(57)【要約】投影光学系の光軸に関する被投影物体の位置を所定間隔で変更しながら、第１パターンと第２パターンとを投影光学系を介して被投影物体上に順次投影する。そして、各パターンの像の線幅に対応する線幅値を、転写されたパターンの電気抵抗を利用して計測し、第１パターンの像に対応する線幅値と投影光学系の光軸に関する被投影物体の位置との相関関係（曲線Ａ）と、第２パターンの像に対応する線幅値と投影光学系の光軸に関する被投影物体の位置との相関関係（曲線Ｂ）と、に基づいて投影光学系の光学特性を計測する。
2002061505.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
転写されたパターンの電気抵抗を利用した線幅計測に用いられるマスクであって、
第１方向に伸びる少なくとも１本のラインパターンと該ラインパターンの電気抵抗計測用電極パッドパターンとを含む少なくとも１つの第１パターンと、前記第１方向に対し角度９０度を成す第２方向に伸びる少なくとも１本のラインパターンと該ラインパターンの電気抵抗計測用電極パッドパターンとを含む少なくとも１つの第２パターンと、前記第１方向に対し角度θ１（０°＜θ１＜１８０°、θ１≠９０°）を成す第３方向に伸びる少なくとも１本のラインパターンと該ラインパターンの電気抵抗計測用電極パッドパターンとを含む少なくとも１つの第３パターンとが、相互に重ならないように、そのパターン面に形成されたマスク基板を備えるマスク。
【請求項２】
請求項１に記載のマスクにおいて、
前記第１パターンを構成する前記ラインパターンと前記第２パターンを構成する前記ラインパターンとを隣接する２辺それぞれの一部に含む前記パターン面上の仮想的な矩形領域内に、前記第３パターンが配置されていることを特徴とするマスク。
【請求項３】
請求項１に記載のマスクにおいて、
前記第１、第２及び第３パターンがそれぞれ一対設けられ、
それぞれ対を成す前記第１、第２及び第３パターンのそれぞれが、前記パターン面上の所定の基準点に関して、一側と他側にそれぞれ配置されていることを特徴とするマスク。
【請求項４】
請求項３に記載のマスクに記載のマスクにおいて、
前記基準点を含む前記パターン面上の領域にシート抵抗計測用パターンが配置されていることを特徴とするマスク。
【請求項５】
請求項１に記載のマスクにおいて、
前記第１〜第３パターンの少なくとも１つは、複数本のラインパターンが所定の配列方向に沿って所定間隔で配列されるマルチラインパターンと、該マルチラインパターンにおける前記配列方向の一側の端部と他側の端部とにそれぞれ位置する２本のラインパターンの電気抵抗計測用電極パッドパターンと、を含むことを特徴とするマスク。
【請求項６】
請求項１に記載のマスクにおいて、
前記第１〜第３パターンの少なくとも１つは、複数本のラインパターンが所定の配列方向に沿って所定間隔で配列されるマルチラインパターンと、該マルチラインパターンにおける前記配列方向の中心に最も近接した少なくとも１本のラインパターンの電気抵抗計測用電極パッドパターンと、を含むことを特徴とするマスク。
【請求項７】
請求項１に記載のマスクにおいて、
前記第１パターンを構成する前記ラインパターンは第１の線幅を有し、
前記第２パターンを構成する前記ラインパターンは第２の線幅を有し、
前記第３パターンを構成する前記ラインパターンは第３の線幅を有し、
前記第１の線幅と異なる第４の線幅を有し前記第１方向に伸びる少なくとも１本のラインパターンと該ラインパターンの電気抵抗計測用電極パッドパターンとを含む第４パターンと、前記第２の線幅と異なる第５の線幅を有し前記第２方向に伸びる少なくとも１本のラインパターンと該ラインパターンの電気抵抗計測用電極パッドパターンとを含む第５パターンと、前記第３の線幅と異なる第６の線幅を有し前記第３方向に伸びる少なくとも１本のラインパターンと該ラインパターンの電気抵抗計測用電極パッドパターンとを含む第６パターンとが、前記第１、第２、第３パターンのいずれにも重ならず、かつ相互にも重ならないように、前記マスク基板上のパターン面に更に形成されていることを特徴とするマスク。
【請求項８】
請求項７に記載のマスクにおいて、
第７の線幅を有し前記第１方向に対し角度θ２（０°＜θ２＜１８０°、θ２≠９０°、θ２≠θ１）を成す第４方向に伸びる少なくとも１本のラインパターンと該ラインパターンの電気抵抗計測用電極パッドパターンとを含む第７パターンと、前記第７の線幅と異なる第８の線幅を有し前記第４方向に伸びる少なくとも１本のラインパターンと該ラインパターンの電気抵抗計測用電極パッドパターンとを含む第８パターンとが、前記第１ないし第６パターンのいずれにも重ならず、かつ相互にも重ならないように、前記パターン面上に更に形成されていることを特徴とするマスク。
【請求項９】
請求項８に記載のマスクにおいて、
前記第１パターンと前記第４パターンとが前記パターン面上の所定の基準点に関して前記第１方向の一側と他側にそれぞれ配置され、
前記第２パターンと前記第５パターンとが前記パターン面上の前記基準点に関して前記第２方向の一側と他側にそれぞれ配置され、
前記第１パターンを構成する前記ラインパターンと前記第２パターンを構成する前記ラインパターンとを隣接する２辺それぞれの一部に含む前記パターン面上の仮想的な矩形領域内に、前記第３パターンが配置され、
前記第１パターンを構成する前記ラインパターンと前記第５パターンを構成する前記ラインパターンとを隣接する２辺それぞれの一部に含む前記パターン面上の仮想的な矩形領域内に、前記第７パターンが配置され、
前記第２パターンを構成する前記ラインパターンと前記第４パターンを構成する前記ラインパターンとを隣接する２辺それぞれの一部に含む前記パターン面上の仮想的な矩形領域内に、前記第８パターンが配置され、
前記第４パターンを構成する前記ラインパターンと前記第５パターンを構成する前記ラインパターンとを隣接する２辺それぞれの一部に含む前記パターン面上の仮想的な矩形領域内に、前記第６パターンが配置されていることを特徴とするマスク。
【請求項１０】
請求項９に記載のマスクにおいて、
前記基準点を含む前記パターン面上の領域にシート抵抗計測用パターンが配置されていることを特徴とするマスク。
【請求項１１】
請求項９に記載のマスクにおいて、
前記第１〜第８パターンの少なくとも１つは、複数本のラインパターンが所定の配列方向に沿って所定間隔で配列されるマルチラインパターンと、該マルチラインパターンにおける前記配列方向の一側の端部と他側の端部とにそれぞれ位置する２本のラインパターンの電気抵抗計測用電極パッドパターンと、を含むことを特徴とするマスク。
【請求項１２】
請求項９に記載のマスクにおいて、
前記第１〜第８パターンの少なくとも１つは、複数本のラインパターンが所定の配列方向に沿って所定間隔で配列されるマルチラインパターンと、該マルチラインパターンにおける前記配列方向の中心に最も近接した少なくとも１本のラインパターンの電気抵抗計測用電極パッドパターンと、を含むことを特徴とするマスク。
【請求項１３】
転写されたパターンの電気抵抗を利用した線幅計測に用いられるマスクであって、
互いにほぼ平行な第１のラインパターンと第２のラインパターンとを含み、前記第１及び第２のラインパターンの長手方向におけるそれぞれの一端に前記第１及び第２のラインパターンを連通させるパターンを備えるとともに、前記第１及び第２のラインパターンの長手方向におけるそれぞれの他端に電流供給用電極パッドパターンを有する線幅計測用パターンが、そのパターン面に形成されたマスク基板を備えるマスク。
【請求項１４】
請求項１３に記載のマスクを用いて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、
基板の前記投影光学系の光軸方向に関する位置を変更しつつ、前記マスク上の前記パターンを前記投影光学系を介して前記基板上の異なる領域に順次転写する第１工程と；
前記光軸方向のそれぞれの位置で前記基板上に形成された第１及び第２のラインパターンの転写像に対応する第１及び第２の線幅値を電気抵抗計測によりそれぞれ求める第２工程と；
前記第１の線幅値と前記光軸方向に関する前記基板の位置との相関関係である第１の相関関係と、前記第２の線幅値と前記光軸方向に関する前記基板の位置との相関関係である第２の相関関係とに基づいて、前記投影光学系の光学特性を算出する第３工程と；を含む光学特性計測方法。
【請求項１５】
転写されたパターンの電気抵抗を利用した線幅計測に用いられるマスクであって、
所定の配列方向に沿って所定間隔で配置された複数本のラインパターンと、前記ラインパターンのうち、前記配列方向の一側の端部に位置する第１のラインパターンと、前記配列方向の他側の端部に位置する第２のラインパターンとの両端にそれぞれ接続された電気抵抗計測用電極パッドパターンとを備える線幅計測用パターンが、そのパターン面に形成されたマスク基板を備えるマスク。
【請求項１６】
請求項１５に記載のマスクを用いて、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、
前記マスク上の前記パターンを前記投影光学系を介して物体上に転写する第１工程と；
前記物体上に形成された第１及び第２のラインパターンの転写像の線幅にそれぞれ対応する第１及び第２の線幅値を電気抵抗計測によりそれぞれ求める第２工程と；
前記第１の線幅値と前記第２の線幅値とに基づいて、前記投影光学系の光学特性を算出する第３工程と；を含む光学特性計測方法。
【請求項１７】
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、
物体の前記投影光学系の光軸方向に関する位置を変更しつつ、複数本のラインパターンが所定の配列方向に沿って所定間隔で配列されるマルチラインパターンと、該マルチラインパターンにおける前記配列方向の一側の端部と他側の端部とにそれぞれ位置する２本のラインパターンの電気抵抗計測用電極パッドパターンとが、そのパターン面上に形成されたマスクを用いて該マスク上のパターンを前記投影光学系を介して前記物体上の異なる領域に順次転写する第１工程と；
前記光軸方向のそれぞれの位置で前記物体上に形成された前記マルチラインパターンの転写像の配列方向の一端に位置する第１のラインパターンの転写像の線幅に対応する第１の線幅値を電気抵抗計測によりそれぞれ求める第２工程と；
前記光軸方向のそれぞれの位置で前記物体上に形成された前記マルチラインパターンの転写像の周期方向の他端に位置する第２のラインパターンの転写像の線幅に対応する第２の線幅値を電気抵抗計測によりそれぞれ求める第３工程と；
前記第１の線幅値と前記光軸方向に関する前記物体の位置との相関関係である第１の相関関係と、前記第２の線幅値と前記光軸方向に関する前記物体の位置との相関関係である第２の相関関係とに基づいて、前記投影光学系の光学特性を算出する第４工程と；を含む光学特性計測方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の光学特性計測方法において、
前記マスクは、請求項５に記載のマスクであり、
前記第２工程では、前記光軸方向のそれぞれの位置で前記物体上に形成された少なくとも１つの特定のマルチラインパターンの転写像の配列方向の一端に位置する第１のラインパターンの転写像の線幅に対応する第１の線幅値を求め、
前記第３工程では、前記光軸方向のそれぞれの位置で前記物体上に形成された前記特定のマルチラインパターンの転写像の配列方向の他端に位置する第２のラインパターンの転写像の線幅に対応する第２の線幅値を求めることを特徴とする光学特性計測方法。
【請求項１９】
請求項１７に記載の光学特性計測方法において、
前記マスクは、請求項１１に記載のマスクであり、
前記第２工程では、前記光軸方向のそれぞれの位置で前記物体上に形成された少なくとも１つの特定のマルチラインパターンの転写像の配列方向の一端に位置する第１のラインパターンの転写像の線幅に対応する第１の線幅値を求め、
前記第３工程では、前記光軸方向のそれぞれの位置で前記物体上に形成された前記特定のマルチラインパターンの転写像の配列方向の他端に位置する第２のラインパターンの転写像の線幅に対応する第２の線幅値を求めることを特徴とする光学特性計測方法。
【請求項２０】
請求項１７に記載の光学特性計測方法において、
前記第４工程では、前記第１の相関関係と前記第２の相関関係とに基づいて、前記第１の線幅値と前記第２の線幅値との平均値と前記光軸方向に関する前記物体の位置との相関関係である第３の相関関係を求め、該第３の相関関係に基づいて最良フォーカス位置を算出することを特徴とする光学特性計測方法。
【請求項２１】
請求項２０に記載の光学特性計測方法において、
前記第４工程では、前記第３の相関関係に基づいて、前記物体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物体の位置を最良フォーカス位置とすることを特徴とする光学特性計測方法。
【請求項２２】
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、
複数本のラインパターンが所定の配列方向に沿って所定間隔で配列されるマルチラインパターンと、該マルチラインパターンにおける前記配列方向の一側の端部と他側の端部とにそれぞれ位置する２本のラインパターンの電気抵抗計測用電極パッドパターンとが、そのパターン面上に形成されたマスクを用いて該マスク上のパターンを前記投影光学系を介して前記物体上に転写する第１工程と；
前記物体上に形成された前記マルチラインパターンの転写像の配列方向の一端に位置する第１のラインパターンの転写像の線幅に対応する第１の線幅値を電気抵抗計測により求める第２工程と；
前記マルチラインパターンの転写像の配列方向の他端に位置する第２のラインパターンの転写像の線幅に対応する第２の線幅値を電気抵抗計測により求める第３工程と；
前記第１の線幅値と前記第２の線幅値とに基づいて、前記投影光学系の光学特性を算出する第４工程と；を含む光学特性計測方法。
【請求項２３】
請求項２２に記載の光学特性計測方法において、
前記マスクは、請求項５に記載のマスクであり、
前記第２工程では、前記光軸方向のそれぞれの位置で前記物体上に形成された少なくとも１つの特定のマルチラインパターンの転写像の配列方向の一端に位置する第１のラインパターンの転写像の線幅に対応する第１の線幅値を求め、
前記第３工程では、前記光軸方向のそれぞれの位置で前記物体上に形成された前記特定のマルチラインパターンの転写像の配列方向の他端に位置する第２のラインパターンの転写像の線幅に対応する第２の線幅値を求めることを特徴とする光学特性計測方法。
【請求項２４】
請求項２２に記載の光学特性計測方法において、
前記マスクは、請求項１１に記載のマスクであり、
前記第２工程では、前記光軸方向のそれぞれの位置で前記物体上に形成された少なくとも１つの特定のマルチラインパターンの転写像の配列方向の一端に位置する第１のラインパターンの転写像の線幅に対応する第１の線幅値を求め、
前記第３工程では、前記光軸方向のそれぞれの位置で前記物体上に形成された前記特定のマルチラインパターンの転写像の配列方向の他端に位置する第２のラインパターンの転写像の線幅に対応する第２の線幅値を求めることを特徴とする光学特性計測方法。
【請求項２５】
請求項２２に記載の光学特性計測方法において、
前記第４工程では、前記第１の線幅値と前記第２の線幅値の差と、その比較基準との比である指標値に基づいてコマ収差を算出することを特徴とする光学特性計測方法。
【請求項２６】
請求項２５に記載の光学特性計測方法において、
前記比較基準は、前記第１の線幅値と前記第２の線幅値の和であることを特徴とする光学特性計測方法。。
【請求項２７】
請求項２５に記載の光学特性計測方法において、
前記比較基準は、１であることを特徴とする光学特性計測方法。
【請求項２８】
請求項２５に記載の光学特性計測方法において、
前記比較基準は、前記配列方向に隣接するラインパターン同士の配列間隔であることを特徴とする光学特性計測方法。
【請求項２９】
第１面上のパターンを第２面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、
前記投影光学系の前記第２面側に配置された被投影物体の前記投影光学系の光軸方向に関する位置を所定範囲内で所定の手順で変化させ、前記第１面上に配置された第１パターンの前記投影光学系による像を各変化位置で前記被投影物体上にそれぞれ形成し、前記変化位置毎の前記第１パターンの像のサイズを計測する第１工程と；
前記投影光学系の前記第２面側に配置された被投影物体の前記投影光学系の光軸方向に関する位置を前記所定範囲内で前記所定の手順で変化させて、前記第１面上に配置された第２パターンの前記投影光学系による像を各変化位置で前記被投影物体上にそれぞれ形成し、前記変化位置毎の前記第２パターンの像のサイズを計測する第２工程と；
前記被投影物体の前記光軸方向に関する位置と前記第１パターンの像のサイズとの相関関係である第１の相関関係と、前記被投影物体の前記光軸方向に関する位置と前記第２パターンの像のサイズとの相関関係である第２の相関関係とに基づいて前記投影光学系の光学特性を算出する第３工程と；を含む光学特性計測方法。
【請求項３０】
請求項２９に記載の光学特性計測方法において、
前記第１パターンと前記第２パターンとは、前記第１面上に同時に配置された別々のパターンであり、
前記第１工程と前記第３工程とは、同一の露光条件下で行われることを特徴とする光学特性計測方法。
【請求項３１】
請求項２９に記載の光学特性計測方法において、
前記第１パターンと前記第２パターンとは、線幅の異なるパターンを含むことを特徴とする光学特性計測方法。
【請求項３２】
請求項２９に記載の光学特性計測方法において、
前記第１パターンと第２パターンとは、異なる方向に延びるラインパターンを含むことを特徴とする光学特性計測方法。
【請求項３３】
請求項２９に記載の光学特性計測方法において、
前記第１パターンと第２パターンとは、同一方向に延びるラインパターンを含むことを特徴とする光学特性計測方法。
【請求項３４】
請求項２９に記載の光学特性計測方法において、
前記第１パターンと前記第２パターンとは、同一のパターンであることを特徴とする光学特性計測方法。
【請求項３５】
請求項２９に記載の光学特性計測方法において、
前記第１工程と前記第３工程とは、同時に行われることを特徴とする光学特性計測方法。
【請求項３６】
請求項２９に記載の光学特性計測方法において、
前記第１工程と前記第３工程とは、異なる露光条件下で、別々に行われることを特徴とする光学特性計測方法。
【請求項３７】
請求項３６に記載の光学特性計測方法において、
前記第１工程は、前記第１パターンの像のサイズの変化が極小値を有するような第１の条件下で行われ、
前記第３工程は、第２パターンの像のサイズの変化が極大値を有するような第２の条件下で行われることを特徴とする光学特性計測方法。
【請求項３８】
請求項２９に記載の光学特性計測方法において、
前記第５工程では、前記第１の相関関係と前記第２の相関関係とに基づいて、前記被投影物体の前記光軸方向に関する位置毎に前記第１パターンの投影像のサイズと前記第２パターンの投影像のサイズとの差分を算出し、前記差分と前記被投影物体の前記光軸方向に関する位置との相関関係である第３の相関関係を算出し、前記第３の相関関係に基づいて、前記投影光学系の最良フォーカス位置を算出することを特徴とする光学特性計測方法。
【請求項３９】
請求項２９に記載の光学特性計測方法において、
前記第２及び第４工程における計測の対象となる前記各像のサイズは、前記各像の線幅値であり、
該各像の線幅値の計測は、電気抵抗計測によって行われることを特徴とする光学特性計測方法。
【請求項４０】
請求項２９に記載の光学特性計測方法において、
前記第１パターン及び第２パターンの少なくとも一方は、所定のマスク上の前記投影光学系の視野内の複数の評価点に対応する位置にそれぞれ配置され、
前記第３工程では、前記第１の相関関係と前記第２の相関関係とに基づいて前記評価点毎にその位置でのマスクの製造誤差を補正した前記像のサイズを用いて前記光学特性を算出することを特徴とする光学特性計測方法。
【請求項４１】
第１面上のパターンを第２面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、
前記第１面上に配置され、前記投影光学系の視野内の複数の評価点に対応する位置に複数の計測用パターンがそれぞれ形成されたマスクを用い、前記複数の計測用パターンの前記投影光学系による像を被投影物体上にそれぞれ形成し、前記各像のサイズを計測する第１工程と；
前記計測結果と前記評価点の位置毎の前記マスクの製造誤差とに基づいて前記評価点毎にマスクの製造誤差を補正した前記像のサイズを用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４２】
請求項２９〜４１のいずれか一項に記載の光学特性計測方法により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４３】
第１面上のパターンを第２面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、
第１の線幅を有する第１パターンを前記第１面上に配置し、前記投影光学系を介して前記第１パターンの像を前記第２面上に配置された被投影物体上に形成し、前記像の線幅に対応する第１の線幅値を求める第１工程と；
第２の線幅を有する第２パターンを前記第１面上に配置し、前記投影光学系を介して前記第２パターンの像を前記第２面上に配置された被投影物体上に前記第１工程と同じ条件で形成し、前記像の線幅に対応する第２の線幅値を求める第２工程と；
前記第１の線幅と前記第１の線幅値との関係と、前記第２の線幅と前記第２の線幅値との関係とに基づいて、前記第１面上のパターンの線幅と前記被投影物体上に形成される像の線幅値との相関関係を算出する第３工程と；
前記相関関係に基づいて、投影光学系の光学特性を算出する第４工程と；を含む光学特性計測方法。
【請求項４４】
請求項４３に記載の光学特性計測方法において、
前記第４工程では、前記第１の線幅と前記第２の線幅との間に含まれる新たな値を第３の線幅とし、前記相関関係に基づいて、前記第３の線幅に対する像の線幅値を算出し、この像の線幅値に基づいて、投影光学系の光学特性を算出することを特徴とする光学特性計測方法。
【請求項４５】
請求項４３に記載の光学特性計測方法において、
前記第１、第２工程において、前記各線幅値は、電気抵抗計測によって求められることを特徴とする光学特性計測方法。
【請求項４６】
露光用のエネルギビームをマスクに照射し、前記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上に転写する露光方法であって、
請求項１４、１６〜４１、４３〜４５のいずれか一項に記載の投影光学系の光学特性計測方法によって計測された前記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４７】
