表面に、複数の第1の直線パターンを含む第1の縞状パターンが形成された測定対象物の前記第1の縞状パターンに、前記第1の直線パターンの延在する方向と入射面とが平行になる条件で測定用の光を入射させ、反射光の第1のスペクトルを取得する工程と、前記第1のスペクトルを解析することにより、前記第1の縞状パターンの下地の構造に関わる第1の物理量を推定し、第1の推定値を得る工程と、前記測定対象物の表面に、複数の第2の直線パターンを含む第2の縞状パターンが形成されており、前記第2の縞状パターンに、前記第2の直線パターンの長手方向と入射面が垂直になる条件で測定用の光を入射させ、反射光の第2のスペクトルを取得する工程と、前記第1の推定値に基づき、前記第2のスペクトルを解析することにより、前記第2の縞状パターンの断面形状に関わる第2の物理量を推定し、第2の推定値を得る工程とを有するパターン測定方法。前記第1のスペクトルを取得する工程において、前記第1の直線パターンの延在する方向と入射面とのなす角度が0°±10°の範囲内になる条件で前記測定用の光を入射させ、前記第2のスペクトルを取得する工程において、前記第2の直線パターンの長手方向と入射面とのなす角度が80°~100°の範囲内になる条件で前記測定用の光を入射させることを特徴とする請求項1に記載のパターン測定方法。前記第1の直線パターンの長手方向と、前記第2の直線パターンの長手方向とが相互に直交しており、前記第1の縞状パターンに測定用の光を入射させた後、前記第2の縞状パターンに測定用の光を入射させる前に、前記測定用の光が前記第2の縞状パターンに入射するように前記基板を並進移動させる工程をさらに含む請求項1または2に記載のパターン測定方法。さらに、前記第2の推定値に基づき、前記第1のスペクトルを解析することにより、前記第1の縞状パターンの形状に関わる第2の物理量を推定し、第3の推定値を得る工程を有する請求項3に記載のパターン測定方法。前記第1の物理量及び前記第2の物理量の値が異なる複数の参照例について、前記第1の物理量、前記第2の物理量、入射面が前記直線パターンの長手方向と平行になる条件で測定用の光を斜め入射させて得られる反射光の第1の参照スペクトル、及び入射面が前記直線パターンの長手方向と垂直になる条件で測定用の光を斜め入射させて得られる反射光の第2の参照スペクトルとが関連付けられてライブラリに登録されており、前記第1の推定値を得る工程において、前記第1のスペクトルと、前記ライブラリに登録されている前記参照例の各々の前記第1の参照スペクトルとを比較し、比較結果に基づいて前記第1の推定値を得る請求項1乃至4のいずれか1項に記載のパターン測定方法。前記第2の推定値を得る工程において、前記第1の推定値に基づいて、前記ライブラリに登録されている前記複数の参照例から一部の参照例を候補として抽出し、その後、前記第2のスペクトルと、候補として抽出された前記参照例の前記第2の参照スペクトルとを比較し、比較結果に基づいて前記第2の推定値を得る請求項5に記載のパターン測定方法。前記ライブラリに登録された前記参照例の各々は、前記測定用の光の入射面と前記直線パターンの長手方向とのなす角度である角度偏差を含み、前記角度偏差の複数の値に関して前記参照例が登録されており、前記第1の推定値を得る工程において、前記第1のスペクトルと、前記ライブラリに登録されている前記参照例の各々の前記第1の参照スペクトルとを比較し、比較結果に基づいて前記角度偏差の推定値である第4の推定値を求め、前記第2の推定値を得る工程において、前記第4の推定値と、前記ライブラリに登録されている前記参照例の前記角度偏差とを比較し、比較結果に基づいて、前記複数の参照例から一部の参照例を候補として抽出する請求項6に記載のパターン測定方法。前記第1の縞状パターンと前記第2の縞状パターンとは、前記基板に形成された同一の縞状パターンであり、前記第2のスペクトルを取得する工程において、前記基板を、該基板の表面に垂直な直線を回転中心として90°回転させた後、前記第2の縞状パターンに前記測定用の光を斜め入射させる請求項1または2に記載のパターン測定方法。