(57)【要約】【課題】露光装置の光学系の収差を高精度に測定可能な装置を提供する。【解決手段】表面検査装置１が、露光により設けられたパターンを有するウェハ１０の表面を照明する照明系２０と、照明系２０により照明されたパターンからの光を検出する撮像装置３５と、撮像装置３５により検出された光の検出信号からパターンに対する露光時のフォーカス状態を判定し、当該フォーカス状態に基づいて露光装置１０１の光学系の収差を求める評価部４３とを備えている。【選択図】図１
2015062207.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影光学系を介した露光により設けられ配置方向若しくは間隔の相違するパターンを有する基板の表面を照明する照明部と、
前記照明部により照明された前記パターンで反射する光を検出し、該光に応じた検出信号を出力する検出部と、
前記検出信号の前記相違に応じた差異に基づいて、前記投影光学系の収差を測定する測定部とを備える光学装置。
【請求項２】
前記測定部は、前記検出信号に基づいて前記パターンの露光時のフォーカス状態を検出し、前記フォーカス状態に基づいて前記投影光学系の収差を求める請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記基板への照明角度と、前記検出部が検出する反射光の反射角度との少なくとも一方を変更する角度変更部をさらに有し、
前記測定部は、前記照明角度と前記反射角度の少なくとも一方に応じて、間隔の相違するパターンからの検出信号をそれぞれ測定し、該測定結果に基づいて前記投影光学系の球面収差を求める請求項２に記載の光学装置。
【請求項４】
前記検出部の前記基板に対する前記表面に垂直な軸周りの方位を変更する方位変更部をさらに有し、
前記測定部は、第１の配置方向のパターンからの検出信号と、前記第１の配置方向と直交する第２の配置方向のパターンからの検出信号とに基づいて前記投影光学系の非点収差を求める請求項２または３に記載の光学装置。
【請求項５】
前記パターンは、所定範囲ごとの繰り返し露光により設けられ、
前記測定部は、前記所定範囲における複数の位置の前記検出信号に基づいて前記投影光学系の像面湾曲を求める請求項２から４のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項６】
前記検出部は、前記パターンで回折した光と前記パターンで変化した偏光との少なくとも一方を検出する請求項１から５のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項７】
投影光学系を介した露光により設けられ配置方向若しくは間隔の相違するパターンを有する基板の表面を照明し、
前記照明した前記パターンで反射する光を検出し、該光に応じた検出信号を出力し、
前記検出信号の前記相違に応じた差異に基づいて、前記投影光学系の収差を測定する収差測定方法。
【請求項８】
前記検出信号に基づいて前記パターンに対する前記露光時のフォーカス状態を検出し、前記フォーカス状態に基づいて前記投影光学系の収差を求める請求項７に記載の収差測定方法。
【請求項９】
前記基板は、間隔の相違するパターンを有し、
該間隔の相違に応じた前記フォーカス状態の違いに基づいて前記投影光学系の球面収差を求める請求項８に記載の収差測定方法。
【請求項１０】
前記基板は、第１の配置方向のパターンと、前記第１の配置方向と直交する第２の配置方向のパターンとを有し、
前記第１の配置方向のパターンの検出信号から求めたフォーカス状態と前記第２の配置方向のパターンの検出信号から求めたフォーカス状態とに基づいて前記投影光学系の非点
収差を求める請求項８または９に記載の収差測定方法。
【請求項１１】
前記パターンは、所定範囲ごとの繰り返し露光により設けられ、
前記所定範囲における複数の位置の前記検出信号から求めたフォーカス状態に基づいて前記投影光学系の像面湾曲を求める請求項８から１０のいずれか一項に記載の収差測定方法。
【請求項１２】
前記照明した前記パターンで回折した光と、前記パターンで変化した偏光との少なくとも一方を検出し、
前記検出信号の前記相違に応じた差異に基づいて、前記投影光学系の収差を測定する請求項７から１１のいずれか一項に記載の収差測定方法。
【請求項１３】
複数の回折条件において、前記投影光学系の合焦位置を挟む光軸上の複数の位置でそれぞれ露光することにより設けられたパターンで反射した光の強度を予め記憶し、
複数の異なる条件の回折光を検出し、
前記予め記憶された光の強度と前記検出された回折光の強度を比較し、検出された回折光の強度と対応する焦点位置から、そのパターンが露光された時の該パターンと合焦位置との位置関係を求める請求項８から１２のいずれか一項に記載の収差測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置の光学系の収差を測定する装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置は、マスクパターンおよび投影レンズを介してスリット状の光を照射しながら、レチクルステージ（すなわち、マスクパターンが形成されたマスク基板）とウェハステージ（すなわち、半導体パターンを形成するウェハ）とを相対移動させて１ショット分だけ走査（＝スキャン）することにより、半導体ウェハに対して１ショット分の露光を行うようになっている。
【０００３】
このような露光装置において、合焦位置を管理することは重要であり、露光により作製されたパターンを走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察して合焦状態を求めていた。また別の方法としては、所定のパターンを２つ露光により作製し、そのずれ量から合焦状態を求める手法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第６７０１５１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
露光時の合焦状態を正確に設定することは、露光によりパターンを作製する上で重要なことである。一方、上述の方法では、露光装置の投影光学系の収差までは考慮されていなかった。従来収差を求めるには走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて、露光により作製されたパターンを露光領域内の複数の部分で複数の方向について形状を測定し、その測定結果から収差を求めていた。しかしながら、上述のような従来の方法では、実際のデバイスに形成されるパターンを用いて収差を測定することができなかった。
【０００６】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、露光装置の光学系の収差を容易に測定可能な装置および方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的達成のため、本発明に係る光学装置は、投影光学系を介した露光により設けられ配置方向若しくは間隔の相違するパターンを有する基板の表面を照明する照明部と、前記照明部により照明された前記パターンで反射する光を検出し、該光に応じた検出信号を出力する検出部と、前記検出信号の前記相違に応じた差異に基づいて、前記投影光学系の収差を測定する測定部とを備えている。
【０００８】
また、本発明に係る収差測定方法は、投影光学系を介した露光により設けられ配置方向若しくは間隔の相違するパターンを有する基板の表面を照明し、前記照明した前記パターンで反射する光を検出し、該光に応じた検出信号を出力し、前記検出信号の前記相違に応じた差異に基づいて、前記投影光学系の収差を測定する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、露光装置の光学系の収差を容易に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】表面検査装置の概要構成図である。
【図２】表面検査装置の光路上に偏光フィルタが挿入された状態を示す図である。
【図３】半導体ウェハの表面の外観図である。
【図４】繰り返しパターンの凹凸構造を説明する斜視図である。
【図５】直線偏光の入射面と繰り返しパターンの繰り返し方向との傾き状態を説明する図である。
【図６】露光装置の光学系の像面湾曲を求める方法を示すフローチャートである。
【図７】条件振りウェハで設定したフォーカスオフセット量を示す表である。
【図８】条件振りウェハの一例を示す図である。
【図９】フォーカスカーブの一例を示す図である。
【図１０】ショット内におけるフォーカスオフセット量の分布を示す図である。
【図１１】（ａ）、（ｂ）ともに像面湾曲の一例を示す図である。
【図１２】非点収差を示す説明図である。
【図１３】（ａ）は横方向パターンの模式図であり、（ｂ）は縦方向パターンの模式図である。
【図１４】露光装置の光学系の非点収差を求める方法を示すフローチャートである。
【図１５】ホールパターンの模式図である。
【図１６】球面収差を示す説明図である。
【図１７】（ａ）は粗いパターンの模式図であり、（ｂ）は細かいパターンの模式図である。
【図１８】露光装置の光学系の球面収差を求める方法を示すフローチャートである。
【図１９】露光時のフォーカス状態を求める手順を（ａ）〜（ｂ）の順で示す図である。
【図２０】フォーカスオフセット量と球面収差との関係を示す図である。
【図２１】像面湾曲を求める方法の変形例を示すフローチャートである。
