【手続補正書】
【提出日】平成17年5月12日(2005.5.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】測定方法、投影光学系の調整方法、露光装置の調整方法、露光装置、及びデバイス製造方法、ならびにレチクル
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体上に形成されたパターンの寸法を測定する方法において、
前記物体の所定範囲内に測定装置の検出範囲を設定した場合に、該検出範囲内に必ず測定対象のパターンが含まれるような所定のパターンを形成し、
前記検出範囲が前記所定範囲内となるように前記物体と前記検出範囲とを相対移動し、
前記相対移動により前記検出範囲内に少なくとも一部が設定された前記所定のパターンから前記測定対象のパターンを選択し、
前記選択された測定対象のパターンの所定箇所の寸法を測定する測定方法。
【請求項２】
前記所定のパターンは前記物体上で少なくとも前記所定範囲に形成されるとともに、前記所定範囲は前記物体上で少なくとも一方向に関して前記検出範囲よりも広く設定される請求項１に記載の測定方法。
【請求項３】
前記測定対象のパターンの形成範囲は、前記物体と前記検出範囲との相対的な位置決め精度及び前記検出範囲の大きさに基づいて決定する請求項１又は２に記載の測定方法。
【請求項４】
物体上に形成されたパターンの寸法を測定する方法において、
前記物体と測定装置の検出範囲との相対移動によって、前記物体上に形成される所定のパターンのうち測定対象のパターンの少なくとも一部が前記検出範囲内に設定されるように、前記物体上で少なくとも寸法を測定すべき所定方向に関する前記測定対象のパターンの形成範囲を、前記物体と前記検出範囲との相対的な位置決め精度及び前記検出範囲の大きさに応じて前記検出範囲よりも広く設定する測定方法。
【請求項５】
前記測定対象のパターンの形成範囲は、前記検出範囲を規定する所定方向に関して式（１）を満たす長さＣの範囲である請求項１〜４のいずれかに記載の測定方法。
【数１】
2003279341.tif 000001
但し、Ａは、所定の目標位置に対して±Ａで表される、前記物体と前記検出範              囲との相対的位置決め精度、
Ｂは、前記検出範囲の前記所定方向の長さ
【請求項６】
物体上に形成されたパターンの寸法を測定する方法において、
前記物体と測定装置の検出範囲との相対移動によって、前記物体上に形成される所定のパターンのうち測定対象のパターンの少なくとも一部が前記検出範囲内に設定されるように、前記物体上で少なくとも寸法を測定すべき所定方向に関する前記測定対象のパターンの形成範囲の長さＣを、所定の目標位置に対して±Ａで表される前記物体と前記検出範囲との相対的な位置決め精度をＡ、前記検出範囲の前記所定方向の長さをＢとして、Ｃ≧２Ａ＋Ｂなる関係を満たすように設定する測定方法。
【請求項７】
前記測定対象のパターンは、前記物体上で少なくとも所定方向に関する寸法が実質的に等しい複数のパターン要素を前記所定方向に配列したものであり、前記検出範囲内に設定される前記複数のパターン要素の少なくとも１つで前記所定方向の寸法が測定される請求項１〜６のいずれかに記載の測定方法。
【請求項８】
前記所定のパターンは少なくとも前記測定対象のパターンを構成する前記複数のパターン要素が実質的に同一条件で形成されるように、前記所定方向に関して前記測定対象のパターンの両側にそれぞれパターン要素を有する請求項７に記載の測定方法。
【請求項９】
物体上に形成されたパターンの寸法を測定する方法において、
前記物体上で所定方向に関して両端を除く一部のみが測定対象となる所定のパターンのうち、少なくとも前記測定対象のパターンを前記所定方向に配列される複数のパターン要素で構成するとともに、前記複数のパターン要素が実質的に同一条件で形成され、かつ前記物体と測定装置の検出範囲との相対移動によって前記測定対象のパターンの少なくとも一部が前記検出範囲内に設定されるように前記所定のパターンを形成し、前記検出範囲内に設定される前記複数のパターン要素の少なくとも１つで前記所定方向の寸法を測定する測定方法。
【請求項１０】
前記複数のパターン要素はそれぞれ前記所定方向に関する寸法が実質的に等しい請求項９に記載の測定方法。
【請求項１１】
前記測定対象のパターンの両側に配置されるパターン要素はそれぞれ前記測定対象のパターンを構成する前記複数のパターン要素と実質的に同一形状である