半導体ウエハの表面に、複数の第1の直線パターンを含む第1の縞状パターン、及び前記第1の直線パターンの長手方向と直交する方向に延在する複数の第2の直線パターンを含む第2の縞状パターンを形成する工程と、前記第1の縞状パターンに、前記第1の直線パターンの延在する方向と入射面とが平行になる条件で測定用の光を入射させ、反射光の第1のスペクトルを取得する工程と、前記第1のスペクトルを解析することにより、前記第1の縞状パターンの下地の構造に関わる第1の物理量を推定し、第1の推定値を得る工程と、前記第2の縞状パターンに、前記第2の直線パターンの長手方向と入射面とが垂直になる条件で測定用の光を入射させ、反射光の第2のスペクトルを取得する工程と、前記第1の推定値に基づき、前記第2のスペクトルを解析することにより、前記第2の縞状パターンの断面形状に関わる第2の物理量を推定し、第2の推定値を得る工程と、前記第1の推定値及び前記第2の推定値が許容範囲内であるか否かを判定し、許容範囲内である場合には、前記半導体ウエハに対する製造工程を継続し、許容範囲から外れている場合には、前記前記半導体ウエハに対する製造工程を中止する工程とを有する半導体装置の製造方法。前記第1のスペクトルを取得する工程において、前記第1の直線パターンの延在する方向と入射面とのなす角度が0°±10°の範囲内になる条件で前記測定用の光を入射させ、前記第2のスペクトルを取得する工程において、前記第2の直線パターンの長手方向と入射面とのなす角度が80°~100°の範囲内になる条件で前記測定用の光を入射させることを特徴とする請求項9に記載の半導体装置の製造方法。従来の方法では、ライブラリからベストマッチングのスペクトルを抽出できない場合に、スキャトロメトリ以外の他の測定方法を適用する必要がある。本発明の一観点によると、表面に、複数の第1の直線パターンを含む第1の縞状パターンが形成された測定対象物の前記第1の縞状パターンに、前記第1の直線パターンの延在する方向と入射面とが平行になる条件で測定用の光を入射させ、反射光の第1のスペクトルを取得する工程と、前記第1のスペクトルを解析することにより、前記第1の縞状パターンの下地の構造に関わる第1の物理量を推定し、第1の推定値を得る工程と、前記測定対象物の表面に、複数の第2の直線パターンを含む第2の縞状パターンが形成されており、前記第2の縞状パターンに、前記第2の直線パターンの長手方向と入射面が垂直になる条件で測定用の光を入射させ、反射光の第2のスペクトルを取得する工程と、前記第1の推定値に基づき、前記第2のスペクトルを解析することにより、前記第2の縞状パターンの断面形状に関わる第2の物理量を推定し、第2の推定値を得る工程とを有するパターン測定方法が提供される。本発明の他の観点によると、半導体ウエハの表面に、複数の第1の直線パターンを含む第1の縞状パターン、及び前記第1の直線パターンの長手方向と直交する方向に延在する複数の第2の直線パターンを含む第2の縞状パターンを形成する工程と、前記第1の縞状パターンに、前記第1の直線パターンの延在する方向と入射面とが平行になる条件で測定用の光を入射させ、反射光の第1のスペクトルを取得する工程と、前記第1のスペクトルを解析することにより、前記第1の縞状パターンの下地の構造に関わる第1の物理量を推定し、第1の推定値を得る工程と、前記第2の縞状パターンに、前記第2の直線パターンの長手方向と入射面とが垂直になる条件で測定用の光を入射させ、反射光の第2のスペクトルを取得する工程と、前記第1の推定値に基づき、前記第2のスペクトルを解析することにより、前記第2の縞状パターンの断面形状に関わる第2の物理量を推定し、第2の推定値を得る工程と、前記第1の推定値及び前記第2の推定値が許容範囲内であるか否かを判定し、許容範囲内である場合には、前記半導体ウエハに対する製造工程を継続し、許容範囲から外れている場合には、前記前記半導体ウエハに対する製造工程を中止する工程とを有する半導体装置の製造方法が提供される。第2のスペクトルを解析する前に、第1の縞状パターンの下地の構造に関わる第1の物理量の第1の推定値が得られている。このため、第2のスペクトルの解析時に、第1の推定値に基づいて、第2の縞状パターンの第1の物理量の取り得る範囲を絞り込むことができる。