【図２２】フィッティングの一例を示す図である。
【図２３】非点収差を求める方法の変形例を示すフローチャートである。
【図２４】球面収差を求める方法の変形例を示すフローチャートである。
【図２５】ＦＥＭウェハの一例を示す図である。
【図２６】異なる回折条件で求めた複数のフォーカスカーブを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の１つの実施形態について説明する。本願に係る光学装置の一例として表面検査装置を図１に示す。本実施形態の表面検査装置１は、半導体ウェハ１０（以下、ウェハ１０と称する）を支持するステージ５と、照明系２０と、受光系３０と、撮像装置３５と、画像処理部４０と、記憶部４１と、検査部４２と、評価部４３と、ハードウェア制御部４４および主制御部４５とを備えている。
【００１２】
ステージ５は、不図示の回転機構を有している。この回転機構の回転軸とウェハ１０の回転対称軸（ウエハの中心を通る垂線）を一致させることで、ウェハ１０を外周位置を変えることなく回転可能に支持する。この回転によるウェハの向きを、便宜的にウェハ方位角度と称することにする。ステージ５に支持されるウェハ１０は、不図示の搬送装置により外部から搬送されてステージ５上に載置され、真空吸着によってステージ５上に固定保持される。また、ステージ５は、不図示のチルト機構により、ウェハ１０を支持する支持面を通る軸を中心に、ウェハ１０とともにチルト（傾動）可能に構成されており、照明光の入射角（ウェハ表面の垂線と照明光線のなす角度）を調整できるようになっている。
【００１３】
照明系２０は、照明光を射出する照明ユニット２１と、照明ユニット２１から射出された照明光をウェハ１０の表面に向けて反射させる照明側凹面鏡２５とを有している。また、照明ユニット２１は、光源部２２と、調光部２３と、導光ファイバ２４とを有している
。なお、光源部２２には、メタルハライドランプや水銀ランプ等が用いられる。調光部２３は、光源部２２からの光のうち所定の波長を有する光を抽出し強度を調節する。導光ファイバ２４の射出部が照明側凹面鏡２５の焦点面に配置されており、調光部２３からの光は導光ファイバ２４から照明側凹面鏡２５へ射出され発散光となって、照明側凹面鏡２５に到達し反射した後に平行な照明光束となってステージ５に支持されたウェハ１０の表面に照射される。なお、ウェハ１０に対する照明光の入射角と出射角との関係は、ステージ５をチルト（傾動）させてウェハ１０の載置角度を変化させることにより調整可能である。
【００１４】
また、導光ファイバ２４と照明側凹面鏡２５との間には、照明側偏光フィルタ２６が光路上へ挿抜可能に設けられる。図１に示すように、照明側偏光フィルタ２６を光路上から抜去した状態で回折光を利用した検査（以下、便宜的に回折検査と称する）が行われる。一方、図２に示すように、照明側偏光フィルタ２６を光路上に挿入した状態で偏光（構造性複屈折による偏光状態の変化）を利用した検査（以下、便宜的にＰＥＲ検査と称する）が行われる（照明側偏光フィルタ２６の詳細については後述する）。
【００１５】
受光系３０は、ステージ５に対向して配設された受光側凹面鏡３１を主体に構成され、照明光の照射を受けたときのウェハ１０の全面からの出射光（反射光や回折光等）を集光する。受光側凹面鏡３１により集光された出射光は、撮像装置３５の撮像面上に達し、ウェハ１０の像が結像される。
【００１６】
また、受光側凹面鏡３１と撮像装置３５との間には、受光側偏光フィルタ３２が光路上へ挿抜可能に設けられる。図１に示すように、受光側偏光フィルタ３２を光路上から抜去した状態で回折検査が行われる。一方、図２に示すように、受光側偏光フィルタ３２を光路上に挿入した状態でＰＥＲ検査が行われる（受光側偏光フィルタ３２の詳細については後述する）。
【００１７】
撮像装置３５は、撮像面上に形成されたウェハ１０の像を光電変換して画像信号（デジタル画像データ）を生成し、主制御部４５に送る。主制御部４５は、撮像装置３５から送られた画像信号を受け、画像処理部４０に送る。画像処理部４０は、撮像装置３５から送られた画像信号に基づいて歪みの補正などを行い、ウェハ１０のデジタル画像を生成する。画像処理部４０で処理された画像データ（デジタル画像）は、主制御部４５により検査部４２および評価部４３に送られる。記憶部４１には、良品ウェハの画像データが予め記憶されており、検査部４２は、主制御部４５からウェハ１０の画像データと良品ウェハの画像データとを受け取り比較して、ウェハ１０の表面における欠陥（異常）の有無を検査する。検査部４２による検査結果およびそのときのウェハ１０の画像は、主制御部４５により不図示の画像表示装置で出力表示される。
【００１８】
なお、検査部４２によるウェハ１０の検査結果および画像データは、主制御部４５により記憶部４１に送られて記憶される。また、検査部４２によるウェハ１０の検査結果および画像データは、主制御部４５により出力部４６から外部（例えば、半導体製造ラインの管理システムや露光装置等）へ出力することも可能である。評価部４３は、ウェハの画像データを利用して、ウェハに対する露光時のフォーカス状態を判定し、露光装置１０１の光学系の収差を求める（詳細は後述する）。
【００１９】
主制御部４５は、ハードウェア制御部４４を介して、照明ユニット２１やステージ５の作動を制御する。ハードウェア制御部４４は、照明ユニット２１の光源部２２と調光部２３を制御し、照明光の波長および強度を調節する。また、ハードウェア制御部４４は、ステージ５の回転機構部（図示せず）を制御し、ウェハ方位角度を調整する。また、ハードウェア制御部４４は、ステージ５のチルト機構（図示せず）を制御し、照明光の入射角お
よび出射角を調整する。
【００２０】
ウェハ１０は、露光装置１０１により最上層のレジスト膜に対して所定のマスクパターンが投影露光され、現像装置（図示せず）によって現像される。現像後のウェハ１０は、前述のように、不図示の搬送装置により、不図示のウェハカセットまたは現像装置からステージ５上に搬送される。なおこのとき、ウェハ１０は、ウェハ１０のパターンもしくは外縁部（ノッチやオリエンテーションフラット等）を基準としてアライメントが行われた状態で、ステージ５上に搬送される。ウェハ１０の表面には、図３に示すように、複数のチップ領域１１が縦横に（図３におけるＸＹ方向に）配列される。各チップ領域１１の中には、半導体パターンとしてラインパターンまたはホールパターン等の繰り返しパターン１２が形成されている。露光の１ショットには、複数のチップ領域が含まれることが多いが、図３では分かりやすさのために、１チップ分の領域を１ショット分の領域としている。
【００２１】
また、露光装置１０１は、前述のステップ・アンド・スキャン方式の露光装置であり、ケーブル等を介して本実施形態の表面検査装置１の出力部４６と電気的に接続され、表面検査装置１からのデータ（信号）に基づいて露光制御の調整を可能に構成されている。
【００２２】
以上のように構成される表面検査装置１を用いて、ウェハ１０表面の回折検査を行うには、まず、図１に示すように照明側偏光フィルタ２６および受光側偏光フィルタ３２を光路上から抜去し、不図示の搬送装置により、ウェハ１０をステージ５上に搬送する。なお、搬送の途中で不図示のアライメント機構によりウェハ１０の表面に形成されているパターンの位置情報を取得しており、ウェハ１０をステージ５上の所定の位置に、パターンが所定の方向（方位）となるように載置することができる。
【００２３】
次に、ウェハ１０の表面上における照明方向とパターンの繰り返し方向とが一致（ラインパターンの場合、ラインに対して直交）するようにウェハ１０を回転させる。さらに、パターンのピッチをＰとし、ウェハ１０の表面に照射する照明光の波長をλとし、照明光の入射角をθ１とし、ｎ次回折光の出射角をθ２としたとき、次の（１）式を満足する場合にｎ次回折光を受光することができる。そのため、ハードウェア制御部４４により、照明ユニット２１の光源部２２と調光部２３や、ステージ５のチルト機構（図示せず）等が、照明光の照明波長をλに、入射角がθ１・出射角がθ２となるように制御される。
【００２４】
Ｐ＝ｎ×λ／｛ｓｉｎ（θ１）−ｓｉｎ（θ２）｝  …（１）
【００２５】
次に、照明系２０により照明光をウェハ１０の表面に照射する。このような条件で照明光をウェハ１０の表面に照射する際、照明ユニット２１における光源部２２からの光は調光部２３を通過し、所定の波長（例えば、２４８ｎｍの波長）を有する所定の強度の照明光が導光ファイバ２４から照明側凹面鏡２５へ射出され、照明側凹面鏡２５で反射しウェハ１０の表面に照射される。ウェハ１０表面の繰り返しパターンで回折した回折光は、受光側凹面鏡３１により集光されて撮像装置３５の撮像面上に達し、ウェハ１０の像（回折光による像）が結像される。以降説明のため、ウェハ方位角度、照明光の波長、照明光の入射角、回折光の出射角、回折次数などの組み合わせで決まる回折光の条件を回折条件と称する。
【００２６】
撮像装置３５は、撮像面上に形成されたウェハ１０の像を光電変換して画像信号を生成し、主制御部４５を介して画像信号を画像処理部４０に送る。画像処理部４０は、撮像装置３５から送られた画像信号に基づいて、ウェハ１０のデジタル画像（以下、回折光に基づくウェハ１０のデジタル画像を便宜的に回折画像と称する）を生成し、主制御部４５を介してウェハ１０の画像データを検査部４２に送る。検査部４２は、画像処理部４０から
送られたウェハ１０の画像データと、記憶部４１に記憶された良品ウェハの画像データとを比較して、ウェハ１０の表面における欠陥（異常）の有無を検査する。そして、検査部４２による検査結果およびそのときのウェハ１０の回折画像が図示しない画像表示装置で出力表示される。