リソグラフィ工程を含むデバイス製造方法であって、
前記リソグラフィ工程では、請求項４６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】
技術分野
本発明は、マスク、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、投影光学系の光学特性の計測に用いて好適なマスク、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。
背景技術
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が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投影露光装置が、比較的多く用いられている。
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。
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。
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。
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像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。
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のスループットが大幅に低下するおそれがある。また、測定誤差や再現性についても、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。
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、投影光学系の光学特性の計測に好適に用いることができるマスクを提供することにある。
また、本発明の第２の目的は、投影光学系の光学特性を計測する際の計測能力の向上を図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。
また、本発明の第３の目的は、高精度な露光を実現できる露光装置の調整方法を提供することにある。
また、本発明の第４の目的は、高精度な露光を実現できる露光方法を提供することにある。
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を提供することにある。
発明の開示
本発明は、第１の観点からすると、転写されたパターンの電気抵抗を利用した線幅計測に用いられるマスクであって、第１方向に伸びる少なくとも１本のラインパターンと該ラインパターンの電気抵抗計測用電極パッドパターンとを含む少なくとも１つの第１パターンと、前記第１方向に対し角度９０度を成す第２方向に伸びる少なくとも１本のラインパターンと該ラインパターンの電気抵抗計測用電極パッドパターンとを含む少なくとも１つの第２パターンと、前記第１方向に対し角度θ１（０°＜θ１＜１８０°、θ１≠９０°）を成す第３方向に伸びる少なくとも１本のラインパターンと該ラインパターンの電気抵抗計測用電極パッドパターンとを含む少なくとも１つの第３パターンとが、相互に重ならないように、そのパターン面に形成されたマスク基板を備える第１のマスクである。
ここで、「角度」とは、方向と方向とが成す角の大きさを意味し、その角度方向（正負）までは含まない概念である。本明細書では、かかる概念として、「角度」という語彙を用いるものとする。
これによれば、例えばマスク上の第１、第２及び第３パターンを投影光学系を介して基板上に転写し、現像、エッチング等の処理を施してその基板上に前記第１、第２及び第３パターンの転写像に対応するパターン（このパターンは、エッチング後に基板上に形成されるので、以下「エッチング像」ともいう）を形成する。そして、そのエッチング像における第１〜第３パターンをそれぞれ構成するラインパターンに対応するパターンの線幅を電気抵抗計測により計測することで、相互に方向の異なるラインパターンの転写像に対応する少なくとも３つの線幅値をほぼ同時に求めることが可能である。この結果、ラインパターンの像に対応する線幅計測を利用して投影光学系の光学特性を計測する計測方法においては、計測時間の短縮によるスループットの向上が可能となる。
この場合において、
前記第１パターンを構成する前記ラインパターンと前記第２パターンを構成する前記ラインパターンとを隣接する２辺それぞれの一部に含む前記パターン面上の仮想的な矩形領域内に、前記第３パターンが配置されていることとすることができる。かかる場合には、パターン面に第１パターンと第２パターンを配置した後の隙間領域に第３パターンを無理なく配置することが可能となり、面積が限られているマスクのパターン面を有効に利用することができる。
本発明の第１のマスクでは、前記第１、第２及び第３パターンがそれぞれ一対設けられ、それぞれ対を成す前記第１、第２及び第３パターンのそれぞれが、前記パターン面上の所定の基準点に関して、一側と他側にそれぞれ配置されていることとすることができる。
この場合において、前記基準点を含む前記パターン面上の領域にシート抵抗計測用パターンが配置されていることとすることができる。
本発明の第１のマスクでは、前記第１〜第３パターンの少なくとも１つは、複数本のラインパターンが所定の配列方向に沿って所定間隔で配列されるマルチラインパターンと、該マルチラインパターンにおける前記配列方向の一側の端部と他側の端部とにそれぞれ位置する２本のラインパターンの電気抵抗計測用電極パッドパターンと、を含むこととすることができる。
本発明の第１のマスクでは、前記第１〜第３パターンの少なくとも１つは、複数本のラインパターンが所定の配列方向に沿って所定間隔で配列されるマルチラインパターンと、該マルチラインパターンにおける前記配列方向の中心に最も近接した少なくとも１本のラインパターンの電気抵抗計測用電極パッドパターンと、を含むこととすることができる。
本発明の第１のマスクでは、前記第１パターンを構成する前記ラインパターンは第１の線幅を有し、前記第２パターンを構成する前記ラインパターンは第２の線幅を有し、前記第３パターンを構成する前記ラインパターンは第３の線幅を有し、前記第１の線幅と異なる第４の線幅を有し前記第１方向に伸びる少なくとも１本のラインパターンと該ラインパターンの電気抵抗計測用電極パッドパターンとを含む第４パターンと、前記第２の線幅と異なる第５の線幅を有し前記第２方向に伸びる少なくとも１本のラインパターンと該ラインパターンの電気抵抗計測用電極パッドパターンとを含む第５パターンと、前記第３の線幅と異なる第６の線幅を有し前記第３方向に伸びる少なくとも１本のラインパターンと該ラインパターンの電気抵抗計測用電極パッドパターンとを含む第６パターンとが、前記第１、第２、第３パターンのいずれにも重ならず、かつ相互にも重ならないように、前記マスク基板上のパターン面に更に形成されていることとすることができる。
ここで、第１の線幅、第２の線幅という場合の「線幅」とは、ラインパターンの線幅だけでなく、複数本のラインパターンが所定の配列方向に沿って所定間隔で配置されたマルチラインパターン、例えばラインアンドスペースパターンなどにおけるデューティ比（ライン部の幅とスペース部の幅との比、又は、ピッチ（周期）に対するライン部あるいはスペース部の比）をも含む概念である。本明細書では、かかる概念として、パターンについて「線幅」という語彙を用いる。
かかる場合には、例えばマスク上のパターンを投影光学系を介して基板上に転写し、現像、エッチング等の処理を施してその基板上に前記パターンの転写像に対応するエッチング像を形成し、このエッチング像の線幅計測を電気抵抗計測により行う。このとき、同一方向の線幅の異なるラインパターン、例えば第１パターンと第４パターン、第２パターンと第５パターン、第３パターンと第６パターンをそれぞれ構成するラインパターンの転写像に対応するパターンの線幅を電気抵抗計測により計測することで、異なる線幅のラインパターンに対応する転写像の線幅計測結果、更には方向の異なるラインパターンに対応する転写像の線幅計測結果をほぼ同時に得ることができる。従って、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。結果的に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。
この場合において、第７の線幅を有し前記第１方向に対し角度θ２（０°＜θ２＜１８０°、θ２≠９０°、θ２≠θ１）を成す第４方向に伸びる少なくとも１本のラインパターンと該ラインパターンの電気抵抗計測用電極パッドパターンとを含む第７パターンと、前記第７の線幅と異なる第８の線幅を有し前記第４方向に伸びる少なくとも１本のラインパターンと該ラインパターンの電気抵抗計測用電極パッドパターンとを含む第８パターンとが、前記第１ないし第６パターンのいずれにも重ならず、かつ相互にも重ならないように、前記パターン面上に更に形成されていることとすることができる。
この場合において、前記第１パターンと前記第４パターンとが前記パターン面上の所定の基準点に関して前記第１方向の一側と他側にそれぞれ配置され、前記第２パターンと前記第５パターンとが前記パターン面上の前記基準点に関して前記第２方向の一側と他側にそれぞれ配置され、前記第１パターンを構成する前記ラインパターンと前記第２パターンを構成する前記ラインパターンとを隣接する２辺それぞれの一部に含む前記パターン面上の仮想的な矩形領域内に、前記第３パターンが配置され、前記第１パターンを構成する前記ラインパターンと前記第５パターンを構成する前記ラインパターンとを隣接する２辺それぞれの一部に含む前記パターン面上の仮想的な矩形領域内に、前記第７パターンが配置され、前記第２パターンを構成する前記ラインパターンと前記第４パターンを構成する前記ラインパターンとを隣接する２辺それぞれの一部に含む前記パターン面上の仮想的な矩形領域内に、前記第８パターンが配置され、前記第４パターンを構成する前記ラインパターンと前記第５パターンを構成する前記ラインパターンとを隣接する２辺それぞれの一部に含む前記パターン面上の仮想的な矩形領域内に、前記第６パターンが配置されていることとすることができる。
この場合において、前記基準点を含む前記パターン面上の領域にシート抵抗計測用パターンが配置されていることとすることができる。
本発明の第１のマスクでは、上述の第１〜第８パターンを有している場合に、前記第１〜第８パターンの少なくとも１つは、複数本のラインパターンが所定の配列方向に沿って所定間隔で配列されるマルチラインパターンと、該マルチラインパターンにおける前記配列方向の一側の端部と他側の端部とにそれぞれ位置する２本のラインパターンの電気抵抗計測用電極パッドパターンと、を含むこととすることができる。あるいは、前記第１〜第８パターンの少なくとも１つは、複数本のラインパターンが所定の配列方向に沿って所定間隔で配列されるマルチラインパターンと、該マルチラインパターンにおける前記配列方向の中心に最も近接した少なくとも１本のラインパターンの電気抵抗計測用電極パッドパターンと、を含むこととすることもできる。
本発明は、第２の観点からすると、転写されたパターンの電気抵抗を利用した線幅計測に用いられるマスクであって、互いにほぼ平行な第１のラインパターンと第２のラインパターンとを含み、前記第１及び第２のラインパターンの長手方向におけるそれぞれの一端に前記第１及び第２のラインパターンを連通させるパターンを備えるとともに、前記第１及び第２のラインパターンの長手方向におけるそれぞれの他端に電流供給用電極パッドパターンを有する線幅計測用パターンが、そのパターン面に形成されたマスク基板を備える第２のマスクである。
これによれば、従来、線幅の計測対象となるパターン毎に備えていた電流供給用電極パッドパターンの数を減らすことが可能となり、面積が限られているパターン面を有効に利用することができる。また、例えばマスク上の線幅計測用パターンを投影光学系を介して基板上に転写し、現像、エッチング等の処理を施してその基板上に前記線幅計測用パターンのエッチング像を形成し、そのエッチング像を構成する第１のラインパターンと第２のラインパターンとの転写像に対応するラインパターンの線幅値を電気抵抗計測を利用して計測することにより、２つの線幅値をほぼ同時に求めることが可能である。そして、結果的に投影光学系の光学特性計測のスループットを向上させることができる。
本発明は、第３の観点からすると、本発明の第２のマスクを用いて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、基板の前記投影光学系の光軸方向に関する位置を変更しつつ、前記マスク上の前記パターンを前記投影光学系を介して前記基板上の異なる領域に順次転写する第１工程と；前記光軸方向のそれぞれの位置で前記基板上に形成された第１及び第２のラインパターンの転写像に対応する第１及び第２の線幅値を電気抵抗計測によりそれぞれ求める第２工程と；前記第１の線幅値と前記光軸方向に関する前記基板の位置との相関関係である第１の相関関係と、前記第２の線幅値と前記光軸方向に関する前記基板の位置との相関関係である第２の相関関係とに基づいて、前記投影光学系の光学特性を算出する第３工程と；を含む第１の光学特性計測方法である。
これによれば、基板の投影光学系の光軸方向に関する位置を変更しつつ、マスク上のパターンが投影光学系を介して基板上の異なる領域に順次転写される。この結果、投影光学系の光軸方向に関する位置毎に、第１のラインパターンの転写像と第２のラインパターンの転写像とが、基板上の異なる領域にそれぞれ形成される（第１工程）。また、前記光軸方向のそれぞれの位置で基板上に形成された第１及び第２のラインパターンの転写像に対応する第１及び第２の線幅値が、電気抵抗計測によりそれぞれ求められる（第２工程）。
そして、第１の線幅値と前記光軸方向に関する基板の位置との相関関係である第１の相関関係と、第２の線幅値と前記光軸方向に関する基板の位置との相関関係である第２の相関関係とに基づいて、投影光学系の光学特性が算出される（第３工程）。ここで、第１、第２の相関関係として、例えば第１、第２のラインパターンの転写像の線幅値と投影光学系の光軸方向に関する基板の位置との相関関係が求められ、縦軸を線幅値、横軸を投影光学系の光軸方向に関する基板の位置として各相関関係をグラフ化すると、２本の相関曲線が得られる。
すなわち、ラインパターンの位置以外は同じ計測条件下で得られた２つの相関関係を比較することにより、計測結果に対するラインパターンの位置の違いに依存しない種々の影響を打ち消すことができ、投影光学系の光学特性の測定精度及び測定結果の再現性を向上させることが可能となる。また、この光学特性計測方法によると、前述の如く、電流供給用電極パッドパターンの数を減らすことが可能となり、面積が限られているパターン面を有効に利用することができる。さらに、電気抵抗計測によりラインパターンの転写像の線幅値を求めているため、複数のラインパターンの転写像の線幅値を短時間で求めることができ、結果的に投影光学系の光学特性計測のスループットを向上させることができる。すなわち、投影光学系の光学特性を計測する際に、時間的及び精度面の両者において、計測能力の向上を図ることが可能である。
本発明は、第４の観点からすると、転写されたパターンの電気抵抗を利用した線幅計測に用いられるマスクであって、所定の配列方向に沿って所定間隔で配置された複数本のラインパターンと、前記ラインパターンのうち、前記配列方向の一側の端部に位置する第１のラインパターンと、前記配列方向の他側の端部に位置する第２のラインパターンとの両端にそれぞれ接続された電気抵抗計測用電極パッドパターンとを備える線幅計測用パターンが、そのパターン面に形成されたマスク基板を備える第３のマスクである。
これによれば、例えばマスク上の線幅計測用パターンを投影光学系を介して基板上に転写し、現像、エッチング等の処理を施してその基板上に前記線幅計測用パターンのエッチング像を形成し、そのエッチング像を構成する第１のラインパターンと第２のラインパターンとの転写像に対応するラインパターンの線幅値を電気抵抗計測を利用して計測することにより、各線幅値から得られる線幅異常値に基づいて投影光学系のコマ収差を高精度で求めることが可能となる。この場合、両パターンの線幅値をほぼ同時に計測することができる。そして、結果的に投影光学系の光学特性計測のスループットを向上させることができる。
本発明は、第５の観点からすると、本発明の第３のマスクを用いて、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、前記マスク上の前記パターンを前記投影光学系を介して基板上に転写する第１工程と；前記基板上に形成された第１及び第２のラインパターンの転写像の線幅にそれぞれ対応する第１及び第２の線幅値を電気抵抗計測によりそれぞれ求める第２工程と；前記第１の線幅値と前記第２の線幅値とに基づいて、前記投影光学系の光学特性を算出する第３工程と；を含む第２の光学特性計測方法である。
これによれば、マスク上の前記パターンが前記投影光学系を介して基板上に転写される（第１工程）。これにより、第１のパターンと第２のパターンとの転写像が、投影光学系により基板上にそれぞれ形成される。また、基板上に形成された第１及び第２のラインパターンの転写像の線幅にそれぞれ対応する第１及び第２の線幅値とが電気抵抗計測により求められる（第２工程）。そして、第１の線幅値と第２の線幅値とに基づいて、投影光学系の光学特性が算出される（第３工程）。
すなわち、ラインパターンの位置以外は同じ計測条件下で得られた２つの線幅値を用いることにより、計測結果に対するラインパターンの位置の違いに依存しない種々の影響を打ち消すことができ、投影光学系の光学特性の測定精度及び測定結果の再現性を向上させることが可能となる。この場合、例えば第３工程では、各線幅値から得られる線幅異常値に基づいて投影光学系のコマ収差を高精度で求めることが可能となる。また、電気抵抗計測によりラインパターンの転写像の線幅値を求めているため、複数のラインパターンの転写像の線幅値を短時間で求めることができ、結果的に投影光学系の光学特性計測のスループットを向上させることができる。すなわち、投影光学系の光学特性を計測する際に、時間的及び精度面の両者において、計測能力の向上を図ることが可能である。
本発明は、第６の観点からすると、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、基板の前記投影光学系の光軸方向に関する位置を変更しつつ、複数本のラインパターンが所定の配列方向に沿って所定間隔で配列されるマルチラインパターンと、該マルチラインパターンにおける前記配列方向の一側の端部と他側の端部とにそれぞれ位置する２本のラインパターンの電気抵抗計測用電極パッドパターンとが、そのパターン面上に形成されたマスクを用いて該マスク上のパターンを前記投影光学系を介して前記基板上の異なる領域に順次転写する第１工程と；前記光軸方向のそれぞれの位置で前記基板上に形成された前記マルチラインパターンの転写像の配列方向の一端に位置する第１のラインパターンの転写像の線幅に対応する第１の線幅値を電気抵抗計測によりそれぞれ求める第２工程と；前記光軸方向のそれぞれの位置で前記基板上に形成された前記マルチラインパターンの転写像の周期方向の他端に位置する第２のラインパターンの転写像の線幅に対応する第２の線幅値を電気抵抗計測によりそれぞれ求める第３工程と；前記第１の線幅値と前記光軸方向に関する前記基板の位置との相関関係である第１の相関関係と、前記第２の線幅値と前記光軸方向に関する前記基板の位置との相関関係である第２の相関関係とに基づいて、前記投影光学系の光学特性を算出する第４工程と；を含む第３の光学特性計測方法である。
これによれば、基板の投影光学系の光軸方向に関する位置を変更しつつ、複数本のラインパターンが所定の配列方向に沿って所定間隔で配列されるマルチラインパターンと、該マルチラインパターンにおける前記配列方向の一側の端部と他側の端部とにそれぞれ位置する２本のラインパターンの電気抵抗計測用電極パッドパターンとが、そのパターン面上に形成されたマスクを用いて該マスク上のパターンが投影光学系を介して基板上の異なる領域に順次転写される（第１工程）。これにより、基板の前記光軸方向の位置毎にマルチラインパターンのパターンの転写像が、投影光学系を介して基板上の異なる領域に形成される（第１工程）。そして、前記光軸方向のそれぞれの位置で基板上に形成されたマルチラインパターンの転写像の配列方向の一端に位置する第１のラインパターンの転写像の線幅に対応する第１の線幅値が電気抵抗計測によりそれぞれ求められる（第２工程）。また、前記光軸方向のそれぞれの位置で基板上に形成されたマルチラインパターンの転写像の周期方向の他端に位置する第２のラインパターンの転写像の線幅に対応する第２の線幅値が電気抵抗計測によりそれぞれ求められる（第３工程）。すなわち、マルチラインパターンの配列方向の両端に位置するラインパターンの転写像の線幅値がそれぞれ求められる。
そして、第１の線幅値と前記光軸方向に関する基板の位置との相関関係である第１の相関関係と、第２の線幅値と前記光軸方向に関する前記基板の位置との相関関係である第２の相関関係とに基づいて、投影光学系の光学特性が算出される（第４工程）。ここで、第１、第２の相関関係としては、第１、第２のラインパターンの転写像の線幅値と投影光学系の光軸方向に関する基板位置との相関関係が求められ、縦軸を線幅値、横軸を投影光学系の光軸方向に関する基板位置として各相関関係をグラフ化すると、２本の相関曲線が得られる。
すなわち、マルチラインパターンにおけるラインパターンの位置以外は同じ計測条件下で得られた２つの相関関係を比較することにより、計測結果に対するラインパターンの位置の違いに依存しない種々の影響を打ち消すことができ、投影光学系の光学特性の測定精度及び測定結果の再現性を向上させることが可能となる。また、電気抵抗計測によりラインパターンの転写像の線幅値を求めているため、複数のラインパターンの転写像の線幅値を短時間で求めることができ、結果的に投影光学系の光学特性計測のスループットを向上させることができる。すなわち、投影光学系の光学特性を計測する際に、時間的及び精度面の両者において、計測能力の向上を図ることが可能である。
本発明の第３の光学特性計測方法では、前記第４工程において、前記第１の相関関係と前記第２の相関関係とに基づいて、前記第１の線幅値と前記第２の線幅値との平均値と前記光軸方向に関する前記基板の位置との相関関係である第３の相関関係を求め、該第３の相関関係に基づいて最良フォーカス位置を算出することとすることができる。
この場合において、第３の相関関係に基づいて基板の位置変化に対応する前記平均値が極大又は極小となる基板の位置を最良フォーカス位置とするなど、最良フォーカス位置の決定の仕方は種々考えられ、例えば、前記第４工程では、前記第３の相関関係に基づいて、前記基板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基板の位置を最良フォーカス位置とすることとすることもできる。