この第1の物理量の取り得る範囲を絞り込む際に、他の測定方法を併用する必要がない。[実施例1]図1に、実施例1によるパターン測定方法で用いられるスキャトロメトリ測定装置の概略図を示す。ステージ20に測定対象物21が載置されている。測定対象物21は、例えば表面に回路パターンが形成された半導体ウエハである。回転機構27が、測定対象物21の表面に対して垂直な直線を回転中心として、ステージ20を回転させる。ステージ20は、測定対象物21を面内に平行な2次元方向に並進移動させることができる。広帯域光源22が、例えば、少なくとも270nm~750nmの波長域の光を含む測定用の光を出射する。広帯域光源22から出射された測定用の光28が偏光子23を透過して測定対象物21に斜め入射する。測定用の光28は、偏光子23を透過することにより直線偏光になる。偏光子23は、透過軸の方向が変化するように回転可能に支持されている。測定対象物21の表面で反射した反射光29が、検光子24を透過してプリズム25に入射する。検光子24も、その透過軸の方向が変化するように回転可能に支持されている。検光子24を透過した光がプリズム25で分光され、撮像装置26に入射する。撮像装置26は、検光子24を透過した光のスペクトルを測定する。制御装置38が、ステージ20、回転機構27、広帯域光源22、及び撮像装置26を制御する。撮像装置26で得られたスペクトルの画像データが制御装置38に入力される。制御装置38は、種々の処理結果を出力装置39に出力する。図2に、測定対象物21の表面に形成されている測定対象パターンの断面図の一例を示す。シリコン等の半導体ウエハ30の上に、酸化シリコン等の絶縁膜31、多結晶シリコン等の半導体膜32、絶縁膜33、及びレジスト膜34が形成されている。レジスト膜34が、複数の直線状パターンを含む縞状にパターニングされている。縞状にパターニングされたレジスト膜34をエッチングマスクとして、絶縁膜33及び半導体膜32がエッチングされている。エッチングにより形成された凹部50の深さは、半導体膜32の厚さ方向の途中まで達する。このエッチングにより、一方向に延在する複数の凸状の直線パターン35が形成される。複数の直線パターン35により、縞状パターン36が構成される。凹部50の底面を連ねる仮想的な平面と絶縁膜31の底面との間の積層構造を、下地構造37ということとする。具体的には、下地構造37は、絶縁膜31の厚さTL、凹部の底面を連ねる仮想的な平面から半導体膜32の底面までの厚さTU、絶縁膜31及び半導体膜32の屈折率等の物理量第1の物理量により規定される。直線パターン35の断面形状が、線幅W及び側面の傾斜角A等の物理量第2の物理量により規定される。直線パターン35の線幅Wは、例えば、凹部50の底面と直線パターン35の頂部との中間の位置における線幅で代表される。図3に、測定対象物21である半導体ウエハの平面図を示す。測定対象物21の表面に、複数のチップ領域ダイ40が画定されている。チップ領域40内に、第1の縞状パターン36A及び第2の縞状パターン36Bが形成されている。第1の縞状パターン36Aに含まれる直線パターンの長手方向と、第2の縞状パターン36Bに含まれる直線パターンの長手方向とは、相互に直交する。第1の縞状パターン36A及び第2の縞状パターン36Bは、実際の回路パターンとは別に形成されたテストパターンである。図4Aに、スキャトロメトリにより第1の縞状パターン36Aを測定する時の第1の縞状パターン36Aと、測定用の入射光28及び反射光29との位置関係を示す。測定用の入射光28の入射面42が、縞状パターン36Aに含まれている直線パターン35Aの長手方向と平行である。この入射条件を平行入射条件ということとする。なお、直線パターン35Aの長手方向と、入射面42とのなす角度が0°±10°の範囲内であるとき、平行入射条件ということができる。図4Bに、スキャトロメトリにより第2の縞状パターン36Bを測定する時の第2の縞状パターン36Bと、測定用の入射光28及び反射光29との位置関係を示す。入射光28の入射面42が、第2の縞状パターン36Bに含まれている直線パターン35Bの長手方向と垂直である。この入射条件を垂直入射条件ということとする。