JP5783376B2 - フォーカステストマスク、フォーカス計測方法、露光装置、及び露光方法 - Google Patents

Description

本発明は、投影光学系のフォーカス情報（像面情報）を計測するためのパターンが形成されたフォーカステストマスク、このフォーカステストマスクを用いて投影光学系のフォーカス情報を計測するフォーカス計測方法、そのフォーカステストマスクを備える露光装置、露光方法及び露光装置を用いるデバイス製造方法に関する。

例えば半導体デバイス等の電子デバイス（マイクロデバイス）を製造するためのリソグラフィ工程中で使用される露光装置においては、投影光学系の像面（ベストフォーカス位置）の情報であるフォーカス情報を計測するために、投影光学系の物体面にテストマスクを配置するとともに投影光学系の像面に基板等を配置し、そして、テストマスクに設けられた所定の評価用パターンを投影光学系を介して基板等に投影し、その評価用パターンの像の位置ずれ量等を計測することが行われている。

従来の第１の計測方法として、２本の遮光膜よりなるラインパターン間の各ラインパターンの線幅よりも広いスペース部に照明光の位相を変化させる位相変更部を設けた評価用パターンを用い、この評価用パターンの投影光学系による像をフォトレジストが塗布された基板上に露光する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。この場合、現像後にその基板に形成される２本のライン状のレジストパターンの間隔からその基板の表面のデフォーカス量、ひいては像面の位置を求めることができる。

また、従来の第２の計測方法として、例えば４本以上の複数の遮光ラインを含み各遮光ラインの外側の位相分布が計測方向に非対称とされた回折格子状の評価用パターンの像と、その複数の遮光ラインの像のうち外側の不要な遮光ラインの像を消すためのトリムパターンの像とをウエハに重ねて露光する方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。この場合にも、残された中央の複数の遮光ラインの像のシフト量から、ウエハの表面のデフォーカス量を求めることができる。

また、従来の第３の計測方法として、複数のラインパターンの近傍にこれらのラインパターンの線幅よりも広い位相シフト部を設けた評価用パターンの空間像の横ずれ量を計測する方法が知られている（例えば、特許文献３参照）。この場合にも、各ラインパターンの像の横ずれ量から受光面のデフォーカス量を求めることができる。

特開平６−２０４３０５号公報 特許第３２９７４２３号明細書 国際公開第２００５／００４２１１号パンフレット

従来のフォーカス情報の計測方法のうち、第１及び第３の計測方法は、ラインパターンの線幅に比べてそれに接する（又はその近傍の）位相シフト部の幅が広く、計測感度（像の横ずれ量／デフォーカス量）を高めるためにはラインパターンの線幅を狭くすることが好ましい。しかしながら、ラインパターンの線幅を狭くすると、計測再現性が低下する恐れがあるとともに、現像後のレジストパターンの像を観察する場合には、レジストパターンの倒れ等が生じる恐れがある。さらに、そのようにラインパターンの線幅が狭いと、投影光学系の開口数が高い場合に、特にラインパターンの像の投影面がベストフォーカス位置に近い範囲で、計測感度が低下する恐れがある。

また、従来の第２の計測方法は、不要なパターンの像を消すために２回の露光を行う必要があるため、計測効率が低いという問題がある。
本発明は、このような事情に鑑み、投影光学系のフォーカス情報を高い計測再現性で計測すること、又は高い計測効率で計測することを目的とする。

第１の態様によれば、投影光学系を介して物体上に投影されるテストパターンが設けられたフォーカステストマスクであって、そのテストパターンは、第１方向にライン状に延び、光を遮光する第１遮光部と、その第１方向と直交する第２方向に関してその第１遮光部の一方側に設けられ、その第１方向にライン状に延びるとともに、その第２方向に関する線幅がその第１遮光部の線幅より狭く形成され、透過するその光の位相を変化させる第１位相シフト部と、その第２方向に関してその第１遮光部の他方側に設けられ、その第１方向にライン状に延びるとともに、その第２方向に関する線幅がその第１遮光部の線幅より狭く形成され、その光を透過する第１透過部と、その第２方向に関してその第１透過部のその第１遮光部とは反対側に設けられ、その第２方向に関する線幅がその第１透過部より広く形成され、透過するその光の位相を変化させる第２位相シフト部と、を有するフォーカステストマスクが提供される。

また、第２の態様によれば、投影光学系を介して物体上に投影されるテストパターンが設けられたフォーカステストマスクであって、そのテストパターンは、第１方向にライン状に延び、光を遮光する第１遮光部と、その第１方向と直交する第２方向に関してその第１遮光部の一方側に設けられ、その第１方向にライン状に延びるとともに、その第２方向に関する線幅がその第１遮光部の線幅より狭く形成され、透過するその光の位相を変化させる第１位相シフト部と、その第２方向に関してその第１遮光部の他方側に設けられ、その第１方向にライン状に延びるとともに、その第２方向に関する線幅がその第１遮光部の線幅より狭く形成され、その光を透過する第１透過部と、その第２方向に関してその第１透過部のその第１遮光部とは反対側に設けられ、その第２方向に関する線幅がその第１透過部より広く形成され、透過するその光の位相を変化させる第２位相シフト部と、その第１方向にライン状に延び、光を遮光する第２遮光部と、その第２方向に関してその第２遮光部の一方側に設けられ、その第１方向にライン状に延びるとともに、その第２方向に関する線幅がその第２遮光部の線幅より狭く形成され、その光を透過する第３透過部と、その第２方向に関してその第２遮光部の他方側に設けられ、その第１方向にライン状に延びるとともに、その第２方向に関する線幅がその第２遮光部の線幅より狭く形成され、透過するその光の位相を変化させる第３位相シフト部と、その第２方向に関してその第３透過部のその第２遮光部とは反対側に設けられ、その第２方向に関する線幅がその第３透過部より広く形成され、透過するその光の位相を変化させる第４位相シフト部と、を有するフォーカステストマスクが提供される。
また、第３の態様によれば、投影光学系の像面情報を計測するフォーカス計測方法において、本発明の態様のフォーカステストマスクをその投影光学系の物体面側に配置する工程と、そのフォーカステストマスクに設けられたそのテストパターンのその投影光学系による像を計測面に投影する工程と、そのテストパターンの像の計測方向の位置情報を計測する工程と、を含むフォーカス計測方法が提供される。
また、第４の態様によれば、投影光学系の像面情報を計測するフォーカス計測方法において、第１の態様によるフォーカステストマスクをその投影光学系の物体面側に配置する工程と、そのフォーカステストマスクに設けられ、第１方向にライン状に延び、光を遮光する第１遮光部を備えるテストパターンのその投影光学系による像を計測面に投影する工程と、そのテストパターンの像の計測方向の位置情報を計測する工程と、を含み、その投影する工程は、その第１方向と直交する第２方向に関してその第１遮光部の一方側に設けられ、その第１方向にライン状に延びるとともに、その第２方向に関する線幅がその第１遮光部の線幅より狭く形成され、透過するその光の位相を変化させる第１位相シフト部からの光と、その第２方向に関してその第１遮光部の他方側に設けられ、その第１方向にライン状に延びるとともに、その第２方向に関する線幅がその第１遮光部の線幅より狭く形成され、その光を透過する第１透過部からの光と、その第２方向に関してその第１透過部のその第１遮光部とは反対側に設けられ、その第２方向に関する線幅がその第１透過部より広く形成され、透過するその光の位相を変化させる第２位相シフト部からの光とを用いてその像をその計測面に投影するフォーカス計測方法が提供される。

また、第５の態様によれば、露光光でマスクのパターンを照明し、その露光光でそのパターン及び投影光学系を介して基板を露光する露光装置において、本発明の第１の態様によるフォーカステストマスクを保持するマスクステージと、そのフォーカステストマスクのそのテストパターンのその投影光学系による像を投影させるとともに、そのテストパターンの像の計測方向の位置情報に基づいて、その投影光学系の像面情報を求める制御装置と、を備える露光装置が提供される。
また、第６の態様によれば、デバイス用マスクを投影光学系の物体面側に配置することと、デバイス用マスクのパターンの投影光学系による像のフォーカス位置を上記フォーカス計測方法を用いて計測されたテストパターンの像の位置情報に基づいて調整することと、フォーカス位置が調整されたデバイス用マスクのパターンの像を基板に投影することと、を含む露光方法が提供される。
また、第７の態様によれば、本発明の態様による露光装置又は露光方法を用いて、基板にパターンを転写することと、そのパターンが転写された基板をそのパターンに基づいて加工することと、を含むデバイス製造方法が提供される。

上記フォーカステストマスク及びそれに関わる各態様によれば、第１遮光部に対して第２方向の一方に第１位相部が設けられ、その第２方向の他方に第１透過部及び第２位相部が設けられているため、その第２方向に対応する方向におけるその第１遮光部の像の横ずれ量から、投影光学系の像面に対するデフォーカス量、ひいてはフォーカス情報を高い計測効率で求めることができる。また、その第１遮光部の幅は第１位相部の幅よりも広いため、そのフォーカス情報を高い計測再現性で計測できる。

実施形態の露光装置の概略構成を示す斜視図である。 第１の実施形態のフォーカステストレチクルＴＲを示す平面図である。 （Ａ）は図２中の一つの評価用パターン１２を示す拡大平面図、（Ｂ）は図３（Ａ）のＢＢ線に沿う断面図である。 （Ａ）はラインパターン１３Ａの像のデフォーカス量と横ずれ量との関係の一例を示す図、（Ｂ）はラインパターン１４Ａの像のデフォーカス量と横ずれ量との関係の一例を示す図である。 （Ａ）、（Ｂ）、及び（Ｃ）は、それぞれ外側パターン１４の像１４Ｐと内側パターン１３の像１３Ｐとの位置ずれ量の変化を示す拡大図である。 （Ａ）はフォーカステストレチクルＴＲのパターンの像が露光されたウエハＷを示す平面図、（Ｂ）は図６（Ａ）中の一つのショット領域ＳＡｋを示す拡大平面図、（Ｃ）は図６（Ｂ）中の一つの評価用パターン１２の像１２Ｐを示す拡大平面図である。 （Ａ）はラインパターンの線幅と検出レートＲｔ及び計測誤差ＺＥｒとの関係の一例を示す図、（Ｂ）は投影光学系の開口数及びコヒーレンスファクタと計測誤差との関係の一例を示す図である。 フォーカス情報の計測動作の一例を示すフローチャートである。 （Ａ）は第１変形例の評価用パターン４０を示す拡大平面図、（Ｂ）は第２変形例の評価用パターン４４を示す拡大平面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、第１変形例の評価用パターンの像４０Ｐのデフォーカス量による変化を示す図、（Ｃ）及び（Ｄ）は、第２変形例の評価用パターンの像４４Ｐのデフォーカス量による変化を示す図である。 （Ａ）は第２の実施形態の評価用パターン５０を示す拡大平面図、（Ｂ）は評価用パターン５０の像を示す拡大平面図である。 （Ａ）は第２の実施形態の変形例の評価用パターン６０を示す拡大平面図、（Ｂ）は評価用パターン６０の像を示す拡大平面図である。 電子デバイスの製造工程の一例を示すフローチャートである。

