(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体上に形成されたパターンの寸法を測定する方法において、
前記物体の所定範囲内に測定装置の検出範囲を設定した場合に、該検出範囲内に必ず測定対象のパターンが含まれるような所定のパターンを形成し、
前記検出範囲が前記所定範囲内となるように前記物体と前記検出範囲とを相対移動し、
前記相対移動により前記検出範囲内に少なくとも一部が設定された前記所定のパターンから前記測定対象のパターンを選択し、
前記選択された測定対象のパターンの所定箇所の寸法を測定する測定方法であり、
前記測定対象のパターンの形成範囲は、前記検出範囲を規定する所定方向に関して式（１）を満たす長さＣの範囲である測定方法。
【数１】
Ｃ≧２×Ａ＋Ｂ      …（１）
但し、Ａは、所定の目標位置に対して±Ａで表される、前記物体と前記検出範
囲との相対的位置決め精度、
Ｂは、前記検出範囲の前記所定方向の長さ
【請求項２】
前記所定のパターンは前記物体上で少なくとも前記所定範囲に形成されるとともに、前記所定範囲は前記物体上で少なくとも一方向に関して前記検出範囲よりも広く設定される請求項１に記載の測定方法。
【請求項３】
前記測定対象のパターンの形成範囲は、前記物体と前記検出範囲との相対的な位置決め精度及び前記検出範囲の大きさに基づいて決定する請求項１又は２に記載の測定方法。
【請求項４】
物体上に形成されたパターンの寸法を測定する方法において、
前記物体と測定装置の検出範囲との相対移動によって、前記物体上に形成される所定のパターンのうち測定対象のパターンの少なくとも一部が前記検出範囲内に設定されるように、前記物体上で少なくとも寸法を測定すべき所定方向に関する前記測定対象のパターンの形成範囲の長さＣを、前記物体と前記検出範囲との相対的な位置決め精度Ａ及び前記検出範囲の所定方向の長さＢに応じて、式Ｃ≧２×Ａ＋Ｂを満たすように前記検出範囲よりも広く設定する測定方法。
【請求項５】
物体上に形成されたパターンの寸法を測定する方法において、
前記物体と測定装置の検出範囲との相対移動によって、前記物体上に形成される所定のパターンのうち測定対象のパターンの少なくとも一部が前記検出範囲内に設定されるように、前記物体上で少なくとも寸法を測定すべき所定方向に関する前記測定対象のパターンの形成範囲の長さＣを、所定の目標位置に対して±Ａで表される前記物体と前記検出範囲との相対的な位置決め精度をＡ、前記検出範囲の前記所定方向の長さをＢとして、Ｃ≧２Ａ＋Ｂなる関係を満たすように設定する測定方法。
【請求項６】
前記測定対象のパターンは、前記物体上で少なくとも所定方向に関する寸法が実質的に等しい複数のパターン要素を前記所定方向に配列したものであり、前記検出範囲内に設定される前記複数のパターン要素の少なくとも１つで前記所定方向の寸法が測定される請求項１〜５のいずれかに記載の測定方法。
【請求項７】
前記所定のパターンは少なくとも前記測定対象のパターンを構成する前記複数のパターン要素が実質的に同一条件で形成されるように、前記所定方向に関して前記測定対象のパターンの両側にそれぞれパターン要素を有する請求項６に記載の測定方法。
【請求項８】
物体上に形成されたパターンの寸法を測定する方法において、
前記物体上で所定方向に関して両端を除く一部のみが測定対象となる所定のパターンのうち、少なくとも前記測定対象のパターンを前記所定方向に配列される複数のパターン要素で構成するとともに、前記複数のパターン要素が実質的に同一条件で形成され、かつ前記物体と測定装置の検出範囲との相対移動によって前記測定対象のパターンの少なくとも一部が前記検出範囲内に設定されるように前記所定のパターンを形成し、前記検出範囲内に設定される前記複数のパターン要素の少なくとも１つで前記所定方向の寸法を測定する測定方法であり、
前記測定対象のパターンの形成範囲は、前記検出範囲を規定する所定方向に関して、式Ｃ≧２×Ａ＋Ｂ（但し、Ａは、所定の目標位置に対して±Ａで表される前記物体と前記検出範囲との相対的位置決め精度、Ｂは、前記検出範囲の前記所定方向の長さ）を満たす長さＣの範囲である測定方法。
【請求項９】
前記複数のパターン要素はそれぞれ前記所定方向に関する寸法が実質的に等しい請求項８に記載の測定方法。
【請求項１０】
前記測定対象のパターンの両側に配置されるパターン要素はそれぞれ前記測定対象のパターンを構成する前記複数のパターン要素と実質的に同一形状である
請求項７〜９のいずれかに記載の測定方法。
【請求項１１】
前記複数のパターン要素はそれぞれ前記所定方向と直交する方向を長手方向とする線状パターンである請求項６〜１０のいずれかに記載の測定方法。
【請求項１２】
前記所定のパターンは、前記物体上で少なくとも所定方向に関する寸法が実質的に等しい多数のパターン要素を前記所定の方向に配列したものであり、前記測定対象のパターンは、前記多数のパターン要素のうち少なくとも両端に配置されるパターン要素を除く複数のパターン要素からなる請求項１〜６のいずれかに記載の測定方法。
【請求項１３】
前記所定のパターンは、前記多数のパターン要素が近接して形成される密集パターンである請求項１２に記載の測定方法。
【請求項１４】
前記所定のパターンは、前記多数のパターン要素がそれぞれ前記所定方向と直交する方向を長手方向とする線状パターンであり、かつ前記所定方向にほぼ同一間隔で配列される請求項１３に記載の測定方法。
【請求項１５】
前記所定のパターンは、前記多数のパターン要素が互いに所定距離以上離れて配置される孤立パターンである請求項１２に記載の測定方法。
【請求項１６】
前記所定のパターンは、前記多数のパターン要素がそれぞれ前記所定方向と直交する方向を長手方向とする線状パターンであり、かつ前記物体と前記検出範囲との相対移動によって前記多数のパターン要素の少なくとも１つが線幅測定可能に前記検出範囲内に設定されるような間隔で配列される請求項１５に記載の測定方法。
【請求項１７】
前記測定装置は電子顕微鏡である請求項１〜１６のいずれかに記載の測定方法。
【請求項１８】
前記所定のパターンは、第１面に測定用パターンが配置される投影光学系を介して第２面に配置される前記物体の感応層に前記測定用パターンの投影像を転写する露光工程を経て形成され、前記測定対象のパターンの寸法に基づいて前記投影光学系の光学特性に関連する第１情報を求める請求項１〜１７のいずれかに記載の測定方法。
【請求項１９】
前記露光工程にて前記所定のパターンと異なり、かつ互いにほぼ平行な２本の線状パターンからなる他のパターンを前記物体上に形成するとともに、前記２本の線状パターンの線幅をそれぞれ測定し、該測定された２つの線幅に基づいて前記第１情報と異なる前記投影光学系の光学特性に関連する第２情報を求める請求項１８に記載の測定方法。
【請求項２０】
前記測定用パターンの転写によって少なくとも前記測定対象のパターンが複数のパターン要素からなる前記所定のパターンを形成するとともに、前記転写時に前記複数のパターン要素に対する前記投影光学系の光学特性の影響が実質的に同一となるように前記測定用パターンの構成が決定される請求項１８又は１９に記載の測定方法。
【請求項２１】
物体上に形成された複数のパターンの寸法をそれぞれ測定する方法において、
前記物体上に少なくとも２つの測定対象のパターンを含む所定のパターンを、前記物体と測定装置の検出範囲との相対移動によって該検出範囲内に前記少なくとも２つの測定対象のパターンが設定されるように形成し、
前記相対移動により前記検出範囲内に設定されたパターンから前記少なくとも２つの測定対象のパターンを選択し、
前記選択された該測定対象のパターンの所定箇所の寸法を測定する測定方法であり、
前記測定対象のパターンの形成範囲は、前記検出範囲を規定する所定方向に関して、式Ｃ≧２×Ａ＋Ｂ（但し、Ａは、所定の目標位置に対して±Ａで表される前記物体と前記検出範囲との相対的位置決め精度、Ｂは、前記検出範囲の前記所定方向の長さ）を満たす長さＣの範囲である測定方法。
【請求項２２】
前記所定のパターンは、前記物体上で寸法を測定すべき所定方向に関して前記測定装置の検出範囲と大きさが同程度以下の所定範囲に、前記少なくとも２つの測定対象のパターンを含む測定用パターンを転写する露光工程を経て形成される
請求項２１に記載の測定方法。
【請求項２３】
前記所定のパターンは、複数本の線状パターンがほぼ平行に配列され、かつ前記線状パターンの本数が４本以下であり、前記少なくとも２つの測定対象のパターンは、前記所定のパターンのうち両端に配置される２本の線状パターンを含む請求項２２に記載の測定方法。
【請求項２４】
前記所定のパターンは、前記少なくとも２つの測定対象のパターンの１つ又は複数を含む測定用パターンを複数回、前記物体上に転写する露光工程を経て形成され、前記複数回の転写のうちの任意の転写である第１の転写で形成される１つの測定対象のパターンと、前記複数回の転写のうちの前記第１の転写とは異なる任意の転写である第２の転写で形成される１つの測定対象のパターンとが少なくとも前記物体上で寸法を測定すべき所定方向に関して前記測定装置の検出範囲と大きさが同程度以下の所定範囲内に形成される請求項２１に記載の測定方法。
【請求項２５】
前記所定のパターンは、前記第１転写で形成されるほぼ平行な複数本の線状パターンと、前記第２転写で形成されるほぼ平行な複数本の線状パターンとでその長手方向をほぼ一致させ、かつ隣接配置したものであり、前記少なくとも２つの測定対象のパターンは、前記各複数本の線状パターンで両端に配置される２つの線状パターンのうち、他の複数本の線状パターンと隣接した一方の線状パターンを含む請求項２４に記載の測定方法。
【請求項２６】
前記複数本の線状パターンはその本数が少なくとも５本である請求項２５に記載の測定方法。
【請求項２７】
物体上に形成された複数のパターンの寸法をそれぞれ測定する方法において、
前記複数のパターンのうち少なくとも第１及び第２パターンを、前記物体と測定装置の検出範囲との相対移動によって前記第１パターンのうち測定対象のパターンと前記第２パターンのうち測定対象のパターンとが少なくとも前記検出範囲内に設定されるように前記物体上に形成し、前記相対移動により前記検出範囲内に設定されたパターンから前記２つの測定対象のパターンを選択し、前記選択された各測定対象のパターンの所定箇所の寸法を測定する測定方法であり、
前記測定対象のパターンの形成範囲は、前記検出範囲を規定する所定方向に関して、式Ｃ≧２×Ａ＋Ｂ（但し、Ａは、所定の目標位置に対して±Ａで表される前記物体と前記検出範囲との相対的位置決め精度、Ｂは、前記検出範囲の前記所定方向の長さ）を満たす長さＣの範囲である測定方法。
【請求項２８】
前記第１及び第２パターンはそれぞれ同一又は異なる測定用パターンを前記物体の感応層に転写する露光工程を経て形成されるとともに、前記第１パターンと前記第２パターンとはそれぞれ異なる転写動作で形成される請求項２７に記載の測定方法。
【請求項２９】
前記第１及び第２パターンはそれぞれほぼ平行な複数本の線状パターンからなり、かつ前記物体上で長手方向がほぼ一致して隣接配置され、前記２つの測定対象のパターンは、前記第１及び第２パターンの各々で両端に配置される２つの線状パターンのうち、他のパターンと隣接した一方の線状パターンを含む請求項２８に記載の測定方法。
【請求項３０】
前記測定装置は電子顕微鏡である請求項２１〜２９に記載の測定方法。
【請求項３１】
前記物体上のパターンは、第１面に測定用パターンが配置される投影光学系を介して第２面に配置される前記物体の感応層に前記測定用パターンの投影象を転写する露光工程を経て形成され、前記測定対象のパターンの測定結果に基づいて前記投影光学系に光学特性に関連する情報を求める請求項２１〜３０のいずれかに記載の測定方法。
【請求項３２】
前記物体上のパターンは、前記露光工程によって前記感応層に前記測定用パターンが転写された前記物体を現像する工程を経て形成される凹凸パターンであり、前記測定対象のパターンの寸法測定に先立って前記凹凸パターンの凹部と凸部との少なくとも一方を特定する請求項１８〜２０、３１のいずれかに記載の測定方法。
【請求項３３】
前記凹凸パターンの凹部と凸部との少なくとも一方の特定は、前記凹凸パターンを撮像して得られる画像信号の微分波形と、該画像信号のコントラストとの少なくとも一方に基づいて行われる請求項３２に記載の測定方法。
【請求項３４】
請求項１８〜２０、３１〜３３のいずれかに記載の測定方法を用いて測定された前記光学特性の関連情報に基づいて前記投影光学系の光学特性を調整する投影光学系の調整方法。
【請求項３５】
請求項３４に記載の調整方法を用いて前記光学特性が調整された投影光学系を備える露光装置。
【請求項３６】
請求項３５に記載の露光装置を用いてデバイスパターンを感応物体上に転写する工程を含むデバイス製造方法。
【請求項３７】
前記物体上のパターンは、露光装置を用いて測定用パターンを前記物体の感応層に転写する露光工程を経て形成され、前記測定対象のパターンの寸法に基づいて前記露光装置の所定の特性を求める請求項１〜１７、２１〜３０のいずれかに記載の測定方法。