なお、直線パターン35Bの長手方向と、入射面42とのなす角度が80°~100°の範囲内であるとき、垂直入射条件ということができる。入射光28が照射される領域は、例えば直径が約40μmのスポットである。第1の縞状パターン36A及び第2の縞状パターン36Bの外形は、短辺の長さが40μm以上の長方形である。図5Aに、平行入射条件でスキャトロメトリによる測定を行って得られるスペクトルの感度の一例を示す。横軸は、縞状パターンの種々の物理量を表し、縦軸は感度を表す。図5Aでは、下地構造の膜厚TL、TU図2を、下地構造の膜厚第1の物理量Tとしてまとめて表している。ここで、感度とは、物理量が変動した時にスペクトルの形状が変化する度合を意味する。物理量がわずかに変動したときに、スペクトル形状が大きく変化する場合、その物理量に対するスペクトルの感度が高いことになる。逆に、物理量が変化しても、スペクトルの形状がほとんど変化しない場合、その物理量に対するスペクトルの感度は低いことになる。平行入射条件図4Aの場合、入射光28は、直線パターン35Aの間を通って下地構造37図2に入射する。このため、平行入射条件で測定する場合には、下地構造37の膜厚Tに対するスペクトルの感度が高い。図5Bに、垂直入射条件でスキャトロメトリにより測定を行って得られるスペクトルの感度の一例を示す。垂直入射条件図4Bでは、入射光28が直線パターン35Bに遮られるため、下地構造37図2まで到達しにくい。従って、垂直入射条件では、下地構造37の膜厚Tに対してスペクトルの感度が低くなる。その逆に、垂直入射条件では、入射光28が直線パターン35Bの側面に入射し、直線パターン35Bを幅方向に透過するため、線幅W及び斜面の傾斜角Aに対して、スペクトルの感度が高くなる。図6A及び図6Bに、それぞれ平行入射条件及び垂直入射条件で測定する際の物理量間の相互影響度を示す。例えば、膜厚T、線幅W、傾斜角Aの変動に対して、スペクトル形状の変化は周期性をもっている。2つの物理量が変動した時に、類似したスペクトル形状が繰り返し現れるとき、この2つの物理量の相互影響度が高いと定義する。相互影響度の高い2つの物理量の変動に対して、類似したスペクトルを持つ複数の参照例がライブラリに登録されることになる。相互影響度の高い2つの物理量の双方が未知であるとき、スペクトルが類似する複数の参照例から1つの参照例を候補として抽出することが困難な場合が生じ得る。例えば、図6Bに示したように、垂直入射条件で測定する場合には、線幅Wと膜厚Tとの相互影響度が大きい。これは、1つのスペクトルの実測値に対して、線幅Wと膜厚Tとの値が異なる複数の参照例が候補として抽出される可能性が高いことを意味する。図6Aに示したように、平行入射条件で測定する場合には、膜厚Tと線幅Wとの相互影響度、及び膜厚Tと傾斜角Aとの相互影響度が小さい。このため、膜厚Tが変動したときに、類似のスペクトルが現れない。このため、実測されたスペクトルに近い形状のスペクトルを持つ参照例を容易に特定することができる。図7に、実施例1で用いられるライブラリの構成の一例を示す。ライブラリ45に、複数の参照例46が登録されている。参照例46の各々は、参照モデルの線幅W、傾斜角A、膜厚Tの各物理量の値、参照モデルを平行入射条件で測定したときに観測されるスペクトルSrpのシミュレーション結果、及び垂直入射条件で測定したときに観測されるスペクトルSrvのシミュレーション結果を含む。図8に、実施例1によるパターン測定方法のフローチャートを示す。図9A~図9Dに、実施例1によるパターン測定方法の各ステップの処理の概略を示す。図9A~図9Dは、実施例1によるパターン測定方法の説明において、適宜参照される。ステップSA1において、測定すべき縞状パターンが形成された測定対象物21図1を、測定装置のステージ20図1に載置する。測定対象物21の表面には、図3に示したように、第1の縞状パターン36A及び第2の縞状パターン36Bが形成されている。ステップSA2において、制御装置38が回転機構27を駆動することにより、測定対象物21の回転方向の姿勢を調整する。具体的には、図4Aに示したように、縞状パターン36Aに含まれる直線パターン35Aの長手方向が、入射光28の入射面42に対して平行になるように測定対象物21の姿勢を調整する。