本発明は、第７の観点からすると、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、複数本のラインパターンが所定の配列方向に沿って所定間隔で配列されるマルチラインパターンと、該マルチラインパターンにおける前記配列方向の一側の端部と他側の端部とにそれぞれ位置する２本のラインパターンの電気抵抗計測用電極パッドパターンとが、そのパターン面上に形成されたマスクを用いて該マスク上のパターンを前記投影光学系を介して前記基板上に転写する第１工程と；前記基板上に形成された前記マルチラインパターンの転写像の配列方向の一端に位置する第１のラインパターンの転写像の線幅に対応する第１の線幅値を電気抵抗計測により求める第２工程と；前記マルチラインパターンの転写像の配列方向の他端に位置する第２のラインパターンの転写像の線幅に対応する第２の線幅値を電気抵抗計測により求める第３工程と；前記第１の線幅値と前記第２の線幅値とに基づいて、前記投影光学系の光学特性を算出する第４工程と；を含む第４の光学特性計測方法である。
これによれば、複数本のラインパターンが所定の配列方向に沿って所定間隔で配列されるマルチラインパターンと、該マルチラインパターンにおける前記配列方向の一側の端部と他側の端部とにそれぞれ位置する２本のラインパターンの電気抵抗計測用電極パッドパターンとが、そのパターン面上に形成されたマスクを用いて該マスク上のパターンが投影光学系を介して基板上に転写される。これにより、マルチラインパターンの転写像が、投影光学系により基板上に形成される（第１工程）。そして、マルチラインパターンの配列方向の一端に位置する第１のラインパターンの転写像の線幅に対応する第１の線幅値が電気抵抗計測により求められる（第２工程）。また、マルチラインパターンの配列方向の他端に位置する第２のラインパターンの転写像の線幅に対応する第２の線幅値が電気抵抗計測により求められる（第３工程）。すなわち、マルチラインパターンの配列方向の両端に位置するラインパターンの転写像の線幅値がそれぞれ求められる。
そして、第１の線幅値と第２の線幅値とに基づいて、投影光学系の光学特性が算出される（第４工程）。すなわち、マルチラインパターンにおけるラインパターンの位置以外は同じ計測条件下で得られた２つの線幅値を用いることにより、計測結果に対するラインパターンの位置の違いに依存しない種々の影響を打ち消すことができ、投影光学系の光学特性の測定精度及び測定結果の再現性を向上させることが可能となる。また、電気抵抗計測によりラインパターンの転写像の線幅値を求めているため、複数のラインパターンの転写像の線幅値を短時間で求めることができ、結果的に投影光学系の光学特性計測のスループットを向上させることができる。すなわち、投影光学系の光学特性を計測する際に、時間的及び精度面の両者において、計測能力の向上を図ることが可能である。
本発明の第４の光学特性計測方法では、前記第４工程において、前記第１の線幅値と前記第２の線幅値の差と、その比較基準との比である指標値に基づいてコマ収差を算出することとすることができる。
この場合において、前記比較基準は種々考えられ、例えば、前記比較基準は、前記第１の線幅値と前記第２の線幅値の和、１、及び前記配列方向に隣接するラインパターン同士の配列間隔の１つであることとすることができる。
本発明は、第８の観点からすると、第１面上のパターンを第２面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、前記投影光学系の前記第２面側に配置された被投影物体の前記投影光学系の光軸方向に関する位置を所定範囲内で所定の手順で変化させ、前記第１面上に配置された第１パターンの前記投影光学系による像を各変化位置で前記被投影物体上にそれぞれ形成する第１工程と；前記変化位置毎の前記第１パターンの像のサイズを計測する第２工程と；前記投影光学系の前記第２面側に配置された被投影物体の前記投影光学系の光軸方向に関する位置を前記所定範囲内で前記所定の手順で変化させて、前記第１面上に配置された第２パターンの前記投影光学系による像を各変化位置で前記被投影物体上にそれぞれ形成する第３工程と；前記変化位置毎の前記第２パターンの像のサイズを計測する第４工程と；前記被投影物体の前記光軸方向に関する位置と前記第１パターンの投影像のサイズとの相関関係である第１の相関関係と、前記被投影物体の前記光軸方向に関する位置と前記第２パターンの投影像のサイズとの相関関係である第２の相関関係とに基づいて前記投影光学系の光学特性を算出する第５工程と；を含む第５の光学特性計測方法である。
本明細書において、「像のサイズ」とは、像の寸法又は大きさを意味し、像の線幅をも含む。また、本明細書において、「像の線幅」とは、被投影物体が感光体である場合にその被投影物体上に形成される潜像、レジスト像、エッチング像（これについは後述する）などの転写像の線幅の他、パターンの空間像（投影像）の線幅の両者を含む概念である。従って、像の線幅を求めることには、転写像の線幅を計測することの他、いわゆる空間像計測による線幅計測なども含まれる。
これによれば、投影光学系の第２面側（像面側）に配置された被投影物体の前記投影光学系の光軸方向に関する位置を所定範囲内で所定の手順で変化させ、第１面（物体面）上に配置された第１パターンの投影光学系による像が各変化位置で被投影物体上にそれぞれ形成され（第１工程）、前記変化位置毎の第１パターンの像のサイズが計測される。また、投影光学系の第２面側に配置された被投影物体の投影光学系の光軸方向に関する位置を前記所定範囲内で前記所定の手順で変化させて、第１面上に配置された第２パターンの投影光学系による像が各変化位置で被投影物体上にそれぞれ形成され（第３工程）、前記変化位置毎の前記第２パターンの像のサイズが計測される（第４工程）。
そして、被投影物体の前記光軸方向に関する位置と第１パターンの像のサイズとの相関関係である第１の相関関係と、被投影物体の前記光軸方向に関する位置と第２パターンの像のサイズとの相関関係である第２の相関関係とに基づいて投影光学系の光学特性が算出される（第５工程）。
すなわち、パターン毎に像のサイズと投影光学系の光軸方向に関する被投影物体の位置との相関関係が求められ、縦軸をサイズ、横軸を投影光学系の光軸方向に関する被投影物体の位置として前記各相関関係をグラフ化すると、２本の相関曲線が得られる。そして、２つの相関関係（例えば２本の相関曲線）に基づいて、所定の演算（例えば平均演算、両者の引き算、あるいは所定の統計演算など）を行うことにより、１つの相関関係に基づいて光学特性を算出する場合に比べて計測精度を向上させることができる。また、パターン、露光条件の設定の如何により、像のサイズに対する、パターンの相違及び露光条件の相違の少なくとも一方の影響を精度良く抽出することができる。そして、その抽出結果に基づいて、像のサイズと投影光学系の光学特性との関係を精度良く求めることができ、結果として、投影光学系の光学特性の測定精度及び再現性を向上させることが可能となる。すなわち、投影光学系の光学特性を計測する際に、精度面において、計測能力の向上を図ることが可能である。
この場合において、前記第１パターンと前記第２パターンとは、前記第１面上に同時に配置された別々のパターンであり、前記第１工程と前記第３工程とは、同一の露光条件下で行われることとすることができる。かかる場合には、パターンの相違に依存しない種々の影響を打ち消すことができる。従って、投影光学系の光学特性の算出誤差が小さくなり、結果として、投影光学系の光学特性の測定精度及び再現性を向上させることが可能となる。
本発明の第５の光学特性計測方法では、前記第１パターンと前記第２パターンとは、線幅の異なるパターンを含むこととすることができる。かかる場合には、線幅の相違が相関関係に与える影響をある程度定量的に知ることができる。
本発明の第５の光学静特性計測方法では、前記第１パターンと第２パターンとは、異なる方向に延びるラインパターンを含むこととすることができる。あるいは、前記第１パターンと第２パターンとは、同一方向に延びるラインパターンを含むこととすることもできる。あるいは、前記第１パターンと前記第２パターンとは、同一のパターンであることとすることもできる。
また、同一のパターンは、実質的に同一のパターンで良く、実質的に同一のパターンは全く同一のパターンのみでなく、相互に異なる形成条件で形成されたパターンをも含む。
本発明の第５の光学特性計測方法では、前記第１工程と前記第３工程とは、同時に行われることとすることができる。すなわち、第１工程と第３工程とは、同一の露光条件下で行われることとすることができる。かかる場合には、パターンの以外は同じ計測条件下で得られた２つの相関関係を比較することにより、計測結果に対するパターンに依存しない種々の影響を確実に打ち消すことができる。
本発明の第５の光学特性計測方法では、前記第１工程と前記第３工程とは、異なる露光条件下で、別々に行われることとすることができる。かかる場合には、前述の２つの相関関係を比較することにより、線幅値に対する露光条件の変化の影響を精度良く抽出することができる。従って、線幅値と投影光学系の光学特性との関係を精度良く求めることができる。
この場合において、前記第１工程は、前記第１パターンの像のサイズの変化が極小値を有するような第１の条件下で行われ、前記第３工程は、第２パターンの像のサイズの変化が極大値を有するような第２の条件下で行われることとすることができる。
かかる場合には、被投影物体の投影光学系の光軸方向の位置に関して、像のサイズがそれぞれ極大値あるいは極小値を有する２種類の相関関係から光学特性が求められるため、従来の１種類のみの相関関係から光学特性を求める場合に比較して光学特性の測定結果にバラツキが少なく、結果的に投影光学系の光学特性の測定精度及び測定結果の再現性を向上させることが可能となる。
本発明の第５の光学特性計測方法では、前記第１工程と前記第３工程とは、異なる露光条件下で、別々に行われる場合、前記第１パターンの転写時の露光量と前記第２パターンの転写時の露光量とは異なることとすることができる。この場合、前記第１パターンと前記第２パターンとは、実質的に同一のパターンであることが望ましい。ここで、実質的に同一のパターンには、全く同一のパターンの他、異なる形成条件下で同様に形成されるパターンをも含む。
本発明の第５の光学特性計測方法では、前記第５工程において、前記第１の相関関係と前記第２の相関関係とに基づいて、前記被投影物体の前記光軸方向に関する位置毎に前記第１パターンの像のサイズと前記第２パターンの像のサイズとの差分を算出し、前記差分と前記被投影物体の前記光軸方向に関する位置との相関関係である第３の相関関係を算出し、前記第３の相関関係に基づいて、前記投影光学系の最良フォーカス位置を算出することとすることができる。
本発明の第５の光学特性計測方法では、各像のサイズの計測方法は種々考えられるが、例えば前記第２及び第４工程における計測の対象となる前記各像のサイズが、前記各像の線幅値である場合、該各像の線幅値の計測は、電気抵抗計測によって行われることとすることができる。
本発明の第５の光学特性計測方法では、前記第１パターン及び第２パターンの少なくとも一方は、所定のマスク上の前記投影光学系の視野内の複数の評価点に対応する位置にそれぞれ配置され、前記第３工程では、前記第１の相関関係と前記第２の相関関係とに基づいて前記評価点毎にその位置でのマスクの製造誤差を補正した前記像のサイズを用いて前記光学特性を算出することとすることができる。
本発明は、第９の観点からすると、第１面上のパターンを第２面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、前記第１面上に配置され、前記投影光学系の視野内の複数の評価点に対応する位置に複数の計測用パターンがそれぞれ形成されたマスクを用い、前記複数の計測用パターンの前記投影光学系による像を被投影物体上にそれぞれ形成し、前記各像のサイズを計測する第１工程と；前記計測結果と前記評価点の位置毎の前記マスクの製造誤差とに基づいて前記評価点毎にマスクの製造誤差を補正した前記像のサイズを用いて前記投影光学系の光学特性を算出する工程と；を含む第６の光学特性計測方法である。
これによれば、第１面（物体面）上に配置され、投影光学系の視野内の複数の評価点に対応する位置に複数の計測用パターンがそれぞれ形成されたマスクを用いて、複数の計測用パターンの投影光学系による像が被投影物体上にそれぞれ形成され、各像のサイズが計測される。そして、その各像のサイズの計測結果と評価点の位置毎のマスクの製造誤差とに基づいて評価点毎にマスクの製造誤差を補正した前記像のサイズを用いて投影光学系の光学特性が算出される。この場合、評価点毎にその位置でのレチクル製造誤差を補正した像のサイズを用いているため、高精度で再現性に優れた光学特性を求めることができる。例えば、像のサイズが線幅（値）である場合には、高精度で再現性に優れた線幅均一性を求めることができる。すなわち、投影光学系の光学特性を計測する際に、精度面において、計測能力の向上を図ることが可能である。
本発明は、第１０の観点からすると、本発明の第５の光学特性計測方法及び第６の光学特性計測方法のいずれかにより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。
ここで、調整工程は、調整段階のみならず、製造段階における調整工程をも含む。すなわち、本発明の調整方法は、実質的に露光装置の製造方法をも含む。
これによれば、本発明の第５の光学特性計測方法及び第６の光学特性計測方法のいずれかにより投影光学系の光学特性が測定精度及び再現性良く計測され、その計測結果に基づいて投影光学系が最適な露光（例えばパターンの感光物体への転写）が行えるように投影光学系が調整される。従って、この調整方法により投影光学系が調整された露光装置では、高精度な露光が可能となる。
本発明は、第１１の観点からすると、第１面上のパターンを第２面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、第１の線幅を有する第１パターンを前記第１面上に配置し、前記投影光学系を介して前記第１パターンの像を前記第２面上に配置された被投影物体上に形成し、前記像の線幅に対応する第１の線幅値を求める第１工程と；第２の線幅を有する第２パターンを前記第１面上に配置し、前記投影光学系を介して前記第２パターンの像を前記第２面上に配置された被投影物体上に前記第１工程と同じ条件で形成し、前記像の線幅に対応する第２の線幅値を求める第２工程と；前記第１の線幅と前記第１の線幅値との関係と、前記第２の線幅と前記第２の線幅値との関係とに基づいて、前記第１面上のパターンの線幅と前記被投影物体上に形成される像の線幅値との相関関係を算出する第３工程と；前記相関関係に基づいて、投影光学系の光学特性を算出する第４工程と；を含む第７の光学特性計測方法である。
これによれば、第１の線幅を有する第１パターンの像が、投影光学系により被投影物体上に形成され、前記第１パターンの像の線幅に対応する第１の線幅値が求められる（第１工程）。また、第２の線幅を有する第２パターンの像が、投影光学系により被投影物体上に上記と同一条件下で形成され、前記第２パターンの像の線幅に対応する第２の線幅値が求められる（第２工程）。そして、前記第１の線幅と前記第１の線幅値との関係と、前記第２の線幅と前記第２の線幅値との関係と、に基づいて、第１面上のパターンの線幅と被投影物体上に形成される像の線幅値との相関関係が算出される（第３工程）。すなわち、縦軸を第１面上のパターンの線幅、横軸を被投影物体上に形成される像の線幅値として相関関係をグラフ化すると、一例として１本の直線が得られる。そして、前記相関関係に基づいて、投影光学系の光学特性が算出される（第４工程）。すなわち、パターンの線幅と像の線幅値との間の複数の関係を利用することにより、計測結果に対するパターンの線幅誤差に起因する種々の影響を低下させることができ、投影光学系の光学特性の測定精度及び再現性を向上させることが可能となる。すなわち、投影光学系の光学特性を計測する際に、精度面において、計測能力の向上を図ることが可能である。
この場合において、前記第４工程では、前記第１の線幅と前記第２の線幅との間に含まれる新たな値を第３の線幅とし、前記相関関係に基づいて、前記第３の線幅に対する像の線幅値を算出し、この像の線幅値に基づいて、投影光学系の光学特性を算出することとすることができる。
本発明の第６の光学特性計測方法では、前記像の線幅値の求め方は種々の方法が考えられるが、前記第１、第２工程において、前記各線幅値は、電気抵抗計測によって求められることとすることができる。
本発明は、第１２の観点からすると、露光用のエネルギビームをマスクに照射し、前記マスクに形成されたパターンを投影光学系を介して基板上に転写する露光方法であって、本発明の第１〜第７の光学特性計測方法のいずれかによって計測された前記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基板に転写する工程と；を含む露光方法である。
これによれば、本発明の第１〜第７の光学特性計測方法のいずれかによって計測された投影光学系の光学特性を考慮して最適な転写が行えるように投影光学系が調整され、その調整された投影光学系を介してマスクに形成されたパターンが基板上に転写される。従って、微細パターンを基板上に高精度に転写することが可能になる。
また、リソグラフィ工程において、本発明の露光方法を用いることにより、基板上に微細パターンパターンを精度良く形成することができ、これにより、より高集積度のマイクロデバイスを生産性（歩留まりを含む）良く製造することができる。従って、本発明は、更に別の観点からすると、本発明の露光方法を用いるデバイス製造方法であるとも言える。
発明を実施するための最良の形態
《第１の実施形態》
以下、本発明の第１の実施形態を図１〜図１５に基づいて説明する。
図１には、本発明の投影光学系の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・リピート方式の縮小投影露光装置（いわゆるステッパ）である。
この露光装置１００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感光剤（フォトレジスト）が塗布された基板としてのウエハＷ上に投影する投影光学系ＰＬ、ウエハＷを保持して２次元平面（ＸＹ平面内）を移動するＸＹステージ２０、ＸＹステージ２０を駆動する駆動系２２、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インター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。
前記照明系ＩＯＰは、図２に示されるように、光源１、ビーム整形光学系２、エネルギ粗調器３、オプティカルインテグレータ（ホモジナイザ）４、照明系開口絞り板５、ビームスプリッタ６、第１リレーレンズ７Ａ、第２リレーレンズ７Ｂ、レチクルブラインド８等を備えている。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、ロッド型（内面反射型）インテグレータ、あるいは回折光学素子などが用いられる。本実施形態では、オプティカルインテグレータとしてフライアイレンズが用いられているので、以下においては「フライアイレンズ４」とも記述する。
ここで、この照明系ＩＯＰの上記構成各部について説明する。光源１としては、ＫｒＦエキシマレーザ（発振波長２４８ｎｍ）やＡｒＦエキシマレーザ（発振波長１９３ｎｍ）等が使用される。光源１は、実際には、露光装置本体が設置されるクリーンルーム内の床面、あるいは該クリーンルームとは別のクリーン度の低い部屋（サービスルーム）等に設置され、不図示の引き回し光学系を介してビーム整形光学系の入射端に接続されている。
前記ビーム整形光学系２は、光源１からパルス発光されたレーザビームＬＢの断面形状を、該レーザビームＬＢの光路後方に設けられたフライアイレンズ４に効率よく入射するように整形するもので、例えばシリンダレンズやビームエキスパンダ（いずれも図示省略）等で構成される。
前記エネルギ粗調器３は、ビーム整形光学系２後方のレーザビームＬＢの光路上に配置され、ここでは、回転板３１の周囲に透過率（≒１−減光率）の異なる複数個（例えば６個）のＮＤフィルタ（図２ではその内の２個のＮＤフィルタ３２Ａ、３２Ｄのみが示されている）を配置し、その回転板３１を駆動モータ３３で回転することにより、入射するレーザビームＬＢに対する透過率を１００％から等比級数的に複数段階で切り換えることができるようになっている。駆動モータ３３は、主制御装置２８によって制御される。
前記フライアイレンズ４は、エネルギ粗調器３後方のレーザビームＬＢの光路上に配置され、レチクルＲを均一な照度分布で照明するためにその射出側焦点面に多数の点光源（光源像）から成る面光源、すなわち２次光源を形成する。この２次光源から射出されるレーザビームを以下においては、「パルス照明光ＩＬ」と呼ぶものとする。
前記フライアイレンズ４の射出側焦点面の近傍に、円板状部材から成る照明系開口絞り板５が配置されている。この照明系開口絞り板５には、ほぼ等角度間隔で、例えば通常の円形開口より成る開口絞り、小さな円形開口より成りコヒーレンスファクタであるσ値を小さくするための開口絞り（小σ絞り）、輪帯照明用の輪帯状の開口絞り（輪帯絞り）、及び変形光源法用に複数の開口を偏心させて配置して成る変形開口絞り（図２ではこのうちの２種類の開口絞りのみが図示されている）等が配置されている。この照明系開口絞り板５は、主制御装置２８により制御されるモータ等の駆動装置５１により回転されるようになっており、これによりいずれかの開口絞りがパルス照明光ＩＬの光路上に選択的に設定される。
照明系開口絞り板５後方のパルス照明光ＩＬの光路上に、反射率が小さく透過率の大きなビームスプリッタ６が配置され、更にこの後方の光路上に、レチクルブラインド８を介在させて第１リレーレンズ７Ａ及び第２リレーレンズ７Ｂから成るリレー光学系が配置されている。
レチクルブラインド８は、レチクルＲのパターン面に対する共役面に配置され、例えば２枚のＬ字型の可動ブレード、あるいは上下左右に配置された４枚の可動ブレードから成り、可動ブレード同士で囲まれて形成される開口がレチクルＲ上の照明領域を規定する。この場合、各可動ブレードの位置を調整することにより、開口の形状を任意の矩形状に設定することが可能である。各可動ブレードは、例えばレチクルＲのパターン領域の形状に併せて不図示のブラインド駆動装置を介して主制御装置２８によって駆動制御されるようになっている。
リレー光学系を構成する第２リレーレンズ７Ｂ後方のパルス照明光ＩＬの光路上には、当該第２リレーレンズ７Ｂを通過したパルス照明光ＩＬをレチクルＲに向けて反射する折り曲げミラーＭが配置されている。