【請求項３８】
前記物体上のパターンは、前記露光工程によって前記感応層に前記測定用パターンが転写された前記物体を現像する工程を経て形成される凹凸パターンであり、前記測定対象のパターンの寸法測定に先立って前記凹凸パターンの凹部と凸部との少なくとも一方を特定する請求項３７に記載の測定方法。
【請求項３９】
前記凹凸パターンの凹部と凸部との少なくとも一方の特定は、前記凹凸パターンを撮像して得られる画像信号の微分波形と、該画像信号のコントラストとの少なくとも一方に基づいて行なわれる請求項３８に記載の測定方法。
【請求項４０】
請求項３７〜３９のいずれかに記載の測定方法を用いて測定された前記所定の特性に基づいて前記露光装置を調整する露光装置の調整方法。
【請求項４１】
露光装置によって物体上に転写されるパターンを有するレチクルであって、
前記パターンは、前記物体上に転写された状態での寸法を所定の測定装置によって計測するに際し、前記物体上において、少なくとも一方向に関して前記測定装置の検出範囲よりも広いパターンであって、前記パターンの大きさは、前記物体上における前記所定方向に関する長さＣが、所定の目標位置に対して±Ａで表される前記物体と前記検出範囲との相対的位置決め精度Ａと、前記検出範囲の前記所定方向の長さＢとにより、Ｃ≧２×Ａ＋Ｂと表される関係を満たすように設定されていることを特徴とするレチクル。
【請求項４２】
前記パターンは、互いに平行な複数の線状パターンからなることを特徴とする請求項４１記載のレチクル。
【請求項４３】
前記パターンの大きさは、少なくとも寸法を測定すべき所定方向に関する大きさが、前記物体上において、前記検出範囲の前記所定方向に関する大きさよりも広いことを特徴とする請求項４１または４２記載のレチクル。
【請求項４４】
前記パターンの大きさは、前記測定装置における前記検出範囲と前記物体と
の相対的な位置決め精度と、前記検出範囲とに基づいて決定されることを特徴とする請求項４１〜４３のいずれか一項に記載のレチクル。
【請求項４５】
前記パターンは、複数の線状パターンが互いに所定距離以上離れて配置される孤立パターンである請求項４２〜４４のいずれかに記載のレチクル。
【請求項４６】
前記所定距離は、前記線状パターンの線幅の３倍以上に設定されている請求項４５記載のレチクル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体素子、液晶表示素子、プラズマディスプレイ素子又は薄膜磁気ヘッドなどの電子デバイス（マイクロデバイス）を製造する際にリソグラフィ工程で使用される露光装置の特性を計測する場合などに適用して好適な物体上のパターン寸法の測定方法に関し、特に、高速に測定を行うことができる測定方法、その測定方法を用いた投影光学系の調整方法、その測定方法を用いた露光装置の調整方法、そのような調整方法により調整される露光装置、及び、そのような露光装置を用いたデバイス製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子、液晶表示素子、プラズマディスプレイ素子又は薄膜磁気ヘッドなどの電子デバイス（以後、単にマイクロデバイス又は半導体装置と言う）の製造工程の中のリソグラフィ工程においては、例えば、露光条件や投影光学系の特性を評価したり設定・変更したりする場合、フォトレジスト膜を評価し種類を決定したり変更したりする場合、あるいは、フォトレジスト膜の成膜条件を評価し設定・変更したりする場合など、様々な場合において、物体、例えばデバイスパターンが転写されるウエハやガラスプレートなどの基板など（以後、単にウエハ又は基板と言う）に形成されたパターンの幅や長さなどの寸法を測定する必要が生じる。
そのような場合、この半導体装置のパターンの寸法は、通常、測長用の走査型電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope:ＳＥＭ）（以下、単に測長ＳＥＭと言う）により測定されている。
【０００３】
例えば、露光装置の露光条件を評価し設定する場合には、例えば所定のテスト用パターン、評価用パターンが形成されたレチクルを用いて、その評価用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投影露光し、ウエハ上にパターンを転写する。そして、そのウエハを現像した後に得られるレジストパターンの線幅などの寸法を測長ＳＥＭで計測することにより、ベストフォーカス位置や最適露光量を検出する。
次に、検出したベストフォーカス位置及び最適露光量で所定の収差計測用のパターンの像をウエハ上に投影露光し、再び測長ＳＥＭによりパターンの線幅を計測し、投影光学系の光学特性としてコマ収差などの収差を求めている。
即ち、所定のパターンの像をウエハ上に投影露光し測長ＳＥＭによる計測を行うことでベストフォーカス位置を求め、この求められたベストフォーカス位置で収差計測用のパターンの像をウエハ上に投影露光し、再び測長ＳＥＭによる計測を行うことで投影光学系の残存収差を計測していた。
なお、ベストフォーカス位置や最適露光量の決定では、測長ＳＥＭでなく、露光装置のアライメントセンサ（光学センサ）などを用いてウエハ上に形成されたパターンの寸法測定が行っている場合もある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような測長ＳＥＭにおいては、ステージ位置決め精度はせいぜい１〜２μｍであり、また、１５０ｎｍ以下の寸法を測定する高倍率の状態では、検出視野（測定視野、視野範囲と言う場合もある）も１〜２μｍ角程度の範囲となり、ステージ精度だけではＳＥＭ検出視野内に被測定物を入れることが出来ない。例えば、０．１μｍの５本のライン＆スペースという評価用パターンを被測定物とする場合、この被測定物は０．９μｍの幅しかなく、このステージ精度では、５本線（評価用パターン）を視野内中央に映し出すどころか、画面に何も映らない状態となる可能性も低くない。
このため、通常は、ステージ移動後、低倍率で広い範囲を映し出し、粗いアライメントを行った後、高倍率にして被測定対象（被測定物である評価用パターンの少なくとも一部）を再度アライメントし、測定を行うという方法をとっている。
【０００５】
しかしながら、このような従来のパターンの寸法測定方法においては、１箇所の計測を行うために、最初のステージ移動・位置決めに２秒、低倍率及び高倍率でのパターン認識及びアライメントに６秒、オートフォーカシング（ＡＦ）に１秒、そしてパターンの寸法測定に３秒という約１２秒の時間がかかり、測定自身よりも、被測定対象を視野内に捉えるための処理に時間が費やされ、これにより測定時間が長くなるという問題がある。
【０００６】
また、例えば露光装置の光学系のコマ収差の評価を行う場合には、例えば図８に示すように、５本のラインを有するコマ収差評価用パターン４２をウエハ上に形成し、この両側のライン４３，４４の線幅を測定し、この差分に基づいてコマ収差の指標となる値（線幅異常値又は線幅差と呼ばれる）を算出していた。しかしながら、このような測長ＳＥＭの検出視野２１に対して十分広い範囲に配置されている２本の被測定対象（４３，４４）を各々測長するためには、図８に示すように、例えばステージを移動して各測定対象毎に２回に分けて視野範囲２１を設定して測長を行わなければならず、処理に時間がかかることとなっていた。
【０００７】
近年の半導体露光装置の解像力評価においては、ウエハ１枚で１０００点を越える個所の測定を求められることは通常であり、中には１００００点を越える箇所の測定を要求される場合がある。そのような測定を行う場合、このような１箇所の測定時間が長いという問題や、測定箇所が増加するというような問題は非常に重要であり、改善が望まれている。
例えば、１箇所の測定に前述したように１２秒かかるとすると、１０００点の測定には３時間２０分、１００００点の測定には３３時間の時間がかかることになり、半導体装置の開発、製造を迅速に行う上での大きな障害となることは明らかである。
【０００８】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、物体に形成されたパターンの寸法の測定時間を短縮可能な測定方法を提供することである。また、本発明は物体上の測定対象のパターンを測定装置の検出範囲内により短時間で設定可能な測定方法を提供することも目的とする。さらに、本発明は複数の測定対象のパターンの寸法をそれぞれ測定するときにパターンの検出回数、即ち物体と測定装置の検出範囲との相対移動の回数を減らすことができる測定方法を提供することも目的とする。
また、本発明の他の目的は、物体上のパターンの寸法測定を短時間で行い、第１面に配置されるパターンの像を第２面上に投影する投影光学系の光学特性に関連する情報を求める測定方法を提供することである。さらに、本発明はこの測定方法を用いる投影光学系の調整方法、及びこの調整方法により光学特性などが調整された露光装置を提供することも目的とする。また、この露光装置を用いるデバイス製造方法を提供することも目的とする。
さらに、本発明の別の目的は、物体上のパターンの寸法測定を短時間で行い、デバイスパターン（マスクパターン）を感応物体上に転写する露光装置の特性を求める測定方法を提供することである。また、この測定方法を用いる露光装置の調整方法を提供することも目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の第１の観点によれば、本発明の測定方法は、請求項１に記載の発明の如く、物体（２０）上に形成されたパターンの寸法を測定する方法において、前記物体（２０）の所定範囲（２２）内に測定装置の検出範囲（２１）を設定した場合に、該検出範囲（２１）内に必ず測定対象のパターン（３３，３７）が含まれるような所定のパターン（３０，３４）を形成し、前記検出範囲（２１）が前記所定範囲（２２）内となるように前記物体（２０）と前記検出範囲（２１）とを相対移動し、前記相対移動により前記検出範囲（２１）内に少なくとも一部が設定された前記所定のパターン（３０，３４）から前記測定対象のパターン（３３，３７）を選択し、前記選択された測定対象のパターン（３３，３７）の所定箇所の寸法を測定する。（図１〜図５参照）
【００１０】
好適には、請求項２に記載の発明の如く、前記所定のパターン（３０，３４）は前記物体（２０）上で少なくとも前記所定範囲（２２）に形成されるとともに、前記所定範囲（２２）は前記物体（２０）上で少なくとも一方向（例えば、物体上でパターン寸法を測定すべき所定方向を含む）に関して前記検出範囲（２１）よりも広く設定される。（図２、４参照）
また好適には、請求項３に記載の発明の如く、前記測定対象のパターンの形成範囲は、前記物体（２０）と前記検出範囲（２１）との相対的な位置決め精度、及び前記検出範囲（２１）の大きさに基づいて決定する。（図２，４参照）
【００１１】
このような構成の第１の観点の測定方法によれば、物体上に例えば測定装置の位置決め精度などに基づいて決定された所定の範囲に所定のパターンを形成しているため、測定装置に物体を搭載してこの形成されているパターンを目標として位置決めを行った場合には、位置がずれていたとしても、精度の範囲内であれば、検出範囲はそのパターンを形成した範囲内に維持される。そして、そのパターンは、どのような場所であっても検出範囲で切り出した時には測定対象のパターンを含むものであるから、測定対象のパターンは、この位置決めをして設定された検出範囲の中にも、当然含まれているものである。従って、新たな位置調整やパターン探索などを行う必要なく、捉えたパターンの中から単に測定対象のパターンを選択するのみで、所望の箇所の長さを測定することができる。
【００１２】
また、本発明の第２の観点によれば、本発明の測定方法は、請求項４に記載の発明の如く、物体（２０）上に形成されたパターンの寸法を測定する方法において、前記物体（２０）と測定装置の検出範囲（２１）との相対移動によって、前記物体（２０）上に形成される所定のパターン（３０，３４）のうち測定対象のパターンの少なくとも一部が前記検出範囲（２１）内に設定されるように、物体（２０）上で少なくとも寸法を測定すべき所定方向に関する前記測定対象のパターンの形成範囲を、前記物体（２０）と前記検出範囲（２１）との相対的な位置決め精度、及び前記検出範囲（２１）の大きさに応じて前記検出範囲（２１）よりも広く設定する。（図２，４参照）
【００１３】
また好適には、請求項５に記載の発明の如く、前記測定対象のパターンの形成範囲は、前記検出範囲を規定する所定方向に関して式（２）を満たす長さＣの範囲である。
【００１４】
【数２】
Ｃ≧２×Ａ＋Ｂ      …（２）
但し、Ａは、所定の目標位置に対して±Ａで表される、前記物体と前記検出範囲との相対的位置決め精度、
Ｂは、前記検出範囲（２１）の前記所定方向の長さ
【００１５】