ステップSA3において、制御装置38がステージ20を駆動して、第1の縞状パターン36Aを測定用の光が入射する位置に移動させる。ステップSA4において、第1の縞状パターン36Aに測定用の入射光28を入射させ、反射光29の第1のスペクトルSp1図9Aを取得する。ステップSA5において、第1のスペクトルSp1を制御装置38図1内の記憶装置に記憶する。ステップSA6において第1のスペクトルSp1を解析し、第1の縞状パターン36Aの下地構造37の膜厚第1の物理量T1の推定値T1eを決定する。膜厚T1は、例えば図2に示した絶縁膜31の厚さTL及び半導体膜32の底面から凹部50の底面までの厚さTUを含む。具体的には、図9Bに示すように、実測された第1のスペクトルSp1と、ライブラリ45に登録されている複数の参照例46の平行入射条件のスペクトルSrpとを比較する。第1のスペクトルSp1の形状に最も近似するベストマッチングの参照スペクトルSrpを持つ参照例46を抽出する。抽出された参照例46に登録されている膜厚Tを、第1の縞状パターン36Aの膜厚T1の推定値T1eとする。ステップSA7において、ステージ20を駆動して、第2の縞状パターン36Bを測定用の光が入射する位置に移動させる。広帯域光源22等の光学系の位置は不変であるため、図4Bに示したように、第2の第2の縞状パターン36Bに含まれる直線パターン35Bの長手方向と入射面42とが直交する。ステップSA8において、第2の縞状パターン36Bに測定用の入射光28を入射させ、反射光29の第2のスペクトルSp2図9Cを取得する。ステップSA9において、膜厚T1の推定値T1eに基づいて、第2の縞状パターン36Bの下地構造の膜厚T2の取り得る範囲を決定する。以下、ステップSA9について詳細に説明する。第1の縞状パターン36Aと、第2の縞状パターン36Bとは、直線パターンの向きが異なるのみであり、下地構造や断面形状は近似していると考えられる。従って、第1の縞状パターン36Aの下地構造の膜厚T1と、第2の縞状パターン36Bの下地構造の膜厚T2とは、ほぼ等しいと考えられる。従って、第2の縞状パターン36Bの下地構造の膜厚T2は、ステップSA6で求めた膜厚T1の推定値T1eに近いと考えられる。例えば、膜厚T2の値を推定する前提条件として、膜厚が、0.9×T1eと1.1×T1eと範囲内であると仮定する。ライブラリ45図9Dから、膜厚T2が0.9×T1eと1.1×T1eとの範囲内の参照例46を比較対象とし、それ以外の参照例46図9Dにおいてハッチングが付されているを比較対象から外す。ステップSA10において、第2のスペクトルSp2と、ライブラリ45に登録されている比較対象の参照例46の垂直入射条件のスペクトルSrvとを比較し、スペクトルが最も近似する参照例46を抽出する図9D。抽出された参照例46の下地構造の膜厚Tを、第2の縞状パターン36Bの下地構造の膜厚T2の推定値T2eとする。さらに、抽出された参照例の線幅W及び傾斜角Aを、それぞれ第2の縞状パターン36Bの線幅W2及び傾斜角A2第2の物理量の推定値W2e、A2eとする。ステップSA11において、第2の縞状パターン36Bの線幅W2と傾斜角A2の推定値W2e、A2eに基づいて、第1の縞状パターン36Aの線幅W1及び傾斜角A1の取り得る範囲を設定する。一例として、線幅W1の範囲を0.8×W2eと1.2×W2eとの範囲内と仮定し、傾斜角A1の範囲を0.9×A2eと1.1×A2eとの範囲内と仮定する。図9Eに示すように、ライブラリ45から、線幅が0.8×W2eと1.2×W2eとの範囲内であり、かつ傾斜角が0.9×A2eと1.1×A2eとの範囲内である参照例46を比較対象とし、それ以外の参照例46図9Eにおいてハッチングが付されているを比較対象から外す。ステップSA12において、ステップSA4で取得された第1のスペクトルSp1と、比較対象の参照例46の平行入射条件のスペクトルSrpとを比較し、スペクトルが最も近似する参照例46を抽出する図9E。抽出された参照例46の線幅W及び傾斜角Aを、第1の縞状パターン36Aの線幅W1及び傾斜角A1の推定値W1e、A1eとする。