一方、ビームスプリッタ６による反射光路上には、集光レンズ５２を介して光電変換素子よりなるインテグレータセンサ５３が配置されている。このインテグレータセンサ５３としては、例えば遠紫外域で感度があり、且つ光源ユニット１のパルス発光を検出するために高い応答周波数を有するＰＩＮ型のフォトダイオード等が使用できる。このインテグレータセンサ５３の出力ＤＰと、ウエハＷの表面上でのパルス照明光ＩＬの照度（強度）との相関係数（又は相関関数）は予め求められて、主制御装置２８内部のメモリ内に記憶されている。
このようにして構成された照明系ＩＯＰの作用を簡単に説明すると、光源１からパルス発光されたレーザビームＬＢは、ビーム整形光学系２に入射して、ここで後方のフライアイレンズ４に効率よく入射するようにその断面形状が整形された後、エネルギ粗調器３に入射する。そして、このエネルギ粗調器３のいずれかのＮＤフィルタを透過したレーザビームＬＢは、フライアイレンズ４に入射する。これにより、フライアイレンズ４の射出側焦点面に多数の点光源（光源像）より成る面光源、すなわち２次光源が形成される。この２次光源から射出されたパルス照明光ＩＬは、照明系開口絞り板５上のいずれかの開口絞りを通過した後、透過率が大きく反射率が小さなビームスプリッタ６に至る。このビームスプリッタ６を透過した露光光としてのパルス照明光ＩＬは、第１リレーレンズ７Ａを経てレチクルブラインド８の矩形の開口部を通過した後、第２リレーレンズ７Ｂを通過してミラーＭによって光路が垂直下方に折り曲げられた後、レチクルステージＲＳＴ上に保持されたレチクルＲ上の矩形（例えば正方形）の照明領域を均一な照度分布で照明する。
一方、ビームスプリッタ６で反射されたパルス照明光ＩＬは、集光レンズ５２を介して光電変換素子よりなるインテグレータセンサ５３で受光され、インテグレータセンサ５３の光電変換信号が、不図示のピークホールド回路及びＡ／Ｄ変換器を介して出力ＤＰ（ｄｉｇｉｔ／ｐｕｌｓｅ）として主制御装置２８に供給される。
図１に戻り、前記レチクルステージＲＳＴは、照明系ＩＯＰの図１における下方に配置されている。このレチクルステージＲＳＴ上には不図示のバキュームチャック等の固定手段を介してレチクルＲが固定されており、このレチクルステージＲＳＴは、不図示の駆動系によってＸ軸方向（図１における紙面左右方向）、Ｙ軸方向（図１における紙面直交方向）及びθｚ方向（ＸＹ面に直交するＺ軸回りの回転方向）に微小駆動可能とされている。これにより、このレチクルステージＲＳＴは、レチクルＲのパターンの中心（レチクルセンタ）が５投影光学系ＰＬの光軸ＡＸｐとほぼ一致する状態でレチクルＲを位置決め（レチクルアライメント）できるようになっている。図１では、このレチクルアライメントが行われた状態が示されている。
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ＡＸを有する複数枚のレンズエレメントから成る屈折光学系（図示省略）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。
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、レチクルＲのパターンとウエハＷ上のショット領域との位置合わせ（アライメント）が行われた状態で、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、パターン形成面のパターンが投影光学系ＰＬにより縮小されて、フォトレジストが塗布されたウエハＷ上に投影され、ウエハＷ上の各ショット領域にパターンの縮小像が形成される。
前記ＸＹステージ２０は、実際には不図示のベース上をＹ軸方向に移動するＹステージと、このＹステージ上をＸ軸方向に移動するＸステージとで構成されているが、図１ではこれらが代表的にＸＹステージ２０として示されている。このＸＹステージ２０上にウエハテーブル１８が搭載され、このウエハテーブル１８上に不図示のウエハホルダを介してウエハＷが真空吸着等によって保持されている。
前記ウエハテーブル１８は、ウエハＷを保持するウエハホルダをＺ軸方向及びＸＹ面に対する傾斜方向に微小駆動するもので、Ｚ・チルトステージとも称される。このウエハテーブル１８の上面には、移動鏡２４が設けられており、この移動鏡２４にレーザビームを投射して、その反射光を受光することにより、ウエハテーブル１８のＸＹ面内の位置を計測するレーザ干渉計２６が移動鏡２４の反射面に対向して設けられている。なお、実際には、移動鏡はＸ軸に直交する反射面を有するＸ移動鏡と、Ｙ軸に直交する反射面を有するＹ移動鏡とが設けられ、これに対応してレーザ干渉計もＸ方向位置計測用のＸレーザ干渉計とＹ方向位置計測用のＹレーザ干渉計とが設けられているが、図１ではこれらが代表して移動鏡２４、レーザ干渉計２６として図示されている。なお、Ｘレーザ干渉計及びＹレーザ干渉計は測長軸を複数有する多軸干渉計であり、ウエハテーブル１８のＸ、Ｙ位置の他、回転（ヨーイング（Ｚ軸回りの回転であるθｚ回転）、ピッチング（Ｘ軸回りの回転であるθｘ回転）、ローリング（Ｙ軸回りの回転であるθｙ回転））も計測可能となっている。従って、以下の説明ではレーザ干渉計２６によって、ウエハテーブル１８のＸ、Ｙ、θｚ、θｙ、θｘの５自由度方向の位置が計測されるものとする。
レーザ干渉計２６の計測値は主制御装置２８に供給され、主制御装置２８はこのレーザ干渉計２６の計測値に基づいて駆動系２２を介してＸＹステージ２０を制御することにより、ウエハテーブル１８を位置決めする。
また、ウエハＷ表面のＺ方向位置は、例えば特開平６−２８３４０３号公報及びこれに対応する米国特許第５，４４８，３３２号等に開示される送光系５０ａ及び受光系５０ｂを有する斜入射方式の多点焦点位置検出系から成るフォーカスセンサＡＦＳによって計測されるようになっている。このフォーカスセンサＡＦＳの計測値も主制御装置２８に出力されており、主制御装置２８では、フォーカスセンサＡＦＳの出力に基づいて駆動系２２を介してウエハテーブル１８をＺ方向、θｘ方向及びθｙ方向に駆動して、投影光学系ＰＬの光軸方向及び傾斜方向に関するウエハＷの位置を制御（いわゆるフォーカスレベリング制御）を行うようになっている。本国際出願で指定した指定国又は選択した選択国の国内法令が許す限りにおいて、上記公報及び米国特許における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。
このようにしてウエハテーブル１８を介してウエハＷがＸ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙの５自由度方向の位置及び姿勢制御がなされるようになっている。なお、残りのθｚ（ヨーイング）の誤差については、レーザ干渉計２６で計測されたウエハテーブル１８のヨーイング情報に基づいてレチクルステージＲＳＴを回転させることによって補正される。
また、ウエハテーブル１８上には、その表面がウエハＷの表面と同じ高さになるような基準板ＦＰが固定されている。この基準板ＦＰの表面には、後述するアライメント検出系のいわゆるベースライン計測等に用いられる基準マークを含む各種の基準マークが形成されている。
更に、本実施形態では、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、ＬＳＡ（Ｌａｓｅｒ  Ｓｔｅｐ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）系、ＦＩＡ（Ｆｉｌｅｄ  Ｉｍａｇｅ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）系、ＬＩＡ（Ｌａｓｅｒ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）系の３種類のアライメントセンサを有しており、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。
ここで、ＬＳＡ系は、レーザ光をマークに照射して、回折・散乱された光を利用してマーク位置を計測する最も汎用性のあるセンサであり、従来から幅広いプロセスウエハに使用される。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。また、ＬＩＡ系は、回折格子状のマークに周波数をわずかに変えたレーザ光を２方向から照射し、発生した２つの回折光を干渉させて、その位相からマークの位置情報を検出するセンサであり、低段差や表面荒れウエハに有効に使用される。
本実施形態では、これら３種類のアライメントセンサを、適宜目的に応じて使い分け、ウエハ上の各ショット領域の正確な位置計測を行うファインアライメント等を行うようになっている。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系、ＬＩＡ系などと適宜組み合わせて用いることは可能である。
アライメント検出系ＡＳを構成する各アライメントセンサからの情報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。
さらに、本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顕微鏡が設けられている。これらのレチクルアライメント顕微鏡の検出信号は、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。本国際出願で指定した指定国又は選択した選択国の国内法令が許す限りにおいて、上記公報及び米国特許における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。
次に、本発明に係る投影光学系の光学特性の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。
図３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３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。このレチクルＲＴは、ほぼ正方形のマスク基板としてのガラス基板４２の中央に、パターン面としてのパターン領域ＰＡが設けられ、そのパターン領域ＰＡ内に、後述するような複数のパターンが配置されている。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。
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４〜図７を用いて説明する。
パターン２００は、図４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。
前記シート抵抗値計測用パターン２１０は、図５に示されるように、正方形の形状を有する測定領域パターン２１１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４個の電極パッドパターン２１２ａ，２１２ｂ，２１２ｃ，２１２ｄとから構成されおり、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。
前記線幅計測用パターン２２０は、図６に示されるように、所定の線幅を有しＹ方向に伸びる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６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６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６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。
図４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４における紙面上側（−Ｙ側）には、ラインパターンが第１方向としてＹ方向に伸びている前記線幅計測用パターン２２０が配置されている。なお、図４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。
前記シート抵抗値計測用パターン２１０の図４における紙面下側（＋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４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。
前記シート抵抗値計測用パターン２１０の図４における紙面左側（−Ｘ側）には、ラインパターンが第２方向としてＸ方向に伸びている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４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。
前記シート抵抗値計測用パターン２１０の図４における紙面右側（＋Ｘ側）には、ラインパターンが前記第２方向に伸びている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。
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４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方向にラインパターンが伸びている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４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。
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方向にラインパターンが伸びている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４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。
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４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方向にラインパターンが伸びている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４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。
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方向にラインパターンが伸びている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４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。
すなわち、本実施形態では、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。
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。
また、レチクルＲＴのパターン面上には、レチクルＲＴのアライメントが行われた状態で、投影光学系ＰＬの視野内の各評価点毎に対応する位置にパターン２００がそれぞれ配置されている。
なお、本実施形態では、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。
ここで、本実施形態におけるウエハＷの構成について説明する。
ウエハＷは、図８Ａ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上に形成された絶縁膜６０２と、該絶縁膜６０２上に形成された導電膜６０３と、該導電膜６０３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。なお、本実施形態では、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にはポジ型の化学増幅型レジストが用いられている。
次に、本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。
まず、ウエハＷが不図示のウエハローダによりウエハテーブル１８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。
主制御装置２８は、ウエハテーブル１８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の光軸とほぼ一致するように、基準板ＦＰを移動する。この移動は、主制御装置２８によりレーザ干渉計２６の計測結果をモニタしつつ駆動系２２を介してＸＹステージ２０を移動することにより行われる。次に、主制御装置２８は、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、レチクルステージＲＳＴの位置を調整する。このとき、例えば、前述のレチクルアライメント顕微鏡（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が検出される。そして、主制御装置２８は、レチクルアライメント顕微鏡によって検出された相対位置の検出結果に基づいて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駆動系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（レチクルセンタ）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の回転角もレーザ干渉計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する。すなわち、レチクルアライメントが完了する。
次いで、主制御装置２８では、照明系ＩＯＰ内の不図示のレチクルブラインド８の開口の大きさ及び位置を調整して、照明光ＩＬの照射領域がレチクルＲＴのパターン領域に一致（実際には、パターン領域を区画する遮光帯に一致する）するように、照明系ＩＯＰ内のレチクルブラインド８の開口の大きさ及び位置を調整する。これと同時に、主制御装置２８では、レーザ干渉計２６の計測結果をモニタしつつ駆動系２２を介してＸＹステージ２０を移動することにより、ウエハＷを投影光学系ＰＬの下方の位置に移動させる。
この状態で露光を行い、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上のフォトレジスト層６０４にパターンの像が転写される。
次いで、主制御装置２８は、ＸＹステージ２０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テーブル１８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。
以後、主制御装置２８は、このようにして、ウエハテーブル１８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。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。
そして、予め設定されているウエハテーブル１８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、ウエハテーブル１８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。
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８Ｂ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。従来のＳＥＭによる計測では、この段階のウエハＷが線幅計測用の試料として用いられていた。
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８Ｃ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導電膜６０３が除去され、絶縁膜６０２が露出する。
さらに、ウエハＷは洗浄後、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８Ｄ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パターンに置き換えられ、線幅計測用の試料となる。なお、この導電性を有するパターンを、以下、便宜上「エッチング像」という。
次に、ウエハＷ上に形成される前記パターン２００のエッチング像２００Ｗについて、図９〜図１１を用いて説明する。
前記エッチング像２００Ｗは、図９に示されるように、シート抵抗値計測用エッチング像２１０Ｗと、８種類の線幅計測用エッチング像２２０Ｗ，２３０Ｗ，２４０Ｗ，２５０Ｗ，２６０Ｗ，２７０Ｗ，２８０Ｗ，２９０Ｗとから構成される。
前記シート抵抗値計測用エッチング像２１０Ｗは、前記シート抵抗値計測用パターン２１０のエッチング像であり、図１０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。
図９における線幅計測用エッチング像２２０Ｗは、前記線幅計測用パターン２２０のエッチング像であり、図１１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本のエッチング像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、前記エッチング像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、前記エッチング像２２１ｂＷにおける電圧降下を計測するため電極パッドである。
図９に戻り、線幅計測用エッチング像２３０Ｗは、前記線幅計測用パターン２３０のエッチング像であり、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本のエッチング像２３１ａＷ，２３１ｂＷである。なお、図９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。
線幅計測用エッチング像２４０Ｗは、前記線幅計測用パターン２４０のエッチング像であり、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本のエッチング像２４１ａＷ，２４１ｂＷである。
線幅計測用エッチング像２５０Ｗは、前記線幅計測用パターン２５０のエッチング像であり、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本のエッチング像２５１ａＷ，２５１ｂＷである。
線幅計測用エッチング像２６０Ｗは、前記線幅計測用パターン２６０のエッチング像であり、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本のエッチング像２６１ａＷ，２６１ｂＷである。
