JP2004207521A - 光学特性計測方法、露光方法及びデバイス製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】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。
【解決手段】少なくとも適正露光量以下の範囲内で露光量を変更しながら、レチクルＲ上に配置された計測用パターンを投影光学系ＰＬの像面側に配置されたウエハＷに順次転写して複数の区画領域から成る第１領域をウエハ上に形成する。次いで、複数の区画領域のうち、計測用パターンの像が出現し始める境界となる複数の区画領域の少なくとも一部に関する情報を検出する。この場合、計測用パターンの像が出現し始める境界となる複数の区画領域の少なくとも一部に関する情報を検出するので、適正露光量以下の範囲で露光量を変化させながら露光を行っても、特に支障なく検出を行うことが可能となる。そして、その検出結果に基づいて、投影光学系ＰＬの光学特性を求める。
【選択図】 図１
【解決手段】少なくとも適正露光量以下の範囲内で露光量を変更しながら、レチクルＲ上に配置された計測用パターンを投影光学系ＰＬの像面側に配置されたウエハＷに順次転写して複数の区画領域から成る第１領域をウエハ上に形成する。次いで、複数の区画領域のうち、計測用パターンの像が出現し始める境界となる複数の区画領域の少なくとも一部に関する情報を検出する。この場合、計測用パターンの像が出現し始める境界となる複数の区画領域の少なくとも一部に関する情報を検出するので、適正露光量以下の範囲で露光量を変化させながら露光を行っても、特に支障なく検出を行うことが可能となる。そして、その検出結果に基づいて、投影光学系ＰＬの光学特性を求める。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学特性計測方法、露光方法及び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を計測する光学特性計測方法、該光学特性計測方法によって計測された光学特性を考慮して調整された投影光学系を用いて露光を行う露光方法、及び該露光方法を利用したデバイスの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体素子、液晶表示素子等を製造するためのリソグラフィ工程では、マスク又はレチクル（以下、「レチクル」と総称する）に形成されたパターンを投影光学系を介してレジスト等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露光装置が、比較的多く用いられている。
【０００３】
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。投影露光装置の解像力を向上させるためには、投影光学系の光学性能を向上させることが必要であり、投影光学系の光学特性（結像特性を含む）を正確に計測し、評価することが重要となっている。
【０００４】
投影光学系の光学特性、例えばパターンの像面の正確な計測は、投影光学系の視野内の各評価点（計測点）における最適なフォーカス位置（最良フォーカス位置）を正確に計測できることが前提となる。
【０００５】
従来の投影露光装置における最良フォーカス位置の計測方法としては、いわゆるＣＤ／フォーカス法と、いわゆるＳＭＰフォーカス計測法とが主として用いられていた。前者のＣＤ／フォーカス法では、例えば、ラインアンドスペースパターン等のテストパターンを投影光学系の光軸方向に関する複数のウエハ位置でテスト用ウエハに転写する。そして、そのテスト用ウエハを現像して得られるレジスト像（転写されたパターンの像）の線幅値を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）等を用いて計測し、その線幅値と投影光学系の光軸方向に関するウエハ位置（以下、適宜「フォーカス位置」ともいう）との相関関係に基づいて最良フォーカス位置を判断する。後者のＳＭＰフォーカス計測法では、複数のフォーカス位置で、くさび形マークのレジスト像をウエハ上に形成し、フォーカス位置の違いによるレジスト像の線幅値の変化を長手方向の寸法変化に増幅させて置き換え、露光装置のアライメント系などのマーク検出系を用いてレジスト像の長手方向の長さを計測する。そして、フォーカス位置とレジスト像の長さとの相関関係に基づいて最良フォーカス位置を検出（算出）する（特許文献１、特許文献２参照）。
【０００６】
そして、種々のテストパターンについて、上述のようにして得られた最良フォーカス位置に基づいて、投影光学系の光学特性である非点収差や像面湾曲等を計測していた。
【０００７】
しかし、上述したＣＤ／フォーカス法では、例えばレジスト像の線幅値を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、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してしまうという不都合があった。また、計測誤差や計測結果の再現性についても、より高いレベルが要求されるようになり、従来の計測方法ではその対応が困難となってきた。さらに、フォーカス位置と線幅値の相関関係を示す近似曲線は、誤差を小さくするために４次以上の近似曲線が用いられており、それには、評価点毎に少なくとも５種類のフォーカス位置に関する線幅値が求められなければならないという制約があった。また、最良フォーカス位置からずれたフォーカス位置（投影光学系の光軸方向に関する＋方向と−方向との両方を含む）での線幅値と最良フォーカス位置での線幅値との差は、誤差を小さくするために１０％以上であることが要求されているが、この条件を満足させることが困難となってきた。
【０００８】
また、上述したＳＭＰフォーカス計測法では、通常、計測を単色光で行うために、レジスト像の形状の違いにより干渉の影響が異なり、それが計測誤差（寸法オフセット）につながることが考えられる。さらに、画像処理にてくさび形マークのレジスト像の長さ計測を行うには、レジスト像の最も細くなる長手方向の両端部分までの情報を詳細に取り込む必要が有り、現状の画像取り込み機器（ＣＣＤカメラ等）の分解能では未だ十分ではないという問題点がある。また、テストパターンが大きいために、投影光学系の視野内での評価点の数を増加させることが困難であった。
【０００９】
この他、主として上述のＣＤ／フォーカス法の欠点を改善するものとして、テスト露光によってパターンが転写されたウエハを現像し、現像後にウエハ上に形成されるパターンのレジスト像を撮像し、その撮像データを用いて所定のテンプレートとのパターンマッチングを行い、その結果に基づいて最良フォーカス位置などの最良露光条件を決定する発明（特許文献３、特許文献４等参照）も知られている。これら特許文献３、特許文献４に開示された発明によると、ＳＭＰ計測法のような現状の画像取り込み機器（ＣＣＤカメラ等）の分解能不足や、投影光学系の視野内での評価点の数の増加が困難であるという不都合もない。
【００１０】
【特許文献１】
特許第２５８０６６８号
【特許文献２】
特許第２７１２３３０号
【特許文献３】
特開平１１−２３３４３４号公報
【特許文献４】
国際公開第０２／２９８７０号パンフレット
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、テンプレートマッチング法を採用して、かつこれを自動化する場合には、そのテンプレートマッチングを容易にするためにパターンとともにマッチングの基準となる枠（パターン）がウエハ上に形成されるのが通常である。
【００１１】
しかしながら、上述の特許文献３、４などのようなテンプレートマッチングを用いた最良露光条件の決定方法にあっては、多種多様なプロセス条件の中にはパターンの近傍に形成されるテンプレートマッチングの基準となる枠の存在により、画像処理方式のウエハアライメント系、例えばＦＩＡ（field image alignment）系のアライメントセンサなどで画像取り込みを行った場合に、パターン部のコントラストが著しく低下して計測が困難になる場合があった。
【００１２】
特に、特許文献４に記載の方法にあっては、上記のパターンマッチングの結果に基づいて、計測用パターンの像の有無を区画領域毎に検出し、その有無情報に基づいて、パターンの像が消失する境界となる区画領域（消失点）を検出しているため、露光量をレジストの最適露光量近傍から過露光（オーバードーズ）となる範囲で変化させていた。この場合、計測用パターンの線幅を僅かに変化させるだけで最適な露光量が大きく変化する、換言すれば計測用パターンの線幅差が露光に与える影響が大きいため、最適露光条件の決定に困難を伴っていた。また、例えば、レジスト像を計測対象とする場合、計測結果がレジストの種類に大きく影響を受ける傾向があった。また、投影光学系の光学特性の計測を目的とする場合、静止露光方式で露光を行うが、この場合、上記の過露光となる露光量範囲の露光にはある程度の時間を掛けて露光を行う必要があったことから、結果的にそれなりの時間を要していた。また、走査露光方式で露光を行うことも考えられるが、上記の過露光範囲での露光を実現するためには、照明光に対するレチクル及びウエハの移動速度を低速にして露光を行わなければならないことから、計測に時間を要し、スループットの面で必ずしも満足できるものではなかった。
【００１３】
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、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ことができる光学特性計測方法を提供することにある。
【００１４】
また、本発明の第２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。
【００１５】
また、本発明の第３の目的は、高集積度のデバイスの生産性を向上させることができるデバイス製造方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、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、適正露光量以下の範囲内で露光量を変更することを含む、少なくとも一つの露光条件を変更しながら、前記第１面上に配置された計測用パターンを前記投影光学系の第２面側に配置された感光物体に順次転写して複数の区画領域から成る第１領域を前記感光物体上に形成する第１工程と；前記複数の区画領域のうち、前記計測用パターンの像が出現し始める境界となる複数の区画領域の少なくとも一部に関する情報を検出する第２工程と；前記検出結果に基づいて前記投影光学系の光学特性を求める第３工程と；を含む光学特性計測方法である。
【００１７】
本明細書において、「露光条件」とは、照明条件（マスクの種別を含む）、像面上における露光ドーズ量等狭義の露光条件の他、投影光学系の光学特性など露光に関連する全ての構成部分の設定条件を含む広義の露光条件をも意味する。また、「適正露光量以下の範囲内で露光量を変更する」とは、感光物体の感光層を形成する感光剤（レジストなど）の照射特性曲線に応じた適正露光量（レジスト感度など）より小さい範囲から適正露光量となる範囲で露光量を変化させることを意味する。
【００１８】
これによれば、露光条件として、少なくとも適正露光量以下の範囲内で露光量を変更しながら、第１面（物体面）上に配置された計測用パターンを投影光学系の第２面（像面）側に配置された感光物体に順次転写して複数の区画領域から成る第１領域を感光物体上に形成する（第１工程）。この場合、計測用パターンの転写は、ステップ・アンド・リピート方式又はステップ・アンド・スキャン方式などの露光によって実現されるが、いずれの場合であっても、適正露光量以下の範囲内で露光量を変更しながら露光が行われるので、前述した適性露光量以上の範囲で露光を行う場合に比べて、露光時間の短縮が可能となる。また、パターン線幅差が露光に与える影響が低減されている。
【００１９】
次いで、前記複数の区画領域のうち、前記計測用パターンの像が出現し始める境界となる複数の区画領域の少なくとも一部に関する情報を検出する（第２工程）。すなわち、過露光により計測用パターンの像が消失し始める境界となる区画領域を検出対象とせず、計測用パターンの像が出現し始める境界となる複数の区画領域の少なくとも一部に関する情報を検出するので、上記の適正露光量以下の範囲で露光量を変化させながら露光を行っても、特に支障なく検出を行うことが可能となる。
【００２０】
ここで、像の形成状態の検出は、感光物体を現像することなく感光物体上に形成された潜像に対して行っても良いし、上記像が形成された感光物体を現像した後、感光物体上に形成された像（レジスト像）、あるいはレジスト像が形成された感光物体をエッチング処理して得られる像（エッチング像）などに対して行っても良い。ここで、感光物体上における像の形成状態を検出するための感光層は、フォトレジストに限らず、光（エネルギ）の照射によって像（潜像及び顕像）が形成されるものであれば良い。例えば、感光層は、光記録層、光磁気記録層などであっても良く、従って、感光層が形成される物体もウエハ又はガラスプレート等に限らず、光記録層、光磁気記録層が形成可能な板等であっても良い。
【００２１】
例えば、像の形成状態の検出をレジスト像、エッチング像などに対して行う場合には、ＳＥＭなどの顕微鏡は勿論、例えば露光装置のアライメント検出系、例えばアライメントマークの像を撮像素子上に結像する画像処理方式のアライメント検出系、いわゆるＦＩＡ（Field Image Alignment）系のアライメントセンサを用いることができる。また、像の形成状態の検出を潜像に対して行う場合には、ＦＩＡ系などを用いることができる。
【００２２】
いずれにしても、像の形成状態を画像処理の手法で検出することができ、例えば検出対象領域における像のコントラストなどを検出することにより、パターン像の形成状態を短時間で検出することが可能になる。
【００２３】
そして、その検出結果、すなわち検出された計測用パターンの像が出現し始める境界となる複数の区画領域の少なくとも一部に関する情報に基づいて、投影光学系の光学特性を求める（第３工程）。ここでは、客観的かつ定量的な像のコントラストなどを用いた検出結果に基づいて光学特性が求められるために、従来の方法と比較して光学特性を精度及び再現性良く計測することができる。また、従来の寸法を計測する方法に比べて、計測用パターンを小さくすることができるため、マスクのパターン領域内に多くの計測用パターンを配置することが可能となる。従って、評価点の数を増加させることができるとともに、各評価点間の間隔を狭くすることができ、結果的に光学特性計測の計測精度を向上させることが可能となる。さらに、レジスト像を計測対象とする場合に、レジストの特性によって計測結果が殆ど左右されない。
【００２４】
従って、請求項１に記載の光学特性計測方法によれば、短時間で、確実にかつ精度及び再現性良く投影光学系の光学特性を計測することができる。特に、走査露光方式で計測用パターンを感光物体に上に転写する場合には、高速での走査露光が可能となり、スループットの向上が可能となる。
【００２５】
この場合において、請求項２に記載の光学特性計測方法の如く、前記計測用パターンは、遮光部内の光透過部によってパターンが形成される抜きパターンであり、前記感光物体にはその表面にポジ型レジストによって感光層が形成されていることとすることができる。
【００２６】
この場合において、請求項３に記載の光学特性計測方法の如く、前記第２工程に先立って、前記第１領域となる前記感光物体上の領域の周囲の少なくとも一部に過露光の第２領域を形成する第４工程を更に含み、前記第２工程は、前記第２領域の輪郭の一部を検出する工程と、その検出結果を利用して前記複数の区画領域の少なくとも一部の複数の区画領域における計測用パターンの像の形成状態を検出する工程とを含むこととすることができる。
【００２７】
この場合において、第４工程は、第１工程の後に行うこととすることができるが、請求項４に記載の光学特性計測方法の如く、前記第４工程は、前記第１工程に先立って行われることとすることもできる。
【００２８】
上記請求項３及び４に記載の各光学特性計測方法において、第２領域の形成方法は、種々考えられ、例えば請求項５に記載の光学特性計測方法の如く、前記第４工程では、前記第１面上に配置された所定のパターンを前記投影光学系の第２面側に配置された前記感光物体上に転写して前記第２領域を形成することとすることができる。
【００２９】
この場合において、請求項６に記載の光学特性計測方法の如く、前記第１領域は、全体として矩形状の領域であり、前記所定のパターンは矩形枠状又はその一部の形状を有するパターンであり、前記第４工程では、前記第１面上に配置された前記所定のパターンを前記投影光学系の第２面側に配置された前記感光物体上に走査露光方式で転写することとすることができる。
【００３０】
上記請求項３〜５に記載の各光学特性計測方法において、請求項７に記載の光学特性計測方法の如く、前記第４工程では、前記第１面上に配置された前記計測用パターンを前記投影光学系の第２面側に配置された前記感光物体上に過露光となる露光量で順次転写して前記第２領域を形成することとすることができる。
【００３１】
上記請求項１に記載の光学特性計測方法において、請求項８に記載の光学特性計測方法の如く、前記計測用パターンは、光透過部内に遮光部によってパターンが形成される残しパターンであり、前記感光物体にはその表面にネガ型レジストによって感光層が形成されていることとすることができる。
【００３２】
上記請求項１〜８に記載の光学特性計測方法において、請求項９に記載の光学特性計測方法の如く、前記第２工程では、前記第１領域を構成する前記複数の区画領域の少なくとも一部の複数の区画領域における像の形成状態を、撮像により得られた前記各区画領域のピクセルデータに関する代表値を判定値として検出することとすることができる。
【００３３】
この場合において、請求項１０に記載の光学特性計測方法の如く、前記代表値は、前記各区画領域の少なくとも一部におけるピクセルデータの加算値、微分総和値、分散及び標準偏差の少なくとも１つであることとすることができる。
【００３４】
なお、本明細書において、上記の代表値として用いられるピクセル値の加算値微分総和値、分散あるいは標準偏差などを、適宜、「スコア」あるいは「コントラストの指標値」などとも呼ぶものとする。
【００３５】
上記請求項９及び１０に記載の各光学特性計測方法の如く、請求項１１に記載の光学特性計測方法の如く、前記像の形成状態の検出に際し、前記各区画領域のピクセルデータに関する代表値を所定の閾値と比較して二値化することとすることができる。
【００３６】
上記請求項１〜８に記載の光学特性計測方法において、請求項１２に記載の光学特性計測方法の如く、前記第２工程では、前記第１領域を構成する前記複数の区画領域の少なくとも一部の複数の区画領域に対応する撮像データを用い、その撮像データ中の所定方向のピクセル列毎のピクセル値の加算値の分布に基づいて前記計測用パターンの像が出現し始める境界となる区画領域を検出することとすることができる。
【００３７】
上記請求項１〜１２に記載の各光学特性計測方法において、請求項１３に記載の光学特性計測方法の如く、前記第１工程では、前記露光条件として、前記投影光学系の光軸方向に関する前記感光物体の位置をも変更しながら、前記計測用パターンを前記感光物体上に順次転写し、前記第３工程では、前記第２工程で検出された計測用パターンの像が出現し始める境界となる複数の区画領域の少なくとも一部に関する情報に対応する露光用エネルギビームのエネルギ量と前記投影光学系の光軸方向に関する前記感光物体の位置との相関関係に基づいて最良フォーカス位置を決定することとすることができる。
【００３８】
請求項１４に記載の発明は、露光用のエネルギビームをマスクに照射し、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感光物体上に転写する露光方法であって、請求項１〜１３のいずれか一項に記載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感光物体上に転写する工程と；を含む露光方法である。
【００３９】
これによれば、請求項１〜１３に記載の各光学特性計測方法によって計測された投影光学系の光学特性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を物体上に転写するので、微細パターンを感光物体上に高精度に転写することができる。
【００４０】
請求項１５に記載の発明は、リソグラフィ工程を含むデバイス製造方法であって、前記リソグラフィ工程では、請求項１４に記載の露光方法を用いることを特徴とするデバイス製造方法である。
【００４１】
これによれば、リソグラフィ工程で、請求項１４に記載の露光方法により微細パターンを感光物体上に精度良く転写することができるので、結果的に高集積度のデバイスの生産性（歩留まりを含む）を向上させることが可能となる。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図１９に基づいて説明する。
【００４３】
図１には、本発明に係る光学特性計測方法及び露光方法を実施するのに好適な一実施形態に係る露光装置１００の概略的な構成が示されている。この露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式の縮小投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ（スキャナーとも呼ばれる））である。
【００４４】
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）が塗布された物体としてのウエハＷ上に投影する投影光学系ＰＬ、ウエハＷを保持して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。この制御系は装置全体を統括制御するマイクロコンピュータ（あるいはワークステーション）などから成る主制御装置２８を中心として構成されている。
【００４５】
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、視野絞りとしてのレチクルブラインド８（本実施形態では固定レチクルブラインド８Ａと可動レチクルブラインド８Ｂとを含む）、及び光路折り曲げ用のミラーＭ等を備えている。なお、オプティカルインテグレータ４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を用いることができる。本実施形態では、オプティカルインテグレータ４としてフライアイレンズが用いられているので、以下では、フライアイレンズ４とも呼ぶ。
【００４６】
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２の入射端に接続されている。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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、「照明光ＩＬ」と呼ぶものとする。
【００５０】
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照明光ＩＬの光路上に選択的に設定される。なお、開口絞り板５の代わりに、あるいはそれと組み合わせて、例えば照明光学系内に交換して配置される複数の回折光学素子、照明光学系の光軸に沿って可動なプリズム（円錐プリズム、多面体プリズムなど）、及びズーム光学系の少なくとも１つを含む光学ユニットを、光源１（具体的はエネルギ粗調器３）とオプティカルインテグレータ４との間に配置し、オプティカルインテグレータ４がフライアイレンズであるときはその入射面上での照明光ＩＬの強度分布、オプティカルインテグレータ４が内面反射型インテグレータであるときはその入射面に対する照明光ＩＬの入射角度範囲などを可変とすることで、照明光学系の瞳面上での照明光ＩＬの光量分布（２次光源の大きさや形状）、すなわち照明条件の変更に伴なう光量損失を抑えることが望ましい。
【００５１】
照明系開口絞り板５後方の照明光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、前述の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。
【００５２】
前記レチクルブラインド８を構成する固定レチクルブラインド８Ａは、レチクルＲのパターン面に対する共役面から僅かにデフォーカスした面に配置され、レチクルＲ上で照明光ＩＬが照射される矩形の照明領域（本実施形態ではＸ軸方向を長手方向としてその中心が照明光学系の光軸と一致）を規定する矩形開口が形成されている。また、この固定レチクルブラインド８Ａの近傍に走査方向（本実施形態では、図１及び図２における紙面内左右方向であるＹ軸方向とする）に対応する方向の位置及び幅が可変の開口部を有する可動レチクルブラインド８Ｂが配置され、走査露光の開始時及び終了時にその可動レチクルブラインド８Ｂを介して照明領域を更に制限することによって、不要な部分の露光が防止されるようになっている。さらに、可動レチクルブラインド８Ｂは走査方向と直交する非走査方向に対応する方向に関しても開口部の幅が可変であり、ウエハ上に転写すべきレチクルＲのパターンに応じて照明領域の非走査方向の幅を調整できるようになっている。
【００５３】
リレー光学系を構成する第２リレーレンズ７Ｂ後方の照明光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。
【００５４】
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表面上での照明光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。
【００５５】
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に効率良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の射出側焦点面に前述の２次光源が形成される。この２次光源から射出された照明光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上の矩形の照明領域を均一な照度分布で照明する。
【００５６】
一方、ビームスプリッタ６で反射された照明光ＩＬは、集光レンズ５２を介して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。
【００５７】
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上にレチクルＲが載置され、不図示のバキュームチャック等を介して吸着保持されている。レチクルステージＲＳＴは、不図示のレチクルステージ駆動部によって、水平面（ＸＹ平面）内で微小駆動可能であるとともに、走査方向（ここでは図１の紙面左右方向であるＹ軸方向とする）に所定ストローク範囲で走査されるようになっている。この走査中のレチクルステージＲＳＴの位置は、レチクルステージＲＳＴ上に固定された移動鏡１２を介して外部のレーザ干渉計１４によって計測され、このレーザ干渉計１４の計測値が主制御装置２８に供給されるようになっている。なお、レチクルステージＲＳＴの端面を鏡面加工してレーザ干渉計１４の反射面（前述の移動鏡１２の反射面に相当）を形成しても良い。
【００５８】
前記投影光学系ＰＬは、レチクルステージＲＳＴの図１における下方に、その光軸ＡＸｐの方向がＸＹ面に直交するＺ軸方向となるように配置されている。この投影光学系ＰＬとしては、ここでは両側テレセントリックな縮小系であって、Ｚ軸方向の共通の光軸ＡＸｐを有する複数枚のレンズエレメント（図示省略）から成る屈折光学系が用いられている。レンズエレメントのうちの特定の複数枚は、主制御装置２８からの指令に基づいて、図示しない結像特性補正コントローラによって制御され、投影光学系ＰＬの光学特性（結像特性を含む）、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。
【００５９】
この投影光学系ＰＬの投影倍率は、例えば１／４（あるいは１／５）などとされている。このため、前述の如く照明光ＩＬによりレチクルＲが均一な照度で照明されると、レチクルＲ上で照明領域内のパターンの一部が投影光学系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上にパターンの縮小像が形成される。
