(57)【要約】【課題】  投影像の線幅のピッチ依存性に関する光学特性を、計測用のパターンの種類を多くすることなく、実質的に広いピッチ範囲で、かつ必要とするピッチの近くで計測できるようにする。【解決手段】  Ｘ方向に伸びた線状のラインパターン４１と、このラインパターン４１に対して対称に傾斜角θで傾斜した２つのラインパターン４２Ａ及び４２Ｂとからなる計測用パターン４３Ａの被検光学系による像を形成する。中央のラインパターン４１の像の長手方向の複数の位置において、それぞれラインパターン４１の像の線幅を計測し、その計測結果に基づいてその被検光学系の光学特性を求める。【選択図】        図４
2006121015.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検光学系の光学特性を計測する光学特性計測方法において、
所定方向に伸びた線状の第１の基準パターン、及びこの第１の基準パターンに対してそれぞれ所定の傾斜角で傾斜した１つ又は複数の線状の第１の補助パターンの前記被検光学系による像を形成し、
前記第１の基準パターンの像の長手方向の複数の位置において、それぞれ前記第１の基準パターンの像の線幅を計測し、
前記線幅の計測結果に基づいて前記被検光学系の光学特性を求めることを特徴とする光学特性計測方法。
【請求項２】
前記第１の基準パターンを線幅Ｌ１のラインパターン、前記第１の補助パターンを線幅Ｌ２のラインパターンとして、前記第１の基準パターンに対する前記第１の補助パターンの傾斜角をθとしたとき、
Ｌ２＝Ｌ１・ｃｏｓθ
の関係が成立することを特徴とする請求項１に記載の光学特性計測方法。
【請求項３】
前記第１の補助パターンは前記第１の基準パターンを挟むように対称に２つ又は４つ配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学特性計測方法。
【請求項４】
前記第１の基準パターン及び前記第１の補助パターンのそれぞれを所定角度回転した形状の第２の基準パターン及び第２の補助パターンの前記被検光学系による像を形成し、
前記第２の基準パターンの像の長手方向の複数の位置において、それぞれ前記第２の基準パターンの像の線幅を計測し、
この線幅の計測結果に基づいて前記被検光学系の光学特性を求めることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の光学特性計測方法。
【請求項５】
前記第１の基準パターンの像の線幅の計測結果及び前記第２の基準パターンの像の線幅の計測結果に基づいて、前記被検光学系の光学特性を求めることを特徴とする請求項４に記載の光学特性計測方法。
【請求項６】
前記被検光学系の計測対象の光学特性は、光学的近接効果特性であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の光学特性計測方法。
【請求項７】
第１物体のパターンを投影光学系を介して第２物体上に投影露光する露光方法において、
請求項１から６のいずれか一項に記載の光学特性計測方法を用いて前記投影光学系の光学特性を計測する計測工程と、
前記計測工程での計測結果に基づいて前記投影光学系の光学特性を補正する補正工程とを有することを特徴とする露光方法。
【請求項８】
光学系の光学特性計測用のマスクであって、
マスク用の基板上に、所定方向に伸びた線状の第１の基準パターンと、この第１の基準パターンに対してそれぞれ所定の傾斜角で傾斜した１つ又は複数の線状の第１の補助パターンとが形成されたことを特徴とする光学特性計測用のマスク。
【請求項９】
前記第１の基準パターンを線幅Ｌ１のラインパターン、前記第１の補助パターンを線幅Ｌ２のラインパターンとして、前記第１の基準パターンに対する前記第１の補助パターンの傾斜角をθとしたとき、
Ｌ２＝Ｌ１・ｃｏｓθ
の関係が成立することを特徴とする請求項８に記載の光学特性計測用のマスク。
【請求項１０】
前記第１の基準パターン及び前記第１の補助パターンのそれぞれを所定角度回転した形状の第２の基準パターン及び第２の補助パターンがさらに形成されたことを特徴とする請求項８又は９に記載の光学特性計測用のマスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学系の光学特性を計測するための計測技術に関し、例えば半導体集積回路、撮像素子（ＣＣＤ等）、及び液晶表示素子等のデバイスを製造するためのリソグラフィ工程で、マスクパターンを基板上に転写するために使用される投影露光装置の投影光学系のパターンピッチ等に依存する光学特性を計測する際に適用できるものである。また、本発明は、その計測技術を使用する露光技術、及びその計測技術を用いる際に使用できるマスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体集積回路を製造するためのリソグラフィ工程中で、マスクとしてのレチクル（又はフォトマスク等）のパターンを投影光学系を介して基板（感応物体）としてのフォト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、ステッパー等の一括露光型の投影露光装置、及びスキャニングステッパー等の走査露光型の投影露光装置が使用されている。近年の集積回路の一層の微細化に伴い、投影露光装置に対する転写後のパターンの線幅均一性の要求が高まっている。
【０００３】
その線幅均一性に関して、レチクル上の同じ線幅のラインパターンを互いに異なるピッチで配列してなる複数のライン・アンド・スペースパターン（以下、「Ｌ／Ｓパターン」と呼ぶ。）を、投影露光装置の投影光学系を介してウエハ上に転写した場合を考える。この場合、その投影光学系がたとえ無収差であったとしても、投影像の光学的近接効果であるＯＰＥ（Optical Proximity Effect）によって、現像後にウエハ上に形成される複数のレジストパターンの各ラインパターン（又はスペースパターン）の線幅は、ピッチによって変化する。このような転写されるパターン（又は投影像）の線幅のピッチ依存性は、「ＯＰＥ特性」と呼ばれている。通常、投影露光装置の投影光学系には或る程度の収差が残存している。また、投影光学系の開口数（ＮＡ）及び照明光学系のコヒーレンスファクタ（σ値）等の露光条件によっても、そのＯＰＥ特性は変化する。従って、実際の投影露光装置は、その投影光学系が持つ収差及び露光条件によってそれぞれ固有のＯＰＥ特性を持つため、予めそのＯＰＥ特性を計測して、そのＯＰＥ特性を所定の状態に調整しておく必要がある。
【０００４】