このような構成の第２の観点の測定方法によれば、物体上に、測定装置の検出範囲と物体との相対的な位置決め精度及び測定装置の検出範囲に基づいて決定された、その検出範囲より広い範囲に測定対象のパターンが形成されるように、その測定対象のパターンを含む所定のパターンを形成している。したがって、物体と検出範囲の相対移動によって決定される検出範囲内には、測定対象のパターンの少なくとも一部が含まれることとなり、一度の位置決めを行えば、新たな位置調整やパターン探索などを行う必要なく、測定対象のパターンを検出範囲内において検出することができ、１回の位置合わせで測定対象のパターンの所定の箇所の長さを測定することができる。
【００１６】
また、本発明の第３の観点によれば、本発明の測定方法は、請求項６に記載の発明の如く、物体（２０）上に形成されたパターン（３０，３４）の寸法を測定する方法において、前記物体（２０）と測定装置の検出範囲（２１）との相対移動によって、前記物体（２０）上に形成される所定のパターン（３０，３４）のうち測定対象のパターンの少なくとも一部が前記検出範囲（２１）内に設定されるように、前記物体（２０）上で少なくとも寸法を測定すべき所定方向に関する前記測定対象のパターンの形成範囲の長さＣを、所定の目標位置に対して±Ａで表される前記物体（２０）と前記検出範囲（２１）との相対的な位置決め精度をＡ、前記検出範囲（２１）の前記所定方向の長さをＢとして、Ｃ≧２Ａ＋Ｂなる関係を満たすように設定する。
【００１７】
このような構成の第３の観点の測定方法によれば、物体上に、測定装置の検出範囲と物体との相対的な位置決め精度Ａ及び検出範囲の幅（長さ）Ｂに基づいて決定された範囲Ｃ≧２Ａ＋Ｂに測定対象のパターンが形成されるように、その測定対象のパターンを含む所定のパターンを形成しているため、測定装置においてこのパターンを目標として位置決めを行った場合には、その測定対象のパターンの一部は測定装置の検出範囲内に含まれることとなる。従って、何度も位置調整やパターン探索などを行う必要なく、最初の位置合わせで検出範囲内に測定対象のパターンを捉え、直ちに測定を行うことができる。
【００１８】
これら第１〜第３の観点の測定方法に関し、好適には、請求項７に記載の発明の如く、前記測定対象のパターンは、前記物体（２０）上で少なくとも所定方向に関する寸法が実質的に等しい複数のパターン要素（３１，３５）を前記所定方向に配列したものであり、前記検出範囲（２１）内に設定される前記複数のパターン要素の少なくとも１つで前記所定方向の寸法が測定される。（図２，４参照）
また好適には、請求項８に記載の発明の如く、前記所定のパターン（３０，３４）は少なくとも前記測定対象のパターン（３０，３４の両側を除くライン）を構成する前記複数のパターン要素（３１，３５）が実質的に同一条件で形成されるように、前記所定方向に関して前記測定対象のパターンの両側にそれぞれパターン要素（３０，３４の両側のライン３１，３５）を有する。
【００１９】
また好適には、請求項１３に記載の発明の如く、前記所定のパターン（３０，３４）は、前記物体（２０）上で少なくとも所定方向に関する寸法が実質的に等しい多数のパターン要素（３１，３５）を前記所定方向に配列したものであり、前記測定対象のパターンは、前記多数のパターン要素（３１，３５）のうち少なくとも両端に配置されるパターン要素を除く複数のパターン要素からなる。
また好適には、請求項１４に記載の発明の如く、前記所定のパターン（３０）は、前記多数のパターン要素（３１）が近接して形成される密集パターンである。
また好適には、請求項１５に記載の発明の如く、前記所定のパターン（３０）は、前記多数のパターン要素（３１）がそれぞれ前記所定方向と直交する方向を長手方向とする線状パターンであり、かつ前記所定方向にほぼ同一間隔で配列される。
【００２０】
また好適には、請求項１６に記載の発明の如く、前記所定のパターン（３４）は、前記多数のパターン要素（３５）が互いに所定距離以上離れて配置される孤立パターンである。
また好適には、請求項１７に記載の発明の如く、前記所定のパターン（３４）は、前記多数のパターン要素（３５）がそれぞれ前記所定方向と直交する方向を長手方向とする線状パターンであり、かつ前記物体（２０）と前記検出範囲（２１）との相対移動によって前記多数のパターン要素（３５）の少なくとも１つが線幅測定可能に前記検出範囲（２１）内に設定されるような間隔で配列される。
【００２１】
また、本発明の第４の観点によれば、本発明の測定方法は、請求項９に記載の発明の如く、物体（２０）上に形成されたパターンの寸法を測定する方法において、前記物体（２０）上で所定方向に関して両端を除く一部のみが測定対象となる所定のパターン（３０，３４）のうち、少なくとも前記測定対象のパターンを前記所定方向に配列される複数のパターン要素（３１，３５）で構成するとともに、前記複数のパターン要素（３１，３５）が実質的に同一条件で形成され、かつ前記物体（２０）と測定装置の検出範囲（２１）との相対移動によって前記測定対象のパターンの少なくとも一部が前記検出範囲（２１）内に設定されるように前記所定のパターン（３０，３４）を形成し、前記検出範囲（２１）内に設定される前記複数のパターン要素の少なくとも１つで前記所定方向の寸法を測定する。
【００２２】
ここで、請求項８、９に記載の測定方法において、測定対象のパターンを構成する複数のパターン要素を実質的に同一条件で形成するとは、例えば物体上に形成されるその複数のパターン要素の寸法（線幅など）が設計値よりも細くなる、あるいは太くなるときに、各パターン要素でその寸法の変化量がほぼ等しくなるようにその複数のパターン要素を形成することを意味する。そこで、一例としては第１面（物体面）に配置される測定用パターンの像を第２面（像面）上に投影する投影光学系を介してその第２面に配置される物体の感応層に測定用パターンの投影像を転写する露光工程を経て所定のパターンを物体上に形成するとき、その転写時に複数のパターン要素に対する投影光学系の光学特性の影響を実質的に同一とすればよい。
【００２３】
好適には、請求項１０に記載の発明の如く、前記複数のパターン要素（３１，３５）はそれぞれ前記所定方向に関する寸法が実質的に等しい。
また好適には、請求項１１に記載の発明の如く、前記測定対象のパターンの両側に配置されるパターン要素はそれぞれ前記測定対象のパターンを構成する前記複数のパターン要素（３１，３５）と実質的に同一形状である。
また好適には、請求項１２に記載の発明の如く、前記複数のパターン要素（３１，３５）はそれぞれ前記所定方向と直交する方向を長手方向とする線状パターンである。
【００２４】
このような構成の第４の観点の測定方法によれば、物体上に、少なくとも測定対象のパターンが実質的に同一条件で形成される複数のパターン要素で構成され、かつ物体と検出範囲との相対移動によって少なくとも一部が検出範囲内に設定されるような範囲に測定対象のパターンが形成されるように、測定対象のパターンを含む所定のパターンを形成している。従って、前記相対移動によって実質的に同一条件で形成される複数のパターン要素の少なくとも１つが検出範囲内に含まれることとなり、一度の位置決めを行えば、新たな位置調整やパターン探索などを行う必要なく、適切な測定対象のパターンを検出範囲内において検出することができ、１回の位置合わせで測定対象のパターンの所定の箇所の長さを測定することができる。
また、第１〜第４の観点の測定方法に関し、測定装置は光学式でもよいが、好適には、請求項１８に記載の発明の如く測定装置を電子顕微鏡（ＳＥＭなど）とする。
【００２５】
また、これら第１〜第４の観点の測定方法において、好適には、請求項１９に記載の発明の如く、前記所定のパターン（３０，３４）は、第１面（物体面）に測定用パターンが配置される投影光学系を介して第２面（像面）に配置される前記物体（２０）の感応層に前記測定用パターンの投影像を転写する露光工程を経て形成され、前記測定対象のパターンの寸法に基づいて前記投影光学系の光学特性に関連する第１情報（例えば収差、線幅異常値（線幅差）、ベストフォーカス、焦点深度、ＣＤフォーカス、転写パターンの忠実度など）を求める。
また好適には、請求項２０に記載の発明の如く、前記露光工程にて前記所定のパターン（３０，３４）と異なり、かつ互いにほぼ平行な２本の線状パターン（４３，４４）からなる他のパターン（４０）を前記物体（２０）上に形成するとともに、前記２本の線状パターンの線幅をそれぞれ測定し、該測定された２つの線幅に基づいて前記第１情報と異なる前記投影光学系の光学特性に関連する第２情報（例えばコマ収差、線幅異常値（線幅差）など）を求める。（図６（Ａ）参照）
また好適には、請求項２１に記載の発明の如く、前記測定用パターンの転写によって少なくとも前記測定対象のパターンが複数のパターン要素からなる前記所定のパターンを形成するとともに、前記転写時に前記複数のパターン要素に対する前記投影光学系の光学特性の影響が実質的に同一となるように前記測定用パターンの構成が決定される。
【００２６】
また、本発明の第５の観点によれば、本発明の測定方法は、請求項２２に記載の発明の如く、物体（２０）上に形成された複数のパターンの寸法をそれぞれ測定する方法において、前記物体（２０）上に少なくとも２つの測定対象のパターンを含む所定のパターン（４０〜４２）を、前記物体（２０）と測定装置の検出範囲（２１）との相対移動によって該検出範囲（２１）内に前記少なくとも２つの測定対象のパターンが設定されるように形成し、前記相対移動により前記検出範囲（２１）内に設定されたパターンから前記少なくとも２つの測定対象のパターン（４３，４４）を選択し、前記選択された核測定対象のパターン（４３，４４）の所定箇所の寸法を測定する。
【００２７】
好適には、請求項２３に記載の発明の如く、前記所定のパターン（４０〜４２）は、前記物体（２０）上で寸法を測定すべき所定方向に関して前記測定装置の検出範囲（２１）と大きさが同程度以下の所定範囲に、前記少なくとも２つの測定対象のパターンを含む測定用パターンを転写する露光工程を経て形成される。また好適には、請求項２４に記載の発明の如く、前記所定のパターン（４０〜４２）は、複数本の線状パターンがほぼ平行に配列され、かつ前記線状パターンの本数が４本以下であり、前記少なくとも２つの測定対象のパターンは、前記所定のパターン（４０〜４２）のうち両端に配置される２本の線状パターンを含む。
【００２８】
また好適には、請求項２５に記載の発明の如く、前記所定のパターン（４０〜４２）は、前記少なくとも２つの測定対象のパターンの１つ又は複数を含む測定用パターンを複数回、前記物体（２０）上に転写する露光工程を経て形成され、前記複数回の転写のうちの任意の転写である第１の転写で形成される１つの測定対象のパターンと、前記複数回の転写のうちの前記第１の転写とは異なる任意の転写である第２の転写で形成される１つの測定対象のパターンとが少なくとも前記物体（２０）上で寸法を測定すべき所定方向に関して前記測定装置の検出範囲（２１）と大きさが同程度以下の所定範囲（２２）内に形成される。
【００２９】
また好適には、請求項２６に記載の発明の如く、前記所定のパターン（４０〜４２）は、前記第１転写で形成されるほぼ平行な複数本の線状パターンと、前記第２転写で形成されるほぼ平行な複数本の線状パターンとでその長手方向をほぼ一致させ、かつ隣接配置したものであり、前記少なくとも２つの測定対象のパターンは、前記各複数本の線状パターンで両端に配置される２つの線状パターンのうち、他の複数本の線状パターンと隣接した一方の線状パターンを含む。
また好適には、請求項２７に記載の発明の如く、前記複数本の線状パターンはその本数が少なくとも５本である
【００３０】
このような構成の第５の観点の測定方法によれば、２つの測定対象のパターンが、測定装置の検出範囲の中に同時的に含まれるようにパターンを形成している。従って、一度検出範囲を適切に設定すれば、２つの測定対象のパターンの所定の箇所の長さをほぼ同時的に測定することができる。
【００３１】
また、本発明の第６の観点によれば、本発明の測定方法は、請求項２８に記載の発明の如く、物体（２０）上に形成された複数のパターンの寸法をそれぞれ測定する方法において、前記複数のパターンのうちの任意の２つのパターンである第１及び第２パターンについて、前記物体と測定装置の検出範囲（２１）との相対移動によって、第１パターンの中の所定の測定対象のパターンと前記第２パターンの中の所定の測定対象のパターンとが少なくとも前記検出範囲内に設定されるように、前記物体上に形成し、前記相対移動により前記検出範囲内に設定されたパターンから前記２つの測定対象のパターンを選択し、前記選択された各測定対象のパターンの所定箇所の寸法を測定する。
【００３２】
好適には、請求項２９に記載の発明の如く、前記第１及び第２パターンは、それぞれ同一又は異なる測定用パターンを前記物体の感応層に転写する露光工程を経て形成されたパターンであって、特に、前記第１パターンと前記第２パターンとはそれぞれ異なる転写動作で形成される。
また好適には、請求項３０に記載の発明の如く、前記第１及び第２パターンはそれぞれほぼ平行な複数本の線状パターンからなり、かつ前記物体上で長手方向がほぼ一致して隣接配置され、前記２つの測定対象のパターンは、前記第１及び第２パターンの各々で両端に配置される２つの線状パターンのうち、他のパターンと隣接する線状パターンである。