【００６０】
前記ＸＹステージ２０は、実際には不図示のベース上で、例えばリニアモータにより２次元移動可能となっている。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。
【００６１】
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。また、移動鏡２４の代わりにウエハテーブル１８の端面を鏡面加工して反射面として用いても良い。
【００６２】
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のＸＹ面内の位置（θｚ回転を含む）を制御する。
【００６３】
また、ウエハＷ表面のＺ軸方向の位置及び傾斜量は、例えば特開平６−２８３４０３号公報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に供給されており、主制御装置２８は、フォーカスセンサＡＦＳの計測値に基づいて駆動系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の光軸方向に関するウエハＷの位置及び傾きを制御するようになっている。
【００６４】
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とウエハテーブル１８との少なくとも一方を回転させることによって補正される。
【００６５】
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。
【００６６】
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としては、一例として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画像処理方式の結像式アライメントセンサの一種であるＦＩＡ（Field Image Alignment）系が用いられており、基準板ＦＰ上の基準マーク及びウエハＷ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なうことが可能である。
【００６７】
アライメント制御装置１６は、アライメント検出系ＡＳからの情報ＤＳをＡ／Ｄ変換し、このデジタル化された波形信号を演算処理してアライメント検出系ＡＳの検出中心に対するマークの位置情報を算出する。このとき、アライメント制御装置１６には、レーザ干渉計２６の計測値も供給されており、アライメント制御装置１６では、算出したマークの位置情報をレーザ干渉計２６の測長軸で規定されるステージ座標系上の位置情報に換算してその換算結果、すなわちマークの座標値を主制御装置２８に供給するようになっている。
【００６８】
なお、アライメント検出系ＡＳは、上述のＦＩＡ系の他、コヒーレントな検出光を対象に照射し、その対象から発生する散乱光又は回折光を検出するアライメントセンサや、その対象から発生する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などの各種のアライメントセンサを、単独で、あるいは適宜組み合わせて用いることもできる。
【００６９】
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号公報等に開示される、投影光学系ＰＬを介してレチクルＲ上のレチクルマーク又はレチクルステージＲＳＴ上の基準マーク（共に図示省略）と基準板ＦＰ上のマークとを同時に観察するための露光波長の光を用いたＴＴＲ（Through The Reticle）アライメント系から成る一対のレチクルアライメント検出系が設けられている。これらのレチクルアライメント検出系の検出信号は、アライメント制御装置１６を介して主制御装置２８に供給されるようになっている。
【００７０】
次に、本発明に係る投影光学系の光学特性を計測するのに用いられるレチクルの一例について説明する。
【００７１】
図３には、投影光学系の光学特性を計測するの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。この図３に示されるように、レチクルＲTは、ほぼ長方形のマスク基板としてのガラス基板４２の中央に、クロム等の遮光部材から成るパターン領域ＰＡが形成されている。図３中で点線で示される矩形領域ＩＡＲは、照明光学系及び投影光学系の光軸と中心が一致する前述の照明領域であり、図３では、レチクルＲTはそのパターン領域ＰＡの中心が照明領域ＩＡＲの中心とほぼ一致して配置されている。この照明領域ＩＡＲ内部には、その中心（すなわちレチクルＲTの中心（レチクルセンタ）に一致）及びその中心の周辺部８箇所の合計９箇所に例えばラインアンドスペースパターン（Ｌ／Ｓパターン）から成る計測用パターンＭＰ1〜ＭＰ9がそれぞれ形成されている。この場合、計測用パターンＭＰ4とＭＰ6とは、中央の計測用パターンＭＰ5を中心として、Ｘ軸方向の一側と他側に同一距離（例えば５００μｍ程度）だけ離れた位置にそれぞれ配置されている。また、計測用パターンＭＰ1とＭＰ7とは、計測用パターンＭＰ4を中心として、Ｙ軸方向の一側と他側に同一距離（３００μｍ程度）だけ離れた位置にそれぞれ形成されている。また、計測用パターンＭＰ2とＭＰ8とは、計測用パターンＭＰ5を中心として、Ｙ軸方向の一側と他側に同一距離（３００μｍ程度）だけ離れた位置にそれぞれ形成されている。また、計測用パターンＭＰ3とＭＰ9とは、計測用パターンＭＰ6を中心としてＹ軸方向の一側と他側に同一距離（３００μｍ程度）だけ離れた位置にそれぞれ形成されている。
【００７２】
計測用パターンＭＰn（ｎ＝１〜９）のそれぞれは、一例としてＸ軸方向を周期方向とし、線幅約１．３μｍ、長さ約１２μｍ程度の５本のラインパターンが、ピッチ約２．６μｍで配列されたマルチバーパターンによって構成されている。計測用パターンＭＰnのそれぞれは、ライン部が光透過部から成る抜きパターンである。
【００７３】
本実施形態では、上記の計測用パターンＭＰnの配置から明らかなように、Ｘ軸方向に隣り合う計測用パターン相互の間には、配列ピッチを２０μｍとして、２４個の計測用パターンを配置でき、Ｙ軸方向に隣り合う計測用パターンの相互の間には、配列ピッチを同じく２０μｍとして、１４個の計測用パターンを配置できるようになっている。この場合、ウエハＷのステップピッチを５μｍとして、ステップ・アンド・リピート方式（又はステップ・アンド・スキャン方式）でレチクルＲTのパターンをウエハＷ上に転写すると、上述の計測用パターンの構成説明からわかるように、ウエハＷ上の５μｍ角の各区画領域（ショット領域）内の約６０％の領域内に計測用パターンＭＰnの転写像が形成されるようになっている。
【００７４】
また、前述の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。
【００７５】
また、パターン領域ＰＡのレチクルセンタから＋Ｙ側に所定距離Ｌ１（Ｌ１は例えば４０ｍｍ）離れた位置には、その位置（点）を中心とする、３行３列のマトリック状配置の９個の長方形枠状の光透過部によって形成された枠パターンＡＰが形成されている。この枠パターンＡＰを構成する各光透過部は、４６０μｍ（Ｘ軸方向の長さ）×２６０μｍ（Ｙ軸方向の長さ）の長方形領域を取り囲む所定幅、例えば２０μｍの長方形枠状のパターン（以下、便宜上「長方形パターン」と呼ぶ）である。隣接する長方形パターン同士の中心間距離は、Ｘ軸方向に約５００μｍ、Ｙ軸方向に約３００μｍとなっている。
【００７６】
レチクルＲT上の各パターンは、実際には上述したような寸法関係となっているが、図３では図示の便宜上から大きさ、寸法の関係は実際と異なるものとして図示されている。
【００７７】
次に、本実施形態の露光装置１００における投影光学系ＰＬの光学特性の計測方法について、主制御装置２８内のＣＰＵの処理アルゴリズムを簡略化して示す図４及び図５のフローチャートに沿って、かつ適宜他の図面を用いて説明する。
【００７８】
先ず、図４のステップ４０２において、不図示のレチクルローダを介してレチクルステージＲＳＴ上にレチクルＲTをロードするとともに、不図示のウエハローダを介してウエハＷTをウエハテーブル１８上にロードする。
【００７９】
次のステップ４０４において、レチクルＲTの投影光学系ＰＬに対する位置合わせ、レチクルブラインドの設定などの所定の準備作業を行う。具体的には、まず、ウエハテーブル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、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。次いで、レチクルＲTの中心（レチクルセンタ）が投影光学系ＰＬの光軸とほぼ一致するように、レーザ干渉計１４の計測値に基づいて、レチクルステージＲＳＴの位置を不図示のレチクルステージ駆動部を介して調整する。このとき、例えば、前述のレチクルアライメント検出系（不図示）により投影光学系ＰＬを介してレチクルアライメントマークＲＭ１，ＲＭ２と対応する前記基準マークとの相対位置を検出する。そして、レチクルアライメント検出系によって検出された前記相対位置の検出結果に基づいてレチクルアライメントマークＲＭ１，ＲＭ２と対応する前記基準マークとの相対位置誤差がともに最小となるように不図示のレチクルステージ駆動部を介してレチクルステージＲＳＴのＸＹ面内の位置を調整する。これにより、レチクルＲTの中心（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。
【００８０】
なお、レチクルＲT上で非走査方向（Ｘ軸方向）に関して照明領域ＩＡＲの幅がパターン領域ＰＡの幅よりも大きいときは、照明領域ＩＡＲの幅がパターン領域ＰＡの幅と同程度以下となるように、照明系ＩＯＰ内の可動レチクルブラインド８Ｂの非走査方向の開口幅を調整する。
【００８１】
このようにして、所定の準備作業が終了すると、次のステップ４０８に移行して、露光エネルギ量の目標値を初期化する。すなわち、カウンタｊに初期値「１」を設定して露光エネルギ量の目標値ＰjをＰ1に設定する（ｊ←１）。本実施形態では、カウンタｊは、露光エネルギ量の目標値の設定とともに、露光の際のウエハＷTの行方向の移動目標位置の設定にも用いられる。なお、本実施形態では、ウエハＷTの表面にポジ型レジストが塗布され、例えばポジ型レジストに関する既知の最適露光量より所定量小さい値を中心として、露光エネルギ量をＰ1からΔＰ刻みでＰN（一例としてＮ＝２３）まで変化させる（Ｐj＝Ｐ1〜Ｐ23）。この場合、露光量ＰNが上記の最適露光量とほぼ同じ露光量となる。
【００８２】
次のステップ４１０では、ウエハＷTのフォーカス位置（Ｚ軸方向の位置）の目標値を初期化する。すなわち、カウンタｉに初期値「１」を設定してウエハＷTのフォーカス位置の目標値ＺiをＺ1に設定する（ｉ←１）。本実施形態では、カウンタｉは、ウエハＷTのフォーカス位置の目標値の設定とともに、露光の際のウエハＷTの列方向の移動目標位置の設定にも用いられる。なお、本実施形態では、例えば投影光学系ＰＬに関する既知の最良フォーカス位置（設計値など）を中心としてウエハＷTのフォーカス位置をＺ1からΔＺ刻みでＺM（一例としてＭ＝１３）まで変化させる（Ｚi＝Ｚ1〜Ｚ13）。
【００８３】
従って、本実施形態では、投影光学系ＰＬの光軸方向に関するウエハＷTの位置とウエハＷT上に照射される照明光ＩＬのエネルギ量をそれぞれ変更しながら、計測用パターンＭＰn（ｎ＝１〜９）をウエハＷT上に順次転写するための、Ｎ×Ｍ（一例として２３×１３＝２９９）回の露光が行われることになる。投影光学系ＰＬの視野内の各評価点に対応するウエハＷT上の領域（以下「評価点対応領域」という）ＤＢ1〜ＤＢ9の内の後述する第１領域ＤＣ1〜ＤＣ9（図７及び図８参照）には、Ｎ×Ｍ個の計測用パターンＭＰnが転写されることとなる。
【００８４】
ここで、評価点対応領域ＤＢn（ｎ＝１〜９）内の第１領域ＤＣnとしているのは、本実施形態では、各評価点対応領域ＤＢnは、上記のＮ×Ｍ個の計測用パターンＭＰnが転写される矩形の第１領域ＤＣnと、該第１領域を囲む矩形枠状の第２領域ＤＤnとによって構成されるからである（図８参照）。
【００８５】
なお、この評価点対応領域ＤＢn（すなわち第１領域ＤＣn）は、投影光学系ＰＬの視野内でその光学特性を検出すべき複数の評価点に対応している。
【００８６】
ここで、説明は前後するが、便宜上、後述する露光によって、計測用パターンＭＰnが転写されるウエハＷT上の各第１領域ＤＣnについて、図６を用いて説明する。この図６に示されるように、本実施形態では、Ｍ行Ｎ列（１３行２３列）のマトリックス状に配置されたＭ×Ｎ（＝１３×２３＝２９９）個の仮想の区画領域ＤＡi,j（ｉ＝１〜Ｍ、ｊ＝１〜Ｎ）に計測用パターンＭＰnがそれぞれ転写され、これら計測用パターンＭＰnがそれぞれ転写されたＭ×Ｎ個の区画領域ＤＡi,jから成る第１領域ＤＣnがウエハＷT上に形成される。なお、仮想の区画領域ＤＡi,jは、図６に示されるように、＋Ｘ方向が行方向（ｊの増加方向）となり、＋Ｙ方向が列方向（ｉの増加方向）となるように配列されている。また、以下の説明において用いられる添え字ｉ，ｊ、及びＭ，Ｎは、上述と同じ意味を有するものとする。
【００８７】
図４に戻り、次のステップ４１２では、ウエハＷT上の各評価点対応領域ＤＢn内の仮想の区画領域ＤＡi,j（ここではＤＡ1,1（図７参照））に計測用パターンＭＰnの像がそれぞれ転写される位置に、レーザ干渉計２６の計測値をモニタしつつ駆動系２２を介してＸＹステージ２０（ウエハＷT）を移動する。
【００８８】
次のステップ４１４では、ウエハＷTのフォーカス位置が設定された目標値Ｚi（この場合Ｚ1）と一致するように、フォーカスセンサＡＦＳからの計測値をモニタしながらウエハテーブル１８をＺ軸方向（及び傾斜方向）に微少駆動する。
【００８９】
次のステップ４１６では、露光を実行する。このとき、ウエハＷT上の一点における露光エネルギ量（積算露光量）が設定された目標値（この場合Ｐ1）となるように、露光量制御を行う。この露光エネルギ量の制御方法としては、例えば、次の第１〜第３の方法を、単独で、あるいは適宜組み合わせて用いることができる。
【００９０】
すなわち、第１の方法として、パルスの繰り返し周波数を一定に維持し、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）に与えられる照明光ＩＬのエネルギ量を調整する。第２の方法として、パルスの繰り返し周波数を一定に維持し、光源１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）に与えられる照明光ＩＬ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）に与えられる照明光ＩＬのエネルギ量を調整する。
【００９１】
これにより、図７に示されるように、ウエハＷT上の各第１領域ＤＣnの区画領域ＤＡ1,1にそれぞれ計測用パターンＭＰnの像が転写される。
【００９２】
図４に戻り、上記ステップ４１６の露光が終了すると、次のステップ４２０に移行する。このステップ４２０では、ウエハＷTのフォーカス位置の目標値がＺM以上であるか否かを判断することにより、所定のＺ範囲での露光が終了したか否かを判断する。ここでは、最初の目標値Ｚ1での露光が終了しただけなので、ステップ４２２に移行し、カウンタｉを１インクリメントする（ｉ←ｉ＋１）。これにより、ウエハＷTのフォーカス位置の目標値にΔＺが加算される。ここでは、フォーカス位置の目標値がＺ2（＝Ｚ1＋ΔＺ）に変更される。その後、ステップ４１２に戻る。
【００９３】
このステップ４１２において、ウエハＷT上の各第１領域ＤＣnの区画領域ＤＡ2,1に計測用パターンＭＰnの像がそれぞれ転写される位置にウエハＷTが位置決めされるように、ＸＹステージ２０を所定のステップピッチＳＰだけＸＹ面内で所定方向（この場合−Ｙ方向）に移動する。ここで、本実施形態では、上記のステップピッチＳＰが、例えば約５μｍに設定されている。
【００９４】
次のステップ４１４では、ウエハＷTのフォーカス位置が目標値（この場合Ｚ2）と一致するように、ウエハテーブル１８をΔＺだけ光軸ＡＸｐの方向にステップ移動し、ステップ４１６において前述と同様にして露光を行い、ウエハＷT上の各第１領域ＤＣnの区画領域ＤＡ2,1に計測用パターンＭＰnをそれぞれ転写する。ここで、区画領域ＤＡ2,1は、一辺の長さが上記のステップピッチＳＰに一致する仮想の区画領域であり、各第１領域ＤＣnの区画領域ＤＡ1,1と区画領域ＤＡ2,1との境界部分に枠線が存在するわけではない。前述した区画領域ＤＡ1,1及び後述する他の区画領域ＤＡi,j（ｉ＝３〜Ｍ、ｊ＝１〜Ｎ）も、上記区画領域ＤＡ1,1と同様の仮想の区画領域である。
【００９５】
以後、ステップ４２０における判断が肯定されるまで、すなわちそのとき設定されているウエハＷTのフォーカス位置の目標値がＺMであると判断されるまで、ステップ４２０→４２２→４１２→４１４→４１６のループの処理（判断を含む）を繰り返す。これにより、ウエハＷT上の各第１領域ＤＣnの区画領域ＤＡi,1（ｉ＝３〜Ｍ）に計測用パターンＭＰnがそれぞれ転写される。但し、この場合も、隣接する区画領域間の境界には、前述と同様に枠線が存在しない。
【００９６】
一方、区画領域ＤＡM,1に対する露光が終了し、上記ステップ４２０における判断が肯定されると、ステップ４２４に移行し、そのとき設定されている露光エネルギ量の目標値がＰN以上であるか否かを判断する。ここでは、そのとき設定されている露光エネルギ量の目標値はＰ1であるため、このステップ４２４における判断は、否定され、ステップ４２６に移行する。
【００９７】
ステップ４２６では、カウンタｊを１インクリメントする（ｊ←ｊ＋１）。これにより、露光エネルギ量の目標値にΔＰが加算される。ここでは、露光エネルギ量の目標値がＰ2（＝Ｐ1＋ΔＰ）に変更される。その後、ステップ４１０に戻る。
【００９８】
ステップ４１０においてウエハＷTのフォーカス位置の目標値が初期化された後、ステップ４１２→４１４→４１６→４２０→４２２のループの処理（判断を含む）を繰り返す。このループの処理は、ステップ４２０における判断が肯定されるまで、すなわち露光エネルギ量の目標値Ｐ2での、所定のウエハＷTのフォーカス位置範囲（Ｚ1〜ＺM）についての露光が終了するまで、繰り返される。これにより、ウエハＷT上の各第１領域ＤＣnの区画領域ＤＡi,2（ｉ＝１〜Ｍ）に計測用パターンＭＰnがそれぞれ転写される。但し、この場合も、隣接する区画領域間の境界には、前述と同様に枠線が存在しない。
【００９９】
一方、露光エネルギ量の目標値Ｐ2での、所定のウエハＷTのフォーカス位置範囲（Ｚ1〜ＺM）についての露光が終了すると、ステップ４２０における判断が肯定され、ステップ４２４に移行し、設定されている露光エネルギ量の目標値がＰN以上であるか否かを判断する。この場合、露光エネルギ量の目標値はＰ2であるため、このステップ４２４における判断は、否定され、ステップ４２６に移行する。ステップ４２６において、カウンタｊを１インクリメントする。これにより、露光エネルギ量の目標値にΔＰが加算される。ここでは、露光エネルギ量の目標値がＰ3に変更される。その後、ステップ４１０に戻り、以後、上記と同様の処理（判断を含む）を繰り返す。
【０１００】
このようにして、所定の露光エネルギ量の範囲（Ｐ1〜ＰN）についての露光が終了すると、ステップ４２４における判断が肯定され、図５のステップ４２８に移行する。これにより、ウエハＷT上の各第１領域ＤＣnには、図７に示されるように、それぞれ露光条件が異なるＮ×Ｍ（一例として２３×１３＝２９９）個の計測用パターンＭＰnの転写像（潜像）が形成される。なお、実際には、上述のようにして、ウエハＷT上に計測用パターンＭＰnの転写像（潜像）が形成された段階で、その転写像をその内部に含むＮ×Ｍ（一例として２３×１３＝２９９）個の仮想の区画領域ＤＡi,jから成る各第１領域ＤＣnが形成されるのであるが、上記の説明では、説明を分かり易くするために、第１領域ＤＣnが予めウエハＷT上にあるかのような説明方法を採用したものである。
【０１０１】
図５のステップ４２８では、レチクルＲT上の枠パターンＡＰを構成する各長方形パターンが、ウエハＷT上に形成された各評価点対応領域ＤＢnの第１領域ＤＣnの輪郭に正確に一致するように、レチクルＲTとウエハＷTとを次のようにして移動（位置決め）する。
【０１０２】
すなわち、まず、レーザ干渉計１４の計測値に基づいて、不図示のレチクルステージ駆動部を介してレチクルステージＲＳＴを−Ｙ方向に前述の距離Ｌ１（Ｌ１は、例えば４０ｍｍ）移動する。これにより、枠パターンＡＰの中心が投影光学系ＰＬの光軸とほぼ一致するとともに枠パターンＡＰ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。次に、レーザ干渉計２６の計測結果をモニタしつつ駆動系２２を介してウエハＷT上の第１領域ＤＢ5の中心が投影光学系ＰＬの光軸とほぼ一致する位置にＸＹステージ２０を移動する。この際、ウエハＷTの回転誤差が移動の前後で生じないようにする。
【０１０３】
上記のようにしてレチクルＲTとウエハＷTとの位置決めが終了すると、次のステップ４３０に進み、露光を実行する。このとき、ウエハＷT上の一点における露光エネルギ量（積算露光量）が既知の最適露光量より所定量大きな値となるように露光量制御を行う。
【０１０４】
これにより、ウエハＷT上には、図８に示されるような矩形（長方形）の第１領域ＤＣnと、これを取り囲む矩形枠状の第２領域ＤＤnとから成る、評価点対応領域ＤＢn（ｎ＝１〜９）の潜像が形成される。この場合、第２領域ＤＤnは、明らかに過露光（オーバードーズ）状態となっている。
【０１０５】
このようにしてウエハＷTに対する露光が終了すると、図５のステップ４５０に移行する。このステップ４５０では、不図示のウエハアンローダを介してウエハＷTをウエハテーブル１８上からアンロードするとともに不図示のウエハ搬送系を用いてウエハＷTを露光装置１００にインラインにて接続されている不図示のコータ・デベロッパに搬送する。
【０１０６】
上記のコータ・デベロッパに対するウエハＷTの搬送後に、ステップ４５２に進んでウエハＷTの現像が終了するのを待つ。このステップ４５２における待ち時間の間に、コータ・デベロッパによってウエハＷTの現像が行われる。この現像の終了により、ウエハＷT上には、図８に示されるような矩形（長方形）の第１領域ＤＣnと、これを取り囲む矩形枠状の第２領域ＤＤnとから成る、評価点対応領域ＤＢn（ｎ＝１〜９）のレジスト像が形成され、このレジスト像が形成されたウエハＷTが投影光学系ＰＬの光学特性を計測するための試料となる。図９には、ウエハＷT上に形成された評価点対応領域ＤＢ1のレジスト像の一例が示されている。
【０１０７】
この図９では、評価点対応領域ＤＢ1は、第２領域ＤＤ1の内部にＮ×Ｍ＝２３×１３＝２９９個の区画領域ＤＡi,j（ｉ＝１〜Ｍ、ｊ＝１〜Ｎ）が配置され、隣接する区画領域相互間に仕切りの枠のレジスト像が存在するかのように図示されているが、これは個々の区画領域を分かり易くするためにこのようにしたものである。しかし、実際には、隣接する区画領域相互間に仕切りの枠のレジスト像は存在しない。このように枠を無くすことにより、従来問題となっていた、ＦＩＡ系のアライメントセンサなどによる画像取り込みに際して、枠による干渉に起因してパターン部のコントラスト低下が生じるのを防止できる。
【０１０８】
また、この場合、隣接する区画領域間のマルチバーパターンから成る計測用パターンＭＰnのレジスト像同士の距離をＬとすると、この距離Ｌは、一方の計測用パターンＭＰnの像のコントラストに他方の計測用パターンＭＰnの像の存在が影響を与えない程度の距離とされている。この距離Ｌは、区画領域を撮像する撮像装置（本実施形態の場合、アライメント検出系ＡＳ（ＦＩＡ系のアライメントセンサ））の解像度をＲf、計測用パターンの像のコントラストをＣf、レジストの反射率、屈折率などを含むプロセスによって定まるプロセスファクタをＰf、アライメント検出系ＡＳ（ＦＩＡ系のアライメントセンサ）の検出波長をλfとした場合に、一例として、Ｌ＝ｆ（Ｃf、Ｒf、Ｐf、λf）なる関数で表すことができる。
【０１０９】
なお、プロセスファクタＰfは、像のコントラストに影響を与えるので、プロセスファクタを含まない関数Ｌ＝ｆ’（Ｃf、Ｒf、λf）なる関数によって距離Ｌを規定しても良い。
【０１１０】
また、図９からもわかるように、矩形（長方形）の第１領域ＤＣ1を取り囲む矩形枠状の第２領域ＤＤ1には、当然にパターンは存在しない。この場合、第２領域ＤＤ1及び計測用パターン像が形成された区画領域内のパターン部が、レジストが少なくとも一部除去された部分であり、その他がレジストが残存する部分である。このうち、第２領域ＤＤ1は、露光の際に過露光となる露光エネルギを設定したので、完全にレジストが除去されている。このようにしたのは、後述する外枠検出の際にその外枠部のコントラストを向上させ、検出信号のＳ／Ｎ比を高くするためである。
【０１１１】
上記ステップ４５２の待ち状態で、不図示のコータ・デベロッパの制御系からの通知によりウエハＷTの現像が終了したことを確認すると、ステップ４５４に移行し、不図示のウエハローダに指示を出して、前述のステップ４０２と同様にしてウエハＷTをウエハテーブル１８上に再度ロードした後、ステップ４５６の投影光学系の光学特性を算出するサブルーチン（以下、「光学特性計測ルーチン」とも呼ぶ）に移行する。
【０１１２】
この光学特性計測ルーチンでは、まず、図１０のステップ５０２において、カウンタｎを参照して、ウエハＷT上の評価点対応領域ＤＢnのレジスト像がアライメント検出系ＡＳで検出可能となる位置にウエハＷTを移動する。この移動、すなわち位置決めは、レーザ干渉計２６の計測値をモニタしつつ、駆動系２２を介してＸＹステージ２０を制御することにより行う。ここで、カウンタｎは、ｎ＝１に初期化されているものとする。従って、ここでは、図９に示されるウエハＷT上の評価点対応領域ＤＢ1のレジスト像がアライメント検出系ＡＳで検出可能となる位置にウエハＷTが位置決めされる。なお、以下の光学特性計測ルーチンの説明では、評価点対応領域ＤＢnのレジスト像を、適宜「評価点対応領域ＤＢn」と略述するものとする。
【０１１３】
次のステップ５０４では、ウエハＷT上の評価点対応領域ＤＢn（ここでは、ＤＢ1）のレジスト像をアライメント検出系ＡＳを用いて撮像し、その撮像データを取り込む。なお、アライメント検出系ＡＳは、レジスト像を自身の有する撮像素子（ＣＣＤ等）のピクセル単位に分割し、ピクセル毎に対応するレジスト像の濃淡を８ビットのデジタルデータ（ピクセルデータ）として主制御装置２８に供給するようになっている。すなわち、前記撮像データは、複数のピクセルデータで構成されている。なお、ここでは、レジスト像の濃度が高くなる（黒に近くなる）につれてピクセルデータの値は大きくなるものとする。
【０１１４】
次のステップ５０６では、アライメント検出系ＡＳからの評価点対応領域ＤＢn（ここでは、ＤＢ1）に形成されたレジスト像の撮像データを整理し、撮像データファイルを作成する。
【０１１５】
次のステップ５０８では、評価点対応領域ＤＢn（ここでは、ＤＢ1）の外縁である長方形（矩形）の外枠を検出する。この外枠の検出は、一例として、概ね下記のＡ．〜Ｄ．のようにして行われる。
【０１１６】
Ａ． まず、評価点対応領域ＤＢn（ここでは、ＤＢ1）の画像中心近傍を通る縦方向（Ｙ軸にほぼ平行な方向）のピクセル列情報を用いて、下記のａ．〜ｃ．のような手順で境界検出を行い、評価点対応領域ＤＢnの上辺及び下辺の大まかな位置を検出する。
ａ． まず、境界検出用の直線状のピクセル列のデータ（ピクセル列データ）を前述の撮像データファイルの中から抽出する。このピクセル列データに対応する波形データと所定の閾値ｔ（スレッショルドレベルライン）との交点（すなわち、閾値ｔが波形データを横切る点）を求める。この場合、実際にはピクセル列を外側から内側に走査することによって交点が検出される。従って、交点は、少なくとも２点検出される。
ｂ．次に、求めた各交点の位置からそれぞれ双方向にピクセル列を走査し、各交点の近傍のピクセル値の極大値及び極小値を、それぞれ求め、求めた極大値及び極小値の平均値を算出し、これを新たな閾値ｔ’とする。この場合、交点が少なくとも２点あるので、新たな閾値ｔ’も交点毎に求められることになる。
ｃ．次に、求めた交点毎の、極大値と極小値との間で、閾値ｔ’と波形データとの交点（すなわち、閾値ｔ’が波形データを横切る点）をそれぞれ求め、その求めた各点（ピクセル）の位置を境界位置とする。すなわち、このようにして境界位置（この場合、評価点対応領域ＤＢnの上辺及び下辺の大まかな位置）を算出する。