従来は、投影露光装置のＯＰＥ特性を計測するために、上述のピッチの異なる複数のＬ／Ｓパターンがそれぞれ視野内の複数の計測対象領域に形成されたテストレチクルを用意していた。そして、このテストレチクルのパターンの像を投影光学系を介してフォトレジストの塗布されたウエハ上に露光し、現像後に各Ｌ／Ｓパターンに対応して形成されるレジストパターンの線幅を計測していた（例えば、特許文献１参照）。この計測方法では、複数のＬ／Ｓパターンのピッチ毎にそれぞれＯＰＥ特性が計測され、計測されたピッチ間のピッチに対応するＯＰＥ特性は、例えば両側の計測値の補間によって求められていた。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００１／００２６４４８Ａ１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の如く従来のＯＰＥ特性の計測方法では、異なるピッチのＬ／Ｓパターンの種類と、ＯＰＥ特性を実際に計測できるピッチの個数とは同じであった。また、計測値の補間による誤差の影響を低減するためには、必要なピッチ範囲内でできるだけ実際のパターンのピッチに近いピッチ位置でＯＰＥ特性を計測する必要があった。
今後、半導体集積回路の微細化、高集積化が一層進展するにつれて、各集積回路中で実際に使用されているパターンに応じた所定のピッチ範囲内での線幅均一性を更に高めることが要求されると予想される。その場合、集積回路の種類毎に必要となるＯＰＥ特性の計測（検証）のためのピッチ範囲や、計測することが望ましいピッチが異なるため、予めテストレチクル上の複数の計測対象領域にそれぞれ多数の異なるピッチのＬ／Ｓパターンを形成しておく必要がある。しかしながら、テストレチクル上のパターン形成領域の大きさには制約があるため、あまり多くの異なるピッチのＬ／Ｓパターンを形成することは困難であるという問題があった。また、ＯＰＥ特性は、投影光学系の視野内の各計測対象領域内で実質的に同じ計測点を通過する光束について計測することが望ましい。ところが、多くの異なるピッチのＬ／Ｓパターンを用いる場合には、それらのＬ／Ｓパターンの間隔が広くなって、実質的に同じ計測点の特性を計測しているとは言えなくなる恐れがある。
【０００６】
さらに、転写対象の回路パターン中に種々の方向に配列されたＬ／Ｓパターンが混在しているような場合には、多数の異なるピッチのＬ／Ｓパターンを例えば４５°及び９０°等の角度で回転したパターン群についてもＯＰＥ特性を計測することが望ましい。しかしながら、このように多数の異なるピッチのＬ／Ｓパターンを回転した形状の複数のパターン群を用いるものとすると、テストレチクル上のパターン形成領域の大きさの制約があるため、計測対象のピッチの種類を減らす必要が生じる。
【０００７】
本発明は斯かる点に鑑み、投影像の線幅のピッチ依存性に関する光学特性又はＯＰＥ特性等の光学系の光学特性を、計測用のパターンの種類を多くすることなく、実質的に広いピッチ範囲で、かつ必要とするピッチの近くで計測できる計測技術を提供することを第１の目的とする。
また、本発明は、その計測技術を用いて、投影像の線幅のピッチ依存性に関する光学特性を補正して、高い線幅均一性が得られる露光技術を提供することを第２の目的とする。
【０００８】
また、本発明は、その計測技術を用いる際に使用できるマスクを提供することを第３の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による光学特性計測方法は、被検光学系（ＰＬ）の光学特性を計測する光学特性計測方法において、所定方向に伸びた線状の第１の基準パターン（４１）、及びこの第１の基準パターンに対してそれぞれ所定の傾斜角で傾斜した１つ又は複数の線状の第１の補助パターン（４２Ａ，４２Ｂ）のその被検光学系による像を形成し、その第１の基準パターンの像の長手方向の複数の位置において、それぞれその第１の基準パターンの像の線幅を計測し、その線幅の計測結果に基づいてその被検光学系の光学特性を求めるものである。
【００１０】
斯かる本発明によれば、その基準パターンとその補助パターンとは長手方向において次第に間隔が変化するため、実質的にピッチが連続的に変化する多数のＬ／Ｓパターン（ライン・アンド・スペースパターン）を用いる場合と等価となる。従って、実質的に広いピッチ範囲で、かつ必要とするピッチの近くで、投影像の線幅のピッチ依存性に関する光学特性を計測できる。
【００１１】
本発明において、一例として、その第１の基準パターンを線幅Ｌ１のラインパターン、その第１の補助パターンを線幅Ｌ２のラインパターンとして、その第１の基準パターンに対するその第１の補助パターンの傾斜角をθとしたとき、次の関係が成立する。
Ｌ２＝Ｌ１・ｃｏｓθ  …（１）
これによって、その基準パターンの像の線幅の計測方向において、その基準パターンとその補助パターンとの線幅が等しくなるため、Ｌ／Ｓパターンを用いる場合と同等の計測精度を得ることができる。
【００１２】
また、その第１の補助パターンはその第１の基準パターンを挟むように対称に２つ又は４つ配置されていてもよい。これによって、その基準パターンに対する光学的な近接効果が上下でほぼ等しくなるため、計測精度が向上する。
また、その第１の基準パターン及びその第１の補助パターンのそれぞれを所定角度回転した形状の第２の基準パターン（４１Ｓ）及び第２の補助パターン（４２ＡＳ，４２ＢＳ）のその被検光学系による像を形成し、その第２の基準パターンの像の長手方向の複数の位置において、それぞれその第２の基準パターンの像の線幅を計測し、この線幅の計測結果に基づいてその被検光学系の光学特性を求めてもよい。
【００１３】
これによって、その被検光学系の異なる方向における線幅のピッチ依存性に関する光学特性を計測できる。この際に、第１の基準パターン及び第１の補助パターンは１種類の小さいパターンにできるため、その第２の基準パターン及び第２の補助パターンを余裕を持って配置することができる。
また、その第１の基準パターンの像の線幅の計測結果及びその第２の基準パターンの像の線幅の計測結果に基づいて、その被検光学系の光学特性を求めてもよい。このように複数の方向における計測結果を用いることで、より高精度にその光学特性を求めることができる。
【００１４】
また、一例として、その被検光学系の計測対象の光学特性は、光学的近接効果特性であるＯＰＥ（Optical Proximity Effect）の特性である。
次に、本発明による露光方法は、第１物体（Ｒ）のパターンを投影光学系（ＰＬ）を介して第２物体（Ｗ）上に投影露光する露光方法において、本発明の光学特性計測方法を用いてその投影光学系の光学特性を計測する計測工程と、その計測工程での計測結果に基づいてその投影光学系の光学特性を補正する補正工程とを有するものである。