さらに、ステップSA12で抽出された参照例46の下地構造の膜厚Tを、第1の縞状パターン36Aの下地構造の膜厚T1の新たな推定値T1eとする。ステップSA13において、制御装置38は、出力装置39に、第1の縞状パターン36Aの下地構造の膜厚T1、線幅W1、傾斜角A1の推定値T1e、W1e、A1e、及び第2の縞状パターン36Bの下地構造の膜厚T2、線幅W2、傾斜角A2の推定値T2e、W2e、A2eを出力する。ステップSA14において、測定対象物21をスキャトロメトリ測定装置から搬出する。次に、図10A~図10C、図11A~図11C、図12を参照して、実施例1の効果について説明する。図10A及び図11Aに、ライブラリ45図7に登録されている参照例の縞状パターンの断面の一例を示す。図10Aの縞状パターンの下地構造37は、図11Aの縞状パターンの下地構造37よりも厚い。逆に、図10Aの縞状パターン36の凸部は、図11Aの縞状パターン36の凸部よりも高い。図10B及び図10Cに、図10Aの縞状パターンを垂直入射条件で測定して得られるスペクトルのシミュレーション結果を丸記号で示す。図10B及び図10Cは、縞状パターンに入射する測定用の入射光の偏光方向が異なる条件でシミュレーションを行った結果を示している。図11B及び図11Cに、図11Aの縞状パターンを垂直入射条件で測定して得られるスペクトルのシミュレーション結果を丸記号で示す。図11B及び図11Cは、それぞれ図10B及び図10Cに示したシミュレーションで用いた光の偏光方向と同一の条件でシミュレーションを行った結果を示している。1つの試料の縞状パターンを、スキャトロメトリにより、垂直入射条件で測定して得られたスペクトルを、図10B、図10C、図11B、図11Cに実線で示す。この実測結果は、図10Aの参照例と図11Aの参照例との両方のスペクトルに近似している。このため、縞状パターンがどちらの形状であるかを特定することが困難である。垂直入射条件による測定では、図6Bに示したように、下地構造の膜厚Tと線幅Wとの相互影響度が大きい。このため、下地構造の膜厚T及び線幅Wが変動すると、類似するスペクトルが周期的に表れる。図10B及び図10Cのスペクトルと、図11B及び図11Cのスペクトルとは、周期的に表れた類似するスペクトルであると考えられる。実施例1においては、ステップSA6において、平行入射条件で取得されたスペクトルSp1に基づいて、下地構造の膜厚T1の値が推定される。図6Aに示したように、平行入射条件では、下地構造の膜厚Tと線幅Wとの相互影響度、及び膜厚Tと傾斜角Aとの相互影響度のいずれも小さい。このため、下地構造の膜厚Tが変動しても、類似するスペクトルが周期的に現れることはない。これにより、下地構造の膜厚T1の推定値T1eを容易に決定することができる。また、図5Aに示したように、平行入射条件で測定を行う場合には、下地構造の膜厚Tに対する感度が高い。したがって、下地構造の膜厚Tを高精度に推定することができる。ステップSA9において、第2の縞状パターン36Bの下地構造の膜厚T2の取り得る範囲が限定されている。すなわち、周期的に現れる類似するスペクトルを持つ複数の参照例のうち、測定対象の第2の縞状パターン36Bの下地構造とは相違する参照例が、予め比較対象から除外されている。このため、スペクトルが近似する1つの参照例を容易に特定することができる。また、図5Bに示したように、垂直入射条件で測定を行う場合には、平行入射条件で測定する場合に比べて、線幅W及び傾斜角Aに対する測定感度が高い。このため、ステップSA10において、第2の縞状パターン36Bの線幅W2及び傾斜角A2を高精度に推定することができる。図6Aに示したように、平行入射条件で測定を行う場合には、線幅Wと傾斜角Aとの相互影響度が大きい。実施例1では、ステップSA11において、平行入射条件で測定された第1の縞状パターン36Aの線幅W1および傾斜角A1の範囲が制限されている。このため、スペクトルSp1に基づいて、線幅W1及び傾斜角A1を容易に推定することが可能になる。図12に、直線パターン35が密に形成されている領域と、直線パターンが形成されていない領域との断面図を示す。