線幅計測用エッチング像２７０Ｗは、前記線幅計測用パターン２７０のエッチング像であり、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本のエッチング像２７１ａＷ，２７１ｂＷである。
線幅計測用エッチング像２８０Ｗは、前記線幅計測用パターン２８０のエッチング像であり、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本のエッチング像２８１ａＷ，２８１ｂＷである。
線幅計測用エッチング像２９０Ｗは、前記線幅計測用パターン２９０のエッチング像であり、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本のエッチング像２９１ａＷ，２９１ｂＷである。
次に、前記線幅計測用エッチング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。
本実施形態では、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１２に示される電気抵抗計測装置５００が用いられる。
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１２を用いて説明する。
前記電気抵抗計測装置５００は、図１２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。
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はそれぞれ配置されている。
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。
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。
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。
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。
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エッチング像２００Ｗの計測について説明する。
先ず、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１０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（ｖａｎ  ｄｅｒ  Ｐａｕｗ）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。
2002061505.tif 000003
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。
次に、計測部５２１は、各線幅計測用エッチング像における対象パターンの線幅を求める。なお、本実施形態では、線幅計測用エッチング像におけるＬ／Ｓパターンの周期方向の両端に位置する２本のエッチング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、エッチング像２２１ａＷ，２３１ａＷ，２４１ａＷ，２５１ａＷ，２６１ａＷ，２７１ａＷ，２８１ａＷ，２９１ａＷを「第１の対象パターン」、エッチング像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エッチング像であり、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エッチング像である。
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。
2002061505.tif 000004
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。
2002061505.tif 000005
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。
2002061505.tif 000006
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。
2002061505.tif 000007
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。
2002061505.tif 000008
そこで、計測部５２１は、前記線幅計測用エッチング像２２０Ｗの場合は、図１０に示されるように、電極パッド２２２ａＷと電極パッド２２２ｄＷを介してエッチング像２２１ａＷとエッチング像２２１ｂＷに電流Ｉｐを流す。そして、電極パッド２２２ｂＷと電極パッド２２２ｃＷを介してエッチング像２２１ａＷでの電圧降下ＶｐＬを、また電極パッド２２２ｅＷと電極パッド２２２ｆＷを介してエッチング像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エッチング像２２１ａＷの長さＬＬとエッチング像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エッチング像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エッチング像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。
続いて、計測部５２１は、上述した線幅計測用エッチング像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。
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エッチング像２００Ｗについて行う。そして、すべてのエッチング像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。
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。
次に、計測部５２１は、図１３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１３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。この結果は計測部５２１の指示により、印字部５２４から自動的にプリント出力される。
同様にして、計測部５２１は、図１４に示されるように、投影光学系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１４では、図１３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。この結果は計測部５２１の指示により、印字部５２４から自動的にプリント出力される。
さらに、計測部５２１は、投影光学系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１５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）を上述したエッチング像２００Ｗに対応する投影光学系ＰＬの視野内の評価点（計測点）における最良フォーカス位置とする。なお、この結果も計測部５２１の指示により、印字部５２４から自動的にプリント出力される。
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、それらの結果を印字部５２４からプリント出力する。
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。
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。
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。
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。
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。
繰り返しになるが、本実施形態では、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。
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エッチング像（例えば、エッチング像２２０Ｗとエッチング像２３０Ｗ）の線幅値に着目し、これらの線幅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、エッチング像２２０Ｗとエッチング像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、エッチング像２４０Ｗとエッチング像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、エッチング像２６０Ｗとエッチング像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、エッチング像２８０Ｗとエッチング像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。
なお、上記説明では、投影光学系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。
続いて、計測部５２１は、最良フォーカス位置でのエッチング像２２１ａＷの線幅値ｗＬとエッチング像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、投影光学系の光学特性の一つであるコマ収差を求める。
2002061505.tif 000009
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。
これらの結果は、計測部５２１の指示により、印字部５２４から自動的にプリント出力される。
さらに、計測部５２１は、他のエッチング像及び投影光学系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し、それらの結果を印字部５２４からプリント出力する。
また、本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。
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、エッチング像２２０Ｗと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。
また、投影光学系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。
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。
また、投影光学系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、投影光学系の光学特性の一つである投影光学系の視野内での線幅均一性を求めることができる。
本実施形態では、上述した計測と同一の計測を、実験的に複数のウエハＷについて行ったところ、計測された線幅値の標準偏差をσとすると、３σ≦０．５ｎｍであり、良好な再現性を確認することができた。また、１計測点当たりの線幅計測に要した時間は０．５秒以下であり、短時間で計測できることを確認した。
計測部５２１が行った上記処理は、その手順が記憶部５２５にプログラムとして記憶されており、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。
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。
また、本実施形態の露光装置１００では、前述した投影光学系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と同様の手順で、上述の如く、結像特性が調整された投影光学系ＰＬを用いて露光（感光物体へのデバイスパターンの転写）が行われる。
以上説明したように、本実施形態によれば、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。
また、本実施形態によれば、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ΔＣＤ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。
さらに、本実施形態によれば、ラインパターンが第１方向と第２方向に伸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方向に伸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。
また、本発明に係るマスクを用いて、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。
さらに、本実施形態によれば、電気抵抗測定装置５００における線幅計測及びデータ処理は、その手順が記憶部５２５にプログラムとして記憶されており、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、本実施形態に係る露光方法によると、前述のようにして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が調整され、この調整後の投影光学系を介してレチクルＲのパターンがウエハＷの各ショット領域に転写されるので、微細パターンを高精度に転写することができる。
なお、上記実施形態では、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）に伸びる少なくとも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。
また、上記実施形態では、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。
なお、上記実施形態では、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。
さらに、上記実施形態では、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（ｖａｎ  ｄｅｒ  Ｐａｕｗ）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。
なお、上記実施形態では、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し、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。
また、上記実施形態では、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。
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７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。
なお、上記実施形態では、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。
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。
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。
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。
《第２の実施形態》
次に、本発明の第２の実施形態を図１６〜図２４に基づいて説明する。この第２の実施形態では、本発明に係る投影光学系の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を用いて行われる。また、後述するエッチング像の線幅計測には、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。なお、本実施形態では、投影光学系ＰＬの投影倍率βが１／４であるものとする。
図１６には、本第２の実施形態において、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１６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。このレチクルＲＴ’は、ほぼ正方形のガラス基板４２’の中央に、パターン領域ＰＡ’が設けられ、そのパターン領域ＰＡ’内に、後述するような複数のパターンが配置されている。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ＲＭ３，ＲＭ４が形成されている。
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の光学特性を計測するためのパターン７００の構成について、図１７〜図１９を用いて説明する。
パターン７００は、図１７に示されるように、基板としてのウエハＷのシート抵抗値を計測するためのファン・デア・パウ構造のシート抵抗値計測用パターン７１０と、線幅を計測するための８個の線幅計測用パターン７２０，７３０，７４０，７５０，７６０，７７０，７８０，７９０とから構成されている。
パターン７００の中央部に配置されている前記シート抵抗値計測用パターン７１０は、前述したシート抵抗値計測用パターン２１０（図５参照）と同様に、正方形の形状を有する計測領域パターン７１１と、正方形の形状を有する４個の電極パッドパターン７１２ａ，７１２ｂ，７１２ｃ，７１２ｄとから構成されおり、該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７１１と接続されている。なお、図１７においては、電極パッドパターンについては、引き出し線を省略し、各電極パッドパターンの位置に符号を記している。
前記シート抵抗値計測用パターン７１０の図１７における紙面上側（−Ｙ側）には、線幅計測用パターン７２０が配置されている。線幅計測用パターン７２０は、図１８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。
図１７に戻り、前記シート抵抗値計測用パターン７１０の図１７における紙面下側（＋Ｙ側）には、線幅計測用パターン７３０が配置されている。この線幅計測用パターン７３０は、前記線幅計測用パターン７２０と互いに対をなすパターンであり、Ｌ／Ｓパターンのデューティ比が異なる以外は同一の形状を有している。すなわち、線幅計測用パターン７３０は、Ｌ／Ｓパターンと４個の電極パッドパターン７３２ａ，７３２ｂ、７３２ｃ，７３２ｄとから構成されている。そして、電極パッドパターン７３２ａ，７３２ｃ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７３１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７３２ｂ，７３２ｄ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７３１の長手方向における他端と接続されている。
なお、前記２種類の線幅計測用パターン７２０，７３０におけるＬ／Ｓパターンのピッチは同一であり、本実施形態では、一例として、図１９Ａに示されるように、前記線幅計測用パターン７２０におけるＬ／Ｓパターンのライン部の幅を５８０ｎｍ、図１９Ｂに示されるように、前記線幅計測用パターン７３０におけるＬ／Ｓパターンのライン部の幅を６２０ｎｍとし、前記２種類の線幅計測用パターン７２０，７３０におけるＬ／Ｓパターンのデューティ比を変えている。
図１７に戻り、前記シート抵抗値計測用パターン７１０の図１７における紙面左側（−Ｘ側）には、線幅計測用パターン７４０が配置されている。この線幅計測用パターン７４０は、前記線幅計測用パターン７２０を図１７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いる。すなわち、線幅計測用パターン７４０は、Ｌ／Ｓパターンと４個の電極パッドパターン７４２ａ，７４２ｂ、７４２ｃ，７４２ｄとから構成されている。そして、電極パッドパターン７４２ａ，７４２ｃ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７４１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７４２ｂ，７４２ｄ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７４１の長手方向における他端と接続されている。
前記シート抵抗値計測用パターン７１０の図１７における紙面右側（＋Ｘ側）には、線幅計測用パターン７５０が配置されている。この線幅計測用パターン７５０は、前記線幅計測用パターン７４０と互いに対をなすパターンであり、前記線幅計測用パターン７３０を図１７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いる。すなわち、線幅計測用パターン７５０は、Ｌ／Ｓパターンと４個の電極パッドパターン７５２ａ，７５２ｂ、７５２ｃ，７５２ｄとから構成されている。そして、電極パッドパターン７５２ａ，７５２ｃ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７５１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７５２ｂ，７５２ｄ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７５１の長手方向における他端と接続されている。
前記線幅計測用パターン７２０の図１７における紙面左側（−Ｘ側）には、線幅計測用パターン７６０が配置されている。この線幅計測用パターン７６０は、図１７に示されるように、前記線幅計測用パターン７２０のＬ／Ｓパターンを図１７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、正方形の形状を有する４個の電極パッドパターン７６２ａ，７６２ｂ、７６２ｃ，７６２ｄとから構成されている。そして、電極パッドパターン７６２ａ，７６２ｃ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７６１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７６２ｂ，７６２ｄ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７６１の長手方向における他端と接続されている。