【００３３】
このような構成の第６の観点の測定方法によれば、物体上に形成される複数のパターンのうち少なくとも２つのパターンに各々含まれる２つの測定対象のパターンが、測定装置の検出範囲の中に同時的に含まれるようにしている。従って、一度検出範囲を適切に設定すれば、２つの測定対象のパターンの所定の箇所の長さをほぼ同時的に測定することができる。
【００３４】
また、第５及び第６の観点の測定方法に関し、測定装置は光学式でもよいが、好適には、請求項３１に記載の発明の如く測定装置を電子顕微鏡（ＳＥＭなど）とする。
また好適には、請求項３２に記載の発明の如く、前記物体上のパターンは、第１面に測定用パターンが配置される投影光学系を介して第２面に配置される前記物体の感応層に前記測定用パターンの投影象を転写する露光工程を経て形成され、前記測定対象のパターンの測定結果に基づいて前記投影光学系に光学特性に関連する情報（例えば、収差線幅異常値（線幅差）、ベストフォーカス、焦点深度、ＣＤフォーカス、転写パターンの忠実度など）を求める。
【００３５】
また、第１〜第６の各観点の測定方法において、前記物体上のパターンは、露光工程によって感応層に形成される測定用パターンの潜像でもよいが、好適には、請求項３３に記載の発明の如く、前記物体上のパターンは、前記露光工程によって前記感応層に前記測定用パターンが転写された前記物体を現像する工程を経て形成される凹凸パターン（レジストパターン、あるいは現像工程に加えてエッチング工程を経て形成されるエッチングパターンなど）とし、前記測定対象のパターンの寸法測定に先立って前記凹凸パターンの凹部と凸部との少なくとも一方を特定する。
なお、凸凹パターンの凹部と凸部の少なくとも一方を特定するために、例えば測定対象のパターンを検出して得られる画像信号の微分波形、あるいはその画像信号のコントラストなどを用いることができる。
【００３６】
また、本発明の第７の観点によれば、本発明の投影光学系の調整方法は、請求項３５に記載の発明の如く、前記請求項１９〜２１、３２〜３４のいずれかに記載の測定方法を用いて測定された前記光学特性の関連情報に基づいて前記投影光学系の光学特性を調整する。
なお、第７の観点の調整方法は投影光学系の製造工程だけでなく、投影光学系が組み込まれた光学装置（露光装置など）の納入先での立ち上げ時、又はメンテナンス時などにも適用できる。また、前記光学特性の調整では、投影光学系を構成する少なくとも１つの光学素子の位置（他の光学素子との間隔を含む）や傾斜などを変更するだけでもよいし、特に光学素子がレンズエレメントであるときはその偏芯を変更したり、あるいは光軸を中心として回転させてもよい。さらに、上記光学素子の調整だけでなく、投影光学系の光学素子の交換あるいは再加工などを行ってその光学特性を調整してもよい。前者では、投影光学系の光学素子単位でその交換を行ってもよいし、あるいは複数の鏡筒を有する投影光学系ではその鏡筒単位で交換を行ってもよい。後者では、投影光学系の少なくとも１つの光学素子を再加工してもよく、特にレンズエレメントでは必要に応じてその表面を非球面に加工してもよい、また、光学素子は、レンズエレメントなどの屈折光学素子だけでなく、例えば凹面鏡などの反射光学素子、あるいは投影光学系の収差（ディストーション、球面収差など）、特にその非回転対称成分を補正する収差補正板などでもよい。
【００３７】
また、本発明の第８の観点によれば、本発明の露光装置は、請求項３６に記載の発明の如く、前記請求項３５に記載の調整方法を用いて前記光学特性が調整された投影光学系を備える。
なお、前記請求項３５に記載の調整方法を用いて光学特性が調整された投影光学系を組み込む光学装置は露光装置に限られるものではない。
【００３８】
また、本発明の第９の観点によれば、本発明のデバイス製造方法は、請求項３７に記載の発明の如く、前記請求項３６に記載の露光装置を用いてデバイスパターンを感応物体（２０）上に転写する工程を含む。
【００３９】
第１〜第６の観点の測定方法において、好適には、本発明の測定方法においては、請求項３８に記載の発明の如く、前記物体（２０）上のパターンは、露光装置を用いて測定用パターンを前記物体（２０）の感応層に転写する露光工程を経て形成され、前記測定対象のパターンの寸法に基づいて前記露光装置の所定の特性（例えばステッピング精度、照度分布など）を求める。
好適には、請求項３９に記載の発明の如く、前記物体（２０）上のパターンは、前記露光工程によって前記感応層に前記測定用パターンが転写された前記物体（２０）を現像する工程を経て形成される凹凸パターン（レジストパターン、あるいはエッチングパターンなど）であり、前記測定対象のパターンの寸法測定に先立って前記凹凸パターンの凹部と凸部との少なくとも一方を特定する。この場合、凹凸パターンの凹部と凸部との少なくとも一方の特定を、凹凸パターンを撮像して得られる画像信号の微分波形と、該画像信号のコントラストとの少なくとも一方に基づいて行なうことができる。
【００４０】
また、本発明の第１０の観点によれば、本発明の露光装置の調整方法は、請求項４１に記載の発明の如く、前記請求項３８〜４０のいずれかに記載の測定方法を用いて測定された前記所定の特性に基づいて前記露光装置を調整する。
なお、第１０の観点の調整方法は露光装置の製造工程だけでなく、露光装置の納入先であるデバイス製造工場などでの立ち上げ時、又はメンテナンス時などにも適用できる。
また、第１〜第６の観点の測定方法における物体と測定装置の検出範囲との相対移動では、物体と検出範囲との少なくとも一方を移動すればよい。さらに検出範囲の移動では、物体上に照射される検出ビーム（電子ビームなど）を偏向させる、物体上に検出ビームを照射する照射系を移動する、あるいはその両方を組み合わせればよい。従って、請求項３、４に記載の発明における相対的な位置決め精度は、物体のみ移動するときは物体を載置するステージの位置決め精度、検出範囲のみを移動するときは検出ビームを偏向させる精度と照射系の位置決め精度との少なくとも一方から決定される位置決め精度、物体と検出範囲の両方を移動するときは双方の位置決め精度から決定される位置決め精度となる。
また、本発明のレチクル（Ｒ）は、露光装置によって物体（２０）上に転写されるパターン（３０，３４，４０）を有するレチクルであって、前記パターンは、前記物体上に転写された状態での寸法を所定の測定装置によって計測するに際し、前記物体上において、少なくとも一方向（Ｘ方向、Ｙ方向）に関して前記測定装置の検出範囲（２１）よりも広いパターンであることを特徴とする。この場合において、前記パターンは、互いに平行な複数の線状パターンからなるものとすることができる。また、前記パターンの大きさは、少なくとも寸法を測定すべき所定方向に関する大きさが、前記物体上において、前記検出範囲の前記所定方向に関する大きさよりも広いものとしてもよい。また、前記パターンの大きさは、前記測定装置における前記検出範囲と前記物体との相対的な位置決め精度と、前記検出範囲とに基づいて決定してもよい。この場合、好適には、前記パターンの大きさは、前記物体上における前記所定方向に関する長さＣが、所定の目標位置に対して±Ａで表される前記物体と前記検出範囲との相対的位置決め精度Ａと、前記検出範囲の前記所定方向の長さＢとにより、Ｃ≧２×Ａ＋Ｂと表される関係を満たすように設定する。また、前記パターンは、複数の線状パターンが互いに所定距離以上離れて配置される孤立パターンであってもよく、好適には、前記所定距離は、前記線状パターンの線幅の３倍以上に設定される。
【００４１】
なお、本欄においては、記載した課題を解決するための手段の各構成に対して、添付図面に示されている対応する構成に付された符号を対応付けて記載したが、これはあくまでも理解を容易にするためのものであって、何ら本発明に係る手段が添付図面を参照して後述する実施の形態の態様に限定されることを示すものではない。
【００４２】
【発明の実施の形態】
本発明の測定方法の一実施の形態の測定方法について、図１〜図７及び図９を参照して説明する。
【００４３】
まず、本実施の形態の測定方法において使用する本発明の測定装置としての測長用走査型電子顕微鏡（測長ＳＥＭ）の基本構成及び動作原理について図１を参照して説明する。
図１は、その測長ＳＥＭ１０の基本構成を示す図である。
測長ＳＥＭ１０は、電子銃１１、収束レンズ１２、偏向コイル１３、対物レンズ１４、対物レンズ絞り１５、二次電子検出器１６、映像増幅器１７、表示装置１８及び制御装置１９を有する。
【００４４】
このような構成の測長ＳＥＭ１０においては、電子銃１１で発生した電子ビーム（測定装置の検出ビーム）を、２段ないし数段の収束レンズ１２で細く絞り、偏向コイル１３の磁界により偏向し、対物レンズ１４及び対物レンズ絞り１５によりウエハ上に適切な光量で焦点を結ぶようにコントロールして、本発明の物体としての試料(ウエハ）２０の表面に照射しＸ，Ｙの２方向に走査する。
電子線ビームがウエハ２０に入射すると、試料を構成する原子と衝突して、数種の放射線を発生する。このとき発生する二次電子は、二次電子検出器１６に印加された加速電圧（通常、測長ＳＥＭでは１０ＫＶ）の正の電位に引かれて、また反射電子は自らエネルギーで、いずれも二次電子検出器１６表面に塗布された蛍光面に衝突して光に変換され、光電子倍増管（ＰＭＴ）で増幅され、電気信号に変換される。
【００４５】
この電気信号は、さらに映像増幅器１７で増幅されたあと、観察用及び撮影用のＣＲＴなどの表示装置１８に輝度変調信号或いは偏向信号として出力される。
そして、制御装置１９の制御により、電子ビームによるウエハ面上走査と同期して表示装置１８の画面を走査し、輝度信号を二次電子信号で変調することにより、表示装置１８の画面上にＳＥＭ像を形成することができる。
なお、図示しないが、測長ＳＥＭ１０は、その他にウエハを載置してＸ−Ｙ面で自在に移動するＸＹステージと、ウエハをアライメントするアライメント系２４とを備えており、これによりステージ上に載置したウエハを所望の位置に精度よく移動させる。
また、測長ＳＥＭ１０においては、電子ビームが通過する光学系を制御することにより試料２０上での電子ビームの走査範囲、即ち測定対象を検出する本発明の検出範囲（以後、視野範囲と言う場合もある）を、例えば大きさを維持したままその位置を微調整できるようになっており、ウエハの移動とともにこの視野範囲を微調整することにより、ウエハ及び測長ＳＥＭ１０の視野範囲の相対的な位置関係を調整する。
【００４６】
なお、図１の側長ＳＥＭでは、ウエハ２０上に電子ビームを照射する照射系（１１〜１５）の少なくとも一部、即ち光学系（対物レンズ１４など）を制御し、ウエハ２０上での電子ビームの走査範囲（側長ＳＥＭ１０の検出範囲又は視野範囲）の位置を変更するものとしたが、その代わりに、あるいはそれと組み合わせて、照射系の少なくとも一部をＸ−Ｙ面と平行に移動可能として前述の走査範囲の位置を変更してもよい。
【００４７】
次に、図９を参照して本実施形態で使用する露光装置の概略構成を説明する。この露光装置は、例えばステップ・アンド・リピート方式、又はステップ・アンド・スキャン方式の縮小投影露光装置（ステッパー又はスキャナー）である。
この露光装置は、照明系ＩＬ、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ＲＳ、投影光学系ＰＬ、投影光学系ＰＬの光学特性（例えば収差、投影倍率など）を調整する調整装置５、ウエハＷを保持して２次元移動するウエハステージＷＳ、及びＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏインターフェースなど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）からなり、調整装置５を含む装置全体を統括制御する制御装置６などを備えている。
【００４８】
図９において、ウエハステージＷＳが配置されるベース１は、露光装置が設置されるクリーンルーム内の床面（又はフレームキャスターなど）上に不図示の防振装置を介して配置されている。また、投影光学系ＰＬはベース１上に設置されるコラム２に固定され、レチクルステージＲＳが配置されるベース４は、コラム２に設置されるコラム３に設けられている。
また、照明系ＩＬは露光用照明光を発生する光源と、オプティカルインテグレータ、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）、及びコンデンサーレンズなどを含み、光源からの照射光をレチクルＲに照射する照射領域を均一な照度分布で照明する。
【００４９】
さらに、投影光学系ＰＬはレチクルステージＲＳの下方に配置され、レチクルＲを通過した照明光を、表面にフォトレジスト層（感応層）が形成されたウエハやガラスプレートなどの基板（本発明の感応物体であり、以下ではウエハとも呼ぶ）Ｗ上に投射する。即ち、投影光学系ＰＬは第１面（物体面）に配置されるレチクルＲのパターンの投影像を、第２面（像面）に配置されるウエハＷ上に投影する。本実施形態では、投影光学系ＰＬは投影倍率が１／４又は１／５である両側テレセントリックな縮小系であって、特に複数の屈折光学素子（レンズエレメント）からなる屈折系である。このため、照射系ＩＬによってレチクルＲが照明光で照明されると、レチクルＲ上で照明領域内のパターンが投影光学系ＰＬにより縮小されてウエハＷ上に投影され、ウエハＷのフォトレジスト層にそのパターンの縮小像が転写される。