【００１５】
本発明によってその投影光学系の投影像の線幅のピッチ依存性に関する光学特性を高精度に計測（検証）できるため、その結果に基づいてその光学特性を補正することによって、高い線幅均一性が得られる。その計測の際に、その第１物体のパターンのピッチが予め分かっていれば、それと実質的に同じピッチでの光学特性を計測することも容易にできる。
【００１６】
また、本発明による光学系の光学特性計測用のマスクは、マスク用の基板上に、所定方向に伸びた線状の第１の基準パターン（４１）と、この第１の基準パターンに対してそれぞれ所定の傾斜角で傾斜した１つ又は複数の線状の第１の補助パターン（４２Ａ，４２Ｂ）とが形成されたものである。
このとき、一例として、その第１の基準パターンを線幅Ｌ１のラインパターン、その第１の補助パターンを線幅Ｌ２のラインパターンとして、その第１の基準パターンに対するその第１の補助パターンの傾斜角をθとしたとき、上記の（１）式の関係が成立する。
【００１７】
また、その第１の基準パターン及びその第１の補助パターンのそれぞれを所定角度回転した形状の第２の基準パターン（４１Ｓ）及び第２の補助パターン（４２ＡＳ，４２ＢＳ）がさらに形成されていてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、基準パターンとこれに対して傾斜した補助パターンとを用いているため、計測用のパターンの種類を多くすることなく、投影像の線幅のピッチ依存性に関する光学特性を実質的に広いピッチ範囲で、かつ必要とするピッチの近くで計測することができる。
また、本発明の露光方法によれば、投影像の線幅のピッチ依存性に関する光学特性の計測結果に基づいて、その光学特性を補正することによって、高い線幅均一性が得られる。
【００１９】
また、本発明のマスクを用いることによって、本発明の光学特性計測方法を容易に使用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の好ましい実施形態の一例につき図面を参照して説明する。
図１は、本例のスキャニングステッパーよりなる走査露光型の投影露光装置（露光装置）の概略構成を示し、この図１において、露光ビームとしての露光光ＩＬを発生する露光光源５としては、ＡｒＦエキシマレーザ光源（波長１９３ｎｍ）が使用されている。なお、露光光源としては、ＫｒＦエキシマレーザ光源（波長２４８ｎｍ）、Ｆ2 レーザ光源（波長１５７ｎｍ）、Ｋｒ2 レーザ光源（波長１４６ｎｍ）、ＹＡＧレーザの高調波発生光源、固体レーザ（半導体レーザなど）の高調波発生装置、又は水銀ランプなども使用することができる。また、本例の露光光源５は、露光量制御系３の制御のもとで、その露光光ＩＬ（本例では紫外パルスレーザ光）の波長（露光波長）と、その露光光ＩＬの波長の半値幅とを所定範囲で制御できるように構成されている。
【００２１】
露光時に露光光源５から発光された露光光（露光用の照明光）ＩＬは、ミラー７、不図示のビーム整形光学系、第１レンズ８Ａ、ミラー９、及び第２レンズ８Ｂを経て断面形状が所定形状に整形されて、オプティカル・インテグレータ（ユニフォマイザ又はホモジナイザ）としてのフライアイレンズ１０に入射して、照度分布が均一化される。フライアイレンズ１０の射出面（照明光学系の瞳面）には、露光光の光量分布を円形（通常照明）、複数の偏心領域（２極、４極照明等）、輪帯（輪帯照明）、又は小さい円形（コヒーレンスファクタ（σ値）の小さい小σ照明）などに設定して照明条件を決定するための開口絞り（σ絞り）１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄを有する照明系開口絞り部材１１が、駆動モータ１２によって回転自在に配置されている。本例の輪帯照明用の輪帯開口を持つ開口絞り１３Ｃは、その開口部の外径によるコヒーレンスファクタ（σ値）と、その開口部の外径に対する内径の比の値である照明輪帯比とを所定範囲で制御できるように構成されている。また、他の開口絞り１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｄ等を使用する場合にも、コヒーレンスファクタ（σ値）を調整できるように構成されている。装置全体の動作を統轄制御するコンピュータよりなる主制御系２が、駆動モータ１２を介して照明系開口絞り部材１１を回転して照明条件を設定して、そのコヒーレンスファクタ（σ値）を制御するとともに、輪帯照明時にはその照明輪帯比を制御する。
【００２２】
照明系開口絞り部材１１中の開口絞りを通過した露光光ＩＬは、反射率の小さいビームスプリッタ１４及びリレーレンズ１７Ａを経て、固定視野絞りとしての固定ブラインド１８Ａ及び可動視野絞りとしての可動ブラインド１８Ｂを順次通過する。この場合、可動ブラインド１８Ｂは、マスクとしてのレチクルＲのパターン面（レチクル面）とほぼ共役な面に配置され、固定ブラインド１８Ａは、そのレチクル面と共役な面から僅かにデフォーカスされた面に配置されている。
【００２３】
なお、本実施形態では、照明系開口絞り部材１１を用いて、レチクルＲに対する照明条件を変更するものとしたが、オプティカル・インテグレータ（フライアイレンズ１０）の入射面上での照明光の強度分布或いは照明光の入射角度範囲を可変として、前述の照明条件の変更に伴う光量損失を最小限に抑えることが好ましい。このために、照明系開口絞り部材１１の代わりに、或いはそれと組み合わせて、例えば照明光学系６の光路上に交換して配置される複数の回折光学素子、照明光学系６の光軸に沿って移動可能な少なくとも１つのプリズム（円錐プリズムや多面体プリズムなど）、及びズーム光学系の少なくとも１つを含む光学ユニットを露光光源５とオプティカル・インテグレータ（フライアイレンズ１０）との間に配置する構成を採用することができる。
【００２４】
固定ブラインド１８Ａは、レチクル面の照明領域２１ＲをレチクルＲの走査方向に直交する非走査方向に細長いスリット状の領域に規定するために使用される。可動ブラインド１８Ｂは、レチクルＲの走査方向及び非走査方向に対応する方向にそれぞれ相対移動自在な２対のブレードを備え、露光対象の各ショット領域への走査露光の開始時及び終了時に不要な部分への露光が行われないように、照明領域を走査方向に閉じるために使用される。可動ブラインド１８Ｂは、更に照明領域の非走査方向の中心及び幅を規定するためにも使用される。ブラインド１８Ａ，１８Ｂを通過した露光光ＩＬは、サブコンデンサレンズ１７Ｂ、光路折り曲げ用のミラー１９、及びメインコンデンサレンズ２０を経て、マスクとしてのレチクルＲのパターン領域の照明領域２１Ｒを均一な照度分布で照明する。
【００２５】