【０１１７】
Ｂ． 次に、上記のようにして求めた上辺の僅かに下方、下辺の僅かに上方の横方向のピクセル列情報を用いて、上記Ａ．と同様にして境界検出を行い、左辺、右辺上の点を各２点検出する。
【０１１８】
Ｃ． 次に、求めた左辺より僅かに右側、右辺より僅かに左側の縦方向のピクセル列情報を用いて、上記Ａ．と同様にして境界検出を行い、上辺、下辺上の点を各２点検出する。
【０１１９】
Ｄ． 次に、上記Ｂ．及びＣ．で検出された８点の位置情報を用いて、所定の演算により、矩形の外枠ＤＢＦ（図９参照）の４頂点の位置情報を算出する。
【０１２０】
Ｅ． 次いで、その求めた４頂点の位置情報（座標）を用いて、最小二乗法を利用した長方形近似演算を行うことにより、回転を含めた評価点対応領域ＤＢnの外枠ＤＢＦを算出する。
【０１２１】
上記のようにして、評価点対応領域ＤＢnの外枠ＤＢＦを算出（検出）すると、次のステップ５１８では、検出した外枠ＤＢＦを基準として、既知の位置関係から第１領域ＤＣnの矩形の輪郭を推定し、その推定した輪郭を、既知の区画領域の縦方向の数＝Ｍ＝１３、区画領域の横方向の数＝Ｎ＝２３を用いて、等分割し、各区画領域ＤＡi,j（ｉ＝１〜１３、ｊ＝１〜２３）を求める。すなわち、外枠ＤＢＦを基準として、各区画領域を求める。
【０１２２】
図１２には、このようにして求められた、第１領域ＤＣnを構成する各区画領域ＤＡi,j（ｉ＝１〜１３、ｊ＝１〜２３）が示されている。
【０１２３】
図１０に戻り、次のステップ５２０では、各区画領域ＤＡi,j（ｉ＝１〜Ｍ、ｊ＝１〜Ｎ）について、ピクセルデータに関する代表値（以下、適宜「スコア」とも呼ぶ）を算出する。
【０１２４】
以下、スコアＥi,j（ｉ＝１〜Ｍ、ｊ＝１〜Ｎ）の算出方法について詳述する。
【０１２５】
通常、撮像された計測対象において、パターン部分と非パターン部分にはコントラスト差がある。パターンが出現していない領域内には非パターン領域輝度をもつピクセルだけが存在し、一方、パターンが出現した領域内にはパターン領域輝度をもつピクセルと非パターン領域輝度を持つピクセルとが混在する。従って、パターン有無判別を行うための代表値（スコア）として、各区画領域内でのピクセル値のばらつきを用いることができる。
【０１２６】
本実施形態では、一例として、区画領域内の指定範囲のピクセル値の分散（又は標準偏差）を、スコアＥとして採用するものとする。
【０１２７】
指定範囲内のピクセルの総数をＳ、ｋ番目のピクセルの輝度値をＩkとすると、スコアＥは次式（１）で表せる。
【０１２８】
【数１】
【０１２９】
本実施形態の場合、前述した区画領域のサイズと計測用パターンＭＰnのウエハ上のサイズとの関係から容易に想像されるように、パターン出現区画領域において、計測用パターンＭＰnは、区画領域ＤＡi,jと中心を同じくし、該区画領域ＤＡi,jをほぼ６０％に縮小した範囲（領域）に存在することとなる。
【０１３０】
かかる点を考慮すると、上記の指定範囲として、例えば区画領域ＤＡi,j（ｉ＝１〜Ｍ、ｊ＝１〜Ｎ）と中心を同じくし、その領域を縮小した範囲をスコア算出に用いることができる。但し、その縮小率Ａ（％）は以下のように制限される。
【０１３１】
まず、下限については、範囲が狭すぎるとスコア算出に用いる領域が、パターン部分のみになってしまい、そうするとパターン出現部でもばらつきが小さくなってパターン有無判別には利用できなくなる。この場合には、上述のパターンの存在範囲から明らかなように、Ａ＞６０％である必要がある。また、上限については、当然１００％以下だが、検出誤差などを考慮して１００％より小さい比率にすべきである。これより、縮小率Ａは、６０％＜Ａ＜１００％に定める必要がある。
【０１３２】
本実施形態の場合、パターン部が区画領域の約６０％を占めているため、スコア算出に用いる領域（指定範囲）の区画領域に対する比を上げるほどＳ／Ｎ比が上がるものと予想される。
【０１３３】
しかるに、スコア算出に用いる領域内でのパターン部と非パターン部の領域サイズが同じになれば、パターン有無判別のＳ／Ｎ比を最大にすることができる。本実施形態では、幾つかの比率を実験的に確認した結果、例えばＡ＝９０％との場合に最も安定した結果が得られたので、Ａ＝９０％という比率を採用するものとする。勿論Ａは、９０％に限定されるものではなく、計測用パターンＭＰnとステップピッチＳＰによって決定されるウエハ上の区画領域とを考慮して、区画領域に対する計測用パターンＭＰnの像が占める割合を考慮して定めれば良い。また、スコア算出に用いる指定範囲は、区画領域と中心を同じくする領域に限定されるものではなく、計測用パターンＭＰnの像が区画領域内のどの位置に存在するかを考慮して定めれば良い。
【０１３４】
従って、ステップ５２０では、前記撮像データファイルから、各区画領域ＤＡi,jの前記指定範囲内の撮像データを抽出し、上式（１）を用いて、各区画領域ＤＡi,j（ｉ＝１〜Ｍ、ｊ＝１〜Ｎ）のスコアＥi,jを算出する。
【０１３５】
上記の方法で求めたスコアＥは、パターンの有無具合を数値として表しているので、所定の閾値で二値化することによってパターン有無の判別を自動的にかつ安定して行うことが可能である。
【０１３６】
そこで、次のステップ５２２（図１１）において、区画領域ＤＡi,j毎に上で求めたスコアＥi,jと所定の閾値ＳＨとを比較して、各区画領域ＤＡi,jにおける計測用パターンＭＰの像の有無を検出し、検出結果としての判定値Ｆi,j（ｉ＝１〜Ｍ、ｊ＝１〜Ｎ）を図示しない記憶装置に保存する。すなわち、このようにして、スコアＥi,jに基づいて、区画領域ＤＡi,j毎に計測用パターンＭＰnの像の形成状態を検出する。なお、像の形成状態としては、種々のものが考えられるが、本実施形態では、上述の如く、スコアＥがパターンの有無具合を数値として表すものであるという点に基づいて、区画領域内にパターンの像が形成されているか否かに着目することとしたものである。
【０１３７】
ここでは、スコアＥi,jが閾値ＳＨ以上の場合には、計測用パターンＭＰnの像が形成されていると判断し、検出結果としての判定値Ｆi,jを「０」とする。一方、スコアＥi,jが閾値ＳＨ未満の場合には、計測用パターンＭＰnの像が形成されていないと判断し、検出結果としての判定値Ｆi,jを「１」とする。図１３には、この検出結果の一例がテーブルデータとして示されている。この図１３は、前述の図９に対応するものである。
【０１３８】
図１３において、例えば、Ｆ12,16は、ウエハＷTのＺ軸方向の位置がＺ12で、露光エネルギ量がＰ16のときに転写された計測用パターンＭＰnの像の形成状態の検出結果を意味し、一例として、図１３の場合には、Ｆ12,16は、「１」という値になっており、計測用パターンＭＰnの像が形成されていないと判断されたことを示している。
【０１３９】
なお、閾値ＳＨは、予め設定されている値であり、オペレータが図示しない入出力装置を用いて変更することも可能である。
【０１４０】
次のステップ５２４では、上述の検出結果に基づいて、フォーカス位置毎にパターンの像が形成されている区画領域の数を求める。すなわち、フォーカス位置毎に判定値「０」の区画領域が何個あるかを計数し、その計数結果をパターン出現数Ｔi（ｉ＝１〜Ｍ）とする。この際に、周囲の領域と異なる値を持ついわゆる跳び領域は無視する。例えば、図１３の場合には、ウエハＷTのフォーカス位置がＺ1ではパターン出現数Ｔ1＝８、Ｚ2ではＴ2＝１１、Ｚ3ではＴ3＝１４、Ｚ4ではＴ4＝１６、Ｚ5ではＴ5＝１６、Ｚ6ではＴ6＝１３、Ｚ7ではＴ7＝１１、Ｚ8ではＴ8＝８、Ｚ9ではＴ9＝５、Ｚ10ではＴ10＝３、Ｚ11ではＴ11＝２、Ｚ12ではＴ12＝２、Ｚ13ではＴ13＝２である。このようにして、フォーカス位置とパターン出現数Ｔiとの関係を求めることができる。
【０１４１】
なお、上記の跳び領域が生ずる原因として、計測時の誤認識、レーザのミスファイヤ、ゴミ、ノイズ等が考えられるが、このようにして生じた跳び領域がパターン出現数Ｔiの検出結果に与える影響を軽減するために、フィルタ処理を行っても良い。このフィルタ処理としては、例えば評価する区画領域を中心とする３×３の区画領域のデータ（判定値Ｆi,j）の平均値（単純平均値又は重み付け平均値）を求めることが考えられる。なお、フィルタ処理は、形成状態の検出処理前のデータ（スコアＥi,j）に対して行っても勿論良く、この場合には、より有効に跳び領域の影響を軽減できる。
【０１４２】
次のステップ５２６では、パターン出現数からベストフォーカス位置を算出するためのｎ次の近似曲線（例えば４〜６次曲線）を求める。
【０１４３】
具体的には、上記ステップ５２４で検出されたパターンの出現数を、横軸をフォーカス位置とし、縦軸をパターン出現数Ｔiとする座標系上にプロットする。この場合、図１４に示されるようになる。ここで、本実施形態の場合、ウエハＷTの露光にあっては、各区画領域ＤＡi,jを同一の大きさとし、かつ、行方向で隣接する区画領域間の露光エネルギの差を一定値（＝ΔＰ）とし、列方向で隣接する区画領域間のフォーカス位置の差を一定値（＝ΔＺ）としたので、パターン出現数Ｔiが露光エネルギ量に比例するものとして扱うことができる。すなわち、図１９において、縦軸は露光エネルギ量Ｐであると考えることもできる。
【０１４４】
上記のプロット後、各プロット点をカーブフィットすることによりｎ次の近似曲線（最小自乗近似曲線）を求める。これにより、例えば図１９に点線で示されるような曲線Ｐ＝ｆ（Ｚ）が求められる。
【０１４５】
図１１に戻り、次のステップ５２８では、上記曲線Ｐ＝ｆ（Ｚ）の極値（極大値又は極小値）の算出を試みるとともに、その結果に基づいて極値が存在するか否かを判断する。そして、極値が算出できた場合には、ステップ５３０に移行して極値におけるフォーカス位置を算出して、その算出結果を光学特性の一つである最良フォーカス位置とするとともに、該最良フォーカス位置を図示しない記憶装置に保存する。
【０１４６】
一方、上記ステップ５２８において、極値が算出されなかった場合には、ステップ５３２に移行して、ウエハＷの位置変化（Ｚの変化）に対応する曲線Ｐ＝ｆ（Ｚ）の変化量が最も小さいフォーカス位置の範囲を算出し、その範囲の中間の位置を最良フォーカス位置として算出し、その算出結果を最良フォーカス位置とするとともに、該最良フォーカス位置を図示しない記憶装置に保存する。すなわち、曲線Ｐ＝ｆ（Ｚ）の最も平坦な部分に基づいてフォーカス位置を算出する。
【０１４７】
ここで、このステップ５３２のようなベストフォーカス位置の算出ステップを設けたのは、計測用パターンＭＰの種類やレジストの種類その他の露光条件によっては、例外的に上述の曲線Ｐ＝ｆ（Ｚ）が明確なピークを持たないような場合があるのでこのような場合にも、ベストフォーカス位置をある程度の精度で算出できるようにしたものである。
【０１４８】
次のステップ５３４において、前述のカウンタｎを参照して、全ての評価点対応領域ＤＢ1〜ＤＢ5について処理が終了したか否かを判断する。ここでは、評価点対応領域ＤＢ1についての処理が終了しただけであるため、このステップ５３４における判断は否定され、ステップ５３６に進んでカウンタｎをインクリメント（ｎ←ｎ＋１）した後、図１０のステップ５０２に戻り、評価点対応領域ＤＢ2がアライメント検出系ＡＳで検出可能となる位置に、ウエハＷTを位置決めする。
【０１４９】
そして、上述したステップ５０４〜５３４までの処理（判断を含む）を再度行い、上述した評価点対応領域ＤＢ1の場合と同様にして、評価点対応領域ＤＢ2について最良フォーカス位置を求める。
【０１５０】
そして、評価点対応領域ＤＢ2について最良フォーカス位置の算出が終了すると、ステップ５３４で全ての評価点対応領域ＤＢ1〜ＤＢ5について処理が終了したか否かを再度判断するが、ここでの判断は否定される。以後、ステップ５３４における判断が肯定されるまで、上記ステップ５０２〜５３６の処理（判断を含む）が繰り返される。これにより、他の評価点対応領域ＤＢ3〜ＤＢ9について、前述した評価点対応領域ＤＢ1の場合と同様にして、それぞれ最良フォーカス位置が求められることとなる。
【０１５１】
このようにして、ウエハＷT上の全ての評価点対応領域ＤＢ1〜ＤＢ9について最良フォーカス位置の算出、すなわち投影光学系ＰＬに関して照明領域ＩＡＲと共役な露光領域内で９つの計測用パターンＭＰ1〜ＭＰ9の投影位置となる計測点（評価点）での最良フォーカス位置の算出がなされると、ステップ５３４での判断が肯定され、ステップ５３８に移行して、上で求めた最良フォーカス位置データに基づいて他の光学特性を算出する。
【０１５２】
例えば、このステップ５３８では、一例として、評価点対応領域ＤＢ1〜ＤＢ9における最良フォーカス位置のデータに基づいて、投影光学系ＰＬの像面湾曲を算出する。また、前述した露光領域内の各計測点（評価点）での焦点深度などを求めても良い。
【０１５３】
ここで、本実施形態では、説明の簡略化のため、投影光学系ＰＬの視野内の各評価点に対応するレチクルＲT上の領域に計測用パターンとして前述のパターンＭＰnのみが形成されていることを前提として、説明を行った。しかし、本発明がこれに限定されないことは勿論である。例えば各評価点に対応するレチクルＲT上の領域の近傍に、前述したステップピッチＳＰの整数倍、例えば８倍、１２倍などの間隔の所定領域に周期方向が異なるＬ／Ｓパターンや、ピッチが異なるＬ／Ｓパターンなど複数種類の計測用パターンをそれぞれ配置しても良い。このようにすると、例えば、各評価点に対応する位置に近接して配置された周期方向が直交する１組のＬ／Ｓパターンを計測用パターンとして得られた最良フォーカス位置から各評価点における非点収差を求めることができる。さらに、投影光学系ＰＬの視野内の各評価点について、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とともに、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も可能となる。
【０１５４】
そして、上述のようにして求められた投影光学系ＰＬの光学特性データは、図示しない記憶装置に保存されるとともに、不図示の表示装置の画面上に表示される。これにより、図１１のステップ５３８の処理、すなわち図５のステップ４５６の処理を終了し、一連の光学特性の計測処理を終了する。
【０１５５】
次に、デバイス製造の場合における、本実施形態の露光装置１００による露光動作を説明する。
【０１５６】
前提として、上述のようにして決定された投影光学系ＰＬの光学特性、例えば最良フォーカス位置の情報、あるいはこれに加えて像面湾曲の情報が、不図示の入出力装置を介して主制御装置２８に入力されているものとする。
【０１５７】
例えば、像面湾曲の情報が入力されている場合には、主制御装置２８は、露光に先立って、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、例えば投影光学系ＰＬの少なくとも１つの光学素子（本実施形態では、レンズエレメント）の位置（他の光学素子との間隔を含む）あるいは傾斜などを変更することにより、その像面湾曲が補正されるように投影光学系ＰＬの結像特性を可能な範囲で補正する。なお、投影光学系ＰＬの結像特性の調整に用いる光学素子は、レンズエレメントなどの屈折光学素子だけでなく、例えば凹面鏡などの反射光学素子、あるいは投影光学系ＰＬの収差（ディストーション、球面収差など）、特にその非回転対称成分を補正する収差補正板などでも良い。さらに、投影光学系ＰＬの結像特性の補正方法は光学素子の移動に限られるものではなく、例えば光源１を制御して照明光ＩＬの中心波長を僅かにシフトさせる方法、又は投影光学系ＰＬの一部で屈折率を変化させる方法などを単独、あるいは光学素子の移動との組み合わせで採用しても良い。
【０１５８】
そして、主制御装置２８からの指示に応じて、不図示のレチクルローダにより転写対象となる所定の回路パターン（デバイスパターン）が形成されたレチクルＲがレチクルステージＲＳＴ上にロードされる。同様に、不図示のウエハローダにより、ウエハＷがウエハテーブル１８上にロードされる。
【０１５９】
次に、主制御装置２８により、不図示のレチクルアライメント検出系、ウエハテーブル１８上の基準マーク板ＦＰ、アラインメント検出系ＡＳ等を用いて、レチクルアラインメント、ベースライン計測などの準備作業が所定の手順で行われ、これに続いてＥＧＡ（エンハンスト・グローバル・アラインメント）方式などのウエハアライメントが行われる。なお、上記のレチクルアライメント、ベースライン計測等の準備作業については、例えば特開平７−１７６４６８号公報（対応米国特許第５，６４６，４１３号）に詳細に開示され、また、これに続くＥＧＡについては、特開昭６１−４４４２９号公報（対応米国特許第４，７８０，６１７号）に詳細に開示されているので、ここではこれ以上の詳細説明は省略する。
【０１６０】
上記のウエハアライメントが終了すると、以下のようにしてステップ・アンド・スキャン方式の露光動作が行われる。
【０１６１】
まず、主制御装置２８は、レチクルＲとウエハＷ、すなわちレチクルステージＲＳＴとＸＹステージ２０とのＹ軸方向の相対走査を開始する。両ステージＲＳＴ、２０がそれぞれの目標走査速度に達し、等速同期状態に達すると、照明系ＩＯＰからの紫外パルス光によってレチクルＲのパターン領域が照明され始め、走査露光が開始される。上記の相対走査は、主制御装置２８が、前述したレーザ干渉計２６及びレーザ干渉計１４の計測値をモニタしつつ、レチクルステージ駆動部（不図示）及び駆動系２２を制御することにより行われる。
【０１６２】
主制御装置２８は、特に上記の走査露光時には、レチクルステージＲＳＴのＹ軸方向の移動速度ＶｒとＸＹステージ２０のＹ軸方向の移動速度Ｖｗとが、投影光学系ＰＬの投影倍率（１／４倍あるいは１／５倍）に応じた速度比に維持されるように同期制御を行う。また、主制御装置２８は、走査露光中に、フォーカスセンサＡＦＳによって検出されたウエハＷのＺ軸方向の位置情報に基づき、前述の照明領域ＩＡＲと共役な露光領域内で、前述した光学特性補正後の投影光学系ＰＬの像面の焦点深度の範囲内にウエハＷ（ショット領域）表面が収まるように、駆動系２２を介してウエハテーブル１８をＺ軸方向及び傾斜方向に駆動し、ウエハＷのフォーカス・レベリング制御を行う。なお、本実施形態では、ウエハＷの露光動作に先立って、前述した各評価点における最良フォーカス位置に基づいて投影光学系ＰＬの像面を算出し、この像面がフォーカスセンサＡＦＳの検出基準となるようにフォーカスセンサＡＦＳの光学的なキャリブレーション（例えば、受光系５０ｂ内に配置される平行平面板の傾斜角度の調整など）が行われている。勿論、光学的なキャリブレーションを必ずしも行う必要はなく、例えば先に算出した像面とフォーカスセンサＡＦＳの検出基準との偏差に応じたオフセットを考慮して、フォーカスセンサＡＦＳの出力に基づいてウエハＷ表面を像面に一致させるフォーカス動作（及びレベリング動作）を行うようにしても良い。また、ウエハＷの移動の代わりに、あるいはこれと組み合わせて、レチクルＲと投影光学系ＰＬの光学素子との少なくとも一方を移動してフォーカス・レベリング制御を行っても良い。
【０１６３】
そして、レチクルＲのパターン領域の異なる領域が紫外パルス光で逐次照明され、パターン領域全面に対する照明が完了することにより、ウエハＷ上の第１ショット領域の走査露光が終了する。これにより、レチクルＲのパターンが投影光学系ＰＬを介して第１ショット領域に縮小転写される。
【０１６４】
上述のようにして、第１ショット領域の走査露光が終了すると、主制御装置２８により、駆動系２２を介してＸＹステージ２０がＸ、Ｙ軸方向にステップ移動され、第２ショット領域の露光のための走査開始位置（加速開始位置）に移動される。
【０１６５】
そして、主制御装置２８により、上述と同様に各部の動作が制御され、ウエハＷ上の第２ショット領域に対して上記と同様の走査露光が行われる。
【０１６６】
このようにして、ウエハＷ上のショット領域の走査露光とショット間のステッピング動作とが繰り返し行われ、ウエハＷ上の露光対象ショットの全てにレチクルＲのパターンが順次転写される。
【０１６７】
ウエハＷ上の全露光対象ショットへのパターン転写が終了すると、次のウエハと交換され、上記と同様にアライメント、露光動作が繰り返される。
【０１６８】
以上詳細に説明したように、本実施形態の露光装置１００によると、投影光学系の光学特性計測に際し、主制御装置２８は、計測用パターンＭＰn（ｎ＝１〜９）と枠パターンＡＰとが形成されたレチクルＲTを、投影光学系の物体面側に配置されたレチクルステージＲＳＴ上に搭載し、投影光学系ＰＬの像面側に配置されたウエハＷT上に照射される照明光ＩＬのエネルギ量（露光量）Ｐを適正露光量以下の範囲内で変更しながら、かつウエハＷTの投影光学系ＰＬの光軸方向に関する位置（Ｚ）を変更し、ウエハＷT上に計測用パターンＭＰnをステップ・アンド・リピート方式（ステップピッチＳＰ）で順次転写する（ステップ４０８〜４２４）。これにより、ウエハＷT上には、マトリックス状に配置された複数（Ｍ×Ｎ個）の区画領域（仮想の区画領域）ＤＡi,j（ｉ＝１〜Ｍ、ｊ＝１〜Ｎ）から成る全体として矩形の第１領域ＤＣnが形成される。この場合、適正露光量以下の範囲内で露光量を変更しながら露光が行われるので、前述した適性露光量以上の範囲で露光を行う場合に比べて、露光時間の短縮が可能となる。また、パターン線幅差が露光に与える影響が低減されている。また、第１領域ＤＣnは、区画領域相互間の境界に従来のような枠線が存在しないＮ行Ｍ列のマトリックス状配置の複数の区画領域（計測用パターンの像が投影された領域）によって構成される。
【０１６９】
次いで、主制御装置２８は、レチクルＲTを移動し、レチクルＲTとウエハＷTとを所定の位置関係に設定して、枠パターンＡＰを過露光となる露光量でウエハＷT上に転写する。これにより、ウエハＷT上の各第１領域ＤＣnの周囲に過露光の第２領域ＤＤnがそれぞれ形成される（ステップ４２８、４３０）。すなわち、ウエハＷT上には、第１領域ＤＣnとこの外枠領域を形成する第２領域ＤＤnとから成る評価点対応領域ＤＢnが形成される。
【０１７０】
そして、ウエハＷTの現像後に、主制御装置２８は、ＦＩＡ系のアライメントセンサから成るアライメント検出系ＡＳを用いてウエハＷT上の評価点対応領域ＤＢnを撮像する（ステップ５０４）。次いで、主制御装置２８は、取り込んだレジスト像の撮像データに基づき、評価点対応領域ＤＢnの輪郭（矩形の外枠ＤＢＦ）を検出する（ステップ５０６、５０８）。
【０１７１】
次に、主制御装置２８は、既知の設計上の位置関係を考慮し、検出した外枠ＤＢＦを基準として評価点対応領域ＤＢnを構成する複数の区画領域ＤＡi,jのうち、第２領域ＤＤnを除く第１領域ＤＣnを構成するＭ×Ｎ個の区画領域それぞれの位置を算出する（ステップ５１８）。この算出は、外枠内の区画領域の数及び配置の情報に基づいて行われる。本実施形態では、外枠ＤＢＦを基準として設計値に基づき複数の区画領域の位置を算出するので、その複数の区画領域のほぼ正確な位置を求めることが可能となる。
【０１７２】
次いで、主制御装置２８は、前記撮像データに基づき、第１領域ＤＣnを構成するＭ×Ｎ個の区画領域の中から、計測用パターンの像が出現し始める境界となる複数の区画領域に関する情報を検出する。具体的には、第１領域ＤＣnを構成するＭ×Ｎ個の区画領域における像の形成状態（計測用パターンの像が出現しているか否か）を画像処理の手法、前述の各区画領域ＤＡi,jのスコアＥi,jと閾値ＳＨとを比較した二値化の手法により検出し（ステップ５２０、５２２）、その結果、パターンが出現しているとされた区画領域ＤＡi,jの数をフォーカス位置毎に計数し（ステップ５２４）、そのパターンの出現数を、横軸をフォーカス位置とし、縦軸をパターン出現数とする座標系上にプロットして、各プロット点をカーブフィットすることによりｎ次の近似曲線（最小自乗近似曲線）を求める。この場合、この近似曲線が、計測用パターンの像が出現し始める境界となる複数の区画領域に関する情報、具体的には計測用パターンの像が出現し始める境界となる複数の区画領域の配置情報に他ならない。
【０１７３】
すなわち、本実施形態では、過露光により計測用パターンの像が消失し始める境界となる区画領域を検出対象とせず、計測用パターンの像が出現し始める境界となる複数の区画領域の少なくとも一部に関する情報を検出するので、前述の如く、適正露光量以下の範囲で露光量を変化させながら露光を行っても、特に支障なく検出を行うことが可能となる。
【０１７４】
そして、検出された計測用パターンの像が出現し始める境界となる複数の区画領域の少なくとも一部に関する情報、すなわち前述のｎ次の近似曲線に基づいて、投影光学系の光学特性を求める（ステップ５３０〜５３８）。本実施形態では、客観的かつ定量的な上記のスコアＥi,j、すなわち画像のコントラストの指標値を用いた検出結果に基づいて最良フォーカス位置などの投影光学系ＰＬの光学特性を求めているため、短時間で精度良く最良フォーカス位置などを求めることが可能となる。従って、この最良フォーカス位置に基づいて決定される光学特性の計測精度及び計測結果の再現性を向上させることができるとともに、結果的に光学特性計測のスループットを向上させることが可能となる。また、従来の寸法を計測する方法に比べて、計測用パターンを小さくすることができるため、レチクルのパターン領域内に多くの計測用パターンを配置することが可能となる。従って、評価点の数を増加させることができるとともに、各評価点間の間隔を狭くすることができ、結果的に光学特性計測の計測精度を向上させることが可能となる。さらに、最適露光量以下の範囲で露光量を変化させているので、例えばレジスト像を計測対象とする場合に、レジストの特性によって計測結果が殆ど左右されない。
【０１７５】
また、本実施形態の場合、隣接する区画領域間に枠線が存在しないので、像形成状態の検出対象である複数の区画領域（主として計測用パターンの像が出現した区画領域）において、計測用パターンの像のコントラストが枠線の干渉に起因して低下することがない。このため、それらの複数の区画領域の撮像データとしてパターン部と非パターン部のＳ／Ｎ比の良好なデータを得ることができる。従って、区画領域毎の計測用パターンＭＰnの形成状態を精度、再現性良く検出することが可能となる。しかも、像の形成状態を客観的、定量的なスコアＥi,jを閾値ＳＨと比較してパターンの有無情報（二値化情報）に変換して検出するので、区画領域毎の計測用パターンＭＰnの形成状態を、再現性良く検出することができるとともに、パターン有無の判別を自動的にかつ安定して行うことができる。従って、本実施形態では、二値化に際して、閾値は一つだけで足り、複数の閾値を設定しておいて閾値毎にパターンの有無具合を判別するような場合に比べて、像の形成状態の検出に要する時間を短縮することができるとともに、その検出アルゴリズムも簡略化することができる。
【０１７６】
また、本実施形態では、上述の如く、像の形成状態をパターンの有無情報（二値化情報）に変換して検出するので、レチクルＲTのパターン領域ＰＡ内に計測用パターンＭＰn以外のパターン（例えば、比較用の基準パターンや、位置決め用マークパターン等）を配置する必要がない。
【０１７７】
また、本実施形態に係る光学特性計測方法によると、統計処理による近似曲線の算出という客観的、かつ確実な方法を基礎として最良フォーカス位置を算出しているので、安定して高精度かつ確実に光学特性を計測することができる。なお、近似曲線の次数によっては、その変曲点、あるいはその近似曲線と所定のスライスレベルとの複数の交点等に基づいて最良フォーカス位置を算出することは可能である。
【０１７８】
また、本実施形態の露光装置１００では、前述の光学特性計測方法により精度良く計測された投影光学系ＰＬ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ＰＬが露光に先立って調整され、その調整された投影光学系ＰＬを介してレチクルＲに形成されたパターンがウエハＷ上に転写される。更に、上述のようにして決定された最良フォーカス位置を考慮して露光の際のフォーカス制御目標値の設定が行われるので、デフォーカスによる色むらの発生を効果的に抑制することができる。従って、本実施形態に係る露光方法によると、微細パターンをウエハ上に高精度に転写することが可能となる。
【０１７９】
なお、上記実施形態で説明した光学特性計測方法は、一実施形態に過ぎず、本発明の光学特性計測方法がこれに限定されないことは勿論である。例えば、上記実施形態では、マトリックス状に配置された複数の区画領域ＤＡi,jから成る全体として矩形の第１領域ＤＣnをウエハＷT上に形成した後、第１領域の周囲に過露光の第２領域ＤＤnを形成するものとしたが、第２領域ＤＤnを形成した後、第１領域ＤＣnを形成しても良い。かかる場合には、例えば感光剤として、化学増幅型レジストなどの高感度レジストを用いる場合に、検出対象である計測用パターンの像の形成（転写）から現像までの時間を短くできるので、より望ましい。