［第１の実施形態］
以下、第１の実施形態につき図１〜図８を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る露光装置ＥＸを示す。本実施形態の露光装置ＥＸは、一例としてスキャニングステッパー（スキャナー）よりなる走査露光型の露光装置（投影露光装置）である。図１において、露光装置ＥＸは、露光光源（不図示）と、この露光光源から射出される照明光（露光光）ＩＬによりレチクルＲ（マスク）を照明する照明光学系ＩＬＳとを備えている。さらに、露光装置ＥＸは、レチクルＲを保持して移動するレチクルステージＲＳＴと、レチクルＲから射出された照明光ＩＬをフォトレジスト（感光材料）が塗布されたウエハＷ（基板）上に投射する投影光学系ＰＬと、ウエハＷの位置決め及び移動を行うウエハステージＷＳＴと、装置全体の動作を統括制御するコンピュータよりなる主制御系２と、その他の駆動系等とを備えている。

以下、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと平行にＺ軸を取り、これに垂直な面（ほぼ水平面）内の直交する２方向にＸ軸及びＹ軸を取り、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸に平行な軸の回りの回転（傾斜）方向をそれぞれθｘ、θｙ、及びθｚ方向として説明を行う。本実施形態では、走査露光時のレチクルＲ及びウエハＷの走査方向はＹ軸に平行な方向（Ｙ方向）である。

露光光源としてはＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）が使用されている。露光光源として、それ以外にＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）などの紫外パルスレーザ光源、ＹＡＧレーザの高調波発生光源、固体レーザ（半導体レーザなど）の高調波発生装置、又は水銀ランプ等の放電ランプ等も使用することができる。
照明光学系ＩＬＳは、例えば米国特許出願公開第２００３／００２５８９０号明細書などに開示されるように、回折光学素子等を含み瞳面の光量分布を円形、輪帯状、又は複数極の領域等に設定する光量分布設定光学系、オプティカルインテグレータ（フライアイレンズ、ロッドインテグレータなど）等を含む照度均一化光学系、レチクルブラインド（可変視野絞り）、及びコンデンサ光学系等を含んでいる。

照明光学系ＩＬＳは、レチクルＲのパターン面（レチクル面）において、パターン領域ＰＡ上のＸ方向（非走査方向）に細長い矩形の照明領域１０Ｒを照明光ＩＬによりほぼ均一な照度で照明する。照明光ＩＬのもとで、レチクルＲの照明領域１０Ｒ内の回路パターンは、両側テレセントリック（又はウエハ側に片側テレセントリック）の投影光学系ＰＬを介して所定の投影倍率（例えば１／４，１／５等の縮小倍率）で、ウエハＷ上の一つのショット領域ＳＡ上の露光領域１０Ｗ（照明領域１０Ｒと共役な領域）に投影される。ウエハＷは、例えばシリコン半導体又はＳＯＩ(silicon on insulator)等からなる直径が２００〜４５０ｍｍ程度の円板状の基材の表面にフォトレジスト（感光材料）を塗布したものである。投影光学系ＰＬは例えば屈折系であるが、反射屈折系等も使用できる。

レチクルＲはレチクルホルダ（不図示）を介してレチクルステージＲＳＴ上に吸着保持されている。レチクルステージＲＳＴはレチクルベースＲＢのＸＹ平面に平行な上面にエアベアリングを介して載置され、その上面でＹ方向に一定速度で移動するとともに、Ｘ方向、Ｙ方向の位置及びθｚ方向の回転角の微調整を行う。レチクルステージＲＳＴの少なくともＸ方向、Ｙ方向の位置、及びθｚ方向の回転角を含む２次元的な位置情報は、一例としてＸ軸のレーザ干渉計８Ｘと、Ｙ軸の２軸のレーザ干渉計８ＹＡ，８ＹＢとを含むレチクル側干渉計によって計測され、この計測値がステージ駆動系４及び主制御系２に供給される。ステージ駆動系４は、その位置情報及び主制御系２からの制御情報に基づいて、不図示の駆動機構（リニアモータなど）を介してレチクルステージＲＳＴの速度及び位置を制御する。

一方、ウエハＷはウエハホルダＷＨを介してウエハステージＷＳＴの上部に吸着保持されている。ウエハステージＷＳＴは、ＸＹステージ２４と、この上に設置されウエハＷを保持するＺチルトステージ２２とを含んでいる。ＸＹステージ２４は、ウエハベース２６のＸＹ平面に平行な上面にエアベアリングを介して載置され、その上面をＸ方向、Ｙ方向に移動し、必要に応じてθｚ方向の回転角が補正される。Ｚチルトステージ２２は、例えばＺ方向に変位可能な３箇所のＺ駆動部（不図示）を個別に駆動して、Ｚチルトステージ２２の上面（ウエハＷ）の光軸ＡＸ方向の位置（Ｚ位置）、及びθｘ方向、θｙ方向の傾斜角を制御する。

図１において、さらに投影光学系ＰＬの側面に、例えば米国特許第５，４４８，３３２号明細書等に開示されるものと同様の構成で、照射系３７ａ及び受光系３７ｂを含み、ウエハＷの表面の複数点でのフォーカス位置を計測する斜入射方式の多点のオートフォーカスセンサ３７が設けられている。ステージ駆動系４は、オートフォーカスセンサ３７の計測結果に基づいて、露光時には、ウエハＷの表面が投影光学系ＰＬの像面（それまでにテストプリント等によって求められている像面）に合致するように、オートフォーカス方式でＺチルトステージ２２を駆動する。

ウエハステージＷＳＴ（Ｚチルトステージ２２）の少なくともＸ方向、Ｙ方向の位置、及びθｚ方向の回転角を含む２次元的な位置情報が、一例としてＸ軸の２軸のレーザ干渉計３６ＸＰ，３６ＸＦと、Ｙ軸の２軸のレーザ干渉計３６ＹＡ，３６ＹＢとを含むウエハ側干渉計によって計測され、この計測値がステージ駆動系４及び主制御系２に供給される。その位置情報はアライメント制御系６にも供給される。ステージ駆動系４は、その位置情報及び主制御系２からの制御情報に基づいて、不図示の駆動機構（リニアモータなど）を介して、ウエハステージＷＳＴのＸＹステージ２４の２次元的な位置を制御する。

また、露光装置ＥＸは液浸型であり、投影光学系ＰＬの先端の光学部材とウエハＷとの間の局所的な空間に照明光ＩＬを透過する液体（純水等）を供給して回収する局所液浸機構（不図示）が備えられている。局所液浸機構としては、例えば米国特許出願公開第２００７／２４２２４７号明細書、又は欧州特許出願公開第１４２０２９８号明細書等に開示されている機構を使用してもよい。

また、投影光学系ＰＬの側面において、ウエハＷ上のアライメントマークの位置を計測するための、オフアクシス方式で例えば画像処理方式のウエハアライメント系３８が不図示のフレームに支持されている。ウエハアライメント系３８の検出結果はアライメント制御系６に供給され、その検出結果からウエハＷのアライメントを行うことができる。さらに、Ｚチルトステージ２２上のウエハホルダＷＨの近傍に基準部材２８が固定され、基準部材２８上にスリットパターン３０Ａ，３０Ｂ及び基準マーク３２が形成されている。Ｚチルトステージ２２内の基準部材２８の底面に、スリットパターン３０Ａ，３０Ｂを通過した光束を受光する空間像計測系３４が収納され、空間像計測系３４の検出信号がアライメント制御系６に供給されている。空間像計測系３４によって、レチクルＲのアライメントマーク（不図示）の像の位置を計測でき、この計測結果に基づいてレチクルＲのアライメントを行うことができる。さらに、空間像計測系３４は、後述のフォーカステストレチクルＴＲの評価用パターンの像の位置を計測できる。この計測結果は、アライメント制御系６から主制御系２に供給される。さらに、基準部材２８上の基準マーク３２を介して、レチクルＲのパターンの像の中心（露光中心）とウエハアライメント系３８の検出中心との位置関係（ベースライン）を計測できる。

露光時には、投影光学系ＰＬとウエハＷとの間に液体を供給し、レチクルＲの照明領域１０Ｒ内のパターンの投影光学系ＰＬ及び液体を介して形成された像をウエハＷの一つのショット領域上に露光しつつ、レチクルＲとウエハＷとをＹ方向に投影倍率を速度比として同期して移動することで、当該ショット領域にレチクルＲのパターンの像が走査露光される。その後、ウエハステージＷＳＴを駆動してウエハＷをＸ方向、Ｙ方向にステップ移動する動作と、その走査露光動作とを繰り返すことによって、液浸法を用いたステップ・アンド・スキャン方式でウエハＷの各ショット領域にレチクルＲのパターン像が露光される。

この露光に際して、ウエハＷの各ショット領域中に投影光学系ＰＬの像面から許容範囲を超えてデフォーカスしている部分があると、その部分に露光される像の結像特性が劣化し、最終的に製造される半導体デバイス等の歩留まりが低下する。そこで、本実施形態では、走査露光時のウエハの各ショット領域（投影光学系ＰＬの露光フィールド）内の所定配列の複数の計測点の位置におけるデフォーカス量（ベストフォーカス位置からのＺ位置のずれ量）である投影光学系ＰＬのフォーカス情報を計測するために、レチクルステージＲＳＴにレチクルＲの代わりに複数の評価用パターンが形成されたフォーカステストレチクルＴＲをロードし、このフォーカステストレチクルＴＲのパターンの像を評価用のウエハに露光する。

