(57)【要約】【課題】転写パターンのサイズを計測する時間を短縮する。【解決手段】ウエハＷは、ベースとなるシリコン基板６０１と、該シリコン基板６０１上に形成された反射防止膜６０５と、該反射防止膜６０５上に塗布された感光層としての導電性のフォトレジスト層６０４とから構成されている。計測パターンを露光した後、ウエハＷの現像が行われ、ウエハＷ上には、フォトレジストによる転写パターン（レジスト像）が形成されており、このレジスト像を用いて電気抵抗計測を行う。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性感光剤が塗布された物体に、該導電性感光剤の感光域の波長を有するエネルギビームを用いて、少なくとも１つのパターンを、投影光学系を介して転写する転写工程と；
前記パターンが転写された物体を現像する現像工程と；
前記現像により形成された前記導電性感光剤から成る転写パターンのサイズを電気抵抗計測により求める計測工程と；を含む計測方法。
【請求項２】
前記物体として、
前記導電性感光剤の下層に導電膜が成膜されていない物体を用いることを特徴とする請求項１に記載の計測方法。
【請求項３】
前記計測工程を実行した後、
前記導電性感光剤を剥離可能な剥離液を用いて、前記物体上に残存する前記導電性感光剤を除去する除去工程をさらに含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の計測方法。
【請求項４】
導電性有機反射防止膜上に感光剤が塗布された物体に、該感光剤の感光域の波長を有するエネルギビームを用いて、少なくとも１つのパターンを、投影光学系を介して転写する転写工程と；
前記パターンが転写された物体を現像する現像工程と；
前記現像された物体をエッチングすることにより、前記導電性有機反射防止膜から成る転写パターンを形成するエッチング工程と；
前記物体上に残存する前記感光剤を除去する除去工程と；
前記導電性有機反射防止膜から成る転写パターンのサイズを電気抵抗計測により求める計測工程と；を含む計測方法。
【請求項５】
前記物体として、
前記導電性有機反射防止膜の下層に導電膜が成膜されていない物体を用いることを特徴とする請求項４に記載の計測方法。
【請求項６】
前記計測工程を実行した後、
前記導電性有機反射防止膜を剥離可能な剥離液を用いて、前記物体上に残存する前記導電性有機反射防止膜を除去する除去工程をさらに含むことを特徴とする請求項４又は５に記載の計測方法。
【請求項７】
有機導電膜の上層に感光剤が塗布された物体に、前記感光剤の感光域の波長を有するエネルギビームを用いて、少なくとも１つのパターンを、投影光学系を介して転写する転写工程と；
前記パターンが転写された物体を現像する現像工程と；
前記現像された物体をエッチングすることにより、前記有機導電膜から成る転写パターンを形成するエッチング工程と；
前記物体上に残存する前記感光剤を剥離する除去工程と；
前記有機導電膜から成る転写パターンのサイズを電気抵抗計測により求める計測工程と；を含む計測方法。
【請求項８】
前記計測工程を実行した後、
前記有機導電膜を剥離可能な剥離液を用いて、前記物体上に残存する前記有機導電膜を除去する工程をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の計測方法。
【請求項９】
前記物体として、
前記有機導電膜の下層に有機絶縁膜が形成されている物体を用いることを特徴とする請求項７又は８に記載の計測方法。
【請求項１０】
パターンを物体上に投影する投影光学系の光学特性を計測する光学特性計測方法であって、
請求項１〜９のいずれか一項に記載の計測方法を用いて、所定パターンのサイズの計測を行う工程と；
前記計測結果に基づいて、前記投影光学系の光学特性を算出する工程と；を含む光学特性計測方法。
【請求項１１】
パターンを、投影光学系を介して物体に転写する露光装置の調整方法であって、
請求項１０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工程と；
前記光学特性の計測結果に基づいて、前記投影光学系を調整する工程と；を含む露光装置の調整方法。
【請求項１２】
露光用のエネルギビームをマスクに照射し、該マスクに形成されたパターンを、投影光学系を介して物体に転写する露光方法であって、
請求項１０に記載の光学特性計測方法によって計測された光学特性を考慮して前記投影光学系を調整する工程と；
前記調整された投影光学系を介して前記マスクに形成されたパターンを前記物体に転写する工程と；を含む露光方法。
【請求項１３】
リソグラフィ工程を含むデバイス製造方法において、
前記リソグラフィ工程では、請求項１２に記載の露光方法を用いることを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、計測方法、光学特性計測方法、露光装置の調整方法及び露光方法、並びにデバイス製造方法に係り、更に詳しくは、転写パターンのサイズを電気抵抗計測により計測する計測方法、投影光学系の光学特性を計測する光学特性計測方法、該光学特性計測方法の計測結果を利用する露光装置の調整方法及び露光方法、並びに該露光方法を利用したデバイスの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体素子、液晶表示素子等を製造するためのリソグラフィ工程では、マスク又はレチクル（以下、「レチクル」と総称する）に形成されたパターンを、投影光学系を介してレジスト等を塗布されたウエハ又はガラスプレート等の基板（以下、適宜「ウエハ」ともいう）上に転写する露光装置が用いられている。この種の装置としては、近年では、スループットを重視する観点から、ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置（いわゆる「ステッパ」）や、このステッパを改良したステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置などの逐次移動型の縮小投影露光装置が、比較的多く用いられている。
【０００３】
この種の露光装置では、露光（レチクルパターンのウエハ上への転写）の際のフォーカスずれや投影光学系の収差によって投影像の精度が大きく変化してしまうため、投影光学系の最良フォーカス位置、及び収差を精度良く計測する技術が必要となる。
【０００４】
上記の投影光学系の最良フォーカス位置を計測する方法としては、例えば、レジストが塗布されたウエハへ試し焼きを行った後、そのウエハを現像して、直線状のパターンの線幅を例えばＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）を用いて計測し、設計上の線幅値との比較を行うか、あるいはある条件の時に線幅が最も小さくなることを利用して、最良フォーカス位置を計測する技術が知られている。
【０００５】
また、投影光学系の収差に関しては、上記のようにして決定された最良フォーカス位置で、ウエハ上に転写されたパターンの線幅等を再度計測し、収差量を計測していた。
【０００６】
しかしながら、従来の計測方法では、例えばテストレチクルに形成されたパターンをウエハ等のレジスト層に転写した後、そのパターンのレジスト層の平行なエッジ間隔をＳＥＭで計測するために、ＳＥＭのフォーカス合わせを厳密に行う必要があり、１点当たりの計測時間が非常に長く、多数点での計測をするためには、数時間から数十時間が必要とされていた。
【０００７】
また、半導体素子（集積回路）等は年々高集積化しており、これに伴い半導体素子等の製造装置である投影露光装置には、一層の高解像力、すなわち、より微細なパターンを精度良く転写できることが要求されるようになってきた。このことから、投影光学系の光学特性を計測するためのテスト用パターンも微細化するとともに、投影光学系の視野内での評価点（計測点）の数も増加することが予想される。従って、ＳＥＭを用いた従来の計測方法では、計測結果が得られるまでに更に長時間を要する蓋然性が高い。また、測定誤差や測定結果の再現性についても、より高いレベルが要求されるようになり、従来の計測方法では、その対応が困難となってきた。
【０００８】
そこで、最近では、現像されたウエハ上の転写パターンの線幅を、電気抵抗計測により求める方法が用いられるようになってきている（例えば、特許文献１参照）。この方法によれば、ほぼ同時に複数の像の線幅を測定することができるので、光学特性計測に要する時間を増加させることなく評価点を増やすことが可能となり、結果的に測定精度が向上し、測定結果の再現性も向上する。
【０００９】
【特許文献１】
国際公開ＷＯ０２／６１５０５号パンフレット
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、最近では、露光工程のスループットの向上に対する要求はますます高くなっており、上述のような光学特性の計測に要する時間のさらなる短縮化が望まれている。
【００１１】
本発明は、かかる事情の下になされたものであり、その第１の目的は、より短時間に、転写パターンのサイズを計測することができる計測方法を提供することにある。
【００１２】
また、本発明の第２の目的は、投影光学系の光学特性の計測に要する時間を短縮することができる光学特性計測方法を提供することにある。
【００１３】
また、本発明の第３の目的は、調整時間を短縮することができる露光装置の調整方法を提供することにある。
【００１４】
また、本発明の第４の目的は、露光工程のスループットを向上させることができる露光方法を提供することにある。
【００１５】
また、本発明の第５の目的は、高集積度のデバイスの生産性を向上させることができるデバイス製造方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、導電性感光剤が塗布された物体に、該導電性感光剤の感光域の波長を有するエネルギビームを用いて、少なくとも１つのパターンを、投影光学系を介して転写する転写工程と；前記パターンが転写された物体を現像する現像工程と；前記現像により形成された前記導電性感光剤から成る転写パターンのサイズを電気抵抗計測により求める計測工程と；を含む計測方法である。
【００１７】
ウエハ等の物体上に転写形成された転写パターンのサイズを電気抵抗計測により求める場合、一般的には、例えばその物体上に、まず、酸化膜を形成し、その上層に金属性の導電膜を形成し、その上層にフォトレジスト等の感光剤を塗布した状態で、物体に対しパターンを転写し、さらに現像、エッチングなどを行って、金属から成る転写パターンを形成し、形成された転写パターンに対して電気抵抗計測を行っている。
【００１８】
しかしながら、上述の方法では、エッチング工程等の様々な工程が必要となり、その分だけ転写パターンを形成するのに必要な時間が長くなってしまう。そこで、本発明では、導電性感光剤が塗布された物体に対しパターンの転写を行う。このようにすれば、その物体を現像するだけで、電気抵抗計測可能な導電性の転写パターンを物体上に形成することができるため、エッチング工程を省略して転写パターンを形成するのに必要な時間を短縮することができる。また、エッチング工程を行わないので、物体へのダメージを低減することができ、これにより、転写パターンを形成した物体であっても、その物体を再び利用することができるようになるため、計測に要するコストを削減することができる。
【００１９】
また、本発明によれば、エッチング工程を省略することにより、高価なドライエッチャーが不要となるので、その分だけ計測に要するコストを削減することができる。また、エッチング残渣などによる測定誤差がなくなるため、転写パターンのサイズを精度良く計測することができる。
【００２０】
この場合、請求項２に記載の計測方法のごとく、前記物体として、前記導電性感光剤の下層に導電膜が成膜されていない物体を用いることとすることができる。
【００２１】
上記請求項１又は２に記載の計測方法において、請求項３に記載の計測方法のごとく、前記計測工程を実行した後、前記導電性感光剤を剥離可能な剥離液を用いて、前記物体上に残存する前記導電性感光剤を除去する除去工程をさらに含むこととすることができる。
【００２２】
請求項４に記載の発明は、導電性有機反射防止膜上に感光剤が塗布された物体に、該感光剤の感光域の波長を有するエネルギビームを用いて、少なくとも１つのパターンを、投影光学系を介して転写する転写工程と；前記パターンが転写された物体を現像する現像工程と；前記現像された物体をエッチングすることにより、前記導電性有機反射防止膜から成る転写パターンを形成するエッチング工程と；前記物体上に残存する前記感光剤を除去する除去工程と；前記導電性有機反射防止膜から成る転写パターンのサイズを電気抵抗計測により求める計測工程と；を含む計測方法である。
【００２３】
露光光とその反射光の干渉により発生する定在波による転写精度の悪化を防止するため、物体上に塗布された感光膜の下層に、反射防止膜が形成される場合がある。本発明では、その反射防止膜として、導電性有機反射防止膜を用い、その導電性有機反射防止膜が感光剤の下層に形成された物体にパターンを転写する。このようにすれば、金属性の導電膜までエッチングせず、導電性有機反射防止膜だけエッチングすることにより、導電性の転写パターンを形成することができるので、エッチング工程を短縮することができ、結果的に、電気抵抗計測が可能な転写パターンの形成に要する時間を短縮することができる。