【０１８０】
また、上記実施形態では、評価点対応領域ＤＢnを構成する第２領域ＤＤnが矩形枠状であ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、第２領域は、その外縁が少なくとも第１領域を構成する各区画領域の位置算出の基準にできれば良いので、矩形枠状の一部の例えばコ字状（Ｕ字状）部分、あるいはＬ字状部分であっても良い。この場合、第１領域とその外側の第２領域とで構成される評価点対応領域は、全体として矩形の領域となる。
【０１８１】
また、前述の第２領域、すなわち矩形枠状の領域、あるいはその一部の領域を形成する方法は、上記実施形態で説明した方法に限らず、例えば、露光装置１００のレチクルステージＲＳＴ上に例えば矩形枠状の光透過部から成るパターン（第２領域ＤＤnと同様の形状のパターン）あるいはその一部のパターンなどが形成されたレチクルを搭載し、そのレチクルのパターンを１回の走査露光で、投影光学系ＰＬの像面側に配置されたウエハ上に転写して、過露光の第２領域をウエハ上に形成することとしても良い。あるいは、前述の計測用パターンをステップ・アンド・リピート方式又はステップ・アンド・スキャン方式で、過露光となる露光量でウエハ上に転写して前述の第２領域ＤＤnを形成しても良い。この他、、計測用パターンが完全に含まれる区画領域ＤＡi,jに対応するサイズの矩形の開口パターンが形成されたレチクルをレチクルステージＲＳＴ上に搭載して、ステップ・アンド・リピート方式又はステップ・アンド・スキャン方式で、その開口パターンを過露光の露光エネルギ量でウエハ上に転写することにより、過露光の第２領域をウエハ上に形成することとしても良い。また、例えば上記の開口パターンを用いてステップ・アンド・スティッチ方式で露光を行い、ウエハ上に開口パターンの複数の像を隣接してあるいは繋ぎ合わせて形成することによって、過露光の第２領域をウエハ上に形成しても良い。この他、レチクルステージＲＳＴを静止させた状態でそのレチクルステージＲＳＴ上に搭載されたレチクルに形成された開口パターンを照明光で照明しながらウエハＷ（ウエハテーブル１８）を所定方向に移動して過露光の第２領域を形成しても良い。いずれにしても、上記実施形態と同様に、過露光の第２領域の存在により、その第２領域の外縁をＳ／Ｎ比の良好な検出信号に基づいて精度良く検出することが可能となる。
【０１８２】
なお、上記実施形態では、計測用パターンＭＰnの像の形成状態を、スコアＥi,jと閾値ＳＨとを比較してパターンの有無情報（二値化情報）に変換して検出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。上記実施形態では、評価点対応領域ＤＢnの外枠ＤＢＦを精度良く検出し、この外枠を基準として各区画領域ＤＡi,jを演算により算出するので、各区画領域の位置を正確に求めることができる。従って、この正確に求められた各区画領域に対してテンプレートマッチングを行うこととしても良い。このようにすれば、短時間にテンプレートマッチングを行うことができる。この場合、テンプレートパターンとして、例えば像が出現した区画領域あるいは像が出現しなかった区画領域の撮像データを用いることができる。このようにしても、客観的、定量的な相関値の情報が区画領域毎に得られるので、得られた情報を、所定の閾値と比較することにより、計測用パターンＭＰnの形成状態を二値化情報（像の有無情報）に変換して、上記実施形態と同様に像の形成状態を精度、再現性良く検出することができる。
【０１８３】
また、過露光の第２領域は、必ずしもなくても良い。かかる場合であっても、第１領域の輪郭が矩形の外枠となり、第１領域内の最外周部に位置する区画領域（以下、「外縁部区画領域」と呼ぶ）の一部には、パターン像が形成されない領域が存在するので、上記実施形態と同様の手法により、その外枠の一部、すなわち第１領域とその外側の領域の境界線をＳ／Ｎ比良く検出することが可能となり、その境界線を基準として設計値に基づき他の区画領域（第１領域を構成する各区画領域）の位置を算出することができ、他の区画領域のほぼ正確な位置を求めることが可能である。同様に、過露光の第２領域は、上記実施形態のような矩形枠状あるいはその一部のような形状に限定されるものではない。例えば、第２領域の形状は、第１領域との境界線（内縁）のみが矩形枠状の形状を有し、外縁は任意形状であっても良い。これらの場合にも、第１領域内の複数の区画領域それぞれの位置をほぼ正確に知ることができるので、例えばそれぞれの区画領域に対して、上記実施形態と同様のスコア（像のコントラストの指標値）を用いた方法、あるいはテンプレートマッチング法を適用して像の形成状態を検出することにより、上記実施形態と同様に、パターン像の形成状態を短時間で検出することが可能になる。
【０１８４】
そして、その検出結果に基づいて投影光学系の光学特性を求めることにより、客観的かつ定量的な像のコントラスト又は相関値を用いた検出結果に基づいて光学特性が求めることができる。従って、上記実施形態と同等の効果を得ることができる。
【０１８５】
また、上記実施形態では、各区画領域の検出の基準となる外枠ＤＢＦの検出、及び各区画領域の像の形成状態の検出にＦＩＡ系のアライメントセンサを用いるものとしたが、本発明がこれに限定されるものではない。すなわち、外枠ＤＢＦあるいは上述した前記外縁部区画領域と第２領域の境界線の検出、及び各区画領域の像の形成状態の検出の少なくとも一方に、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）などの他の撮像装置（画像計測装置）を用いても良い。かかる場合であっても、第２領域の外枠又は内縁部を基準として、第１領域内の各区画領域の位置を精度良く求めることが可能である。
【０１８６】
また、上記実施形態では、図３に示されるように、遮光部から成るパターン領域ＰＡの内部に光透過部によって計測用パターンＭＰnが形成された場合について説明したが、これに限らず、図３の場合と反対に、開口パターンの内部に遮光部によって形成される残しパターン（すなわち、両側が光透過部となる複数のライン部）によって計測用パターンＭＰnを形成しても良い。残しパターンによって計測用パターンを形成する場合には、ウエハにはその表面にネガ型レジストによって感光層を形成すれば良い。このようにすることにより、上記実施形態と同様に適正露光量以下の範囲で露光量を変化させても、前述と同様に転写像の出現し始める境界となる区画領域を精度良く検出することができ、結果的に上記実施形態と同等の効果を得ることができる。更に、上記実施形態ではレチクルのパターン領域ＰＡを遮光部としたが、パターン領域ＰＡは光透過部でも良く、この場合には、計測用パターンＭＰnの周囲の部分のみを遮光部とするとともに、転写に際して、照明領域をその遮光部部分のみに制限すれば良い。
【０１８７】
なお、上記実施形態では、レチクルＲT上の計測用パターンＭＰnとして１種類のＬ／Ｓパターン（マルチバーパターン）を用いる場合について説明したが、本発明がこれに限定されないことは言うまでもない。計測用パターンとしては、周期方向が異なる少なくとも２種類のＬ／Ｓパターンや、孤立線やコンタクトホールなどを用いても良い。計測用パターンＭＰnとしてＬ／Ｓパターンを用いる場合には、デューティ比及び周期方向は、任意で良い。また、計測用パターンＭＰnとして周期パターンを用いる場合、その周期パターンは、Ｌ／Ｓパターンだけではなく、例えばドットマークを周期的に配列したパターンでも良い。これは、像の線幅等を計測する従来の方法とは異なり、像の形成状態をスコア（コントラスト）で検出しているからである。
【０１８８】
また、上記実施形態では、１種類のスコアに基づいて最良フォーカス位置を求めているが、これに限らず、複数種類のスコアを設定しこれらに基づいて、それぞれ最良フォーカス位置を求めても良く、あるいはこれらの平均値（あるいは重み付け平均値）に基づいて最良フォーカス位置を求めても良い。
【０１８９】
また、上記実施形態では、像の形成状態の検出に１種類の閾値を用いているが、これに限らず、複数の閾値を用いても良い。複数の閾値を求める場合、それぞれの閾値を、スコアと比較することで、区画領域の像の形成状態を検出することとしても良い。この場合、例えば第１の閾値での検出結果から最良フォーカス位置が算出困難な場合に、第２の閾値での形成状態の検出を行い、その検出結果から最良フォーカス位置を求めることなどが可能となる。
【０１９０】
また、予め複数の閾値を設定しておき、閾値毎に最良フォーカス位置を求め、それらの平均値（単純平均値あるいは重み付け平均値）を最良フォーカス位置としても良い。例えば、各閾値に応じて、露光エネルギ量Ｐが極値を示すときのフォーカス位置を順次算出する。そして、各フォーカス位置の平均値を最良フォーカス位置とする。なお、露光エネルギ量Ｐとフォーカス位置Ｚとの関係を示す近似曲線と適当なスライスレベル（露光エネルギ量）との２つの交点（フォーカス位置）を求め、両交点の平均値を、各閾値毎に算出し、それらの平均値（単純平均値あるいは重み付け平均値）を最良フォーカス位置としても良い。
【０１９１】
あるいは、各閾値毎に最良フォーカス位置を算出し、閾値と最良フォーカス位置との関係において、閾値の変動に対して、最良フォーカス位置の変化が最も小さい区間における最良フォーカス位置の平均値（単純平均値あるいは重み付け平均値）を最良フォーカス位置としても良い。
【０１９２】
また、上記実施形態では、予め設定されている値を閾値として用いているが、これに限定されるものではない。例えば、ウエハＷT上の計測用パターンＭＰnが転写されていない領域を撮像し、得られたスコアを閾値としても良い。
【０１９３】
さらに、例えば前述の第１領域と第２領域とで、アライメント検出系ＡＳによる画像の取り込み回数を異ならせても良く、このようにすることにより計測時間の短縮などを図ることができる。
【０１９４】
なお、上記実施形態の露光装置１００では、主制御装置２８は、図示しない記憶装置に格納されている処理プログラムに従って、前述した投影光学系の光学特性の計測を行うことにより、計測処理の自動化を実現することができる。勿論、この処理プログラムは、他の情報記録媒体（ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ等）に保存されていても良い。さらに、計測を行う時に、図示しないサーバから処理プログラムをダウンロードしても良い。また、計測結果を、図示しないサーバに送付したり、インターネットやイントラネットを介して電子メール及びファイル転送により、外部に通知することも可能である。
【０１９５】
なお、上記実施形態では、計測用パターンＭＰnをウエハＷT上の各区画領域ＤＡi,jに転写した後、現像後にウエハＷT上の各区画領域ＤＡi,jに形成されるレジスト像をアライメント検出系ＡＳによって撮像し、その撮像データに対して画像処理を行う場合について説明したが、本発明に係る光学特性の計測方法はこれに限定されるものではない。例えば、撮像の対象は、露光の際にレジストに形成された潜像であっても良く、上記像が形成されたウエハを現像し、さらにそのウエハをエッチング処理して得られる像（エッチング像）などに対して行っても良い。また、ウエハなどの物体上における像の形成状態を検出するための感光層は、フォトレジストに限らず、光（エネルギ）の照射によって像（潜像及び顕像）が形成されるものであれば良い。例えば、感光層は、光記録層、光磁気記録層などであっても良く、従って、感光層が形成される物体もウエハ又はガラスプレート等に限らず、光記録層、光磁気記録層などが形成可能な板等であっても良い。
【０１９６】
また、オペレータなどが介在することなく、前述の計測結果（最良フォーカス位置など）に基づいて投影光学系ＰＬの光学特性を調整することができる。すなわち、露光装置に自動調整機能を持たせることが可能となる。
【０１９７】
また、上記実施形態では、パターンの転写の際に変更される露光条件が、投影光学系の光軸方向に関するウエハＷTの位置及びウエハＷTの面上に照射されるエネルギビームのエネルギ量（露光ドーズ量）であ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。例えば、投影光学系の光軸方向に関するウエハＷTの位置に限らず、例えば、照明条件（マスクの種別を含む）、投影光学系の結像特性など露光に関連する全ての構成部分の設定条件などの何れかを露光条件の１つとして変化させても良い。また、必ずしも２種類の露光条件を変更しながら露光を行う必要もない。すなわち、一種類の露光条件、すなわち、適正露光量以下の範囲内で露光量を変更しながら計測用マスクのパターンを感光物体上の複数の領域に転写し、その転写像の形成状態を検出する場合であっても、上記実施形態と同様のスコアを用いたコントラスト計測、あるいはテンプレートマッチングの手法により、その検出を迅速に行うことができるという効果がある。
【０１９８】
また、上記実施形態において、最良フォーカス位置とともに最良露光量を決定することができる。すなわち、露光エネルギ量を高エネルギ量側にも設定して、上記実施形態と同様の処理を行い、露光エネルギ量毎に、その像が検出されたフォーカス位置の幅を求め、該幅が最大となるときの露光エネルギ量を算出し、その場合の露光量を最良露光量とする。
【０１９９】
また、上記実施形態では、一例として、区画領域内の指定範囲のピクセル値の分散（又は標準偏差）を、スコアＥとして採用するものとしたが、本発明がこれに限定されるものではなく、区画領域内又はその一部（例えば、前述の指定範囲）のピクセル値の加算値、微分総和値をスコアＥとしても良い。
【０２００】
また、上記実施形態では、各区画領域ＤＡi,jの計測用パターンの像の有無を、スコアを閾値と比較することで検出するものとしたが、この代わりに、次のようにして、前述の図１４の曲線Ｐ＝ｆ（Ｚ）と同様の近似曲線を算出しても良い。
【０２０１】
すなわち、前述の外枠検出及びその検出結果を利用した各区画領域の位置の算出により、撮像データ上における第１領域ＤＣnの範囲を求める。そして、この第１領域ＤＣnに対応する撮像データの所定方向、例えば前述のマトリックスの行方向（Ｘ軸方向）のピクセル列毎のピクセルデータの加算値（Ｘ軸方向の走査線上の輝度値の積算信号）の分布状況を検出する。そして、このようにして得られたピクセル列毎のピクセルデータ（ピクセル値）の加算値の分布曲線における各ピーク点を見つけると、このピーク点が、計測用パターンの像が出現し始める境界となる区画領域の位置に相当する。
【０２０２】
次に、このピーク点をカーブフィットすることによりｎ次の近似曲線（最小自乗近似曲線）を求める。これにより、例えば図１４の曲線Ｐ＝ｆ（Ｚ）と同様の形状の近似曲線を得ることができる。この場合、所定方向のピクセル列毎のピクセルデータの加算値の分布状況を算出するという簡単な画像処理により、前述の区画領域毎の像の形成状態（例えば有無検出）の検出結果と実質的に等価な分布状況のデータを得ることができる。従って、客観的かつ定量的な撮像データを用いて、前述の区画領域毎の像の形成状態（例えば有無検出）の検出結果を得る場合と同程度の検出精度及び再現性で、より簡易な手法により像の形成状態を検出することができる。
【０２０３】
そして、上記の近似曲線を用いて、上記実施形態と同様の処理を行うことにより、投影光学系ＰＬの光学特性、例えばベストフォーカス位置などを求めることとすれば良い。このようにしても、上記実施形態と同様に、客観的かつ定量的な撮像データを用いた検出結果に基づいて光学特性が求められるため、従来の方法と比較して光学特性を精度及び再現性良く計測することができる。
【０２０４】
さらに、上記実施形態では、結像特性補正コントローラを介して投影光学系ＰＬの結像特性を調整するものとしたが、例えば、結像特性補正コントローラだけでは結像特性を所定の許容範囲内に制御することができないときなどは、投影光学系ＰＬの少なくとも一部を交換しても良いし、あるいは投影光学系ＰＬの少なくとも１つの光学素子を再加工（非球面加工など）しても良い。また、特に光学素子がレンズエレメントであるときはその偏芯を変更しても良く、あるいは光軸を中心として回転させても良い。このとき、露光装置１００のアライメントセンサを用いてレジスト像などを検出する場合、主制御装置２８はディスプレイ（モニタ）への警告表示、あるいはインターネット又は携帯電話などによって、オペレータなどにアシストの必要性を通知しても良いし、投影光学系ＰＬの交換箇所や再加工すべき光学素子など、投影光学系ＰＬの調整に必要な情報を一緒に通知すると良い。これにより、光学特性の計測などの作業時間だけでなく、その準備期間も短縮でき、露光装置の停止期間の短縮、すなわち稼働率の向上を図ることが可能となる。また、本実施形態では計測用パターンを静止露光方式でウエハに転写するものとしたが、静止露光方式の代わりに、あるいはそれに加えて走査露光方式で、上記実施形態と全く同様に少なくとも１つの露光条件を変えながら計測用パターンをウエハに転写することでダイナミックな光学特性を求めるようにしても良い。
【０２０５】
また、上記実施形態では、評価点対応領域ＤＢnを構成するＮ×Ｍ個の区画領域ＤＡi,jを全て露光するものとしたが、Ｎ×Ｍ個の区画領域の少なくとも１個、すなわち曲線Ｐ＝ｆ（Ｚ）の決定に明らかに寄与しない露光条件が設定される区画領域（例えば、図９で左上隅及び左下隅に位置する区画領域など）についてはその露光を行わなくても良く、評価点対応領域ＤＢnは、全体として矩形（マトリックス）となっていなくても良い。
【０２０６】
また、上記実施形態ではアライメント検出系ＡＳで撮像されるレジスト像の画像信号を走査線毎に積算しても良い。また、上記実施形態では１つの評価点対応領域ＤＢnの全体を一括で撮像するものとしたが、例えば１つの評価点対応領域ＤＢnを複数回に分けて撮像しても良い。さらに、各撮像時にウエハを位置決めすることなく連続移動しても良く、これにより計測時間の短縮を図ることが可能となる。このとき、例えば区画領域ＤＡi,j毎に複数回撮像してその画像データを加算しても良い。
【０２０７】
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）、あるいは他の真空紫外域のパルスレーザ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、紫外域の輝線（ｇ線、ｉ線等）を出力する超高圧水銀ランプ等を用いても良い。この場合には、ランプ出力制御、ＮＤフィルタ等の減光フィルタ、光量絞り等によって露光エネルギの調整を行えば良い。また、ＥＵＶ光、Ｘ線、あるいは電子線及びイオンビームなどの荷電粒子線を露光ビームとして用いる露光装置に本発明を適用しても良い。
【０２０８】
なお、上記実施形態では、本発明がステップ・アンド・スキャン方式の縮小投影露光装置に適用された場合について説明したが、本発明の適用範囲がこれに限定されないのは勿論である。すなわち、ステップ・アンド・リピート方式、ステップ・アンド・スティッチ方式又はプロキシミティ方式などの露光装置、あるいは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。さらに、例えば国際公開ＷＯ９９／４９５０４号などに開示される、投影光学系ＰＬとウエハとの間に液体が満たされる液浸露光装置にも本発明は好適に適用することができる。
【０２０９】
さらに、投影光学系ＰＬは、屈折系、反射屈折系、及び反射系のいずれでもよいし、縮小系、等倍系、及び拡大系のいずれでも良い。
【０２１０】
さらに、本発明は、半導体素子の製造に用いられる露光装置だけでなく、液晶表示素子、プラズマディスプレイなどを含むディスプレイの製造に用いられる、デバイスパターンをガラスプレート上に転写する露光装置、薄膜磁気へッドの製造に用いられる、デバイスパターンをセラミックウエハ上に転写する露光装置、撮像素子（ＣＣＤなど）、有機ＥＬ、マイクロマシン、及びＤＮＡチップなどの製造、さらにはマスク又はレチクルの製造に用いられる露光装置などにも適用することができる。
【０２１１】
《デバイス製造方法》
次に、上記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。
【０２１２】
図１５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１５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。
【０２１３】
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。
【０２１４】
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。
【０２１５】
図１６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１６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。
【０２１６】
ウエハプロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップ３１５（レジスト形成ステップ）において、ウエハに感光剤を塗布する。引き続き、ステップ３１６（露光ステップ）において、上記各実施形態の露光装置及び露光方法によってマスクの回路パターンをウエハに転写する。次に、ステップ３１７（現像ステップ）においては露光されたウエハを現像し、ステップ３１８（エッチングステップ）において、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去る。そして、ステップ３１９（レジスト除去ステップ）において、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。
【０２１７】
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。
【０２１８】
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を考慮し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を生産性良く製造することが可能となる。
【０２１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る光学特性計測方法によれば、短時間で、精度及び再現性良く投影光学系の光学特性を求めることができるという効果がある。
【０２２０】
また、本発明に係る露光方法によれば、高精度な露光を実現できるという効果がある。
【０２２１】
また、本発明に係るデバイス製造方法によれば、高集積度のデバイスを製造することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１の照明系ＩＯＰの具体的構成の一例を説明するための図である。
【図３】投影光学系の光学特性の計測に用いられるレチクルの一例を示す図である。
【図４】光学特性の計測方法を説明するためのフローチャート（その１）である。
【図５】光学特性の計測方法を示すフローチャート（その２）である。
【図６】区画領域の配列を説明するための図である。
【図７】ウエハＷT上に第１領域ＤＣnが形成された状態を示す図である。
【図８】ウエハＷT上に評価点対応領域ＤＢnが形成された状態を示す図である。
【図９】ウエハＷTを現像後にＷT上に形成された評価点対応領域ＤＢ1のレジスト像の一例を示す図である。
【図１０】図５のステップ４５６（光学特性の算出処理）の詳細を示すフローチャート（その１）である。
【図１１】図５のステップ４５６（光学特性の算出処理）の詳細を示すフローチャート（その２）である。
【図１２】ステップ５１８の処理により第１領域ＤＣnを構成する各区画領域ＤＡi,jが求められた様子を示す図である。
【図１３】検出結果の一例を示すテーブルデータ形式の図である。
【図１４】パターン出現数（露光エネルギ量）とフォーカス位置との関係を示す図である。
【図１５】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１６】図１５のステップ３０４における処理のフローチャートである。
【符号の説明】
ＤＡi,j…区画領域、ＤＢn…評価点対応領域（所定領域）、ＩＬ…エネルギビーム、ＭＰn…計測用パターン、ＰＬ…投影光学系、Ｒ…レチクル（マスク）、Ｗ…ウエハ（感光物体）、ＷT…ウエハ（感光物体）。
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学特性計測方法、露光方法及び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を計測する光学特性計測方法、該光学特性計測方法によって計測された光学特性を考慮して調整された投影光学系を用いて露光を行う露光方法、及び該露光方法を利用したデバイスの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体素子、液晶表示素子等を製造するためのリソグラフィ工程では、マスク又はレチクル（以下、「レチクル」と総称する）に形成されたパターンを投影光学系を介してレジスト等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露光装置が、比較的多く用いられている。
【０００３】
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。投影露光装置の解像力を向上させるためには、投影光学系の光学性能を向上させることが必要であり、投影光学系の光学特性（結像特性を含む）を正確に計測し、評価することが重要となっている。
【０００４】
投影光学系の光学特性、例えばパターンの像面の正確な計測は、投影光学系の視野内の各評価点（計測点）における最適なフォーカス位置（最良フォーカス位置）を正確に計測できることが前提となる。
【０００５】
従来の投影露光装置における最良フォーカス位置の計測方法としては、いわゆるＣＤ／フォーカス法と、いわゆるＳＭＰフォーカス計測法とが主として用いられていた。前者のＣＤ／フォーカス法では、例えば、ラインアンドスペースパターン等のテストパターンを投影光学系の光軸方向に関する複数のウエハ位置でテスト用ウエハに転写する。そして、そのテスト用ウエハを現像して得られるレジスト像（転写されたパターンの像）の線幅値を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）等を用いて計測し、その線幅値と投影光学系の光軸方向に関するウエハ位置（以下、適宜「フォーカス位置」ともいう）との相関関係に基づいて最良フォーカス位置を判断する。後者のＳＭＰフォーカス計測法では、複数のフォーカス位置で、くさび形マークのレジスト像をウエハ上に形成し、フォーカス位置の違いによるレジスト像の線幅値の変化を長手方向の寸法変化に増幅させて置き換え、露光装置のアライメント系などのマーク検出系を用いてレジスト像の長手方向の長さを計測する。そして、フォーカス位置とレジスト像の長さとの相関関係に基づいて最良フォーカス位置を検出（算出）する（特許文献１、特許文献２参照）。
【０００６】
そして、種々のテストパターンについて、上述のようにして得られた最良フォーカス位置に基づいて、投影光学系の光学特性である非点収差や像面湾曲等を計測していた。
【０００７】
しかし、上述したＣＤ／フォーカス法では、例えばレジスト像の線幅値を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、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してしまうという不都合があった。また、計測誤差や計測結果の再現性についても、より高いレベルが要求されるようになり、従来の計測方法ではその対応が困難となってきた。さらに、フォーカス位置と線幅値の相関関係を示す近似曲線は、誤差を小さくするために４次以上の近似曲線が用いられており、それには、評価点毎に少なくとも５種類のフォーカス位置に関する線幅値が求められなければならないという制約があった。また、最良フォーカス位置からずれたフォーカス位置（投影光学系の光軸方向に関する＋方向と−方向との両方を含む）での線幅値と最良フォーカス位置での線幅値との差は、誤差を小さくするために１０％以上であることが要求されているが、この条件を満足させることが困難となってきた。
【０００８】