図２は、図１のレチクルステージＲＳＴ上に保持された状態のフォーカステストレチクルＴＲのパターン配置を示す。図２において、フォーカステストレチクルＴＲのパターン面（下面）の矩形のパターン領域ＰＡには、一例として、Ｘ方向にＩ行で、Ｙ方向にＪ列で計測点Ｐ（ｉ，ｊ）が設定されている。なお、Ｉ，Ｊは２以上の整数で、ｉ＝１〜Ｉ、ｊ＝１〜Ｊである。そして、各計測点Ｐ（ｉ，ｊ）に外側パターン１４及び内側パターン１３よりなるいわゆるバー・イン・バー型の評価用パターン１２が形成されている。本実施形態では、評価用パターン１２は、Ｘ方向に７行でＹ方向に９列で配置されている（Ｉ＝７，Ｊ＝９）。また、パターン領域ＰＡのＸ方向の両側に近接して、かつ照明領域１０ＲのＸ方向の幅内に収まる位置にアライメントマークＡＭ１，ＡＭ２が形成されている。

図３（Ａ）は図２の一つの評価用パターン１２を示す。図３（Ａ）において、評価用パターン１２の外側パターン１４（テストパターン）は、Ｘ方向（計測方向）に所定間隔で形成されたＹ方向に細長い矩形の遮光膜（クロム等）からなる２本の同一形状のラインパターン１４Ａ（第１遮光部）及びラインパターン１４Ｂを有する。さらに、外側パターン１４は、一方のラインパターン１４Ａの＋Ｘ方向のエッジ部側に、順に＋Ｘ方向に配置された位相シフト部１５Ｃ（第１位相シフト部）及び透過部１５Ｄ（第２透過部）と、ラインパターン１４Ａの−Ｘ方向のエッジ部側に、順に−Ｘ方向に配置された透過部１５Ｂ（第１透過部）及び位相シフト部１５Ａ（第２位相シフト部）とを含んでいる。位相シフト部１５Ｃの長手方向（Ｙ方向）の長さと、位相シフト部１５Ａの長手方向（Ｙ方向）の長さは同じ長さで形成されている。なお、位相シフト部１５Ｃの長手方向の長さと、位相シフト部１５Ａの長手方向の長さを異ならせることも可能である。ラインパターン１４ＡのＸ方向の線幅ａは、ラインパターン１４Ａに接している位相シフト部１５Ｃ及び透過部１５ＢのＸ方向の幅ｂよりも大きい。例えば、ラインパターン１４Ａの線幅ａは、次のように位相シフト部１５Ｃ及び透過部１５Ｂの幅ｂの４倍以上にすることが可能である。

ａ≧４×ｂ …（１）
また、以下では線幅ａ及び幅ｂの数値は、投影像の段階での数値を示している。例えば、この場合、線幅ａは２００ｎｍ以上であることが好ましい。一例として、位相シフト部１５Ｃ及び透過部１５ＢのＸ方向の幅ｂは５０〜２００ｎｍの範囲である。本実施例において、幅ｂは５０〜７０ｎｍの範囲内であることが好ましい。その範囲内で幅ｂは例えば６０ｎｍに設定することが可能である。この場合、ラインパターン１４ＡのＸ方向の線幅ａは２〜３μｍであることが好ましい。ラインパターン１４Ａ、透過部１５Ｂ、位相シフト部１５ＣのＹ方向の長さは、一例としてラインパターン１４Ａの線幅ａの１０〜１５倍である。ラインパターン１４Ａ，１４ＢのＸ方向の間隔は、ラインパターン１４Ａの長さよりも長く設定されている。

また、位相シフト部１５Ａ及び透過部１５ＤのＸ方向の幅ａはラインパターン１４Ａの線幅と同じである。しかしながら、位相シフト部１５Ａ及び透過部１５ＤのＸ方向の幅は、それらが接している透過部１５Ｂ及び位相シフト部１５Ｃの幅ｂよりも広く設定されていればよい。言い換えれば、透過部１５Ｂ及び位相シフト部１５ＣのＸ方向の幅は、それらが接している位相シフト部１５Ａ及び透過部１５Ｄの幅ｂよりも狭く設定されていればよい。
図３（Ａ）のＢＢ線に沿う断面図である図３（Ｂ）に示すように、透過部１５Ｂ，１５ＤはフォーカステストレチクルＴＲのガラス基板の表面（光射出面）であり、位相シフト部１５Ａ，１５Ｃは、その表面に例えばエッチングによって形成された深さｄの凹部である。すなわち、位相シフト部１５Ａ，１５Ｃは、光射出面に関して透過部１５Ｂ，１５Ｄよりも低く形成されている。ラインパターン１４Ａ及びラインパターン１４Ｂは、光射出面に関して透過部１５Ｂ，１５Ｄよりも高く形成されている。この場合、透過部１５Ｂ，１５Ｄを透過する照明光ＩＬの位相θBDに対して、位相シフト部１５Ａ，１５Ｃを透過する照明光ＩＬの位相θACは、例えば９０°だけ進むように深さｄが設定されている。即ち、位相θBDと位相θACとの位相差δθは９０°であることが好ましい。なお、位相差δθの範囲を０°≦δθ＜３６０°で表す場合、位相差δθは、０°及び１８０°以外の任意の値、例えば、位相差δθは０°〜３０°，１５０°〜２１０°及び３３０°〜３６０°以外の任意の値にすることが好ましい。位相差δθを１８０°以外の値、例えば、位相差δθを上述した１８０°近傍以外の値にするのは、位相差δθが１８０°あるいは１８０°近傍の値になると、例えば位相シフト部１５Ａと透過部１５Ｂとの境界線が暗線として転写されてしまうからである。また、位相差δθを０°及び３６０°近傍以外の値にするのは、デフォーカスに対するパターン１３と１４の間の間隔変化の感度が低いためである。

図３（Ａ）において、外側パターン１４の＋Ｘ方向側のラインパターン１４Ｂの両側にも、ラインパターン１４Ａの両側に設けられた位相シフト部１５Ａ、透過部１５Ｂ、位相シフト部１５Ｃ、及び透過部１５Ｄとほぼ同じ構成の位相シフト部１５Ｋ、透過部１５Ｌ、位相シフト部１５Ｍ、及び透過部１５Ｎが設けられている。ただし、位相シフト部１５Ｋは、Ｘ方向の幅ａの部分とＹ方向の幅ａの部分とを連結した形状（本実施形態では、Ｌ字形状）であり、透過部１５ＮはＸ方向の幅がａ以上の透過部である。

さらに、外側パターン１４は、Ｘ方向に配列された位相シフト部１５Ａ，１５Ｋ、透過部１５Ｂ，１５Ｌ、ラインパターン１４Ａ，１４Ｂ、位相シフト部１５Ｃ，１５Ｍ、及び透過部１５Ｄ，１５Ｎを一体的に、評価用パターン１２の中心を回転中心として９０°回転した構成の、Ｙ方向に配列された位相シフト部１６Ａ，１５Ｋ、透過部１６Ｂ，１６Ｌ、ラインパターン１４Ｃ，１４Ｄ、位相シフト部１６Ｃ，１６Ｍ、及び透過部１６Ｄ，１６Ｎを有する。

また、評価用パターン１２の内側パターン１３（補助パターン）は、外側パターン１４の２本のラインパターン１４Ａ，１４Ｂの間に対称に配列され、ラインパターン１４Ａ，１４Ｂと同じＸ方向の線幅ａでＹ方向の長さが短い遮光膜からなる２本のラインパターン１３Ａ（第２遮光部）及びラインパターン１３Ｂを有する。さらに、内側パターン１３は、一方のラインパターン１３Ａの＋Ｘ方向のエッジ部側に、順に＋Ｘ方向に配置された幅ｂの透過部１５Ｆ（第３透過部）及び直角三角形型の位相シフト部１５Ｇ（第４位相シフト部）と、ラインパターン１３Ａの−Ｘ方向のエッジ部側に、順に−Ｘ方向に配置された幅ｂの位相シフト部１５Ｅ（第３位相シフト部）及び幅ａの透過部１５Ｄ（第４透過部）とを含んでいる。位相シフト部１５Ｇは、Ｘ方向の平均的な幅が幅ａより広い。また、透過部１５Ｄ（第２透過部及び第４透過部）は、内側パターン１３と外側パターン１４とで共用されている。幅ａ及び幅ｂの条件は、外側パターン１４の場合と同じである。また、透過部１５Ｄ，１５Ｆを透過する照明光ＩＬの位相と、位相シフト部１５Ｅ，１５Ｇを透過する照明光ＩＬの位相との位相差は、上記の位相差δθと同じく、０°及び１８０°以外の任意の値が可能であるが、より好ましい角度は９０°である。

また、内側パターン１３の＋Ｘ方向側のラインパターン１３Ｂの両側にも、ラインパターン１３Ａの両側に設けられた透過部１５Ｄ、位相シフト部１５Ｅ、透過部１５Ｆ、及び位相シフト部１５Ｇとほぼ同じ構成の透過部１５Ｈ、位相シフト部１５Ｉ、透過部１５Ｊ、及び位相シフト部１５Ｋが設けられている。ただし、透過部１５Ｈは、直角三角形型の領域であり、位相シフト部１５Ｋ（第４位相シフト部）は、ラインパターン１４Ｂの位相シフト部（第２位相シフト部）と兼用されている。

さらに、内側パターン１３は、透過部１５Ｄ，１５Ｈ、位相シフト部１５Ｅ，１５Ｉ、ラインパターン１３Ａ，１３Ｂ、透過部１５Ｆ，１５Ｊ、及び位相シフト部１５Ｇ，１５Ｋを一体的に、評価用パターン１２の中心を回転中心として９０°回転した構成の、Ｙ方向に配列された透過部１６Ｄ，１５Ｈ、位相シフト部１６Ｅ，１６Ｉ、ラインパターン１３Ｃ，１３Ｄ、透過部１６Ｆ，１６Ｊ、及び位相シフト部１５Ｇ，１６Ｌを有する。ラインパターン１４Ａ及び１３Ａを含んで第１パターン群が構成され、ラインパターン１４Ｂ及び１３Ｂを含んで第２パターン群が構成され、ラインパターン１４Ｃ及び１３Ｃを含んで第３パターン群が構成され、ラインパターン１４Ｄ及び１３Ｄを含んで第４パターン群が構成されている。