【００２７】
次に、表面検査装置１によりウェハ１０表面のＰＥＲ検査を行う場合について説明する。なお、ＰＥＲ検査で検査する繰り返しパターン１２は、図４に示すように、複数のライン部２Ａがその短手方向（Ｘ方向）に沿って一定のピッチＰで配列されたレジストパターン（ラインパターン）であるものとする。また、隣り合うライン部２Ａ同士の間は、スペース部２Ｂである。また、ライン部２Ａの配列方向（Ｘ方向）を「繰り返しパターン１２の繰り返し方向」と称することにする。
【００２８】
ここで、繰り返しパターン１２におけるライン部２Ａの線幅ＤAの設計値をピッチＰの
１／２とする。設計値の通りに繰り返しパターン１２が形成された場合、ライン部２Ａの線幅ＤAとスペース部２Ｂの線幅ＤBは等しくなり、ライン部２Ａとスペース部２Ｂとの体積比は略１：１になる。これに対して、繰り返しパターン１２を形成する際の露光フォーカスが適正値から外れると、ピッチＰは変わらないが、ライン部２Ａの線幅ＤAが設計値
と異なってしまうとともに、スペース部２Ｂの線幅ＤBとも異なってしまう。そのため、
露光フォーカスが適正値から外れると、ライン部２Ａとスペース部２Ｂとの体積比が略１：１から外れる。なお、ライン部２Ａ側面が蛇行するように変形する所謂エッジラフネスが発生した場合も前述の場合と体積比が略１：１から外れると考えることができる。
【００２９】
ＰＥＲ検査は、上記のような繰り返しパターン１２におけるライン部２Ａとスペース部２Ｂとの体積比の変化を利用して、繰り返しパターン１２の異常検査を行うものである。なお、説明を簡単にするため、理想的な体積比（設計値）を１：１とする。体積比の変化は、ショットごとの露光フォーカスの適正値からの外れに起因し、ウェハ１０のショット領域ごとに現れることがある。なお、体積比を断面形状の面積比と言い換えることもできる。
【００３０】
ＰＥＲ検査では、図２に示すように、照明側偏光フィルタ２６および受光側偏光フィルタ３２が光路上に挿入される。照明側偏光フィルタ２６は、導光ファイバ２４と照明側凹面鏡２５との間に配設されるとともに、その透過軸（偏光軸）が所定の方位（例えば、ｐ偏光が得られる方位）に設定される。これにより、照明ユニット２１からの光から透過軸に応じた直線偏光が透過する。
【００３１】
受光側偏光フィルタ３２は、受光側凹面鏡３１と撮像装置３５との間に配設され、その透過軸の方位は、上述した照明側偏光フィルタ２６の透過軸に対して光路中で直交するように設定される（クロスニコルの状態）。したがって、受光側偏光フィルタ３２により、ウェハ１０（繰り返しパターン１２）からの正反射光のうち直線偏光Ｌと振動方向が略直角な偏光成分（例えば、ｓ偏光の成分）を通過させて、撮像装置３５に導くことができる。なお、受光側偏光フィルタ３２を光軸中心に回動可能とし、楕円偏光化した正反射光の短軸方向と受光側偏光フィルタ３２の透過軸を合わせるように調整することで、感度を向上させることができる。この場合も調整角度は数度であり、直交の範疇である。
【００３２】
表面検査装置１によりウェハ１０表面のＰＥＲ検査を行うには、まず、図２に示すように照明側偏光フィルタ２６および受光側偏光フィルタ３２を光路上に挿入し、不図示の搬送装置により、ウェハ１０をステージ５上に搬送する。なお、搬送の途中で不図示のアライメント機構によりウェハ１０の表面に形成されているパターンの配置情報を取得しており、ウェハ１０をステージ５上の所定の位置に所定の方向で載置することができる。
【００３３】
次に、図５に示すように、繰り返しパターン１２の繰り返し方向がウェハ１０の表面における照明光（直線偏光Ｌ）の振動方向に対して４５度だけ斜めになるように、ステージ５を回転させる。さらに、図２に示すように、照明光が照射されたウェハ１０からの正反射光を受光系３０で受光できる傾斜角度（入射角θ１＝出射角θ２）に、ステージ５をチルトさせる。なおこのとき、ハードウェア制御部４４により、ステージ５の回転機構部（図示せず）やチルト機構（図示せず）等が制御される。
【００３４】
次に、照明系２０により照明光をウェハ１０の表面に照射する。このような条件で照明光をウェハ１０の表面に照射する際、照明ユニット２１の導光ファイバ２４から射出された照明光は、照明側偏光フィルタ２６および照明側凹面鏡２５を介しｐ偏光の直線偏光Ｌとなり、ウェハ１０の表面全体に照射される。
【００３５】
このとき、直線偏光Ｌの進行方向（ウェハ１０表面上の任意の点に到達する直線偏光Ｌの方向）は光軸に略平行であることから、ウェハ１０の各点における直線偏光Ｌの入射角度は、互いに同じとなる。ここで、ウェハ１０に入射する直線偏光Ｌはｐ偏光である。そのため、図５に示すように、繰り返しパターン１２の繰り返し方向が、直線偏光Ｌの入射面に対して４５度の角度に設定されている。そのため、ウェハ１０の表面における直線偏光Ｌの振動方向と繰り返しパターン１２の繰り返し方向とのなす角度も、４５度に設定される。このように４５度の角度に設定するのは、繰り返しパターン１２の検査の光量を最も高くするためである。また、２２．５度や６７．５度の角度に設定すれば検査の感度が高くなる。なお、角度はこれらに限らず、任意角度方向に設定可能である。
【００３６】
ウェハ１０の表面で反射した正反射光は、受光側凹面鏡３１により集光されて撮像装置３５の撮像面上に達し、ウェハ１０の像（反射像）が結像される。このとき、繰り返しパターン１２を透過し、下地で反射後に再度繰り返しパターン１２を透過する際に構造性複屈折により直線偏光Ｌの偏光状態が変化する。受光側偏光フィルタ３２は、ウェハ１０（繰り返しパターン１２）からの正反射光のうち直線偏光Ｌと振動方向が略直角な偏光成分を通過させて（すなわち、直線偏光Ｌの偏光状態の変化を抽出して）、撮像装置３５に導くことができる。その結果、撮像装置３５の撮像面には、ウェハ１０からの正反射光のうち直線偏光Ｌと振動方向が略直角な偏光成分によるウェハ１０の反射像が形成される。
【００３７】
そこで、撮像装置３５は、撮像面上に形成されたウェハ１０の表面の像（反射像）を光電変換して画像信号（デジタル画像データ）を生成し、主制御部４５を介して画像信号を画像処理部４０に送る。画像処理部４０は、撮像装置３５から送られた画像信号に基づいて、ウェハ１０のデジタル画像（以下、構造性複屈折により変化した偏光成分に基づくウェハ１０のデジタル画像を便宜的に偏光画像と称する）を生成し、主制御部４５を介してウェハ１０の画像データを検査部４２に送る。検査部４２は、画像処理部４０から送られたウェハ１０の画像データと、記憶部４１に記憶された良品ウェハの画像データとを比較して、ウェハ１０の表面における欠陥（異常）の有無を検査する。なお、良品ウェハの偏光画像の信号強度（輝度値）は、最も高い信号強度（輝度値）を示すものと考えられるため、例えば、良品ウェハと比較した信号強度変化（輝度変化）が予め定められた閾値（許容値）より大きければ「異常」と判定し、閾値より小さければ「正常」と判断する。そして、検査部４２による検査結果およびそのときのウェハ１０の偏光画像が図示しない画像表示装置で出力表示される。
【００３８】
なお、信号強度とは、撮像装置３５の撮像素子で検出される光の強度に応じた信号強度であり、照明光強度、パターンによる反射（回折）効率、撮像装置の感度などにより決まるものである。本実施形態においては、信号強度は画像輝度として観測されるので、この２つの言葉は実質的に同じものを指す。
【００３９】
また、上述した回折検査およびＰＥＲ検査に限らず、ウェハ１０表面からの正反射光に基づく検査（以下、便宜的に正反射検査と称する）を行うことも可能である。正反射検査を行う場合、画像処理部４０は、ウェハ１０表面からの正反射光に基づくデジタル画像（以下、便宜的に正反射画像と称する）を生成し、検査部４２は、画像処理部４０で生成したウェハ１０の正反射画像に基づいて、ウェハ１０の表面における欠陥（異常）の有無を検査する。
【００４０】
評価部４３は、露光装置１０１のフォーカスオフセット量をショット毎に変化させた条件で露光して現像したウェハの画像を用いて、露光装置１０１の回折光によるフォーカスカーブ（フォーカスオフセット量と信号強度の関係を示すカーブ）を求めることができる。このフォーカスカーブを利用して、１つのショット内の微小領域毎に回折光の信号強度が極大（最大）となるフォーカスオフセット量を求めるようにすれば、露光装置１０１により投影露光されるパターンの像面（露光ショット内のフォーカス状態の分布）を求めることができる。ところで、像面湾曲とは、平面物体が、平面とならずに湾曲した面に結像したような状態になるレンズの収差である。すなわち、評価部４３は、ウェハの画像から、露光ショット内のフォーカス状態の分布を求めることにより、露光装置１０１の投影光学系（図示せず）の像面湾曲を求めることができる。
【００４１】
なお、本願の発明者は、回折光の場合、ラインアンドスペースのデューティー比をラインが１に対してスペースが１０以上とすれば、信号強度が極大となるフォーカスオフセット量がベストフォーカスとなることを見出している。また、極大とは、例えば４次関数は最大３つの極値（上向き又は下向きのピーク）をもつが、これらの内、フォーカスの計測範囲（ベストフォーカス付近）内の極大点を指す。
【００４２】
そこで、露光装置１０１の投影光学系（図示せず）の像面湾曲を求める方法について、図６に示すフローチャートを参照しながら説明する。まず、露光装置１０１のフォーカスオフセット量（既知）を変化させて繰り返しパターンを形成したウェハを作製する（ステップＳＴ１０１）。このとき、露光ショット毎にフォーカスオフセット量を変化させて、同じフォーカスオフセット量のショットを複数設定してそれらをばらばらに配置する。以下、このようなウェハを条件振りウェハ１０ａ（図７および図８を参照）と称することにする。