【００２４】
この場合、請求項５に記載の計測方法のごとく、前記物体として、前記導電性有機反射防止膜の下層に導電膜が成膜されていない物体を用いることとすることができる。
【００２５】
上記請求項４又は５に記載の計測方法において、請求項６に記載の計測方法のごとく、前記計測工程を実行した後、前記導電性有機反射防止膜を剥離可能な剥離液を用いて、前記物体上に残存する前記導電性有機反射防止膜を除去する除去工程をさらに含むこととすることができる。
【００２６】
請求項７に記載の発明は、有機導電膜の上層に感光剤が塗布された物体に、前記感光剤の感光域の波長を有するエネルギビームを用いて、少なくとも１つのパターンを、投影光学系を介して転写する転写工程と；前記パターンが転写された物体を現像する現像工程と；前記現像された物体をエッチングすることにより、前記有機導電膜から成る転写パターンを形成するエッチング工程と；前記物体上に残存する前記感光剤を除去する除去工程と；前記有機導電膜から成る転写パターンのサイズを電気抵抗計測により求める計測工程と；を含む計測方法である。
【００２７】
これによれば、最終的に電気抵抗計測の対象となる転写パターン（エッチングにより形成されるエッチング像）が形成される導電膜を有機導電膜とする。このような有機導電膜は、所要時間が長いスパッタリング等でなく、スピンコート等による塗布などの比較的容易な方法により形成することが可能である。したがって、有機導電膜を導電膜として用いれば、転写パターンの形成に要する時間を短縮することができる。また、有機導電膜を導電膜として用いれば、ウエハ等の物体にダメージを与えることなく、有機導電膜を物体から容易に剥離することができるので、物体の再利用が可能となる。
【００２８】
この場合、請求項８に記載の計測方法のごとく、前記計測工程を実行した後、前記有機導電膜を剥離可能な剥離液を用いて、前記物体上に残存する前記有機導電膜を除去する工程をさらに含むこととすることができる。
【００２９】
上記請求項７又は８に記載の計測方法において、請求項９に記載の計測方法のごとく、前記物体として、前記有機導電膜の下層に有機絶縁膜が形成されている物体を用いることとすることができる。
【００３０】
請求項１０に記載の発明は、パターンを物体上に投影する投影光学系の光学特性を計測する光学特性計測方法であって、請求項１〜９のいずれか一項に記載の計測方法を用いて、所定パターンのサイズの計測を行う工程と；前記計測結果に基づいて、前記投影光学系の光学特性を算出する工程と；を含む光学特性計測方法である。
【００３１】
これによれば、請求項１〜９のいずれか一項に記載の計測方法を用いて計測された転写パターンのサイズに基づいて、投影光学系の光学特性を計測することができるので、投影光学系の光学特性の計測に要する時間を短縮することができる。
【００３２】
請求項１１に記載の発明は、パターンを、投影光学系を介して物体に転写する露光装置の調整方法であって、請求項１０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工程と；前記光学特性の計測結果に基づいて、前記投影光学系を調整する工程と；を含む露光装置の調整方法である。
【００３３】
これによれば、請求項１０に記載の光学特性計測方法によって計測された投影光学系の光学特性に基づいて投影光学系を調整するので、調整に要する時間を短縮することができる。
【００３４】
請求項１２に記載の発明は、露光用のエネルギビームをマスクに照射し、該マスクに形成されたパターンを、投影光学系を介して物体に転写する露光方法であって、請求項１０に記載の光学特性計測方法によって計測された光学特性を考慮して前記投影光学系を調整する工程と；前記調整された投影光学系を介して前記マスクに形成されたパターンを前記物体に転写する工程と；を含む露光方法である。
【００３５】
これによれば、請求項１０に記載の光学特性計測方法によって計測された投影光学系の光学特性に基づいて投影光学系を調整するので、その調整時間を短縮することができ、結果的に露光工程のスループットを向上させることができる。
【００３６】
請求項１３に記載の発明は、リソグラフィ工程を含むデバイス製造方法において、前記リソグラフィ工程では、請求項１２に記載の露光方法を用いることを特徴とするデバイス製造方法である。かかる場合には、リソグラフィ工程で、請求項１２に記載の露光方法を用いることにより、微細なパターンを転写する露光工程のスループットが向上するので、高集積度のデバイスの生産性を向上させることが可能となる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
《第１の実施形態》
以下、本発明の第１の実施形態を、図１〜図１４に基づいて説明する。
【００３８】
図１には、本発明の計測方法、光学特性計測方法及び露光方法の実施に好適な第１の実施形態に係る露光装置１００が示されている。この露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式の縮小投影露光装置（いわゆるスキャンニングステッパ）である。
【００３９】
この露光装置は、照明系ＩＯＰ、マスクとしてのレチクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴ、レチクルＲに形成されたパターンの像を、後述する導電性の感光剤（フォトレジスト）が塗布された物体としてのウエハＷ上に投影する投影光学系ＰＬ、ウエハＷを保持するウエハステージＷＳＴ、及びこれらの制御系等を備えている。制御系は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏインタフェース等を含んで構成されるワークステーション（又はマイクロコンピュータ）から成り、装置全体を統括制御する主制御装置２８を中心として構成されている。
【００４０】
前記照明系ＩＯＰは、例えば、特開平６−３４９７０１号公報及びこれに対応する米国特許第５，５３４，９７０号公報などに開示されるように、光源、オプティカルインテグレータを含む照度均一化光学系、リレーレンズ、可変ＮＤフィルタ、可変視野絞り（レチクルブラインド又はマスキングブレードとも呼ばれる）、及びダイクロイックミラー等（いずれも不図示）を含んで構成されている。ここで、オプティカルインテグレータとしてはフライアイレンズ、内面反射型インテグレータ（ロッドインテグレータ等）、あるいは回折光学素子等が用いられる。
【００４１】
この照明系ＩＯＰでは、回路パターン等が描かれたレチクルＲ上で、レチクルブラインドで規定されたスリット状の照明領域（Ｘ軸方向に細長い長方形状の照明領域）部分をエネルギビームとしての照明光ＩＬによりほぼ均一な照度で照明する。ここで、照明光ＩＬとしては、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）などの遠紫外光、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）、あるいはＦ２レーザ光（波長１５７ｎｍ）などの真空紫外光などが用いられる。照明光ＩＬとして、超高圧水銀ランプからの紫外域の輝線（ｇ線、ｉ線等）を用いることも可能である。
【００４２】
前記レチクルステージＲＳＴ上にはレチクルＲが装填され、不図示の静電チャック（又はバキュームチャック）等を介して吸着保持されている。レチクルステージＲＳＴは、不図示の駆動系により水平面（ＸＹ平面）内で微小駆動（Ｚ軸回りの回転を含む）が可能な構成となっている。レチクルステージＲＳＴは、例えばリニアモータ等を含む不図示のレチクルステージ駆動部によって、照明系ＩＯＰの光軸（後述する投影光学系ＰＬの光軸ＡＸｐに一致）に垂直なＸＹ平面内で微少駆動可能（回転を含む）であるとともに、所定の走査方向（ここではＹ軸方向とする）に指定された走査速度で駆動可能となっている。
【００４３】
レチクルステージＲＳＴのＸＹ平面内の位置は、レチクルステージＲＳＴに設けられた（又は形成された）反射面を介してレチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）５４によって、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。レチクル干渉計５４からのレチクルステージＲＳＴの位置情報は、不図示の本体チャンバの外部に設置された主制御装置２８に供給される。主制御装置２８は、レチクルステージＲＳＴの位置情報に基づいてレチクルステージ駆動部（不図示）を介してレチクルステージＲＳＴを駆動制御する。
【００４４】
前記投影光学系ＰＬは、レチクルステージＲＳＴの図１における下方に、その光軸ＡＸｐの方向がＸＹ面に直交するＺ軸方向となるように配置されている。この投影光学系ＰＬとしては、ここでは両側テレセントリックな縮小系であって、Ｚ軸方向の共通の光軸ＡＸｐを有する複数枚のレンズエレメント（図示省略）から成る屈折光学系が用いられている。レンズエレメントのうちの特定の複数枚は、主制御装置２８からの指令に基づいて、図示しない結像特性補正コントローラによって制御され、投影光学系ＰＬの光学特性、例えば倍率、ディストーション、コマ収差、及び像面湾曲などを調整できるようになっている。
【００４５】
この投影光学系ＰＬとしては、所定の投影倍率β（βは例えば１／４、１／５等である）を有するものが使用されている。このため、パルス照明光ＩＬによりレチクルＲが均一な照度で照明されると、レチクルＲのパターンが投影光学系ＰＬにより縮小されて、レジスト（感光剤）が塗布されたウエハＷ（以下では、シリコン基板上に形成された、レジスト層や反射防止膜などを含めて一体としてウエハＷと呼ぶものとする）上に投影され、前述の照明領域に共役なウエハＷ上の領域（露光領域）にパターンの縮小像が形成される。
【００４６】
前記ウエハステージＷＳＴ上には不図示のウエハホルダを介してウエハＷが静電吸着（あるいは真空吸着）等により保持されている。
【００４７】
ウエハステージＷＳＴは、投影光学系ＰＬの下方に配置され、リニアモータ、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）等から成る不図示のウエハステージ駆動部により、ＸＹ平面内方向及びＺ軸方向に移動可能であり、ＸＹ面に対する傾斜方向（Ｘ軸回りの回転方向（θｘ方向）及びＹ軸回りの回転方向（θｙ方向））にも微小駆動可能となっている。すなわち、ウエハステージＷＳＴは、走査方向（Ｙ軸方向）の移動のみならず、ウエハＷ上の複数のショット領域をそれぞれ露光領域に対して相対移動して走査露光を行うことができるように、走査方向に直交する非走査方向（Ｘ軸方向）にも移動可能に構成されており、これにより、ウエハＷ上の各ショット領域を走査（スキャン）露光する動作と、次ショットの露光のための加速開始位置まで移動（ステップ）する動作とを繰り返すステップ・アンド・スキャン動作が可能となる。
【００４８】
ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内での位置（Ｚ軸回りの回転（θｚ回転）を含む）は、ウエハステージＷＳＴに設けられた（又は形成された）反射面を介してウエハレーザ干渉計（以下、「ウエハ干渉計」と略述する）２６によって、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出されている。ウエハ干渉計２６は、測長軸を複数有する多軸干渉計を複数含み、これらの干渉計によって、ウエハステージＷＳＴの回転（θｚ回転（ヨーイング）、Ｙ軸回りの回転であるθｙ回転（ピッチング）、及びＸ軸回りの回転であるθｘ回転（ローリング））が計測可能となっている。
【００４９】
ウエハ干渉計２６によって検出されたウエハステージＷＳＴの位置情報（又は速度情報）は主制御装置２８に供給される。主制御装置２８は、ウエハステージＷＳＴの上記位置情報（又は速度情報）に基づいて、不図示のウエハステージ駆動部を介してウエハステージＷＳＴの位置を制御する。
【００５０】
さらに、ウエハステージＷＳＴ上には、後述するアライメント検出系ＡＳのいわゆるベースライン計測用の基準マーク等の基準マークが形成された基準板ＦＰが、その表面がほぼウエハＷの表面と同一の高さとなるように固定されている。
【００５１】
また、露光装置１００には、主制御装置２８によってオン・オフが制御される光源を有し、投影光学系ＰＬの結像面に向けて多数のピンホール又はスリットの像を形成するための結像光束を光軸ＡＸｐに対して斜め方向より照射する照射系５０ａと、それらの結像光束のウエハＷ表面での反射光束を受光する受光系５０ｂとからなる射入射方式の多点焦点位置検出系（以下、単に「フォーカスセンサ」と呼ぶ）ＡＦＳが設けられている。なお、本第１の実施形態のフォーカスセンサＡＦＳ（５０ａ、５０ｂ）と同様の多点焦点位置検出系の詳細な構成は、例えば特開平６−２８３４０３号公報等に開示されている。なお、同公報に記載の多点焦点位置検出系は、前述の露光領域内の計測点でウエハＷのＺ軸方向の位置情報を計測する機能だけでなく、走査方向に関して露光領域から離れた計測点でウエハＷのＺ軸方向の位置情報を計測することでその起伏を先読みする機能等を有しているが、その先読み機能は有していなくても良く、また、照射系５０ａによって照射される光束の形状は、平行四辺形その他の形状であっても良い。