即ち、第２パターン群は、透過部１５Ｈ、及びそれぞれＹ方向に伸びた位相シフト部１５Ｉ、ラインパターン１３Ｂ、透過部１５Ｊ、位相シフト部１５Ｋ、透過部１５Ｌ、ラインパターン１４Ｂ、位相シフト部１５Ｍ、透過部１５ＮをＸ方向に配列したものである。また、第３パターン群は、それぞれＸ方向にライン状に延びた位相シフト部１６Ａ、透過部１６Ｂ、ラインパターン１４Ｃ、位相シフト部１６Ｃ、透過部１６Ｄ、位相シフト部１６Ｅ、ラインパターン１３Ｃ、及び透過部１６Ｆと、位相シフト部１５ＧとをＹ方向に配列したものである。また、第４パターン群は、透過部１５Ｈ、及びそれぞれＸ方向に伸びた位相シフト部１６Ｉ、ラインパターン１３Ｄ、透過部１６Ｊ、位相シフト部１５Ｋ、透過部１６Ｌ、ラインパターン１４Ｄ、位相シフト部１６Ｍ、透過部１６ＮをＹ方向に配列したものである。

次に、評価用パターン１２の内側パターン１３のラインパターン１３Ａの像、及び外側パターン１４のラインパターン１４Ａの像のデフォーカス量と横ずれ量との関係につき図４（Ａ）及び図４（Ｂ）を参照して説明する。なお、説明の便宜上、投影光学系ＰＬはＸ方向に倒立像を形成するものとする。
図４（Ａ）に拡大して示すように、ラインパターン１３Ａの−Ｘ方向側の透過部１５Ｄ及び位相シフト部１５Ｅを透過する照明光ＩＬの波面１７Ａは、フォーカステストレチクルＴＲへＺ方向に入射する入射光に対してＺＸ面内でほぼ時計回りに傾斜する。同様に、ラインパターン１３Ａの＋Ｘ方向側の透過部１５Ｆ及び位相シフト部１５Ｇを透過する照明光ＩＬの波面１７ＢもフォーカステストレチクルＴＲへＺ方向に入射する入射光に対してＺＸ面内で時計回りに傾斜する。従って、ラインパターン１３Ａの両端部を通過する光束の中心の光線（以下、便宜的に主光線という）１７Ｃ，１７Ｄは、ほぼ平行に光軸ＡＸに対して時計回りに傾斜するため、ラインパターン１３Ａの投影光学系ＰＬによる像１３ＡＰのＸ方向の両端部を通過する主光線１７ＣＰ，１７ＤＰは光軸ＡＸに対して反時計回りに傾斜する。従って、投影光学系ＰＬの像面側に配置されたウエハＷの表面がベストフォーカス位置に対して＋Ｚ方向にＦＺだけデフォーカスすると、像１３ＡＰの位置は−Ｘ方向にΔＸだけシフトする。

一方、図４（Ｂ）に拡大して示すように、ラインパターン１４ＡのＸ方向の両側に配置された位相シフト部１５Ａ及び透過部１５Ｂと位相シフト部１５Ｃ及び透過部１５Ｄとを透過する照明光ＩＬの波面１８Ａ，１８Ｂは、ほぼ反時計回りに傾斜する。従って、ラインパターン１４Ａの両端部を通過する主光線１８Ｃ，１８Ｄは、ほぼ平行に光軸ＡＸに対して反時計回りに傾斜するため、ラインパターン１４Ａの投影光学系ＰＬによる像１４ＡＰのＸ方向の両端部を通過する主光線１８ＣＰ，１８ＤＰは光軸ＡＸに対して時計回りに傾斜する。従って、投影光学系ＰＬの像面側でウエハＷの表面がベストフォーカス位置に対して＋Ｚ方向にＦＺだけデフォーカスすると、像１４ＡＰの位置は＋Ｘ方向にΔＸだけシフトする。

従って、投影光学系ＰＬの像面側でウエハＷの表面がデフォーカスすると、図３（Ａ）の外側パターン１４のＸ方向に配列されたラインパターン１４Ａの像と内側パターン１３のラインパターン１３Ａの像とはＸ方向に沿って逆方向にシフトし、外側パターン１４のラインパターン１４Ｂの像と内側パターン１３のラインパターン１３Ｂの像とはＸ方向に沿って逆方向にシフトする。同様に、そのデフォーカスに対して、外側パターン１４のＹ方向に配列されたラインパターン１４Ｃの像と内側パターン１３のラインパターン１３Ｃの像とはＹ方向に沿って逆方向にシフトし、外側パターン１４のラインパターン１４Ｄの像と内側パターン１３のラインパターン１３Ｄの像とはＹ方向に沿って逆方向にシフトする。

その結果、評価用パターン１２の投影光学系ＰＬによる像をウエハの表面に投影すると、そのウエハの表面がベストフォーカス位置（像面）にあるときには、図５（Ａ）に示すように、評価用パターン１２の外側パターン１４の像１４Ｐ（ラインパターン１４Ａ〜１４Ｄの像１４ＡＰ〜１４ＤＰ）の中心１４Ｑと、内側パターン１３の像１３Ｐ（ラインパターン１３Ａ〜１３Ｄの像１３ＡＰ〜１３ＤＰ）の中心１３Ｑとは同じ位置にある。なお、説明の便宜上、図５（Ａ）〜図５（Ｃ）及び後述の図６（Ｂ）、図６（Ｃ）等では、投影光学系ＰＬの像がＸ方向、Ｙ方向に正立像であるものとしている。

これに対してウエハの表面が＋Ｚ方向にデフォーカスすると、図５（Ｂ）に示すように、外側パターン１４の像１４Ｐの中心１４Ｑに対して内側パターン１３の像１３Ｐの中心１３Ｑは、−Ｘ方向にＤＸ及び−Ｙ方向にＤＹだけシフトする。また、ウエハの表面が−Ｚ方向にデフォーカスすると、図５（Ｃ）に示すように、外側パターン１４の像１４Ｐの中心１４Ｑに対して内側パターン１３の像１３Ｐの中心１３Ｑは、＋Ｘ方向にＤＸ及び＋Ｙ方向にＤＹだけシフトする。従って、予め例えば実測又はシミュレーションによって、ウエハの表面のデフォーカス量ＦＺに対する像１４Ｐの中心１４Ｑに対する像１３Ｐの中心１３ＱのＸ方向、Ｙ方向のシフト量（間隔の変化量）ＤＸ，ＤＹの割合である以下の検出レートＲｔを求めておけばよい。

Ｒｔ＝ＤＸ／ＦＺ …（２Ａ） 又は Ｒｔ＝ＤＹ／ＦＺ …（２Ｂ）
なお、式（２Ａ）及び（２Ｂ）の平均値を次のように検出レートＲｔとしてもよい。
Ｒｔ＝｛（ＤＸ＋ＤＹ）／２｝／ＦＺ …（３）
なお、検出レートＲｔは定数ではなく、デフォーカス量ＦＺの１次若しくは２次以上の関数でもよく、又は指数関数等の関数であってもよい。仮に式（３）を用いる場合、評価用パターン１２の像を投影し、像１４Ｐに対する像１３Ｐのシフト量ＤＸ，ＤＹを計測し、このシフト量の平均値を検出レートＲｔで除算することによって、その像が投影された計測点におけるデフォーカス量ＦＺ、ひいてはベストフォーカス位置を求めることができる。

次に、図７（Ａ）は、図３（Ａ）の評価用パターン１２のラインパターン１３Ａ〜１３Ｄ，１４Ａ〜１４Ｄの線幅ａ（ｎｍ）と、式（３）の検出レートＲｔ及び予測される最大のデフォーカス量の計測誤差ＺＥｒ（ｎｍ）との関係をシミュレーションした結果を示す。シミュレーションの条件は、投影光学系ＰＬの開口数ＮＡが１、照明光学系ＩＬＳ（照明光ＩＬ）のコヒーレンスファクタ（σ値）が０．２、位相シフト部１５Ｃ，１５Ｅ等の幅ｂが６０ｎｍである。計測誤差ＺＥｒとは、評価用パターン１２の像の位置の計測誤差に起因するデフォーカス量の誤差と、式（３）に対する近似誤差（非線形誤差）との和である。

図７（Ａ）において、各線幅ａの位置にある白色の棒ブラフＢ１は、デフォーカス量ＦＺが±１００ｎｍの場合の検出レートＲｔ、ハッチングされた棒グラフＢ２は、デフォーカス量ＦＺが±２００ｎｍの場合の検出レートＲｔである。また、点線の折れ線Ｃ１は、デフォーカス量ＦＺが±１００ｎｍの場合の計測誤差ＺＥｒ、実線の折れ線Ｃ２は、デフォーカス量ＦＺが±２００ｎｍの場合の計測誤差ＺＥｒである。図７（Ａ）から、線幅ａが６００ｎｍ以上では、検出レートＲｔ（棒グラフＢ１，Ｂ２）及び計測誤差ＺＥｒ（折れ線Ｃ１，Ｃ２）の値が一定になるため、投影光学系ＰＬのフォーカス情報を高精度に計測できる。

さらに、図７（Ｂ）は、デフォーカス量の計測誤差ＺＥｒを、投影光学系ＰＬの開口数ＮＡ及び照明光ＩＬのコヒーレンスファクタ（σ値）を種々に変えて評価した結果の一例を示す。この場合、ラインパターン１３Ａ〜１３Ｄ等の線幅ａを１０００ｎｍ、位相シフト部１５Ｃ等の幅ｂを６０ｎｍ、評価用パターン１２の像位置の計測誤差を０．５ｎｍ、デフォーカス量ＦＺを±１００ｎｍとしている。図７（Ｂ）において、曲線で囲まれた領域Ｄ１の計測誤差ＺＥｒは１〜１．５ｎｍ、領域Ｄ２の計測誤差ＺＥｒは１．５〜２ｎｍ、領域Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、…の計測誤差ＺＥｒはそれぞれ２〜２．５ｎｍ、２．５〜３ｎｍ、３〜３．５ｎｍ、…と、０．５ｎｍずつ多くなっている。図７（Ｂ）より、領域Ｄ１及びＤ２では計測誤差ＺＥｒがほぼ２ｎｍ以下となり、高精度にデフォーカス量を計測できることが分かる。また、領域Ｄ１，Ｄ２における開口数ＮＡとσ値との組み合わせの範囲はかなり広いため、開口数ＮＡが１．３に達するように大きい場合でも、さらに種々の照明条件及び開口数の条件のもとでも、高精度にデフォーカス量を計測できることが分かる。