一方、ビームスプリッタ１４で反射された露光光は、集光レンズ１５を介して光電センサよりなるインテグレータセンサ１６に受光される。インテグレータセンサ１６の検出信号は露光量制御系３に供給され、露光量制御系３は、その検出信号と予め計測されているビームスプリッタ１４から基板（感応基板）としてのウエハＷまでの光学系の透過率とを用いてウエハＷ上での露光エネルギーを間接的に算出する。露光量制御系３は、その算出結果の積算値及び主制御系２からの制御情報に基づいて、ウエハＷ上で適正露光量が得られるように露光光源５の発光動作（発光期間、発光周波数、出力（パルス毎のエネルギー）、波長、波長の半値幅等）を制御する。ミラー７，９、レンズ８Ａ，８Ｂ、フライアイレンズ１０、照明系開口絞り部材１１、ビームスプリッタ１４、リレーレンズ１７Ａ、ブラインド１８Ａ，１８Ｂ、サブコンデンサレンズ１７Ｂ、ミラー１９、及びメインコンデンサレンズ２０を含んで照明光学系６が構成されている。
【００２６】
露光光ＩＬのもとで、レチクルＲの照明領域２１Ｒ内のパターンは、投影光学系ＰＬ（被検光学系）を介して投影倍率β（βは１／４，１／５等）で、フォトレジストが塗布されたウエハＷ上の一つのショット領域ＳＡ上の非走査方向に細長いスリット状の露光領域２１Ｗに投影される。ウエハＷは、例えば半導体（シリコン等）又はＳＯＩ(silicon on insulator)等の直径が２００〜３００ｍｍ程度の円板状の基板である。レチクルＲのパターン面（レチクル面）及びウエハＷの表面（ウエハ面）がそれぞれ投影光学系の物体面及び像面に対応している。また、レチクルＲ及びウエハＷをそれぞれ第１物体及び第２物体（感光体）とみなすこともできる。
【００２７】
本例の投影光学系ＰＬは屈折系であるが、投影光学系ＰＬとしては、例えば米国特許第６，４９６，３０６号明細書に開示されているように、互いに交差する光軸を持つ複数の光学系よりなる反射屈折系なども使用できる。また、投影光学系ＰＬの瞳面には、可変開口絞り３３が配置されている。主制御系２は、可変開口絞り３３を駆動して、投影光学系ＰＬの開口数を制御できるように構成されている。以下、図１において、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内で走査露光時のレチクルＲ及びウエハＷの走査方向に直交する非走査方向に沿ってＸ軸を取り、その走査方向に沿ってＹ軸を取って説明する。
【００２８】
先ず、レチクルＲはレチクルステージ２２上に吸着保持され、レチクルステージ２２はレチクルベース２３上でＹ方向に一定速度で移動すると共に、同期誤差を補正するようにＸ方向、Ｙ方向、回転方向に微動して、レチクルＲの走査を行う。レチクルステージ２２の位置は、この上に設けられた移動鏡（不図示）及びレーザ干渉計（不図示）によって計測され、この計測値及び主制御系２からの制御情報に基づいて、ステージ駆動系４は不図示の駆動機構（リニアモータなど）を介してレチクルステージ２２の位置及び速度を制御する。また、レチクルＲの周辺部の上方には、ミラーを介してレチクルＲ上のパターン領域の近傍のアライメントマークの位置を検出するためのレチクルアライメント顕微鏡３１Ａ，３１Ｂが配置されている。
【００２９】
一方、ウエハＷは、ウエハホルダ２４を介してウエハステージ２７上に吸着保持され、ウエハステージ２７はウエハベース２８上でＹ方向に一定速度で移動するとともに、Ｘ方向、Ｙ方向にステップ移動するＸＹステージ２６と、この上に固定されたＺチルトステージ２５とを備えている。Ｚチルトステージ２５は、不図示のオートフォーカスセンサによるウエハＷのＺ方向の位置の計測値に基づいて、ウエハＷのフォーカシング及びレベリングを行う。ウエハステージ２７のＸＹ平面内での位置、及びＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の回りの回転角はレーザ干渉計（不図示）によって計測され、この計測値及び主制御系２からの制御情報に基づいて、ステージ駆動系４は不図示の駆動機構（リニアモータなど）を介してウエハステージ２７の動作を制御する。
【００３０】
更に、ウエハステージ２７上のウエハＷの近傍には、微小なピンホール３０が形成された空間像計測系２９が設置されている。ピンホール３０が形成された面はウエハ面と同じ高さになるように配置され、ピンホール３０の底面に集光光学系を介して光電センサが配置されており、その光電センサの検出信号が主制御系２内の信号処理部に供給されている。本例では、ウエハステージ２７をＸ方向若しくはＹ方向（又はＸ軸若しくはＹ軸に４５°で交差する方向）に駆動してピンホール３０でレチクルのパターンの投影像を走査しながら、その光電センサの検出信号を検出することによって、その投影像の線幅を空間像の段階で検出することができる。
【００３１】
なお、ウエハステージ２７上には、露光領域２１Ｗよりも大きい受光面を有する照射量モニタ（不図示）も配置され、この検出信号は露光量制御系３に供給されている。また、ウエハステージ２７の上方には、ウエハアライメント用のオフ・アクシス方式のアライメントセンサ３２が配置されており、この検出結果に基づいて主制御系２はウエハＷのアライメントを行う。
【００３２】
露光時には、レチクルステージ２２及びウエハステージ２７を駆動して、露光光ＩＬを照射した状態でレチクルＲとウエハＷ上の一つのショット領域とをＹ方向に同期走査する動作と、ウエハステージ２７を駆動してウエハＷをＸ方向、Ｙ方向にステップ移動する動作とが繰り返される。これによって、ステップ・アンド・スキャン方式でウエハＷ上の各ショット領域にレチクルＲのパターン像が露光される。
【００３３】
［ＯＰＥ特性の計測工程］
次に、本例の投影露光装置において、投影光学系ＰＬの投影像の線幅のピッチ依存性に関する光学特性、言い換えると投影像の光学的近接効果であるＯＰＥ（Optical Proximity Effect）の特性を計測する（又は評価する）動作の一例につき説明する。
図２は、本例の投影光学系ＰＬのＯＰＥ特性を計測する際に使用できるマスクとしてのテストレチクルＴＲを、図１のレチクルステージ２２上にロードした状態を示し、この図２において、Ｘ方向及びＹ方向はそれぞれ図１のＸ方向（非走査方向）及びＹ方向（走査方向）に対応している。テストレチクルＴＲは図１の露光光ＩＬを透過する合成石英又は蛍石（ＣａＦ2)等からなる基板のパターン面に、露光光ＩＬに対する透過率の低いクロム等の金属膜よりなる遮光膜を背景として所定パターンを形成したものである。
【００３４】