また、上述したＳＭＰフォーカス計測法では、通常、計測を単色光で行うために、レジスト像の形状の違いにより干渉の影響が異なり、それが計測誤差（寸法オフセット）につながることが考えられる。さらに、画像処理にてくさび形マークのレジスト像の長さ計測を行うには、レジスト像の最も細くなる長手方向の両端部分までの情報を詳細に取り込む必要が有り、現状の画像取り込み機器（ＣＣＤカメラ等）の分解能では未だ十分ではないという問題点がある。また、テストパターンが大きいために、投影光学系の視野内での評価点の数を増加させることが困難であった。
【０００９】
この他、主として上述のＣＤ／フォーカス法の欠点を改善するものとして、テスト露光によってパターンが転写されたウエハを現像し、現像後にウエハ上に形成されるパターンのレジスト像を撮像し、その撮像データを用いて所定のテンプレートとのパターンマッチングを行い、その結果に基づいて最良フォーカス位置などの最良露光条件を決定する発明（特許文献３、特許文献４等参照）も知られている。これら特許文献３、特許文献４に開示された発明によると、ＳＭＰ計測法のような現状の画像取り込み機器（ＣＣＤカメラ等）の分解能不足や、投影光学系の視野内での評価点の数の増加が困難であるという不都合もない。
【００１０】
【特許文献１】
特許第２５８０６６８号
【特許文献２】
特許第２７１２３３０号
【特許文献３】
特開平１１−２３３４３４号公報
【特許文献４】
国際公開第０２／２９８７０号パンフレット
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、テンプレートマッチング法を採用して、かつこれを自動化する場合には、そのテンプレートマッチングを容易にするためにパターンとともにマッチングの基準となる枠（パターン）がウエハ上に形成されるのが通常である。
【００１１】
しかしながら、上述の特許文献３、４などのようなテンプレートマッチングを用いた最良露光条件の決定方法にあっては、多種多様なプロセス条件の中にはパターンの近傍に形成されるテンプレートマッチングの基準となる枠の存在により、画像処理方式のウエハアライメント系、例えばＦＩＡ（field image alignment）系のアライメントセンサなどで画像取り込みを行った場合に、パターン部のコントラストが著しく低下して計測が困難になる場合があった。
【００１２】
特に、特許文献４に記載の方法にあっては、上記のパターンマッチングの結果に基づいて、計測用パターンの像の有無を区画領域毎に検出し、その有無情報に基づいて、パターンの像が消失する境界となる区画領域（消失点）を検出しているため、露光量をレジストの最適露光量近傍から過露光（オーバードーズ）となる範囲で変化させていた。この場合、計測用パターンの線幅を僅かに変化させるだけで最適な露光量が大きく変化する、換言すれば計測用パターンの線幅差が露光に与える影響が大きいため、最適露光条件の決定に困難を伴っていた。また、例えば、レジスト像を計測対象とする場合、計測結果がレジストの種類に大きく影響を受ける傾向があった。また、投影光学系の光学特性の計測を目的とする場合、静止露光方式で露光を行うが、この場合、上記の過露光となる露光量範囲の露光にはある程度の時間を掛けて露光を行う必要があったことから、結果的にそれなりの時間を要していた。また、走査露光方式で露光を行うことも考えられるが、上記の過露光範囲での露光を実現するためには、照明光に対するレチクル及びウエハの移動速度を低速にして露光を行わなければならないことから、計測に時間を要し、スループットの面で必ずしも満足できるものではなかった。
【００１３】
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、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ことができる光学特性計測方法を提供することにある。
【００１４】
また、本発明の第２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。
【００１５】
また、本発明の第３の目的は、高集積度のデバイスの生産性を向上させることができるデバイス製造方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、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、適正露光量以下の範囲内で露光量を変更することを含む、少なくとも一つの露光条件を変更しながら、前記第１面上に配置された計測用パターンを前記投影光学系の第２面側に配置された感光物体に順次転写して複数の区画領域から成る第１領域を前記感光物体上に形成する第１工程と；前記複数の区画領域のうち、前記計測用パターンの像が出現し始める境界となる複数の区画領域の少なくとも一部に関する情報を検出する第２工程と；前記検出結果に基づいて前記投影光学系の光学特性を求める第３工程と；を含む光学特性計測方法である。
【００１７】
本明細書において、「露光条件」とは、照明条件（マスクの種別を含む）、像面上における露光ドーズ量等狭義の露光条件の他、投影光学系の光学特性など露光に関連する全ての構成部分の設定条件を含む広義の露光条件をも意味する。また、「適正露光量以下の範囲内で露光量を変更する」とは、感光物体の感光層を形成する感光剤（レジストなど）の照射特性曲線に応じた適正露光量（レジスト感度など）より小さい範囲から適正露光量となる範囲で露光量を変化させることを意味する。
【００１８】
これによれば、露光条件として、少なくとも適正露光量以下の範囲内で露光量を変更しながら、第１面（物体面）上に配置された計測用パターンを投影光学系の第２面（像面）側に配置された感光物体に順次転写して複数の区画領域から成る第１領域を感光物体上に形成する（第１工程）。この場合、計測用パターンの転写は、ステップ・アンド・リピート方式又はステップ・アンド・スキャン方式などの露光によって実現されるが、いずれの場合であっても、適正露光量以下の範囲内で露光量を変更しながら露光が行われるので、前述した適性露光量以上の範囲で露光を行う場合に比べて、露光時間の短縮が可能となる。また、パターン線幅差が露光に与える影響が低減されている。
【００１９】
次いで、前記複数の区画領域のうち、前記計測用パターンの像が出現し始める境界となる複数の区画領域の少なくとも一部に関する情報を検出する（第２工程）。すなわち、過露光により計測用パターンの像が消失し始める境界となる区画領域を検出対象とせず、計測用パターンの像が出現し始める境界となる複数の区画領域の少なくとも一部に関する情報を検出するので、上記の適正露光量以下の範囲で露光量を変化させながら露光を行っても、特に支障なく検出を行うことが可能となる。
【００２０】
ここで、像の形成状態の検出は、感光物体を現像することなく感光物体上に形成された潜像に対して行っても良いし、上記像が形成された感光物体を現像した後、感光物体上に形成された像（レジスト像）、あるいはレジスト像が形成された感光物体をエッチング処理して得られる像（エッチング像）などに対して行っても良い。ここで、感光物体上における像の形成状態を検出するための感光層は、フォトレジストに限らず、光（エネルギ）の照射によって像（潜像及び顕像）が形成されるものであれば良い。例えば、感光層は、光記録層、光磁気記録層などであっても良く、従って、感光層が形成される物体もウエハ又はガラスプレート等に限らず、光記録層、光磁気記録層が形成可能な板等であっても良い。
【００２１】
例えば、像の形成状態の検出をレジスト像、エッチング像などに対して行う場合には、ＳＥＭなどの顕微鏡は勿論、例えば露光装置のアライメント検出系、例えばアライメントマークの像を撮像素子上に結像する画像処理方式のアライメント検出系、いわゆるＦＩＡ（Field Image Alignment）系のアライメントセンサを用いることができる。また、像の形成状態の検出を潜像に対して行う場合には、ＦＩＡ系などを用いることができる。
【００２２】
いずれにしても、像の形成状態を画像処理の手法で検出することができ、例えば検出対象領域における像のコントラストなどを検出することにより、パターン像の形成状態を短時間で検出することが可能になる。
【００２３】
そして、その検出結果、すなわち検出された計測用パターンの像が出現し始める境界となる複数の区画領域の少なくとも一部に関する情報に基づいて、投影光学系の光学特性を求める（第３工程）。ここでは、客観的かつ定量的な像のコントラストなどを用いた検出結果に基づいて光学特性が求められるために、従来の方法と比較して光学特性を精度及び再現性良く計測することができる。また、従来の寸法を計測する方法に比べて、計測用パターンを小さくすることができるため、マスクのパターン領域内に多くの計測用パターンを配置することが可能となる。従って、評価点の数を増加させることができるとともに、各評価点間の間隔を狭くすることができ、結果的に光学特性計測の計測精度を向上させることが可能となる。さらに、レジスト像を計測対象とする場合に、レジストの特性によって計測結果が殆ど左右されない。
【００２４】
従って、請求項１に記載の光学特性計測方法によれば、短時間で、確実にかつ精度及び再現性良く投影光学系の光学特性を計測することができる。特に、走査露光方式で計測用パターンを感光物体に上に転写する場合には、高速での走査露光が可能となり、スループットの向上が可能となる。
【００２５】
この場合において、請求項２に記載の光学特性計測方法の如く、前記計測用パターンは、遮光部内の光透過部によってパターンが形成される抜きパターンであり、前記感光物体にはその表面にポジ型レジストによって感光層が形成されていることとすることができる。
【００２６】
この場合において、請求項３に記載の光学特性計測方法の如く、前記第２工程に先立って、前記第１領域となる前記感光物体上の領域の周囲の少なくとも一部に過露光の第２領域を形成する第４工程を更に含み、前記第２工程は、前記第２領域の輪郭の一部を検出する工程と、その検出結果を利用して前記複数の区画領域の少なくとも一部の複数の区画領域における計測用パターンの像の形成状態を検出する工程とを含むこととすることができる。
【００２７】
この場合において、第４工程は、第１工程の後に行うこととすることができるが、請求項４に記載の光学特性計測方法の如く、前記第４工程は、前記第１工程に先立って行われることとすることもできる。
【００２８】
上記請求項３及び４に記載の各光学特性計測方法において、第２領域の形成方法は、種々考えられ、例えば請求項５に記載の光学特性計測方法の如く、前記第４工程では、前記第１面上に配置された所定のパターンを前記投影光学系の第２面側に配置された前記感光物体上に転写して前記第２領域を形成することとすることができる。
【００２９】
この場合において、請求項６に記載の光学特性計測方法の如く、前記第１領域は、全体として矩形状の領域であり、前記所定のパターンは矩形枠状又はその一部の形状を有するパターンであり、前記第４工程では、前記第１面上に配置された前記所定のパターンを前記投影光学系の第２面側に配置された前記感光物体上に走査露光方式で転写することとすることができる。
【００３０】
上記請求項３〜５に記載の各光学特性計測方法において、請求項７に記載の光学特性計測方法の如く、前記第４工程では、前記第１面上に配置された前記計測用パターンを前記投影光学系の第２面側に配置された前記感光物体上に過露光となる露光量で順次転写して前記第２領域を形成することとすることができる。
【００３１】
上記請求項１に記載の光学特性計測方法において、請求項８に記載の光学特性計測方法の如く、前記計測用パターンは、光透過部内に遮光部によってパターンが形成される残しパターンであり、前記感光物体にはその表面にネガ型レジストによって感光層が形成されていることとすることができる。
【００３２】
上記請求項１〜８に記載の光学特性計測方法において、請求項９に記載の光学特性計測方法の如く、前記第２工程では、前記第１領域を構成する前記複数の区画領域の少なくとも一部の複数の区画領域における像の形成状態を、撮像により得られた前記各区画領域のピクセルデータに関する代表値を判定値として検出することとすることができる。
【００３３】
この場合において、請求項１０に記載の光学特性計測方法の如く、前記代表値は、前記各区画領域の少なくとも一部におけるピクセルデータの加算値、微分総和値、分散及び標準偏差の少なくとも１つであることとすることができる。
【００３４】
なお、本明細書において、上記の代表値として用いられるピクセル値の加算値微分総和値、分散あるいは標準偏差などを、適宜、「スコア」あるいは「コントラストの指標値」などとも呼ぶものとする。
【００３５】
上記請求項９及び１０に記載の各光学特性計測方法の如く、請求項１１に記載の光学特性計測方法の如く、前記像の形成状態の検出に際し、前記各区画領域のピクセルデータに関する代表値を所定の閾値と比較して二値化することとすることができる。
【００３６】
上記請求項１〜８に記載の光学特性計測方法において、請求項１２に記載の光学特性計測方法の如く、前記第２工程では、前記第１領域を構成する前記複数の区画領域の少なくとも一部の複数の区画領域に対応する撮像データを用い、その撮像データ中の所定方向のピクセル列毎のピクセル値の加算値の分布に基づいて前記計測用パターンの像が出現し始める境界となる区画領域を検出することとすることができる。
【００３７】
上記請求項１〜１２に記載の各光学特性計測方法において、請求項１３に記載の光学特性計測方法の如く、前記第１工程では、前記露光条件として、前記投影光学系の光軸方向に関する前記感光物体の位置をも変更しながら、前記計測用パターンを前記感光物体上に順次転写し、前記第３工程では、前記第２工程で検出された計測用パターンの像が出現し始める境界となる複数の区画領域の少なくとも一部に関する情報に対応する露光用エネルギビームのエネルギ量と前記投影光学系の光軸方向に関する前記感光物体の位置との相関関係に基づいて最良フォーカス位置を決定することとすることができる。
【００３８】
請求項１４に記載の発明は、露光用のエネルギビームをマスクに照射し、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感光物体上に転写する露光方法であって、請求項１〜１３のいずれか一項に記載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感光物体上に転写する工程と；を含む露光方法である。
【００３９】
これによれば、請求項１〜１３に記載の各光学特性計測方法によって計測された投影光学系の光学特性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を物体上に転写するので、微細パターンを感光物体上に高精度に転写することができる。
【００４０】
請求項１５に記載の発明は、リソグラフィ工程を含むデバイス製造方法であって、前記リソグラフィ工程では、請求項１４に記載の露光方法を用いることを特徴とするデバイス製造方法である。
【００４１】
これによれば、リソグラフィ工程で、請求項１４に記載の露光方法により微細パターンを感光物体上に精度良く転写することができるので、結果的に高集積度のデバイスの生産性（歩留まりを含む）を向上させることが可能となる。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図１９に基づいて説明する。
【００４３】
図１には、本発明に係る光学特性計測方法及び露光方法を実施するのに好適な一実施形態に係る露光装置１００の概略的な構成が示されている。この露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式の縮小投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ（スキャナーとも呼ばれる））である。
【００４４】
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）が塗布された物体としてのウエハＷ上に投影する投影光学系ＰＬ、ウエハＷを保持して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。この制御系は装置全体を統括制御するマイクロコンピュータ（あるいはワークステーション）などから成る主制御装置２８を中心として構成されている。
【００４５】
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、視野絞りとしてのレチクルブラインド８（本実施形態では固定レチクルブラインド８Ａと可動レチクルブラインド８Ｂとを含む）、及び光路折り曲げ用のミラーＭ等を備えている。なお、オプティカルインテグレータ４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を用いることができる。本実施形態では、オプティカルインテグレータ４としてフライアイレンズが用いられているので、以下では、フライアイレンズ４とも呼ぶ。
【００４６】
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２の入射端に接続されている。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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、「照明光ＩＬ」と呼ぶものとする。
【００５０】
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照明光ＩＬの光路上に選択的に設定される。なお、開口絞り板５の代わりに、あるいはそれと組み合わせて、例えば照明光学系内に交換して配置される複数の回折光学素子、照明光学系の光軸に沿って可動なプリズム（円錐プリズム、多面体プリズムなど）、及びズーム光学系の少なくとも１つを含む光学ユニットを、光源１（具体的はエネルギ粗調器３）とオプティカルインテグレータ４との間に配置し、オプティカルインテグレータ４がフライアイレンズであるときはその入射面上での照明光ＩＬの強度分布、オプティカルインテグレータ４が内面反射型インテグレータであるときはその入射面に対する照明光ＩＬの入射角度範囲などを可変とすることで、照明光学系の瞳面上での照明光ＩＬの光量分布（２次光源の大きさや形状）、すなわち照明条件の変更に伴なう光量損失を抑えることが望ましい。
【００５１】
照明系開口絞り板５後方の照明光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、前述の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。
【００５２】
前記レチクルブラインド８を構成する固定レチクルブラインド８Ａは、レチクルＲのパターン面に対する共役面から僅かにデフォーカスした面に配置され、レチクルＲ上で照明光ＩＬが照射される矩形の照明領域（本実施形態ではＸ軸方向を長手方向としてその中心が照明光学系の光軸と一致）を規定する矩形開口が形成されている。また、この固定レチクルブラインド８Ａの近傍に走査方向（本実施形態では、図１及び図２における紙面内左右方向であるＹ軸方向とする）に対応する方向の位置及び幅が可変の開口部を有する可動レチクルブラインド８Ｂが配置され、走査露光の開始時及び終了時にその可動レチクルブラインド８Ｂを介して照明領域を更に制限することによって、不要な部分の露光が防止されるようになっている。さらに、可動レチクルブラインド８Ｂは走査方向と直交する非走査方向に対応する方向に関しても開口部の幅が可変であり、ウエハ上に転写すべきレチクルＲのパターンに応じて照明領域の非走査方向の幅を調整できるようになっている。
【００５３】
リレー光学系を構成する第２リレーレンズ７Ｂ後方の照明光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。
【００５４】
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表面上での照明光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。
【００５５】
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に効率良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の射出側焦点面に前述の２次光源が形成される。この２次光源から射出された照明光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上の矩形の照明領域を均一な照度分布で照明する。
【００５６】
一方、ビームスプリッタ６で反射された照明光ＩＬは、集光レンズ５２を介して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。
【００５７】
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上にレチクルＲが載置され、不図示のバキュームチャック等を介して吸着保持されている。レチクルステージＲＳＴは、不図示のレチクルステージ駆動部によって、水平面（ＸＹ平面）内で微小駆動可能であるとともに、走査方向（ここでは図１の紙面左右方向であるＹ軸方向とする）に所定ストローク範囲で走査されるようになっている。この走査中のレチクルステージＲＳＴの位置は、レチクルステージＲＳＴ上に固定された移動鏡１２を介して外部のレーザ干渉計１４によって計測され、このレーザ干渉計１４の計測値が主制御装置２８に供給されるようになっている。なお、レチクルステージＲＳＴの端面を鏡面加工してレーザ干渉計１４の反射面（前述の移動鏡１２の反射面に相当）を形成しても良い。
【００５８】
前記投影光学系ＰＬは、レチクルステージＲＳＴの図１における下方に、その光軸ＡＸｐの方向がＸＹ面に直交するＺ軸方向となるように配置されている。この投影光学系ＰＬとしては、ここでは両側テレセントリックな縮小系であって、Ｚ軸方向の共通の光軸ＡＸｐを有する複数枚のレンズエレメント（図示省略）から成る屈折光学系が用いられている。レンズエレメントのうちの特定の複数枚は、主制御装置２８からの指令に基づいて、図示しない結像特性補正コントローラによって制御され、投影光学系ＰＬの光学特性（結像特性を含む）、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。
【００５９】
この投影光学系ＰＬの投影倍率は、例えば１／４（あるいは１／５）などとされている。このため、前述の如く照明光ＩＬによりレチクルＲが均一な照度で照明されると、レチクルＲ上で照明領域内のパターンの一部が投影光学系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上にパターンの縮小像が形成される。
【００６０】
前記ＸＹステージ２０は、実際には不図示のベース上で、例えばリニアモータにより２次元移動可能となっている。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。
【００６１】
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。また、移動鏡２４の代わりにウエハテーブル１８の端面を鏡面加工して反射面として用いても良い。
【００６２】
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のＸＹ面内の位置（θｚ回転を含む）を制御する。
【００６３】
また、ウエハＷ表面のＺ軸方向の位置及び傾斜量は、例えば特開平６−２８３４０３号公報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に供給されており、主制御装置２８は、フォーカスセンサＡＦＳの計測値に基づいて駆動系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の光軸方向に関するウエハＷの位置及び傾きを制御するようになっている。
【００６４】
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とウエハテーブル１８との少なくとも一方を回転させることによって補正される。
【００６５】
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。
【００６６】
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としては、一例として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画像処理方式の結像式アライメントセンサの一種であるＦＩＡ（Field Image Alignment）系が用いられており、基準板ＦＰ上の基準マーク及びウエハＷ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なうことが可能である。
【００６７】
アライメント制御装置１６は、アライメント検出系ＡＳからの情報ＤＳをＡ／Ｄ変換し、このデジタル化された波形信号を演算処理してアライメント検出系ＡＳの検出中心に対するマークの位置情報を算出する。このとき、アライメント制御装置１６には、レーザ干渉計２６の計測値も供給されており、アライメント制御装置１６では、算出したマークの位置情報をレーザ干渉計２６の測長軸で規定されるステージ座標系上の位置情報に換算してその換算結果、すなわちマークの座標値を主制御装置２８に供給するようになっている。
【００６８】
なお、アライメント検出系ＡＳは、上述のＦＩＡ系の他、コヒーレントな検出光を対象に照射し、その対象から発生する散乱光又は回折光を検出するアライメントセンサや、その対象から発生する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などの各種のアライメントセンサを、単独で、あるいは適宜組み合わせて用いることもできる。
【００６９】
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号公報等に開示される、投影光学系ＰＬを介してレチクルＲ上のレチクルマーク又はレチクルステージＲＳＴ上の基準マーク（共に図示省略）と基準板ＦＰ上のマークとを同時に観察するための露光波長の光を用いたＴＴＲ（Through The Reticle）アライメント系から成る一対のレチクルアライメント検出系が設けられている。これらのレチクルアライメント検出系の検出信号は、アライメント制御装置１６を介して主制御装置２８に供給されるようになっている。
【００７０】
次に、本発明に係る投影光学系の光学特性を計測するのに用いられるレチクルの一例について説明する。
【００７１】
図３には、投影光学系の光学特性を計測するの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。この図３に示されるように、レチクルＲTは、ほぼ長方形のマスク基板としてのガラス基板４２の中央に、クロム等の遮光部材から成るパターン領域ＰＡが形成されている。図３中で点線で示される矩形領域ＩＡＲは、照明光学系及び投影光学系の光軸と中心が一致する前述の照明領域であり、図３では、レチクルＲTはそのパターン領域ＰＡの中心が照明領域ＩＡＲの中心とほぼ一致して配置されている。この照明領域ＩＡＲ内部には、その中心（すなわちレチクルＲTの中心（レチクルセンタ）に一致）及びその中心の周辺部８箇所の合計９箇所に例えばラインアンドスペースパターン（Ｌ／Ｓパターン）から成る計測用パターンＭＰ1〜ＭＰ9がそれぞれ形成されている。この場合、計測用パターンＭＰ4とＭＰ6とは、中央の計測用パターンＭＰ5を中心として、Ｘ軸方向の一側と他側に同一距離（例えば５００μｍ程度）だけ離れた位置にそれぞれ配置されている。また、計測用パターンＭＰ1とＭＰ7とは、計測用パターンＭＰ4を中心として、Ｙ軸方向の一側と他側に同一距離（３００μｍ程度）だけ離れた位置にそれぞれ形成されている。また、計測用パターンＭＰ2とＭＰ8とは、計測用パターンＭＰ5を中心として、Ｙ軸方向の一側と他側に同一距離（３００μｍ程度）だけ離れた位置にそれぞれ形成されている。また、計測用パターンＭＰ3とＭＰ9とは、計測用パターンＭＰ6を中心としてＹ軸方向の一側と他側に同一距離（３００μｍ程度）だけ離れた位置にそれぞれ形成されている。
【００７２】