次に、本実施形態の露光装置ＥＸにおいて、投影光学系ＰＬのフォーカス情報を計測する際の動作の一例につき図８のフローチャートを参照して説明する。この動作は、主制御系２の制御のもとで、例えば露光工程中で定期的に実行される。
まず、図８のステップ１０２において、図１のレチクルステージＲＳＴにフォーカステストレチクルＴＲをロードし、そのアライメントを行う。次のステップ１０４において、ウエハステージＷＳＴにフォトレジストが塗布された未露光の評価用のウエハ（ウエハＷとする）をロードする。次のステップ１０６において、図６（Ａ）に示すように、ウエハＷの多数のショット領域ＳＡｋ（ｋ＝１〜Ｋ；Ｋは２以上の整数）に、液浸法でかつ走査露光方式で、図２のフォーカステストレチクルＴＲの多数の評価用パターン１２の投影光学系ＰＬによる像を露光する。この際に、各ショット領域ＳＡｋ毎に露光領域に対する走
査方向が＋Ｙ方向ＤＰであるか、又は−Ｙ方向ＤＭであるかが記憶される。また、各ショット領域ＳＡｋには、図６（Ｂ）に拡大して示すように、Ｘ方向、Ｙ方向に配列された各計測点Ｑ（ｉ，ｊ）（ｉ＝１〜Ｉ；ｊ＝１〜Ｊ）の近傍にそれぞれ評価用パターン１２の像１２Ｐが露光される。この像１２Ｐは、図５（Ａ）に示すような外側パターン１４の像１４Ｐ及び内側パターン１３の像１３Ｐから構成されている。

次のステップ１０８において、露光済みのウエハＷをウエハステージＷＳＴからアンロードし、不図示のコータ・デベロッパにおいてウエハＷを現像する。この結果、図６（Ｂ）のウエハＷの各ショット領域ＳＡｋ内の各計測点Ｑ（ｉ，ｊ）の近傍に、図６（Ｃ）の拡大図で示すように、評価用パターン１２の像１２Ｐを構成する内側パターン１３の像１３Ｐ及び外側パターン１４の像１４Ｐが凹凸のレジストパターンとして形成される。

次のステップ１１０において、現像後のウエハＷを重ね合わせ計測装置（不図示）に搬送し、この重ね合わせ計測装置を用いて、ウエハＷの各ショット領域ＳＡｋ（ｋ＝１〜Ｋ）の各計測点Ｑ（ｉ，ｊ）の評価用パターン１２の像１２Ｐ（図６（Ｃ））において、外側パターン１４の像１４Ｐの中心１４Ｑに対する内側パターン１３の像１３Ｐの中心１３ＱのＸ方向、Ｙ方向のシフト量（ΔＸｉｊ，ΔＹｉｊ）（像の位置関係）を計測する。このシフト量の計測結果は図１の主制御系２に供給される。

次のステップ１１２において、主制御系２内の演算部は、計測された評価用パターン１２の像１２Ｐのシフト量（ΔＸｉｊ，ΔＹｉｊ）の平均値を式（３）の既知の検出レートＲｔで除算して、当該計測点Ｑ（ｉ，ｊ）でのデフォーカス量ＦＺｉｊを求める。さらに、ステップ１１４において、主制御系２内の演算部は、ウエハＷのショット領域ＳＡｋを露光領域に対する走査方向ＤＰ，ＤＭ別に第１グループ及び第２グループに分け、第１グループのショット領域ＳＡｋ内の各計測点Ｑ（ｉ，ｊ）におけるデフォーカス量ＦＺｉｊの平均値＜ＦＺｉｊ＞を補間した値を、走査方向ＤＰの露光フィールド内の全面の像面の補正値として記憶する。同様に、第２グループのショット領域ＳＡｋ内の各計測点Ｑ（ｉ，ｊ）におけるデフォーカス量ＦＺｉｊの平均値＜ＦＺｉｊ＞を補間した値が、走査方向ＤＭの露光フィールド内の全面の像面の補正値として記憶される。

その後、ステップ１１６で図１のレチクルステージＲＳＴにデバイス用のレチクルＲがロードされ、ステップ１１８で、ウエハステージＷＳＴにフォトレジストが塗布されたウエハがロードされる。そして、ステップ１２０において、ウエハに対してステップ１１４で記憶した走査方向別の像面の補正値を用いてオートフォーカスセンサ３７で計測されるＺ位置を補正しながら、ウエハの各ショット領域にレチクルＲのパターンの像を走査露光する。この際に、フォーカステストレチクルＴＲの各評価用パターン１２の像に基づいて計測されたデフォーカス量を補正するように、オートフォーカスセンサ３７の計測値が補正されているため、ウエハの表面の投影光学系ＰＬの像面に対する合焦精度が向上している。従って、レチクルＲのパターンの像がウエハの各ショット領域に高精度に露光される。

その後、ステップ１２２で露光済みのウエハがアンロードされ、ステップ１２４で次の露光対象のウエハがあるかどうかを判定し、未露光のウエハがある場合にはステップ１１８〜１２２を繰り返す。そして、ステップ１２４で未露光のウエハが尽きたときに露光工程が終了する。
本実施形態の効果等は以下の通りである。

（１）本実施形態の露光装置ＥＸは、投影光学系ＰＬのフォーカス情報を計測するためのフォーカステストレチクルＴＲを備えている。フォーカステストレチクルＴＲに形成された評価用パターン１２は外側パターン１４（テストパターン）を有する。この外側パターン１４は、それぞれＹ方向（第１方向）にライン状に延びたＸ方向（第２方向）の幅ａの位相シフト部１５Ａ（第２位相シフト部）、幅ａより狭い幅ｂの透過部１５Ｂ（第１透過部）、線幅ａのラインパターン１４Ａ（第１遮光部）、幅ｂの位相シフト部１５Ｃ（第１位相シフト部）、及び幅ａの透過部１５Ｄ（第２透過部）をＸ方向に配列したものである。

このフォーカステストレチクルＴＲによれば、ラインパターン１４Ａの＋Ｘ方向側の位相シフト部１５Ｃ及び透過部１５Ｄを通過する照明光ＩＬの主光線と、ラインパターン１４Ａの−Ｘ方向側の位相シフト部１５Ａ及び透過部１５Ｂを通過する照明光ＩＬの主光線とは、同じ方向に傾斜する。従って、評価用パターン１２の像を一度露光するのみで、ラインパターン１４Ａの像のＸ方向の横ずれ量から、その像面の形成面の投影光学系ＰＬの像面に対するデフォーカス量、ひいてはフォーカス情報を高い計測効率で求めることができる。さらに、ラインパターン１４Ａの線幅ａは位相シフト部１５Ｃ及び透過部１５Ｂの幅ｂよりも広いため、そのフォーカス情報を高い計測再現性で計測できる。

（２）また、本実施形態では、透過部１５ＢのＸ方向の幅ｂは位相シフト部１５ＣのＸ方向の幅ｂと同じであり、デフォーカスに対するラインパターン１４Ａの像の両端部の横ずれ量がほぼ同じで、その像の線幅はほぼ一定である。
なお、透過部１５ＢのＸ方向の幅と位相シフト部１５ＣのＸ方向の幅とは異なっていてもよい。
また、透過部１５Ｄ（第２透過部）は必ずしも設ける必要はない。

（３）また、評価用パターン１２は、外側パターン１４の像の位置ずれを計測するための内側パターン１３（補助パターン）を有する。従って、外側パターン１４の像の位置ずれ量、ひいてはデフォーカス量を高精度に計測できる。
なお、内側パターン１３をテストパターンとみなし、外側パターン１４を補助パターンとみなすことも可能である。

（４）また、その内側パターン１３は、それぞれＹ方向にライン状に延びたＸ方向の幅ａの透過部１５Ｄ（第４透過部）、幅ｂの位相シフト部１５Ｅ（第３位相シフト部）、線幅ａのラインパターン１３Ａ（第２遮光部）、幅ｂの透過部１５Ｆ（第３透過部）、及び平均的な幅がａ以上の位相シフト部１５Ｇ（第４位相シフト部）をＸ方向に配列したものである。

この内側パターン１３のラインパターン１３ＡのＸ方向の両側の位相分布は、外側パターン１４のラインパターン１４ＡのＸ方向の両側の位相分布と対称であるため、デフォーカスした場合のラインパターン１３Ａの像の横ずれ量の方向と、ラインパターン１４Ａの像の横ずれ量の方向とはＸ方向に沿って逆方向である。従って、デフォーカス量を２倍の感度で、かつオフセットを相殺して高精度に計測できる。

（５）また、本実施形態の投影光学系ＰＬのフォーカス情報の計測方法は、本実施形態のフォーカステストレチクルＴＲを投影光学系ＰＬの物体面に配置するステップ１０２と、フォーカステストレチクルＴＲの評価用パターン１２（外側パターン１４及び内側パターン１３）の投影光学系ＰＬによる像をウエハＷの表面（計測面）に投影するステップ１０６，１０８と、評価用パターン１２の像の計測方向の位置情報である外側パターン１４の像と内側パターン１３の像との間隔を計測するステップ１１０とを含む。従って、その像の間隔（シフト量）から投影光学系ＰＬの像面に対するデフォーカス量を計測できる。

（６）また、その像を投影するステップは、ウエハＷのフォトレジストを現像するステップ１０８を含んでいる。従って、その像の間隔を例えば重ね合わせ計測装置を用いて高精度に計測できる。
（７）また、本実施形態の露光装置ＥＸは、照明光ＩＬでレチクルＲのパターンを照明し、照明光ＩＬでそのパターン及び投影光学系ＰＬを介してウエハＷ（基板）を露光する露光装置において、フォーカステストレチクルＴＲを保持するレチクルステージＲＳＴと、フォーカステストレチクルＴＲの評価用パターン１２の投影光学系ＰＬによる像を投影させるとともに、評価用パターン１２の像の計測方向の位置情報に基づいて、投影光学系ＰＬの像面の補正値（像面情報）を求める主制御系２（制御装置）とを備えている。