直線パターン35を形成するときに、通常は、マイクロローディング効果によって、直線パターン35が密に形成されている領域の下地膜の膜厚TAが、直線パターンが形成されていない領域の下地膜の膜厚TBよる厚くなる。直線パターンが形成されていない領域の下地膜の膜厚T2は、例えばエリプソメトリによって測定することができる。ところが、エリプソメトリで測定可能な領域の膜厚TBは、直線パターン35が密に形成されている領域の下地膜の膜厚TAとは異なる。従って、ステップSA9において決定した膜厚T2の取り得る範囲を、膜厚TBの測定結果に基づいて決定すると、膜厚T2の取り得る範囲が実際の膜厚T2を含まなくなってしまうこともあり得る。実施例1では、膜厚T2の取り得る範囲を決定するための基礎となるデータとして、第1の縞状パターン36Aの領域の下地構造の膜厚T1の推定値T1eを採用している。このため、第2の縞状パターン36Bの下地構造の膜厚T2の取り得る範囲として、適切な範囲を設定することができる。[実施例2]図13に、実施例2によるパターン測定方法のフローチャートを示す。以下、図8に示した実施例1による方法との相違点について説明し、同一の工程については説明を省略する。実施例1では、ステップSA2において、測定対象物21図1の回転方向の姿勢を調整する際に、第1の縞状パターン36Aの直線パターン35A図4Aの長手方向が入射面42と平行になるように調節された。ところが、エリプソメトリに用いられる通常の測定装置には、回転方向の姿勢を高精度に調節する機能が備わっていない。従って、直線パターン35Aの長手方向が入射面42に平行な方向からわずかにずれる場合が想定される。図14に、実施例2による方法で準備されるライブラリの概略図を示す。ライブラリ45に登録された参照例46の各々において、平行入射条件のスペクトルSrp及び垂直入射条件のスペクトルSrvが、線幅W、傾斜角A、及び下地構造の膜厚Tの他に、角度偏差θと関連付けられている。ここで、角度偏差θは、縞状パターンに含まれる直線パターンの長手方向と測定用の入射光の入射面とのなす角度である。種々の角度偏差θの条件でシミュレーションを行い、その結果が参照例46としてライブラリ45に登録されている。図13に示したステップSA1からSA5までの工程は、実施例1の工程と同一である。ステップSA6aにおいて、第1のスペクトルSp1と、ライブラリ45図14に登録されている平行入射条件のスペクトルSrpとを比較することにより、膜厚T1の推定値T1eの他に、角度偏差θの推定値θeを決定する。ステップSA7、SA8は、実施例1の工程と同一である。ステップSA7では、測定対象物21が並進移動されるため、第1の縞状パターン36A図4Aに含まれる直線パターン35Aの長手方向と、入射面42とのなす角度θは、第2の縞状パターン36B図4Bに含まれる直線パターン35Bの長手方向と、入射面42に対して垂直な方向とのなす角度角度偏差と等しい。ステップSA9aにおいて、膜厚T2の取り得る範囲を決定するとともに、ステップSA6aで求められた角度偏差θの推定値θeに基づいて、第2の縞状パターン36Bの角度偏差θの取り得る範囲を決定する。例えば、第2の縞状パターン36Bの角度偏差θの取り得る範囲の下限値及び上限値を、それぞれ0.9×θe、及び1.1×θeとする。ステップSA10aにおいて、膜厚T2及び角度偏差θの取り得る範囲内で、第2のスペクトルSp2を解析する。これにより、第2の縞状パターン36Bの線幅W2、傾斜角A2の推定値W2e、A2eが決定される。同時に、角度偏差θの推定値θeも決定される。ステップSA10aで決定された推定値θeを、角度偏差θの新たな推定値θeとする。ステップSA11aにおいて、線幅W1及び傾斜角A1の取り得る範囲を決定するとともに、ステップSA10aで決定された推定値θeに基づいて、第1の縞状パターン36Aの角度偏差θの取り得る範囲を決定する。第1の縞状パターン36Aの角度偏差θの取り得る範囲の下限値及び上限値を、それぞれ0.9×θe、及び1.1×θeとする。ステップSA12aにおいて、線幅W1、傾斜角A1、及び角度偏差θの取り得る範囲内で、第1のスペクトルSp1を解析する。