【００５２】
主制御装置２８では、走査露光時等に、受光系５０ｂからの焦点ずれ信号（デフォーカス信号）、例えばＳカーブ信号に基づいて焦点ずれが零あるいは焦点深度内となるように、ウエハＷのＺ位置及びＸＹ面に対する傾斜を、ウエハステージ駆動部（不図示）を介して制御することにより、オートフォーカス（自動焦点合わせ）及びオートレベリングを実行する。
【００５３】
更に、本第１の実施形態では、投影光学系ＰＬの側面に、ウエハＷに形成されたアライメントマークを検出するマーク検出系としてのオフ・アクシス方式のアライメント検出系ＡＳが設けられている。このアライメント検出系ＡＳは、ＦＩＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｉｍａｇｅ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）系のアライメントセンサである。ＦＩＡ系は、ハロゲンランプ等のブロードバンド（広帯域）光でマークを照明し、このマーク画像を画像処理することによってマークの位置を計測するセンサであり、アルミ層やウエハ表面の非対称マークに有効に使用される。このアライメント検出系ＡＳにより、基準板ＦＰ上の基準マーク及びウエハ上のアライメントマークのＸ，Ｙ２次元方向の位置計測を行うことが可能である。
【００５４】
この他、アライメント検出系ＡＳとして、例えばコヒーレントな検出光を対象マークに照射し、その対象マークから発生する２つの回折光（例えば同次数）を干渉させて検出するアライメントセンサを単独で、あるいは上記ＦＩＡ系、ＬＳＡ（Ｌａｓｅｒ  Ｓｔｅｐ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）系、ＬＩＡ（Ｌａｓｅｒ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）系などと適宜組み合わせて用いることは可能である。
【００５５】
アライメント検出系ＡＳからの情報ＤＳは、アライメント制御装置１６によりＡ／Ｄ変換され、デジタル化された波形信号を演算処理してマーク位置が検出される。この結果が主制御装置２８に送られるようになっている。
【００５６】
さらに、本第１の実施形態の露光装置１００では、図示は省略されているが、レチクルＲの上方に、例えば特開平７−１７６４６８号公報（及びこれに対応する米国特許第５，６４６，４１３号）等に開示される、投影光学系ＰＬを介してレチクルＲ上のレチクルマーク又はレチクルステージＲＳＴ上の基準マーク（共に図示省略）と基準板ＦＰ上のマークとを同時に観察するための露光波長の光を用いたＴＴＲ（Ｔｈｒｏｕｇｈ  Ｔｈｅ  Ｒｅｔｉｃｌｅ）アライメント系から成る一対のレチクルアライメント検出系が設けられている。これらのレチクルアライメント検出系の検出信号は、アライメント制御装置１６を介して主制御装置２８に供給されるようになっている。
【００５７】
次に、本発明に係る光学特性計測方法に用いられるレチクルの一例について説明する。
【００５８】
図２には、投影光学系の光学特性の計測に用いられるレチクルＲＴの一例が示されている。この図２は、レチクルＲＴを、パターン面側（図１における下面側）から見た平面図である。なお、デバイス製造に用いられるレチクルは、正方形のガラス基板の一面（パターン面）に、遮光帯で囲まれる長方形のパターン領域（長手方向が走査方向（Ｙ軸方向）と一致）が形成されるが、図２のレチクルＲＴでは、そのパターン領域の一部のみを光透過部としてその内部にパターンが配置される。すなわち、このレチクルＲＴは、ガラス基板４２のパターン面で、遮光部ＳＢで囲まれる、前述の照明領域と形状及び大きさがほぼ同一となる光透過部（長手方向がＸ軸方向と一致）をパターン領域ＰＡとしてその内部に後述する複数のパターンが形成されている。なお、レチクルＲＴでは、遮光部ＳＢの幅をＸ軸方向に比べてＹ軸方向で極端に大きくしているが、そのＹ軸方向の幅をＸ軸方向と同程度としても構わない。また、パターン領域ＰＡの中心、すなわちレチクルＲＴの中心（レチクルセンタ）を通るパターン領域ＰＡのＸ軸方向の両側には、一対のレチクルアライメントマークＲＭ１，ＲＭ２が形成されている。
【００５９】
ここで、前記パターン領域ＰＡ内に配置されている投影光学系ＰＬの光学特性を計測するためのパターン２００の構成について、図３〜図５を用いて説明する。
【００６０】
パターン２００は、図３に示されるように、ウエハＷのシート抵抗値を測定するためのファン・デア・パウ（Ｖａｎ  Ｄｅｒ  Ｐａｕｗ）構造のシート抵抗値計測用パターン２１０と、線幅を測定するための８個の線幅計測用パターン２２０，２３０，２４０，２５０，２６０，２７０，２８０，２９０とから構成される。
【００６１】
前記シート抵抗計測用パターン２１０は、図４に示されるように、正方形の形状を有する４個の電極パッドパターン２１２ａ，２１２ｂ，２１２ｃ，２１２ｄを備えており、該各電極パッドパターンは、それぞれ線状のパターンを介して前記計測領域パターン２１１と接続されている。
【００６２】
図３に戻り、パターン２００の中央部には前記シート抵抗値計測用パターン２１０が配置され、該シート抵抗値計測用パターン２１０の図３における紙面上側（−Ｙ側）には、Ｙ軸方向（第１方向）に延びる複数本のラインパターンから成るラインアンドスペース（以下、「Ｌ／Ｓ」と略述する）パターンを含む前記線幅計測用パターン２２０が配置されている。なお、図３では、作図の便宜上、前記Ｌ／Ｓパターンは３本のラインパターンで示されているが、実際は５本のラインパターンで構成されている。
【００６３】
前記線幅計測用パターン２２０は、図５に示されるように、所定の線幅を有しＹ軸方向に延びる５本のラインパターンが周期的に配列されたＬ／Ｓパターン２２１と、電気抵抗計測用電極パッドパターンとしての正方形の形状を有する６個の電極パッドパターン２２２ａ，２２２ｂ，２２２ｃ，２２２ｄ，２２２ｅ，２２２ｆとから構成されている。そして、該各電極パッドパターンは、線状のパターンを介して、前記Ｌ／Ｓパターン２２１の周期方向の両端に位置する２本のラインパターン２２１ａ（周期方向の紙面左端），２２１ｂ（周期方向の紙面右端）に接続されている。すなわち、電極パッドパターン２２２ａ，２２２ｂは、前記ラインパターン２２１ａの図５における紙面上側（−Ｙ側）の端部と接続され、電極パッドパターン２２２ｄ，２２２ｅは、前記ラインパターン２２１ｂの図５における紙面上側（−Ｙ側）の端部と接続されている。また、電極パッドパターン２２２ｃは、前記ラインパターン２２１ａの図５における紙面下側（＋Ｙ側）の端部と接続され、電極パッドパターン２２２ｆは、前記ラインパターン２２１ｂの図５における紙面下側（＋Ｙ側）の端部と接続されている。さらに、電極パッドパターン２２２ｃと電極パッドパターン２２２ｆとは線状のパターンを介して接続されている。
【００６４】
図３に戻り、前記シート抵抗値計測用パターン２１０の紙面下側（＋Ｙ側）には、線幅計測用パターン２３０が配置されている。該線幅計測用パターン２３０は、前記線幅計測用パターン２２０を図３における紙面内で１８０度回転させた形状を有しており、電極パッドパターンは、Ｌ／Ｓパターンの周期方向の両端に位置するラインパターン２３１ａ（周期方向の紙面左端）とラインパターン２３１ｂ（周期方向の紙面右端）とに接続されている。前記線幅計測用パターン２３０と前記線幅計測用パターン２２０とのＬ／Ｓパターンにおけるピッチ及びライン部の線幅などは同一である。
【００６５】
前記シート抵抗値計測用パターン２１０の図３における紙面左側（−Ｘ側）には、Ｘ軸方向（第２方向）に延びる複数本のラインパターンから成るＬ／Ｓパターンを含む線幅計測用パターン２４０が配置されている。該線幅計測用パターン２４０は、前記線幅計測用パターン２２０を図３における紙面内で反時計回りに９０度回転させた形状を有しており、電極パッドパターンは、Ｌ／Ｓパターンの周期方向の両端に位置するラインパターン２４１ａ（周期方向の紙面下端）とラインパターン２４１ｂ（周期方向の紙面上端）とに接続されている。前記線幅計測用パターン２４０と前記線幅計測用パターン２２０とのＬ／Ｓパターンにおけるピッチ及びライン部の線幅などは同一である。
【００６６】
前記シート抵抗値計測用パターン２１０の図３における紙面右側（＋Ｘ側）には、前記第２方向に延びる複数本のラインパターンから成るＬ／Ｓパターンを含む線幅計測用パターン２５０が配置されている。該線幅計測用パターン２５０は、前記線幅計測用パターン２２０を図３における紙面内で時計回りに９０度回転させた形状を有しており、電極パッドパターンは、Ｌ／Ｓパターンの周期方向の両端に位置するラインパターン２５１ａ（周期方向の紙面下端）とラインパターン２５１ｂ（周期方向の紙面上端）とに接続されている。前記線幅計測用パターン２５０と前記線幅計測用パターン２２０とのＬ／Ｓパターンにおけるピッチ及びライン部の線幅などは同一である。
【００６７】
前記ラインパターン２２１ａと前記ラインパターン２４１ｂとを隣接する２辺それぞれの一部に含む仮想的な矩形領域内には、図３における紙面内で反時計回りに前記第１方向と角度４５度をなす第３方向に延びる複数本のラインパターンから成るＬ／Ｓパターンを含む線幅計測用パターン２６０が配置されている。線幅計測用パターン２６０は、前記線幅計測用パターン２２０のＬ／Ｓパターンを図３における紙面内で反時計回りに４５度回転させたＬ／Ｓパターンと６個の電極パッドパターンとから構成される。そして、該各電極パッドパターンは、前記Ｌ／Ｓパターンの周期方向の両端に位置するラインパターン２６１ａ（周期方向の紙面左下端）とラインパターン２６１ｂ（周期方向の紙面右上端）とに接続されている。前記線幅計測用パターン２６０と前記線幅計測用パターン２２０とのＬ／Ｓパターンにおけるピッチ及びライン部の線幅などは同一である。
【００６８】
前記ラインパターン２３１ｂと前記ラインパターン２５１ａとを隣接する２辺それぞれの一部に含む仮想的な矩形領域内には、前記第３方向に延びる複数のラインパターンから成るＬ／Ｓパターンを含む線幅計測用パターン２７０が配置されている。該線幅計測用パターン２７０は、前記線幅計測用パターン２６０を図３における紙面内で１８０度回転させた形状を有しており、電極パッドパターンは、Ｌ／Ｓパターンの周期方向の両端に位置するラインパターン２７１ａ（周期方向の紙面左下端）とラインパターン２７１ｂ（周期方向の紙面右上端）とに接続されている。前記線幅計測用パターン２７０と前記線幅計測用パターン２２０とのＬ／Ｓパターンにおけるピッチ及びライン部の線幅などは同一である。
【００６９】
前記ラインパターン２２１ｂと前記ラインパターン２５１ｂとを隣接する２辺それぞれの一部に含む仮想的な矩形領域内には、図３における紙面内で時計回りに前記第１方向と角度４５度をなす第４方向に延びる複数のラインパターンから成るＬ／Ｓパターンを含む線幅計測用パターン２８０が配置されている。該線幅計測用パターン２８０は、前記線幅計測用パターン２６０を図３における紙面内で時計回りに９０度回転させた形状を有しており、電極パッドパターンは、Ｌ／Ｓパターンの周期方向の両端に位置するラインパターン２８１ａ（周期方向の紙面左上端）とラインパターン２８１ｂ（周期方向の紙面右下端）とに接続されている。前記線幅計測用パターン２８０と前記線幅計測用パターン２２０とのＬ／Ｓパターンにおけるピッチ及びライン部の線幅などは同一である。
【００７０】
前記ラインパターン２３１ａと前記ラインパターン２４１ａとを隣接する２辺それぞれの一部に含む仮想的な矩形領域内には、前記第４方向に延びる複数のラインパターンから成るＬ／Ｓパターンを含む線幅計測用パターン２９０が配置されている。該線幅計測用パターン２９０は、前記線幅計測用パターン２８０を図３における紙面内で１８０度回転させた形状を有しており、電極パッドパターンは、Ｌ／Ｓパターンの周期方向の両端に位置するラインパターン２９１ａ（周期方向の紙面左上端）とラインパターン２９１ｂ（周期方向の紙面右下端）とに接続されている。前記線幅計測用パターン２９０と前記線幅計測用パターン２２０とのＬ／Ｓパターンにおけるピッチ及びライン部の線幅などは同一である。
【００７１】
すなわち、本第１の実施形態では、前記８つの線幅計測用パターンのＬ／Ｓパターンは、周期方向を除いた形成条件（例えば、線幅、ピッチ等）が等しい。
【００７２】
以下においては、Ｌ／Ｓパターンの周期方向におけるラインパターンの位置を区別するため、前記ラインパターン２２１ａ，２３１ａ，２４１ａ，２５１ａ，２６１ａ，２７１ａ，２８１ａ，２９１ａを「第１のラインパターン」、前記ラインパターン２２１ｂ，２３１ｂ，２４１ｂ，２５１ｂ，２６１ｂ，２７１ｂ，２８１ｂ，２９１ｂを「第２のラインパターン」と総称する。
【００７３】