従って、レチクルステージＲＳＴ上のレチクルをフォーカステストレチクルＴＲと交換して、フォーカステストレチクルＴＲの評価用パターン１２の像を評価用のウエハに露光するのみで、投影光学系ＰＬのフォーカス情報を効率的に高精度に計測できる。
なお、本実施形態において、外側パターン１４が透過部１５Ｄ及び１６Ｄを備える構成について説明したが、この透過部１５Ｄ及び１６Ｄは、内側パターン１３が備える構成であってもよい。同様に、外側パターン１４が位相シフト部１５Ｋを備える構成について説明したが、この位相シフト部１５Ｋは、内側パターン１３が備える構成であってもよい。
なお、本実施形態では次のような変形が可能である。
（１）本実施形態では、フォーカステストレチクルＴＲの評価用パターン１２の像をウエハに露光し、現像後に形成されるレジストパターンの位置関係を重ね合わせ計測装置を用いて計測している。

しかしながら、露光装置ＥＸは空間像計測系３４を備えている。そこで、評価用パターン１２の投影光学系ＰＬによる像（空間像）を図１の空間像計測系３４のスリットパターン３０ＡでＸ方向、Ｙ方向に走査して、空間像計測系３４によってその空間像の光強度分布を計測してもよい。この計測結果から評価用パターン１２の外側パターン１４の像と内側パターン１３の像との間隔を求め、この間隔からデフォーカス量を求めることによって、投影光学系ＰＬのフォーカス情報を求めることができる。

（２）本実施形態では、フォーカステストレチクルＴＲをレチクルＲと交換してレチクルステージＲＳＴ上にロードしているが、フォーカステストレチクルＴＲに形成された複数の評価用パターン１２を、レチクルステージＲＳＴのレチクルＲが保持される領域に近接した領域に固定されているレチクルマーク板（不図示）に形成しておいてもよい。この場合、必要に応じて、レチクルステージＲＳＴを移動して、そのレチクルマーク板を照明光ＩＬの照明領域に移動することで、投影光学系ＰＬのフォーカス情報を計測できる。

（３）また、図３（Ａ）の評価用パターン１２の代わりに図９（Ａ）の第１変形例の評価用パターン４０、又は図９（Ｂ）の第２変形例の評価用パターン４４を使用してもよい。
図９（Ａ）において、評価用パターン４０は、Ｙ方向に細長くＸ方向の線幅ａの遮光膜とＸ方向に細長くＹ方向の線幅ａの遮光膜とを中心で交差させた十字型の遮光パターン４１を有する。また、遮光パターン４１の中心に対して＋Ｙ方向のライン部４１Ａ（テストパターンの第１遮光部）の＋Ｘ方向側に順に幅ｂの透過部４２Ｃ及び正方形の位相シフト部４２Ｄが設けられ、ライン部４１Ａの−Ｘ方向側に順に幅ｂの位相シフト部４２Ｂ及び透過部４２Ａが設けられている。また、遮光パターン４１の中心に対して−Ｙ方向のライン部４１Ｂ（補助パターンの第２遮光部）の＋Ｘ方向側に順に幅ｂの位相シフト部４３Ｃ及び透過部４３Ｄが設けられ、ライン部４１Ｂの−Ｘ方向側に順に幅ｂの透過部４３Ｂ及び正方形の位相シフト部４３Ａが設けられている。

さらに、遮光パターン４１の中心に対して＋Ｘ方向のライン部４１Ｃの＋Ｙ方向側に順に幅ｂの透過部４２Ｃ及び位相シフト部４２Ｄが設けられ、ライン部４１Ｃの−Ｙ方向側に順に幅ｂの位相シフト部４３Ｃ及び透過部４３Ｄが設けられている。また、遮光パターン４１の中心に対して−Ｘ方向のライン部４１Ｄの＋Ｙ方向側に順に幅ｂの位相シフト部４２Ｂ及び透過部４２Ａが設けられ、ライン部４１Ｄの−Ｙ方向側に順に幅ｂの透過部４３Ｂ及び位相シフト部４３Ａが設けられている。線幅ａと幅ｂとの関係は図３（Ａ）の評価用パターン１２の場合と同様であり、位相シフト部４２Ｂ，４２Ｄ，４３Ａ，４３Ｃの位相の変化量は図３（Ａ）の位相シフト部１５Ｃと同様である。

この第１変形例の評価用パターン４０の投影光学系ＰＬによる像４０Ｐは、ベストフォーカス位置では、図１０（Ａ）に示すように遮光パターン４１に相似な像４１Ｐとなる。これに対して、計測面がデフォーカスしている場合には、図１０（Ｂ）に示すように、評価用パターン４０の像４０Ｐは、ライン部４１Ａの像４１ＡＰとライン部４１Ｂの像４１ＢＰとの間にＸ方向のシフト量ＤＸが発生し、ライン部４１Ｄの像４１ＤＰとライン部４１Ｃの像４１ＣＰとの間にＹ方向のシフト量ＤＹが発生する。従って、これらのシフト量ＤＸ，ＤＹからその計測面におけるデフォーカス量を求めることができる。

また、図９（Ｂ）の第２変形例の評価用パターン４４は、ライン部４１Ａ（図９（Ａ）参照）と同じ線幅の正方形の枠状の遮光膜よりなる外側パターン４６と、この内側に形成された遮光膜よりなる正方形の内側パターン４５とを有する。また、内側パターン４５（第１遮光部）の＋Ｘ方向及び＋Ｙ方向に位相シフト部４２Ｂ（図９（Ｂ）参照）と同じ幅の透過部４７Ｄが設けられ、その外側に幅が広い位相シフト部４７Ｅが設けられ、位相シフト部４７Ｅと外側パターン４６の＋Ｘ方向及び＋Ｙ方向の内側のエッジ部との間に透過部４７Ｄと同じ幅の透過部４７Ｅが設けられている。さらに、内側パターン４５の−Ｘ方向及び−Ｙ方向に透過部４７Ｄと同じ幅の位相シフト部４７Ｃが設けられ、その外側に透過部４７Ｂが設けられ、透過部４７Ｂと外側パターン４６の−Ｘ方向及び−Ｙ方向の内側のエッジ部との間に位相シフト部４７Ｃと同じ幅の位相シフト部４７Ａが設けられている。

この第２変形例の評価用パターン４４の投影光学系ＰＬによる像４４Ｐは、ベストフォーカス位置では、図１０（Ｃ）に示すように、外側パターン４６の像の内側のエッジ部の中心４６ＰＣと内側パターン４５の像４５Ｐの中心４５ＰＣとは合致する。これに対して、計測面がデフォーカスしている場合には、図１０（Ｄ）に示すように、評価用パターン４４の像において、外側パターン４６の像４６Ｐの内側のエッジ部の中心４６Ｃと、内側パターン４５の像４５Ｐの中心４５ＰＣとの間にＸ方向及びＹ方向にシフト量ＤＸ，ＤＹが生じる。従って、これらのシフト量ＤＸ，ＤＹからその計測面におけるデフォーカス量を求めることができる。

［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態につき図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）を参照して説明する。本実施形態でも図１の露光装置ＥＸの投影光学系ＰＬのフォーカス情報を計測するが、フォーカステストレチクルＴＲに形成されている評価用パターンの構成が異なっている。

図１１（Ａ）は本実施形態の評価用パターン５０を示す拡大平面図である。図１１（Ａ）において、評価用パターン５０は、Ｘ方向に沿って、第１のダミーパターン５３Ａ、第１の主パターン５１Ａ、副パターン５２、第２の主パターン５１Ｂ、及び第２のダミーパターン５３Ｂを配列して構成されている。この場合、ダミーパターン５３Ａ，５３Ｂは、それぞれＹ方向に細長い遮光膜よりなる２本のラインパターン５８Ａ，５８ＢをＸ方向に配列したものである。

また、第１の主パターン５１Ａ（テストパターン）は、Ｙ方向に伸びたＸ方向の線幅ｃの遮光膜よりなるラインパターン５４Ａ，５４Ｂ，５４ＣをＸ方向に線幅ｃの３倍程度の間隔ｄで配置し、ラインパターン５４Ａ〜５４ＣのＸ方向の両端部にほぼ同一の位相変化部を設けたものである。代表的に、ラインパターン５４Ａ（第１遮光部）に設けられる位相変化部は、ラインパターン５４Ａの＋Ｘ方向に順に配置される幅ｂの透過部５５Ｃ（第１透過部）及び幅がほぼｃの位相シフト部５５Ｄ（第２位相シフト部）と、ラインパターン５４Ａの−Ｘ方向に順に配置される幅ｂの位相シフト部５５Ｂ（第１位相シフト部）及び幅がｂより広い透過部５５Ａ（第２透過部）とを有する。第２の主パターン５１Ｂは第１の主パターン５１Ａと同様に、ラインパターン５４Ａ〜５４Ｃ及びこれらに設けられた位相変化部とを有する。なお、＋Ｘ方向の端部の位相シフト部５５Ｇの幅は狭く形成されている。

また、副パターン５２（補助パターン）は、ラインパターン５４Ａ〜５４Ｃと同じ形状で同じ配列のラインパターン５６Ａ，５６Ｂ，５６Ｃと、ラインパターン５６Ａ〜５６ＣのＸ方向の両端部に設けられたほぼ同一の位相変化部とを有する。代表的に、ラインパターン５６Ａ（第２遮光部）に設けられる位相変化部は、ラインパターン５６Ａの＋Ｘ方向に順に配置される幅ｂの位相シフト部５７Ｂ（第３位相シフト部）及び幅がほぼｃの透過部５７Ｄ（第４透過部）と、ラインパターン５６Ａの−Ｘ方向に順に配置される幅ｂの透過部５７Ａ（第３透過部）及び幅がｂより広い位相シフト部５５Ｆ（第４位相シフト部）とを有する。位相シフト部５５Ｆは、主パターン５１Ａと副パターン５２とで共用されている。

本実施形態では、ラインパターン５４Ａ〜５４Ｃ，５６Ａ〜５６ＣのＸ方向の線幅ｃは、透過部５５Ｃ及び位相シフト部５５ＢのＸ方向の幅ｂよりも広く設定されている。一例として、投影像の段階で線幅ｃは８０〜２００ｎｍであり、幅ｂは５０〜７０ｎｍである。さらに、一例として、線幅ｃは１００ｎｍであり、この場合の幅ｂは６０ｎｍである。さらに、位相シフト部５５Ｂ，５７Ｂを通過する照明光の位相と、透過部５５Ａ，５７Ｃ等を通過する照明光の位相との位相差は、０°及び１８０°以外の値に設定され、その位相差は好ましくは９０°である。