請求項８〜１０のいずれかに記載の測定方法。
【請求項１２】
前記複数のパターン要素はそれぞれ前記所定方向と直交する方向を長手方向とする線状パターンである請求項７〜１１のいずれかに記載の測定方法。
【請求項１３】
前記所定のパターンは、前記物体上で少なくとも所定方向に関する寸法が実質的に等しい多数のパターン要素を前記所定の方向に配列したものであり、前記測定対象のパターンは、前記多数のパターン要素のうち少なくとも両端に配置されるパターン要素を除く複数のパターン要素からなる請求項１〜７のいずれかに記載の測定方法。
【請求項１４】
前記所定のパターンは、前記多数のパターン要素が近接して形成される密集パターンである請求項１３に記載の測定方法。
【請求項１５】
前記所定のパターンは、前記多数のパターン要素がそれぞれ前記所定方向と直交する方向を長手方向とする線状パターンであり、かつ前記所定方向にほぼ同一間隔で配列される請求項１４に記載の測定方法。
【請求項１６】
前記所定のパターンは、前記多数のパターン要素が互いに所定距離以上離れて配置される孤立パターンである請求項１３に記載の測定方法。
【請求項１７】
前記所定のパターンは、前記多数のパターン要素がそれぞれ前記所定方向と直交する方向を長手方向とする線状パターンであり、かつ前記物体と前記検出範囲との相対移動によって前記多数のパターン要素の少なくとも１つが線幅測定可能に前記検出範囲内に設定されるような間隔で配列される請求項１６に記載の測定方法。
【請求項１８】
前記測定装置は電子顕微鏡である請求項１〜１７のいずれかに記載の測定方法。
【請求項１９】
前記所定のパターンは、第１面に測定用パターンが配置される投影光学系を介して第２面に配置される前記物体の感応層に前記測定用パターンの投影像を転写する露光工程を経て形成され、前記測定対象のパターンの寸法に基づいて前記投影光学系の光学特性に関連する第１情報を求める請求項１〜１８のいずれかに記載の測定方法。
【請求項２０】
前記露光工程にて前記所定のパターンと異なり、かつ互いにほぼ平行な２本の線状パターンからなる他のパターンを前記物体上に形成するとともに、前記２本の線状パターンの線幅をそれぞれ測定し、該測定された２つの線幅に基づいて前記第１情報と異なる前記投影光学系の光学特性に関連する第２情報を求める請求項１９に記載の測定方法。
【請求項２１】
前記測定用パターンの転写によって少なくとも前記測定対象のパターンが複数のパターン要素からなる前記所定のパターンを形成するとともに、前記転写時に前記複数のパターン要素に対する前記投影光学系の光学特性の影響が実質的に同一となるように前記測定用パターンの構成が決定される請求項１９又は２０に記載の測定方法。
【請求項２２】
物体上に形成された複数のパターンの寸法をそれぞれ測定する方法において、
前記物体上に少なくとも２つの測定対象のパターンを含む所定のパターンを、前記物体と測定装置の検出範囲との相対移動によって該検出範囲内に前記少なくとも２つの測定対象のパターンが設定されるように形成し、
前記相対移動により前記検出範囲内に設定されたパターンから前記少なくとも２つの測定対象のパターンを選択し、
前記選択された該測定対象のパターンの所定箇所の寸法を測定する測定方法。
【請求項２３】
前記所定のパターンは、前記物体上で寸法を測定すべき所定方向に関して前記測定装置の検出範囲と大きさが同程度以下の所定範囲に、前記少なくとも２つの測定対象のパターンを含む測定用パターンを転写する露光工程を経て形成される
請求項２２に記載の測定方法。
【請求項２４】
前記所定のパターンは、複数本の線状パターンがほぼ平行に配列され、かつ前記線状パターンの本数が４本以下であり、前記少なくとも２つの測定対象のパターンは、前記所定のパターンのうち両端に配置される２本の線状パターンを含む請求項２３に記載の測定方法。
【請求項２５】
前記所定のパターンは、前記少なくとも２つの測定対象のパターンの１つ又は複数を含む測定用パターンを複数回、前記物体上に転写する露光工程を経て形成され、前記複数回の転写のうちの任意の転写である第１の転写で形成される１つの測定対象のパターンと、前記複数回の転写のうちの前記第１の転写とは異なる任意の転写である第２の転写で形成される１つの測定対象のパターンとが少なくとも前記物体上で寸法を測定すべき所定方向に関して前記測定装置の検出範囲と大きさが同程度以下の所定範囲内に形成される請求項２２に記載の測定方法。
【請求項２６】