【００４３】
ここで、同じフォーカスオフセット量のショットをばらばらに配置するのは、例えば、ウェハの中央側と外周側の間に発生するレジスト条件の相違や、スキャン露光時のいわゆる左右差などの影響を相殺する目的で行う。なお、ウェハ上に形成されるレジスト膜（フォトレジスト）はスピンコートで塗布形成される場合が多い。そのため、レジスト塗布液がスピンにより広がるに連れ溶剤成分が揮発し、粘度が上がり膜が厚くなる傾向があり、ウェハの中央側と外周側の間にレジスト条件の相違が発生する。また、いわゆる左右差とは、例えば、スキャン方向をＸ方向とした場合に、レチクルがＸ＋方向に移動（ウェハはＸ−方向に移動）しながら露光するときと、レチクルがＸ−方向に移動（ウェハはＸ＋方向に移動）しながら露光するときの差である。
【００４４】
本実施形態の条件振りウェハ１０ａは、図７に示すように、フォーカスオフセット量を２５ｎｍ刻みで−１７５ｎｍ〜＋２００ｎｍの１６段階に振っている。なお、図７の各ショットには、２５ｎｍ刻みで振ったフォーカスオフセット量の段階を番号（１〜１６）で示しており、段階（フォーカスオフセット量）が同じでスキャン方向が逆方向の場合には「´」を付している。例えば、番号１２で表したフォーカスオフセット量のショットは、同じフォーカスオフセット量で行う露光を、レチクル移動Ｘ＋方向／中央側で１ショット・レチクル移動Ｘ＋方向／外周側で１ショット・レチクル移動Ｘ−方向／中央側で１ショット・レチクル移動Ｘ−方向／外周側で１ショットのように４箇所設定している。また本
実施形態では、このようにフォーカスオフセット量を１６段階、各フォーカスオフセット量で４ショットの合計６４ショットで、それらをばらばらに配置して条件振りウェハ１０ａを作っている。
【００４５】
なお、条件振りウェハを複数枚作り、フォーカスカーブを求めてもよい。その場合、各条件振りウェハのフォーカスオフセット量毎のショット配置は、フォーカスオフセット以外の条件による影響を相殺するように設定することが好ましい。
【００４６】
条件振りウェハ１０ａを作製すると、回折検査の場合と同様にして、条件振りウェハ１０ａをステージ５上に搬送する（ステップＳＴ１０２）。次に、回折検査の場合と同様に、照明系２０が照明光を条件振りウェハ１０ａの表面に照射し、撮像装置３５が条件振りウェハ１０ａの像を光電変換して画像信号を生成し、主制御部４５を介して画像信号を画像処理部４０に出力する（ステップＳＴ１０３）。このとき、条件振りウェハ１０ａについて、露光したマスクパターンの情報または回折条件サーチを利用してステージの傾斜角度を求め、回折光が得られるように回折検査の場合と同様の設定を行う。回折条件サーチとは、正反射以外の角度範囲でステージ５のチルト角度を段階的に変化させてそれぞれのチルト角度で画像を取得し、画像が明るくなる、すなわち回折光が得られるチルト角度を求める機能のことを指す。なお、条件振りウェハ１０ａの方位角は、露光したパターンの繰り返し方向（ラインアンドスペースのパターンの場合ラインと直交する方向）と照明方向が一致するように配置されている。
【００４７】
次に、画像処理部４０は、撮像装置３５から入力された条件振りウェハ１０ａの画像信号に基づいて、条件振りウェハ１０ａの回折画像を生成し、フォーカスオフセット量が同じショット毎に画素単位（それぞれのショットの対応する部分の画素同士）で信号強度の平均化を行う（ステップＳＴ１０４）。なお、回折検査で欠陥と判断された部分については、前述の平均化の対象から除外する。次に、画像処理部４０は、平均化によって得られた（すなわち、互いにフォーカスオフセット量の異なる）全てのショットについて、図８に示すようにショット内に設定した複数の設定領域（小さな長方形で囲んだ領域）Ａでの信号強度の平均値（以下、便宜的に平均輝度と称する）をそれぞれ求める（ステップＳＴ１０５）。ここまでの処理で、露光ショット内に複数設けられた設定領域Ａ毎に、フォーカスオフセットを２５ｎｍ刻みで−１７５ｎｍ〜＋２００ｎｍの１６段階に振った時のそれぞれに対して平均輝度が得られる。
【００４８】
次に、画像処理部４０は平均化されたデータを主制御部４５を介して評価部４３に送り、評価部４３は、平均輝度を求めた各設定領域Ａごとに、フォーカスオフセットと平均輝度との関係を示すグラフ、すなわちフォーカスカーブを求める（ステップＳＴ１０６）。なお、フォーカスカーブの一例を図９に示す。次に、評価部４３は、フォーカスカーブを関数で近似した近似曲線を設定領域Ａごとにそれぞれ求める（ステップＳＴ１０７）。なお、近似曲線の関数には、４次関数（４次式）を用いるのが好ましい。また、４次関数は次の（２）式のように表される。
【００４９】
ｙ＝ａｘ4＋ｂｘ3＋ｃｘ2＋ｄｘ＋ｅ  …（２）
【００５０】
ここで、ｘはフォーカスオフセットであり、ｙは信号強度（平均輝度）であり、ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅは係数である。最小二乗法などを用いて、フォーカスカーブを近似するための最適な係数ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅを求めることができる。
【００５１】
次に、評価部４３は、各設定領域Ａごとに、フォーカスカーブの近似曲線において平均輝度が極大となるフォーカスオフセット量を求める（ステップＳＴ１０８）。このようにすれば、図１０に示すように、ショット内における、回折光の平均輝度が極大となるフォ
ーカスオフセット量の分布が求められる。このフォーカスオフセット量の相対関係により露光装置１０１の投影光学系（図示せず）の像面湾曲を求める（ステップＳＴ１０９）。ここで、評価部４３により求められた像面湾曲の一例を図１１に示す。
【００５２】
なお、上記のように像面を計測できるのは、回折光の強度が極大となるフォーカスオフセット量がベストフォーカスであるという仮定に基づいているが、パターンによっては回折光の強度が極大となるフォーカスオフセット量とベストフォーカスの間に差がある場合がある。しかし、そのような場合でも、ショット内で近似したパターンを選ぶことにより回折光の強度が極大となるフォーカスオフセット量（以降適宜極大フォーカスオフセット量と称する）とベストフォーカスとの差が一定となる。そのため、極大フォーカスオフセット量から像面湾曲を求めることが可能である。また、上記のようにして求めた像面湾曲は、例えば、像面湾曲のデータとして像面の曲率半径や倒れ量など露光装置１０１が受け入れ可能なパラメータに変換された後に、評価部４３から出力部４６を介して露光装置１０１に出力され、露光装置１０１における収差（像面湾曲）の補正に反映される。
【００５３】
また、本実施形態では、投影光学系（図示せず）の光軸から放射状に伸びる横方向パターン１２ａ（図１３（ａ）を参照）の極大フォーカスオフセット量と横方向パターンと直交する縦方向パターン１２ｂ（図１３（ｂ）を参照）の極大フォーカスオフセット量を求めることにより、露光装置１０１の投影光学系（図示せず）の非点収差を求めることができる。なお、横方向パターン１２ａは、図１３（ａ）に示すように、繰り返し方向が露光装置１０１のスキャン方向と垂直な（すなわち、露光装置１０１のスリットの長辺と平行な）ラインパターンである。また、縦方向パターン１２ｂは、図１３（ｂ）に示すように、繰り返し方向が横方向パターン１２ａに対して直交する横方向パターン１２ａと同じ形状のラインパターンである。
【００５４】
非点収差とは、光軸外の物点の像が一つの像点を結ばず、光軸から放射方向（メジオナル）の焦点と放射方向と直角な方向（サジタル）の焦点位置が異なる収差である。なお、ここでいう非点収差とは非点間隔と同義である。非点収差のあるレンズでは、同じ鮮明度で水平線と垂直線を結ぶことができない。例えば、図１２に示すように、井桁状の物体から出た光は、Ｓ（サジタル）像点では、井桁の縦線についてはフォーカスが合って明瞭な像を作るが、井桁の横線についてはフォーカスがずれてボケた像を作る。一方、井桁状の物体から出た光は、Ｍ（メリジオナル）像点では、井桁の横線についてはフォーカスが合って明瞭な像を作るが、井桁の縦線についてはフォーカスがずれてボケた像を作る。評価部４３は、横方向パターン１２ａの回折画像と縦方向パターン１２ｂの回折画像に基づいて、各パターンの像面（露光ショット内のフォーカス状態の分布）を求めることにより、露光装置１０１の投影光学系（図示せず）の非点収差を求める。
【００５５】
そこで、露光装置１０１の投影光学系（図示せず）の非点収差を求める方法について、図１４に示すフローチャートを参照しながら説明する。まず、横方向パターン１２ａと縦方向パターン１２ｂが形成された条件振りウェハ１０ｂを作製する（ステップＳＴ２０１）。なお、横方向パターン１２ａと縦方向パターン１２ｂが形成された条件振りウェハ１０ｂのショットの配置は、図７に示すように、像面湾曲を測定する際に用いた条件振りウェハ１０ａと同様である。なお、横方向パターン１２ａと縦方向パターン１２ｂは極力近い位置に配置されていることが望ましいが、光軸からの距離が等しければ多少離れていても構わない。また、条件振りウェハ１０ａに前述の横方向パターン１２ａと縦方向パターン１２ｂが含まれていれば、条件振りウェハ１０ｂを作製することなく、条件振りウェハ１０ａを用いることができる。
【００５６】