また、上述したパターン２００は、レチクルＲＴの投影光学系ＰＬに対する位置合わせが行われた状態、すなわち、レチクルＲＴの中心と投影光学系ＰＬの光軸ＡＸｐとが一致し、かつ、レチクルＲＴの回転誤差が０となっている状態にあるときに、レチクルＲＴのパターン面上の、投影光学系ＰＬの有効視野（スタティック・フィールド）内の各評価点に対応する位置にそれぞれ配置されているものとする。
【００７４】
なお、本第１の実施形態では、レチクルＲＴ上のパターン部分は、遮光部となっているものとする。但し、これに限らず、パターン部分を光透過部としたり、あるいは半透過部としたりすることは可能である。
【００７５】
ここで、本第１の実施形態におけるウエハＷの構成について説明する。
【００７６】
ウエハＷは、図６（Ａ）に示されるように、ベースとなるシリコン基板６０１と、該シリコン基板６０１上に形成された反射防止膜６０５と、該反射防止膜６０５上に塗布された感光層としてのフォトレジスト層６０４とから構成されている。すなわち、ウエハＷ上には、本来、転写パターンを形成するのに必要である酸化膜等から成る絶縁膜及びアルミニウム等から成る金属性の導電膜が成膜されていない。このことは、本第１の実施形態において、ウエハＷを準備する際に、そのような金属性の導電膜等を成膜するためのスパッタリングやＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｔｉｓｉｏｎ）等の工程を行う必要がないということを意味している。なお、本第１の実施形態では、レチクルＲＴのパターン部分が遮光部となっているために、フォトレジスト層６０４の物質としては、導電性感光剤としてのポジ型の導電性のフォトレジストが用いられている。このような導電性のフォトレジストとしては、例えば、有機高分子などのものが存在する。
【００７７】
次に、本第１の実施形態の露光装置１００によりレチクルパターンをウエハＷ上に転写して投影光学系ＰＬの光学特性を計測するためのパターンの転写像を形成する動作の流れについて簡単に説明する。
【００７８】
まず、ウエハＷが不図示のウエハローダによりウエハステージＷＳＴ上にロードされるとともに、不図示のレチクルローダによりレチクルステージＲＳＴ上にレチクルＲＴがロードされる。
【００７９】
次に、レチクルＲＴの投影光学系ＰＬに対する位置合わせ、レチクルブラインドの設定などの所定の準備作業を行う。具体的には、まず、ウエハステージＷＳＴ上に設けられた基準板ＦＰの表面に形成されている一対の基準マーク（不図示）の中点が投影光学系ＰＬの光軸ＡＸｐとほぼ一致するように、ウエハ干渉計２６の計測結果をモニタしつつ不図示のウエハステージ駆動部を介してウエハステージＷＳＴを移動する。次いで、レチクルＲＴの中心（レチクルセンタ）が投影光学系ＰＬの光軸とほぼ一致するように、レチクル干渉計５４の計測値に基づいて、レチクルステージＲＳＴの位置を不図示のレチクルステージ駆動部を介して調整する。このとき、例えば、前述のレチクルアライメント検出系（不図示）により投影光学系ＰＬを介してレチクルアライメントマークＲＭ１，ＲＭ２と対応する前記基準マークとの相対位置を検出する。
【００８０】
そして、レチクルアライメント検出系によって検出された前記相対位置の検出結果に基づいてレチクルアライメントマークＲＭ１，ＲＭ２と対応する前記基準マークとの相対位置誤差がともに最小となるように不図示のレチクルステージ駆動部を介してレチクルステージＲＳＴのＸＹ面内の位置を調整する。これにより、レチクルＲＴの中心（パターン領域ＰＡの中心）が投影光学系ＰＬの光軸と正確にほぼ一致するとともにレチクルＲＴの回転角もウエハ干渉計２６の測長軸で規定される直交座標系の座標軸に正確に一致し、前述の各評価点にパターン２００がそれぞれ配置されることになる。
【００８１】
なお、上記のレチクルＲＴのアライメントによって、パターン領域ＰＡは、その中心が前述の照明領域の中心とほぼ一致し、かつ全体もほぼ重なることになるが、例えばＸ軸方向とＹ軸方向の少なくとも一方に関してパターン領域ＰＡと照明領域の大きさが異なっているときは、照明系ＩＯＰ内の可動レチクルブラインド（不図示）によってレチクルＲＴ上での照明領域の大きさを調整して、前述の遮光部ＳＢの外側に照明光ＩＬが照射されないようにすることが好ましい。
【００８２】
次に、主制御装置２８は、ウエハ干渉計２６の計測結果をモニタしつつウエハステージ駆動部（不図示）を介してウエハステージＷＳＴを移動させることにより、ウエハＷを投影光学系ＰＬの下方の位置に移動させる。
【００８３】
この状態で、レチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴを走査させずに露光を行い、ウエハＷにレチクルＲＴのパターンを、投影光学系ＰＬを介して転写する。これにより、ウエハＷ上の導電性のフォトレジスト層６０４にパターンの像が転写される。
【００８４】
次いで、主制御装置２８は、ウエハステージＷＳＴを前述と同様にして、例えば＋Ｘ方向に１ショット分移動するとともに、フォーカスセンサＡＦＳからのＺ位置計測データをモニタしながらウエハステージＷＳＴのＺ位置を所定ピッチΔＺだけ＋Ｚ方向に移動する。すなわち、投影光学系ＰＬの光軸方向に関するウエハＷの位置を変化させる。そして、この状態で各ステージＲＳＴ、ＷＳＴを静止させたまま露光を行い、レチクルＲＴのパターンを、投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上に転写する。
【００８５】
以後、主制御装置２８は、このようにして、ウエハステージＷＳＴのＺ位置を所定ピッチΔＺずつ変化させながら、ウエハＷ上の複数のショット領域に同一パターンの露光を繰り返し行う。これにより、各ショット領域内の複数点にそれぞれパターン２００の像が転写される。なお、この複数点は、投影光学系ＰＬの視野内でその光学特性を検出すべき複数の評価点に対応している。
【００８６】
そして、予め設定されているウエハステージＷＳＴのＺ軸方向の所定範囲内での所定ステップ数の位置での露光が終了すると、ウエハＷは、主制御装置２８の指示に応じて、不図示のウエハアンローダによって、ウエハステージＷＳＴ上からアンロードされた後、不図示のウエハ搬送系により、露光装置１００にインラインにて接続されている不図示のコータ・デベロッパ（以下、「Ｃ／Ｄ」と略述する）に搬送される。
【００８７】
このＣ／Ｄ内でウエハＷの現像が行われる。この現像の終了により、ウエハＷ上には、転写パターン（以下、「レジスト像」と称する）が形成される。本第１の実施形態では、ウエハＷ上のフォトレジスト層６０４は光が当たると現像液に対して可溶化するため、図６（Ｂ）に示されるように、光が当たった部分のフォトレジスト層６０４が現像処理により除去される。本第１の実施形態では、この段階のウエハＷを、線幅計測用の試料として用いる。
【００８８】
次に、ウエハＷ上に形成される前記パターン２００のレジスト像２００Ｗについて、図７〜図９を用いて説明する。
【００８９】
前記レジスト像２００Ｗは、図７に示されるように、シート抵抗値計測用レジスト像２１０Ｗと、８種類の線幅計測用レジスト像２２０Ｗ，２３０Ｗ，２４０Ｗ，２５０Ｗ，２６０Ｗ，２７０Ｗ，２８０Ｗ，２９０Ｗとから構成される。
【００９０】
前記シート抵抗値計測用レジスト像２１０Ｗは、前記シート抵抗値計測用パターン２１０のレジスト像であり、図８に示されるように、計測領域２１１Ｗと４個の電極パッド２１２ａＷ，２１２ｂＷ，２１２ｃＷ，２１２ｄＷとから構成される。ここで、電極パッド２１２ａＷと電極パッド２１２ｂＷは、前記計測領域２１１Ｗに所定の電流を流すための電極パッドであり、電極パッド２１２ｃＷと電極パッド２１２ｄＷは、前記計測領域２１１Ｗにおける電圧降下を計測するための電極パッドである。
【００９１】
図７における線幅計測用レジスト像２２０Ｗは、前記線幅計測用パターン２２０のレジスト像であり、図９に示されるように、Ｌ／Ｓパターン２２１Ｗと６個の電極パッド２２２ａＷ，２２２ｂＷ，２２２ｃＷ，２２２ｄＷ，２２２ｅＷ，２２２ｆＷとから構成される。ここで、電極パッド２２２ａＷと電極パッド２２２ｄＷは、前記Ｌ／Ｓパターン２２１Ｗにおける周期方向の両端に位置する２本のレジスト像２２１ａＷ（線幅計測の対象となるパターン），２２１ｂＷ（線幅計測の対象となるパターン）とに所定の電流を流すための電極パッドである。また、電極パッド２２２ｂＷと電極パッド２２２ｃＷは、前記レジスト像２２１ａＷにおける電圧降下を計測するため電極パッドであり、電極パッド２２２ｅＷと電極パッド２２２ｆＷは、前記レジスト像２２１ｂＷにおける電圧降下を計測するため電極パッドである。
【００９２】
図７に戻り、線幅計測用レジスト像２３０Ｗは、前記線幅計測用パターン２３０のレジスト像であり、線幅計測の対象となるパターンは、Ｌ／Ｓパターンにおける周期方向の両端に位置する２本のレジスト像２３１ａＷ，２３１ｂＷである。なお、図７では、作図の便宜上、前記Ｌ／Ｓパターンは３本のパターンで示されているが、実際は５本のラインパターンで構成されている。
【００９３】
線幅計測用レジスト像２４０Ｗは、前記線幅計測用パターン２４０のレジスト像であり、線幅計測の対象となるパターンは、Ｌ／Ｓパターンにおける周期方向の両端に位置する２本のレジスト像２４１ａＷ，２４１ｂＷである。
【００９４】
線幅計測用レジスト像２５０Ｗは、前記線幅計測用パターン２５０のレジスト像であり、線幅計測の対象となるパターンは、Ｌ／Ｓパターンにおける周期方向の両端に位置する２本のレジスト像２５１ａＷ，２５１ｂＷである。
【００９５】
線幅計測用レジスト像２６０Ｗは、前記線幅計測用パターン２６０のレジスト像であり、線幅計測の対象となるパターンは、Ｌ／Ｓパターンにおける周期方向の両端に位置する２本のレジスト像２６１ａＷ，２６１ｂＷである。
【００９６】
線幅計測用レジスト像２７０Ｗは、前記線幅計測用パターン２７０のレジスト像であり、線幅計測の対象となるパターンは、Ｌ／Ｓパターンにおける周期方向の両端に位置する２本のレジスト像２７１ａＷ，２７１ｂＷである。
【００９７】
線幅計測用レジスト像２８０Ｗは、前記線幅計測用パターン２８０のレジスト像であり、線幅計測の対象となるパターンは、Ｌ／Ｓパターンにおける周期方向の両端に位置する２本のレジスト像２８１ａＷ，２８１ｂＷである。
【００９８】
線幅計測用レジスト像２９０Ｗは、前記線幅計測用パターン２９０のレジスト像であり、線幅計測の対象となるパターンは、Ｌ／Ｓパターンにおける周期方向の両端に位置する２本のレジスト像２９１ａＷ，２９１ｂＷである。
【００９９】
次に、前記線幅計測用レジスト像における線幅計測の対象となるパターン（以下、「対象パターン」と略述する）の線幅を計測する方法について説明する。
【０１００】
本第１の実施形態では、対象パターンの電気抵抗値から対象パターンの線幅を求める手法が採用されているため、対象パターンの電気抵抗値を計測する装置として図１０に示される電気抵抗計測装置５００が用いられる。
【０１０１】
そこで、対象パターンの線幅を計測する方法の説明に先立って、前記電気抵抗計測装置５００の構成について、図１０を用いて説明する。
【０１０２】
前記電気抵抗計測装置５００は、図１０に示されるように、ウエハボックス５１０と、コントローラ５２０とから構成される。ここで、ウエハボックス５１０は、ウエハボックス本体５１０Ａと、該ウエハボックス本体５１０Ａの上面近傍の一端部に配置された支軸５５０を中心に開閉可能な蓋５１０Ｂとを備えている。
【０１０３】
ウエハボックス本体５１０Ａの内部の底面には、ウエハＷを所定の位置に固定する固定部５１１が形成されている。また、蓋５１０Ｂのウエハボックス本体５１０Ａに対向する側の面には、不図示のスプリングにより所定の付勢力で下方に向けて付勢された多数のプローブ５１２が設けられている。この場合、ウエハボックス本体５１０Ａの内部にウエハＷをセットし、蓋５１０Ｂを閉めることにより、ウエハＷ上の各電極パッドにプローブ５１２が軽く接触するようになっている。プローブ５１２は、少なくとも各電極パッドに対応する位置にそれぞれ配置されている。
【０１０４】
前記コントローラ５２０は、前記ウエハボックス５１０にケーブル５３０を介して接続され、前記プローブ５１２に所定の電流を供給するとともに、前記プローブ５１２を介して対象パターンにおける電圧降下を計測し、対象パターンの電気抵抗値等を算出する計測部５２１と、計測結果等を表示する表示部５２２と、オペレータが初期値等を入力する入力部５２３と、計測結果等を印字する印字部５２４と、処理プログラムやデータを保存するための記憶部５２５とを備えている。なお、各プローブは、区別せずにプローブ５１２として説明する。
【０１０５】
次に、この電気抵抗計測装置５００を用いて対象パターンの線幅を求める方法について説明する。
【０１０６】
コントローラ５２０の電源がＯＮになると、表示部５２２に初期条件の入力画面が表示される。オペレータは、表示部５２２に表示される指示に従って、入力部５２３を介して初期条件としてレチクルパターンの設計値と投影光学系ＰＬの投影倍率とから算出される各対象パターンの長さデータ等をキー入力する。ここで入力された初期条件は記憶部５２５に保存される。
【０１０７】
