Ｒ）が、

で表わされる場合について説明する。例えば、照明光学系３の内部に偏光解消板等の光学素子が組み込まれている場合を想定している。［数６０］では、行列（Ｒ）の左上の要素ｒ_００を１としている。ｒ_００は、非偏光を入射させたときの出射光の強度、すなわち、この光学系の透過率に相当し、他の全ての要素はｒ_００の係数倍で表わすことができるためである。
本実施の形態では、図８に示す露光装置の構成において、直線偏光子１５´の方位角を２通り（例えば０°と９０°、あるいは４５°と−４５°等）に切り替え、且つそれぞれの方位角について第１偏光変換装置２からポワンカレ球ＰＢ上で原点対称な２種類の偏光光（例えば（Ｓ^（１））と（Ｓ^（４））、又は（Ｓ^（２））と（Ｓ^（５））、又は（Ｓ^（３））と（Ｓ^（６））等）を照明光学系３に入射させることにより、この［数６０］に示すミュラー行列（Ｒ）の要素を演算する。

まず、（Ｒ）の要素ｒ_１１、ｒ_１２、ｒ_１３の演算の手法について説明する。直線偏光子１５´の方位角を０°又は９０°のいずれかとし、且つそれぞれの方位角において、偏光光（Ｓ^（１））、（Ｓ^（４））を順次第１偏光変換装置２から出射させる。
まず、直線偏光子１５´の方位角０°と、偏光光（Ｓ^（１））の方位角との組合せにより、次の［数６１］が得られる。

また、直線偏光子１５´の方位角０°と、偏光光（Ｓ^（４））の方位角との組合せにより、次の［数６２］が得られる。

この［数６１］と［数６２］の和と差の比をとると、

となる。この比を、

とおく。同様に、直線偏光子１５´の方位角を９０°に設定すると共に、偏光光（Ｓ^（１））、（Ｓ^（４））を投影することにより、次の［数６５］が得られる。

その他の照明条件についても、同様にして、次に示す［数６６］〜［数６９］

従って、ｒ_１０が決定できれば、以上の［数６６］〜［数６９］を用いて、次の［数７０］〜［数７２］のようにしてｒ_１１、ｒ_１２、ｒ_１３を演算することができる。

また、ｒ_２１、ｒ_２２、ｒ_２３を求めるには、直線偏光子１５´の方位角を４５°及び−４５°とし、かつ、それぞれの方位角において、ポワンカレ球ＰＢ上で原点対称である２種類の偏光光を出射させる。これにより、次の［数７３］〜［数７８］が得られ、更に、この［数７３］〜［数７８］において、ｒ_２０を決定することにより、ｒ_２１、ｒ_２２、ｒ_２３が次の［数７９］〜［数８２］のように求められる。

また、ｒ_３１、ｒ_３２、ｒ_３３を求めるには、１／４波長板１６を方位角−４５°にして光路に挿入すると共に直線偏光子１５´の方位角を０°及び９０°とし、かつ、それぞれの直線偏光子１５´の方位角において、ポワンカレ球ＰＢ上で原点対称である２種類の偏光光を出射させる。これにより、これにより、次の［数８２］〜［数８７］が得られ、更に、この［数８２］〜［数８７］において、ｒ_３０を決定することにより、ｒ_３１、ｒ_３２、ｒ_３３が次の［数８８］〜［数９０］のように求められる。

一方、ｒ_０１、ｒ_０２、ｒ_０３は、以下の［数９１］〜［数９３］のようにして共通に算出される。

以上のように、ｒ_１０、ｒ_２０、ｒ_３０を決定できれば、照明光学系３とフォトマスク５を含む光学系全体のミュラー行列（Ｒ）を、投影光学系６のミュラー行列（Ｍ）とは独立に同定することができる。これらｒ_１０、ｒ_２０、ｒ_３０は、上記の関係式より次の［数９４］〜［数９６］で表わされる。

但し、各係数は、次の［数９７］のようにおいた。

このようにして、照明光学系３とフォトマスク５とからなる光学系のミュラー行列（Ｒ）が求まると、この逆行列（Ｒ^−１）を用いて、第１の実施の形態に示す方法で測定された、照明光学系３から投影光学系６までの全光学系のミュラー行列（Ｍ´）を、以下のように補正することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、様々な変更、追加等が可能である。例えば、上記実施の形態では、ポワンカレ球ＰＢ上で直交する関係にある３つの偏光光（Ｓ^（１））〜（Ｓ^（３））と、これらとポワンカレ球ＰＢ上で原点対称である偏光光（Ｓ^（４））〜（Ｓ^（６））の計６種類の偏光光を入射させていたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、３つの直交関係にある偏光光（Ｓ^（１））〜（Ｓ^（３））の他には、偏光光（Ｓ^（４））〜（Ｓ^（６））のうちの任意の１つのみを入射させ、４種類の偏光光のみを測定対象としての光学系に入射させるだけでも十分である。
６種類の投影光（Ｓ^（１））〜（Ｓ^（６））を、ミュラー行列（Ｍ）を有する光学系により変換した変換偏光光（Ｓ^（１）´）〜（Ｓ^（６）´）は、次のように表わされる。