【００５０】
また、調整装置５は制御装置６からの指令などに基づき、投影光学系ＰＬを構成する複数の光学素子のうち少なくとも１つ（本例では５つ）の光学素子をそれぞれ３つのアクチュエータ（ピエゾ素子など）で駆動して、投影光学系ＰＬの光軸方向に関する各光学素子の位置（他の光学素子との間隔を含む）や傾斜を変更し、投影光学系ＰＬの光学特性（結像特性を含む）、例えば投影倍率、ディストーション、コマ収差、側面湾曲、及び球面収差などを調整できるようになっている。なお、調整装置５で調整可能な光学特性の種類や数はこれに限定されるものではなく、例えば要求される投影光学系ＰＬの結像性能、レチクルＲのパターンやその照明条件などに応じて決定すればよい、また、調整装置５は光学特性を調整するために、アクチュエータを用いて光学素子を駆動する方式を採用するものとしたが、これ以外の方式、例えば投影光学系ＰＬの少なくとも１つの光学素子を交換する方式、あるいは投影光学系ＰＬの一部で屈折率を変更する方式などを用いてもよい。
【００５１】
ところで、本実施形態では図９の露光装置を用い、試料２０上に形成すべき評価用パターン（本発明の所定のパターンであり、本実施形態では図２の密集パターン３０、又は図４の孤立パターン３４）と同一形状で、投影光学系ＰＬの投影倍率の逆数倍だけ拡大された測定用パターン（不図示）を形成したレチクルＲを照明光で照明するとともに、投影光学系ＰＬを介して試料２０となるウエハのフォトレジスト層にその測定用パターンの縮小像を転写する露光工程、及び露光装置とインラインで接続される不図示のコータ・ディベロッパーにそのウエハを搬送して、フォトレジスト層に測定用パターンの縮小像が転写されたウエハを現像する工程を経て、ウエハ２０上に凹凸パターン（レジストパターン）として評価用パターン（３０、３４）が形成される。
【００５２】
なお、評価用パターンを構成する複数のライン（パターン要素）に対応するレチクルＲの測定用パターンの各ラインを遮光部とし、かつポジ型のフォトレジストを用いると、前述の露光工程及び現像工程を経て、ウエハ２０上にラインが凸部となる評価用パターン（３０、３４）が形成される。以下では、ラインが凸部となる評価用パターンの使用を前提として説明を行う。なお、ラインが凹部となる評価用パターンを用いてもよい。また、測定用パターンのラインを光透過部としてもよいし、あるいはネガ型のフォトレジストを用いてもよい。
【００５３】
さて、前述の如く評価用パターンが形成されたウエハ２０は試料として図１の側長ＳＥＭ１０に移送され、この側長ＳＥＭ１０にてその評価用パターンの少なくとも一部、即ち本実施形態では評価用パターンのうち実質的に同一条件で形成される一部のパターンを測定対象とし、ウエハ２０を保持するＸＹステージの移動による、ウエハ２０と側長ＳＥＭ１０の検出範囲（電子ビームの走査範囲）との相対移動によって、その検出範囲内に設定される測定対象のパターンの少なくとも一部で寸法測定が行われていることになる。このとき、ＸＹステージの移動の代わりに、あるいはこれと組み合わせて、前述した検出範囲の移動（位置変更）を行うようにしてもよい。
【００５４】
ここで、本実施形態では図２、図４に示すように、ウエハ２０上に形成される評価用パターン（３０、４０）は、本発明のパターン要素としてＹ方向を長手方向とするライン（線状パターン）をＸ方向に配列したものであり、ウエハ２０上で少なくとも複数のラインが配列されるＸ方向（本発明の所定方向）に関する各ラインの寸法（線幅）が実質的に等しくなっている。また、本実施形態では評価用パターンのうち少なくとも測定対象のパターンを構成する複数のパターン要素（ライン）が実質的に同一条件で形成されるように、ウエハ２０上でパターン寸法を測定すべき所定方向（即ち、本例では複数のラインが配列されるＸ方向）に関して、評価用パターンのうち少なくとも両端に配置されるラインを除くその一部のみを測定対象をする、換言すれば、ウエハ２０上で所定方向に関して測定対象のパターンの両側にそれぞれパターンが設けられる評価用パターンを用いることとし、かつウエハ２０と側長ＳＥＭ１０の検出範囲２１との相対移動によって、ウエハ２０上で測定対象となる評価用パターンの一部（即ち、測定対象のパターン）を構成する複数のラインの少なくとも１つが必ずその検出範囲２１内に設定されるようになっている（詳細後述）。さらに、ウエハ２０上で評価用パターンの少なくとも一部が形成される所定範囲（本実施形態では、評価用パターンのうち測定対象のパターンが形成される範囲）は、少なくとも一方行（即ち、ウエハ２０上でパターン寸法を測定すべき所定方向（Ｘ方向）を少なくとも含み、本実施形態ではＸ方向とＹ方向の両方）に関して前述の検出範囲２１よりも広く設定されている。
【００５５】
なお、図２、図４では複数のラインが配列されるＸ方向と直交するＹ方向に関する各ラインの寸法（長さ）も実質的に等しくなっている。また、本実施形態では評価用パターンの全体を複数のパターン要素（ライン）で構成するものとしたが、測定対象のパターンのみを複数のパターン要素で構成するだけでよい。さらに、本実施形態では評価用パターンのうち測定対象のパターンとそれ以外のパターンとでその構成（形状、寸法、ピッチ、デューティなど）を同一としているが、両者でその構成を互いに異ならせてもよい。
【００５６】
次に、具体的な評価用パターン及びこれを用いた測定方法について説明する。
まず、評価用パターンとして密集パターンを用いてその寸法を測定する密集線評価の方法について説明する。
密集線評価の場合には、まず評価用パターンとして、図２に示すような、試料上でＸ方向の寸法（線幅）が同一で、かつＹ方向を長手方向としてその寸法（長さ）が同一となるライン（線状パターン）をＸ方向に連続的に多数配置した密集パターン３０を用いる。
【００５７】
この密集線評価用パターン３０は、具体的には、例えば線幅０．１μｍのライン３１が、同じく０．１μｍの間隔をおいて連続して配置されている周期パターンである。なお、本実施形態では評価用パターン３０の全体ではなくその一部のみを測定対象とし、かつ測定対象のパターンを構成するラインが複数本になるとともに、評価用パターン３０のうち少なくとも測定対象のパターンを構成するその複数本のラインがそれぞれ実質的に同一条件で形成される。
即ち、ウエハ２０上で寸法を測定すべき所定方向（Ｘ方向）に関して、評価用パターンの３０のうち少なくとも両端に配置される２本のライン以外で、実質的に同一条件で形成される複数本のライン３１のみが測定対象となる、換言すれば、ウエハ２０上で所定方向に関して、実質的に同一条件で形成される複数本のライン３１からなる測定対象のパターンの両側にそれぞれパターン（本例では少なくとも１本のライン）が設けられることになる。
【００５８】
さらに、ウエハ２０と側長ＳＥＭ１０の検出範囲２１との相対移動によってその検出範囲２１内に必ず測定対象のパターンの少なくとも一部（複数本のライン３１の少なくとも１本）が設定されるように、ウエハ２０上で所定方向（Ｘ方向）に関する評価用パターン３０の形成範囲の大きさ、即ち評価用パターンのうち測定対象とする複数本のライン３１が配置される範囲（以下、単に配置範囲、又は測定対象のパターンの形成範囲とも呼ぶ）３２の大きさが決定される。このとき、配置範囲３２の大きさはウエハ２０と検出範囲２１との相対的な位置決め精度、及び検出範囲２１の大きさに基づいて決定することが好ましい。また、配置範囲３２の大きさ、及び評価用パターン３０（正確には、測定対象となる複数本のライン３１）の形成条件（線幅、ピッチなど）から一義的に配置範囲３２内に含まれるライン３１の本数が決まることになる。
【００５９】
ここで、本実施形態では評価用パターン３０のうち少なくとも測定対象のパターンを構成する複数本のライン３１を実質的に同一条件で形成するものとした。これは、測定対象のパターンに異なる条件で形成されたライン３１が混在していると、前述の検出範囲２１内に存在する複数本のライン３１から所定条件で形成されたラインを選び出さなければならず、測定時間の大幅な短縮が難しくなるためである。このため、本実施形態では、例えばウエハ２０上で所定方向（Ｘ方向）に関する、測定対象のパターンを構成する複数本のラインの線幅が設計値よりも細くなる、あるいは太くなるときに、その複数本のラインでそれぞれその線幅の変化量がほぼ等しくなるように、評価用パターン３０（少なくとも測定対象のパターン）をウエハ２０上に形成する。
【００６０】
具体的には、図９の露光装置を用いて測定用パターンの投影像をウエハ２０上に転写するとき、投影光学系ＰＬによって、測定対象のパターンを構成する複数本のライン３１に対応する測定用パターンの各ラインの投影像を、光学的な性質が実質的に同一となるようにウエハ２０上に投影する、即ち測定対象のパターンを構成する複数本のライン３１に対する投影光学系ＰＬの光学特性の影響が実質的に同一となるようにウエハ２０上に評価用パターン３０を形成する。本実施形態では、上記投影像の光学的な性質（測定対象となるラインに対する光学特性の影響）が実質的に同一となるように、レチクルＲの測定用パターンの構成を決定する（具体的には、測定用パターンとして多数のラインからなるライン・｝アンド・スペースパターンを用いる）、即ち評価用パターン３０を多数のラインで構成することで、少なくとも両端のラインを除くその一部に、実質的に同一条件で形成される複数本のライン３１が存在することになる、換言すれば、測定対象のパターンを構成する複数本のライン３１の両側にそれぞれパターンを設けることで、その複数本のライン３１は光学的な影響がほぼ等しくなって実質的に同一条件で形成されることになる。
【００６１】
ところで、本実施形態では図２に示すように、ウエハ２０と検出範囲２１との相対的な位置決め精度から決定される、ウエハ２０上でその検出範囲２１が設定される可能性がある範囲２２に加えて、検出範囲２１のサイズ（大きさ）を考慮して前述した配置範囲３２（その長さＣ）を設定している。具体的には、配置範囲３２は、Ｘ，Ｙ各方向において、各々次式（３）で長さＣが規定される範囲となる。
【００６２】
【数３】
Ｃ＞２Ａ＋Ｂ                                                …（３）
但し、Ａは、所定の目標位置に対して±Ａで表される、ウエハ２０と検出範囲２１との相対的な位置決め精度、
Ｂは、検出範囲２１のＸ，Ｙ方向の長さ
である。
【００６３】
ここで、ウエハ２０と検出範囲２１との相対的な位置決め精度がＸ方向とＹ方向とで異なるときは、位置決め精度Ａの値を買えて配置範囲３２のＸ方向と長さとＹ方向の長さとをそれぞれ独立に決定すればよい。
また、本実施形態ではウエハ２０上で寸法を測定すべきＸ方向と異なるＹ方向（測定対象となるラインの長手方向）に関し、評価用パターン３０の各ラインの寸法を配置範囲３２の長さＣよりも長く設定しているが、評価用パターン３０のうち少なくとも測定対象となるラインの寸法が配置範囲３２の長さＣと同程度以上であればよい。但し、評価用パターン３０は密集パターンなので、例えば光近接効果などにより、Ｙ方向（長手方向）のラインの長さが設定値よりも短くなる、あるいは各ラインのＹ方向の端部でその線幅が細くなることがある。そこで、ラインの長さ又は線幅の変化を見込んで、測定対象となるラインを、その長さが配置範囲３２の長さＣよりも長くなるように形成しておくことが望ましい。このとき、図９の露光装置で評価用パターン３０の形成に用いられるレチクルＲの測定用パターンでラインの長さを設計値よりも長くしておけばよい。
【００６４】
なお、本実施の形態においては、測長ＳＥＭ１０の検出視野２１は、一辺０．８μｍの正方形領域であり、ステージの位置決め精度はＸＹ各方向に±１．６μｍである。従って、ラインの配置範囲３２は、ＸＹ各方向に、その長さＣが４μｍ以上となるように設定されることとなる。図２に示した密集線評価用パターン３０では、Ｘ方向にはほぼ４μｍ、Ｙ方向には、これよりさらに１μｍ程度長い範囲に、ライン３１が形成されている。
【００６５】
次いで、ＸＹステージの移動によるウエハのアライメント及び測長ＳＥＭ１０側の視野範囲の調整を行い、そのアライメント結果とウエハ２０上での評価用パターン３０の位置情報とに基づいてＸＹステージを移動するとともに、ウエハ２０上の評価用パターン３０、即ち測定対象となるライン（凸部）の表面に電子ビームの焦点がほぼ一致するように側長ＳＥＭ１０の焦点調整を行う。その結果、ウエハ２０と検出範囲２１との相対的な位置決め誤差を考慮したとしても、測長ＳＥＭ１０の検出範囲（電子ビームの走査範囲）２１は前述の配置範囲３２内のいずれかの場所を捉えることとなり、その検出視野２１内には測定対象となる複数本のライン３１の少なくとも１本、即ち本実施形態では図３に示すようにその複数本のライン３１のうち５本が設定される。