図２のテストレチクルＴＲのパターン面において、パターンが形成される領域を非走査方向であるＸ方向に挟むようにＹ方向の３箇所に１番目の１対のアライメントマーク３７Ａ，３７Ｄ、２番目の１対のアライメントマーク３７Ｂ，３７Ｅ、及び３番目の１対のアライメントマーク３７Ｃ，３７Ｆが形成されている。４隅に位置するアライメントマーク３７Ａ，３７Ｃ，３７Ｄ，３７Ｆは、それぞれ例えば十字型のマーク３８をＸ方向に２行でＹ方向に３列配置したものであり、中央のアライメントマーク３７Ｂ，３７Ｅはそれぞれそのマーク３８をＸ方向に２個配置したものである。なお、アライメントマーク３７Ａ〜３７Ｆ中のマーク構成は任意であり、さらにアライメントマーク３７Ａ〜３７Ｆの個数は２個以上であればよい。
【００３５】
また、テストレチクルＴＲのパターンが形成される領域には走査方向であるＹ方向に沿って２箇所に、それぞれ走査露光時の最大の照明領域２１Ｒと実質的に同じ大きさの第１のパターン形成領域３５及び第２のパターン形成領域３６が設定されている。そして、第１のパターン形成領域３５内の−Ｘ方向の端部のＹ方向に等間隔で配置された３箇所、その中央部のＹ方向に等間隔で配置された３箇所、及びその＋Ｘ方向の端部のＹ方向に等間隔で配置された３箇所にそれぞれ互いに同一形状の特性計測用パターン３９Ａ，３９Ｂ，３９Ｃ，３９Ｄ，３９Ｅ，３９Ｆ，３９Ｇ，３９Ｈ，３９Ｉが形成されている。この第１のパターン形成領域３５においては、特性計測用パターン３９Ａ〜３９Ｉ以外の領域は、露光光を透過させないダーク領域（遮光領域）である。
【００３６】
また、第２のパターン形成領域３６内においても、第１のパターン形成領域３５内の特性計測用パターン３９Ａ〜３９Ｉと同じ配置で、９箇所に特性計測用パターン４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄ，４０Ｅ，４０Ｆ，４０Ｇ，４０Ｈ，４０Ｉが形成されている。特性計測用パターン４０Ａ〜４０Ｉは、特性計測用パターン３９Ａ〜４０Ｉの明暗を反転したパターンである。この第２のパターン形成領域３６においても、特性計測用パターン４０Ａ〜４０Ｉ以外の領域は、露光光を透過させないダーク領域（遮光領域）である。ただし、そのテストレチクルＴＲにおいて、それらのパターン形成領域３５，３６において、特性計測用パターン３９Ａ〜３９Ｉ，４０Ａ〜４０Ｉ以外の領域を、露光光を透過するブライト領域（光透過領域）としたものと同じパターン形成領域（不図示）を形成しておき、このブライト領域を持つパターン形成領域内の特性計測用パターンの像を用いてＯＰＥ特性の計測を行ってもよい。
【００３７】
なお、図２のパターン形成領域３５内の特性計測用パターン３９Ａ〜３９Ｉ、及びパターン形成領域３６内の特性計測用パターン４０Ａ〜４０Ｉは、それぞれ走査型露光装置において、走査露光を行うことなく静止露光モードで露光できる特性計測用パターンである。これに対して、図１０に示すように、走査型露光装置による走査露光用又はステッパー等の一括露光型の投影露光装置による一括露光用の特性計測用パターンも使用可能である。
【００３８】
図１０（Ａ）のテストレチクルＴＲ１においては、パターン領域のほぼ全面を覆う大きさのパターン形成領域３５Ａ内の中央部及び周縁部の９箇所に、ブライト領域（光透過領域）を背景として、図２の特性計測用パターン３９Ａ（図３参照）とそれぞれ同じ形状の特性計測用パターン３９Ａ１〜３９Ｉ１が形成されている。また、図１０（Ａ）のテストレチクルＴＲ１においても、図２のアライメントマーク３７Ａ〜３７Ｆと同様のアライメントマーク（不図示）が形成されている。なお、図１０（Ｂ）に一部の特性計測用パターン３９Ｉ１で示すように、パターン形成領域３５Ａの背景をダーク領域（遮光領域）としてもよい。これらの場合のパターン形成領域３５Ａは図２の照明領域２１ＲよりもＹ方向の幅が広いため、パターン形成領域３５Ａ内の全部の特性計測用パターン３９Ａ１〜３９Ｉ１の像を投影するためには、走査露光を行う必要がある。これによって走査露光の効果を含めた光学特性を計測することができる。
【００３９】
ここで、図２中の特性計測用パターン３９Ａのパターン構成につき説明する。
図３は、図２中の特性計測用パターン３９Ａのパターン構成を示す拡大図であり、この図３の特性計測用パターン３９Ａにおいて、光透過部を背景として一定幅でＸ方向に沿って細長い遮光膜からなるラインパターン４１（第１の基準パターン）と、このラインパターン４１に対して反時計周り及び時計周りにそれぞれ同じ傾斜角で傾斜している一定幅の細長い遮光膜からなる２本のラインパターン４２Ａ及び４２Ｂ（第１の補助パターン）とからなるＹ方向の計測用パターン４３Ａが形成されている。なお、ラインパターン４１，４２Ａ，４２Ｂとしては、例えば透過率が６％のハーフトーン膜を使用してもよい。本例のラインパターン４１と２本のラインパターン４２Ａ及び４２Ｂとは、特性計測用パターン３９Ａの中心Ｑで交差している。
【００４０】
また、特性計測用パターン３９Ａには、その中心Ｑの周りにＹ方向の計測用パターン４３Ａを反時計周りにそれぞれ４５°、９０°及び１３５°回転した形状の計測用パターン４３Ｂ，４３Ｃ及び４３Ｄも形成されている。即ち、計測用パターン４３Ｂは、計測用パターン４３Ａ中のラインパターン４１及びラインパターン４２Ａ，４２Ｂをそれぞれ４５°回転した形状のラインパターン４１Ｓ（第２の基準パターン）及びラインパターン４２ＡＳ，４２ＢＳ（第２の補助パターン）から構成されている。同様に、他の計測用パターン４３Ｃ及び４３Ｄも、それぞれラインパターン４１及びラインパターン４２Ａ，４２Ｂを９０°及び１３５°回転した形状のパターンから構成されている。
【００４１】
この場合、計測用パターン４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃ及び４３Ｄは、それぞれＹ方向、Ｘ軸に対して時計周りに４５°で傾斜した方向（以下、「４５°方向」と言う。）、Ｘ方向、及びＸ軸に対して時計周りに１３５°で傾斜した方向（以下、「１３５°方向」と言う。）の光学的近接効果に起因するＯＰＥ特性を計測する際に使用できる。なお、各計測用パターン４３Ａ〜４３Ｄを構成するラインパターンの本数は２本以上であればよい。また、計測用パターン４３Ａ〜４３Ｄは、それぞれ中心Ｑに関して対称であるため、中心Ｑから一方の半分側の部分は省略することができる。また、予めＯＰＥ特性が等方的であることが分かっている場合には、例えばＹ方向の計測用パターン４３Ａのみを用いてもよい。
【００４２】
次に、Ｙ方向の計測用パターン４３Ａのパターン構成について説明する。