この評価用パターン５０の投影光学系ＰＬによる像５０Ｐ（正立像とする）は、図１１（Ｂ）に示すように、ダミーパターンの像５３ＡＰ，５３ＢＰ（ラインパターン５８Ａ，５８Ｂの像５８ＡＰ，５８ＢＰ）の間に、第１の主パターン５１Ａの像５１ＡＰと、副パターン５２の像５２Ｐと、第２の主パターン５１Ｂの像５１ＢＰとを配列したものである。また、像５１ＡＰ及び５１ＢＰはそれぞれラインパターン５４Ａ〜５４Ｃの像５４ＡＰ〜５４ＣＰよりなり、像５２Ｐはラインパターン５６Ａ〜５６Ｃの像５６ＡＰ〜５６ＣＰよりなる。この場合、ラインパターン５４Ａ〜５４ＣのＸ方向の両端部の位相分布と、ラインパターン５６Ａ〜５６ＣのＸ方向の両端部の位相分布とはＸ方向に対称であるため、計測面のデフォーカスに対して、主パターンの像５１ＡＰ，５１ＢＰが点線の像Ｅ１で示すように−Ｘ方向に移動すると、副パターンの像５２Ｐは点線の像Ｅ２で示すように＋Ｘ方向（逆方向に）に移動する。

従って、一例として、主パターンの像５１ＡＰ，５１ＢＰの６本のラインパターンの像５４ＡＰ〜５４ＣＰのＸ方向の中心位置（各中心の平均位置）と、副パターンの像５２Ｐの３本のラインパターンの像５６ＡＰ〜５６ＣＰのＸ方向の中心位置とのシフト量ＤＸを計測することによって、計測面のデフォーカス量を求めることができる。また、本実施形態においては、ダミーパターン５３Ａ，５３Ｂの像の位置は、例えば主パターン５１Ａ，５１Ｂの像の位置ずれ量及び副パターン５２の像の位置ずれ量を個別に評価する場合等に使用可能である。

なお、本実施形態において、主パターン５１Ａ，５１Ｂを構成するラインパターン５４Ａ〜５４Ｃの本数、及び副パターン５２を構成するラインパターン５６Ａ〜５６Ｃの本数は少なくとも１本あればよい。また、ダミーパターン５３Ａ，５３Ｂは必ずしも設ける必要はない。また、例えば第２の主パターン５１Ｂは省略することも可能である。
次に、図１２（Ａ）は第２の実施形態の変形例の評価用パターン６０を示す。図１１（Ａ）に対応する部分に同一符号を付した図１２（Ａ）において、評価用パターン６０は、Ｘ方向の両端部にダミーパターン５３Ａ，５３Ｂが配置されている。そして、ダミーパターン５３Ａ，５３Ｂの間に、Ｘ方向に沿って、同一形状のラインパターン５４Ａ，５６Ａ，５４Ｂ，５６Ｂ，５４Ｃ，５６Ｃ，５４Ｄ，５６Ｄがほぼ線幅の２倍〜３倍の間隔で配置されている。

また、ラインパターン５４Ａ〜５４Ｄ（第１遮光部）の＋Ｘ方向側に透過部５５Ｃ（第１透過部）及び幅の広い位相シフト部６１Ａ（第２位相シフト部）が配置され、ラインパターン５４Ａ〜５４Ｄの−Ｘ方向側に位相シフト部５５Ｂ（第１位相シフト部）及び幅の広い透過部６１Ｂ（第２透過部）が配置されている。そして、ラインパターン５６Ａ〜５６Ｄ（第２遮光部）の＋Ｘ方向側に位相シフト部５７Ｂ（第３位相シフト部）及び幅の広い透過部６１Ｂ（第４透過部）が配置され、ラインパターン５６Ａ〜５６Ｄの−Ｘ方向側に透過部５７Ａ（第３透過部）及び位相シフト部６１Ａ（第４位相シフト部）が配置されている。位相シフト部６１Ａは、ラインパターン５４Ａ〜５４Ｄを含むテストパターンとラインパターン５６Ａ〜５６Ｄを含む補助パターンとで共用されている。

この評価用パターン６０の投影光学系ＰＬによる像６０Ｐ（正立像とする）は、図１２（Ｂ）に示すように、ダミーパターンの像５３ＡＰ，５３ＢＰの間に、ラインパターン５４Ａ〜５４Ｄの像５４ＡＰ〜５４ＤＰと、ラインパターン５６Ａ〜５６Ｄの像５６ＡＰ〜５６ＤＰとがＸ方向に交互に形成されたものになる。この場合、ラインパターン５４Ａ〜５４ＤのＸ方向の両端部の位相分布と、ラインパターン５６Ａ〜５６ＤのＸ方向の両端部の位相分布とは対称であるため、計測面のデフォーカスに対して、像５４ＡＰ〜５４ＤＰが点線の像Ｅ１で示すように−Ｘ方向に移動すると、像５６ＡＰ〜５６ＤＰは点線の像Ｅ２で示すように＋Ｘ方向（逆方向）に移動する。

従って、一例として、４本のラインパターンの像５４ＡＰ〜５４ＤＰのＸ方向の中心位置（各中心の平均位置）と、４本のラインパターンの像５６ＡＰ〜５６ＤＰのＸ方向の中心位置とのシフト量ＤＸを計測することによって、計測面のデフォーカス量を求めることができる。
なお、本実施形態において、ラインパターン５４Ａ〜５４Ｄ及び５６Ａ〜５６Ｄの本数はそれぞれ少なくとも１本あればよい。また、ダミーパターン５３Ａ，５３Ｂは必ずしも設ける必要はない。

また、上記の各実施形態の露光装置ＥＸ（又は露光装置ＥＸによる露光方法）を用いて半導体デバイス等の電子デバイスを製造する場合、電子デバイスは、図１３に示すように、電子デバイスの機能・性能設計を行うステップ２２１、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するステップ２２２、デバイスの基材である基板（ウエハ）を製造してレジストを塗布するステップ２２３、前述した実施形態の露光装置又は露光方法によりマスクのパターンを基板（感応基板）に露光する工程、露光した基板を現像する工程、現像した基板の加熱（キュア）及びエッチング工程などを含む基板処理ステップ２２４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程などの加工プロセスを含む）２２５、並びに検査ステップ２２６等を経て製造される。

従って、このデバイス製造方法の基板処理ステップ２２４は、上記の実施形態の露光装置又は露光方法を用いて所定のパターンを基板に形成する露光工程と、そのパターンが形成された基板を処理する工程とを含んでいる。その露光装置又は露光方法によれば、投影光学系のフォーカス情報を高い計測再現性で効率的に計測できるため、その計測結果に基づいてオートフォーカス等の制御を行うことで、電子デバイスを効率的に高精度に製造できる。

なお、局所液浸機構を備えた局所液浸露光装置を例に挙げて説明したが、投影光学系と物体（物体の一部）との間の局所的空間だけに液体を介在させる局所液浸型のみならず、物体全体を液体に浸漬するタイプの液浸露光型の露光装置にも適用することができる。また、投影光学系と基板との間の液浸領域をその周囲のエアーカーテンで保持する液浸型の露光装置にも適用することができる。本発明は液浸型の露光装置で露光する場合のみならず、液体を介さないドライ露光型の露光装置の投影光学系のフォーカス情報を計測する場合にも適用できる。また、本発明は、走査露光型の露光装置の外に、ステッパー等の一括露光型の露光装置において投影光学系のフォーカス情報を計測する場合にも適用できる。
また、本発明は、半導体デバイス製造用の露光装置への適用に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに形成される液晶表示素子、若しくはプラズマディスプレイ等のディスプレイ装置用の露光装置や、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシーン、薄膜磁気ヘッド、ＭＥＭＳ(Microelectromechanical Systems)、及びＤＮＡチップ等の各種デバイスを製造するための露光装置にも広く適用できる。更に、本発明は、各種デバイスのマスクパターンが形成されたマスク（フォトマスク、レチクル等）をフォトリソグラフィ工程を用いて製造する際の露光工程にも適用することができる。

なお、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る。
また、本願に記載した上記公報、各国際公開パンフレット、米国特許、又は米国特許出願公開明細書における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。また、明細書、特許請求の範囲、図面、及び要約を含む２００９年１１月５日付け提出の日本国特許出願第２００９−２５３７８５号の優先権の利益を主張し、その全ての開示内容を援用して本文の記載の一部とする。

ＥＸ…露光装置、ＩＬＳ…照明光学系、ＴＲ…フォーカステストレチクル、ＰＬ…投影光学系、Ｗ…ウエハ、ＷＳＴ…ウエハステージ、２…主制御系、１２…評価用パターン、１３…内側パターン、１３Ａ〜１３Ｄ…ラインパターン、１４…外側パターン、１４Ａ〜１４Ｄ…ラインパターン、１５Ａ，１５Ｃ，１５Ｅ…位相シフト部、１５Ｂ，１５Ｄ，１５Ｆ…透過部

Claims (28)