【００６６】
このような測定対象のパターンの少なくとも一部（５本のライン３１）が検出されたら、Ｘ方向に関してその全体が検出視野２１に含まれている３本のライン３１のうち少なくとも１本、例えば検出視野２１のほぼ中央付近のライン３３を測定対象として選択するとともに、その測定対象となるライン３３の画像のコントラストなどを調整し、そのライン３３の画像信号を用いて所定箇所の寸法（線幅など）の測定を行う。このとき、検出視野２１内で中央付近のライン３３以外のライン３１を測定対象としてもよいし、複数本のラインを測定対象として選択してもよい。なお、ウエハのアライメント精度（位置検出精度）に起因して生じる評価用パターン３０と検出範囲２１との相対的な位置決め誤差が無視できない程度であるときは、そのアライメント精度をも考慮して前述の配置範囲３２の長さＣを設定することが望ましい。
【００６７】
なお、本実施形態で測定対象となるライン３３の線幅を測定するとき、図３に示した検出視野２１内でライン３１間に存在する凹部をライン３３として誤検出するのを防止するために、凹凸パターンであるその３本のライン３１の凹部と凸部の少なくとも一方を特定する必要がある。そこで、例えば検出視野２１内の測定対象となるライン３１を検出して得られる画像信号の微分波形、あるいはその画像のコントラストなどに基づいて、ライン３３をその両側に存在する凹部と区別してその画像を特定し、その後にこの特定した画像を用いて線幅を測定することが望ましい。
【００６８】
このように、本実施の形態による密集線の測長処理においては、ＸＹステージの位置決め精度などを考慮した配置範囲３２内に設定される複数本のライン３１がいずれも測定対象となるように評価用パターン３０が形成されている。従って、測長ＳＥＭ１０において、ウエハ２０と検出範囲２１との相対移動によりウエハ２０に形成される評価用パターン３０と検出範囲２１との相対的な位置決めが行われ、その評価用パターン３０のうち少なくとも測定対象となる複数本のライン３１を検出範囲２１内に捉えることができる。そして、その複数本のライン３１を検出して得られる画像から任意のライン（３３）を測定対象として選択し、直ちに測長を行うことができる。
従って、従来行っていたような、低倍率及び高倍率でのパターン認識を用いた数回の測長対象のパターンの探索処理を行う必要がなくなり、大幅に１点の測長時間を短縮することができる。
【００６９】
次に、評価用パターンとして孤立パターンを用いてその寸法を測定する孤立線評価の方法について説明する。
孤立線評価の場合には、評価用パターンとして、図４に示すような、ウエハ２０上でＸ方向の寸法（線幅）が同一で、かつＹ方向を長手方向としてその寸法（長さ）が同一となるライン（線状パターン）を孤立として扱えるピッチ（間隔）でＸ方向に配置した孤立パターン３４を用いる。ここで、孤立として扱えるピッチ（間隔）は、目安としてラインの線幅の３倍程度以上である。
【００７０】
なお、評価用パターン３４は前述の評価用パターン３０と同様に、その全体ではなく一部のみが測定対象となり、かつ測定対象のパターンを構成するラインが複数本になるとともに、評価用パターン３４のうち少なくとも測定対象のパターンを構成するその複数本のライン３５がそれぞれ実質的に同一条件で形成される。即ち、ウエハ２０上で所定方向（Ｘ方向）に関して、評価用パターン３４のうち少なくとも両端に配置される２本のライン以外で実質的に同一条件で形成される複数本のライン３５のみが測定対象となる、と換言すれば、ウエハ２０上で所定方向に関して、実質的に同一条件で形成される複数本のライン３５からなる測定対象のパターンの両側にそれぞれパターン（本例では少なくとも１本のライン）が設けられる。
【００７１】
さらに、ウエハ２０と検出範囲２１との相対移動によってその検出範囲２１内に必ず測定対象のパターンの少なくとも一部(複数本のライン３５の少なくとも１本）が設定されるように、ウエハ２０上で所定方向（Ｘ方向）に関する評価用パターン３４の形成範囲の大きさ、即ち評価用パターンのうち測定対象とする複数本のライン３５が配置される範囲（測定対象のパターンの形成範囲）３６の大きさが決定される。このとき、配置範囲３６の大きさ、及び配置範囲３６内に含まれるライン３５の本数は、前述の配置範囲３２と全く同様に決定される。
【００７２】
このライン３５のピッチは、測長ＳＥＭ１０の検出視野２１のサイズに基づいて、測長ＳＥＭ１０においてこの孤立線評価用パターン３４に対して位置決めを行った場合に、検出視野２１に、最低状態で１本のライン３５が、線幅を測定可能な状態で観測されるピッチに設定する。
本実施の形態においては、前述したように、検出視野２１のサイズは１辺０．８μｍの正方形であり、またライン３５の幅は０．１μｍなので、ライン間に０．６μｍの間隔をおいて、即ち０．７μｍのピッチでラインを配置すれば、ライン３５に対してどのように検出視野２１が設定されたとしても、少なくとも１本のライン３５は、その両側のスペース部分とともに線幅が計測可能な状態で観測されることとなる。
なお、このピッチは、このような最低１本のラインが線幅計測可能となるピッチ以下で、プロセス上孤立線として扱えるピッチであれば、任意のピッチに設定してよい。
【００７３】
また、孤立線評価用パターン３４のラインの配置範囲３６は、密集線評価用パターン３０の場合と同様に、ウエハ２０と検出範囲２１との相対的な位置決め精度から決定される、ウエハ２０上でその検出範囲２１が設定される可能性がある範囲２２に加えて、検出範囲２１のサイズを考慮してその長さＣが設定されている。具体的には、配置範囲３６は、Ｘ，Ｙ各方向において、各々上記式（３）で長さＣが規定される範囲となる。より具体的には、本実施の形態においては、前述した密集線評価用パターン３０の場合と同様に、４μｍ×４μｍより広い範囲となる。図４に示した孤立線評価用パターン３４は、Ｘ方向及びＹ方向にほぼ４μｍのパターンとなっている。
【００７４】
次いで、ＸＹステージの移動によるウエハのアライメント及び測長ＳＥＭ１０側の視野範囲の調整を行い、そのアライメント結果とウエハ２０上での評価用パターン３４の位置情報に基づいてＸＹステージを移動するとともに、ウエハ２０上の評価用パターン３４、即ち測定対象となるライン（凸部）の表面に電子ビームの焦点がほぼ一致するように測長ＳＥＭ１０の焦点調整を行う。その結果、ウエハ２０と検出範囲２１との相対的な位置決め誤差を考慮したとしても、測長ＳＥＭ１０の検出範囲（電子ビームの走査範囲）２１は前述の配置範囲３６内のいずれかの場所を捉えることとなり、その検出視野２１内には測定対象となる複数本のライン３５の少なくとも１本、即ち実施形態では図５に示すように１本のライン３７のみが設定される。
このような測定対象のパターンの少なくとも一部が検出されたら、その１本のライン３７を測定対象としてせんたくするとともに、その測定対象となるライン３７の画像コントラストなどを調整し、そのライン３７の画像信号を用いて所定箇所の寸法(線幅など)の測定を行う。
【００７５】
なお、ウエハのアライメント精度（位置検出精度）に起因して生じる評価用パターン３４と検出範囲２１との相対的な位置決め誤差が無視できない程度であるときは、そのアライメント精度をも考慮して前述の配置範囲３６の長さＣを設定することが望ましい。また、測定対象となるライン３７の線幅を測定するとき、図５に示した検出視野２１内でライン３７の両側に存在する凹部を、凸部であるライン３７として誤検出するのを防止するために、その凹部と凸部の少なくとも一方を特定する必要がある。そこで、例えば検出視野２１内の測定対象となるライン３７を検出して得られる画像信号の微分波形、あるいはその画像のコントラストなどに基づいて、ライン３７をその両側に存在する凹部と区別してその画像を特定し、その後にこの特定した画像を用いて線幅を測定することが望ましい。
【００７６】
このように、本実施の形態においては、孤立線の測長処理においても、ＸＹステージの位置決め精度などを考慮した配置範囲３６内に設定される少なくとも１本のライン３５がいずれも測定対象となるように評価用パターン３４が形成されている。従って、測長ＳＥＭ１０においてウエハ２０と検出範囲２１との相対移動によりウエハ２０に形成される評価用パターン３４との検出範囲２１との相対的な位置決めが行われ、その評価用パターン３４のうち少なくとも測定対象となる少なくとも１本のライン３５を検出範囲２１内に捉えることができる。そして、その少なくとも１本のライン３５を検出して得られる画像から任意のライン（３７）を測定対象として選択し、直ちに測長を行うことができる。
従って、この場合も、従来行っていたような、低倍率及び高倍率でのパターン認識を用いた数回の測長対象のパターンの探索処理を行う必要がなくなり、大幅に１点の測長時間を短縮することができる。
【００７７】
次に、コマ収差評価の方法について説明する。
コマ収差の評価は、２本のライン（線状パターン）の線幅を比較することによりコマ収差の指標（線幅異常値又は線幅差と呼ばれる）を得て評価とするものであり、少なくとも測定対象となるその２本のラインを含む評価用パターン（所定のパターン）を用いて評価が行われる。
ここで、試料（ウエハ）２０上に形成すべきコマ収差評価用パターン（図６、図７）は、この評価用パターンと同一形状で、かつ投影光学系ＰＬの投影倍率の逆数倍だけ拡大された測定用パターン（不図示）を形成したレクチルＲを図９の後光装置で用いる露光工程、及び現像工程を経て、ウエハ２０上に凹凸パターン（レジストパターン）として形成される。以下では、ラインが凸部となる評価用パターンの使用を前提として説明を行う。そして、前述の如く評価用パターンが形成されたウエハ２０は試料として図１の測長ＳＥＭ１０に移送され、この測長ＳＥＭ１０にて測定対象となる２本のラインの線幅が測定される。
【００７８】
なお、コマ収差評価用パターンは、ウエハ２０上で寸法（線幅）を測定すべき所定方向（測定対象となる２本のラインが配列される方向）に関して、測長ＳＥＭ１０の検出範囲２１と大きさが同程度以下の所定範囲に形成される。但し、その所定方向と直交する方向（測定対象となる２本のラインの長手方向）に関する所定範囲の大きさ、即ちその２本のラインの寸法（長さ）は検出範囲２１よりも広く設定されている。
【００７９】
さて、第１のコマ収差評価方法では、評価用パターンとして、測定対象の２本のライン４３，４４が測長ＳＥＭ１０の検出視野２１内で同時に検出されるように配置されたパターン（４０、４１）を用いる。具体的には、図６（Ａ）に示すような、測定対象となる２本のライン４３，４４をほぼ平行に並べて配置したパターン４０、又は、図６（Ｂ）に示すような、２本ライン４３，４４の間に、新たな１本のライン４５を、この３本のラインがほぼ平行となるように配置したパターン４１を用いる。図示していないが、２本のライン４３、４４の間に新たな２本のラインを、この４本のラインがほぼ平行となるように配置したパターンを用いてもよい。
【００８０】
本実施の形態においては、前述したように、検出視野２１のサイズは１辺０．８μｍの正方形であり、またラインの幅は０．１μｍ、ライン間のスペースも０．１μｍなので、図６（Ａ）に示すようにライン４３，４４を並べたパターン４０の場合でパターン幅０．３μｍ、図６（Ｂ）に示すようにライン４３，４４の間に１本のライン４５を配置したパターン４１でパターン幅０．５μｍ、また、図示しないがライン４３，４４の間に２本のライン４５を配置したパターンでパターン幅０．７μｍとなり、いずれも検出視野２１により一度の観測で測長が可能な範囲である。
【００８１】
さて、コマ収差評価用パター（４０，４１）が形成されたウエハ２０は、測長ＳＥＭ１０の図示せぬＸＹステージ上にローディングされる。
次いで、ＸＹステージを移動してウエハのアライメント及び測長ＳＥＭ１０側の視野範囲の調整を行い、そのアライメント結果とウエハ２０上でのコマ収差評価用パターンの位置情報とに基づいてＸＹステージを移動するとともに、測定対象となる２本のライン４３、４４の表面に電子ビームの焦点がほぼ一致するように測長ＳＥＭ１０の焦点調整を行う。
続いて、低倍率、例えば５，０００倍から２０，０００倍の低倍率で画像を観察し、パターンを認識してコマ収差評価用パターン（４０，４１）を探索する。
【００８２】
コマ収差評価用パターン（４０，４１）が探索されたら、それらが視野中心となるようにアライメントを行い、今度は１００，０００倍程度の高倍率で画像を観察し、検出視野２１内にコマ収差評価用パターン（４０、４１）のうち少なくとも測定対象となる２本のライン４３，４４を捉える。さらに、検出視野２１内でコマ収差評価用パターン（４０、４１）から測定対象となる２本のライン４３，４４を選択するとともに、ライン４３、４４の画像のコントラストなどを調整し、２本のライン４３、４４でそれぞれその画像信号を用いて所定箇所の寸法（線幅など）の測定を行う。
そして、これら２本のラインの線幅の差に基づいて、コマ収差の程度を示す所望の指標値を算出し、評価値として出力する。
【００８３】