図４は、図３中の中心Ｑから＋Ｘ方向側のＹ方向の計測用パターン４３Ａの一部を示す拡大図であり、この図４において、ラインパターン４１（第１の基準パターン）の線幅をＬ１、これに対して対称に傾斜している（本例では交差している）２本のラインパターン４２Ａ及び４２Ｂ（第１の補助パターン）の線幅をＬ２として、ラインパターン４１に対するラインパターン４２Ａ及び４２Ｂの傾斜角をθとする。このとき、中央のラインパターン４１を通ってＹ軸に平行な直線がラインパターン４２Ａ及び４２Ｂを横切る長さ（ラインパターン４１の線幅の計測方向におけるラインパターン４２Ａ及び４２Ｂの幅）が、それぞれラインパターン４１の線幅Ｌ１と同じ長さになるように線幅Ｌ２が設定されている。従って、次の関係が成立している。
【００４３】
Ｌ２＝Ｌ１・ｃｏｓθ  …（１０）
この場合、ラインパターン４１とラインパターン４２Ａ，４２Ｂとが初めて接する位置を基準点として、ラインパターン４１に沿って＋Ｘ方向に距離Ｘ１及びＸ２だけ離れた位置におけるラインパターン４１とラインパターン４２Ａ，４２ＢとのＹ方向の間隔をそれぞれＡ１及びＡ２とすると、次の関係が成立している。
【００４４】
Ａ１＝Ｘ１・ｔａｎθ  …（１１）
Ａ２＝Ｘ２・ｔａｎθ  …（１２）
また、ラインパターン４１及びラインパターン４２Ａ，４２ＢのＹ方向の幅は共通にＬ１である。従って、（１１）式、（１２）式を用いると、その基準点からラインパターン４１に沿って＋Ｘ方向に距離Ｘ１及びＸ２だけ離れた位置におけるラインパターン４１，４２Ａ，４２ＢのＹ方向の配列のピッチＰ１及びＰ２は、それぞれ次のようにその基準点からの距離に応じて変化する。
【００４５】
Ｐ１＝Ｌ１＋Ａ１＝Ｌ１＋Ｘ１・ｔａｎθ  …（１３）
Ｐ２＝Ｌ１＋Ａ２＝Ｌ１＋Ｘ２・ｔａｎθ  …（１４）
言い換えると、３本のラインパターン４１，４２Ａ，４２Ｂは、Ｘ方向に行くに従って次第にピッチが大きくなるＬ／Ｓパターン（ライン・アンド・スペースパターン）とみなすことができる。
【００４６】
図５は、複数のピッチの異なるＬ／Ｓパターンが形成された別のテストレチクルＴＲＡの一部を示し、この図５において、第１のパターン５１は、線幅Ｄのラインパターン５２をピッチＰ１でＹ方向に配列したＬ／Ｓパターンであり、第２のパターン５３は、ラインパターン５２をピッチＰ２でＹ方向に配列したＬ／Ｓパターンであり、第３のパターン５５は、実質的に孤立パターンとみなすことができるパターンである。なお、一例として、ピッチが線幅の１０倍程度以上のＬ／Ｓパターンの各ラインパターンは、孤立パターンとみなすことができる。図４の計測用パターン４３ＡのうちのピッチがＰ１及びＰ２の部分はそれぞれ図５の第１のパターン５１及び第２のパターン５３の中央の部分とみなすことができ、その計測用パターン４３Ａのうちの＋Ｘ方向の端部（図４では不図示）は孤立パターン（図５の第３のパターン５５）とみなすことができる。
【００４７】
一例として、ラインパターン４１の線幅Ｌ１は投影像に換算した値で１００〜２００ｎｍ程度であり、孤立パターンとみなせるときのピッチは投影像に換算した値で、１０００〜２０００ｎｍ程度である。従って、図４の傾斜角θを例えば１０°とすると、１／ｔａｎθはほぼ６となるため、ラインパターン４１の上記の基準点から＋Ｘ方向の端部までの長さはほぼ６〜１２μｍとなる。なお、検査対象の図１の投影光学系ＰＬのレチクルからウエハまでの投影倍率βを用いると、図４のテストレチクル上でのラインパターン４１の幅はその１００〜２００ｎｍ程度の（１／β）倍となり、その長さも（１／β）倍となる。
【００４８】
この結果、図４の計測用パターン４３Ａは、実質的にＹ方向のピッチがほぼＬ１から実質的に孤立パターンとみなすことができるピッチまで連続的に変化するＬ／Ｓパターンとみなすことができる。従って、本例によれば、１種類の計測用パターン４３Ａを用いるのみで、広いピッチ範囲に亘って、かつ任意のピッチの近くでＯＰＥ特性を計測することができる。また、１方向について１種類の計測用パターン４３Ａを用いるのみでよいため、図３に示すように４方向のＯＰＥ特性を広いピッチ範囲に亘って計測するための特性計測用パターン３９Ａも容易に狭い範囲内に形成することができる。
【００４９】
なお、光学的近接効果をより正確に計測するためには、図６に示すように、ラインパターンの本数を増加させてもよい。
図６の計測用パターンにおいては、線幅Ｌ１のラインパターン４１（第１の基準パターン）と、これに対して対称に傾斜角θ１で傾斜している２本の線幅Ｌ２のラインパターン４２Ａ及び４２Ｂ（第１の補助パターン）と、ラインパターン４１に対して対称に傾斜角θ２（＞θ１）で傾斜している２本の線幅Ｌ３のラインパターン４４Ａ及び４４Ｂ（第１の補助パターン）とが形成されている。この場合にも、線幅の計測方向であるＹ方向において、ラインパターン４２Ａ，４２Ｂ及び４４Ａ，４４Ｂの幅がそれぞれＬ１となるように、線幅Ｌ２及びＬ３は次のように設定される。
【００５０】
Ｌ２＝Ｌ１・ｃｏｓθ１  …（１５）
Ｌ３＝Ｌ１・ｃｏｓθ２  …（１６）
また、ラインパターン４１とラインパターン４２Ａ及び４４Ａとが初めて接する位置を基準点として、ラインパターン４１に沿って＋Ｘ方向に距離Ｘ１だけ離れた位置におけるラインパターン４１とラインパターン４２ＡとのＹ方向の間隔をＡ１とすると、その位置でのラインパターン４２Ａとラインパターン４４ＡとのＹ方向の間隔もＡ１となる必要がある。従って、その距離Ｘ１における隣接するラインパターンの間隔がＡ１となるように、傾斜角θ１に対して傾斜角θ２が設定されている。
【００５１】
これによって、図６のＹ方向の計測用パターンは、実質的にＸ方向に行くに従ってピッチが大きくなるようにＹ方向に配列された５本のラインパターンを含むＬ／Ｓパターンとみなすことができる。同様に、図６のラインパターン４１を対称に挟むラインパターンの本数を多くして、６本以上のラインパターンから計測用パターンを構成してもよい。また、図３の計測用パターン４３Ａ〜４３Ｄを構成するラインパターンの本数は例えば４本等の偶数でもよく、この場合には例えば中央の２本のラインパターンのうちの一方を第１の基準パターンとみなすことができる。
【００５２】
さらに、図４において、傾斜角θが小さいような場合には、ラインパターン４１を挟むラインパターン４２Ａ，４２Ｂの線幅Ｌ２を中央のラインパターン４１の線幅Ｌ１と同じにしてもよい。この場合には、計測用パターン４３Ａの製造が容易である。
また、図４の計測用パターン４３Ａの明暗を反転した図７に示す計測用パターン４３ＡＲも使用できる。図７の計測用パターン４３ＡＲにおいては、図４のラインパターン４１，４２Ａ，４２Ｂに対応する部分がそれぞれ透過パターンよりなるラインパターン４１Ｒ，４２ＡＲ，４２ＢＲとされている。この計測用パターン４３ＡＲは、図２の第２のパターン形成領域３６内の特性計測用パターン４０Ａ〜４０Ｉ内に形成されている計測用パターンと同じである。なお、図４の計測用パターン４３Ａにおいて、ラインパターン４１とラインパターン４２Ａ，４２Ｂとは−Ｘ方向の位置で必ずしも交差している必要はなく、例えば線幅Ｌ１の１／２程度の間隔まで近接しているだけでもよい。これは、図６及び図７の計測用パターン等でも同様である。