前記所定のパターンは、前記第１転写で形成されるほぼ平行な複数本の線状パターンと、前記第２転写で形成されるほぼ平行な複数本の線状パターンとでその長手方向をほぼ一致させ、かつ隣接配置したものであり、前記少なくとも２つの測定対象のパターンは、前記各複数本の線状パターンで両端に配置される２つの線状パターンのうち、他の複数本の線状パターンと隣接した一方の線状パターンを含む請求項２５に記載の測定方法。
【請求項２７】
前記複数本の線状パターンはその本数が少なくとも５本である請求項２６に記載の測定方法。
【請求項２８】
物体上に形成された複数のパターンの寸法をそれぞれ測定する方法において、
前記複数のパターンのうち少なくとも第１及び第２パターンを、前記物体と測定装置の検出範囲との相対移動によって前記第１パターンのうち測定対象のパターンと前記第２パターンのうち測定対象のパターンとが少なくとも前記検出範囲内に設定されるように前記物体上に形成し、前記相対移動により前記検出範囲内に設定されたパターンから前記２つの測定対象のパターンを選択し、前記選択された各測定対象のパターンの所定箇所の寸法を測定する測定方法。
【請求項２９】
前記第１及び第２パターンはそれぞれ同一又は異なる測定用パターンを前記物体の感応層に転写する露光工程を経て形成されるとともに、前記第１パターンと前記第２パターンとはそれぞれ異なる転写動作で形成される請求項２８に記載の測定方法。
【請求項３０】
前記第１及び第２パターンはそれぞれほぼ平行な複数本の線状パターンからなり、かつ前記物体上で長手方向がほぼ一致して隣接配置され、前記２つの測定対象のパターンは、前記第１及び第２パターンの各々で両端に配置される２つの線状パターンのうち、他のパターンと隣接した一方の線状パターンを含む請求項２９に記載の測定方法。
【請求項３１】
前記測定装置は電子顕微鏡である請求項２２〜３０に記載の測定方法。
【請求項３２】
前記物体上のパターンは、第１面に測定用パターンが配置される投影光学系を介して第２面に配置される前記物体の感応層に前記測定用パターンの投影象を転写する露光工程を経て形成され、前記測定対象のパターンの測定結果に基づいて前記投影光学系に光学特性に関連する情報を求める請求項２２〜３１のいずれかに記載の測定方法。
【請求項３３】
前記物体上のパターンは、前記露光工程によって前記感応層に前記測定用パターンが転写された前記物体を現像する工程を経て形成される凹凸パターンであり、前記測定対象のパターンの寸法測定に先立って前記凹凸パターンの凹部と凸部との少なくとも一方を特定する請求項１９〜２１、３２のいずれかに記載の測定方法。
【請求項３４】
前記凹凸パターンの凹部と凸部との少なくとも一方の特定は、前記凹凸パターンを撮像して得られる画像信号の微分波形と、該画像信号のコントラストとの少なくとも一方に基づいて行われる請求項３３に記載の測定方法。
【請求項３５】
請求項１９〜２１、３２〜３４のいずれかに記載の測定方法を用いて測定された前記光学特性の関連情報に基づいて前記投影光学系の光学特性を調整する投影光学系の調整方法。
【請求項３６】
請求項３５に記載の調整方法を用いて前記光学特性が調整された投影光学系を備える露光装置。
【請求項３７】
請求項３６に記載の露光装置を用いてデバイスパターンを感応物体上に転写する工程を含むデバイス製造方法。
【請求項３８】
前記物体上のパターンは、露光装置を用いて測定用パターンを前記物体の感応層に転写する露光工程を経て形成され、前記測定対象のパターンの寸法に基づいて前記露光装置の所定の特性を求める請求項１〜１８、２２〜３１のいずれかに記載の測定方法。
【請求項３９】
前記物体上のパターンは、前記露光工程によって前記感応層に前記測定用パターンが転写された前記物体を現像する工程を経て形成される凹凸パターンであり、前記測定対象のパターンの寸法測定に先立って前記凹凸パターンの凹部と凸部との少なくとも一方を特定する請求項３８に記載の測定方法。
【請求項４０】
前記凹凸パターンの凹部と凸部との少なくとも一方の特定は、前記凹凸パターンを撮像して得られる画像信号の微分波形と、該画像信号のコントラストとの少なくとも一方に基づいて行なわれる請求項３９に記載の測定方法。
【請求項４１】
請求項３８〜４０のいずれかに記載の測定方法を用いて測定された前記所定の特性に基づいて前記露光装置を調整する露光装置の調整方法。
【請求項４２】
露光装置によって物体上に転写されるパターンを有するレチクルであって、