計測用パターンＭＰn（ｎ＝１〜９）のそれぞれは、一例としてＸ軸方向を周期方向とし、線幅約１．３μｍ、長さ約１２μｍ程度の５本のラインパターンが、ピッチ約２．６μｍで配列されたマルチバーパターンによって構成されている。計測用パターンＭＰnのそれぞれは、ライン部が光透過部から成る抜きパターンである。
【００７３】
本実施形態では、上記の計測用パターンＭＰnの配置から明らかなように、Ｘ軸方向に隣り合う計測用パターン相互の間には、配列ピッチを２０μｍとして、２４個の計測用パターンを配置でき、Ｙ軸方向に隣り合う計測用パターンの相互の間には、配列ピッチを同じく２０μｍとして、１４個の計測用パターンを配置できるようになっている。この場合、ウエハＷのステップピッチを５μｍとして、ステップ・アンド・リピート方式（又はステップ・アンド・スキャン方式）でレチクルＲTのパターンをウエハＷ上に転写すると、上述の計測用パターンの構成説明からわかるように、ウエハＷ上の５μｍ角の各区画領域（ショット領域）内の約６０％の領域内に計測用パターンＭＰnの転写像が形成されるようになっている。
【００７４】
また、前述の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。
【００７５】
また、パターン領域ＰＡのレチクルセンタから＋Ｙ側に所定距離Ｌ１（Ｌ１は例えば４０ｍｍ）離れた位置には、その位置（点）を中心とする、３行３列のマトリック状配置の９個の長方形枠状の光透過部によって形成された枠パターンＡＰが形成されている。この枠パターンＡＰを構成する各光透過部は、４６０μｍ（Ｘ軸方向の長さ）×２６０μｍ（Ｙ軸方向の長さ）の長方形領域を取り囲む所定幅、例えば２０μｍの長方形枠状のパターン（以下、便宜上「長方形パターン」と呼ぶ）である。隣接する長方形パターン同士の中心間距離は、Ｘ軸方向に約５００μｍ、Ｙ軸方向に約３００μｍとなっている。
【００７６】
レチクルＲT上の各パターンは、実際には上述したような寸法関係となっているが、図３では図示の便宜上から大きさ、寸法の関係は実際と異なるものとして図示されている。
【００７７】
次に、本実施形態の露光装置１００における投影光学系ＰＬの光学特性の計測方法について、主制御装置２８内のＣＰＵの処理アルゴリズムを簡略化して示す図４及び図５のフローチャートに沿って、かつ適宜他の図面を用いて説明する。
【００７８】
先ず、図４のステップ４０２において、不図示のレチクルローダを介してレチクルステージＲＳＴ上にレチクルＲTをロードするとともに、不図示のウエハローダを介してウエハＷTをウエハテーブル１８上にロードする。
【００７９】
次のステップ４０４において、レチクルＲTの投影光学系ＰＬに対する位置合わせ、レチクルブラインドの設定などの所定の準備作業を行う。具体的には、まず、ウエハテーブル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、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。次いで、レチクルＲTの中心（レチクルセンタ）が投影光学系ＰＬの光軸とほぼ一致するように、レーザ干渉計１４の計測値に基づいて、レチクルステージＲＳＴの位置を不図示のレチクルステージ駆動部を介して調整する。このとき、例えば、前述のレチクルアライメント検出系（不図示）により投影光学系ＰＬを介してレチクルアライメントマークＲＭ１，ＲＭ２と対応する前記基準マークとの相対位置を検出する。そして、レチクルアライメント検出系によって検出された前記相対位置の検出結果に基づいてレチクルアライメントマークＲＭ１，ＲＭ２と対応する前記基準マークとの相対位置誤差がともに最小となるように不図示のレチクルステージ駆動部を介してレチクルステージＲＳＴのＸＹ面内の位置を調整する。これにより、レチクルＲTの中心（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。
【００８０】
なお、レチクルＲT上で非走査方向（Ｘ軸方向）に関して照明領域ＩＡＲの幅がパターン領域ＰＡの幅よりも大きいときは、照明領域ＩＡＲの幅がパターン領域ＰＡの幅と同程度以下となるように、照明系ＩＯＰ内の可動レチクルブラインド８Ｂの非走査方向の開口幅を調整する。
【００８１】
このようにして、所定の準備作業が終了すると、次のステップ４０８に移行して、露光エネルギ量の目標値を初期化する。すなわち、カウンタｊに初期値「１」を設定して露光エネルギ量の目標値ＰjをＰ1に設定する（ｊ←１）。本実施形態では、カウンタｊは、露光エネルギ量の目標値の設定とともに、露光の際のウエハＷTの行方向の移動目標位置の設定にも用いられる。なお、本実施形態では、ウエハＷTの表面にポジ型レジストが塗布され、例えばポジ型レジストに関する既知の最適露光量より所定量小さい値を中心として、露光エネルギ量をＰ1からΔＰ刻みでＰN（一例としてＮ＝２３）まで変化させる（Ｐj＝Ｐ1〜Ｐ23）。この場合、露光量ＰNが上記の最適露光量とほぼ同じ露光量となる。
【００８２】
次のステップ４１０では、ウエハＷTのフォーカス位置（Ｚ軸方向の位置）の目標値を初期化する。すなわち、カウンタｉに初期値「１」を設定してウエハＷTのフォーカス位置の目標値ＺiをＺ1に設定する（ｉ←１）。本実施形態では、カウンタｉは、ウエハＷTのフォーカス位置の目標値の設定とともに、露光の際のウエハＷTの列方向の移動目標位置の設定にも用いられる。なお、本実施形態では、例えば投影光学系ＰＬに関する既知の最良フォーカス位置（設計値など）を中心としてウエハＷTのフォーカス位置をＺ1からΔＺ刻みでＺM（一例としてＭ＝１３）まで変化させる（Ｚi＝Ｚ1〜Ｚ13）。
【００８３】
従って、本実施形態では、投影光学系ＰＬの光軸方向に関するウエハＷTの位置とウエハＷT上に照射される照明光ＩＬのエネルギ量をそれぞれ変更しながら、計測用パターンＭＰn（ｎ＝１〜９）をウエハＷT上に順次転写するための、Ｎ×Ｍ（一例として２３×１３＝２９９）回の露光が行われることになる。投影光学系ＰＬの視野内の各評価点に対応するウエハＷT上の領域（以下「評価点対応領域」という）ＤＢ1〜ＤＢ9の内の後述する第１領域ＤＣ1〜ＤＣ9（図７及び図８参照）には、Ｎ×Ｍ個の計測用パターンＭＰnが転写されることとなる。
【００８４】
ここで、評価点対応領域ＤＢn（ｎ＝１〜９）内の第１領域ＤＣnとしているのは、本実施形態では、各評価点対応領域ＤＢnは、上記のＮ×Ｍ個の計測用パターンＭＰnが転写される矩形の第１領域ＤＣnと、該第１領域を囲む矩形枠状の第２領域ＤＤnとによって構成されるからである（図８参照）。
【００８５】
なお、この評価点対応領域ＤＢn（すなわち第１領域ＤＣn）は、投影光学系ＰＬの視野内でその光学特性を検出すべき複数の評価点に対応している。
【００８６】
ここで、説明は前後するが、便宜上、後述する露光によって、計測用パターンＭＰnが転写されるウエハＷT上の各第１領域ＤＣnについて、図６を用いて説明する。この図６に示されるように、本実施形態では、Ｍ行Ｎ列（１３行２３列）のマトリックス状に配置されたＭ×Ｎ（＝１３×２３＝２９９）個の仮想の区画領域ＤＡi,j（ｉ＝１〜Ｍ、ｊ＝１〜Ｎ）に計測用パターンＭＰnがそれぞれ転写され、これら計測用パターンＭＰnがそれぞれ転写されたＭ×Ｎ個の区画領域ＤＡi,jから成る第１領域ＤＣnがウエハＷT上に形成される。なお、仮想の区画領域ＤＡi,jは、図６に示されるように、＋Ｘ方向が行方向（ｊの増加方向）となり、＋Ｙ方向が列方向（ｉの増加方向）となるように配列されている。また、以下の説明において用いられる添え字ｉ，ｊ、及びＭ，Ｎは、上述と同じ意味を有するものとする。
【００８７】
図４に戻り、次のステップ４１２では、ウエハＷT上の各評価点対応領域ＤＢn内の仮想の区画領域ＤＡi,j（ここではＤＡ1,1（図７参照））に計測用パターンＭＰnの像がそれぞれ転写される位置に、レーザ干渉計２６の計測値をモニタしつつ駆動系２２を介してＸＹステージ２０（ウエハＷT）を移動する。
【００８８】
次のステップ４１４では、ウエハＷTのフォーカス位置が設定された目標値Ｚi（この場合Ｚ1）と一致するように、フォーカスセンサＡＦＳからの計測値をモニタしながらウエハテーブル１８をＺ軸方向（及び傾斜方向）に微少駆動する。
【００８９】
次のステップ４１６では、露光を実行する。このとき、ウエハＷT上の一点における露光エネルギ量（積算露光量）が設定された目標値（この場合Ｐ1）となるように、露光量制御を行う。この露光エネルギ量の制御方法としては、例えば、次の第１〜第３の方法を、単独で、あるいは適宜組み合わせて用いることができる。
【００９０】
すなわち、第１の方法として、パルスの繰り返し周波数を一定に維持し、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）に与えられる照明光ＩＬのエネルギ量を調整する。第２の方法として、パルスの繰り返し周波数を一定に維持し、光源１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）に与えられる照明光ＩＬ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）に与えられる照明光ＩＬのエネルギ量を調整する。
【００９１】
これにより、図７に示されるように、ウエハＷT上の各第１領域ＤＣnの区画領域ＤＡ1,1にそれぞれ計測用パターンＭＰnの像が転写される。
【００９２】
図４に戻り、上記ステップ４１６の露光が終了すると、次のステップ４２０に移行する。このステップ４２０では、ウエハＷTのフォーカス位置の目標値がＺM以上であるか否かを判断することにより、所定のＺ範囲での露光が終了したか否かを判断する。ここでは、最初の目標値Ｚ1での露光が終了しただけなので、ステップ４２２に移行し、カウンタｉを１インクリメントする（ｉ←ｉ＋１）。これにより、ウエハＷTのフォーカス位置の目標値にΔＺが加算される。ここでは、フォーカス位置の目標値がＺ2（＝Ｚ1＋ΔＺ）に変更される。その後、ステップ４１２に戻る。
【００９３】
このステップ４１２において、ウエハＷT上の各第１領域ＤＣnの区画領域ＤＡ2,1に計測用パターンＭＰnの像がそれぞれ転写される位置にウエハＷTが位置決めされるように、ＸＹステージ２０を所定のステップピッチＳＰだけＸＹ面内で所定方向（この場合−Ｙ方向）に移動する。ここで、本実施形態では、上記のステップピッチＳＰが、例えば約５μｍに設定されている。
【００９４】
次のステップ４１４では、ウエハＷTのフォーカス位置が目標値（この場合Ｚ2）と一致するように、ウエハテーブル１８をΔＺだけ光軸ＡＸｐの方向にステップ移動し、ステップ４１６において前述と同様にして露光を行い、ウエハＷT上の各第１領域ＤＣnの区画領域ＤＡ2,1に計測用パターンＭＰnをそれぞれ転写する。ここで、区画領域ＤＡ2,1は、一辺の長さが上記のステップピッチＳＰに一致する仮想の区画領域であり、各第１領域ＤＣnの区画領域ＤＡ1,1と区画領域ＤＡ2,1との境界部分に枠線が存在するわけではない。前述した区画領域ＤＡ1,1及び後述する他の区画領域ＤＡi,j（ｉ＝３〜Ｍ、ｊ＝１〜Ｎ）も、上記区画領域ＤＡ1,1と同様の仮想の区画領域である。
【００９５】
以後、ステップ４２０における判断が肯定されるまで、すなわちそのとき設定されているウエハＷTのフォーカス位置の目標値がＺMであると判断されるまで、ステップ４２０→４２２→４１２→４１４→４１６のループの処理（判断を含む）を繰り返す。これにより、ウエハＷT上の各第１領域ＤＣnの区画領域ＤＡi,1（ｉ＝３〜Ｍ）に計測用パターンＭＰnがそれぞれ転写される。但し、この場合も、隣接する区画領域間の境界には、前述と同様に枠線が存在しない。
【００９６】
一方、区画領域ＤＡM,1に対する露光が終了し、上記ステップ４２０における判断が肯定されると、ステップ４２４に移行し、そのとき設定されている露光エネルギ量の目標値がＰN以上であるか否かを判断する。ここでは、そのとき設定されている露光エネルギ量の目標値はＰ1であるため、このステップ４２４における判断は、否定され、ステップ４２６に移行する。
【００９７】
ステップ４２６では、カウンタｊを１インクリメントする（ｊ←ｊ＋１）。これにより、露光エネルギ量の目標値にΔＰが加算される。ここでは、露光エネルギ量の目標値がＰ2（＝Ｐ1＋ΔＰ）に変更される。その後、ステップ４１０に戻る。
【００９８】
ステップ４１０においてウエハＷTのフォーカス位置の目標値が初期化された後、ステップ４１２→４１４→４１６→４２０→４２２のループの処理（判断を含む）を繰り返す。このループの処理は、ステップ４２０における判断が肯定されるまで、すなわち露光エネルギ量の目標値Ｐ2での、所定のウエハＷTのフォーカス位置範囲（Ｚ1〜ＺM）についての露光が終了するまで、繰り返される。これにより、ウエハＷT上の各第１領域ＤＣnの区画領域ＤＡi,2（ｉ＝１〜Ｍ）に計測用パターンＭＰnがそれぞれ転写される。但し、この場合も、隣接する区画領域間の境界には、前述と同様に枠線が存在しない。
【００９９】
一方、露光エネルギ量の目標値Ｐ2での、所定のウエハＷTのフォーカス位置範囲（Ｚ1〜ＺM）についての露光が終了すると、ステップ４２０における判断が肯定され、ステップ４２４に移行し、設定されている露光エネルギ量の目標値がＰN以上であるか否かを判断する。この場合、露光エネルギ量の目標値はＰ2であるため、このステップ４２４における判断は、否定され、ステップ４２６に移行する。ステップ４２６において、カウンタｊを１インクリメントする。これにより、露光エネルギ量の目標値にΔＰが加算される。ここでは、露光エネルギ量の目標値がＰ3に変更される。その後、ステップ４１０に戻り、以後、上記と同様の処理（判断を含む）を繰り返す。
【０１００】
このようにして、所定の露光エネルギ量の範囲（Ｐ1〜ＰN）についての露光が終了すると、ステップ４２４における判断が肯定され、図５のステップ４２８に移行する。これにより、ウエハＷT上の各第１領域ＤＣnには、図７に示されるように、それぞれ露光条件が異なるＮ×Ｍ（一例として２３×１３＝２９９）個の計測用パターンＭＰnの転写像（潜像）が形成される。なお、実際には、上述のようにして、ウエハＷT上に計測用パターンＭＰnの転写像（潜像）が形成された段階で、その転写像をその内部に含むＮ×Ｍ（一例として２３×１３＝２９９）個の仮想の区画領域ＤＡi,jから成る各第１領域ＤＣnが形成されるのであるが、上記の説明では、説明を分かり易くするために、第１領域ＤＣnが予めウエハＷT上にあるかのような説明方法を採用したものである。
【０１０１】
図５のステップ４２８では、レチクルＲT上の枠パターンＡＰを構成する各長方形パターンが、ウエハＷT上に形成された各評価点対応領域ＤＢnの第１領域ＤＣnの輪郭に正確に一致するように、レチクルＲTとウエハＷTとを次のようにして移動（位置決め）する。
【０１０２】
すなわち、まず、レーザ干渉計１４の計測値に基づいて、不図示のレチクルステージ駆動部を介してレチクルステージＲＳＴを−Ｙ方向に前述の距離Ｌ１（Ｌ１は、例えば４０ｍｍ）移動する。これにより、枠パターンＡＰの中心が投影光学系ＰＬの光軸とほぼ一致するとともに枠パターンＡＰ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。次に、レーザ干渉計２６の計測結果をモニタしつつ駆動系２２を介してウエハＷT上の第１領域ＤＢ5の中心が投影光学系ＰＬの光軸とほぼ一致する位置にＸＹステージ２０を移動する。この際、ウエハＷTの回転誤差が移動の前後で生じないようにする。
【０１０３】
上記のようにしてレチクルＲTとウエハＷTとの位置決めが終了すると、次のステップ４３０に進み、露光を実行する。このとき、ウエハＷT上の一点における露光エネルギ量（積算露光量）が既知の最適露光量より所定量大きな値となるように露光量制御を行う。
【０１０４】
これにより、ウエハＷT上には、図８に示されるような矩形（長方形）の第１領域ＤＣnと、これを取り囲む矩形枠状の第２領域ＤＤnとから成る、評価点対応領域ＤＢn（ｎ＝１〜９）の潜像が形成される。この場合、第２領域ＤＤnは、明らかに過露光（オーバードーズ）状態となっている。
【０１０５】
このようにしてウエハＷTに対する露光が終了すると、図５のステップ４５０に移行する。このステップ４５０では、不図示のウエハアンローダを介してウエハＷTをウエハテーブル１８上からアンロードするとともに不図示のウエハ搬送系を用いてウエハＷTを露光装置１００にインラインにて接続されている不図示のコータ・デベロッパに搬送する。
【０１０６】
上記のコータ・デベロッパに対するウエハＷTの搬送後に、ステップ４５２に進んでウエハＷTの現像が終了するのを待つ。このステップ４５２における待ち時間の間に、コータ・デベロッパによってウエハＷTの現像が行われる。この現像の終了により、ウエハＷT上には、図８に示されるような矩形（長方形）の第１領域ＤＣnと、これを取り囲む矩形枠状の第２領域ＤＤnとから成る、評価点対応領域ＤＢn（ｎ＝１〜９）のレジスト像が形成され、このレジスト像が形成されたウエハＷTが投影光学系ＰＬの光学特性を計測するための試料となる。図９には、ウエハＷT上に形成された評価点対応領域ＤＢ1のレジスト像の一例が示されている。
【０１０７】
この図９では、評価点対応領域ＤＢ1は、第２領域ＤＤ1の内部にＮ×Ｍ＝２３×１３＝２９９個の区画領域ＤＡi,j（ｉ＝１〜Ｍ、ｊ＝１〜Ｎ）が配置され、隣接する区画領域相互間に仕切りの枠のレジスト像が存在するかのように図示されているが、これは個々の区画領域を分かり易くするためにこのようにしたものである。しかし、実際には、隣接する区画領域相互間に仕切りの枠のレジスト像は存在しない。このように枠を無くすことにより、従来問題となっていた、ＦＩＡ系のアライメントセンサなどによる画像取り込みに際して、枠による干渉に起因してパターン部のコントラスト低下が生じるのを防止できる。
【０１０８】
また、この場合、隣接する区画領域間のマルチバーパターンから成る計測用パターンＭＰnのレジスト像同士の距離をＬとすると、この距離Ｌは、一方の計測用パターンＭＰnの像のコントラストに他方の計測用パターンＭＰnの像の存在が影響を与えない程度の距離とされている。この距離Ｌは、区画領域を撮像する撮像装置（本実施形態の場合、アライメント検出系ＡＳ（ＦＩＡ系のアライメントセンサ））の解像度をＲf、計測用パターンの像のコントラストをＣf、レジストの反射率、屈折率などを含むプロセスによって定まるプロセスファクタをＰf、アライメント検出系ＡＳ（ＦＩＡ系のアライメントセンサ）の検出波長をλfとした場合に、一例として、Ｌ＝ｆ（Ｃf、Ｒf、Ｐf、λf）なる関数で表すことができる。
【０１０９】
なお、プロセスファクタＰfは、像のコントラストに影響を与えるので、プロセスファクタを含まない関数Ｌ＝ｆ’（Ｃf、Ｒf、λf）なる関数によって距離Ｌを規定しても良い。
【０１１０】
また、図９からもわかるように、矩形（長方形）の第１領域ＤＣ1を取り囲む矩形枠状の第２領域ＤＤ1には、当然にパターンは存在しない。この場合、第２領域ＤＤ1及び計測用パターン像が形成された区画領域内のパターン部が、レジストが少なくとも一部除去された部分であり、その他がレジストが残存する部分である。このうち、第２領域ＤＤ1は、露光の際に過露光となる露光エネルギを設定したので、完全にレジストが除去されている。このようにしたのは、後述する外枠検出の際にその外枠部のコントラストを向上させ、検出信号のＳ／Ｎ比を高くするためである。
【０１１１】
上記ステップ４５２の待ち状態で、不図示のコータ・デベロッパの制御系からの通知によりウエハＷTの現像が終了したことを確認すると、ステップ４５４に移行し、不図示のウエハローダに指示を出して、前述のステップ４０２と同様にしてウエハＷTをウエハテーブル１８上に再度ロードした後、ステップ４５６の投影光学系の光学特性を算出するサブルーチン（以下、「光学特性計測ルーチン」とも呼ぶ）に移行する。
【０１１２】
この光学特性計測ルーチンでは、まず、図１０のステップ５０２において、カウンタｎを参照して、ウエハＷT上の評価点対応領域ＤＢnのレジスト像がアライメント検出系ＡＳで検出可能となる位置にウエハＷTを移動する。この移動、すなわち位置決めは、レーザ干渉計２６の計測値をモニタしつつ、駆動系２２を介してＸＹステージ２０を制御することにより行う。ここで、カウンタｎは、ｎ＝１に初期化されているものとする。従って、ここでは、図９に示されるウエハＷT上の評価点対応領域ＤＢ1のレジスト像がアライメント検出系ＡＳで検出可能となる位置にウエハＷTが位置決めされる。なお、以下の光学特性計測ルーチンの説明では、評価点対応領域ＤＢnのレジスト像を、適宜「評価点対応領域ＤＢn」と略述するものとする。
【０１１３】
次のステップ５０４では、ウエハＷT上の評価点対応領域ＤＢn（ここでは、ＤＢ1）のレジスト像をアライメント検出系ＡＳを用いて撮像し、その撮像データを取り込む。なお、アライメント検出系ＡＳは、レジスト像を自身の有する撮像素子（ＣＣＤ等）のピクセル単位に分割し、ピクセル毎に対応するレジスト像の濃淡を８ビットのデジタルデータ（ピクセルデータ）として主制御装置２８に供給するようになっている。すなわち、前記撮像データは、複数のピクセルデータで構成されている。なお、ここでは、レジスト像の濃度が高くなる（黒に近くなる）につれてピクセルデータの値は大きくなるものとする。
【０１１４】
次のステップ５０６では、アライメント検出系ＡＳからの評価点対応領域ＤＢn（ここでは、ＤＢ1）に形成されたレジスト像の撮像データを整理し、撮像データファイルを作成する。
【０１１５】
次のステップ５０８では、評価点対応領域ＤＢn（ここでは、ＤＢ1）の外縁である長方形（矩形）の外枠を検出する。この外枠の検出は、一例として、概ね下記のＡ．〜Ｄ．のようにして行われる。
【０１１６】
Ａ． まず、評価点対応領域ＤＢn（ここでは、ＤＢ1）の画像中心近傍を通る縦方向（Ｙ軸にほぼ平行な方向）のピクセル列情報を用いて、下記のａ．〜ｃ．のような手順で境界検出を行い、評価点対応領域ＤＢnの上辺及び下辺の大まかな位置を検出する。
ａ． まず、境界検出用の直線状のピクセル列のデータ（ピクセル列データ）を前述の撮像データファイルの中から抽出する。このピクセル列データに対応する波形データと所定の閾値ｔ（スレッショルドレベルライン）との交点（すなわち、閾値ｔが波形データを横切る点）を求める。この場合、実際にはピクセル列を外側から内側に走査することによって交点が検出される。従って、交点は、少なくとも２点検出される。
ｂ．次に、求めた各交点の位置からそれぞれ双方向にピクセル列を走査し、各交点の近傍のピクセル値の極大値及び極小値を、それぞれ求め、求めた極大値及び極小値の平均値を算出し、これを新たな閾値ｔ’とする。この場合、交点が少なくとも２点あるので、新たな閾値ｔ’も交点毎に求められることになる。
ｃ．次に、求めた交点毎の、極大値と極小値との間で、閾値ｔ’と波形データとの交点（すなわち、閾値ｔ’が波形データを横切る点）をそれぞれ求め、その求めた各点（ピクセル）の位置を境界位置とする。すなわち、このようにして境界位置（この場合、評価点対応領域ＤＢnの上辺及び下辺の大まかな位置）を算出する。
【０１１７】
Ｂ． 次に、上記のようにして求めた上辺の僅かに下方、下辺の僅かに上方の横方向のピクセル列情報を用いて、上記Ａ．と同様にして境界検出を行い、左辺、右辺上の点を各２点検出する。
【０１１８】
Ｃ． 次に、求めた左辺より僅かに右側、右辺より僅かに左側の縦方向のピクセル列情報を用いて、上記Ａ．と同様にして境界検出を行い、上辺、下辺上の点を各２点検出する。
【０１１９】
Ｄ． 次に、上記Ｂ．及びＣ．で検出された８点の位置情報を用いて、所定の演算により、矩形の外枠ＤＢＦ（図９参照）の４頂点の位置情報を算出する。
【０１２０】
Ｅ． 次いで、その求めた４頂点の位置情報（座標）を用いて、最小二乗法を利用した長方形近似演算を行うことにより、回転を含めた評価点対応領域ＤＢnの外枠ＤＢＦを算出する。
【０１２１】
上記のようにして、評価点対応領域ＤＢnの外枠ＤＢＦを算出（検出）すると、次のステップ５１８では、検出した外枠ＤＢＦを基準として、既知の位置関係から第１領域ＤＣnの矩形の輪郭を推定し、その推定した輪郭を、既知の区画領域の縦方向の数＝Ｍ＝１３、区画領域の横方向の数＝Ｎ＝２３を用いて、等分割し、各区画領域ＤＡi,j（ｉ＝１〜１３、ｊ＝１〜２３）を求める。すなわち、外枠ＤＢＦを基準として、各区画領域を求める。
【０１２２】
図１２には、このようにして求められた、第１領域ＤＣnを構成する各区画領域ＤＡi,j（ｉ＝１〜１３、ｊ＝１〜２３）が示されている。
【０１２３】
図１０に戻り、次のステップ５２０では、各区画領域ＤＡi,j（ｉ＝１〜Ｍ、ｊ＝１〜Ｎ）について、ピクセルデータに関する代表値（以下、適宜「スコア」とも呼ぶ）を算出する。
【０１２４】
以下、スコアＥi,j（ｉ＝１〜Ｍ、ｊ＝１〜Ｎ）の算出方法について詳述する。
【０１２５】
通常、撮像された計測対象において、パターン部分と非パターン部分にはコントラスト差がある。パターンが出現していない領域内には非パターン領域輝度をもつピクセルだけが存在し、一方、パターンが出現した領域内にはパターン領域輝度をもつピクセルと非パターン領域輝度を持つピクセルとが混在する。従って、パターン有無判別を行うための代表値（スコア）として、各区画領域内でのピクセル値のばらつきを用いることができる。
【０１２６】
本実施形態では、一例として、区画領域内の指定範囲のピクセル値の分散（又は標準偏差）を、スコアＥとして採用するものとする。
【０１２７】
指定範囲内のピクセルの総数をＳ、ｋ番目のピクセルの輝度値をＩkとすると、スコアＥは次式（１）で表せる。
【０１２８】
【数１】
本実施形態の場合、前述した区画領域のサイズと計測用パターンＭＰnのウエハ上のサイズとの関係から容易に想像されるように、パターン出現区画領域において、計測用パターンＭＰnは、区画領域ＤＡi,jと中心を同じくし、該区画領域ＤＡi,jをほぼ６０％に縮小した範囲（領域）に存在することとなる。
【０１３０】
かかる点を考慮すると、上記の指定範囲として、例えば区画領域ＤＡi,j（ｉ＝１〜Ｍ、ｊ＝１〜Ｎ）と中心を同じくし、その領域を縮小した範囲をスコア算出に用いることができる。但し、その縮小率Ａ（％）は以下のように制限される。
【０１３１】
まず、下限については、範囲が狭すぎるとスコア算出に用いる領域が、パターン部分のみになってしまい、そうするとパターン出現部でもばらつきが小さくなってパターン有無判別には利用できなくなる。この場合には、上述のパターンの存在範囲から明らかなように、Ａ＞６０％である必要がある。また、上限については、当然１００％以下だが、検出誤差などを考慮して１００％より小さい比率にすべきである。これより、縮小率Ａは、６０％＜Ａ＜１００％に定める必要がある。
【０１３２】
本実施形態の場合、パターン部が区画領域の約６０％を占めているため、スコア算出に用いる領域（指定範囲）の区画領域に対する比を上げるほどＳ／Ｎ比が上がるものと予想される。
【０１３３】
しかるに、スコア算出に用いる領域内でのパターン部と非パターン部の領域サイズが同じになれば、パターン有無判別のＳ／Ｎ比を最大にすることができる。本実施形態では、幾つかの比率を実験的に確認した結果、例えばＡ＝９０％との場合に最も安定した結果が得られたので、Ａ＝９０％という比率を採用するものとする。勿論Ａは、９０％に限定されるものではなく、計測用パターンＭＰnとステップピッチＳＰによって決定されるウエハ上の区画領域とを考慮して、区画領域に対する計測用パターンＭＰnの像が占める割合を考慮して定めれば良い。また、スコア算出に用いる指定範囲は、区画領域と中心を同じくする領域に限定されるものではなく、計測用パターンＭＰnの像が区画領域内のどの位置に存在するかを考慮して定めれば良い。
【０１３４】
従って、ステップ５２０では、前記撮像データファイルから、各区画領域ＤＡi,jの前記指定範囲内の撮像データを抽出し、上式（１）を用いて、各区画領域ＤＡi,j（ｉ＝１〜Ｍ、ｊ＝１〜Ｎ）のスコアＥi,jを算出する。
【０１３５】
上記の方法で求めたスコアＥは、パターンの有無具合を数値として表しているので、所定の閾値で二値化することによってパターン有無の判別を自動的にかつ安定して行うことが可能である。
【０１３６】
そこで、次のステップ５２２（図１１）において、区画領域ＤＡi,j毎に上で求めたスコアＥi,jと所定の閾値ＳＨとを比較して、各区画領域ＤＡi,jにおける計測用パターンＭＰの像の有無を検出し、検出結果としての判定値Ｆi,j（ｉ＝１〜Ｍ、ｊ＝１〜Ｎ）を図示しない記憶装置に保存する。すなわち、このようにして、スコアＥi,jに基づいて、区画領域ＤＡi,j毎に計測用パターンＭＰnの像の形成状態を検出する。なお、像の形成状態としては、種々のものが考えられるが、本実施形態では、上述の如く、スコアＥがパターンの有無具合を数値として表すものであるという点に基づいて、区画領域内にパターンの像が形成されているか否かに着目することとしたものである。