【００５３】
次に、図２のテストレチクルＴＲ中の特性計測用パターンの図１の投影光学系ＰＬによる像を投影し、その投影像の線幅を計測して、その投影像のピッチ依存性（ＯＰＥ特性）を計測する場合の動作につき説明する。そのため、図１のレチクルステージ２２上に、レチクルＲの代わりに図２のテストレチクルＴＲをロードして、その第１のパターン形成領域３５が図１の照明領域２１Ｒ内に収まるようにレチクルステージ２２の位置決めを行う。次に、投影像の線幅を求めるには、（１）実際に未露光のウエハＷ上にそのテストレチクルＴＲの各パターンの像を投影し、現像によって得られるレジストパターンの線幅を計測するテストプリント法と、（２）その像を図１の空間像計測系２９のピンホール３０で線幅の計測方向に走査して、各パターン像の線幅を計測する空間像計測法と、（３）コンピュータによる空間像のシミュレーションによって求める方法とがある。そのために、図１の主制御系２には、光学シミュレーション用のコンピュータ２ａ（演算装置）が接続されている。ここでは、そのＯＰＥ特性をテストプリント法によって求めるものとする。
【００５４】
一例として、図２のテストレチクルＴＲの露光条件を、露光波長が１９３ｎｍ、投影光学系ＰＬの開口数（ＮＡ）が０．６０、照明光学系６のコヒーレンスファクタ（σ値）が０．７５、輪帯照明を行うものとして図１の開口絞り１３Ｃの輪帯開口の外径に対する内径の比の値である照明輪帯比を０．６７とする。照明光学系６のコヒーレンスファクタ（σ値）とは、照明光学系６のレチクル側の開口数を投影光学系ＰＬのレチクル側の開口数で割った値である。また、図４のラインパターン４１の線幅Ｌ１を、ウエハ上に換算した値で１４０ｎｍとして、ラインパターン４１とラインパターン４２Ａとの＋Ｘ方向の端部での間隔（孤立パターンとみなせる間隔）をウエハ上に換算した値で１５００ｎｍとする。
【００５５】
この状態で、図１のウエハステージ２７上にフォトレジストの塗布された未露光のウエハＷをロードして、ウエハＷ上に図２のテストレチクルＴＲの第１のパターン形成領域３５内の特性計測用パターン３９Ａ〜３９Ｉの像を露光する。その後、そのウエハＷを現像して、現像後に残されたレジストパターンのうちで図４の中央のラインパターン４１（第１の基準パターン）、及びこれに対応する図３の計測用パターン４３Ｂ〜４３Ｄ中の中央のラインパターン（第２の基準パターン）に対応するレジストパターンの線幅を例えば走査型電子顕微鏡を用いて計測する。なお、ウエハＷ上のフォトレジストがポジ型であるかネガ型であるかに応じて、それぞれラインパターン４１に対応するレジストパターンは凸又は凹のパターンとなる。
【００５６】
図８は、図４の計測用パターン４３Ａの投影像に対応するレジストパターン４３ＡＰの一例を示し、この図８において、レジストパターン４３ＡＰは、図４のラインパターン４１の投影像に対応するレジストパターン４１Ｐと、ラインパターン４２Ａ及び４２Ｂの投影像に対応するレジストパターン４２ＡＰ及び４２ＢＰとから構成されている。また、図８において、レジストパターン４１Ｐの長手方向に沿ってＸ軸を取り、その長手方向に直交する線幅の計測方向に沿ってＹ軸を取るとともに、分かり易くするために、図４の計測用パターン４３Ａの投影像は正立像であるとしている。また、図４のラインパターン４１の光学的近接効果等が無いときの理想的な投影像を点線の像４１Ｐで表し、ラインパターン４２Ａ及び４２Ｂの理想的な投影像を点線の像４６Ａ及び４６Ｂで表している。このとき、像４１Ｐに対して像４６Ａ及び４６Ｂは対称に傾斜角θで傾斜している。
【００５７】
そして、先ずレジストパターン４１Ｐとレジストパターン４２ＡＰとのＹ方向のピッチが計測時の最小値であるＰ１となるときの、レジストパターン４１ＰのＹ方向の線幅ｄ１を走査型電子顕微鏡で計測する。なお、ピッチＰ１は例えば２００ｎｍ程度と狭いため、走査型電子顕微鏡で実測して確認することもできる。また、予め例えば計測装置に備えられた撮像装置等を用いて画像処理で理想的な像４５と像４６Ａとが接する基準点を求め、この基準点から＋Ｘ方向に間隔Ｘ１の位置を次式から求め、この位置で線幅ｄ１を計測してもよい。なお、理想的な像４５の線幅をｄとしている。
【００５８】
Ｐ１＝ｄ＋Ｘ１・ｔａｎθ…（２０）
次に、その位置から＋Ｘ方向に間隔ΔＸだけ離れた位置でレジストパターン４１Ｐの線幅ｄ２を計測する。この位置でのレジストパターン４１Ｐと４２ＡＰとのＹ方向のピッチを（Ｐ１＋ΔＰ）とすると、ΔＰは次のようになる。
ΔＰ＝ΔＸ・ｔａｎθ    …（２１）
実際には、計測したいピッチ間隔ΔＰから（２１）式より間隔ΔＸを求めておけばよい。以下、Ｘ方向に間隔ΔＸで、即ちピッチが実質的に孤立パターンとみなせるまでΔＰずつ増加する毎に、レジストパターン４１Ｐの線幅ｄ３，ｄ４，…を計測する。図８の例では、レジストパターン４１Ｐの線幅は、＋Ｘ方向に行くに従って理想的な像４５の線幅に比べて一度減少した後に、その像４５の線幅に近づくように増加している。
【００５９】
同様に、図３の他の計測用パターン４３Ｂ〜４３Ｄの投影像に対応するレジストパターンに関しても、それぞれ中央のレジストパターンの線幅をそのピッチ間隔ΔＰで計測する。さらに、この計測は、図２の第１のパターン形成領域３５内の他の特性計測用パターン３９Ｂ〜３９Ｉの投影像についても行われる。なお、そのピッチ間隔ΔＰで線幅を計測する代わりに、予め指定された複数のピッチの位置でそれぞれレジストパターンの線幅を計測してもよい。
【００６０】
図９は、その投影像の線幅の計測結果の一例を示し、この図９において、折れ線Ｃ７は、指定されたピッチ（パターンピッチ）毎に実測される線幅を結んだものである。なお、図９の結果は、投影光学系ＰＬに収差が無いとした場合の実測結果をコンピュータのシミュレーションによって予測したものであり、実際の計測結果はこれとは異なる可能性がある。また、この例では最も小さいピッチのデータ６１から最も大きいピッチ（実質的に孤立パターン）のデータ６２を含む１０個の複数のピッチに関して、線幅を計測するものとしている。また、図９において、横軸は図８のレジストパターン４１Ｐの線幅の計測位置におけるレジストパターン４１Ｐとレジストパターン４２ＡＰとのＹ方向のピッチ（パターンピッチ）（ｎｍ）であり、縦軸はそのピッチにおけるレジストパターン４１Ｐの線幅（投影像の線幅）（ｎｍ）である。
【００６１】