前記パターンは、前記物体上に転写された状態での寸法を所定の測定装置によって計測するに際し、前記物体上において、少なくとも一方向に関して前記測定装置の検出範囲よりも広いパターンであることを特徴とするレチクル。
【請求項４３】
前記パターンは、互いに平行な複数の線状パターンからなることを特徴とする請求項４２記載のレチクル。
【請求項４４】
前記パターンの大きさは、少なくとも寸法を測定すべき所定方向に関する大きさが、前記物体上において、前記検出範囲の前記所定方向に関する大きさよりも広いことを特徴とする請求項４２または４３記載のレチクル。
【請求項４５】
前記パターンの大きさは、前記測定装置における前記検出範囲と前記物体との相対的な位置決め精度と、前記検出範囲とに基づいて決定されることを特徴とする請求項４２〜４４のいずれか一項に記載のレチクル。
【請求項４６】
前記パターンの大きさは、前記物体上における前記所定方向に関する長さＣが、所定の目標位置に対して±Ａで表される前記物体と前記検出範囲との相対的位置決め精度Ａと、前記検出範囲の前記所定方向の長さＢとにより、Ｃ≧２×Ａ＋Ｂと表される関係を満たすように設定されている請求項４５記載のレチクル。
【請求項４７】
前記パターンは、複数の線状パターンが互いに所定距離以上離れて配置される孤立パターンである請求項４３〜４６のいずれかに記載のレチクル。
【請求項４８】
前記所定距離は、前記線状パターンの線幅の３倍以上に設定されている請求項４７記載のレチクル。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
また、本発明の第７の観点によれば、本発明の投影光学系の調整方法は、請求項３５に記載の発明の如く、前記請求項１９〜２１、３２〜３４のいずれかに記載の測定方法を用いて測定された前記光学特性の関連情報に基づいて前記投影光学系の光学特性を調整する。
なお、第７の観点の調整方法は投影光学系の製造工程だけでなく、投影光学系が組み込まれた光学装置（露光装置など）の納入先での立ち上げ時、又はメンテナンス時などにも適用できる。また、前記光学特性の調整では、投影光学系を構成する少なくとも１つの光学素子の位置（他の光学素子との間隔を含む）や傾斜などを変更するだけでもよいし、特に光学素子がレンズエレメントであるときはその偏芯を変更したり、あるいは光軸を中心として回転させてもよい。さらに、上記光学素子の調整だけでなく、投影光学系の光学素子の交換あるいは再加工などを行ってその光学特性を調整してもよい。前者では、投影光学系の光学素子単位でその交換を行ってもよいし、あるいは複数の鏡筒を有する投影光学系ではその鏡筒単位で交換を行ってもよい。後者では、投影光学系の少なくとも１つの光学素子を再加工してもよく、特にレンズエレメントでは必要に応じてその表面を非球面に加工してもよい、また、光学素子は、レンズエレメントなどの屈折光学素子だけでなく、例えば凹面鏡などの反射光学素子、あるいは投影光学系の収差（ディストーション、球面収差など）、特にその非回転対称成分を補正する収差補正板などでもよい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
また、本発明の第８の観点によれば、本発明の露光装置は、請求項３６に記載の発明の如く、前記請求項３５に記載の調整方法を用いて前記光学特性が調整された投影光学系を備える。
なお、前記請求項３５に記載の調整方法を用いて光学特性が調整された投影光学系を組み込む光学装置は露光装置に限られるものではない。  
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
また、本発明の第９の観点によれば、本発明のデバイス製造方法は、請求項３７に記載の発明の如く、前記請求項３６に記載の露光装置を用いてデバイスパターンを感応物体（２０）上に転写する工程を含む。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
第１〜第６の観点の測定方法において、好適には、本発明の測定方法においては、請求項３８に記載の発明の如く、前記物体（２０）上のパターンは、露光装置を用いて測定用パターンを前記物体（２０）の感応層に転写する露光工程を経て形成され、前記測定対象のパターンの寸法に基づいて前記露光装置の所定の特性（例えばステッピング精度、照度分布など）を求める。