次に、像面湾曲を測定する場合と同様に、条件振りウェハ１０ｂをステージ５上に搬送し（ステップＳＴ２０２）、横方向パターン１２ａに対して回折条件を整え撮像を行う（
ステップＳＴ２０３）。次に条件振りウェハ１０ｂを９０度回転して縦方向パターン１２ｂに対して回折条件を整えて条件振りウェハ１０ｂの撮像を行う（ステップＳＴ２０３）。なお、各条件振りウェハ１０ｂの方位角（露光したパターンの照明光の照明方向に対する姿勢）は、露光したパターンの繰り返し方向（ラインアンドスペースのパターンの場合ラインと直交する方向）と照明方向が一致するように配置される。
【００５７】
次に、画像処理部４０は、撮像装置３５から入力された画像信号に基づいて、横方向パターン１２ａの回折画像を生成し、フォーカスオフセット量が同じショット毎に画素単位（それぞれのショットの対応する部分の画素同士）で信号強度の平均化を行う。また、画像処理部４０は、撮像装置３５から入力された画像信号に基づいて、縦方向パターン１２ｂの回折画像を生成し、フォーカスオフセット量が同じショット毎に画素単位で信号強度の平均化を行う（ステップＳＴ２０４）。
【００５８】
次に、画像処理部４０は、平均化によって得られた（すなわち、互いにフォーカスオフセット量の異なる）全てのショットについて、ショット内に設定した複数の設定領域での信号強度の平均値（平均輝度）をそれぞれ求める（ステップＳＴ２０５）。ここまでの処理で、横方向パターン１２ａが形成されたショットと縦方向パターン１２ｂが形成されたショットのそれぞれについて、各ショット内に複数設けられた設定領域毎に、フォーカスオフセットを２５ｎｍ刻みで−１７５ｎｍ〜＋２００ｎｍの１６段階に振った時のそれぞれに対して平均輝度が得られる。
【００５９】
次に、画像処理部４０は平均化されたデータを主制御部４５を介して評価部４３に送り、評価部４３は、横方向パターン１２ａが形成されたショットの設定領域ごとに、フォーカスオフセットと平均輝度との関係を示すグラフ、すなわちフォーカスカーブ（他のフォーカスカーブと区別するため、以降横方向フォーカスカーブと称する）を求める。また、評価部４３は、縦方向パターン１２ｂが形成されたショットの設定領域ごとに、フォーカスオフセットと平均輝度との関係を示すグラフ、すなわちフォーカスカーブ（他のフォーカスカーブと区別するため、以降縦方向フォーカスカーブと称する）を求める（ステップＳＴ２０６）。
【００６０】
次に、評価部４３は、横方向パターン１２ａが形成されたショットの設定領域ごとに、横方向フォーカスカーブを関数で近似した近似曲線を求める。また、評価部４３は、縦方向パターン１２ｂが形成されたショットの設定領域ごとに、縦方向フォーカスカーブを関数で近似した近似曲線を求める（ステップＳＴ２０７）。なお、近似曲線の関数には、４次関数（４次式）を用いるのが好ましい。
【００６１】
次に、評価部４３は、横方向パターン１２ａが形成されたショットの設定領域ごとに、横方向フォーカスカーブの近似曲線において平均輝度が極大となるフォーカスオフセット量を求める。また、評価部４３は、縦方向パターン１２ｂが形成されたショットの設定領域ごとに、縦方向フォーカスカーブの近似曲線において平均輝度が極大となるフォーカスオフセット量を求める（ステップＳＴ２０８）。このようにすれば、横方向パターン１２ａが形成されたショットと縦方向パターン１２ｂのそれぞれについて、極大フォーカスオフセット量の分布を求める。
【００６２】
そして、評価部４３は、横方向パターン１２ａの極大フォーカスオフセット量と縦方向パターン１２ｂの極大フォーカスオフセット量の分布から、露光装置１０１の投影光学系（図示せず）の非点収差を求める（ステップＳＴ２０９）。このとき、光軸と直交して光軸上の合焦位置を含む面を基準に、光軸から露光装置１０１のスリットの長辺方向にライン部が延びる縦方向パターン１２ｂの像面（合焦位置）を、サジタル像面として扱うことができ、縦方向パターン１２ｂに対してライン部が垂直に延びる横方向パターン１２ａの
像面（合焦位置）を、メリジオナル像面として扱うことができる。このようにして、横方向パターン１２ａの像面を示す極大フォーカスオフセット量と縦方向パターン１２ｂの像面を示す極大フォーカスオフセット量から非点収差が求まる。
【００６３】
なお、上記のように像面を計測するためには、回折光の強度が極大となるフォーカスオフセット量がベストフォーカスであることが望ましい。しかし、パターンによっては回折光の強度が極大となるフォーカスオフセット量とベストフォーカスの間に差がある場合がある。しかし、そのような場合でも、像面湾曲の場合と同様の理由で、上記のようにして非点収差を求めることが可能である。また、評価部４３で求めた非点収差のデータは、評価部４３から出力部４６を介して露光装置１０１に出力され、露光装置１０１における収差（非点収差）の補正に反映される。
【００６４】
このように、本実施形態によれば、露光装置１０１により露光された条件振りウェハ１０ａ〜１０ｂの画像に基づいて、露光装置１０１の投影光学系（図示せず）の像面湾曲や非点収差を求めるため、実際の露光に用いるパターンで露光し現像したウェハの画像に基づいて収差測定を行うことができる。また、ショット内の設定領域ごとに回折光の極大輝度（強度）を求める際、条件振りウェハ１０ａ〜１０ｂ上のフォーカスオフセット量の異なるショット毎に各設定領域の平均輝度を求めるため、レジスト膜等の膜厚変動による影響を平均化して低減することができる。このように、実際の露光に用いるパターンで露光したショットの画像に基づいて収差測定を行うことができる。さらに、レジスト膜等の膜厚変動による影響を平均化して低減できることから、露光装置１０１の投影光学系（図示せず）の像面湾曲や非点収差を高精度に容易に測定することが可能になる。またこのとき、露光装置１０１のフォーカスオフセット量をショット毎に変化させながら露光したパターンのそれぞれを、条件振りウェハ１０ａ〜１０ｂの表面において一括で撮像することができるため、短時間での収差測定が可能である。
【００６５】
なお、非点収差を求める際、横方向パターン１２ａおよび縦方向パターン１２ｂに限らず、図１５に示すように、露光装置１０１のスキャン方向およびスリットの長辺方向に縦横に並ぶホールパターン１２ｃを用いるようにしてもよい。条件振りウェハの方位角を図１５における横方向と縦方向に設定して、それぞれ同じ回折条件で条件振りウェハを撮像するようにすれば、横方向パターン１２ａおよび縦方向パターン１２ｂを用いた場合と同様の効果を得ることができ、非点収差を求めることができる。
【００６６】
また、横方向パターン１２ａおよび縦方向パターン１２ｂは、実際のデバイスに形成されるパターンの中から抽出されてもよく、専用のマスクパターンを用いて露光・現像されてもよい。また、横方向パターン１２ａおよび縦方向パターン１２ｂは、互いに近接していることが好ましい。また、横方向パターン１２ａと縦方向パターン１２ｂを別のウェハに作製することもできる。
【００６７】
また、本実施形態において、フォーカスオフセット量が同じショットを複数持ち、それらをばらばらに配置したが、露光装置の調整に一般的に用いられる、いわゆるＦＥＭウェハ（Focus Exposure Matrixウェハ）を用いても、上記のように像面を計測して像面湾曲
や非点収差を求めることが可能である。ＦＥＭウェハとは、フォーカスとドーズ（露光エネルギー）をマトリックス状に振って露光し現像したウェハのことで、同じフォーカスオフセット量でかつ同じドーズ量のショットは一つしかないのが一般的である。このため、平均化によりレジスト膜厚変動などによる影響を平均化できないので、計測精度は若干劣るが、ドーズ量が一定で、フォーカスオフセット量が異なるショットを使えばフォーカスカーブを求めることができ、像面の計測は可能である。
【００６８】
また、露光装置１０１のフォーカスオフセット量をウェハごとに変化させて（同一のウ
ェハにおいては、同一の条件で）露光し現像した複数のウェハの画像から、上記のように像面湾曲や非点収差を求めることも可能である。このようにすれば、ショット位置を変えるごとに生じるダイナミックな制御誤差（ウェハステージの走り誤差やレベリング誤差、レチクルステージの走り誤差やレベリング誤差、レチクルステージとウェハステージとの同期誤差等）を低減することができるため、より高精度な収差測定が可能になる。
【００６９】
さらに、露光装置１０１のフォーカスオフセット量をウェハごとに変化させて露光し現像した複数のウェハの画像を利用して、露光装置１０１の投影光学系（図示せず）の球面収差を求めることも可能である。球面収差とは、光軸上の物点からの種々の開口を持った光線束、もしくは光軸に対し種々の平行光線束が光学系に入射したとき、その対応した像点が一点に結像しない現象をいう。一枚の凸レンズでは入射高が大きくなるとその結像点の位置が入射高ゼロのときの結像点（近軸像点）より短くなり、凹レンズでは逆に長くなる。例えば、図１６に示すように、入射高がｈ１，ｈ２，ｈ３である光の結像点をそれぞれＱ１，Ｑ２，Ｑ３とすると、近軸像点Ｆ´から各結像点Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３までの距離Δ１，Δ２，Δ３がそれぞれ球面収差となる。
【００７０】