図９の線幅のピッチ依存性（ＯＰＥ特性）より、Ｌ／Ｓパターンのピッチが変わると、レチクル上で同じ線幅のラインパターンであっても、像面上では違う線幅の像になることが分かる。また、図９のＯＰＥ特性は、図３においてＹ方向に周期的に配列されるＬ／Ｓパターンに関するＯＰＥ特性である。本例では、図３の計測用パターン４３Ｂ〜４３Ｄに対応してもそれぞれ図９と同様のＯＰＥ特性が得られる。これらのＯＰＥ特性は、それぞれ周期方向が４５°方向、Ｘ方向、及び１３５°方向のＬ／Ｓパターンに関するＯＰＥ特性である。従って、本例によれば、簡単な構成の特性計測用パターン３９Ａ〜３９Ｉを用いることによって、通常の半導体デバイス等に使用される異なる方向に配列された種々のピッチのＬ／Ｓパターンに関するＯＰＥ特性を容易に計測することができる。
【００６２】
［ＯＰＥ特性の補正工程］
次に、上記の計測工程での計測結果に基づいて、図１の投影光学系のＯＰＥ特性を補正する方法につき説明する。
このための第１の方法は、図９のＯＰＥ特性に基づいて、投影像の線幅が所定の目標値になるように図１の露光用のレチクルＲに形成されているＬ／Ｓパターンの線幅をピッチに応じて変更することである。これによって、線幅均一性が向上する。また、複数の露光装置を用いて露光を行う際のマッチング精度も向上する。
【００６３】
また、ＯＰＥ特性を補正するための第２の方法は、図１の投影露光装置の露光条件を解像度等に実質的に影響を及ぼさない範囲で制御して、図９のＯＰＥ特性を所定の目標とする特性に近付けることである。本例の投影露光装置の設定可能な露光条件には、投影光学系ＰＬの開口数（投影ＮＡ）、照明光学系３による照明条件（通常、２極、４極、輪帯、小σ等）、照明光学系３のコヒーレンスファクタ（照明シグマ）、照明光学系３の照明条件における輪帯照明の照明輪帯比、露光波長λ、露光光ＩＬの波長の半値幅、露光光ＩＬの露光量、ウエハＷ上の感光材料としてのフォトレジストの種類、及びその感光材料の厚さ等がある。本例では、これらの露光条件を変えることによって図１の投影露光装置の線幅のピッチ依存性（ＯＰＥ特性）を所定範囲で調整する。これによって、目標とするＯＰＥ特性を得ることができるため、露光後の線幅均一性を向上できる。
【００６４】
これらの場合に、本例では、図３の計測用パターン４３Ａ〜４３Ｄを用いることによって、実際の露光対象のＬ／Ｓパターンのピッチや周期方向が様々であったとしても、その露光対象のＬ／Ｓパターンに近いピッチ及び周期方向でＯＰＥ特性を計測できる。従って、様々の露光対象のＬ／Ｓパターンをそれぞれ高い線幅均一性で露光することができ、高機能のデバイスを高精度に製造できる。
【００６５】
なお、本発明は、走査露光型の露光装置のみならず、一括露光型の露光装置で露光を行う場合にも同様に適用することができる。また、本発明は、例えば国際公開（ＷＯ）第９９／４９５０４号などに開示される液浸型露光装置にも適用することができる。
また、上記の実施の形態の投影露光装置（露光装置）は、複数のレンズから構成される照明光学系、投影光学系を露光装置本体に組み込み光学調整をして、多数の機械部品からなるレチクルステージやウエハステージを露光装置本体に取り付けて配線や配管を接続し、更に総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより製造することができる。なお、その露光装置の製造は温度及びクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
【００６６】
また、上記の実施の形態の投影露光装置（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、上記の実施の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。
【００６７】
また、本発明の露光装置の用途としては半導体デバイス製造用の露光装置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を製造するための露光装置にも広く適用できる。更に、本発明は、各種デバイスのマスクパターンが形成されたマスク（フォトマスク、レチクル等）をリソグラフィ工程を用いて製造する際の、露光工程（露光装置）にも適用することができる。
【００６８】
なお、本発明は上述の実施の形態に限定されず、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。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明の露光方法によれば、本発明の光学特性計測方法を用いた計測結果に基づいて、投影像の線幅のピッチ依存性に関する光学特性を高精度に補正できるため、高い線幅均一性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の実施形態の一例で使用される投影露光装置を示す斜視図である。
【図２】ＯＰＥ特性計測用のテストレチクルのパターン配置の一例を示す平面図である。
【図３】図２中の特性計測用パターン３９Ａを示す拡大図である。
【図４】図３中の計測用パターン４３Ａの要部を示す拡大図である。
【図５】種々のピッチのライン・アンド・スペースパターンが形成されたテストレチクルの要部を示す拡大図である。
【図６】図４の計測用パターン４３Ａの別の構成例の要部を示す図である。
【図７】図４の計測用パターン４３Ａの明暗を反転した計測用パターンの要部を示す図である。
【図８】図４の計測用パターンの投影像に対応するレジストパターンの一例を示す図である。
【図９】図４の計測用パターン４３Ａの投影像の線幅を計測して得られるＯＰＥ特性の一例を示す図である。
【図１０】（Ａ）はＯＰＥ特性計測用のテストレチクルのパターン配置の他の例を示す平面図、（Ｂ）は図１０（Ａ）のパターンの変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００７１】
５…露光光源、６…照明光学系、Ｒ…レチクル、ＴＲ…テストレチクル、Ｗ…ウエハ、ＰＬ…投影光学系、３９Ａ〜３９Ｉ…特性計測用パターン、４１…ラインパターン、４１Ｐ…ラインパターン４１の像に対応するレジストパターン、４２Ａ，４２Ｂ…ラインパターン、４２ＡＰ，４２ＢＰ…ラインパターン４２Ａ，４２Ｂの像に対応するレジストパターン、４３Ａ〜４３Ｄ…計測用パターン、４４Ａ，４４Ｂ…ラインパターン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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