このように本実施の形態においては、コマ収差の評価時に、測長対象の２本のラインが測長ＳＥＭ１０の検出視野２１に同時に観測可能な範囲に配置されたコマ収差評価用パターン（４０，４１）を用いており、コマ収差の評価は、被測定物を視野内に持ってくる処理を１度行うのみで達成される。従って、５本線の両側の線を測長対象としていたために、２度のそのような処理を行わなければならなかった従来の方法に比べて、大幅に測長時間を短縮することができる。
【００８４】
次に、第２のコマ収差評価の方法について説明する。
第２のコマ収差評価の方法においては、評価用パターンとしては従来と同様に５本のラインを有するコマ収差評価用パターン４２を用い、この５本のラインの両側の２本のライン４３，４４を測長対象とするものであるが、これをウエハ上に投影露光して形成する際に、隣接するコマ収差評価用パターン４２の間において、一方のコマ収差評価用パターン４２のライン４４と、他方のコマ収差評価用パターン４２のライン４３とが、測長ＳＥＭ１０の検出視野２１内に同時に観測されるように配置して形成するものである。
具体的には、図７に示すように、第１のコマ収差評価用パターン４２−１の右端のライン４４と、第２のコマ収差評価用パターン４２−２の左端のライン４３とが、検出視野２１に同時に含まれるようにほぼ平行に配置し、これを同時に観測して各線幅を測定し、コマ収差の評価を行うものである。
【００８５】
本実施の形態においては、前述したように、検出視野２１のサイズは１辺０．８μｍの正方形であり、またラインの幅は０．１μｍなので、図７に示すように、第１のコマ収差評価用パターン４２−１と第２のコマ収差評価用パターン４２−２を、換言すれば、第１のコマ収差評価用パターン４２−１の右端のライン４４と第２のコマ収差評価用パターン４２−２の左端のライン４３とを、０．３μｍ〜０．５μｍ程度の間隔に配置することにより、これらの２本のラインにより構成されるパターンの幅は、０．５μｍ〜０．７μｍとなり、測長ＳＥＭ１０の検出視野２１により一度の観測で測長が可能な範囲となる。
【００８６】
ここで、図７に示した収差評価用パターンをウエハ２０上に形成する場合、そのコマ収差評価用パターンと同一形状で、投影光学系ＰＬの投影倍率の逆数倍だけ拡大した測定用パターンが形成されるレクチルを図９の露光装置で用いてもよいが、本例では図８に示したコマ収差評価用パターン４２と同一形状で、投影倍率の逆数倍だけ拡大した測定用パターンが形成されるレクチルを図９の露光装置で用いるものとする。そして、第１転写動作でウエハ２０上に形成される測定用パターンの転写像（例えば評価用パターン４２−１に対応）と、第２転写動作でウエハ２０上に形成される測定用パターンの転写像（例えば評価用パターン４２−２に対応）との、その配列方向（線幅の測定方向）に関する間隔が、例えば、０．３〜０．５μｍ程度となるように、図９の露光装置を用いて測定用パターンを２回、ウエハ２０上に転写する。
【００８７】
さらに、この露光工程にてフォトレジスト層に測定用パターンが転写されたウエハを現像する工程を経て、ウエハ２０上に凹凸パターン（レジストパターン）として図７に示したコマ収差評価用パターンが形成される。なお、図７では２つの評価用パターンを近接して形成するものとしたが、３つ以上の評価用パターンをそれぞれ測定対象となるラインがほぼ平行となるようにその配列方向に近接して並べて配置してもよい。
【００８８】
次に、図７に示したコマ収差評価用パターンを形成したウエハを、測長ＳＥＭ１０の図示せぬＸＹステージ上にローディングする。
次いで、ＸＹステージを移動してウエハのアライメント及び測長ＳＥＭ１０側の視野範囲の調整を行い、そのアライメント結果とウエハ２０上でのコマ収差評価用パターンの位置情報とに基づいてＸＹステージを移動するとともに、測定対象となる２本のライン４３、４４の表面に電子ビームの焦点がほぼ一致するように測長ＳＥＭ１０の焦点調整を行う。
続いて、低倍率、例えば５，０００倍から２０，０００倍の低倍率で画像を観察し、パターンを認識して測長目標物である２つのコマ収差評価用パターン（図７）の間隔の中心を探索する。
【００８９】
２つの隣接して形成されたコマ収差評価用パターン（図７）が探索されたら、その間隔の中心が視野中心となるようにアライメントを行い、今度は１００，０００倍程度の高倍率で画像を観察し、検出視野２１に第１のコマ収差評価用パターン４２−１の右端のライン４４と第２のコマ収差評価用パターン４２−２の左端のライン４３を捉える。
そして、これらのライン４３，４４を捉えたら、画像のコントラストなどの調整を行い、ライン４３，４４の例えば線幅などの所定の箇所の長さの計測を行う。
そして、これら２本のラインの線幅の差に基づいて、コマ収差の程度を示す所望の指標値を算出し、評価値として出力する。
【００９０】
このように本実施の形態においては、２つのコマ収差評価用パターン４２を近接して形成し、隣接する２本のラインを測長対象の２本のラインとして測長ＳＥＭ１０の検出視野２１において同時に観測し、各ラインの線幅を測定し、コマ収差の評価を行っている。従って、この場合も、被測定物を視野内に持ってくる処理を１度行うのみで達成され、１つのコマ収差評価用パターン４２の両側の線を測長対象としていたために、２度のそのような処理を行わなければならなかった従来の方法に比べて、大幅に測長時間を短縮することができる。
【００９１】
正確には、２つのコマ収差評価用パターンの各々で両端に配置されるラインの各線幅を測定しなければならないので、従来では４回の測定が必要であるのに対し、図７の評価用パターンでは３回の測定で済むことになる。但し、通常はウエハ２０上に多数の評価用パターンが形成されているので、この多数の評価用パターンをその測定対象となるラインがほぼ平行となるように一列に並べて配置して上記測定方法を適用すると、従来の方法に比べて大幅に測定時間を短縮できることは明らかである。
また前述した２つのコマ収差評価方法でも、図２、図４を用いて説明した測定方法と同様に、ウエハ２０上で評価用パターンが凹凸パターンとして形成される。このため、コマ収差評価用パターンのうち測定対象となる２本のライン４３、４４（凸部）として隣接した凹部を誤検出するのを防止するために、検出視野２１内で凹部と凸部の少なくとも一方を特定する必要がある。そこで、例えば、検出視野２１内の測定対象パターンを検出して得られる画像信号の微分波形、あるいはその画像のコントラストなどに基づいて、測定対象となる各ラインをその両側に存在する凹部と区別してその画像を特定し、その後にこの特定した画像を用いて線幅を測定することが望ましい。
【００９２】
ところで、上記実施形態では、図９の露光装置を用い、投影光学系ＰＬを介してウエハ２０上にレチクルＲの測定用パターンを転写する露光工程を経て、前述した各評価用パターン（図２、図４、図６、図７）がウエハ２０上に形成される。そこで、例えば投影光学系ＰＬの光軸方向に関するウエハ２０の位置を順次変えながら、ステップ・アンド・リピート方式でウエハ２０上にレチクルＲの測定用パターンを複数回転写し、ウエハ２０上の異なる領域にそれぞれ図２又は図４に示した評価用パターン（３０又は３４）を形成する。そして、上記実施形態と全く同様に図１の測長ＳＥＭ１０を用い、ウエハ２０上の各領域にその光軸方向の位置（フォーカス位置）を異ならせて形成された評価用パターンのうち測定対象となるパターン（ライン３３又は３７）の線幅を測定し、例えばこの測定した線幅を縦軸、フォーカス位置を横軸としてその関係（ＣＤフォーカス）を、投影光学系ＰＬの光学特性に関連する情報として求めるようにしてもよい。これによれば、上記実施形態で説明した測定方法を用いて、投影光学系ＰＬの光学特性の関連情報を従来よりも短時間で得ることができる。
【００９３】
なお、ここでは投影光学系ＰＬの光学特性の関連情報としてＣＤフォーカスを求めるものとしたが、これ以外、例えば各種収差、ベストフォーカス、焦点深度、あるいはウエハ上に転写されるパターンの忠実度などを求めてもよい。さらに、図６、図７に示した評価用パターン（４０〜４２）を用いてコマ収差、又は線幅異常値（線幅差）などを投影光学系ＰＬの光学特性の関連情報として求めてもよい。また、前述した各評価用パターンの測定結果から求める投影光学系ＰＬの光学特性の関連情報は１つに限られるものではなく、１つの評価用パターンの測定結果に基づいて互いに異なる複数の光学特性の関連情報を得るようにしてもよい。
【００９４】
また、図９の露光装置を用いて互いに構成が異なる複数の評価用パターンをそれぞれウエハ２０上に形成し、上記実施形態と全く同様に図１に測長ＳＥＭを用いて測定対象となるパターンの寸法を測定し、各評価用パターンで得られる寸法に基づいて投影光学系ＰＬの異なる光学特性に関連する複数の情報を求めるようにしてもよい。例えば、図２に示した評価用パターン３０及び図６（Ａ）に示した評価用パターン４０にそれぞれ対応する２つの測定用パターンをレチクルＲに形成するとともに、図９の露光装置を用いてその複数の測定用パターンをウエハ２０上に転写し、ウエハ２０上に２つの評価用パターン３０，４０を形成する。
【００９５】
そして、図１の測長ＳＥＭ１０を用いて評価用パターン３０，４０のうち測定対象となるパターン（ライン）３３，４３，４４の線幅を測定し、評価用パターン３０で測定されたライン３３の線幅に基づいて投影光学系ＰＬの少なくとも１つの光学特性に関連する第１の情報（例えば収差、ＣＤフォーカス、ベストフォーカス、焦点深度、パターン忠実度など）を求めるとともに、評価用パターン４０で測定されたライン４３，４４の線幅に基づいて第１の情報と異なる投影光学系ＰＬの少なくとも１つの光学特性に関連する第２情報（例えばコマ収差、線幅異常値など）を求めるようにしてもよい。これによれば、上記実施形態で説明した測定方法を用いて、投影光学系ＰＬの複数の光学特性にそれぞれ関連する情報を従来よりも短時間で得ることができる。
【００９６】
なお、ウエハ２０に形成する複数の評価用パターンの組み合わせやその種類（数）は評価用パターン３０，４０に限られるものではなく任意で構わない。例えば、評価用パターン３０，４０に評価用パターン３４を加えた３つの評価用パターン、あるいは評価用パターン４０の代わりに評価用パターン３４を用いた２つの評価用パターン３０、３４をウエハ２０上に形成してもよい。
特に後者では、評価用パターン３０で測定されるライン３３の線幅に基づき、密集パターンにおける、投影光学系ＰＬの少なくとも１つの光学特性に関連する第１情報を求めるとともに、評価用パターン３４で測定されるライン３７の線幅に基づき、孤立パターンにおける、投影光学系ＰＬの好くなくとも１つの光学特性に関連する第２情報を求めるようにしてもよい。このとき、密集パターンにおける第１情報と孤立パターンにおける第２情報とは、それぞれ同一の光学特性（例えばベストフォーカスなど）に関連するものでもよい。
【００９７】
さらに、図９の露光装置を用いて前述した評価用パターン（３０，３４、４０〜４２）の少なくとも１つをウエハ２０上に形成するとき、露光装置によるウエハ２０の露光条件、換言すれば、その少なくとも１つの評価用パターンの形成に用いられるレチクルＲの測定用パターンのウエハ２０への転写条件（例えば、レチクルＲの照明条件（照明光学系の瞳面上での照明光の光量分布、コヒーレンスファクターσ値など）や投影光学系ＰＬの開口数などを含む）の少なくとも１つを変化させながら、ウエハ２０上にレチクルＲの測定用パターンを複数回転写し、ウエア２０上の異なる領域にそれぞれ同一の少なくとも１つの評価用パターンを形成する。
【００９８】
そして、上記実施形態と全く同様に図１の測長ＳＥＭを用い、ウエハ２０上の各領域に露光条件を異ならせて形成された評価用パターンのうち測定対象となるパターンの寸法を測定し、各領域毎に得られる評価用パターンの寸法に基づいて、露光条件毎に投影光学系ＰＬの少なくとも１つの光学特性に関連する情報を求めるようにしてもよい。例えば、露光条件としてレチクルＲの照明条件を変更し、通常照明、小σ照明、輪帯照明、及び４極照明の４つの条件でそれぞれレチクルＲを照明するものとし、各露光条件でそれぞれ少なくとも１つの評価用パターン（ここでは評価用パターン４０とする）をウエハ２０上に形成する。そして、ウエハ２０に形成された各評価用パターン４０のうち測定対象となるライン４３，４４の各線幅を測定し、この測定した線幅に基づいて露光条件（照明条件）毎に、例えばコマ収差（又は線幅異常値）を求めるようにしてもよい。これによれば、上記実施形態で説明した測定方法を用いて、露光条件毎に投影光学系ＰＬの少なくとも１つの光学特性に関連する情報を従来よりも短時間で得ることができる。
【００９９】
さて、上記実施形態で説明した測定方法を用いて、図９に示した露光装置の所定の特性として投影光学系ＰＬの光学特性の関連情報が求められると、例えばオペレータが露光装置の入力装置（キーボードなど）を介して制御装置６に光学特性の関連情報を入力することで、露光装置の調整（投影光学系ＰＬの光学特性の調整）が行われる。具体的には、調整装置６がその光学特性の関連情報に基づく制御装置６からの指令に基づき、投影光学系ＰＬの少なくとも１つの光学素子を駆動する。これにより、露光装置ではウエハＷ上に転写すべきレチクルのデバイスパターン（回路パターンなど）やその転写条件（露光条件）などに応じた最適な光学特性に投影光学系ＰＬが設定されることになる。これによれば、露光装置の所定の特性（投影光学系ＰＬの光学特性など）を従来よりも短時間で調整することができる。