ウエハＷがウエハボックス本体５１０Ａの固定部５１１にセットされ、蓋５１０Ｂが閉じられた後、オペレータにより計測開始指示が与えられると、計測部５２１は、各電極パッド上にプローブ５１２がそれぞれ正しく接触しているかどうかをチェックする。
【０１０８】
計測部５２１は、各電極パッド上にプローブ５１２が正しく接触していることを確認すると、次のようにして電気抵抗計測を開始する。なお、以下においては、説明の簡略化のため、ウエハＷ上の各ショット領域内の対応する一つのレジスト像２００Ｗの計測について説明する。
【０１０９】
まず、計測部５２１は、シート抵抗値計測用エッチング像２１０Ｗから、ウエハＷのシート抵抗値ρｓを求める。すなわち、計測部５２１は、図８に示されるように、電極パッド２１２ａＷと電極パッド２１２ｂＷを介して計測領域２１１Ｗに電流Ｉｓを流すとともに、電極パッド２１２ｃＷと電極パッド２１２ｄＷを介して計測領域２１１Ｗでの電圧降下Ｖｓを計測する。そして、ファン・デア・ポウの式として知られている次の（１）式を用いてウエハＷのシート抵抗値ρｓを求める。
【０１１０】
【数１】
2004319937.tif 000003
【０１１１】
ここで、上記（１）式における「Ｌｎ２」は、２の自然対数を意味している。上記（１）式を用いて算出されたシート抵抗値ρｓは、コントローラ５２０の記憶部５２５に保存される。
【０１１２】
次に、計測部５２１は、各線幅計測用レジスト像における対象パターンの線幅を求める。なお、本第１の実施形態では、線幅計測用レジスト像におけるＬ／Ｓパターンの周期方向の両端に位置する２本のレジスト像が対象パターンである。そこで、以下においては、Ｌ／Ｓパターンの周期方向における対象パターンの位置を区別するため、レジスト像２２１ａＷ，２３１ａＷ，２４１ａＷ，２５１ａＷ，２６１ａＷ，２７１ａＷ，２８１ａＷ，２９１ａＷを「第１の対象パターン」、レジスト像２２１ｂＷ，２３１ｂＷ，２４１ｂＷ，２５１ｂＷ，２６１ｂＷ，２７１ｂＷ，２８１ｂＷ，２９１ｂＷを「第２の対象パターン」と総称する。なお、第１の対象パターンは前記第１のラインパターンの像に対応するレジスト像であり、第２の対象パターンは前記第２のラインパターンの像に対応するレジスト像である。
【０１１３】
一般的に、線状体に電流Ｉｐを流した時の電圧降下をＶｐとすると、該線状体の電気抵抗値Ｒｐは、次の（２）式で求められる。
【０１１４】
【数２】
2004319937.tif 000004
【０１１５】
また、この電気抵抗値Ｒｐは、該線状体の長さをＬ、線幅をｗ、及びシート抵抗値をρＳとすると、次の（３）式の関係にあることが知られている。
【０１１６】
【数３】
2004319937.tif 000005
【０１１７】
従って、（２）式と（３）式とから、線状体の線幅ｗを算出する次の（４）式が得られる。
【０１１８】
【数４】
2004319937.tif 000006
【０１１９】
そこで、第１の対象パターンの線幅値ｗＬは、第１の対象パターンの長さをＬＬ、電流Ｉｐを流した時の電圧降下をＶｐＬとすると、次の（５）式から算出される。
【０１２０】
【数５】
2004319937.tif 000007
【０１２１】
また、第２の対象パターンの線幅値ｗＲは、第２の対象パターンの長さをＬＲ、電流Ｉｐを流した時の電圧降下をＶｐＲとすると、次の（６）式から算出される。
【０１２２】
【数６】
2004319937.tif 000008
【０１２３】
そこで、計測部５２１は、前記線幅計測用レジスト像２２０Ｗの場合は、図９に示されるように、電極パッド２２２ａＷと電極パッド２２２ｄＷを介してレジスト像２２１ａＷとレジスト像２２１ｂＷに電流Ｉｐを流す。そして、電極パッド２２２ｂＷと電極パッド２２２ｃＷを介してレジスト像２２１ａＷでの電圧降下ＶｐＬを、また電極パッド２２２ｅＷと電極パッド２２２ｆＷを介してレジスト像２２１ｂＷでの電圧降下ＶｐＲを測定する。そして、計測部５２１は、初期条件として入力されているレジスト像２２１ａＷの長さＬＬとレジスト像２２１ｂＷの長さＬＲと先に測定した前記シート抵抗値ρｓとを記憶部５２５から読み出し、上記（５）式を用いて前記ラインパターン２２１ａの転写像の線幅に対応するレジスト像２２１ａＷの線幅値ｗＬを算出し、上記（６）式を用いて前記ラインパターン２２１ｂの転写像の線幅に対応するレジスト像２２１ｂＷの線幅値ｗＲを算出する。この算出結果は記憶部５２５に保存される。なお、符号の右肩に付されているＬは第１の対象パターンを示し、Ｒは第２の対象パターンを示している。
【０１２４】
続いて、計測部５２１は、上述した線幅計測用レジスト像２２０Ｗの場合と同様にして、他の１４個の対象パターン２３１ａＷ，２３１ｂＷ，２４１ａＷ，２４１ｂＷ，２５１ａＷ，２５１ｂＷ，２６１ａＷ，２６１ｂＷ，２７１ａＷ，２７１ｂＷ，２８１ａＷ，２８１ｂＷ，２９１ａＷ，２９１ｂＷの線幅値をそれぞれ順次求める。
【０１２５】
計測部５２１は、上述のような計測を、ウエハＷ上の全てのショット領域内の対応するレジスト像２００Ｗについて行う。そして、すべてのレジスト像２００Ｗの対象パターンの線幅値の計測が終了すると、計測部５２１はデータ処理を行う。
【０１２６】
計測部５２１は、投影光学系ＰＬの光軸方向に関するウエハＷの位置毎（すなわち、ショット領域毎）に、第１の対象パターンの線幅値ｗＬと、第２の対象パターンの線幅値ｗＲについて整理する。すなわち、計測部５２１は、８つの第１の対象パターン２２１ａＷ，２３１ａＷ，２４１ａＷ，２５１ａＷ，２６１ａＷ，２７１ａＷ，２８１ａＷ，２９１ａＷの線幅値の平均値を算出し、第１のラインパターンの転写像の線幅に対応する第１の線幅値ｗＬとする。また、計測部５２１は、８つの第２の対象パターン２２１ｂＷ，２３１ｂＷ，２４１ｂＷ，２５１ｂＷ，２６１ｂＷ，２７１ｂＷ，２８１ｂＷ，２９１ｂＷの線幅値の平均値を算出し、第２のラインパターンの転写像の線幅に対応する第２の線幅値ｗＲとする。
【０１２７】
次に、計測部５２１は、図１１に示されるように、最小二乗法を用いた近似処理により、投影光学系ＰＬの光軸方向に関するウエハＷの位置と第１の線幅値ｗＬとの相関関係である第１の相関関係を求める。なお、図１１では、投影光学系ＰＬの光軸方向に関する所定基準位置に対するウエハＷの位置をフォーカス位置として横軸にとっている。
【０１２８】
同様にして、計測部５２１は、図１２に示されるように、投影光学系ＰＬの光軸方向に関するウエハＷの位置と第２の線幅値ｗＲとの相関関係である第２の相関関係を求める。なお、図１２では、図１１と同様に、投影光学系の光軸方向に関する所定基準位置に対するウエハＷの位置をフォーカス位置として横軸にとっている。
【０１２９】
さらに、計測部５２１は、投影光学系ＰＬの光軸方向に関するウエハＷの位置毎に、第１の線幅値ｗＬと第２の線幅値ｗＲとの平均値を求める。そして、この平均値と投影光学系ＰＬの光軸方向に関するウエハＷの位置との相関関係について、図１３に示されるように最小二乗法を用いた近似処理を行い、最も誤差の少ない近似式を求める。そして、計測部５２１は、この近似式から線幅値の平均値が最大となる時の投影光学系ＰＬの光軸方向に関するウエハＷの位置を算出し、該ウエハＷの光軸方向の位置（Ｚ位置）を上述したレジスト像２００Ｗに対応する投影光学系ＰＬの視野（露光領域）内の評価点（計測点）における最良フォーカス位置とする。
【０１３０】
さらに、計測部５２１は、投影光学系ＰＬの視野内の他の評価点においても同様にして最良フォーカス位置を求める。
【０１３１】
なお、第１の線幅値ｗＬと第２の線幅値ｗＲとの平均値と投影光学系の光軸方向に関するウエハＷの位置との相関関係について、最小二乗法を用いた近似処理を行い、最も誤差の少ない近似式（あるいは近似曲線）を求めた場合に、この近似曲線が明確なピークを持たない場合もあり得る。このような場合を考慮して、ウエハＷの位置変化に対応する前記平均値の変化量が最も小さいウエハＷの位置を最良フォーカス位置とすることとしても良い。上述の最大値（極大値）あるいは最小値（極小値）などを最良フォーカス位置とする方法と、平均値の変化量が最も小さい位置を最良フォーカス位置とする方法とを、パターン種別、レジスト種類などの露光条件に応じて選択できるようにしておいても良い。
【０１３２】
上記説明では、８つの線幅計測用パターンをすべて用いて最良フォーカス位置を求めるものとしたが、これに限らず、例えば８つの線幅計測用パターンの少なくとも１つを用いて最良フォーカス位置を求めても良い。例えば、線幅計測用パターンを個別に用いて最良フォーカス位置をそれぞれ求めると、８つの最良フォーカス位置を得ることができる。そして、例えば、周期方向が異なる４つの線幅計測用パターン（一例として、２２０、２４０、２６０、２８０）について求められた最良フォーカス位置に基づいて周期方向の違いによる最良フォーカス位置の違いを計測することができる。
【０１３３】
また、少なくとも２つの線幅計測用パターンを用いるときはその線幅値の平均値を用いるのではなく、各線幅計測用パターン毎にフォーカス位置を求め、その平均値を最良フォーカス位置としても良い。特に、少なくとも２つの線幅計測用パターンとして、周期方向が異なる線幅計測用パターンを選択することが望ましく、このとき例えば、周期方向に応じた重みを与えて各線幅計測用パターンの線幅値を平均化し、その平均の線幅値に基づいて最良フォーカス位置を求める、あるいは、各線幅計測用パターン毎に求めたフォーカス位置に周期方向に応じた重みを与えて最良フォーカス位置を決定しても良い。
【０１３４】
また、周期方向毎に形成条件（線幅等）が異なる複数の線幅計測用パターンをレチクル上に配置し、周期方向が同じで線幅が異なる複数の線幅計測用パターンでそれぞれ最良フォーカス位置を求めても良く、あるいはそれらの平均値（又は加重平均値）を最良フォーカス位置としても良い。例えば、本第１の実施形態では、線幅計測用パターン２２０と２３０、線幅計測用パターン２４０と２５０、線幅計測用パターン２６０と２７０、線幅計測用パターン２８０と２９０とで線幅を変えることにより、線幅計測用パターン２２０と２３０とから第１方向での最良フォーカス位置が求められ、線幅計測用パターン２４０と２５０とから第２方向での最良フォーカス位置が求められ、線幅計測用パターン２６０と２７０とから第３方向での最良フォーカス位置が求められ、線幅計測用パターン２８０と２９０とから第４方向での最良フォーカス位置が求められる。すなわち、本第１の実施形態において、線幅計測用パターン２２０を第１方向で第１の線幅を有するＬ／Ｓパターンとし、線幅計測用パターン２３０を第１方向で第４の線幅を有するＬ／Ｓパターンとし、線幅計測用パターン２４０を第２方向で第２の線幅を有するＬ／Ｓパターンとし、線幅計測用パターン２５０を第２方向で第５の線幅を有するＬ／Ｓパターンとし、線幅計測用パターン２６０を第３方向で第３の線幅を有するＬ／Ｓパターンとし、線幅計測用パターン２７０を第３方向で第６の線幅を有するＬ／Ｓパターンとし、線幅計測用パターン２８０を第４方向で第７の線幅を有するＬ／Ｓパターンとし、線幅計測用パターン２９０を第４方向で第８の線幅を有するＬ／Ｓパターンとすることにより前述と同様にして、周期方向毎に最良フォーカス位置を求めることが可能となる。
【０１３５】
これにより、異なる線幅のラインパターンに対応する像の線幅計測結果と、方向の異なるラインパターンに対応する像の線幅計測結果とをほぼ同時に得ることができ、線幅の違いや方向の違いを利用した投影光学系の光学特性の計測を短時間で行うことが可能となる。そして、結果として投影光学系の光学特性計測に関するスループットを向上させることが可能となる。
【０１３６】
繰り返しになるが、本第１の実施形態では、少なくとも１つの線幅計測用パターンを設けるだけで良いが、形成条件（周期方向、線幅、パターンピッチ、及びデューティ比等の少なくとも１つを含む）が異なる複数の線幅計測用パターンを設けておくことが望ましい。
【０１３７】
また、同様にして、互いに対をなす２種類の線幅計測用パターンのレジスト像（例えば、レジスト像２２０Ｗとレジスト像２３０Ｗ）の線幅値に着目し、これらの線幅値と投影光学系ＰＬの光軸方向に関するウエハＷの位置との相関関係に基づいて、周期方向毎に最良フォーカス位置を求めることもできる。すなわち、レジスト像２２０Ｗとレジスト像２３０Ｗからは、第１方向における最良フォーカス位置が求められ、レジスト像２４０Ｗとレジスト像２５０Ｗからは、第２方向における最良フォーカス位置が求められ、レジスト像２６０Ｗとレジスト像２７０Ｗからは、第３方向における最良フォーカス位置が求められ、レジスト像２８０Ｗとレジスト像２９０Ｗからは、第４方向における最良フォーカス位置が求められる。これにより、４つの周期方向について、それぞれ最良フォーカス位置が求められ、Ｌ／Ｓパターンの周期方向による最良フォーカス位置の違いを求めることができる。また、４つの周期方向について求められた最良フォーカス位置の平均値（又は加重平均値）を算出し、該平均値（又は加重平均値）を各評価点での最良フォーカス位置としても良い。
【０１３８】
なお、上記説明では、投影光学系ＰＬの視野内に設定される複数の評価点の１つにおける光学特性としての最良フォーカス位置の計測について述べたが、残りの評価点についても同様に光学特性が決定される。
【０１３９】