ところで、露光装置１０１の露光光は、レチクル（図示せず）から出射した１次回折光（および０次回折光）を多く含む。レチクルのパターンピッチ（周期）が相対的に大きい場合、前述の（１）式からもわかるように、レチクルへの光の入射角および波長が同じであると、１次回折光の出射角が小さくなるので、相対的に開口（ＮＡ）の小さい光がウェハ上に結像する。一方、レチクルのパターンピッチ（周期）が相対的に小さい場合、レチクルへの光の入射角および波長が同じであると、１次回折光の出射角が大きくなるので、相対的に開口（ＮＡ）の大きい光がウェハ上に結像する。本実施形態では、この性質を利用して、ウェハ上の粗いパターン１２ｄ（図１７（ａ）を参照）に対する露光時の極大フォーカスオフセット量と、ウェハ上の細かいパターン１２ｅ（図１７（ｂ）を参照）に対する露光時の極大フォーカスオフセット量との差を算出することにより、露光装置１０１の投影光学系（図示せず）の球面収差を求める。
【００７１】
そこで、露光装置１０１の投影光学系（図示せず）の球面収差を求める方法について、図１８に示すフローチャートを参照しながら説明する。まず、図１９（ａ）に示すように、露光装置１０１のフォーカスオフセット量をウェハごとに変化させて露光し現像した複数のウェハ（ここでは、例えばフォーカスオフセット量が−１００ｎｍ，−５０ｎｍ，０ｎｍ，＋５０ｎｍ，＋１００ｎｍである５つのウェハ１５ａ〜１５ｅ）の画像を取得する（ステップＳＴ３０１）。ここで、便宜上、フォーカスオフセット量が異なる５つのウェハ１５ａ〜１５ｅを測定用ウェハ１５ａ〜１５ｅと称することにする。
【００７２】
各測定用ウェハ１５ａ〜１５ｅのショットには、図１７に示すように、繰り返しパターンとして、比較的大きい第１の繰り返しピッチＰ１を有する粗いパターン（ラインパターン）１２ｄと、第１の繰り返しピッチＰ１よりも小さい第２の繰り返しピッチＰ２を有する繰り返し方向が同じ細かいパターン（ラインパターン）１２ｅとが露光・現像されているものとする。なお、粗いパターン１２ｄおよび細かいパターン１２ｅは、実際のデバイスに形成されるパターンの中から抽出されてもよく、専用のマスクパターンを用いて露光・現像されてもよい。また、粗いパターン１２ｄおよび細かいパターン１２ｅは、互いに近接しているか、混在していることが好ましい。このとき、ウェハの照明および撮像等は、回折検査の場合と同様にして行う。但し、粗いパターン１２ｄから回折光が発生する第１の回折条件と、細かいパターン１２ｅから回折光が発生する第２の回折条件は異なる。そのため、粗いパターン１２ｄでは第１の回折条件で回折像を得て、細かいパターン１２ｅでは第２の回折条件で回折像を得る。
【００７３】
次に、画像処理部４０は、第１の回折条件で撮像取得したウェハの画像から、露光装置
１０１のフォーカスオフセット量を変化させた測定用ウェハ１５ａ〜１５ｅごとに、各ショットの光軸に対応する近傍の粗いパターン１２ｄの信号強度を画素単位で求める。また、画像処理部４０は、第２の回折条件で撮像取得したウェハの画像から、露光装置１０１のフォーカスオフセット量を変化させた測定用ウェハ１５ａ〜１５ｅごとに、各ショットの光軸に対応する近傍の細かいパターン１２ｅの信号強度を画素単位で求める（ステップＳＴ３０２）。このとき、粗いパターン１２ｄの信号強度の平均値と、細かいパターン１２ｅの信号強度の平均値（以下、これらの平均値を便宜的に平均輝度と称する）をそれぞれ求める。
【００７４】
次に、画像処理部４０は平均化されたデータを主制御部４５を介して評価部４３に送る。評価部４３は、例えば図１９（ｂ）に示すように、（互いにフォーカスオフセット量の異なる）各ウェハにおける粗いパターン１２ｄの平均輝度と、これに対応するフォーカスオフセット量との関係を示すグラフ、すなわちフォーカスカーブ（他のフォーカスカーブと区別するため、以降第１サンプルフォーカスカーブと称する）を求める。また、評価部４３は、（互いにフォーカスオフセット量の異なる）各ウェハにおける細かいパターン１２ｅの平均輝度と、これに対応するフォーカスオフセット量との関係を示すグラフ、すなわちフォーカスカーブ（他のフォーカスカーブと区別するため、以降第２サンプルフォーカスカーブと称する）を求める（ステップＳＴ３０３）。なお、第１サンプルフォーカスカーブおよび第２サンプルフォーカスカーブを近似する際も近似曲線として４次関数を用いることが好ましい（ステップＳＴ３０４）。
【００７５】
次に、評価部４３は、第１サンプルフォーカスカーブおよび第２サンプルフォーカスカーブの近似曲線において平均輝度が極大となるフォーカスオフセット量（極大フォーカスオフセット量）を求める（ステップＳＴ３０５）。そして、評価部４３は、第１サンプルフォーカスカーブの近似曲線において極大フォーカスオフセット量と、第２サンプルフォーカスカーブの近似曲線において極大フォーカスオフセット量との差を求める（ステップＳＴ３０６）。このように、各サンプルフォーカスカーブの近似曲線において平均輝度が極大となるフォーカスオフセット量の差ΔＦ（図２０を参照）が球面収差として求められる。なお、求めた球面収差に対応する光の入射高は、細かいパターン１２ｅのピッチ（例えば、露光装置１０１のマスクパターンから出射される１次回折光の出射角等）から算出される。また、評価部４３で求めた球面収差は、評価部４３から出力部４６を介して露光装置１０１に出力され、露光装置１０１における収差（球面収差）の補正に反映される。
【００７６】
なお、上記のように球面収差を測定するためには、回折光の強度が極大となるフォーカスオフセット量がベストフォーカス（すなわち、図２０に示すように線幅が設計値通りになるフォーカスオフセット量）であることが望ましい。このようにフォーカスカーブの近似曲線が極大となるフォーカスオフセット量から求める方法を、便宜的にピーク法と称することにする。
【００７７】
このように、本実施形態によれば、露光装置１０１により露光された測定用ウェハ１５ａ〜１５ｅの画像に基づいて、露光装置１０１の投影光学系（図示せず）の球面収差を求めるため、実際の露光に用いるパターンで露光し現像したウェハの画像に基づいて収差測定を行うことができる。このように、実際の露光に用いるパターンで露光したウェハの画像に基づいて収差測定を行うことができることから、露光装置１０１の投影光学系（図示せず）の球面収差を高精度に容易に測定することが可能になる。またこのとき、各測定用ウェハ１５ａ〜１５ｅの表面を一括で撮像することができるため、短時間での収差測定が可能である。
【００７８】
なお、球面収差を求める際、粗いパターン１２ｄおよび細かいパターン１２ｅに限らず、互いに繰り返しピッチが異なる３種類以上の繰り返しパターンを用いることも可能であ
る。このようにすれば、複数の光の入射高に対応する球面収差を求めることができる。
【００７９】
上述の実施形態において、ピーク法により収差測定を行っているが、別の方法で収差測定を行うことも可能である。パターンによっては、フォーカスカーブの極大値付近が平坦な形をしている場合がある。この場合は、信号強度が極大となるフォーカスオフセット量を精度よく決めることが難しいため、ピーク法では、結果的に収差の測定精度が低下する。
【００８０】
そこで、このような場合に有効な方法を本願の変形例として説明する。なお、変形例において、装置構成やウェハの露光方法などは基本的に上述の実施形態と同様である。第１の変形例として、便宜上フィッティング法と称する方法による像面計測、すなわち像面湾曲の測定の手順を、図２１に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【００８１】
図２１のステップＳＴ４０１〜ＳＴ４０５は、図６のステップＳＴ１０１〜ＳＴ１０５と同じ処理である。同じ処理の部分の説明は省略するが、ステップＳＴ４０５までで、フォーカスオフセットを振った各ショットに対して、ショット内に複数設定した設定領域ごとに平均輝度が求められている。次に、画像処理部４０は、さらにフォーカスオフセットを振った各ショットに対して、ショット内の全ての設定領域の平均値（平均輝度）を平均して、ショット平均値を求める（ステップＳＴ４０６）。
【００８２】
次に、画像処理部４０は平均化されたデータを主制御部４５を介して評価部４３に送り、評価部４３は、そのショット平均値とフォーカスオフセットとの関係を表すフォーカスカーブ（他のフォーカスカーブと区別するため、以降ショットフォーカスカーブと称する）を求め、求めたショットフォーカスカーブを例えば４次関数の近似曲線で近似する（ステップＳＴ４０７）。なお、ショットフォーカスカーブは、１枚の条件振りウェハから１つだけ得られる。
【００８３】
次に、評価部４３は、ショット内の設定領域毎に、ステップＳＴ４０５で求めた各フォーカスオフセットに対する平均値（平均輝度）と、ステップＳＴ４０７で求めたショットフォーカスカーブとをフィッティングし、最も一致するショットフォーカスカーブの（グラフ上の）位置を求める（ステップＳＴ４０８）。ここでいうフィッティングとは、例えば次のような手順で行うことができる。まず、図２２に示すグラフにおいて、実線で表したショットフォーカスカーブの近似曲線を左右に、すなわちフォーカスオフセットを例えば１ｎｍ刻みで平行移動させながら、菱形のマーカーで表した平均輝度との一致度を求める。次に、最も一致する位置を求め、元のショットフォーカスカーブからの移動量（すなわち、フォーカスオフセットの差）がその設定領域の（フォーカス状態を表す）計測値となる。なお、一致度として、平均輝度と、当該平均輝度と同じフォーカスオフセットでの近似曲線の値との差の二乗和を求めて、その二乗和が最小となる位置を求めてもよいし、相関係数を求めて、相関係数が最大となる位置を求めてもよい。
【００８４】