好適には、請求項３９に記載の発明の如く、前記物体（２０）上のパターンは、前記露光工程によって前記感応層に前記測定用パターンが転写された前記物体（２０）を現像する工程を経て形成される凹凸パターン（レジストパターン、あるいはエッチングパターンなど）であり、前記測定対象のパターンの寸法測定に先立って前記凹凸パターンの凹部と凸部との少なくとも一方を特定する。この場合、凹凸パターンの凹部と凸部との少なくとも一方の特定を、凹凸パターンを撮像して得られる画像信号の微分波形と、該画像信号のコントラストとの少なくとも一方に基づいて行なうことができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
また、本発明の第１０の観点によれば、本発明の露光装置の調整方法は、請求項４１に記載の発明の如く、前記請求項３８〜４０のいずれかに記載の測定方法を用いて測定された前記所定の特性に基づいて前記露光装置を調整する。
なお、第１０の観点の調整方法は露光装置の製造工程だけでなく、露光装置の納入先であるデバイス製造工場などでの立ち上げ時、又はメンテナンス時などにも適用できる。
また、第１〜第６の観点の測定方法における物体と測定装置の検出範囲との相対移動では、物体と検出範囲との少なくとも一方を移動すればよい。さらに検出範囲の移動では、物体上に照射される検出ビーム（電子ビームなど）を偏向させる、物体上に検出ビームを照射する照射系を移動する、あるいはその両方を組み合わせればよい。従って、請求項３、４に記載の発明における相対的な位置決め精度は、物体のみ移動するときは物体を載置するステージの位置決め精度、検出範囲のみを移動するときは検出ビームを偏向させる精度と照射系の位置決め精度との少なくとも一方から決定される位置決め精度、物体と検出範囲の両方を移動するときは双方の位置決め精度から決定される位置決め精度となる。
また、本発明のレチクル（Ｒ）は、露光装置によって物体（２０）上に転写されるパターン（３０，３４，４０）を有するレチクルであって、前記パターンは、前記物体上に転写された状態での寸法を所定の測定装置によって計測するに際し、前記物体上において、少なくとも一方向（Ｘ方向、Ｙ方向）に関して前記測定装置の検出範囲（２１）よりも広いパターンであることを特徴とする。この場合において、前記パターンは、互いに平行な複数の線状パターンからなるものとすることができる。また、前記パターンの大きさは、少なくとも寸法を測定すべき所定方向に関する大きさが、前記物体上において、前記検出範囲の前記所定方向に関する大きさよりも広いものとしてもよい。また、前記パターンの大きさは、前記測定装置における前記検出範囲と前記物体との相対的な位置決め精度と、前記検出範囲とに基づいて決定してもよい。この場合、好適には、前記パターンの大きさは、前記物体上における前記所定方向に関する長さＣが、所定の目標位置に対して±Ａで表される前記物体と前記検出範囲との相対的位置決め精度Ａと、前記検出範囲の前記所定方向の長さＢとにより、Ｃ≧２×Ａ＋Ｂと表される関係を満たすように設定する。また、前記パターンは、複数の線状パターンが互いに所定距離以上離れて配置される孤立パターンであってもよく、好適には、前記所定距離は、前記線状パターンの線幅の３倍以上に設定される。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
なお、評価用パターンを構成する複数のライン（パターン要素）に対応するレチクルＲの測定用パターンの各ラインを遮光部とし、かつポジ型のフォトレジストを用いると、前述の露光工程及び現像工程を経て、ウエハ２０上にラインが凸部となる評価用パターン（３０、３４）が形成される。以下では、ラインが凸部となる評価用パターンの使用を前提として説明を行う。なお、ラインが凹部となる評価用パターンを用いてもよい。また、測定用パターンのラインを光透過部としてもよいし、あるいはネガ型のフォトレジストを用いてもよい。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６９】
次に、評価用パターンとして孤立パターンを用いてその寸法を測定する孤立線評価の方法について説明する。
孤立線評価の場合には、評価用パターンとして、図４に示すような、ウエハ２０上でＸ方向の寸法（線幅）が同一で、かつＹ方向を長手方向としてその寸法（長さ）が同一となるライン（線状パターン）を孤立として扱えるピッチ（間隔）でＸ方向に配置した孤立パターン３４を用いる。ここで、孤立として扱えるピッチ（間隔）は、目安としてラインの線幅の３倍程度以上である。