例えば（Ｓ^（１）´）と（Ｓ^（４）´）とから、ミュラー行列（Ｍ）の２行目及び２行目は、次のようにして求められる。

このようにしてミュラー行列（Ｍ）の４行のうち２行が求まれば、残りの２行は残り２つの変換偏光光（Ｓ^（２））と（Ｓ^（３））、又は（Ｓ^（５））と（Ｓ^（６））により求められる。

本発明の第１の実施の形態が適用される露光装置１００の構成を示す。 第１偏光変換装置２の構成を示す。 第１偏光偏光装置２から射出される偏光光（Ｓ^（１））、（Ｓ^（２））、（Ｓ^（３））、（Ｓ^（４））、（Ｓ^（５））、（Ｓ^（６））を、ポワンカレ球ＰＢ上で表現している。 第２偏光変換装置７の構成を示す。 第２偏光変換装置７の構成を示す。 ミュラー行列（Ｍ）の測定結果の一例を示す。 本発明の第３の実施の形態が適用される露光装置１００の構成を示す。 本発明の第４の実施の形態が適用される露光装置１００の構成を示す。

符号の説明

１００・・・露光装置、 １・・・光源装置、 ２・・・第１偏光変換装置、 ３・・・照明光学系、 ５・・・フォトマスク、 ６・・・投影光学系、 ７・・・第２偏光変換装置、 ８・・・光検出器、 ９・・・第３偏光変換装置、 １０・・・結像面、 １１・・・演算制御部、 １２・・・ドライバ、 １３・・・ドライバ、 １４・・・Ａ／Ｄ変換器、 １５、１５´・・・直線偏光子、 １６・・・１／４波長板、 ２１・・・１／２波長板、 ２２・・・１／４波長板、 ＰＢ・・・ポワンカレ球、 ７１・・・１／４波長板、 ７２・・・直線偏光子

Claims (19)