続いて、計測部５２１は、最良フォーカス位置でのレジスト像２２１ａＷの線幅値ｗＬとレジスト像２２１ｂＷの線幅値ｗＲとを用いて、次の（７）式により線幅異常値を算出し、投影光学系ＰＬの光学特性の一つであるコマ収差を求める。
【０１４０】
【数７】
2004319937.tif 000009
【０１４１】
あるいは、計測部５２１は、（線幅値ｗＬ−線幅値ｗＲ）をコマ収差の指標値とし、この指標値に基づいて、投影光学系の光学特性の一つであるコマ収差を求めることもできる。この他、計測部５２１は、（線幅値ｗＬ−線幅値ｗＲ）とＬ／Ｓパターン２２１のピッチとの比を、コマ収差の指標値とし、該指標値に基づいてコマ収差を求めることもできる。
【０１４２】
さらに、計測部５２１は、他のレジスト像及び投影光学系ＰＬの視野内の他の評価点においても同様にして線幅異常値などを算出する。
【０１４３】
また、本第１の実施形態で求められた最良フォーカス位置に基づいて、次のようにして投影光学系の光学特性である非点収差、像面湾曲、及び総合焦点差を求めることができる。
【０１４４】
非点収差は、周期方向が直交する周期パターン（評価点が光軸上にあるときは、例えば、レジスト像２２０Ｗとレジスト像２４０Ｗ）から得られる最良フォーカス位置の差に基づいて算出することができる。すなわち、投影光学系ＰＬの視野内で任意の像高位置にある評価点に配置されたサジタル方向とメリジオナル方向とを周期方向とする、周期パターンの線幅値に基づいて求められる最良フォーカス位置の差に基づいて非点収差を算出することができる。さらに、投影光学系ＰＬの視野内の複数の評価点について算出された非点収差に基づいて最小二乗法による近似処理を行うことにより非点収差面内均一性を求めることができる。
【０１４５】
また、投影光学系ＰＬの視野内の複数の評価点について計測された最良フォーカス位置に基づいて最小二乗法による近似処理を行うことにより像面湾曲を算出することができる。
【０１４６】
さらに、非点収差面内均一性と像面湾曲とから総合焦点差を求めることができる。
【０１４７】
また、投影光学系ＰＬの視野内の複数の評価点について、最良フォーカス位置での第１の線幅値ｗＬと第２の線幅値ｗＲとの少なくとも一方あるいはその平均値に基づいて最小二乗法による近似処理を行うことにより、投影光学系ＰＬの光学特性の一つである投影光学系ＰＬの視野内での線幅均一性を求めることができる。
【０１４８】
計測部５２１が行った上記処理は、その手順がプログラムとして記憶部５２５に記憶されており、計測部５２１は、その手順に従って自動的に処理を行っている。すなわち、ウエハＷがウエハボックス５１０に固定され、オペレータが初期条件を入力し、測定開始を指示した後は、自動的に処理が行われるため、省力化を図ることができる。また、計測部５２１は上記処理の結果（前述の相関関係、最良フォーカス位置やコマ収差又は線幅異常値などの光学特性）を、印字部５２４からプリント出力する、あるいは表示部５２１に表示するようにしても良い。
【０１４９】
このようにして求められた投影光学系の光学特性データは、露光装置１００の主制御装置２８に入力され、図示しない記憶装置に保存される。そして、主制御装置２８は、この光学特性データに基づいて、図示しない結像特性補正コントローラに指示し、投影光学系ＰＬの複数のレンズエレメントを制御することにより投影光学系ＰＬのコマ収差や像面湾曲などを調整する。
【０１５０】
そして、半導体デバイスの製造時における露光工程では、デバイス製造用のレチクルＲがレチクルステージＲＳＴ上に装填され、その後、レチクルアライメント及びいわゆるベースライン計測、並びにＥＧＡ（エンハンスト・グローバル・アライメント）等のウエハアライメントなどの準備作業が行われる。なお、上記のレチクルアライメント、ベースライン計測等の準備作業については、例えば特開平７−１７６４６８号公報などに詳細に開示され、また、これに続くＥＧＡについては、特開昭６１−４４４２９号公報などに詳細に開示されている。
【０１５１】
その後、ウエハアライメント結果に基づいて、ステップ・アンド・スキャン式の露光が行われる。なお、露光時の動作等は通常の走査型露光装置と異なることがないので、詳細説明については省略する。
【０１５２】
上述の計測方法によれば、像の線幅を電気抵抗計測で求めているために、ほぼ同時に複数の像の線幅を測定でき、光学特性計測のスループットを低下させることなく評価点を増やすことが可能となる。これは、結果的に、測定精度の向上や、測定結果の再現性の向上に寄与することになる。
【０１５３】
また、非点収差、像面湾曲、総合焦点差といった光学特性を評価するための最良フォーカス測定と、投影光学系の重要な光学特性の一つであるコマ収差を評価するための線幅異常値の測定と、露光領域内の線幅均一性を評価するためのＣＤ（Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ）測定とを短時間で、精度よく、しかも自動的に行うことが可能となる。
【０１５４】
さらに、ラインパターンが第１方向と第２方向に延びている線幅計測用パターンをパターン領域ＰＡ内に配置した後の隙間領域に、ラインパターンが第３方向と第４方向に延びている線幅計測用パターンを配置している。このため、面積が限られているパターン領域ＰＡを有効に利用することができるとともに、１回の露光で多数の計測値を得ることができる。
【０１５５】
また、図２に示されるようなマスクを用いて、最良露光量を計測することも可能である。すなわち、最良フォーカス位置において、ウエハＷ上に照射される露光光のエネルギ量（露光ドーズ量）を変えながら、パターンを転写することにより、像の線幅値と露光ドーズ量との間の相関関係から最良露光量を求めることができる。あるいは、投影光学系の光軸に関するウエハ位置及び、ウエハＷ上に照射される露光光のエネルギ量（露光ドーズ量）を変えながら、パターンを転写することにより、露光ドーズ量と像の線幅値と投影光学系の光軸に関するウエハ位置との間の相関関係から最良フォーカス位置及び最良露光量を求めることができる。
【０１５６】
露光ドーズ量の調整は、主制御装置２８により、照明系ＩＯＰ内のＮＤフィルタあるいは光源を制御して行われる（いずれも不図示）。すなわち、第１の方法として、パルスの繰り返し周波数を一定に維持し、ＮＤフィルタの選択又は角度調整などによりレーザビームの透過率を変化させ像面（ウエハ面）に与えられる露光光のエネルギ量を調整する。第２の方法として、パルスの繰り返し周波数を一定に維持し、光源に指示を与えてレーザビームの１パルス当たりのエネルギを変化させることにより像面（ウエハ面）に与えられる露光光のエネルギ量を調整する。第３の方法として、レーザビームの透過率及びレーザビームの１パルス当たりのエネルギを一定に維持し、パルスの繰り返し周波数を変更することによって、像面（ウエハ面）に与えられる露光光のエネルギ量を調整する。また、これら３つの方法を適宜組み合わせることも可能である。
【０１５７】
なお、各線幅計測用パターンのＬ／Ｓパターンにおける周期方向の両端に位置する２本のラインパターンで挟まれているラインパターン（ダミーパターン）が複数本の場合には、図１４に示されるように、各ダミーパターンの隣接する端部同士の一部を線状のパターンで連通し、１本のラインパターン３００が折り畳まれた形状となるようにしてもよい。また、ダミーパターンを含まなくても良い。すなわち、相互に隣接するラインパターンが、線幅計測の対象パターンであっても良く、この場合、それ以外のパターンが存在しなくても良い。すなわち、相互に隣接する２本のラインパターンから成るマルチラインパターンを線幅計測用パターンの前述のＬ／Ｓパターンの代わりに用いても良い。
【０１５８】
本第１の実施形態で用いる導電性のフォトレジストは、スピンコート可能であることからもわかるように、比較的簡単に（例えば剥離液等で）ウエハＷにダメージを与えることなく（例えばウエハＷの再研磨などを行うことなく）、剥離可能である。したがって、本第１の実施形態において、上記光学特性の計測を複数回実施する場合には、一度、計測に使用したウエハＷを、剥離液を用いて洗浄し、ウエハＷ上に残存する導電性フォトレジストを除去した上で、そのウエハＷを再利用するようにしても良い。このように、ウエハＷを再利用できるようになれば、上述の計測に要するコストの削減につながる。
【０１５９】
以上詳細に述べたように、本第１の実施形態の計測方法によれば、導電性フォトレジストが塗布されたウエハＷに対しパターン２００の転写を行う。このようにすれば、そのウエハＷを現像するだけで、電気抵抗計測可能な導電性レジストの転写パターン（レジスト像）をウエハＷ上に形成することができるため、導電膜のエッチング工程や成膜工程等を省略でき、電気抵抗計測可能な転写パターンの形成に要する時間を短縮することができる。
【０１６０】
また、本第１の実施形態では、ウエハＷを準備する際に、エッチング工程を行わないので、ウエハＷへのダメージが低減され、その再利用が可能となり、計測に要するコストの削減が可能となる。また、高価なドライエッチャーが不要となるので、その分だけ、コストを削減することができる。さらに、エッチング残渣などによる測定誤差がなくなるため、転写パターンのサイズを精度良く計測することができる。
【０１６１】
また、本第１の実施形態の投影光学系ＰＬの光学特性計測方法によれば、上述の計測方法によって計測された導電性レジストの転写パターンのサイズに基づいて、投影光学系ＰＬの光学特性が計測されるので、その計測に要する時間を短縮することができる。
【０１６２】
また、本第１の実施形態の露光方法及びその調整方法によれば、上述のように計測された投影光学系ＰＬの光学特性に基づいて投影光学系ＰＬを調整するので、その調整時間が短縮され、結果的に露光工程のスループットを向上させることができる。
【０１６３】
なお、本第１の実施形態では、導電性のフォトレジスト層６０４及び反射防止膜６０５の下層に絶縁膜及び導電膜が形成されていないウエハＷを用いたが、これに限らず、従来通り、絶縁膜又は導電（金属）膜が形成されているウエハを用いても良い。
【０１６４】
《第２の実施形態》
次に、本発明の第２の実施形態を図１５（Ａ）〜図１５（Ｄ）に基づいて説明する。この第２の実施形態では、本発明に係る計測方法、光学特性計測方法及び露光方法が、前述の第１の実施形態と同一若しくは同等の露光装置及び計測用レチクルを用いて行われる。また、後述する線幅計測には、前述の第１の実施形態と同一若しくは同等の電気抵抗測定装置が用いられる。従って、以下においては、重複記載を防止する観点から、これらの装置及びそれぞれの構成各部については第１の実施形態と同一の符号を用いるとともに、光学特性計測方法及び露光方法を中心として説明する。
【０１６５】
本第２の実施形態におけるウエハＷ’の構成について説明する。
【０１６６】
ウエハＷ’は、図１５（Ａ）に示されるように、ベースとなるシリコン基板６０１と、該シリコン基板６０１上に形成された導電性有機反射防止膜６０５’と、該導電性有機反射防止膜６０５’上に塗布された感光層としてのフォトレジスト層６０４’とから構成されている。導電性有機反射防止膜６０５’は、スパッタリング等で成膜されたアルミニウムなどから成る金属性の導電膜よりもエッチングが容易で、剥離液を用いて、シリコン基板６０１から剥離することが比較的容易である。また、本第２の実施形態では、レチクルＲＴのパターン部分が遮光部となっているために、フォトレジスト層６０４’として、ポジ型の化学増幅型レジストが用いられる。また、そのレジストには、導電性がなくても良い。
【０１６７】
本第２の実施形態では、主制御装置２８は、ウエハステージＷＳＴのＺ位置を所定ピッチΔＺずつ変化させながら、ウエハＷ’上の複数のショット領域にステップ・アンド・リピート方式で同一パターンの露光を繰り返すところまでは、上記第１の実施形態と同じなので、それまでの動作の説明を省略する。この繰り返し露光により、各ショット領域内の複数点にそれぞれパターン２００の像が転写される。
【０１６８】
予め設定されているウエハステージＷＳＴのＺ軸方向の所定範囲内での所定ステップ数の位置での露光が終了すると、ウエハＷ’は、主制御装置２８の指示に応じて、不図示のウエハアンローダによって、ウエハステージＷＳＴ上からアンロードされた後、不図示のウエハ搬送系により、露光装置１００にインラインにて接続されている不図示のコータ・デベロッパ（以下、「Ｃ／Ｄ」と略述する）に搬送される。
【０１６９】
このＣ／Ｄ内でウエハＷ’の現像が行われる。この現像の終了により、ウエハＷ’上には、レジスト像が形成される。本第２の実施形態では、ウエハＷ’上のフォトレジスト層６０４’は光が当たると現像液に対して可溶化するため、図１５（Ｂ）に示されるように、現像処理により光が当たった部分のみのフォトレジスト層６０４’が除去される。
【０１７０】
次に、ウエハＷ’は、ドライエッチング装置に送られ、ドライエッチングにより、図１５（Ｃ）に示されるように、フォトレジスト層６０４’が除去された部分のみの反射防止膜６０５’が除去され、シリコン基板６０１が露出する。
【０１７１】