【０１３７】
ここでは、スコアＥi,jが閾値ＳＨ以上の場合には、計測用パターンＭＰnの像が形成されていると判断し、検出結果としての判定値Ｆi,jを「０」とする。一方、スコアＥi,jが閾値ＳＨ未満の場合には、計測用パターンＭＰnの像が形成されていないと判断し、検出結果としての判定値Ｆi,jを「１」とする。図１３には、この検出結果の一例がテーブルデータとして示されている。この図１３は、前述の図９に対応するものである。
【０１３８】
図１３において、例えば、Ｆ12,16は、ウエハＷTのＺ軸方向の位置がＺ12で、露光エネルギ量がＰ16のときに転写された計測用パターンＭＰnの像の形成状態の検出結果を意味し、一例として、図１３の場合には、Ｆ12,16は、「１」という値になっており、計測用パターンＭＰnの像が形成されていないと判断されたことを示している。
【０１３９】
なお、閾値ＳＨは、予め設定されている値であり、オペレータが図示しない入出力装置を用いて変更することも可能である。
【０１４０】
次のステップ５２４では、上述の検出結果に基づいて、フォーカス位置毎にパターンの像が形成されている区画領域の数を求める。すなわち、フォーカス位置毎に判定値「０」の区画領域が何個あるかを計数し、その計数結果をパターン出現数Ｔi（ｉ＝１〜Ｍ）とする。この際に、周囲の領域と異なる値を持ついわゆる跳び領域は無視する。例えば、図１３の場合には、ウエハＷTのフォーカス位置がＺ1ではパターン出現数Ｔ1＝８、Ｚ2ではＴ2＝１１、Ｚ3ではＴ3＝１４、Ｚ4ではＴ4＝１６、Ｚ5ではＴ5＝１６、Ｚ6ではＴ6＝１３、Ｚ7ではＴ7＝１１、Ｚ8ではＴ8＝８、Ｚ9ではＴ9＝５、Ｚ10ではＴ10＝３、Ｚ11ではＴ11＝２、Ｚ12ではＴ12＝２、Ｚ13ではＴ13＝２である。このようにして、フォーカス位置とパターン出現数Ｔiとの関係を求めることができる。
【０１４１】
なお、上記の跳び領域が生ずる原因として、計測時の誤認識、レーザのミスファイヤ、ゴミ、ノイズ等が考えられるが、このようにして生じた跳び領域がパターン出現数Ｔiの検出結果に与える影響を軽減するために、フィルタ処理を行っても良い。このフィルタ処理としては、例えば評価する区画領域を中心とする３×３の区画領域のデータ（判定値Ｆi,j）の平均値（単純平均値又は重み付け平均値）を求めることが考えられる。なお、フィルタ処理は、形成状態の検出処理前のデータ（スコアＥi,j）に対して行っても勿論良く、この場合には、より有効に跳び領域の影響を軽減できる。
【０１４２】
次のステップ５２６では、パターン出現数からベストフォーカス位置を算出するためのｎ次の近似曲線（例えば４〜６次曲線）を求める。
【０１４３】
具体的には、上記ステップ５２４で検出されたパターンの出現数を、横軸をフォーカス位置とし、縦軸をパターン出現数Ｔiとする座標系上にプロットする。この場合、図１４に示されるようになる。ここで、本実施形態の場合、ウエハＷTの露光にあっては、各区画領域ＤＡi,jを同一の大きさとし、かつ、行方向で隣接する区画領域間の露光エネルギの差を一定値（＝ΔＰ）とし、列方向で隣接する区画領域間のフォーカス位置の差を一定値（＝ΔＺ）としたので、パターン出現数Ｔiが露光エネルギ量に比例するものとして扱うことができる。すなわち、図１９において、縦軸は露光エネルギ量Ｐであると考えることもできる。
【０１４４】
上記のプロット後、各プロット点をカーブフィットすることによりｎ次の近似曲線（最小自乗近似曲線）を求める。これにより、例えば図１９に点線で示されるような曲線Ｐ＝ｆ（Ｚ）が求められる。
【０１４５】
図１１に戻り、次のステップ５２８では、上記曲線Ｐ＝ｆ（Ｚ）の極値（極大値又は極小値）の算出を試みるとともに、その結果に基づいて極値が存在するか否かを判断する。そして、極値が算出できた場合には、ステップ５３０に移行して極値におけるフォーカス位置を算出して、その算出結果を光学特性の一つである最良フォーカス位置とするとともに、該最良フォーカス位置を図示しない記憶装置に保存する。
【０１４６】
一方、上記ステップ５２８において、極値が算出されなかった場合には、ステップ５３２に移行して、ウエハＷの位置変化（Ｚの変化）に対応する曲線Ｐ＝ｆ（Ｚ）の変化量が最も小さいフォーカス位置の範囲を算出し、その範囲の中間の位置を最良フォーカス位置として算出し、その算出結果を最良フォーカス位置とするとともに、該最良フォーカス位置を図示しない記憶装置に保存する。すなわち、曲線Ｐ＝ｆ（Ｚ）の最も平坦な部分に基づいてフォーカス位置を算出する。
【０１４７】
ここで、このステップ５３２のようなベストフォーカス位置の算出ステップを設けたのは、計測用パターンＭＰの種類やレジストの種類その他の露光条件によっては、例外的に上述の曲線Ｐ＝ｆ（Ｚ）が明確なピークを持たないような場合があるのでこのような場合にも、ベストフォーカス位置をある程度の精度で算出できるようにしたものである。
【０１４８】
次のステップ５３４において、前述のカウンタｎを参照して、全ての評価点対応領域ＤＢ1〜ＤＢ5について処理が終了したか否かを判断する。ここでは、評価点対応領域ＤＢ1についての処理が終了しただけであるため、このステップ５３４における判断は否定され、ステップ５３６に進んでカウンタｎをインクリメント（ｎ←ｎ＋１）した後、図１０のステップ５０２に戻り、評価点対応領域ＤＢ2がアライメント検出系ＡＳで検出可能となる位置に、ウエハＷTを位置決めする。
【０１４９】
そして、上述したステップ５０４〜５３４までの処理（判断を含む）を再度行い、上述した評価点対応領域ＤＢ1の場合と同様にして、評価点対応領域ＤＢ2について最良フォーカス位置を求める。
【０１５０】
そして、評価点対応領域ＤＢ2について最良フォーカス位置の算出が終了すると、ステップ５３４で全ての評価点対応領域ＤＢ1〜ＤＢ5について処理が終了したか否かを再度判断するが、ここでの判断は否定される。以後、ステップ５３４における判断が肯定されるまで、上記ステップ５０２〜５３６の処理（判断を含む）が繰り返される。これにより、他の評価点対応領域ＤＢ3〜ＤＢ9について、前述した評価点対応領域ＤＢ1の場合と同様にして、それぞれ最良フォーカス位置が求められることとなる。
【０１５１】
このようにして、ウエハＷT上の全ての評価点対応領域ＤＢ1〜ＤＢ9について最良フォーカス位置の算出、すなわち投影光学系ＰＬに関して照明領域ＩＡＲと共役な露光領域内で９つの計測用パターンＭＰ1〜ＭＰ9の投影位置となる計測点（評価点）での最良フォーカス位置の算出がなされると、ステップ５３４での判断が肯定され、ステップ５３８に移行して、上で求めた最良フォーカス位置データに基づいて他の光学特性を算出する。
【０１５２】
例えば、このステップ５３８では、一例として、評価点対応領域ＤＢ1〜ＤＢ9における最良フォーカス位置のデータに基づいて、投影光学系ＰＬの像面湾曲を算出する。また、前述した露光領域内の各計測点（評価点）での焦点深度などを求めても良い。
【０１５３】
ここで、本実施形態では、説明の簡略化のため、投影光学系ＰＬの視野内の各評価点に対応するレチクルＲT上の領域に計測用パターンとして前述のパターンＭＰnのみが形成されていることを前提として、説明を行った。しかし、本発明がこれに限定されないことは勿論である。例えば各評価点に対応するレチクルＲT上の領域の近傍に、前述したステップピッチＳＰの整数倍、例えば８倍、１２倍などの間隔の所定領域に周期方向が異なるＬ／Ｓパターンや、ピッチが異なるＬ／Ｓパターンなど複数種類の計測用パターンをそれぞれ配置しても良い。このようにすると、例えば、各評価点に対応する位置に近接して配置された周期方向が直交する１組のＬ／Ｓパターンを計測用パターンとして得られた最良フォーカス位置から各評価点における非点収差を求めることができる。さらに、投影光学系ＰＬの視野内の各評価点について、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とともに、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も可能となる。
【０１５４】
そして、上述のようにして求められた投影光学系ＰＬの光学特性データは、図示しない記憶装置に保存されるとともに、不図示の表示装置の画面上に表示される。これにより、図１１のステップ５３８の処理、すなわち図５のステップ４５６の処理を終了し、一連の光学特性の計測処理を終了する。
【０１５５】
次に、デバイス製造の場合における、本実施形態の露光装置１００による露光動作を説明する。
【０１５６】
前提として、上述のようにして決定された投影光学系ＰＬの光学特性、例えば最良フォーカス位置の情報、あるいはこれに加えて像面湾曲の情報が、不図示の入出力装置を介して主制御装置２８に入力されているものとする。
【０１５７】
例えば、像面湾曲の情報が入力されている場合には、主制御装置２８は、露光に先立って、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、例えば投影光学系ＰＬの少なくとも１つの光学素子（本実施形態では、レンズエレメント）の位置（他の光学素子との間隔を含む）あるいは傾斜などを変更することにより、その像面湾曲が補正されるように投影光学系ＰＬの結像特性を可能な範囲で補正する。なお、投影光学系ＰＬの結像特性の調整に用いる光学素子は、レンズエレメントなどの屈折光学素子だけでなく、例えば凹面鏡などの反射光学素子、あるいは投影光学系ＰＬの収差（ディストーション、球面収差など）、特にその非回転対称成分を補正する収差補正板などでも良い。さらに、投影光学系ＰＬの結像特性の補正方法は光学素子の移動に限られるものではなく、例えば光源１を制御して照明光ＩＬの中心波長を僅かにシフトさせる方法、又は投影光学系ＰＬの一部で屈折率を変化させる方法などを単独、あるいは光学素子の移動との組み合わせで採用しても良い。
【０１５８】
そして、主制御装置２８からの指示に応じて、不図示のレチクルローダにより転写対象となる所定の回路パターン（デバイスパターン）が形成されたレチクルＲがレチクルステージＲＳＴ上にロードされる。同様に、不図示のウエハローダにより、ウエハＷがウエハテーブル１８上にロードされる。
【０１５９】
次に、主制御装置２８により、不図示のレチクルアライメント検出系、ウエハテーブル１８上の基準マーク板ＦＰ、アラインメント検出系ＡＳ等を用いて、レチクルアラインメント、ベースライン計測などの準備作業が所定の手順で行われ、これに続いてＥＧＡ（エンハンスト・グローバル・アラインメント）方式などのウエハアライメントが行われる。なお、上記のレチクルアライメント、ベースライン計測等の準備作業については、例えば特開平７−１７６４６８号公報（対応米国特許第５，６４６，４１３号）に詳細に開示され、また、これに続くＥＧＡについては、特開昭６１−４４４２９号公報（対応米国特許第４，７８０，６１７号）に詳細に開示されているので、ここではこれ以上の詳細説明は省略する。
【０１６０】
上記のウエハアライメントが終了すると、以下のようにしてステップ・アンド・スキャン方式の露光動作が行われる。
【０１６１】
まず、主制御装置２８は、レチクルＲとウエハＷ、すなわちレチクルステージＲＳＴとＸＹステージ２０とのＹ軸方向の相対走査を開始する。両ステージＲＳＴ、２０がそれぞれの目標走査速度に達し、等速同期状態に達すると、照明系ＩＯＰからの紫外パルス光によってレチクルＲのパターン領域が照明され始め、走査露光が開始される。上記の相対走査は、主制御装置２８が、前述したレーザ干渉計２６及びレーザ干渉計１４の計測値をモニタしつつ、レチクルステージ駆動部（不図示）及び駆動系２２を制御することにより行われる。
【０１６２】
主制御装置２８は、特に上記の走査露光時には、レチクルステージＲＳＴのＹ軸方向の移動速度ＶｒとＸＹステージ２０のＹ軸方向の移動速度Ｖｗとが、投影光学系ＰＬの投影倍率（１／４倍あるいは１／５倍）に応じた速度比に維持されるように同期制御を行う。また、主制御装置２８は、走査露光中に、フォーカスセンサＡＦＳによって検出されたウエハＷのＺ軸方向の位置情報に基づき、前述の照明領域ＩＡＲと共役な露光領域内で、前述した光学特性補正後の投影光学系ＰＬの像面の焦点深度の範囲内にウエハＷ（ショット領域）表面が収まるように、駆動系２２を介してウエハテーブル１８をＺ軸方向及び傾斜方向に駆動し、ウエハＷのフォーカス・レベリング制御を行う。なお、本実施形態では、ウエハＷの露光動作に先立って、前述した各評価点における最良フォーカス位置に基づいて投影光学系ＰＬの像面を算出し、この像面がフォーカスセンサＡＦＳの検出基準となるようにフォーカスセンサＡＦＳの光学的なキャリブレーション（例えば、受光系５０ｂ内に配置される平行平面板の傾斜角度の調整など）が行われている。勿論、光学的なキャリブレーションを必ずしも行う必要はなく、例えば先に算出した像面とフォーカスセンサＡＦＳの検出基準との偏差に応じたオフセットを考慮して、フォーカスセンサＡＦＳの出力に基づいてウエハＷ表面を像面に一致させるフォーカス動作（及びレベリング動作）を行うようにしても良い。また、ウエハＷの移動の代わりに、あるいはこれと組み合わせて、レチクルＲと投影光学系ＰＬの光学素子との少なくとも一方を移動してフォーカス・レベリング制御を行っても良い。
【０１６３】
そして、レチクルＲのパターン領域の異なる領域が紫外パルス光で逐次照明され、パターン領域全面に対する照明が完了することにより、ウエハＷ上の第１ショット領域の走査露光が終了する。これにより、レチクルＲのパターンが投影光学系ＰＬを介して第１ショット領域に縮小転写される。
【０１６４】
上述のようにして、第１ショット領域の走査露光が終了すると、主制御装置２８により、駆動系２２を介してＸＹステージ２０がＸ、Ｙ軸方向にステップ移動され、第２ショット領域の露光のための走査開始位置（加速開始位置）に移動される。
【０１６５】
そして、主制御装置２８により、上述と同様に各部の動作が制御され、ウエハＷ上の第２ショット領域に対して上記と同様の走査露光が行われる。
【０１６６】
このようにして、ウエハＷ上のショット領域の走査露光とショット間のステッピング動作とが繰り返し行われ、ウエハＷ上の露光対象ショットの全てにレチクルＲのパターンが順次転写される。
【０１６７】
ウエハＷ上の全露光対象ショットへのパターン転写が終了すると、次のウエハと交換され、上記と同様にアライメント、露光動作が繰り返される。
【０１６８】
以上詳細に説明したように、本実施形態の露光装置１００によると、投影光学系の光学特性計測に際し、主制御装置２８は、計測用パターンＭＰn（ｎ＝１〜９）と枠パターンＡＰとが形成されたレチクルＲTを、投影光学系の物体面側に配置されたレチクルステージＲＳＴ上に搭載し、投影光学系ＰＬの像面側に配置されたウエハＷT上に照射される照明光ＩＬのエネルギ量（露光量）Ｐを適正露光量以下の範囲内で変更しながら、かつウエハＷTの投影光学系ＰＬの光軸方向に関する位置（Ｚ）を変更し、ウエハＷT上に計測用パターンＭＰnをステップ・アンド・リピート方式（ステップピッチＳＰ）で順次転写する（ステップ４０８〜４２４）。これにより、ウエハＷT上には、マトリックス状に配置された複数（Ｍ×Ｎ個）の区画領域（仮想の区画領域）ＤＡi,j（ｉ＝１〜Ｍ、ｊ＝１〜Ｎ）から成る全体として矩形の第１領域ＤＣnが形成される。この場合、適正露光量以下の範囲内で露光量を変更しながら露光が行われるので、前述した適性露光量以上の範囲で露光を行う場合に比べて、露光時間の短縮が可能となる。また、パターン線幅差が露光に与える影響が低減されている。また、第１領域ＤＣnは、区画領域相互間の境界に従来のような枠線が存在しないＮ行Ｍ列のマトリックス状配置の複数の区画領域（計測用パターンの像が投影された領域）によって構成される。
【０１６９】
次いで、主制御装置２８は、レチクルＲTを移動し、レチクルＲTとウエハＷTとを所定の位置関係に設定して、枠パターンＡＰを過露光となる露光量でウエハＷT上に転写する。これにより、ウエハＷT上の各第１領域ＤＣnの周囲に過露光の第２領域ＤＤnがそれぞれ形成される（ステップ４２８、４３０）。すなわち、ウエハＷT上には、第１領域ＤＣnとこの外枠領域を形成する第２領域ＤＤnとから成る評価点対応領域ＤＢnが形成される。
【０１７０】
そして、ウエハＷTの現像後に、主制御装置２８は、ＦＩＡ系のアライメントセンサから成るアライメント検出系ＡＳを用いてウエハＷT上の評価点対応領域ＤＢnを撮像する（ステップ５０４）。次いで、主制御装置２８は、取り込んだレジスト像の撮像データに基づき、評価点対応領域ＤＢnの輪郭（矩形の外枠ＤＢＦ）を検出する（ステップ５０６、５０８）。
【０１７１】
次に、主制御装置２８は、既知の設計上の位置関係を考慮し、検出した外枠ＤＢＦを基準として評価点対応領域ＤＢnを構成する複数の区画領域ＤＡi,jのうち、第２領域ＤＤnを除く第１領域ＤＣnを構成するＭ×Ｎ個の区画領域それぞれの位置を算出する（ステップ５１８）。この算出は、外枠内の区画領域の数及び配置の情報に基づいて行われる。本実施形態では、外枠ＤＢＦを基準として設計値に基づき複数の区画領域の位置を算出するので、その複数の区画領域のほぼ正確な位置を求めることが可能となる。
【０１７２】
次いで、主制御装置２８は、前記撮像データに基づき、第１領域ＤＣnを構成するＭ×Ｎ個の区画領域の中から、計測用パターンの像が出現し始める境界となる複数の区画領域に関する情報を検出する。具体的には、第１領域ＤＣnを構成するＭ×Ｎ個の区画領域における像の形成状態（計測用パターンの像が出現しているか否か）を画像処理の手法、前述の各区画領域ＤＡi,jのスコアＥi,jと閾値ＳＨとを比較した二値化の手法により検出し（ステップ５２０、５２２）、その結果、パターンが出現しているとされた区画領域ＤＡi,jの数をフォーカス位置毎に計数し（ステップ５２４）、そのパターンの出現数を、横軸をフォーカス位置とし、縦軸をパターン出現数とする座標系上にプロットして、各プロット点をカーブフィットすることによりｎ次の近似曲線（最小自乗近似曲線）を求める。この場合、この近似曲線が、計測用パターンの像が出現し始める境界となる複数の区画領域に関する情報、具体的には計測用パターンの像が出現し始める境界となる複数の区画領域の配置情報に他ならない。
【０１７３】
すなわち、本実施形態では、過露光により計測用パターンの像が消失し始める境界となる区画領域を検出対象とせず、計測用パターンの像が出現し始める境界となる複数の区画領域の少なくとも一部に関する情報を検出するので、前述の如く、適正露光量以下の範囲で露光量を変化させながら露光を行っても、特に支障なく検出を行うことが可能となる。
【０１７４】
そして、検出された計測用パターンの像が出現し始める境界となる複数の区画領域の少なくとも一部に関する情報、すなわち前述のｎ次の近似曲線に基づいて、投影光学系の光学特性を求める（ステップ５３０〜５３８）。本実施形態では、客観的かつ定量的な上記のスコアＥi,j、すなわち画像のコントラストの指標値を用いた検出結果に基づいて最良フォーカス位置などの投影光学系ＰＬの光学特性を求めているため、短時間で精度良く最良フォーカス位置などを求めることが可能となる。従って、この最良フォーカス位置に基づいて決定される光学特性の計測精度及び計測結果の再現性を向上させることができるとともに、結果的に光学特性計測のスループットを向上させることが可能となる。また、従来の寸法を計測する方法に比べて、計測用パターンを小さくすることができるため、レチクルのパターン領域内に多くの計測用パターンを配置することが可能となる。従って、評価点の数を増加させることができるとともに、各評価点間の間隔を狭くすることができ、結果的に光学特性計測の計測精度を向上させることが可能となる。さらに、最適露光量以下の範囲で露光量を変化させているので、例えばレジスト像を計測対象とする場合に、レジストの特性によって計測結果が殆ど左右されない。
【０１７５】
また、本実施形態の場合、隣接する区画領域間に枠線が存在しないので、像形成状態の検出対象である複数の区画領域（主として計測用パターンの像が出現した区画領域）において、計測用パターンの像のコントラストが枠線の干渉に起因して低下することがない。このため、それらの複数の区画領域の撮像データとしてパターン部と非パターン部のＳ／Ｎ比の良好なデータを得ることができる。従って、区画領域毎の計測用パターンＭＰnの形成状態を精度、再現性良く検出することが可能となる。しかも、像の形成状態を客観的、定量的なスコアＥi,jを閾値ＳＨと比較してパターンの有無情報（二値化情報）に変換して検出するので、区画領域毎の計測用パターンＭＰnの形成状態を、再現性良く検出することができるとともに、パターン有無の判別を自動的にかつ安定して行うことができる。従って、本実施形態では、二値化に際して、閾値は一つだけで足り、複数の閾値を設定しておいて閾値毎にパターンの有無具合を判別するような場合に比べて、像の形成状態の検出に要する時間を短縮することができるとともに、その検出アルゴリズムも簡略化することができる。
【０１７６】
また、本実施形態では、上述の如く、像の形成状態をパターンの有無情報（二値化情報）に変換して検出するので、レチクルＲTのパターン領域ＰＡ内に計測用パターンＭＰn以外のパターン（例えば、比較用の基準パターンや、位置決め用マークパターン等）を配置する必要がない。
【０１７７】
また、本実施形態に係る光学特性計測方法によると、統計処理による近似曲線の算出という客観的、かつ確実な方法を基礎として最良フォーカス位置を算出しているので、安定して高精度かつ確実に光学特性を計測することができる。なお、近似曲線の次数によっては、その変曲点、あるいはその近似曲線と所定のスライスレベルとの複数の交点等に基づいて最良フォーカス位置を算出することは可能である。
【０１７８】
また、本実施形態の露光装置１００では、前述の光学特性計測方法により精度良く計測された投影光学系ＰＬ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ＰＬが露光に先立って調整され、その調整された投影光学系ＰＬを介してレチクルＲに形成されたパターンがウエハＷ上に転写される。更に、上述のようにして決定された最良フォーカス位置を考慮して露光の際のフォーカス制御目標値の設定が行われるので、デフォーカスによる色むらの発生を効果的に抑制することができる。従って、本実施形態に係る露光方法によると、微細パターンをウエハ上に高精度に転写することが可能となる。
【０１７９】
なお、上記実施形態で説明した光学特性計測方法は、一実施形態に過ぎず、本発明の光学特性計測方法がこれに限定されないことは勿論である。例えば、上記実施形態では、マトリックス状に配置された複数の区画領域ＤＡi,jから成る全体として矩形の第１領域ＤＣnをウエハＷT上に形成した後、第１領域の周囲に過露光の第２領域ＤＤnを形成するものとしたが、第２領域ＤＤnを形成した後、第１領域ＤＣnを形成しても良い。かかる場合には、例えば感光剤として、化学増幅型レジストなどの高感度レジストを用いる場合に、検出対象である計測用パターンの像の形成（転写）から現像までの時間を短くできるので、より望ましい。
【０１８０】
また、上記実施形態では、評価点対応領域ＤＢnを構成する第２領域ＤＤnが矩形枠状であ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、第２領域は、その外縁が少なくとも第１領域を構成する各区画領域の位置算出の基準にできれば良いので、矩形枠状の一部の例えばコ字状（Ｕ字状）部分、あるいはＬ字状部分であっても良い。この場合、第１領域とその外側の第２領域とで構成される評価点対応領域は、全体として矩形の領域となる。
【０１８１】
また、前述の第２領域、すなわち矩形枠状の領域、あるいはその一部の領域を形成する方法は、上記実施形態で説明した方法に限らず、例えば、露光装置１００のレチクルステージＲＳＴ上に例えば矩形枠状の光透過部から成るパターン（第２領域ＤＤnと同様の形状のパターン）あるいはその一部のパターンなどが形成されたレチクルを搭載し、そのレチクルのパターンを１回の走査露光で、投影光学系ＰＬの像面側に配置されたウエハ上に転写して、過露光の第２領域をウエハ上に形成することとしても良い。あるいは、前述の計測用パターンをステップ・アンド・リピート方式又はステップ・アンド・スキャン方式で、過露光となる露光量でウエハ上に転写して前述の第２領域ＤＤnを形成しても良い。この他、、計測用パターンが完全に含まれる区画領域ＤＡi,jに対応するサイズの矩形の開口パターンが形成されたレチクルをレチクルステージＲＳＴ上に搭載して、ステップ・アンド・リピート方式又はステップ・アンド・スキャン方式で、その開口パターンを過露光の露光エネルギ量でウエハ上に転写することにより、過露光の第２領域をウエハ上に形成することとしても良い。また、例えば上記の開口パターンを用いてステップ・アンド・スティッチ方式で露光を行い、ウエハ上に開口パターンの複数の像を隣接してあるいは繋ぎ合わせて形成することによって、過露光の第２領域をウエハ上に形成しても良い。この他、レチクルステージＲＳＴを静止させた状態でそのレチクルステージＲＳＴ上に搭載されたレチクルに形成された開口パターンを照明光で照明しながらウエハＷ（ウエハテーブル１８）を所定方向に移動して過露光の第２領域を形成しても良い。いずれにしても、上記実施形態と同様に、過露光の第２領域の存在により、その第２領域の外縁をＳ／Ｎ比の良好な検出信号に基づいて精度良く検出することが可能となる。
【０１８２】
なお、上記実施形態では、計測用パターンＭＰnの像の形成状態を、スコアＥi,jと閾値ＳＨとを比較してパターンの有無情報（二値化情報）に変換して検出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。上記実施形態では、評価点対応領域ＤＢnの外枠ＤＢＦを精度良く検出し、この外枠を基準として各区画領域ＤＡi,jを演算により算出するので、各区画領域の位置を正確に求めることができる。従って、この正確に求められた各区画領域に対してテンプレートマッチングを行うこととしても良い。このようにすれば、短時間にテンプレートマッチングを行うことができる。この場合、テンプレートパターンとして、例えば像が出現した区画領域あるいは像が出現しなかった区画領域の撮像データを用いることができる。このようにしても、客観的、定量的な相関値の情報が区画領域毎に得られるので、得られた情報を、所定の閾値と比較することにより、計測用パターンＭＰnの形成状態を二値化情報（像の有無情報）に変換して、上記実施形態と同様に像の形成状態を精度、再現性良く検出することができる。
【０１８３】
また、過露光の第２領域は、必ずしもなくても良い。かかる場合であっても、第１領域の輪郭が矩形の外枠となり、第１領域内の最外周部に位置する区画領域（以下、「外縁部区画領域」と呼ぶ）の一部には、パターン像が形成されない領域が存在するので、上記実施形態と同様の手法により、その外枠の一部、すなわち第１領域とその外側の領域の境界線をＳ／Ｎ比良く検出することが可能となり、その境界線を基準として設計値に基づき他の区画領域（第１領域を構成する各区画領域）の位置を算出することができ、他の区画領域のほぼ正確な位置を求めることが可能である。同様に、過露光の第２領域は、上記実施形態のような矩形枠状あるいはその一部のような形状に限定されるものではない。例えば、第２領域の形状は、第１領域との境界線（内縁）のみが矩形枠状の形状を有し、外縁は任意形状であっても良い。これらの場合にも、第１領域内の複数の区画領域それぞれの位置をほぼ正確に知ることができるので、例えばそれぞれの区画領域に対して、上記実施形態と同様のスコア（像のコントラストの指標値）を用いた方法、あるいはテンプレートマッチング法を適用して像の形成状態を検出することにより、上記実施形態と同様に、パターン像の形成状態を短時間で検出することが可能になる。
【０１８４】
そして、その検出結果に基づいて投影光学系の光学特性を求めることにより、客観的かつ定量的な像のコントラスト又は相関値を用いた検出結果に基づいて光学特性が求めることができる。従って、上記実施形態と同等の効果を得ることができる。
【０１８５】
また、上記実施形態では、各区画領域の検出の基準となる外枠ＤＢＦの検出、及び各区画領域の像の形成状態の検出にＦＩＡ系のアライメントセンサを用いるものとしたが、本発明がこれに限定されるものではない。すなわち、外枠ＤＢＦあるいは上述した前記外縁部区画領域と第２領域の境界線の検出、及び各区画領域の像の形成状態の検出の少なくとも一方に、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）などの他の撮像装置（画像計測装置）を用いても良い。かかる場合であっても、第２領域の外枠又は内縁部を基準として、第１領域内の各区画領域の位置を精度良く求めることが可能である。