ピーク法では、設定領域毎にフォーカスカーブを求め、その極大値のフォーカスオフセットからフォーカス状態を求めたが、フィッティング法では、基準となる一つのショットフォーカスカーブに対する設定領域毎の平均輝度の位置の差を求めて、フォーカス状態を得るものである。そして、評価部４３は、ショット内の（設定領域毎の）フォーカス状態の分布を求めることで、フィッティング法による像面計測を行うことができ、ショット内のフォーカス状態の分布から、露光装置１０１の投影光学系（図示せず）の像面湾曲を求めることが可能である（ステップＳＴ４０９）。なお、上述のショットフォーカスカーブの代わりに任意のフォーカスカーブを用いてもよい。
【００８５】
次に、第２の変形例として、フィッティング法による非点収差の測定の手順を、図２３
に示すフローチャートを参照しながら説明する。図２３のステップＳＴ５０１〜ＳＴ５０５は、図１４のステップＳＴ２０１〜ＳＴ２０５と同じ処理である。同じ処理の部分の説明は省略するが、ステップＳＴ５０５までで、横方向パターン１２ａが形成されたショットと縦方向パターン１２ｂが形成されたショットのそれぞれについて、フォーカスオフセットを振った各ショットに対して、ショット内に複数設定した設定領域ごとに平均輝度が求められている。
【００８６】
次に、画像処理部４０は、フォーカスオフセットを振った横方向パターン１２ａの各ショットに対して、ショット内の全ての設定領域の平均値（平均輝度）を平均して、横方向パターン１２ａのショット平均値を求める。また、画像処理部４０は、フォーカスオフセットを振った縦方向パターン１２ｂの各ショットに対して、ショット内の全ての設定領域の平均値（平均輝度）を平均して、縦方向パターン１２ｂのショット平均値を求める（ステップＳＴ５０６）。
【００８７】
次に、画像処理部４０は平均化されたデータを主制御部４５を介して評価部４３に送る。評価部４３は、横方向パターン１２ａのショット平均値とフォーカスオフセットとの関係を表すフォーカスカーブ（他のフォーカスカーブと区別するため、以降横方向ショットフォーカスカーブと称する）を求め、求めた横方向ショットフォーカスカーブを例えば４次関数の近似曲線で近似する。また、評価部４３は、縦方向パターン１２ｂのショット平均値とフォーカスオフセットとの関係を表すフォーカスカーブ（他のフォーカスカーブと区別するため、以降縦方向ショットフォーカスカーブと称する）を求め、求めた縦方向ショットフォーカスカーブを例えば４次関数の近似曲線で近似する（ステップＳＴ５０７）。なお、横方向ショットフォーカスカーブおよび縦方向ショットフォーカスカーブは、それぞれ１枚の条件振りウェハから１つだけ得られる。
【００８８】
次に、評価部４３は、横方向パターン１２ａのショット内の設定領域毎に、ステップＳＴ５０５で求めた各フォーカスオフセットに対する平均値（平均輝度）と、ステップＳＴ５０７で求めた横方向ショットフォーカスカーブとをフィッティングし、最も一致するショットフォーカスカーブの（グラフ上の）位置を求める。また、評価部４３は、縦方向パターン１２ｂのショット内の設定領域毎に、ステップＳＴ５０５で求めた各フォーカスオフセットに対する平均値（平均輝度）のフォーカスカーブと、ステップＳＴ５０７で求めた縦方向ショットフォーカスカーブとをフィッティングし、最も一致するショットフォーカスカーブの（グラフ上の）移動量を求める（ステップＳＴ５０８）。この移動量がフォーカス状態を示す測定値となり、横方向パターン１２ａの測定値と縦方向パターン１２ｂの測定値の差が非点収差量となる。
【００８９】
ピーク法では、設定領域毎にフォーカスカーブを求め、その極大値のフォーカスオフセットからフォーカス状態を求めたが、フィッティング法では、基準となる一つのショットフォーカスカーブに対する設定領域毎の平均輝度の位置の差を求めて、フォーカス状態を得るものである。そして、評価部４３は、横方向パターン１２ａのショット内の（設定領域毎の）フォーカス状態の分布と、縦方向パターン１２ｂのショット内の（設定領域毎の）フォーカス状態の分布を求めることで、各ショット内のフォーカス状態の分布から、露光装置１０１の投影光学系（図示せず）の非点収差を求めることが可能である（ステップＳＴ５０９）。なお、フィッティングの際、横方向ショットフォーカスカーブおよび縦方向ショットフォーカスカーブのうちいずれか一方だけを用いて、横方向パターン１２ａのショットにおける平均輝度のフォーカスカーブとのフィッティングと、縦方向パターン１２ｂのショットにおける平均輝度のフォーカスカーブとのフィッティングを行うようにしてもよい。
【００９０】
次に、第３の変形例として、前述のＦＥＭウェハと１枚の測定用ウェハを用いて球面収
差を測定する方法について、図２４に示すフローチャートを参照しながら説明する。まず、露光装置１０１のフォーカスオフセット量およびドーズ量（露光量）をマトリックス状に変化させて粗いパターン１２ｄを形成したＦＥＭウェハ１６ａ（図２５を参照）と、同様にして細かいパターン１２ｅを形成したＦＥＭウェハ１６ｂ（図２５を参照）とを作製する（ステップＳＴ６０１）。このとき例えば、図２５に示すように、各ＦＥＭウェハ１６ａ，１６ｂの中心の露光ショットをベストフォーカスおよびベストドーズとし、横方向に並ぶ露光ショットごとにフォーカスオフセット量を変化させるとともに、縦方向に並ぶ露光ショットごとにドーズ量を変化させて露光し現像する。
【００９１】
次に、粗いパターン１２ｄが形成されたＦＥＭウェハ１６ａの回折画像と、細かいパターン１２ｅが形成されたＦＥＭウェハ１６ｂの回折画像を撮像取得する（ステップＳＴ６０２）。粗いパターン１２ｄが形成されたＦＥＭウェハ１６ａの回折画像を撮像取得するには、回折検査の場合と同様に、まず、ＦＥＭウェハ１６ａをステージ５上に搬送する。次に、照明系２０が照明光をＦＥＭウェハ１６ａの表面に照射し、撮像装置３５がＦＥＭウェハ１６ａの像を光電変換して画像信号を生成し、画像信号を画像処理部４０に出力する。そして、画像処理部４０は、撮像装置３５から入力されたＦＥＭウェハ１６ａの画像信号に基づいて、粗いパターン１２ｄが形成されたＦＥＭウェハ１６ａの回折画像を生成する。また、細かいパターン１２ｅが形成されたＦＥＭウェハ１６ｂの回折画像を撮像取得する場合にも、同様の処理を行う。このとき、ウェハの方位角度、照明波長、入射角および出射角などの組み合わせで決まる複数の条件について、すなわち、複数の回折条件についてそれぞれ、粗いパターン１２ｄが形成されたＦＥＭウェハ１６ａの回折画像と、細かいパターン１２ｅが形成されたＦＥＭウェハ１６ｂの回折画像を撮像取得する。
【００９２】
なお、ＦＥＭウェハ１６ａ，１６ｂの繰り返しパターンに、下地層がある場合や下地ムラがある場合、短波長（例えば、２４８ｎｍや３１３ｎｍ等）の照明光を使用すると、下地の影響を受け難くすることができる。また、照明光がｓ偏光となるように、透過軸を所定の方位に設定した照明側偏光フィルタ２６を光路上に挿入しても、下地の影響を受け難くすることができる。また、ｓ偏光による回折光のみを受光できるように、透過軸を所定の方位に設定した受光側偏光フィルタ３２を光路上に挿入しても、下地の影響を受け難くすることができる。
【００９３】
次に、画像処理部４０は、複数の回折条件でそれぞれ撮像取得した回折画像ごとに、粗いパターン１２ｄが形成されたショットの信号強度をそれぞれ求める。また、画像処理部４０は、複数の回折条件でそれぞれ撮像取得した回折画像ごとに、細かいパターン１２ｅが形成されたショットの信号強度をそれぞれ求める（ステップＳＴ６０３）。なおこのとき、同一ショット内での信号強度の平均を各ショットの信号強度とする。これにより、像面の傾きの影響を除去することができる。
【００９４】
次に、画像処理部４０は平均化された画像データを主制御部４５を介して評価部４３へ送る。評価部４３は、複数の回折条件でそれぞれ撮像取得した回折画像について、異なるドーズ量ごとに、（互いにドーズ量が同じでフォーカスオフセット量の異なる）粗いパターン１２ｄが形成された各ショットの信号強度と、これに対応するフォーカスオフセット量との関係を示すグラフ、すなわちフォーカスカーブ（他のフォーカスカーブと区別するため、以降単にサンプルフォーカスカーブと称する）を求める。また、評価部４３は、複数の回折条件でそれぞれ撮像取得した回折画像について、異なるドーズ量ごとに、（互いにドーズ量が同じでフォーカスオフセット量の異なる）細かいパターン１２ｅが形成された各ショットの信号強度と、これに対応するフォーカスオフセット量との関係を示すグラフ、すなわちフォーカスカーブ（他のフォーカスカーブと区別するため、以降単にサンプルフォーカスカーブと称する）を求める（ステップＳＴ６０４）。これにより、異なるドーズ量ごとに、複数の回折条件にそれぞれ対応した複数のサンプルフォーカスカーブを求
めることができる。またこのとき、サンプルフォーカスカーブの近似曲線をそれぞれ求める。なお、近似曲線の関数には、４次関数を用いるのが好ましい。
【００９５】
次に、評価部４３は、複数のサンプルフォーカスカーブの中から、粗いパターン１２ｄに対する露光時のフォーカス状態を求めるのに使用する少なくとも２種類のサンプルフォーカスカーブと、細かいパターン１２ｅに対する露光時のフォーカス状態を求めるのに使用する少なくとも２種類のサンプルフォーカスカーブを選択する（ステップＳＴ６０５）。このとき例えば、ドーズ量変化や下地変化の影響の少ない回折条件に対応した３種類のサンプルフォーカスカーブを選択決定する。３種類のサンプルフォーカスカーブを選択決定するには、まず、複数のサンプルフォーカスカーブの中から、フォーカスの変化に感度があるサンプルフォーカスカーブを抽出する。次に、フォーカスの変化に感度があるサンプルフォーカスカーブの中から、ドーズ量の変化に対する感度が少ないサンプルフォーカスカーブを抽出する。そして、フォーカスの変化に感度があってドーズ量の変化に対する感度が少ないサンプルフォーカスカーブの中から、カーブのピークもしくはボトムの位置（フォーカスオフセット量）が互いに異なる３種類のサンプルフォーカスカーブを選択する。