前記線幅計測用パターン７３０の図１７における紙面右側（＋Ｘ側）には、線幅計測用パターン７７０が配置されている。この線幅計測用パターン７７０は、前記線幅計測用パターン７６０と互いに対をなすパターンであり、前記線幅計測用パターン７３０のＬ／Ｓパターンを図１７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、正方形の形状を有する４個の電極パッドパターン７７２ａ，７７２ｂ、７７２ｃ，７７２ｄとから構成されている。そして、電極パッドパターン７７２ａ，７７２ｃ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７７１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７７２ｂ，７７２ｄ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７７１の長手方向における他端と接続されている。
さらに、前記線幅計測用パターン７２０の図１７における紙面右側（＋Ｘ側）には、線幅計測用パターン７８０が配置されている。この線幅計測用パターン７８０は、前記線幅計測用パターン７６０を図１７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いる。すなわち、線幅計測用パターン７８０は、Ｌ／Ｓパターンと４個の電極パッドパターン７８２ａ，７８２ｂ、７８２ｃ，７８２ｄとから構成されている。そして、電極パッドパターン７８２ａ，７８２ｃ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７８１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７８２ｂ，７８２ｄ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７８１の長手方向における他端と接続されている。
前記線幅計測用パターン７３０の図１７における紙面左側（−Ｘ側）には、線幅計測用パターン７９０が配置されている。この線幅計測用パターン７９０は、前記線幅計測用パターン７８０と互いに対をなすパターンであり、前記線幅計測用パターン７７０を図４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いる。すなわち、線幅計測用パターン７９０は、Ｌ／Ｓパターンと４個の電極パッドパターン７９２ａ，７９２ｂ、７９２ｃ，７９２ｄとから構成されている。そして、電極パッドパターン７９２ａ，７９２ｃ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７９１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７９２ｂ，７９２ｄ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７９１の長手方向における他端と接続されている。
前記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は、前記シート抵抗値計測用パターン７１０の計測領域パターン７１１の中央部で交差するように配置されている。すなわち、前記シート抵抗値計測用パターン７１０を挟んで、Ｌ／Ｓパターンのデューティ比のみが異なる同一形状の線幅計測用パターンを対称的に配置することにより、Ｌ／Ｓパターンのデューティ比の違いを利用した計測を精度良く行うことが可能となる。
また、同一デューティ比を有するＬ／Ｓパターンがそれぞれ異なった方向を向いているために、方向に依存する影響を平均化する、あるいは方向毎に光学特性の計測を行うことができる。
また、レチクルＲＴ’のパターン面上には、レチクルＲＴ’のアライメントが行われた状態で、投影光学系ＰＬの視野内の各評価点毎に対応する位置にパターン７００がそれぞれ配置されている。このため、各評価点毎に８つの線幅データが計測されることになる。
なお、本実施形態では、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。
ウエハＷは、前述した第１の実施形態と同様に、シリコン基板、絶縁膜、導電膜、感光層としてのフォトレジスト層が順次積層された構成となっている（図８Ａ参照）。なお、本実施形態においても、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、フォトレジストにはポジ型の化学増幅型レジストが用いられている。
本第２の実施形態では、投影光学系ＰＬの光学特性を計測する際には、露光装置１００を用いて、前述した第１の実施形態と全く同様にして、ウエハテーブル１８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・リピート方式でレチクルＲＴ’のパターンが転写される。これにより、ウエハＷの各Ｚ位置に対応するパターン７００の縮小像がウエハＷ上の各ショット領域の複数点にそれぞれ形成される。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（本実施形態では主として最良フォーカス位置）を検出すべき複数の評価点に対応している。
その後、ウエハＷは、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、現像される。そして、この現像後のウエハＷは、ドライエッチング装置に送られ、ドライエッチングが施され、このエッチングにより、フォトレジスト層が除去された部分のみの導電膜が除去され、絶縁膜が露出する。その後、ウエハＷは洗浄後、すべてのフォトレジスト層が除去される。これにより、ウエハＷ上のレジスト像は、同一形状の導電性を有するパターンに置き換えられ、パターン像のサイズ、本実施形態では、線幅の計測用の試料となる。なお、この導電性を有するパターンを、以下では、第１の実施形態と同様に「エッチング像」と呼ぶものとする。
次に、上述のようにして、ウエハＷ上に形成されるエッチング像７００Ｗについて、図２０及び図２１を用いて説明する。
エッチング像７００Ｗは、図２０に示されるように、シート抵抗値計測用エッチング像７１０Ｗと、８種類の線幅計測用エッチング像７２０Ｗ，７３０Ｗ，７４０Ｗ，７５０Ｗ，７６０Ｗ，７７０Ｗ，７８０Ｗ，７９０Ｗとから構成されている。
前記シート抵抗値計測用エッチング像７１０Ｗは、前述したシート抵抗値計測用エッチング像２１０Ｗ（図１０参照）と同様に構成されている。すなわち、シート抵抗値計測用エッチング像７１０Ｗは、図２０に示されるように、中央部に位置する正方形の形状を有する計測領域７１１Ｗと、この周囲に位置する正方形の形状を有する４個の電極パッドとから構成される。
また、図２０における線幅計測用エッチング像７２０Ｗは、前記線幅計測用パターン７２０のエッチング像であり、図２１に示されるように、Ｌ／Ｓパターンと４個の電極パッド７２２ａＷ，７２２ｂＷ，７２２ｃＷ，７２２ｄＷとから構成される。ここで、電極パッド７２２ａＷと電極パッド７２２ｂＷは、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７２１Ｗ（線幅計測の対象となるパターン）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７２２ｃＷと電極パッド７２２ｄＷは、前記ラインパターン７２１Ｗにおける電圧降下を計測するため電極パッドである。
図２０に戻り、線幅計測用エッチング像７３０Ｗは、前記線幅計測用パターン７３０のエッチング像であり、Ｌ／Ｓパターンと４個の電極パッドとから構成される。そして、線幅計測の対象となるパターンは、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７３１Ｗである。
線幅計測用エッチング像７４０Ｗは、前記線幅計測用パターン７４０のエッチング像であり、Ｌ／Ｓパターンと４個の電極パッドとから構成される。そして、線幅計測の対象となるパターンは、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７４１Ｗである。
線幅計測用エッチング像７５０Ｗは、前記線幅計測用パターン７５０のエッチング像であり、Ｌ／Ｓパターンと４個の電極パッドとから構成される。そして、線幅計測の対象となるパターンは、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７５１Ｗである。
線幅計測用エッチング像７６０Ｗは、前記線幅計測用パターン７６０のエッチング像であり、Ｌ／Ｓパターンと４個の電極パッドとから構成される。そして、線幅計測の対象となるパターンは、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７６１Ｗである。
線幅計測用エッチング像７７０Ｗは、前記線幅計測用パターン７７０のエッチング像であり、Ｌ／Ｓパターンと４個の電極パッドとから構成される。そして、線幅計測の対象となるパターンは、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７７１Ｗである。
線幅計測用エッチング像７８０Ｗは、前記線幅計測用パターン７８０のエッチング像であり、Ｌ／Ｓパターンと４個の電極パッドとから構成される。そして、線幅計測の対象となるパターンは、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７８１Ｗである。
線幅計測用エッチング像７９０Ｗは、前記線幅計測用パターン７９０のエッチング像であり、Ｌ／Ｓパターンと４個の電極パッドとから構成される。そして、線幅計測の対象となるパターンは、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７９１Ｗである。
次に、前記線幅計測用エッチング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簡単に説明する。
上記対象パターンの線幅を求める方法は、種々の方法が考えられるが、本実施形態では、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る。すなわち、本実施形態では、対象パターンの電気抵抗値を計測する装置として前述と同一（若しくは同等）の電気抵抗計測装置５００（図１２参照）が用いられる。
本第２の実施形態においては、前述した第１の実施形態と同様の手順で、電気抵抗計測装置５００にセットされたウエハＷ状のエッチング像７００Ｗに対する線幅計測が行われる。但し、本第２の実施形態では、計測対象となるパターンは、レチクルＲＴ’上の各Ｌ／Ｓパターンの周期方向の中央に位置するラインパターン（例えばラインパターン７２１など）のエッチング像であるラインパターン（例えばラインパターン７２１Ｗなど）となっている。また、線幅計測に当たっては、前述の（４）式が用いられる。
上記の線幅計測により、ウエハＷ上のショット領域毎に、ショット領域内の複数点の各々におけるエッチング像について対象パターン７２１Ｗ、７３１Ｗ，７４１Ｗ，７５１Ｗ，７６１Ｗ，７７１Ｗ，７８１Ｗ，７９１Ｗの線幅値が、計測部５２１によってそれぞれ求められ、記憶部５２に保存される。
計測部５２１は、すべてのエッチング像の対象パターンの線幅値の計測が終了すると、以下のようにしてデータ処理を行う。なお、以下においては、説明の簡略化のため、投影光学系ＰＬの視野内の複数の評価点の１つで投影光学系の光学特性を求める場合で、その１つの評価点に対応するウエハＷ上の各ショット領域内の所定点に形成されるパターン７００のエッチング像７００Ｗの線幅計測結果を用いるものとして説明する。
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、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５８０ｎｍの場合（第１パターン）と、６２０ｎｍの場合（第２パターン）について線幅値を整理する。すなわち、計測部５２１は、第１パターンのエッチング像である４つの対象パターン７２１Ｗ，７４１Ｗ，７６１Ｗ，７８１Ｗの線幅値の平均値を算出し、第１パターンの像の線幅値（第１の線幅値）とする。また、計測部５２１は、第２パターンのエッチング像である４つの対象パターン７３１Ｗ，７５１Ｗ，７７１Ｗ，７９１Ｗの線幅値の平均値を算出し、第２パターンの像の線幅値（第２の線幅値）とする。
次に、計測部５２１は、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の位置と前記第１の線幅値との相関関係である第１の相関関係を求める。第１の相関関係は、図２２に示されるように、ウエハＷの投影光学系ＰＬの光軸方向の位置に関する前記第１の線幅値が極大値を有する曲線Ａとなる。また、計測部５２１は、同様にして、投影光学系ＰＬの光軸方向に関するウエハＷの位置と前記第２の線幅値との相関関係である第２の相関関係を求める。第２の相関関係は、図２２に示されるように、ウエハＷの投影光学系ＰＬの光軸方向の位置に関する前記第２の線幅値が極小値を有する曲線Ｂとなる。なお、図２２では、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。この結果は、計測部５２１の指示により、印字部５２４から自動的にプリント出力される。
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の線幅値と第２の線幅値との差分、すなわち、図２２における曲線Ａと曲線Ｂとの差を求める。そして、この線幅値の差と投影光学系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２３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差が最小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）を上述したエッチング像７００Ｗに対応する投影光学系ＰＬの視野内の評価点（計測点）における最良フォーカス位置とする。なお、この結果も計測部５２１の指示により、印字部５２４から自動的にプリント出力される。
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、それらの結果を印字部５２４からプリント出力する。
上記説明では、Ｌ／Ｓパターンのデューティ比が同一の４つの対象パターンの線幅値の平均値をそれぞれ用いて最良フォーカス位置を求めているが、これに限らず、互いに対をなす２種類の線幅計測用パターンのエッチング像（例えば、パターン７２０Ｗとパターン７３０Ｗ）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、最良フォーカス位置を求めることもできる。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を算出し、該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。
また、Ｌ／Ｓパターンのデューティ比が同一の４つの対象パターンの少なくとも２つ（例えば７２１Ｗ、７４１Ｗ）と、これと対をなしＬ／Ｓパターンのデューティ比が異なる少なくとも２つの対象パターン（例えば７３１Ｗ、７５１Ｗ）とでそれぞれ線幅値を求め、周期方向が同一の対象パターン７２１Ｗと７３１Ｗの線幅値の差と投影光学系ＰＬの光軸方向に関するウエハＷの位置との相関関係から最良フォーカス位置を求め、同様に周期方向が同一の対象パターン７４１Ｗと７５１Ｗの線幅値の差と投影光学系ＰＬの光軸方向に関するウエハ位置との相関関係から最良フォーカス位置を求めることで、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。同様に、対象パターン７６１Ｗと７７１Ｗの線幅値の差と投影光学系ＰＬの光軸に関するウエハ位置との相関関係から求められる最良フォーカス位置と、対象パターン７８１Ｗと７９１Ｗの線幅値の差と投影光学系の光軸に関するウエハ位置との相関関係から求められる最良フォーカス位置とから、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。
このようにして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。
非点収差は、周期方向が直交する２対の周期パターン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。例えば、上述のように、対象パターン７２１Ｗと７３１Ｗの線幅値に基づいて求められる最良フォーカス位置と対象パターン７４１Ｗと７５１Ｗの線幅値に基づいて求められる最良フォーカス位置との差に基づいて非点収差を算出することができる。また、対象パターン７６１Ｗと７７１Ｗの線幅値に基づいて求められる最良フォーカス位置と対象パターン７８１Ｗと７９１Ｗの線幅値に基づいて求められる最良フォーカス位置との差に基づいて非点収差を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、それぞれ対をなす対象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、上述のようにし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。
また、投影光学系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。
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。
なお、本実施形態では、レチクルパターンにおけるＬ／Ｓパターンのデューティ比を変えることによって、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複数の相関関係を求めているが、レチクルパターンにおけるＬ／Ｓパターンのデューティ比を一定にし、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）を変えることによって、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複数の相関関係を求めてもよい。これにより、第１の露光条件として露光ドーズ量が標準値よりも大きい場合は図２２の曲線Ａと同様に上に凸の近似曲線が得られ、第２の露光条件として露光ドーズ量が標準値よりも小さい場合は図２２の曲線Ｂと同様に下に凸の近似曲線が得られるため、上述と同様にして最良フォーカス位置を求めることができる。
露光ドーズ量の調整は、主制御装置２８により、照明系ＩＯＰ内のエネルギ粗調器３あるいは光源１を制御して行われる。すなわち、第１の方法として、パルスの繰り返し周波数は一定に維持しエネルギ粗調器３を用いてレーザビームＬＢ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は一定に維持し光源に指示を与えてレーザビームＬＢ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ＬＢの透過率及びレーザビームＬＢ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。
２本の近似曲線から得られた最良フォーカス位置は、従来の１本のみの近似曲線から得られた最良フォーカス位置に比較してバラツキが少ない。これは、測定条件の変数が１種類（レチクルパターンの線幅又は露光ドーズ量）のみであるため、その条件下で得られた測定結果の差を利用することにより、上記変数に依存しない種々の影響を打ち消すことができるためである。
また、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。
なお、上述した計測と同一の計測を、実験的に複数のウエハＷで行ったところ、計測された線幅値の標準偏差をσとすると、３σ≦０．５ｎｍであり、良好な再現性を確認することができた。
次に、計測部５２１は、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。例えば、図２４に示されるように、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。
2002061505.tif 000010
なお、本実施形態では、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種類であるため、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一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二次式以上の高次式となることもある。計測部５２１は、処理結果を印字部５２４からプリント出力する。
そして、計測部５２１は、基準パターンとして例えば線幅が６００ｎｍのレチクルパターンがウエハＷ上に転写された場合に予測される像の線幅を上記（８）式から算出する。ここでは、予測される像の線幅として、１５０ｎｍという値が得られる。この値（以下、「基準パターンの転写線幅」という）は、実測値に含まれるレチクル製造誤差及びそれに起因する光学的な誤差を含めたプロセス誤差が補正されている。
計測部５２１は、投影光学系の視野内の他の評価点についても同様な処理を行い、基準パターンの転写線幅を算出する。計測部５２１は、それらの算出結果を印字部５２４からプリント出力する。
そして、最良フォーカス位置条件において、各評価点での基準パターンの転写線幅に基づいて、投影光学系ＰＬの光学特性の一つである投影光学系ＰＬの視野内の線幅均一性を求めることができる。
従来は、ある１つの評価点で求めた設計上の線幅と実際に形成される像の線幅との差をレチクル製造誤差に対する補正値とし、この補正値を他のすべての評価点についても適用していた。本発明に係る光学特性計測方法では、上述したように、評価点毎にその位置でのレチクル製造誤差を補正した線幅値を用いているため、高精度で再現性に優れた線幅均一性を求めることができる。
本実施形態では、上述した計測と同一の計測を、実験的に複数のウエハＷについて行ったところ、計測された線幅値の標準偏差をσとすると、３σ≦０．５ｎｍであり、良好な再現性を確認することができた。また、１計測点当たりの線幅計測に要した時間は０．５秒以下であり、短時間で計測できることを確認した。