【０１８６】
また、上記実施形態では、図３に示されるように、遮光部から成るパターン領域ＰＡの内部に光透過部によって計測用パターンＭＰnが形成された場合について説明したが、これに限らず、図３の場合と反対に、開口パターンの内部に遮光部によって形成される残しパターン（すなわち、両側が光透過部となる複数のライン部）によって計測用パターンＭＰnを形成しても良い。残しパターンによって計測用パターンを形成する場合には、ウエハにはその表面にネガ型レジストによって感光層を形成すれば良い。このようにすることにより、上記実施形態と同様に適正露光量以下の範囲で露光量を変化させても、前述と同様に転写像の出現し始める境界となる区画領域を精度良く検出することができ、結果的に上記実施形態と同等の効果を得ることができる。更に、上記実施形態ではレチクルのパターン領域ＰＡを遮光部としたが、パターン領域ＰＡは光透過部でも良く、この場合には、計測用パターンＭＰnの周囲の部分のみを遮光部とするとともに、転写に際して、照明領域をその遮光部部分のみに制限すれば良い。
【０１８７】
なお、上記実施形態では、レチクルＲT上の計測用パターンＭＰnとして１種類のＬ／Ｓパターン（マルチバーパターン）を用いる場合について説明したが、本発明がこれに限定されないことは言うまでもない。計測用パターンとしては、周期方向が異なる少なくとも２種類のＬ／Ｓパターンや、孤立線やコンタクトホールなどを用いても良い。計測用パターンＭＰnとしてＬ／Ｓパターンを用いる場合には、デューティ比及び周期方向は、任意で良い。また、計測用パターンＭＰnとして周期パターンを用いる場合、その周期パターンは、Ｌ／Ｓパターンだけではなく、例えばドットマークを周期的に配列したパターンでも良い。これは、像の線幅等を計測する従来の方法とは異なり、像の形成状態をスコア（コントラスト）で検出しているからである。
【０１８８】
また、上記実施形態では、１種類のスコアに基づいて最良フォーカス位置を求めているが、これに限らず、複数種類のスコアを設定しこれらに基づいて、それぞれ最良フォーカス位置を求めても良く、あるいはこれらの平均値（あるいは重み付け平均値）に基づいて最良フォーカス位置を求めても良い。
【０１８９】
また、上記実施形態では、像の形成状態の検出に１種類の閾値を用いているが、これに限らず、複数の閾値を用いても良い。複数の閾値を求める場合、それぞれの閾値を、スコアと比較することで、区画領域の像の形成状態を検出することとしても良い。この場合、例えば第１の閾値での検出結果から最良フォーカス位置が算出困難な場合に、第２の閾値での形成状態の検出を行い、その検出結果から最良フォーカス位置を求めることなどが可能となる。
【０１９０】
また、予め複数の閾値を設定しておき、閾値毎に最良フォーカス位置を求め、それらの平均値（単純平均値あるいは重み付け平均値）を最良フォーカス位置としても良い。例えば、各閾値に応じて、露光エネルギ量Ｐが極値を示すときのフォーカス位置を順次算出する。そして、各フォーカス位置の平均値を最良フォーカス位置とする。なお、露光エネルギ量Ｐとフォーカス位置Ｚとの関係を示す近似曲線と適当なスライスレベル（露光エネルギ量）との２つの交点（フォーカス位置）を求め、両交点の平均値を、各閾値毎に算出し、それらの平均値（単純平均値あるいは重み付け平均値）を最良フォーカス位置としても良い。
【０１９１】
あるいは、各閾値毎に最良フォーカス位置を算出し、閾値と最良フォーカス位置との関係において、閾値の変動に対して、最良フォーカス位置の変化が最も小さい区間における最良フォーカス位置の平均値（単純平均値あるいは重み付け平均値）を最良フォーカス位置としても良い。
【０１９２】
また、上記実施形態では、予め設定されている値を閾値として用いているが、これに限定されるものではない。例えば、ウエハＷT上の計測用パターンＭＰnが転写されていない領域を撮像し、得られたスコアを閾値としても良い。
【０１９３】
さらに、例えば前述の第１領域と第２領域とで、アライメント検出系ＡＳによる画像の取り込み回数を異ならせても良く、このようにすることにより計測時間の短縮などを図ることができる。
【０１９４】
なお、上記実施形態の露光装置１００では、主制御装置２８は、図示しない記憶装置に格納されている処理プログラムに従って、前述した投影光学系の光学特性の計測を行うことにより、計測処理の自動化を実現することができる。勿論、この処理プログラムは、他の情報記録媒体（ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ等）に保存されていても良い。さらに、計測を行う時に、図示しないサーバから処理プログラムをダウンロードしても良い。また、計測結果を、図示しないサーバに送付したり、インターネットやイントラネットを介して電子メール及びファイル転送により、外部に通知することも可能である。
【０１９５】
なお、上記実施形態では、計測用パターンＭＰnをウエハＷT上の各区画領域ＤＡi,jに転写した後、現像後にウエハＷT上の各区画領域ＤＡi,jに形成されるレジスト像をアライメント検出系ＡＳによって撮像し、その撮像データに対して画像処理を行う場合について説明したが、本発明に係る光学特性の計測方法はこれに限定されるものではない。例えば、撮像の対象は、露光の際にレジストに形成された潜像であっても良く、上記像が形成されたウエハを現像し、さらにそのウエハをエッチング処理して得られる像（エッチング像）などに対して行っても良い。また、ウエハなどの物体上における像の形成状態を検出するための感光層は、フォトレジストに限らず、光（エネルギ）の照射によって像（潜像及び顕像）が形成されるものであれば良い。例えば、感光層は、光記録層、光磁気記録層などであっても良く、従って、感光層が形成される物体もウエハ又はガラスプレート等に限らず、光記録層、光磁気記録層などが形成可能な板等であっても良い。
【０１９６】
また、オペレータなどが介在することなく、前述の計測結果（最良フォーカス位置など）に基づいて投影光学系ＰＬの光学特性を調整することができる。すなわち、露光装置に自動調整機能を持たせることが可能となる。
【０１９７】
また、上記実施形態では、パターンの転写の際に変更される露光条件が、投影光学系の光軸方向に関するウエハＷTの位置及びウエハＷTの面上に照射されるエネルギビームのエネルギ量（露光ドーズ量）であ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。例えば、投影光学系の光軸方向に関するウエハＷTの位置に限らず、例えば、照明条件（マスクの種別を含む）、投影光学系の結像特性など露光に関連する全ての構成部分の設定条件などの何れかを露光条件の１つとして変化させても良い。また、必ずしも２種類の露光条件を変更しながら露光を行う必要もない。すなわち、一種類の露光条件、すなわち、適正露光量以下の範囲内で露光量を変更しながら計測用マスクのパターンを感光物体上の複数の領域に転写し、その転写像の形成状態を検出する場合であっても、上記実施形態と同様のスコアを用いたコントラスト計測、あるいはテンプレートマッチングの手法により、その検出を迅速に行うことができるという効果がある。
【０１９８】
また、上記実施形態において、最良フォーカス位置とともに最良露光量を決定することができる。すなわち、露光エネルギ量を高エネルギ量側にも設定して、上記実施形態と同様の処理を行い、露光エネルギ量毎に、その像が検出されたフォーカス位置の幅を求め、該幅が最大となるときの露光エネルギ量を算出し、その場合の露光量を最良露光量とする。
【０１９９】
また、上記実施形態では、一例として、区画領域内の指定範囲のピクセル値の分散（又は標準偏差）を、スコアＥとして採用するものとしたが、本発明がこれに限定されるものではなく、区画領域内又はその一部（例えば、前述の指定範囲）のピクセル値の加算値、微分総和値をスコアＥとしても良い。
【０２００】
また、上記実施形態では、各区画領域ＤＡi,jの計測用パターンの像の有無を、スコアを閾値と比較することで検出するものとしたが、この代わりに、次のようにして、前述の図１４の曲線Ｐ＝ｆ（Ｚ）と同様の近似曲線を算出しても良い。
【０２０１】
すなわち、前述の外枠検出及びその検出結果を利用した各区画領域の位置の算出により、撮像データ上における第１領域ＤＣnの範囲を求める。そして、この第１領域ＤＣnに対応する撮像データの所定方向、例えば前述のマトリックスの行方向（Ｘ軸方向）のピクセル列毎のピクセルデータの加算値（Ｘ軸方向の走査線上の輝度値の積算信号）の分布状況を検出する。そして、このようにして得られたピクセル列毎のピクセルデータ（ピクセル値）の加算値の分布曲線における各ピーク点を見つけると、このピーク点が、計測用パターンの像が出現し始める境界となる区画領域の位置に相当する。
【０２０２】
次に、このピーク点をカーブフィットすることによりｎ次の近似曲線（最小自乗近似曲線）を求める。これにより、例えば図１４の曲線Ｐ＝ｆ（Ｚ）と同様の形状の近似曲線を得ることができる。この場合、所定方向のピクセル列毎のピクセルデータの加算値の分布状況を算出するという簡単な画像処理により、前述の区画領域毎の像の形成状態（例えば有無検出）の検出結果と実質的に等価な分布状況のデータを得ることができる。従って、客観的かつ定量的な撮像データを用いて、前述の区画領域毎の像の形成状態（例えば有無検出）の検出結果を得る場合と同程度の検出精度及び再現性で、より簡易な手法により像の形成状態を検出することができる。
【０２０３】
そして、上記の近似曲線を用いて、上記実施形態と同様の処理を行うことにより、投影光学系ＰＬの光学特性、例えばベストフォーカス位置などを求めることとすれば良い。このようにしても、上記実施形態と同様に、客観的かつ定量的な撮像データを用いた検出結果に基づいて光学特性が求められるため、従来の方法と比較して光学特性を精度及び再現性良く計測することができる。
【０２０４】
さらに、上記実施形態では、結像特性補正コントローラを介して投影光学系ＰＬの結像特性を調整するものとしたが、例えば、結像特性補正コントローラだけでは結像特性を所定の許容範囲内に制御することができないときなどは、投影光学系ＰＬの少なくとも一部を交換しても良いし、あるいは投影光学系ＰＬの少なくとも１つの光学素子を再加工（非球面加工など）しても良い。また、特に光学素子がレンズエレメントであるときはその偏芯を変更しても良く、あるいは光軸を中心として回転させても良い。このとき、露光装置１００のアライメントセンサを用いてレジスト像などを検出する場合、主制御装置２８はディスプレイ（モニタ）への警告表示、あるいはインターネット又は携帯電話などによって、オペレータなどにアシストの必要性を通知しても良いし、投影光学系ＰＬの交換箇所や再加工すべき光学素子など、投影光学系ＰＬの調整に必要な情報を一緒に通知すると良い。これにより、光学特性の計測などの作業時間だけでなく、その準備期間も短縮でき、露光装置の停止期間の短縮、すなわち稼働率の向上を図ることが可能となる。また、本実施形態では計測用パターンを静止露光方式でウエハに転写するものとしたが、静止露光方式の代わりに、あるいはそれに加えて走査露光方式で、上記実施形態と全く同様に少なくとも１つの露光条件を変えながら計測用パターンをウエハに転写することでダイナミックな光学特性を求めるようにしても良い。
【０２０５】
また、上記実施形態では、評価点対応領域ＤＢnを構成するＮ×Ｍ個の区画領域ＤＡi,jを全て露光するものとしたが、Ｎ×Ｍ個の区画領域の少なくとも１個、すなわち曲線Ｐ＝ｆ（Ｚ）の決定に明らかに寄与しない露光条件が設定される区画領域（例えば、図９で左上隅及び左下隅に位置する区画領域など）についてはその露光を行わなくても良く、評価点対応領域ＤＢnは、全体として矩形（マトリックス）となっていなくても良い。
【０２０６】
また、上記実施形態ではアライメント検出系ＡＳで撮像されるレジスト像の画像信号を走査線毎に積算しても良い。また、上記実施形態では１つの評価点対応領域ＤＢnの全体を一括で撮像するものとしたが、例えば１つの評価点対応領域ＤＢnを複数回に分けて撮像しても良い。さらに、各撮像時にウエハを位置決めすることなく連続移動しても良く、これにより計測時間の短縮を図ることが可能となる。このとき、例えば区画領域ＤＡi,j毎に複数回撮像してその画像データを加算しても良い。
【０２０７】
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）、あるいは他の真空紫外域のパルスレーザ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、紫外域の輝線（ｇ線、ｉ線等）を出力する超高圧水銀ランプ等を用いても良い。この場合には、ランプ出力制御、ＮＤフィルタ等の減光フィルタ、光量絞り等によって露光エネルギの調整を行えば良い。また、ＥＵＶ光、Ｘ線、あるいは電子線及びイオンビームなどの荷電粒子線を露光ビームとして用いる露光装置に本発明を適用しても良い。
【０２０８】
なお、上記実施形態では、本発明がステップ・アンド・スキャン方式の縮小投影露光装置に適用された場合について説明したが、本発明の適用範囲がこれに限定されないのは勿論である。すなわち、ステップ・アンド・リピート方式、ステップ・アンド・スティッチ方式又はプロキシミティ方式などの露光装置、あるいは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。さらに、例えば国際公開ＷＯ９９／４９５０４号などに開示される、投影光学系ＰＬとウエハとの間に液体が満たされる液浸露光装置にも本発明は好適に適用することができる。
【０２０９】
さらに、投影光学系ＰＬは、屈折系、反射屈折系、及び反射系のいずれでもよいし、縮小系、等倍系、及び拡大系のいずれでも良い。
【０２１０】
さらに、本発明は、半導体素子の製造に用いられる露光装置だけでなく、液晶表示素子、プラズマディスプレイなどを含むディスプレイの製造に用いられる、デバイスパターンをガラスプレート上に転写する露光装置、薄膜磁気へッドの製造に用いられる、デバイスパターンをセラミックウエハ上に転写する露光装置、撮像素子（ＣＣＤなど）、有機ＥＬ、マイクロマシン、及びＤＮＡチップなどの製造、さらにはマスク又はレチクルの製造に用いられる露光装置などにも適用することができる。
【０２１１】
《デバイス製造方法》
次に、上記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。
【０２１２】
図１５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１５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。
【０２１３】
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。
【０２１４】
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。
【０２１５】
図１６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１６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。
【０２１６】
ウエハプロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップ３１５（レジスト形成ステップ）において、ウエハに感光剤を塗布する。引き続き、ステップ３１６（露光ステップ）において、上記各実施形態の露光装置及び露光方法によってマスクの回路パターンをウエハに転写する。次に、ステップ３１７（現像ステップ）においては露光されたウエハを現像し、ステップ３１８（エッチングステップ）において、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去る。そして、ステップ３１９（レジスト除去ステップ）において、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。
【０２１７】
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。
【０２１８】
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を考慮し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を生産性良く製造することが可能となる。
【０２１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る光学特性計測方法によれば、短時間で、精度及び再現性良く投影光学系の光学特性を求めることができるという効果がある。
【０２２０】
また、本発明に係る露光方法によれば、高精度な露光を実現できるという効果がある。
【０２２１】
また、本発明に係るデバイス製造方法によれば、高集積度のデバイスを製造することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１の照明系ＩＯＰの具体的構成の一例を説明するための図である。
【図３】投影光学系の光学特性の計測に用いられるレチクルの一例を示す図である。
【図４】光学特性の計測方法を説明するためのフローチャート（その１）である。
【図５】光学特性の計測方法を示すフローチャート（その２）である。
【図６】区画領域の配列を説明するための図である。
【図７】ウエハＷT上に第１領域ＤＣnが形成された状態を示す図である。
【図８】ウエハＷT上に評価点対応領域ＤＢnが形成された状態を示す図である。
【図９】ウエハＷTを現像後にＷT上に形成された評価点対応領域ＤＢ1のレジスト像の一例を示す図である。
【図１０】図５のステップ４５６（光学特性の算出処理）の詳細を示すフローチャート（その１）である。
【図１１】図５のステップ４５６（光学特性の算出処理）の詳細を示すフローチャート（その２）である。
【図１２】ステップ５１８の処理により第１領域ＤＣnを構成する各区画領域ＤＡi,jが求められた様子を示す図である。
【図１３】検出結果の一例を示すテーブルデータ形式の図である。
【図１４】パターン出現数（露光エネルギ量）とフォーカス位置との関係を示す図である。
【図１５】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１６】図１５のステップ３０４における処理のフローチャートである。
【符号の説明】
ＤＡi,j…区画領域、ＤＢn…評価点対応領域（所定領域）、ＩＬ…エネルギビーム、ＭＰn…計測用パターン、ＰＬ…投影光学系、Ｒ…レチクル（マスク）、Ｗ…ウエハ（感光物体）、ＷT…ウエハ（感光物体）。
Claims (15)
- 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、
適正露光量以下の範囲内で露光量を変更することを含む、少なくとも一つの露光条件を変更しながら、前記第１面上に配置された計測用パターンを前記投影光学系の第２面側に配置された感光物体に順次転写して複数の区画領域から成る第１領域を前記感光物体上に形成する第１工程と；
前記複数の区画領域のうち、前記計測用パターンの像が出現し始める境界となる複数の区画領域の少なくとも一部に関する情報を検出する第２工程と；
前記検出結果に基づいて前記投影光学系の光学特性を求める第３工程と；を含む光学特性計測方法。 - 前記計測用パターンは、遮光部内の光透過部によってパターンが形成される抜きパターンであり、前記感光物体にはその表面にポジ型レジストによって感光層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光学特性計測方法。
- 前記第２工程に先立って、前記第１領域となる前記感光物体上の領域の周囲の少なくとも一部に過露光の第２領域を形成する第４工程を更に含み、
前記第２工程は、前記第２領域の輪郭の一部を検出する工程と、その検出結果を利用して前記複数の区画領域の少なくとも一部の複数の区画領域における計測用パターンの像の形成状態を検出する工程とを含むことを特徴とする請求項２に記載の光学特性計測方法。 - 前記第４工程は、前記第１工程に先立って行われることを特徴とする請求項３に記載の光学特性計測方法。
- 前記第４工程では、前記第１面上に配置された所定のパターンを前記投影光学系の第２面側に配置された前記感光物体上に転写して前記第２領域を形成することを特徴とする請求項３又は４に記載の光学特性計測方法。
- 前記第１領域は、全体として矩形状の領域であり、
前記所定のパターンは矩形枠状又はその一部の形状を有するパターンであり、前記第４工程では、前記第１面上に配置された前記所定のパターンを前記投影光学系の第２面側に配置された前記感光物体上に走査露光方式で転写することを特徴とする請求項５に記載の光学特性計測方法。 - 前記第４工程では、前記第１面上に配置された前記計測用パターンを前記投影光学系の第２面側に配置された前記感光物体上に過露光となる露光量で順次転写して前記第２領域を形成することを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の光学特性計測方法。
- 前記計測用パターンは、光透過部内に遮光部によってパターンが形成される残しパターンであり、前記感光物体にはその表面にネガ型レジストによって感光層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光学特性計測方法。
- 前記第２工程では、前記第１領域を構成する前記複数の区画領域の少なくとも一部の複数の区画領域における像の形成状態を、撮像により得られた前記各区画領域のピクセルデータに関する代表値を判定値として検出することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の光学特性計測方法。
- 前記代表値は、前記各区画領域の少なくとも一部におけるピクセルデータの加算値、微分総和値、分散及び標準偏差の少なくとも１つであることを特徴とする請求項９に記載の光学特性計測方法。
- 前記像の形成状態の検出に際し、前記各区画領域のピクセルデータに関する代表値を所定の閾値と比較して二値化することを特徴とする請求項９又は１０に記載の光学特性計測方法。
- 前記第２工程では、前記第１領域を構成する前記複数の区画領域の少なくとも一部の複数の区画領域に対応する撮像データを用い、その撮像データ中の所定方向のピクセル列毎のピクセル値の加算値の分布に基づいて前記計測用パターンの像が出現し始める境界となる区画領域を検出することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の光学特性計測方法。
- 前記第１工程では、前記露光条件として、前記投影光学系の光軸方向に関する前記感光物体の位置をも変更しながら、前記計測用パターンを前記感光物体上に順次転写し、
前記第３工程では、前記第２工程で検出された計測用パターンの像が出現し始める境界となる複数の区画領域の少なくとも一部に関する情報に対応する露光用エネルギビームのエネルギ量と前記投影光学系の光軸方向に関する前記感光物体の位置との相関関係に基づいて最良フォーカス位置を決定することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の光学特性計測方法。 - 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感光物体上に転写する露光方法であって、
請求項１〜１３のいずれか一項に記載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感光物体上に転写する工程と；を含む露光方法。 - 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１４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。
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006006562A1 (ja) * | 2004-07-12 | 2006-01-19 | Nikon Corporation | 露光条件の決定方法、露光方法、露光装置、及びデバイス製造方法 |
| JP2006054440A (ja) * | 2004-07-12 | 2006-02-23 | Nikon Corp | 露光条件の決定方法、及び露光方法、露光装置、並びにデバイス製造方法 |
| JP2007010312A (ja) * | 2005-03-30 | 2007-01-18 | Fujifilm Holdings Corp | 投影ヘッドピント位置測定方法および露光方法 |
| JPWO2007043535A1 (ja) * | 2005-10-07 | 2009-04-16 | 株式会社ニコン | 光学特性計測方法、露光方法及びデバイス製造方法、並びに検査装置及び計測方法 |
| US8237915B2 (en) | 2002-12-10 | 2012-08-07 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Method for improving an optical imaging property of a projection objective of a microlithographic projection exposure apparatus |
| CN113252309A (zh) * | 2021-04-19 | 2021-08-13 | 苏州市计量测试院 | 一种用于近眼显示设备的测试方法、测试装置及存储介质 |
| CN116074633A (zh) * | 2023-03-06 | 2023-05-05 | 宜科(天津)电子有限公司 | 一种自动多重曝光方法 |
-
2002
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Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8237915B2 (en) | 2002-12-10 | 2012-08-07 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Method for improving an optical imaging property of a projection objective of a microlithographic projection exposure apparatus |
| WO2006006562A1 (ja) * | 2004-07-12 | 2006-01-19 | Nikon Corporation | 露光条件の決定方法、露光方法、露光装置、及びデバイス製造方法 |
| JP2006054440A (ja) * | 2004-07-12 | 2006-02-23 | Nikon Corp | 露光条件の決定方法、及び露光方法、露光装置、並びにデバイス製造方法 |
| US8654308B2 (en) | 2004-07-12 | 2014-02-18 | Nikon Corporation | Method for determining exposure condition, exposure method, exposure apparatus, and method for manufacturing device |
| JP2007010312A (ja) * | 2005-03-30 | 2007-01-18 | Fujifilm Holdings Corp | 投影ヘッドピント位置測定方法および露光方法 |
| JPWO2007043535A1 (ja) * | 2005-10-07 | 2009-04-16 | 株式会社ニコン | 光学特性計測方法、露光方法及びデバイス製造方法、並びに検査装置及び計測方法 |
| CN113252309A (zh) * | 2021-04-19 | 2021-08-13 | 苏州市计量测试院 | 一种用于近眼显示设备的测试方法、测试装置及存储介质 |
| CN116074633A (zh) * | 2023-03-06 | 2023-05-05 | 宜科(天津)电子有限公司 | 一种自动多重曝光方法 |
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