【００９６】
このようにして、評価部４３は、粗いパターン１２ｄに対する露光時のフォーカス状態を求めるのに使用する３種類のサンプルフォーカスカーブ（他のサンプルフォーカスカーブと区別するため、以降、基準サンプルフォーカスカーブと称する）を選択決定する。また同様にして、評価部４３は、細かいパターン１２ｅに対する露光時のフォーカス状態を求めるのに使用する３種類のサンプルフォーカスカーブ（他のサンプルフォーカスカーブと区別するため、以降、収差サンプルフォーカスカーブと称する）を選択決定する。３種類の基準サンプルフォーカスカーブＤ１〜Ｄ３の一例を図２６に示す。なお、収差サンプルフォーカスカーブについても、同様のフォーカスカーブが得られる。
【００９７】
次に、評価部４３は、決定した３種類の基準サンプルフォーカスカーブおよび収差サンプルフォーカスカーブの近似曲線の式に関するデータを基準データとして記憶部４１に出力し記憶させる（ステップＳＴ６０６）。なお、評価部４３は、基準サンプルフォーカスカーブおよび収差サンプルフォーカスカーブの近似曲線の式に限らず、近似曲線の式から求めたフォーカスオフセット量と信号強度の関係を示すデータマップを、基準データとして記憶部４１に出力し記憶させるようにしてもよい。
【００９８】
次に、粗いパターン１２ｄおよび細かいパターン１２ｅが露光・現像された１枚の測定用ウェハ（図示せず）の回折画像を撮像取得する（ステップＳＴ６０７）。このとき、基準サンプルフォーカスカーブおよび収差サンプルフォーカスカーブが得られる回折画像と同じ６種類の回折条件についてそれぞれ、測定用ウェハの回折画像を撮像取得する。なお、ウェハの照明および撮像等は、回折検査の場合と同様にして行う。
【００９９】
次に、画像処理部４０は、回折画像の画素毎の信号強度から、各画素に対応する領域がショット内の露光時の光軸付近の測定領域か否か判定し（ステップＳＴ６０８）、粗いパターン１２ｄが形成された領域と細かいパターン１２ｅが形成された領域を抽出する。
【０１００】
次に、画像処理部４０は画像データを主制御部４５を介して評価部４３へ送り、評価部４３は、測定用ウェハの回折画像から、粗いパターン１２ｄおよび細かいパターン１２ｅに対する露光時のフォーカス状態を求める（ステップＳＴ６０９）。このとき、評価部４３は、記憶部４１に記憶された基準データ（すなわち、基準サンプルフォーカスカーブの近似曲線の式もしくはデータマップ）を利用して、基準サンプルフォーカスカーブが得られる回折条件での測定用ウェハの回折画像の信号強度から、粗いパターン１２ｄでのフォーカスオフセット量を所定の画素ごとに（単数もしくは複数の画素単位で）求める。また
、評価部４３は、記憶部４１に記憶された基準データ（すなわち、収差サンプルフォーカスカーブの近似曲線の式もしくはデータマップ）を利用して、収差サンプルフォーカスカーブが得られる回折条件での測定用ウェハの回折画像の信号強度から、細かいパターン１２ｅでのフォーカスオフセット量を所定の画素ごとに求める。
【０１０１】
フォーカスオフセット量を求める際、記憶部４１には、３種類の回折条件にそれぞれ対応した基準サンプルフォーカスカーブの近似曲線の式（もしくはデータマップ）が記憶されているため、同じ条件でそれぞれ撮像取得された測定用ウェハの回折画像の信号強度から、所定の画素ごとに、それぞれフォーカスオフセット量を求めることができる。なお、フォーカスカーブは曲線であるため、１つの回折画像の信号強度から、フォーカスオフセット量の候補が複数（条件によっては１つ）算出される。これに対し、カーブのピークもしくはボトムの位置（フォーカスオフセット量）が互いに異なる３種類の基準サンプルフォーカスカーブを用いることで、算出されるフォーカスオフセット量が１つに決まる。収差サンプルフォーカスカーブについても、同様にしてフォーカスオフセット量が１つに決まる。
【０１０２】
具体的には、各回折条件での信号強度とこの条件に対応する近似曲線との差分二乗和が最小になるフォーカスオフセット量を求める。なお、異なるドーズ量ごとに３種類の基準サンプルフォーカスカーブ（または、収差サンプルフォーカスカーブ）をそれぞれ用意して、差分二乗和が最小になるドーズ量でのフォーカスオフセット量を採用するようにしてもよい。また、カーブの傾きが相対的に大きい（すなわち、フォーカスの変化に対する感度が相対的に高い）条件での信号強度に対して重み付けを行うようにしてもよい。
【０１０３】
これにより、粗いパターン１２ｄでのフォーカスオフセット量と、細かいパターン１２ｅでのフォーカスオフセット量を算出することができ、粗いパターン１２ｄおよび細かいパターン１２ｅに対する露光時のフォーカス状態を判定することが可能になる。そして、評価部４３は、粗いパターン１２ｄでのフォーカスオフセット量と、細かいパターン１２ｅでのフォーカスオフセット量との差を求めることにより、球面収差を求めることができる（ステップＳＴ６１０）。
【０１０４】
なお、球面収差を求める際、３種類の基準データ（基準サンプルフォーカスカーブおよび収差サンプルフォーカスカーブ）を使用しているが、これに限られるものではなく、例えば、２種類の基準データや５種類の基準データであってもよい。
【０１０５】
上述の実施形態において、ウェハの回折画像から像面湾曲、非点収差、および球面収差を測定しているが、これに限られるものではなく、ウェハの偏光画像（ＰＥＲ画像）から各種フォーカスカーブを求め、像面湾曲、非点収差、および球面収差を測定するようにしてもよい。このとき例えば、図６に示すフローチャートのステップＳＴ１０３において、照明系２０が照明光として直線偏光（または楕円偏光）Ｌを条件振りウェハ１０ａの表面に照射し、撮像装置３５が条件振りウェハ１０ａの偏光変化した成分による反射像を光電変換して画像信号を生成し、画像信号を画像処理部４０に出力すればよい。また、測定用ウェハ１５ａ〜１５ｅについても同様である。なお、偏光の場合、信号強度が極大となるフォーカスオフセット量がベストフォーカスと考えられるため、ベストフォーカスとなるフォーカスオフセット量を容易に知ることができる。
【０１０６】
上述の実施形態において、像面湾曲、非点収差、および球面収差の全てを一度に連続して測定してもよく、像面湾曲、非点収差、および球面収差の一部を必要に応じて測定してもよい。
【０１０７】
上述の実施形態において、露光装置１０１はステップ・アンド・スキャン方式の露光装
置であったが、露光装置１０１のステージスキャンやレチクルスキャンを行わない、ステップ・アンド・リピート露光を行うときも同様の収差測定が可能である。
【符号の説明】
【０１０８】
１  表面検査装置                        ５  ステージ
１０  ウェハ（１０ａ〜１０ｂ  条件振りウェハ）
１２  繰り返しパターン
１２ａ  横方向パターン                  １２ｂ  縦方向パターン
１２ｃ  ホールパターン
１２ｄ  粗いパターン                    １２ｅ  細かいパターン
１５ａ〜１５ｅ  測定用ウェハ
１６ａ〜１６ｂ  ＦＥＭウェハ
２０  照明系（照明部）
３０  受光系                            ３５  撮像装置（検出部）
４０  画像処理部                        ４１  記憶部
４２  検査部                            ４３  評価部（測定部）
４４  ハードウェア制御部                ４５  主制御部
１０１  露光装置
【図１】
2015062207.tif 000003
【図２】
2015062207.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2015062207.tif 000007
【図６】
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【図７】
2015062207.tif 000009
【図１３】
2015062207.tif 000010
【図１４】
2015062207.tif 000011
【図１５】
2015062207.tif 000012
【図１７】
2015062207.tif 000013
【図１８】
2015062207.tif 000014
【図２０】
2015062207.tif 000015
【図２１】
2015062207.tif 000016
【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図８】
2015062207.tif 000022
【図９】
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【図１０】
2015062207.tif 000024
【図１１】
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【図１２】
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【図１６】
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【図１９】
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