計測部５２１が行った上記処理は、その手順が記憶部５２５にプログラムとして記憶されており、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、計測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、複数のウエハＷを連続して計測するために、複数のウエハＷ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電気抵抗計測装置５００に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。
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。
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の像面湾曲などを調整する。
なお、本実施形態では、パターン７００は８個の線幅計測用パターンを有しているがこれに限定されるものではない。また、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（ｖａｎ  ｄｅｒ  Ｐａｕｗ）構造のパターンを用いているがこれに限定されるものではない。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エッチング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。
さらに、本実施形態では、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は、Ｌ／Ｓパターンではなく１本のラインパターンのみを用いるようにしても良い。このとき、長手方向が同一で線幅が異なる複数のラインパターンを形成しておくことは言うまでもない。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。
なお、電気抵抗計測装置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に自動的に通信により転送することも可能である。
また、本実施形態の露光装置１００では、前述した投影光学系ＰＬの光学特性を計測するためのパターン像を形成する動作と同様の手順で、上述の如く、結像特性が調整された投影光学系ＰＬを用いて露光（感光物体へのデバイスパターンの転写）が行われる。
以上説明したように、本第２の実施形態によれば、投影光学系の重要な光学特性の一つである露光領域内の線幅均一性を評価するためのΔＣＤ計測と、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計測とを、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。さらに、本実施形態において、線幅計測用パターンにおけるＬ／Ｓパターンの特定のラインパターン（例えば、周期方向の両端に位置する２本のラインパターン）の線幅を計測することにより、コマ収差の計測を短時間で、精度よく行うことができる。
また、像の線幅を電気抵抗計測で求めているために、同時に複数の像の線幅を計測でき、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、結果として、計測精度の向上や、再現性の向上に寄与することになる。
さらに、線幅計測及びデータ処理の自動化により省力化を図ることができる。
また、本第２の実施形態に係る露光方法によると、前述のようにして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が調整され、この調整後の投影光学系を介してレチクルＲのパターンがウエハＷの各ショット領域に転写されるので、微細パターンを高精度に転写することができる。
なお、上記第２の実施形態中では、レチクルパターンにおけるＬ／Ｓパターンのデューティ比を変えて、像の線幅値と投影光学系ＰＬの光軸方向に関するウエハＷの位置との間の複数の相関関係を求める場合や、レチクルパターンにおけるＬ／Ｓパターンのデューティ比を一定にし、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）を変えることによって、像の線幅値と投影光学系ＰＬの光軸方向に関するウエハ位置との間の複数の相関関係を求める場合について説明した。しかし、本発明がこれらに限定されるものではない。すなわち、本発明は、投影光学系ＰＬの像面側に配置された基板（被投影物体）の投影光学系の光軸方向に関する位置を所定範囲内で所定の手順で変化させ、物体面に配置された第１パターンの投影光学系による像を各変化位置で被投影物体上にそれぞれ形成し、投影光学系の像面側に配置された被投影物体の投影光学系の光軸方向に関する位置を前記所定範囲内で前記所定の手順で変化させて、物体面上に配置された第２パターンの投影光学系による像を各変化位置で被投影物体上にそれぞれ形成する。そして、前記変化位置毎の第１パターンの像のサイズ（例えば線幅）を計測し、前記変化位置毎の第２パターンの像のサイズ（例えば線幅）を計測する。そして、被投影物体の前記光軸方向に関する位置と第１パターンの像のサイズとの相関関係である第１の相関関係と、被投影物体の前記光軸方向に関する位置と第２パターンの投影像のサイズとの相関関係である第２の相関関係とに基づいて投影光学系の光学特性を算出するものであれば良い。
換言すれば、パターンの像とその像が形成された被投影物体の投影光学系の光軸方向位置との関係である相関関係を少なくとも２種類求め、その２種類の相関関係に基づいて投影光学系の光学特性を算出すれば良い。すなわち、１種類の相関関係でなく、２種類の相関関係に基づいて光学特性を求めることにより、投影光学系の光学特性の測定精度を向上させることが可能となる。
従って、上記の２種類の相関関係を求めるために、物体面に配置されるパターンは、物体面上に同時に配置された別々のパターンでも良いし、異なる時間に物体面に配置される同一のパターンでも良い。また、第１のパターンを用いた像の形成と第２のパターンを用いて像の形成とは、同時に行われても良いし、別々の露光によって行われても良い。
なお、上記実施形態では、ウエハＷ上に形成されたエッチング像を計測することによりパターンの像に対応する線幅値を求め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、パターンの像に対応する線幅値の計測は、投影光学系により被投影物体上に投影されたパターンの投影像（空間像）を計測する空間像計測によって行っても良く、この場合には、空間像検出装置の受光部が被投影物体に相当することとなる。この場合、受光部には、投影光学系の像面側で空間像に対してスリット状あるいは矩形状の開口パターンが形成されたパターン板を相対的に走査し、開口を介した光を受光してその光電変換信号に基づいて空間像を検出するいわゆる空間像計測器を構成するパターン板や、投影光学系の像面側で像光束を受光する他の空間像検出装置を構成する受光素子あるいは撮像素子などの他、反射方式で空間像に対応する光を受光するタイプの空間像検出装置の場合の反射光学素子（ミラー等）なども含まれる。
さらには、上記実施形態と同様に、基板上に形成された転写像の線幅を計測する場合であってもその対象はエッチング像ではなく、現像処理後に得られるレジスト像であっても良い。この他、基板上に形成された潜像の線幅を計測しても良い。このとき、感光層はレジストに限られるものではなく、光磁気層などでも良い。また、第２の実施形態では、電気抵抗計測によりパターン像の線幅を得るものとしたが、線幅測定は電気抵抗計測に限られるものではなく、光学計測など、他のいかなる方法を用いても良い。要は、計測方法を問わず、上述の２種類の相関関係を得ることが出来れば良い。
また、上記第２の実施形態では、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、上記実施形態と同様の相関関係が得られるからである。
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。
なお、上記各実施形態では、本発明がステップ・アンド・リピート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・スキャン方式、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。
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エキシマレーザに限らず、Ｆ２レーザ（波長１５７ｎｍ）、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。
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、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、薄膜磁気ヘ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。
《デバイス製造方法》
次に、上記で説明した露光装置及び方法を使用したデバイスの製造方法の実施形態を説明する。
図２５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２５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。
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。
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。
図２６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２６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。
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。
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。
以上のような、本実施形態のデバイス製造方法を用いれば、露光ステップで、上記実施形態の露光装置及び露光方法が用いられるので、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。
産業上の利用可能性
以上説明したように、本発明のマスクは、投影光学系の光学特性の計測に用いるのに適している。また、本発明の投影光学系の光学特性計測方法は、短時間で、精度及び再現性良く投影光学系の光学特性を計測するのに適している。また、本発明の露光装置の調整方法及び露光方法は、基板上にパターンを精度良く形成するのに適している。また、本発明のデバイス製造方法は、マイクロデバイスの製造に適している。
【図面の簡単な説明】
図１は、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は、図１の照明系の具体的構成の一例を説明するための図である。
図３は、第１の実施形態において、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４は、図３のレチクル上に形成されたパターンを説明するための図である。
図５は、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６は、第１の実施形態に係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７は、図６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８Ａ〜図８Ｄ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９は、ウエハ上に転写された図４のパターンの転写像を説明するための図である。
図１０は、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１１は、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説明するための図である。
図１２は、電気抵抗測定装置の具体的構成の一例を説明するための図である。
図１３は、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１４は、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１５は、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１６は、第２の実施形態において、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１７は、図１６のレチクル上に形成されたパターンを説明するための図である。
図１８は、第２の実施形態に係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１９Ａ及び図１９Ｂは、線幅計測用パターンでのデューティ比を説明するための図である。
図２０は、ウエハ上に転写された図１７のパターンの像を説明するための図である。
図２１は、線幅計測用パターン像における線幅計測の方法を説明するための図である。
図２２は、ウエハ上で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２３は、ウエハ上での線幅値の差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２４は、ウエハ上での線幅値とレチクルパターンの線幅との相関関係を説明するための図である。
図２５は、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２６は、図２５のステップ３０４における処理のフローチャートである。
【図１】
2002061505.tif 000011
【図２】
2002061505.tif 000012
【図３】
2002061505.tif 000013
【図４】
2002061505.tif 000014
【図５】
2002061505.tif 000015
【図６】
2002061505.tif 000016
【図７】
2002061505.tif 000017
【図８Ａ】
2002061505.tif 000018
【図８Ｂ】
2002061505.tif 000019
【図８Ｃ】
2002061505.tif 000020
【図８Ｄ】
2002061505.tif 000021
【図９】
2002061505.tif 000022
【図１０】
2002061505.tif 000023
【図１１】
2002061505.tif 000024
【図１２】
2002061505.tif 000025
【図１３】
2002061505.tif 000026
【図１４】
2002061505.tif 000027
【図１５】
2002061505.tif 000028
【図１６】
2002061505.tif 000029
【図１７】
2002061505.tif 000030
【図１８】
2002061505.tif 000031
【図１９Ａ】
2002061505.tif 000032
【図１９Ｂ】
2002061505.tif 000033
【図２０】
2002061505.tif 000034
【図２１】
2002061505.tif 000035
【図２２】
2002061505.tif 000036
【図２３】
2002061505.tif 000037
【図２４】
2002061505.tif 000038
【図２５】
2002061505.tif 000039
【図２６】
2002061505.tif 000040
【手続補正書】
【提出日】平成14年8月30日(2002.8.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
転写されたパターンの電気抵抗を利用した線幅計測に用いられるマスクであって、
第１方向に伸びる少なくとも１本のラインパターンと該ラインパターンの電気抵抗計測用電極パッドパターンとを含む少なくとも１つの第１パターンと、前記第１方向に対し角度９０度を成す第２方向に伸びる少なくとも１本のラインパターンと該ラインパターンの電気抵抗計測用電極パッドパターンとを含む少なくとも１つの第２パターンと、前記第１方向に対し角度θ１（０°＜θ１＜１８０°、θ１≠９０°）を成す第３方向に伸びる少なくとも１本のラインパターンと該ラインパターンの電気抵抗計測用電極パッドパターンとを含む少なくとも１つの第３パターンとが、相互に重ならないように、そのパターン面に形成されたマスク基板を備えるマスク。
【請求項２】
請求項１に記載のマスクにおいて、
前記第１パターンを構成する前記ラインパターンと前記第２パターンを構成する前記ラインパターンとを隣接する２辺それぞれの一部に含む前記パターン面上の仮想的な矩形領域内に、前記第３パターンが配置されていることを特徴とするマスク。
【請求項３】
請求項１に記載のマスクにおいて、
前記第１、第２及び第３パターンがそれぞれ一対設けられ、
それぞれ対を成す前記第１、第２及び第３パターンのそれぞれが、前記パターン面上の所定の基準点に関して、一側と他側にそれぞれ配置されていることを特徴とするマスク。
【請求項４】
請求項３に記載のマスクにおいて、
前記基準点を含む前記パターン面上の領域にシート抵抗計測用パターンが配置されていることを特徴とするマスク。
【請求項５】
請求項１に記載のマスクにおいて、
前記第１〜第３パターンの少なくとも１つは、複数本のラインパターンが所定の配列方向に沿って所定間隔で配列されるマルチラインパターンと、該マルチラインパターンにおける前記配列方向の一側の端部と他側の端部とにそれぞれ位置する２本のラインパターンの電気抵抗計測用電極パッドパターンと、を含むことを特徴とするマスク。
【請求項６】
請求項１に記載のマスクにおいて、
前記第１〜第３パターンの少なくとも１つは、複数本のラインパターンが所定の配列方向に沿って所定間隔で配列されるマルチラインパターンと、該マルチラインパターンにおける前記配列方向の中心に最も近接した少なくとも１本のラインパターンの電気抵抗計測用電極パッドパターンと、を含むことを特徴とするマスク。
【請求項７】
請求項１に記載のマスクにおいて、
前記第１パターンを構成する前記ラインパターンは第１の線幅を有し、
前記第２パターンを構成する前記ラインパターンは第２の線幅を有し、
前記第３パターンを構成する前記ラインパターンは第３の線幅を有し、
前記第１の線幅と異なる第４の線幅を有し前記第１方向に伸びる少なくとも１本のラインパターンと該ラインパターンの電気抵抗計測用電極パッドパターンとを含む第４パターンと、前記第２の線幅と異なる第５の線幅を有し前記第２方向に伸びる少なくとも１本のラインパターンと該ラインパターンの電気抵抗計測用電極パッドパターンとを含む第５パターンと、前記第３の線幅と異なる第６の線幅を有し前記第３方向に伸びる少なくとも１本のラインパターンと該ラインパターンの電気抵抗計測用電極パッドパターンとを含む第６パターンとが、前記第１、第２、第３パターンのいずれにも重ならず、かつ相互にも重ならないように、前記マスク基板上のパターン面に更に形成されていることを特徴とするマスク。
【請求項８】
請求項７に記載のマスクにおいて、
第７の線幅を有し前記第１方向に対し角度θ２（０°＜θ２＜１８０°、θ２≠９０°、θ２≠θ１）を成す第４方向に伸びる少なくとも１本のラインパターンと該ラインパターンの電気抵抗計測用電極パッドパターンとを含む第７パターンと、前記第７の線幅と異なる第８の線幅を有し前記第４方向に伸びる少なくとも１本のラインパターンと該ラインパターンの電気抵抗計測用電極パッドパターンとを含む第８パターンとが、前記第１ないし第６パターンのいずれにも重ならず、かつ相互にも重ならないように、前記パターン面上に更に形成されていることを特徴とするマスク。
【請求項９】
請求項８に記載のマスクにおいて、
前記第１パターンと前記第４パターンとが前記パターン面上の所定の基準点に関して前記第１方向の一側と他側にそれぞれ配置され、
前記第２パターンと前記第５パターンとが前記パターン面上の前記基準点に関して前記第２方向の一側と他側にそれぞれ配置され、
前記第１パターンを構成する前記ラインパターンと前記第２パターンを構成する前記ラインパターンとを隣接する２辺それぞれの一部に含む前記パターン面上の仮想的な矩形領域内に、前記第３パターンが配置され、
前記第１パターンを構成する前記ラインパターンと前記第５パターンを構成する前記ラインパターンとを隣接する２辺それぞれの一部に含む前記パターン面上の仮想的な矩形領域内に、前記第７パターンが配置され、
前記第２パターンを構成する前記ラインパターンと前記第４パターンを構成する前記ラインパターンとを隣接する２辺それぞれの一部に含む前記パターン面上の仮想的な矩形領域内に、前記第８パターンが配置され、
前記第４パターンを構成する前記ラインパターンと前記第５パターンを構成する前記ラインパターンとを隣接する２辺それぞれの一部に含む前記パターン面上の仮想的な矩形領域内に、前記第６パターンが配置されていることを特徴とするマスク。
【請求項１０】
請求項９に記載のマスクにおいて、
前記基準点を含む前記パターン面上の領域にシート抵抗計測用パターンが配置されていることを特徴とするマスク。
【請求項１１】
請求項９に記載のマスクにおいて、
前記第１〜第８パターンの少なくとも１つは、複数本のラインパターンが所定の配列方向に沿って所定間隔で配列されるマルチラインパターンと、該マルチラインパターンにおける前記配列方向の一側の端部と他側の端部とにそれぞれ位置する２本のラインパターンの電気抵抗計測用電極パッドパターンと、を含むことを特徴とするマスク。
【請求項１２】
請求項９に記載のマスクにおいて、
前記第１〜第８パターンの少なくとも１つは、複数本のラインパターンが所定の配列方向に沿って所定間隔で配列されるマルチラインパターンと、該マルチラインパターンにおける前記配列方向の中心に最も近接した少なくとも１本のラインパターンの電気抵抗計測用電極パッドパターンと、を含むことを特徴とするマスク。
【請求項１３】
転写されたパターンの電気抵抗を利用した線幅計測に用いられるマスクであって、
互いにほぼ平行な第１のラインパターンと第２のラインパターンとを含み、前記第１及び第２のラインパターンの長手方向におけるそれぞれの一端に前記第１及び第２のラインパターンを連通させるパターンを備えるとともに、前記第１及び第２のラインパターンの長手方向におけるそれぞれの他端に電流供給用電極パッドパターンを有する線幅計測用パターンが、そのパターン面に形成されたマスク基板を備えるマスク。
【請求項１４】
請求項１３に記載のマスクを用いて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、