1. 光束を発する光源と、
   被露光体上に形成するマスクパターンを備えたフォトマスクと、
   前記光束を前記フォトマスクに導く照明光学系と、
   前記マスクパターンの像を前記被露光体上に投影するための投影光学系と
   を備えた露光装置において、
   前記光束をポワンカレ球上で直交する関係にある複数の偏光光のいずれかに順次変換して出力する第１の偏光変換装置と、
   前記投影光学系による前記マスクパターンの像の結像位置の近傍に載置され前記偏光光が前記照明光学系と前記フォトマスクと前記投影光学系とを通過した後の変換偏光光の光強度を検出する光強度検出部と、
   直線偏光子及び直線移相子を含み前記変換偏光光の光路に挿入される第２の偏光変換装置と、
   前記直線偏光子の方位角及び前記直線移相子の挿脱又は方位角を切り替えることにより前記光強度検出部で検出される前記光強度の複数のデータを取得して、得られた複数の光強度のデータに基づき前記変換偏光光のストークスパラメータを演算するパラメータ演算部と、
   演算された前記変換偏光光のストークスパラメータ及び前記第１偏光変換装置から出力された前記偏光光のストークスパラメータとに基づいて前記第２偏光変換装置が挿入された位置の手前に存在する光学系のミュラー行列を演算するミュラー行列演算部と
   を備えたことを特徴とする露光装置。
2. 前記直線偏光子は、方位角を４５×ｎ°（ｎは整数）に設定可能とされた 請求項１記載の露光装置。
3. 前記パラメータ演算部は、
   前記直線移相子を離脱させるか又は前記直線偏光子と方位角を一致させると共に前記直線偏光子の方位角を０°、９０°、４５°及び−４５°に設定してそれぞれの方位角において前記光強度検出部で検出された光強度のデータを取得し、
   前記直線移相子を前記直線偏光子の方位角と異なる所定の方位角で挿入すると共に前記直線偏光子の方位角を０°及び９０°の間、又は４５°及び−４５°の間で切り替えて、この切り替えの前後において前記光強度検出部で検出された光強度のデータを取得し、
   これらの光強度のデータに基いて、前記変換偏光光のストークスパラメータを演算することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
4. 前記パラメータ演算部は、
   前記直線移相子を離脱させるか又は前記直線偏光子と方位角を一致させると共に前記直線偏光子の方位角を０°及び９０°に順次設定してそれぞれの方位角において前記光強度検出部で検出された光強度のデータを取得し、これらの光強度のデータに基いて、前記変換偏光光のストークスパラメータ（ｓ_０’、ｓ_１’、ｓ_２’、ｓ_３’）のｓ_０’及びｓ_１’を演算し、
   前記直線移相子を離脱させるか又は前記直線偏光子と方位角を一致させると共に前記直線偏光子の方位角を４５°及び−４５°に順次設定してそれぞれの方位角において前記光強度検出部で検出された光強度のデータを取得し、これらの光強度のデータに基いて、前記変換偏光光のストークスパラメータ（ｓ_０’、ｓ_１’、ｓ_２’、ｓ_３’）のｓ_０’及びｓ_２’を演算し、
   前記直線移相子を前記直線偏光子の方位角と異なる所定の方位角で挿入すると共に前記直線偏光子の方位角を０°及び９０°の間、又は４５°及び−４５°の間で切り替えて、この切り替えの前後において前記光強度検出部で検出された光強度のデータを取得し、これらの光強度のデータに基づいて、前記変換偏光光のストークスパラメータ（ｓ_０’、ｓ_１’、ｓ_２’、ｓ_３’）のｓ_０’及びｓ_３’を演算することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
5. 前記直線移相子は、１／４波長板である請求項１乃至４いずれか１項に記載の露光装置。
6. 前記１／４波長板は、前記変換偏光光のストークスパラメータ（ｓ_０’、ｓ_１’、ｓ_２’、ｓ_３’）のｓ_０’及びｓ_３’を演算する場合において、第１の方位角と、この第１の方位角とは９０°異なる第２の方位角とで挿入され、前記パラメータ演算部は、それぞれの方位角において光強度のデータを得て、前記変換偏光光のストークスパラメータを演算する請求項５記載の露光装置。
7. 前記光源が発する前記光束は直線偏光光であり、
   前記第１の偏光変換装置は、偏光回転素子及び１／４波長板により構成され、
   前記１／４波長板は、直線偏光を円偏光に変換する場合に、前記偏光回転素子を通過した前記光束の偏光方向に対し方位角が４５°となるようにして挿入され、それ以外の場合には前記光束の変更方向と方位角が一致するようにして挿入されるか又は前記光束の光路から離脱される
   ことを特徴とする請求項１記載の露光装置。
8. 前記偏光回転素子は、前記光束を基準として方位角を２２．５度おきに変化させることができるように構成された１／２波長板である請求項７記載の露光装置。
9. 前記偏光回転素子は、前記光束を基準として方位角を４５度おきに変化させることができるように構成された１／２波長板である請求項７記載の露光装置。
10. 前記偏光回転素子は、偏光解消素子と方位角を変更可能な直線偏光子とから構成された請求項７記載の露光装置。
11. 前記フォトマスクと前記投影光学系との間に、方位角を４５×ｎ°（ｎは整数）に設定可能とされた直線偏光子及び直線移相子を含む第３の偏光変換装置を配置することができるように構成されたことを特徴とする請求項１記載の露光装置。