さらに、ウエハＷ’上のレジストをレジスト剥離装置により剥離した後、すべてのフォトレジスト層６０４’が除去される。これにより、図１５（Ｄ）に示されるように、ウエハＷ’上のレジスト像は、同一形状の導電性を有する導電性有機反射防止膜６０５’より成るパターンに置き換えられ、この状態のウエハＷ’が線幅計測用の試料となる。すなわち、本第２の実施形態では、この導電性有機反射防止膜６０５’より成るエッチング像が、第１の実施形態のレジスト像と同様に、線幅計測に用いられる。その線幅計測の方法は、上記第１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【０１７２】
以上述べたように、本第２の実施形態では、その反射防止膜として、導電性有機反射防止膜６０５’を用い、その導電性有機反射防止膜６０５’がフォトレジスト層６０４’の下層に形成されたウエハＷ’にパターンを転写する。このようにすれば、通常のアルミニウムなどの金属から成る導電膜よりも比較的エッチングが容易な導電性有機反射防止膜６０５をエッチングするだけで、導電性の転写パターンを形成することができるので、エッチング工程を短縮することができ、結果的に転写パターン（エッチング像）の形成に要する時間を短縮することができる。
【０１７３】
また、ウエハＷ’上に、反射防止膜とは別の導電膜（例えば金属性の導電膜）を成膜する必要がなくなるので、その成膜工程も省略することでき、結果的に転写パターンの形成に要する時間を短縮することができる。
【０１７４】
なお、このウエハＷ’については、計測終了後、導電性有機反射防止膜６０５’を剥離可能な剥離液を用いて、ウエハＷ’上に残存する導電性有機反射防止膜６０５’を除去する除去工程をさらに実行して、ウエハＷ’を再利用することができるので、コスト面でも有利に作用する。
【０１７５】
《第３の実施形態》
次に、本発明の第３の実施形態を図１６（Ａ）〜図１６（Ｄ）に基づいて説明する。この第３の実施形態では、本発明に係る計測方法、光学特性計測方法及び露光方法が、前述の第１の実施形態と同一若しくは同等の露光装置及び計測用レチクルを用いて行われる。また、後述する線幅計測には、前述の第１の実施形態と同一若しくは同等の電気抵抗測定装置が用いられる。従って、以下においては、重複記載を防止する観点から、これらの装置及びそれぞれの構成各部については上記第１の実施形態と同一の符号を用いるとともに、光学特性計測方法及び露光方法を中心として説明する。
【０１７６】
ここで、本第３の実施形態におけるウエハＷ”の構成について説明する。
【０１７７】
ウエハＷ”は、図１６（Ａ）に示されるように、ベースとなるシリコン基板６０１と、該シリコン基板６０１上に形成された有機絶縁膜６０２と、該有機絶縁膜６０２上に形成された有機導電膜６０３と、該有機導電膜６０３上に形成された反射防止膜６０５と、該反射防止膜６０５上に塗布された感光層としてのフォトレジスト層６０４’とから構成されている。また、本第３の実施形態では、レチクルＲＴのパターン部分が遮光部となっているために、フォトレジスト層６０４’としてポジ型の化学増幅型レジストが用いられている。また、フォトレジスト層６０４’及び反射防止膜６０５には、導電性はなくても良い。
【０１７８】
本第３の実施形態では、主制御装置２８は、ウエハステージＷＳＴのＺ位置を所定ピッチΔＺずつ変化させながら、ウエハＷ”上の複数のショット領域にステップ・アンド・リピート方式で同一パターンの露光を繰り返すところまでは、上記第１、第２の実施形態と同じなので、それまでの動作の説明を省略する。この繰り返し露光により、各ショット領域内の複数点にそれぞれパターン２００の像が転写される。
【０１７９】
予め設定されているウエハステージＷＳＴのＺ軸方向の所定範囲内での所定ステップ数の位置での露光が終了すると、ウエハＷ”は、主制御装置２８の指示に応じて、不図示のウエハアンローダによって、ウエハステージＷＳＴ上からアンロードされた後、不図示のウエハ搬送系により、露光装置１００にインラインにて接続されている不図示のコータ・デベロッパ（以下、「Ｃ／Ｄ」と略述する）に搬送される。
【０１８０】
このＣ／Ｄ内でウエハＷ”の現像が行われる。この現像の終了により、ウエハＷ”上には、レジスト像が形成される。本第３の実施形態では、ウエハＷ”上のフォトレジスト層６０４’は光が当たると現像液に対して可溶化するため、図１６（Ｂ）に示されるように、現像処理により光が当たった部分のみのフォトレジスト層６０４’が除去される。
【０１８１】
次に、ウエハＷ”は、ドライエッチング装置に送られ、ドライエッチングにより、図１６（Ｃ）に示されるように、フォトレジスト層６０４’が除去された部分のみの有機導電膜６０３及び反射防止膜６０５が除去され、有機絶縁膜６０２が露出する。
【０１８２】
さらに、ウエハＷ”は、レジスト剥離装置によるレジストの剥離後、すべてのフォトレジスト層６０４’及び反射防止膜６０５が除去される。これにより、図１６（Ｄ）に示されるように、ウエハＷ”上のレジスト像は、同一形状の導電性を有する有機導電膜６０３より成るパターンに置き換えられ、この状態のウエハＷ”が、線幅計測用の試料となる。なお、この有機導電膜のパターンを、以下、便宜上「エッチング像」という。本第３の実施形態では、このエッチング像が、上記第１の実施形態の導電性フォトレジストのレジスト像及び上記第２の実施形態の導電性有機反射防止膜のエッチング像と同様に、線幅計測に用いられる。その線幅計測の方法は、上記第１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【０１８３】
以上述べたように、本第３の実施形態によれば、最終的に電気抵抗計測の対象となる転写パターン（エッチング像）が形成される導電膜を、有機導電膜６０３とし、その下層の絶縁膜を、有機絶縁膜６０２とする。このような有機導電膜６０３及び有機絶縁膜６０２は、従来の金属から成る導電膜や、酸化膜等の絶縁膜のように、膜を形成するのに比較的長時間を要するスパッタリングやＣＶＤ等で成膜する必要がなく、一般のフォトレジスト等と同様に、スピンコート等による塗布などの容易な方法により形成することが可能で、また、剥離液等を用いて容易に除去可能な膜である。したがって、この膜を導電膜として用いれば、その形成及び除去に要する時間を短縮することができ、結果的に光学特性等の計測に要する時間を短縮することができる。また、このような有機導電膜６０３等を用いれば、計測が終了したウエハＷ”をまた再利用する際に、ウエハＷ”にダメージを与えることなく、その有機導電膜６０３等をウエハＷ”から剥離することができるので、ウエハＷ”の再利用が可能となり、コスト面で有利となる。
【０１８４】
なお、本第３の実施形態では、導電膜及び絶縁膜として、有機導電膜及び有機絶縁膜を用いたが、いずれか一方は、無機性の膜（すなわち、酸化膜や金属性の膜）であっても良い。また、フォトレジスト層の下層に反射防止膜（Ｂｏｔｔｏｍ−ＡＲＣ）が設けられたウエハを用いたが、これには限定されず、フォトレジスト層の上層に反射防止膜（Ｔｏｐ−ＡＲＣ）が設けられたウエハを用いてもよいことは言うまでもない。
【０１８５】
なお、上記各実施形態では、パターン２００は、ラインパターンが４方向（第１〜第４方向）に伸びる８種類の線幅計測用パターンから構成されているが、これに限定されるものではない。すなわち、パターン２００は、ラインパターンが４方向（第１〜第４方向）に伸びる少なくとも４種類の線幅計測用パターンから構成されても良い。あるいは、パターン２００は、ラインパターンが３方向（第１〜第３方向）に延びる少なくとも３種類の線幅計測用パターンから構成されていても良い。
【０１８６】
また、上記各実施形態では、線幅計測用パターンにおけるＬ／Ｓパターンとして、５本のラインパターンが周期的に配列されたＬ／Ｓパターンが用いられているが、５本に限定されるものではない。さらに、例えば、コマ収差の影響が小さいあるいは無視し得るときなどは、Ｌ／Ｓパターンのような密集パターンではなく孤立パターン、すなわち１本のラインパターンでも良い。また、上記各実施形態では、Ｌ／Ｓパターンの周期方向の両端に位置する２本のラインパターンを線幅計測の対象パターンとしているがこれに限定されるものではない。すなわち、Ｌ／Ｓパターンの周期方向の中心に最も近い位置にあるラインパターンを線幅計測の対象パターンとしても良い。また、Ｌ／Ｓパターンの周期方向の両端に位置する２本のラインパターンを線幅計測の対象パターンとする線幅計測用パターンと、Ｌ／Ｓパターンの周期方向の中心に最も近い位置にあるラインパターンを線幅計測の対象パターンとする線幅計測用パターンとが混在しても良い。さらに、１つの線幅計測用パターンにおいて、Ｌ／Ｓパターンの周期方向の両端に位置する２本のラインパターンとＬ／Ｓパターンの周期方向の中心に最も近い位置にあるラインパターンとを線幅計測の対象パターンとしても良い。
【０１８７】
また、上記各実施形態では、シート抵抗計測用パターンを挟んで、対称な線幅計測用パターンが配置されているが、これに限らず、例えばシート抵抗計測用パターンを挟んで、線幅のみが異なるラインパターンを含む線幅計測用パターンが配置されても良く、あるいは、ラインパターンの方向のみが異なる線幅計測用パターンが配置されても良い。また、シート抵抗計測用パターンは、必ずしもパターン２００の中央部に配置されなくても良い。
【０１８８】
また、上記各実施形態では、パターン２００における線幅計測対象のパターン線幅は、すべて同一であるがこれに限定されるものではない。すなわち、パターン２００を構成する各線幅計測用パターンにおける線幅計測対象のパターン線幅が２種類以上あっても良い。
【０１８９】
また、上記各実施形態では、各線幅計測用パターンにおけるＬ／Ｓパターンのパターンピッチ及びデューティ比は同一としているが、計測目的や計測手法に応じて変更しても良い。
【０１９０】
例えば、シート抵抗値計測用パターン２２０〜２９０の代わりに、図１７に示されるような線幅計測用パターン７２０のようなパターンを用いることもできる。
【０１９１】
線幅計測用パターン７２０は、図１７に示されるように、５本のラインパターンが周期的に配列されたラインアンドスペース（以下、「Ｌ／Ｓ」と略述する）パターンと、正方形の形状を有する４個の電極パッドパターン７２２ａ，７２２ｂ，７２２ｃ，７２２ｄとから構成されている。そして、電極パッドパターン７２２ａ，７２２ｃは、それぞれ線状のパターンを介して前記Ｌ／Ｓパターンの周期方向における中央のラインパターン７２１の長手方向における一端と接続されており、電極パッドパターン７２２ｂ，７２２ｄは、それぞれ線状のパターンを介して前記ラインパターン７２１の長手方向における他端と接続されている。
【０１９２】
そして、この線幅計測用パターン２２０の代わりに、線幅計測用パターン７２０を配置するのと同様に、線幅計測用パターン２３０〜２９０の代わりに、それぞれ線幅計測用パターン７２０と同様のパターンを有する計測用パターンを、各線幅計測用パターンにおけるＬ／Ｓパターンの中央のラインパターンを延長した線がシート抵抗値計測用パターン２１０の計測領域パターン２１１の中央部で交差するように配置する。ただし、各線幅計測用パターンを、線幅計測用パターン２２０、２４０、２６０、２８０に相当する計測用パターンのＬ／Ｓパターンと、線幅計測用パターン２３０、２５０、２７０、２９０に相当する計測用パターンとに分け、各線幅計測用パターンのＬ／Ｓパターンのピッチは同一とし、線幅計測用パターン２２０、２４０、２６０、２８０に相当する計測用パターンのＬ／Ｓパターンのライン部の幅を例えば５８０ｎｍとし、線幅計測用パターン２３０、２５０、２７０、２９０に相当するＬ／Ｓパターンのライン部の幅を例えば６２０ｎｍとし、前記２種類の線幅計測用パターンにおけるＬ／Ｓパターンのデューティ比を異ならせる。
【０１９３】
このようにすれば、線幅計測用パターンにおいて、複数本のラインパターンが周期的に配列されたＬ／Ｓパターンを用い、しかもＬ／Ｓパターンの周期方向における中央のラインパターンを線幅計測の対象とすることにより、コマ収差の影響を小さくすることができ、測定精度を更に向上させることができる。
【０１９４】
そして、最良フォーカス位置におけるレチクルパターンでのライン部の幅とそれに対応する像の線幅との関係を、最小二乗法を用いた近似処理により求めることができる。例えば、第１の線幅値の平均値が１４０ｎｍであり、第２の線幅値の平均値が１６０ｎｍであれば、レチクルパターンの線幅と像の線幅との関係は、次の（８）式で示される。
【０１９５】
像の線幅＝レチクルパターンの線幅×０．５−１５０    …（８）
【０１９６】
なお、レチクルパターンにおけるＬ／Ｓパターンのライン部の幅が２種類だと、レチクルパターンの線幅とパターン像の線幅との関係は１次式で示されているが、レチクルパターンにおけるＬ／Ｓパターンのライン部の幅が３種類以上の場合には、レチクルパターンの線幅とパターン像の線幅との関係は２次式以上の高次式となることもある。
【０１９７】
さらに、上記各実施形態では、パターン２００は、ウエハＷのシート抵抗値を計測するためのパターンとして、ファン・デア・パウ構造のパターンを含んでいるが本発明がこれに限定されるものではない。また、パターン２００は、シート抵抗計測用パターンを含まなくても良い。
【０１９８】