基板の前記投影光学系の光軸方向に関する位置を変更しつつ、前記マスク上の前記パターンを前記投影光学系を介して前記基板上の異なる領域に順次転写する第１工程と；
前記光軸方向のそれぞれの位置で前記基板上に形成された第１及び第２のラインパターンの転写像に対応する第１及び第２の線幅値を電気抵抗計測によりそれぞれ求める第２工程と；
前記第１の線幅値と前記光軸方向に関する前記基板の位置との相関関係である第１の相関関係と、前記第２の線幅値と前記光軸方向に関する前記基板の位置との相関関係である第２の相関関係とに基づいて、前記投影光学系の光学特性を算出する第３工程と；を含む光学特性計測方法。
【請求項１５】
転写されたパターンの電気抵抗を利用した線幅計測に用いられるマスクであって、
所定の配列方向に沿って所定間隔で配置された複数本のラインパターンと、前記ラインパターンのうち、前記配列方向の一側の端部に位置する第１のラインパターンと、前記配列方向の他側の端部に位置する第２のラインパターンとの両端にそれぞれ接続された電気抵抗計測用電極パッドパターンとを備える線幅計測用パターンが、そのパターン面に形成されたマスク基板を備えるマスク。
【請求項１６】
請求項１５に記載のマスクを用いて、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、
前記マスク上の前記パターンを前記投影光学系を介して物体上に転写する第１工程と；
前記物体上に形成された第１及び第２のラインパターンの転写像の線幅にそれぞれ対応する第１及び第２の線幅値を電気抵抗計測によりそれぞれ求める第２工程と；
前記第１の線幅値と前記第２の線幅値とに基づいて、前記投影光学系の光学特性を算出する第３工程と；を含む光学特性計測方法。
【請求項１７】
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、
物体の前記投影光学系の光軸方向に関する位置を変更しつつ、複数本のラインパターンが所定の配列方向に沿って所定間隔で配列されるマルチラインパターンと、該マルチラインパターンにおける前記配列方向の一側の端部と他側の端部とにそれぞれ位置する２本のラインパターンの電気抵抗計測用電極パッドパターンとが、そのパターン面上に形成されたマスクを用いて該マスク上のパターンを前記投影光学系を介して前記物体上の異なる領域に順次転写する第１工程と；
前記光軸方向のそれぞれの位置で前記物体上に形成された前記マルチラインパターンの転写像の配列方向の一端に位置する第１のラインパターンの転写像の線幅に対応する第１の線幅値を電気抵抗計測によりそれぞれ求める第２工程と；
前記光軸方向のそれぞれの位置で前記物体上に形成された前記マルチラインパターンの転写像の周期方向の他端に位置する第２のラインパターンの転写像の線幅に対応する第２の線幅値を電気抵抗計測によりそれぞれ求める第３工程と；
前記第１の線幅値と前記光軸方向に関する前記物体の位置との相関関係である第１の相関関係と、前記第２の線幅値と前記光軸方向に関する前記物体の位置との相関関係である第２の相関関係とに基づいて、前記投影光学系の光学特性を算出する第４工程と；を含む光学特性計測方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の光学特性計測方法において、
前記マスクは、請求項５に記載のマスクであり、
前記第２工程では、前記光軸方向のそれぞれの位置で前記物体上に形成された少なくとも１つの特定のマルチラインパターンの転写像の配列方向の一端に位置する第１のラインパターンの転写像の線幅に対応する第１の線幅値を求め、
前記第３工程では、前記光軸方向のそれぞれの位置で前記物体上に形成された前記特定のマルチラインパターンの転写像の配列方向の他端に位置する第２のラインパターンの転写像の線幅に対応する第２の線幅値を求めることを特徴とする光学特性計測方法。
【請求項１９】
請求項１７に記載の光学特性計測方法において、
前記マスクは、請求項１１に記載のマスクであり、
前記第２工程では、前記光軸方向のそれぞれの位置で前記物体上に形成された少なくとも１つの特定のマルチラインパターンの転写像の配列方向の一端に位置する第１のラインパターンの転写像の線幅に対応する第１の線幅値を求め、
前記第３工程では、前記光軸方向のそれぞれの位置で前記物体上に形成された前記特定のマルチラインパターンの転写像の配列方向の他端に位置する第２のラインパターンの転写像の線幅に対応する第２の線幅値を求めることを特徴とする光学特性計測方法。
【請求項２０】
請求項１７に記載の光学特性計測方法において、
前記第４工程では、前記第１の相関関係と前記第２の相関関係とに基づいて、前記第１の線幅値と前記第２の線幅値との平均値と前記光軸方向に関する前記物体の位置との相関関係である第３の相関関係を求め、該第３の相関関係に基づいて最良フォーカス位置を算出することを特徴とする光学特性計測方法。
【請求項２１】
請求項２０に記載の光学特性計測方法において、
前記第４工程では、前記第３の相関関係に基づいて、前記物体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物体の位置を最良フォーカス位置とすることを特徴とする光学特性計測方法。
【請求項２２】
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、
複数本のラインパターンが所定の配列方向に沿って所定間隔で配列されるマルチラインパターンと、該マルチラインパターンにおける前記配列方向の一側の端部と他側の端部とにそれぞれ位置する２本のラインパターンの電気抵抗計測用電極パッドパターンとが、そのパターン面上に形成されたマスクを用いて該マスク上のパターンを前記投影光学系を介して前記物体上に転写する第１工程と；
前記物体上に形成された前記マルチラインパターンの転写像の配列方向の一端に位置する第１のラインパターンの転写像の線幅に対応する第１の線幅値を電気抵抗計測により求める第２工程と；
前記マルチラインパターンの転写像の配列方向の他端に位置する第２のラインパターンの転写像の線幅に対応する第２の線幅値を電気抵抗計測により求める第３工程と；
前記第１の線幅値と前記第２の線幅値とに基づいて、前記投影光学系の光学特性を算出する第４工程と；を含む光学特性計測方法。
【請求項２３】
請求項２２に記載の光学特性計測方法において、
前記マスクは、請求項５に記載のマスクであり、
前記第２工程では、前記投影光学系の光軸方向のそれぞれの位置で前記物体上に形成された少なくとも１つの特定のマルチラインパターンの転写像の配列方向の一端に位置する第１のラインパターンの転写像の線幅に対応する第１の線幅値を求め、
前記第３工程では、前記光軸方向のそれぞれの位置で前記物体上に形成された前記特定のマルチラインパターンの転写像の配列方向の他端に位置する第２のラインパターンの転写像の線幅に対応する第２の線幅値を求めることを特徴とする光学特性計測方法。
【請求項２４】
請求項２２に記載の光学特性計測方法において、
前記マスクは、請求項１１に記載のマスクであり、
前記第２工程では、前記投影光学系の光軸方向のそれぞれの位置で前記物体上に形成された少なくとも１つの特定のマルチラインパターンの転写像の配列方向の一端に位置する第１のラインパターンの転写像の線幅に対応する第１の線幅値を求め、
前記第３工程では、前記光軸方向のそれぞれの位置で前記物体上に形成された前記特定のマルチラインパターンの転写像の配列方向の他端に位置する第２のラインパターンの転写像の線幅に対応する第２の線幅値を求めることを特徴とする光学特性計測方法。
【請求項２５】
請求項２２に記載の光学特性計測方法において、
前記第４工程では、前記第１の線幅値と前記第２の線幅値の差と、その比較基準との比である指標値に基づいてコマ収差を算出することを特徴とする光学特性計測方法。
【請求項２６】
請求項２５に記載の光学特性計測方法において、
前記比較基準は、前記第１の線幅値と前記第２の線幅値の和であることを特徴とする光学特性計測方法。。
【請求項２７】
請求項２５に記載の光学特性計測方法において、
前記比較基準は、１であることを特徴とする光学特性計測方法。
【請求項２８】
請求項２５に記載の光学特性計測方法において、
前記比較基準は、前記配列方向に隣接するラインパターン同士の配列間隔であることを特徴とする光学特性計測方法。
【請求項２９】
第１面上のパターンを第２面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、
前記投影光学系の前記第２面側に配置された被投影物体の前記投影光学系の光軸方向に関する位置を所定範囲内で所定の手順で変化させ、前記第１面上に配置された第１パターンの前記投影光学系による像を各変化位置で前記被投影物体上にそれぞれ形成し、前記変化位置毎の前記第１パターンの像のサイズを計測する第１工程と；
前記投影光学系の前記第２面側に配置された被投影物体の前記投影光学系の光軸方向に関する位置を前記所定範囲内で前記所定の手順で変化させて、前記第１面上に配置された第２パターンの前記投影光学系による像を各変化位置で前記被投影物体上にそれぞれ形成し、前記変化位置毎の前記第２パターンの像のサイズを計測する第２工程と；
前記被投影物体の前記光軸方向に関する位置と前記第１パターンの像のサイズとの相関関係である第１の相関関係と、前記被投影物体の前記光軸方向に関する位置と前記第２パターンの像のサイズとの相関関係である第２の相関関係とに基づいて前記投影光学系の光学特性を算出する第３工程と；を含む光学特性計測方法。
【請求項３０】
請求項２９に記載の光学特性計測方法において、
前記第１パターンと前記第２パターンとは、前記第１面上に同時に配置された別々のパターンであり、
前記第１工程と前記第３工程とは、同一の露光条件下で行われることを特徴とする光学特性計測方法。
【請求項３１】
請求項２９に記載の光学特性計測方法において、
前記第１パターンと前記第２パターンとは、線幅の異なるパターンを含むことを特徴とする光学特性計測方法。
【請求項３２】
請求項２９に記載の光学特性計測方法において、
前記第１パターンと第２パターンとは、異なる方向に延びるラインパターンを含むことを特徴とする光学特性計測方法。
【請求項３３】
請求項２９に記載の光学特性計測方法において、
前記第１パターンと第２パターンとは、同一方向に延びるラインパターンを含むことを特徴とする光学特性計測方法。
【請求項３４】
請求項２９に記載の光学特性計測方法において、
前記第１パターンと前記第２パターンとは、同一のパターンであることを特徴とする光学特性計測方法。
【請求項３５】
請求項２９に記載の光学特性計測方法において、
前記第１工程と前記第３工程とは、同時に行われることを特徴とする光学特性計測方法。
【請求項３６】
請求項２９に記載の光学特性計測方法において、
前記第１工程と前記第３工程とは、異なる露光条件下で、別々に行われることを特徴とする光学特性計測方法。
【請求項３７】
請求項３６に記載の光学特性計測方法において、
前記第１工程は、前記第１パターンの像のサイズの変化が極小値を有するような第１の条件下で行われ、
前記第３工程は、第２パターンの像のサイズの変化が極大値を有するような第２の条件下で行われることを特徴とする光学特性計測方法。
【請求項３８】
請求項２９に記載の光学特性計測方法において、
前記第５工程では、前記第１の相関関係と前記第２の相関関係とに基づいて、前記被投影物体の前記光軸方向に関する位置毎に前記第１パターンの投影像のサイズと前記第２パターンの投影像のサイズとの差分を算出し、前記差分と前記被投影物体の前記光軸方向に関する位置との相関関係である第３の相関関係を算出し、前記第３の相関関係に基づいて、前記投影光学系の最良フォーカス位置を算出することを特徴とする光学特性計測方法。
【請求項３９】
請求項２９に記載の光学特性計測方法において、
前記第２及び第４工程における計測の対象となる前記各像のサイズは、前記各像の線幅値であり、
該各像の線幅値の計測は、電気抵抗計測によって行われることを特徴とする光学特性計測方法。
【請求項４０】
請求項２９に記載の光学特性計測方法において、
前記第１パターン及び第２パターンの少なくとも一方は、所定のマスク上の前記投影光学系の視野内の複数の評価点に対応する位置にそれぞれ配置され、
前記第３工程では、前記第１の相関関係と前記第２の相関関係とに基づいて前記評価点毎にその位置でのマスクの製造誤差を補正した前記像のサイズを用いて前記光学特性を算出することを特徴とする光学特性計測方法。
【請求項４１】
第１面上のパターンを第２面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、
前記第１面上に配置され、前記投影光学系の視野内の複数の評価点に対応する位置に複数の計測用パターンがそれぞれ形成されたマスクを用い、前記複数の計測用パターンの前記投影光学系による像を被投影物体上にそれぞれ形成し、前記各像のサイズを計測する第１工程と；
前記計測結果と前記評価点の位置毎の前記マスクの製造誤差とに基づいて前記評価点毎にマスクの製造誤差を補正した前記像のサイズを用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４２】
請求項２９〜４１のいずれか一項に記載の光学特性計測方法により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４３】
第１面上のパターンを第２面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、
第１の線幅を有する第１パターンを前記第１面上に配置し、前記投影光学系を介して前記第１パターンの像を前記第２面上に配置された被投影物体上に形成し、前記像の線幅に対応する第１の線幅値を求める第１工程と；
第２の線幅を有する第２パターンを前記第１面上に配置し、前記投影光学系を介して前記第２パターンの像を前記第２面上に配置された被投影物体上に前記第１工程と同じ条件で形成し、前記像の線幅に対応する第２の線幅値を求める第２工程と；
前記第１の線幅と前記第１の線幅値との関係と、前記第２の線幅と前記第２の線幅値との関係とに基づいて、前記第１面上のパターンの線幅と前記被投影物体上に形成される像の線幅値との相関関係を算出する第３工程と；
前記相関関係に基づいて、投影光学系の光学特性を算出する第４工程と；を含む光学特性計測方法。
【請求項４４】
請求項４３に記載の光学特性計測方法において、
前記第４工程では、前記第１の線幅と前記第２の線幅との間に含まれる新たな値を第３の線幅とし、前記相関関係に基づいて、前記第３の線幅に対する像の線幅値を算出し、この像の線幅値に基づいて、投影光学系の光学特性を算出することを特徴とする光学特性計測方法。
【請求項４５】
請求項４３に記載の光学特性計測方法において、
前記第１、第２工程において、前記各線幅値は、電気抵抗計測によって求められることを特徴とする光学特性計測方法。
【請求項４６】
露光用のエネルギビームをマスクに照射し、前記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上に転写する露光方法であって、
請求項１４、１６〜４１、４３〜４５のいずれか一項に記載の投影光学系の光学特性計測方法によって計測された前記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４７】
リソグラフィ工程を含むデバイス製造方法であって、
前記リソグラフィ工程では、請求項４６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。
【請求項４８】
請求項１３に記載のマスクにおいて、
前記パターンは、前記第１のラインパターン及び前記第２のラインパターンのみが近接して形成されていることを特徴とするマスク。
【請求項４９】
請求項１３又は４８に記載のマスクを用いて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、
前記投影光学系を介して前記マスクのパターンを物体上に転写する第１工程と；
前記物体上に形成された第１及び第２ラインパターンの転写像に対応する第１及び第２の線幅値を電気抵抗計測により求める第２工程と；を含む光学特性計測方法。
【請求項５０】
請求項４９に記載の光学特性計測方法において、
前記第１工程では、前記投影光学系の最良焦点位置に前記物体を実質的に配置して前記パターンの転写が行われることを特徴とする光学特性計測方法。
【請求項５１】
請求項５０に記載の光学特性計測方法において、
前記第１及び第２の線幅値に基づいて前記投影光学系のコマ収差又はその関連情報を前記光学特性として求めることを特徴とする光学特性計測方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
クである。
これによれば、従来、線幅の計測対象となるパターン毎に備えていた電流供給用電極パッドパターンの数を減らすことが可能となり、面積が限られているパターン面を有効に利用することができる。また、例えばマスク上の線幅計測用パターンを投影光学系を介して基板上に転写し、現像、エッチング等の処理を施してその基板上に前記線幅計測用パターンのエッチング像を形成し、そのエッチング像を構成する第１のラインパターンと第２のラインパターンとの転写像に対応するラインパターンの線幅値を電気抵抗計測を利用して計測することにより、２つの線幅値をほぼ同時に求めることが可能である。そして、結果的に投影光学系の光学特性計測のスループットを向上させることができる。
本発明の第２のマスクでは、前記パターンは、前記第１のラインパターン及び前記第２のラインパターンのみが近接して形成されていることとすることができる。
本発明は、第３の観点からすると、本発明の第２のマスクを用いて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、基板の前記投影光学系の光軸方向に関する位置を変更しつつ、前記マスク上の前記パターンを前記投影光学系を介して前記基板上の異なる領域に順次転写する第１工程と；前記光軸方向のそれぞれの位置で前記基板上に形成された第１及び第２のラインパターンの転写像に対応する第１及び第２の線幅値を電気抵抗計測によりそれぞれ求める第２工程と；前記第１の線幅値と前記光軸方向に関する前記基板の位置との相関関係である第１の相関関係と、前記第２の線幅値と前記光軸方向に関する前記基板の位置との相関関係である第２の相関関係とに基づいて、前記投影光学系の光学特性を算出する第３工程と；を含む第１の光学特性計測方法である。
これによれば、基板の投影光学系の光軸方向に関する位置を変更しつつ、マスク上のパターンが投影光学系を介して基板上の異なる領域に順次転写される。この結果、投影光学系の光軸方向に関する位置毎に、第１のラインパターンの転写像と第２のラインパターンの転写像とが、基板上の異なる領域にそれぞれ形成される（第１工程）。また、前記光軸方向のそれぞれの位置で基板上に形成


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
法が考えられるが、前記第１、第２工程において、前記各線幅値は、電気抵抗計測によって求められることとすることができる。
本発明は、第１２の観点からすると、露光用のエネルギビームをマスクに照射し、前記マスクに形成されたパターンを投影光学系を介して基板上に転写する露光方法であって、本発明の第１〜第７の光学特性計測方法のいずれかによって計測された前記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基板に転写する工程と；を含む露光方法である。
これによれば、本発明の第１〜第７の光学特性計測方法のいずれかによって計測された投影光学系の光学特性を考慮して最適な転写が行えるように投影光学系が調整され、その調整された投影光学系を介してマスクに形成されたパターンが基板上に転写される。従って、微細パターンを基板上に高精度に転写することが可能になる。
また、リソグラフィ工程において、本発明の露光方法を用いることにより、基板上に微細パターンパターンを精度良く形成することができ、これにより、より高集積度のマイクロデバイスを生産性（歩留まりを含む）良く製造することができる。従って、本発明は、更に別の観点からすると、本発明の露光方法を用いるデバイス製造方法であるとも言える。
本発明は、更に別の観点からすると、本発明の第２のマスク（前記パターンとして、前記第１のラインパターン及び前記第２のラインパターンのみが近接して形成されているものを含む）を用いて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、前記投影光学系を介して前記マスクのパターンを物体上に転写する第１工程と；前記物体上に形成された第１及び第２ラインパターンの転写像に対応する第１及び第２の線幅値を電気抵抗計測により求める第２工程と；を含む第８の光学特性計測方法である。
これによれば、マスクのパターンが投影光学系を介して物体上に転写される。この結果、少なくとも第１のラインパターンの転写像と第２のラインパターンの転写像とが、物体上に形成される（第１工程）。また、物体上に形成された第１及び第２のラインパターンの転写像に対応する第１及び第２の線幅値が、電気抵抗計測によりそれぞれ求められる（第２工程）。従って、この光学特性計測方法によると、前述の如く、電流供給用電極パッドパターンの数を減らすことが可能となり、面積が限られているパターン面を有効に利用することができる。さらに、電気抵抗計測によりラインパターンの転写像の線幅値を求めているため、第１及び第２のラインパターンの転写像の線幅値を短時間で求めることができ、結果的に投影光学系の光学特性計測のスループットを向上させることができる。すなわち、投影光学系の光学特性を計測する際に、少なくとも時間的な面において、計測能力の向上を図ることが可能である。
この場合において、前記第１工程では、前記投影光学系の最良焦点位置に前記物体を実質的に配置して前記パターンの転写が行われることとすることができる。
本発明の第８の光学特性計測方法では、前記第１及び第２の線幅値に基づいて前記投影光学系のコマ収差又はその関連情報を前記光学特性として求めることとすることができる。
図面の簡単な説明
図１は、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は、図１の照明系の具体的構成の一例を説明するための図である。
図３は、第１の実施形態において、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４は、図３のレチクル上に形成されたパターンを説明するための図である。




【国際調査報告】
2002061505.tif 000041
2002061505.tif 000042
2002061505.tif 000043
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