【０１００】
なお、上記実施形態の測定方法を用いて、露光装置の所定の特性として投影光学系ＰＬの光学特性の関連情報が求められる場合、調整装置５などによる投影光学系ＰＬの光学特性の自動調整ではなく、例えば作業員などが手動で光学素子の位置調整などを行って、光学特性を調整してもよい。また、投影光学系ＰＬはその調整が露光装置に組み込まれた後に行われてもよいし、あるいは露光装置に組み込まれる前に行われてもよい。このとき、露光装置に組み込まれる前に投影光学系ＰＬ単体でその調整を行い、かつ露光装置に投影光学系ＰＬを組み込んだ後にもその調整を行うようにしてもよい。これによれば、露光装置の製造工程における投影工学系ＰＬの組立てや調整などに要する時間を従来よりも大幅に短縮でき、露光装置の出荷納期を短縮することが可能となる。
【０１０１】
また、上記実施形態の測定方法を用いる投影光学系ＰＬの調整方法は、投影光学系ＰＬの製造工程、又は露光装置の製造工程だけでなく、露光装置の納入先であるデバイス製造工程などでの立ち上げ時、又はメンテナンス時などでも用いることができる。
さらに、投影光学系ＰＬの調整では、投影光学系ＰＬを構成する少なくとも１つの光学素子の位置（他の光学素子との感覚を含む）や傾斜などを変更するだけでもよいし、特に光学素子がレンズエレメントである時は、その偏芯を変更したり、あるいは光軸を中心として回転させてもよい。
【０１０２】
さらに、投影光学系ＰＬの光学素子の調整だけでなく、投影光学系ＰＬの光学素子の交換、又は再加工などを行ってその光学特性を調整してもよい。
前者では、投影光学系ＰＬの光学素子単位でその交換を行ってもよいし、あるいは複数の鏡筒を有する投影光学系ではその鏡筒単位で交換を行ってもよい。このとき、投影光学系ＰＬそのものを交換してもよい。
後者では、投影光学系ＰＬの少なくとも１つの光学素子を再加工してもよく、特にレンズエレメントなどでは必要に応じてその表面を非球面に加工してもよい。
また、この光学素子は、レンズエレメントなどの屈折光学素子だけでなく、例えば凹面鏡などの反射光学素子、あるいは投影光学系の収差（ディストーション、球面収差など）、特にその非回転対称成分を補正する収差補正板などでもよい。但し、投影光学系ＰＬの光学素子の再加工又は交換が必要なときは、投影光学系ＰＬを露光装置に組み込む前に再加工又は交換を行うことが好ましい。
【０１０３】
また、上記実施形態の測定方法を用いて求める露光装置の所定の特性は、投影光学系ＰＬの光学特性の関連情報に限られるものではなく、例えばウエハステージＷＳのステッピング精度やレチクルＲ又はウエハＷ上での照明光の照度分布などでもよいし、特に図９の露光装置がレチクルＲとウエハＷとを同期移動する走査露光方式であるときは、レチクルステージＲＳとウエハステージＷＳとの同期精度などでもよい。
なお、露光装置の所定の特性として照度分布を求めたときは、例えば露光装置の照明光学系を構成する少なくとも１つの光学素子（オプティカルインテグレータ、あるいは照度分布補正用のパターン板など）を移動して照度分布を補正するとよい。
【０１０４】
さらに、上記実施形態の測定方法を用いて露光装置の所定の特性（投影光学系ＰＬの光学特性など）を求めるものとしたが、マイクロデバイスなどの製造工程で用いられる露光装置以外のリソグラフィ装置、例えばコータ・ディベロッパでフォトレジストをウエハに塗布するコータでの塗布むら、あるいはフォトレジストにパターンが転写されたウエハを現像するディベロッパでの現像むらなどを所定の特性としても求めてもよく、この求めた所定の特性に基づいてコータ又はディベロッパでの処理条件を調整するとよい。
また、上記実施形態の測定方法を用いて光学特性が求められる、あるいは光学特性が調整される光学系を組み込む光学装置は、露光装置に限られるものではないし、その光学系も投影光学系ＰＬに限られるものではない。
【０１０５】
また、上記実施形態で説明した各評価用パターンは、その線幅が１種類であるものとしたが、１つの評価用パターンにつき、例えば線幅（又はピッチなど）が異なる複数の評価用パターンを形成してもよい。これにより、各線幅（又はピッチなど）でそれぞれ露光装置の所定の特性（投影光学系ＰＬの光学特性など）を求めることができる。このとき、図９の露光装置でウエハＷ上に転写すべきデバイスパターンと線幅（又はピッチなど）が同一の評価用パターンを形成し、このデバイスパターンに最適な投影光学系ＰＬの光学特性などを求めることが好ましい。
【０１０６】
なお、上記実施形態における測定対象となるパターンで測定される寸法は線幅に限られるものではなく長さなどでもよい。
さらに、上記実施形態における評価用パターンは、レジストパターンに限られるものではなく、例えば現像工程に加えてエッチング工程を経てウエハ上に形成されるエッチングパターンなどでもよい。
また、上記実施形態では、測定装置として測長ＳＥＭなどの電子顕微鏡を用いるものとしたが、測定装置は電子顕微鏡に限られるものではなく、電子ビーム以外の検出ビームを用いてもよい。
【０１０７】
また、図９の露光装置で投影光学系ＰＬは縮小系であるものとしたが、等倍系あるいは拡大系のいずれでもよい。
さらに、投影光学系ＰＬは屈折系のみならず反射屈折系あるいは反射系のいずれでもよい。
また、図９の露光装置はステッパー又はスキャナーであるものとしたが、これに限られるものではなく、ミラープロジェクション方式やプロキシミティ方式などの露光装置でもよい。
さらに、図９の露光装置で用いる露光用照明光は連続光あるいはパルス光のいずれでもよいし、波長や光源の種類などにも特に限定されず、例えば紫外域光、遠紫外光、真空紫外光、ＥＵＶ光、Ｘ線、及び電子線やイオンビームなどの荷電粒子線のいずれでもよい。
また、図９の露光装置はマイクロデバイス、例えば半導体素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤなど）、マイクロマシン、ＤＮＡチップ、及びプラズマディスプレイ又は有機ＥＬなどの表示装置などの製造で用いられるだけでなく、レチクル又はマスクの製造などで用いてもよい。
【０１０８】
ところで、図９の露光装置の製造工程では、上記実施形態の測定方法を用いて、複数の光学素子が鏡筒内に組み込まれた投影光学系ＰＬの光学特性を計測し、この計測された光学特性に基づいて投影光学系ＰＬを調整するとともに、その光学特性が調整された投影光学系ＰＬを露光装置に組み込む。即ち、防振装置で支持されるベース１上に設置されるコラム２に投影光学系ＰＬを固定する。
さらに、多数の光学素子（オプチカルインテグレータなどの含む）から構成される照明光学系の一部をコラム２に設置される架台に固定し、かつ残りをコラム２とは別のコラムに固定するとともに、多数の機械部品からなるレチクルステージＲＳ、ウエハステージＷＳ及びその駆動系（リニアモータなど）に配線や配管を接続する。そして、照明光学系や投影光学系ＰＬなどが組み込まれた露光装置を用いてレチクルの測定用パターンをウエハ上に転写する露光工程、及び現像工程を経てウエハに形成される前述の評価用パターンの寸法を、上記実施形態の測定方法を用いて測定するとともに、この測定結果に基づいて露光装置の所定の特性（照明光学系及び投影光学系ＰＬの光学特性、照度分布など）を調整し、更に総合調整（電気調整、動作確認など）を行う。これにより、図９に示した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などが管理されたクリーンルーム内で行うことが望ましい。
【０１０９】
また、マイクロデバイスなどの製造工程は、前述の如く光学特性が調整された投影光学系ＰＬを有する露光装置（図９）を用いて、デバイスパターンを、表面にフォトレジスト層が形成されたウエハ（感応物体）上に転写する工程などを含む。例えば、半導体デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行う工程、この設計されたデバイスの回路パターン（デバイスパターン）を有するレチクルを製作する工程、シリコン材料からウエハを製作する工程、図９の露光装置を用いてレチクルのデバイスパターンをウエハに転写する工程、デバイス組立工程（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程などを含む）、及び検査工程などを経て製造される。
【０１１０】
なお、本実施の形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって本発明を何ら限定するものではない。本実施の形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含み、また、任意好適な種々の改変が可能である。
【０１１１】
【発明の効果】
このように、本発明によれば、被測定対象のパターンを測長ＳＥＭの視野範囲に効率よく捉えることができ、もって、基板等の物体上に形成されたパターンの寸法をより短時間に計測することができる測定方法を提供することができる。特に、物体上の測定対象のパターンを測定装置の検出範囲内により短時間で設定可能な測定方法を提供することができる。また、複数の測定対象のパターンの寸法をそれぞれ測定するときにパターンの検出回数、即ち物体と測定装置の検出範囲との相対移動の回数を減らすことができる測定方法を提供することができる。
また、物体上に形成されたパターンの寸法の計測を短時間で行い、もって投影光学系の特性を高速に計測し評価し調整することができる投影光学系の調整方法を提供することができる。即ち、第１面に配置されるパターンの像を第２面上に投影する投影光学系の光学特性に関連する情報の測定を短時間で行う本発明に関わる測定方法を用い、もって短時間で投影光学系を調整することのできる投影光学系の調整方法を提供することができる。
【０１１２】
また、基板に形成されたパターンの寸法の計測を短時間で行い、もって露光装置の特性を高速に計測し評価し調整することができる露光装置の調整方法を提供することができる。即ち、物体上のパターンの寸法測定を短時間で行いデバイスパターン（マスクパターン）を感応物体上に転写する露光装置の特性を求める測定方法を用いて、短時間で露光装置を調整することのできる露光装置の調整方法を提供することができる。
また、そのような露光装置を用いて所望のデバイスを適切に製造するデバイス製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施の形態に関わる測長ＳＥＭの基本構成及び動作原理を説明するための図である。
【図２】図２は、本発明の一実施の形態の測定方法における密集線評価の際に用いる評価用パターンを示す図である。
【図３】図３は、図２に示す密集線評価用パターンを形成したウエハをステージに登載して位置決めした時に、検出視野に観測されるパターンを示す図である。
【図４】図４は、本発明の一実施の形態の測定方法における孤立線評価の際に用いる評価用パターンを示す図である。
【図５】図５は、図４に示す孤立線評価用パターンを形成したウエハをステージに登載して位置決めした時に、検出視野に観測されるパターンを示す図である。
【図６】図６は、本発明の一実施の形態の測定方法におけるコマ収差評価の際に用いる評価用パターンを示す図である。
【図７】図７は、本発明の一実施の形態の測定方法におけるコマ収差評価の際の測定対象パターンの取り込み状態を説明するための図である。
【図８】図８は、従来の自動測長方法におけるコマ収差評価の際に用いる評価用パターン及び測長方法を示す図である。
【図９】図９は、本実施形態で使用する露光装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１０…測長ＳＥＭ
１１…電子銃
１２…収束レンズ
１３…偏向コイル
１４…対物レンズ
１５…対物レンズ絞り
１６…二次電子検出器
１７…映像増幅器
１８…表示装置
１９…制御装置
２１…検出視野
２２…ステージ位置決め精度の範囲
３０…密集線評価用パターン
３４…孤立線評価用パターン
４０，４１，４２…コマ収差評価用パターン
３１，３５，４５…ライン
３２，３６…ライン配置範囲
３３，３７，４３，４４…測長対象パターン
【図１】
0004432307.tif 000002
【図２】
0004432307.tif 000003
【図３】
0004432307.tif 000004
【図４】
0004432307.tif 000005
【図５】
0004432307.tif 000006
【図６】
0004432307.tif 000007
【図７】
0004432307.tif 000008
【図８】
0004432307.tif 000009
【図９】
0004432307.tif 000010