これにより、第1の縞状パターン36Aの線幅W1及び傾斜角A1の推定値W1e、A1eが決定される。さらに、下地構造の膜厚T1の推定理T1eを修正する。実施例2では、図4A及び図4Bに示した縞状パターン36A、36Bに含まれる直線パターン35A、35Bの長手方向と、測定用の光の入射面42との位置関係が、平行または垂直の関係からずれていても、高精度に、縞状パターンの形状を推定することができる。[実施例3]図15に、実施例3によるパターン測定方法のフローチャートを示す。以下、図8に示した実施例1による方法との相違点について説明し、同一の工程については説明を省略する。実施例1では、直線パターンの長手方向が相互に直交する2つの縞状パターンを利用して、平行入射条件及び垂直入射条件でスペクトルの測定を行った。実施例3では、1つの縞状パターンに対して、平行入射条件及び垂直入射条件でスペクトルの測定を行う。ステップSA1からステップSA6までの工程は、実施例1の工程と同一である。ステップSA7bにおいて、測定対象物21を90°回転させる。これにより、垂直入射条件での測定が可能になる。ステップSA8bにおいて、垂直入射条件で縞状パターンを測定し、第2のスペクトルを取得する。ステップSA9bにおいて、ステップSA6で決定された膜厚T1の推定値T1eに基づいて、縞状パターンの下地構造の膜厚T1の取り得る範囲を決定する。ステップSA10bにおいて、ステップSA9bで決定された膜厚T1の取り得る範囲内で第2のスペクトルを解析する。これにより、縞状パターンの線幅W1、傾斜角A1の推定値W1e、A1eを決定する。ステップSA13~SA14は、実施例1の方法の工程と同一である。実施例3においては、平行入射条件の測定結果に基づいて、下地構造の膜厚T1を推定する。このため、垂直入射条件の測定結果に基づいて膜厚T1を推定する場合に比べて、推定精度を高めることができる。さらに、垂直入射条件の測定結果に基づいて、線幅W1及び傾斜角A1を推定するため、平行入射条件の測定結果に基づいて推定する場合に比べて、推定精度を高めることができる。さらに、垂直入射条件の測定結果に基づいて線幅W1及び傾斜角A1を推定する前に、下地構造の膜厚T1の取り得る範囲が狭められているため、スペクトルの形状変化の周期性に起因する推定誤りを回避することができる。[実施例4]図16に、実施例4による半導体装置の製造方法のフローチャートの一部分を示す。成膜工程、フォトリソグラフィ工程、及びエッチング工程を実施することにより、図3に示すように半導体ウエハ30図2の表面に、第1の縞状パターン36A及び第2の縞状パターン36Bを形成する。なお、同時に、半導体ウエハ30の表面に、ゲート電極等の回路パターンを形成する。第1の縞状パターン36A及び第2の縞状パターン36Bを形成したのち、インライン測定を行う。このインライン測定には、例えば図8に示した実施例1によるパターン測定方法、図13に示した実施例2によるパターン測定方法、または図15に示した実施例3によるパターン測定方法が適用される。実施例3によるパターン測定方法を適用する場合には、第2の縞状パターン36Bを形成する必要はない。インライン測定により、第1の縞状パターン36A及び第2の縞状パターン36Bの下地構造の膜厚の推定値T1e、T2e、線幅の推定値W1e、W2e、及び傾斜角の推定値A1e、A2eの各々が、許容範囲に収まっているか否かを判定する。これらの物理量が許容範囲に収まっている場合には、半導体ウエハ30に対する製造プロセスを継続する。これらの物理量が許容範囲に収まっていない場合には、半導体ウエハ30に対する製造プロセスを中止する。なお、許容範囲に収まっているか否かを判定する対象の物理量は、必ずしも推定されたすべての物理量である必要はない。一例として、図8に示した実施例1では、ステップSA6で決定された膜厚の推定値T1e、ステップSA10で決定された線幅の推定値W2e及び傾斜角の推定値A2eに基づいて、製造プロセスを継続するか否かを判定してもよい。この場合には、図8に示したステップSA11~SA14を省略することも可能である。以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。