12. 前記パラメータ演算部は、前記第３の偏光変換装置の前記直線偏光子の方位角と前記第３偏光変換装置の前記直線移相子の挿脱又は方位角とを複数通りの状態に切り替えると共に前記それぞれの状態においてポワンカレ球上で原点対称な２種類の偏光光のいずれかを前記第１の偏光変換装置から出射させることにより前記光強度検出部から複数通りの光強度のデータを取得し、この複数通りの光強度データに基づき前記フォトマスク及び前記照明光学系のミュラー行列のパラメータを演算する請求項１１記載の露光装置。
13. 光源からの光束を照明光学系によりフォトマスクに導き、このフォトマスクに形成されたマスクパターンを投影光学系を介して被露光体に露光する露光装置の光学系のミュラー行列を測定する方法であって、
    前記光束をポワンカレ球上で直交する関係にある複数の偏光光に順次変換して出力する偏光変換ステップと、
    前記偏光光を前記照明光学系、前記フォトマスク又は前記投影光学系に入射させて前記光学系が有するミュラー行列に基づく変換を行なって変換偏光光を得るステップと、
    直線偏光子を前記変換偏光光の光路に挿入し、その方位角を適宜切り替えると共に、この直線偏光子に加えて直線移相子を前記変換偏光光の光路において所定の方位角で適宜挿入する切り替えステップと、
    前記切り替えステップによる切り替え状態毎に前記変換偏光光の光強度を前記マスクパターンの像の結像位置の近傍において測定する光強度測定ステップと、
    得られた複数の光強度に基づき前記変換偏光光のストークスパラメータを演算するパラメータ演算ステップと、
    演算された前記変換偏光光のストークスパラメータ及び前記偏光変換ステップによる前記偏光光のストークスパラメータとに基づいて前記直線偏光子又は前記直線移相子よりも上流にある光学系のミュラー行列を演算するミュラー行列演算ステップと
    を備えたことを特徴とする、露光装置の光学系のミュラー行列を測定する方法。
14. 前記直線偏光子は、方位角を４５×ｎ°（ｎは整数）に設定される請求項１３記載の、露光装置の光学系のミュラー行列を測定する方法。
15. 前記切り替えステップは、
    前記直線移相子を離脱させるか又は前記直線偏光子と方位角を一致させると共に前記直線偏光子の方位角を０°、９０°、４５°及び−４５°に切り替える切り替え状態と、
    前記直線移相子を前記直線偏光子の方位角と異なる所定の方位角で挿入すると共に前記直線偏光子の方位角を０°及び９０°の間、又は４５°及び−４５°の間で切り替える切り替え状態と
    を実現するものである、請求項１３記載の露光装置の光学系のミュラー行列を測定する方法。
16. 前記切り替えステップにおいて、前記直線移相子を離脱させるか又は前記直線偏光子と方位角を一致させると共に前記直線偏光子の方位角を０°及び９０°に設定し、前記光強度測定ステップにおいて、０°、９０°それぞれの方位角において前記変換偏光光の光強度のデータを取得し、前記パラメータ演算ステップにおいて、これらの光強度のデータに基いて、前記変換偏光光のストークスパラメータ（ｓ_０’、ｓ_１’、ｓ_２’、ｓ_３’）のｓ_０’及びｓ_１’を演算し、
    前記切り替えステップにおいて、前記直線移相子を離脱させるか又は前記直線偏光子と方位角を一致させると共に前記直線偏光子の方位角を４５°及び−４５°に設定し、前記光強度測定ステップにおいて、４５°、−４５°それぞれの方位角において前記変換偏光光の光強度のデータを取得し、前記パラメータ演算ステップにおいて、これらの光強度のデータに基いて、前記変換偏光光のストークスパラメータ（ｓ_０’、ｓ_１’、ｓ_２’、ｓ_３’）のｓ_０’及びｓ_２’を演算し、
    前記切り替えステップにおいて、前記直線移相子を前記直線偏光子の方位角とは異なる所定の方位角で挿入すると共に前記直線偏光子の方位角を０°及び９０°の間、又は４５°及び−４５°の間で切り替え、前記光強度測定ステップにおいて、この切り替えの前後における前記変換偏光光の光強度のデータを取得し、これらの光強度のデータに基づいて、前記変換偏光光のストークスパラメータ（ｓ_０’、ｓ_１’、ｓ_２’、ｓ_３’）のｓ_０’及びｓ_３’を演算する
    ことを特徴とする請求項１３記載の露光装置の光学系のミュラー行列を測定する方法。
17. 前記直線移相子は１／４波長板であり、前記切り替えステップにおいて、前記変換偏光光のストークスパラメータ（ｓ_０’、ｓ_１’、ｓ_２’、ｓ_３’）のｓ_０’及びｓ_３’を演算するため、前記１／４波長板は、第１の方位角と、この第１の方位角とは９０°異なる第２の方位角とで挿入され、前記パラメータ演算ステップでは、それぞれの方位角において光強度のデータを得て、前記変換偏光光のストークスパラメータを演算する請求項１６記載の露光装置。
18. 前記切り替えステップにおいて、前記直線偏光子及び前記直線移相子を前記フォトマスク下流側に挿入して、この状態で前記パラメータ演算ステップを実行して、前記フォトマスク及び／又は前記照明光学系のミュラー行列を演算する請求項１２乃至１６いずれか１項に記載の、露光装置の光学系のミュラー行列を測定する方法。
19. 前記切り替えステップにおいて、前記直線偏光子の方位角と前記直線移相子の挿脱又は方位角とを複数通りの状態に切り替えると共に、
    前記パラメータ演算ステップでは、前記それぞれの状態においてポワンカレ球上で原点対称な２種類の偏光光のいずれかを前記第１の偏光変換装置から出射させることにより前記光強度検出部から複数通りの光強度のデータを取得し、この複数通りの光強度データに基づき前記フォトマスク及び／又は前記照明光学系のミュラー行列のパラメータを演算する、請求項１８記載の、露光装置の光学系のミュラー行列を測定する方法。