1. 投影光学系を介して物体上に投影されるテストパターンが設けられたフォーカステストマスクであって、
   前記テストパターンは、
   第１方向にライン状に延び、光を遮光する第１遮光部と、
   前記第１方向と直交する第２方向に関して前記第１遮光部の一方側に設けられ、前記第１方向にライン状に延びるとともに、前記第２方向に関する線幅が前記第１遮光部の線幅より狭く形成され、透過する前記光の位相を変化させる第１位相シフト部と、
   前記第２方向に関して前記第１遮光部の他方側に設けられ、前記第１方向にライン状に延びるとともに、前記第２方向に関する線幅が前記第１遮光部の線幅より狭く形成され、前記光を透過する第１透過部と、
   前記第２方向に関して前記第１透過部の前記第１遮光部とは反対側に設けられ、前記第２方向に関する線幅が前記第１透過部より広く形成され、透過する前記光の位相を変化させる第２位相シフト部と、
   を有するフォーカステストマスク。
2. 前記第１透過部の前記第２方向の線幅は、前記第１位相シフト部の前記第２方向の線幅と同じである請求項１に記載のフォーカステストマスク。
3. 前記テストパターンは、
   前記第２方向に関して前記第１位相シフト部の前記第１遮光部とは反対側に設けられ、前記第２方向に関する線幅が前記第１位相シフト部より広く形成され、前記光を透過する第２透過部を有する請求項１又は請求項２に記載のフォーカステストマスク。
4. 前記第２透過部の前記第２方向の線幅は、前記第２位相シフト部の前記第２方向の線幅と同じである請求項３に記載のフォーカステストマスク。
5. 前記第１遮光部の前記第２方向の線幅は、前記第１位相シフト部の前記第２方向の線幅の少なくとも４倍である請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のフォーカステストマスク。
6. 前記第１遮光部の前記第２方向の線幅は、前記第２透過部の前記第２方向の線幅及び前記第２位相シフト部の前記第２方向の線幅と同じである請求項３又は請求項４に記載のフォーカステストマスク。
7. 前記第１遮光部の前記投影光学系による像の前記第２方向の線幅は少なくとも２００ｎｍである請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のフォーカステストマスク。
8. 前記テストパターンの像の位置ずれを計測するための補助パターンを有する請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のフォーカステストマスク。
9. 前記補助パターンは、
   前記第１方向にライン状に延び、光を遮光する第２遮光部と、
   前記第２方向に関して前記第２遮光部の一方側に設けられ、前記第１方向にライン状に延びるとともに、前記第２方向に関する線幅が前記第２遮光部の線幅より狭く形成され、前記光を透過する第３透過部と、
   前記第２方向に関して前記第２遮光部の他方側に設けられ、前記第１方向にライン状に延びるとともに、前記第２方向に関する線幅が前記第２遮光部の線幅より狭く形成され、透過する前記光の位相を変化させる第３位相シフト部と、
   前記第２方向に関して前記第３透過部の前記第２遮光部とは反対側に設けられ、前記第２方向に関する線幅が前記第３透過部より広く形成され、透過する前記光の位相を変化させる第４位相シフト部と、
   を有する請求項８に記載のフォーカステストマスク。
10. 前記テストパターンは、
    前記第２方向に関して前記第１位相シフト部の前記第１遮光部とは反対側に設けられ、前記第２方向に関する線幅が前記第１位相シフト部より広く形成され、前記光を透過する第２透過部を有し、
    前記補助パターンは、
    前記第２方向に関して前記第３位相シフト部の前記第２遮光部とは反対側に設けられ、前記第２方向に関する線幅が前記第３位相シフト部より広く形成され、前記光を透過する第４透過部を有する請求項９に記載のフォーカステストマスク。
11. 前記テストパターン及び前記補助パターンで構成される複数のパターン群を有し、
    前記複数のパターン群のうち第１パターン群は、前記テストパターンと前記補助パターンとが、前記第２方向の一方側から、前記第２透過部、前記第１位相シフト部、前記第１遮光部、前記第１透過部、前記第２位相シフト部、前記第４位相シフト部、前記第３透過部、前記第２遮光部、前記第３位相シフト部、前記第４透過部の順に配列されて形成される請求項１０に記載のフォーカステストマスク。
12. 前記第２位相シフト部は、前記第４位相シフト部を兼用する請求項１１に記載のフォーカステストマスク。
13. 前記複数のパターン群のうち第２パターン群は、前記第２方向の他方側から、前記第２透過部、前記第１位相シフト部、前記第１遮光部、前記第１透過部、前記第２位相シフト部、前記第４位相シフト部、前記第３透過部、前記第２遮光部、前記第３位相シフト部、前記第４透過部の順に配列されて形成される請求項１１又は請求項１２に記載のフォーカステストマスク。
14. 前記複数のパターン群のうち第３パターン群は、前記第１方向の一方側から、前記第２透過部、前記第１位相シフト部、前記第１遮光部、前記第１透過部、前記第２位相シフト部、前記第４位相シフト部、前記第３透過部、前記第２遮光部、前記第３位相シフト部、前記第４透過部の順に配列されて形成される請求項１１から請求項１３のいずれか一項に記載のフォーカステストマスク。
15. 前記複数のパターン群のうち第４パターン群は、前記第１方向の他方側から、前記第２透過部、前記第１位相シフト部、前記第１遮光部、前記第１透過部、前記第２位相シフト部、前記第４位相シフト部、前記第３透過部、前記第２遮光部、前記第３位相シフト部、前記第４透過部の順に配列されて形成される請求項１１から請求項１４のいずれか一項に記載のフォーカステストマスク。
16. 前記テストパターンが前記フォーカステストマスクの光射出面に形成されており、前記第１遮光部は、第１透過部より高く形成されており、前記第１及び第２位相シフト部は、第１透過部より低く形成されている請求項１から請求項１５のいずれか一項に記載のフォーカステストマスク。
17. 投影光学系を介して物体上に投影されるテストパターンが設けられたフォーカステストマスクであって、
    前記テストパターンは、
    第１方向にライン状に延び、光を遮光する第１遮光部と、
    前記第１方向と直交する第２方向に関して前記第１遮光部の一方側に設けられ、前記第１方向にライン状に延びるとともに、前記第２方向に関する線幅が前記第１遮光部の線幅より狭く形成され、透過する前記光の位相を変化させる第１位相シフト部と、
    前記第２方向に関して前記第１遮光部の他方側に設けられ、前記第１方向にライン状に延びるとともに、前記第２方向に関する線幅が前記第１遮光部の線幅より狭く形成され、前記光を透過する第１透過部と、
    前記第２方向に関して前記第１透過部の前記第１遮光部とは反対側に設けられ、前記第２方向に関する線幅が前記第１透過部より広く形成され、透過する前記光の位相を変化させる第２位相シフト部と、
    前記第１方向にライン状に延び、光を遮光する第２遮光部と、
    前記第２方向に関して前記第２遮光部の一方側に設けられ、前記第１方向にライン状に延びるとともに、前記第２方向に関する線幅が前記第２遮光部の線幅より狭く形成され、前記光を透過する第３透過部と、
    前記第２方向に関して前記第２遮光部の他方側に設けられ、前記第１方向にライン状に延びるとともに、前記第２方向に関する線幅が前記第２遮光部の線幅より狭く形成され、透過する前記光の位相を変化させる第３位相シフト部と、
    前記第２方向に関して前記第３透過部の前記第２遮光部とは反対側に設けられ、前記第２方向に関する線幅が前記第３透過部より広く形成され、透過する前記光の位相を変化させる第４位相シフト部と、
    を有するフォーカステストマスク。
18. 投影光学系の像面情報を計測するフォーカス計測方法において、
    請求項１から請求項１７のいずれか一項に記載のフォーカステストマスクを前記投影光学系の物体面側に配置する工程と、
    前記フォーカステストマスクに設けられた前記テストパターンの前記投影光学系による像を計測面に投影する工程と、
    前記テストパターンの像の計測方向の位置情報を計測する工程と、
    を含むフォーカス計測方法。
19. 投影光学系の像面情報を計測するフォーカス計測方法において、
    フォーカステストマスクを前記投影光学系の物体面側に配置する工程と、
    前記フォーカステストマスクに設けられ、第１方向にライン状に延び、光を遮光する第１遮光部を備えるテストパターンの前記投影光学系による像を計測面に投影する工程と、
    前記テストパターンの像の計測方向の位置情報を計測する工程と、
    を含み、
    前記投影する工程は、
    前記第１方向と直交する第２方向に関して前記第１遮光部の一方側に設けられ、前記第１方向にライン状に延びるとともに、前記第２方向に関する線幅が前記第１遮光部の線幅より狭く形成され、透過する前記光の位相を変化させる第１位相シフト部からの光と、
    前記第２方向に関して前記第１遮光部の他方側に設けられ、前記第１方向にライン状に延びるとともに、前記第２方向に関する線幅が前記第１遮光部の線幅より狭く形成され、前記光を透過する第１透過部からの光と、
    前記第２方向に関して前記第１透過部の前記第１遮光部とは反対側に設けられ、前記第２方向に関する線幅が前記第１透過部より広く形成され、透過する前記光の位相を変化させる第２位相シフト部からの光とを用いて前記像を前記計測面に投影するフォーカス計測方法。
20. 前記フォーカステストマスクは、前記テストパターンの像の位置ずれを計測するための補助パターンを有し、
    前記テストパターンの像の前記計測方向の位置情報は、前記テストパターンの像と前記補助パターンの像との前記計測方向の間隔を含む請求項１８又は１９に記載のフォーカス計測方法。
21. 前記テストパターンの前記投影光学系による像を投影する工程は、
    前記像を感光基板に投影する工程と、前記感光基板を現像する工程とを含む請求項１８から請求項２０のいずれか一項に記載のフォーカス計測方法。
22. 前記テストパターンの像の前記計測方向の位置情報を計測する工程は、前記像の前記計測方向の光強度分布を空間像計測系を用いて計測する工程を含む請求項２０に記載のフォーカス計測方法。
23. デバイス用マスクを投影光学系の物体面側に配置することと、
    デバイス用マスクのパターンの投影光学系による像のフォーカス位置を、請求項１８から請求項２２のいずれか一項に記載のフォーカス計測方法を用いて計測されたテストパターンの像の位置情報に基づいて調整することと、
    フォーカス位置が調整されたデバイス用マスクのパターンの像を基板に投影することと、を含む露光方法。
24. 露光光でマスクのパターンを照明し、前記露光光で前記パターン及び投影光学系を介して基板を露光する露光装置において、
    請求項１から請求項１７のいずれか一項に記載のフォーカステストマスクを保持するマスクステージと、
    前記フォーカステストマスクの前記テストパターンの前記投影光学系による像を投影させるとともに、前記テストパターンの像の計測方向の位置情報に基づいて、前記投影光学系の像面情報を求める制御装置と、
    を備える露光装置。
25. 前記フォーカステストマスクは、前記マスクステージの前記マスクが保持される領域に近接した領域に保持される請求項２４に記載の露光装置。
26. 前記テストパターンの前記投影光学系による像を検出する空間像計測系を備える請求項２４又は請求項２５に記載の露光装置。
27. 請求項２４から請求項２６のいずれか一項に記載の露光装置を用いて、基板にパターンを転写することと、
    前記パターンが転写された前記基板を前記パターンに基づいて加工することと、
    を含むデバイス製造方法。
28. 請求項２３に記載の露光方法を用いて、基板にパターンを転写することと、
    前記パターンが転写された前記基板を前記パターンに基づいて加工することと、
    を含むデバイス製造方法。
    

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