なお、上記各実施形態では、パターン２００を構成する線幅計測用パターンのすべてに電気抵抗計測用電極パッドパターンを含んでいるがこれに限定されるものではない。すなわち、パターン２００は、電気抵抗計測用電極パッドパターンを含まない線幅計測用パターンを含んでいても良い。
【０１９９】
さらに、電気抵抗測定装置５００には、複数のウエハを連続して測定するために、複数のウエハをストックする図示しないウエハストック部と、このウエハストック部から自動的にウエハを取り出して固定部５１１にセットする図示しないローダ部とを備えることも可能であり、これにより更なる省力化、短時間化が図られる。
【０２００】
なお、電気抵抗測定装置５００のコントローラ５２０は、一般のパーソナルコンピュータにＡＤボード、ＤＡボード、及びＤＩＯボードを備えたものでも良い。
【０２０１】
さらに、電気抵抗測定装置５００のコントローラ５２０で求められた光学特性データを、主制御装置２８に自動的に転送することも可能である。
【０２０２】
さらに、最良フォーカス位置の決定にあたって、Ｌ／Ｓパターンのデューティ比が同一で周期方向が異なる複数のレジスト像の線幅値の平均値を用いるものとしたが、周期方向は１つ以上であれば良く、例えば周期方向が同一でＬ／Ｓパターンのデューティ比が異なる一対のパターンのみから最良フォーカス位置を決定しても良い。
【０２０３】
このとき、長手方向が同一で線幅が異なる複数の孤立ラインパターンを形成しておくことは言うまでもない。
【０２０４】
また、Ｌ／Ｓパターンにおけるライン部のパターン本数を偶数にし、中央付近の２本のラインパターンについて線幅計測を行い、それらの平均値を計測値としても良い。
【０２０５】
なお、上記第１の実施形態では、感光層の物質として導電性フォトレジストを用いたが、感光層はレジストに限られるものではなく、導電性の光磁気層などでも良い。また、上記第２、第３の実施形態においても、フォトレジストの感光層でなく、光磁気層であっても良い。
【０２０６】
また、上記各実施形態では、パターンの像のサイズとして代表的に線幅を計測する場合について説明したが、本発明がこれに限定されるものではない。すなわち、パターンの像の線幅に代えて、パターンの像の長さその他の寸法を像のサイズとして計測しても良い。また、パターンが例えば楔形パターンなどである場合、その対角線の長さを計測対象である像のサイズとしても良い。かかる像の長さその他の寸法も、ウエハのデフォーカス量や露光ドーズ量に応じて変化するので、上記各実施形態と同様の相関関係が得られるからである。
【０２０７】
なお、上記各実施形態では、ポジレジストを用いるものとしたが、その代わりにネガレジストを用いても良い。
【０２０８】
さらに、本発明が適用される露光装置の光源は、ＫｒＦエキシマレーザやＡｒＦエキシマレーザ等に限らず、他の真空紫外域、遠紫外域又は紫外域のパルス光源、あるいは連続光源であっても良い。この他、露光用照明光として、例えば、ＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイッテルビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。また、露光用照明光としてＥＵＶ光などのＸ線、あるいは電子線やイオンビームなどの荷電粒子線などを用いても良い。
【０２０９】
また、上記各実施形態では、本発明がステップ・アンド・スキャン方式の縮小投影露光装置に適用された場合について説明したが、本発明の適用範囲がこれに限定されないのは勿論である。すなわち、ステップ・アンド・リピート方式、ステップ・アンド・スティッチ方式、ミラープロジェクション・アライナー、及びフォトリピータなどにも好適に適用することができる。また、投影光学系は、屈折系のみならず、反射屈折系又は反射系でも良い。また、投影光学系としては、屈折系に限らず、反射光学素子と屈折光学素子とを有する反射屈折系（カタッディオプトリック系）あるいは反射光学素子のみを用いる反射系を用いても良い。なお、投影光学系ＰＬとして反射屈折系又は反射系を用いるときは、前述した可動の光学素子として反射光学素子（凹面鏡や反射鏡など）の位置などを変更して投影光学系の結像性能を調整する。また、照明光ＥＬとして、特にＡｒ２レーザ光、又はＥＵＶ光などを用いる場合には、投影光学系ＰＬを反射光学素子のみから成るオール反射系とすることもできる。但し、Ａｒ２レーザ光やＥＵＶ光などを用いる場合にはレチクルＲも反射型とする。さらに、例えば国際公開ＷＯ９９／４９５０４号などに開示される、投影光学系ＰＬとウエハとの間に液体が満たされる液浸型露光装置に本発明を適用しても良い。
【０２１０】
さらに、本発明は、半導体素子の製造に用いられる露光装置だけでなく、液晶表示素子、有機ＥＬ、プラズマディスプレイなどを含むディスプレイの製造に用いられる、デバイスパターンをガラスプレート上に転写する露光装置、薄膜磁気へッドの製造に用いられる、デバイスパターンをセラミックウエハ上に転写する露光装置、撮像素子（ＣＣＤなど）、マイクロマシン、及びＤＮＡチップなどの製造、さらにはマスク又はレチクルの製造に用いられる露光装置などにも適用することができる。
【０２１１】
なお、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、光学調整をするとともに、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、上記各実施形態の露光装置を製造することができる。なお、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。
【０２１２】
また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。ここで、ＤＵＶ（遠紫外）光やＶＵＶ（真空紫外）光などを用いる露光装置では一般的に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、螢石、フッ化マグネシウム、又は水晶などが用いられる。
【０２１３】
《デバイス製造方法》
次に、上記で説明した、計測方法、光学特性計測方法、露光装置の調整方法、露光方法を好適に実施し得る露光装置を使用したデバイスの製造方法の実施形態を説明する。
【０２１４】
図１８には、デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、ＤＮＡチップ、マイクロマシン等）の製造例のフローチャートが示されている。図１８に示されるように、まず、ステップ３０１（設計ステップ）において、デバイスの機能・性能設計（例えば、半導体デバイスの回路設計等）を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップ３０２（マスク製作ステップ）において、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。一方、ステップ３０３（ウエハ製造ステップ）において、シリコン等の材料を用いてウエハを製造する。
【０２１５】
次に、ステップ３０４（ウエハ処理ステップ）において、ステップ３０１〜ステップ３０３で用意したマスクとウエハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップ３０５（デバイス組立ステップ）において、ステップ３０４で処理されたウエハを用いてデバイス組立を行う。このステップ３０５には、ダイシング工程、ボンディング工程、及びパッケージング工程（チップ封入）等の工程が必要に応じて含まれる。
【０２１６】
最後に、ステップ３０６（検査ステップ）において、ステップ３０５で作製されたデバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にデバイスが完成し、これが出荷される。
【０２１７】
図１９には、半導体デバイスの場合における、上記ステップ３０４の詳細なフロー例が示されている。図１９において、ステップ３１１（酸化ステップ）においてはウエハの表面を酸化させる。ステップ３１２（ＣＶＤステップ）においてはウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ３１３（電極形成ステップ）においてはウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ３１４（イオン打込みステップ）においてはウエハにイオンを打ち込む。以上のステップ３１１〜ステップ３１４それぞれは、ウエハ処理の各段階の前処理工程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。
【０２１８】
ウエハプロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップ３１５（レジスト形成ステップ）において、ウエハに感光剤を塗布する。引き続き、ステップ３１６（露光ステップ）において、上記各実施形態の露光装置及び露光方法によってマスクの回路パターンをウエハに転写する。次に、ステップ３１７（現像ステップ）においては露光されたウエハを現像し、ステップ３１８（エッチングステップ）において、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去る。そして、ステップ３１９（レジスト除去ステップ）において、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。
【０２１９】
これらの前処理工程と後処理工程とを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
【０２２０】
以上のような、デバイス製造方法を用いれば、露光ステップで、上記各実施形態の露光方法及び露光装置が用いられるので、前述した光学特性計測方法で精度良く求められた光学特性に基づいて調整された投影光学系を介して高精度な露光が行われ、高集積度のデバイスの生産性を向上させることが可能となる。
【０２２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の計測方法によれば、より短時間に、転写パターンのサイズを計測することができるという効果がある。
【０２２２】
また、本発明の光学特性計測方法によれば、投影光学系の光学特性を計測する時間を短縮することができるという効果がある。
【０２２３】
また、本発明の露光装置の調整方法によれば、調整時間を短縮することができるという効果がある。
【０２２４】
また、本発明の露光方法によれば、露光工程のスループットが向上することができるという効果がある。
【０２２５】
また、本発明のデバイス製造方法によれば、高集積度のデバイスの生産性を向上させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】投影光学系の光学特性の計測に用いられるレチクルの一例を示す図である。
【図３】投影光学系の光学特性の計測に用いられるレチクルパターンを説明するための図である。
【図４】ファン・デア・パウ（Ｖａｎ  Ｄｅｒ  Ｐａｕｗ）構造のシート抵抗値計測用パターンを説明するための図である。
【図５】線幅計測用パターンの一例を説明するための図である。
【図６】図６（Ａ），図６（Ｂ）は、それぞれウエハ上に線幅計測用パターンを形成する工程を説明するための図である。
【図７】ウエハ上に転写された図３のレチクルパターンの転写像を説明するための図である。
【図８】シート抵抗値計測用パターンの転写像におけるシート抵抗値の測定方法を説明するための図である。
【図９】線幅計測用パターンにおけるラインパターンの転写像の線幅測定の方法を測定するための図である。
【図１０】電気抵抗計測装置の具体的構成を説明するための図である。
【図１１】第１の線幅値とフォーカス位置との相関関係を説明するための図である。
【図１２】第２の線幅値とフォーカス位置との相関関係を説明するための図である。
【図１３】第１の線幅値と第２の線幅値の平均値とフォーカス位置との相関関係を説明するための図である。
【図１４】図５とは異なる線幅計測用パターンの一例を説明するための図である。
【図１５】図１５（Ａ）〜図１５（Ｄ）はそれぞれ、本発明の第２の実施形態における、ウエハ上に線幅計測用パターンを形成する工程を説明するための図である。
【図１６】図１６（Ａ）〜図１６（Ｄ）はそれぞれ、本発明の第３の実施形態における、ウエハ上に線幅計測用パターンを形成する工程を説明するための図である。
【図１７】線幅計測用パターンの他の例を説明するための図である。
【図１８】本発明に係るデバイス製造方法の実施形態を説明するためのフローチャートである。
【図１９】図１８のステップ３０４における処理のフローチャートである。
【符号の説明】
１００…露光装置、６０２…有機絶縁膜、６０３…有機導電膜、６０４…フォトレジスト層、６０５’…導電性有機反射防止膜、ＰＬ…投影光学系、Ｒ，ＲＴ…レチクル（マスク）、Ｗ，Ｗ’，Ｗ”…ウエハ。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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